Выход этанола из различных культур Бразилии

В Бразилии возможно получение двух урожаев.

12.5. Получение биогаза путём анаэробного сбраживания.

Биогаз – смесь CH₄ и CO₂, образующаяся в специальных устройствах - биогазогенераторах (рис. 12.6.), устроенных и управляемых таким образом, чтобы обеспечить максимальное выделение метана. Получение биогаза становится экономически оправданным и предпочтительным, когда биогазогенератор работает на переработке существующего потока отходов. Это свинофермы, скотобойни и т. д.

Рис. 12.6. Разновидности биогазогенераторов. 1 – ввод материала; 2 - газопровод; 3 – съёмная крышка; 4 – вывод переработанного материала; 5 - разделительная стенка; 6 – ферментатор; 7 – газ; 8 – приёмник; 9 – клапан;

10 – мешалка; 11 – стекло; 12 – ёмкость для продуктов переработки;

13 – газогенератор; 14 – подача газа; 15 – горелка; 16 – теплообменник;

17 – водяной газгольдер.

Биохимические процессы при сбраживании идут в три стадии:

Нерастворимые разлагаемые биологически материалы (целлюлоза, полисахариды, жиры) расщепляются на углеводы и жирные кислоты. В работающем биогазогенераторе это происходит при температуре 25⁰С за сутки.

Кислотопродуцирующие бактерии образуют преимущественно уксусную и пропионовую кислоты. Эта стадия при такой же температуре идёт также сутки.

Бактерии, образующие метан, в течение 14 суток при температуре

25⁰С полностью сбраживают исходные продукты.

Возможный энергетический выход установки на биогаз определяется соотношением

Е = η*H_b*V_b, (12.1.)

где η – КПД горелочного устройства, котла и т.д. = 60%;

H_b – теплота сгорания на единицу объёма биогаза, составляет примерно 20 МДж/м³;

V_b – объём получаемого биогаза.

Соотношение (12.1.) для чистого метана, входящего в биогаз, имеет вид:

Е = η*H_m*f_m*V_b, (12.2.)

где – H_m – удельная теплота сгорания метана (56 МДж/кг или 28 МДж/м₃ );

f_m – доля метана в биогазе, 0,7.

Объём биогаза определяется из выражения:

Vb = c*m_o, (12.3.)

где с – выход биогаза из сухой массы (от 0,2 до 0,4 м³/кг);

m_o – масса сухого сбраживаемого материала (например, 2кг/сут. на одну корову).

Объём жидкой массы, заполняющей биогазогенератор, равен:

V_m = m_o*ρ_m, (12.4.)

где ρ_m – плотность сухого материала, распределённого в массе (около 50 кг/м³).

Объём самого биогазогенератора определяется выражением:

V_г = u_i*t_г, (12.5.)

где u_i – скорость подачи сбраживаемой массы в генератор;

t_r - время пребывания очередной порции в генераторе (от 8 до 20 сут).

На рис. 12.6. показаны схемы четырёх основных типов биогазогенераторов.

Домашний блок для тропиков (а). Наиболее простое устройство, состоящее из двух металлических емкостей, верхняя из которых служит газгольдером, в нижнюю периодически загружается сбраживаемый навоз. Биогаз из газгольдера по трубопроводу подаётся в дом.

Индийский биогазогенератор (рис. 12.6б), использующий в качестве топлива коровьи сухие лепёшки. В Индии таких биогазогенераторов больше 100000. навоз помещают в накопитель, где он отделяется от несбраживаемой соломы. Далее поток сбраживаемой массы проходит через ёмкость, цикл брожения в которой составляет от 14 до 30 суток.

Китайский биогазогенератор (рис.12.6в). Главная особенность проекта – стационарный сводчатый корпус из бетона. По мере выделения газа его объём увеличивается и за счёт роста давления поток сбраживаемой массы прерывается. Этим достигается регулирование работы системы.

Установка для промышленной переработки отходов животноводства.

На рис. 12.6г показана автоматизированная установка, в которой процесс сбраживания идёт при подогреве до 35⁰С.