BE1028705B1 - Systeem en proces voor het opzuiveren van biogas - Google Patents
Systeem en proces voor het opzuiveren van biogas Download PDFInfo
- Publication number
- BE1028705B1 BE1028705B1 BE20205718A BE202005718A BE1028705B1 BE 1028705 B1 BE1028705 B1 BE 1028705B1 BE 20205718 A BE20205718 A BE 20205718A BE 202005718 A BE202005718 A BE 202005718A BE 1028705 B1 BE1028705 B1 BE 1028705B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- water
- column
- methane
- irradiation
- gases
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 137
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 115
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 40
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 14
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 30
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 abstract description 27
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/18—Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1462—Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/103—Sulfur containing contaminants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/104—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/10—Inorganic absorbents
- B01D2252/103—Water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/80—Type of catalytic reaction
- B01D2255/802—Photocatalytic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
- B01D2256/245—Methane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/05—Biogas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/804—UV light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/101—Sulfur compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
- C02F2101/322—Volatile compounds, e.g. benzene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/18—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the purification of gaseous effluents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
- C02F2201/322—Lamp arrangement
- C02F2201/3227—Units with two or more lamps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
- C02F2201/322—Lamp arrangement
- C02F2201/3228—Units having reflectors, e.g. coatings, baffles, plates, mirrors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/26—Composting, fermenting or anaerobic digestion fuel components or materials from which fuels are prepared
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/36—Applying radiation such as microwave, IR, UV
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/48—Expanders, e.g. throttles or flash tanks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/541—Absorption of impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/545—Washing, scrubbing, stripping, scavenging for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/59—Biological synthesis; Biological purification
Abstract
De onderhavige uitvinding betreft een systeem en proces voor het opzuiveren van biogas en andere methaan-bevattende gasmengsels tot een methaanrijk gas. In het bijzonder betreft deze een verbeterd opzuiveringssysteem (100) met watergaswassertechnologie dat is geïntegreerd met een UV-bestralingssysteem (140) voor waterbehandeling. Meer in het bijzonder is een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) geïntegreerd tussen de ontspanningskolom (120) en de desorptiekolom (130) van de watergaswasser voor oxidatieve afbraak van in het water (11) opgelost methaan en/of waterstofsulfide. Methaan en/of waterstofsulfide worden afgebroken door fotochemische oxidatie, eventueel gecombineerd met fotokatalytische oxidatie, zodat minder methaan en/of waterstofsulfide de desorptiekolom (130) via het afgas (6) verlaten.
Description
TECHNISCH GEBIED De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem en proces voor het opzuiveren van biogas en andere methaan-bevattende gasmengsels tot een methaanrijk gas. In het bijzonder betreft deze een verbeterd opzuiveringssysteem met watergaswassertechnologie dat is geïntegreerd met een systeem voor waterbehandeling op basis van UV/titaandioxide dat overwegend methaanslip en waterstofsulfide verwijdert.
ACHTERGROND Biogas wordt geproduceerd door de anaërobe vergisting of fermentatie van afvalwaters en vaste residuen. Het vergiste materiaal kan organisch materiaal, zoals mest, rioolslib, biologisch afbreekbaar afval of elk ander biologisch afbreekbaar voedingsmateriaal omvatten. Het proces bestaat in hoofdzaak uit de afbraak van organische verbindingen bij afwezigheid van zuurstof onder vorming van een verzadigd gasmengsel overwegend van methaan en kooldioxide en weinig waterstofsulfide en andere ongewenste stoffen.
Voordat biogas kan worden gebruikt als bijvoorbeeld brandstof voor voertuigen moet het worden "opgezuiverd" of verrijkt aan methaan om biomethaan te worden. Het doel van het opzuiveren van biogas is het verkrijgen van een methaanrijk productgas door afscheiding van overwegend kooldioxide, maar ook water en waterstofsulfide, uit het biogas.
Eén van de meest gebruikte technologieën voor het opzuiveren van biogas is watergaswassing.
Biogas wordt met de watergaswassertechnologie gewoonlijk gecomprimeerd tot 6-8 bar en naar een absorptiekolom geleid, waar dit een tegenstroming van (proces- of was)water treft. Vanwege het verschil in oplosbaarheid wordt kooldioxide in water opgelost en daardoor afgescheiden uit het opgezuiverde biogas (verrijkt aan methaan) dat uit het top van de absorptiekolom kan worden afgenomen. Ook andere componenten van het biogas, met inbegrip van waterstofsulfide en sporen methaan, worden in het water geabsorbeerd. Het water wordt geregenereerd door een eerste drukvermindering in een ontspanningskolom, waaruit een deel van het in het water opgeloste kooldioxide en methaan teruggaat naar de inkomende biogasstroming. Vervolgens wordt het water dat nog steeds CO; en sporenhoeveelheden CH, en HzS bevat, naar een desorptiekolom geleid, waar overwegend kooldioxide uit het water wordt afgevoerd door bijvoorbeeld strippen met lucht. Daarnaast bevatten afgassen eveneens methaan en waterstofsulfide.
Aangezien methaan een sterk broeikasgas is, dat een aardopwarmingspotentieel heeft dat ongeveer 30 maal hoger is dan dat van kooldioxide, dient het vrijkomen van methaan in de atmosfeer te worden geminimaliseerd. Om te voldoen aan emissiewetgeving dient verder de hoeveelheid van de voor de gezondheid schadelijke verbinding waterstofsulfide die uit de watergaswasser vrijkomt zo klein mogelijk te worden gehouden. Dienovereenkomstig bestaat er behoefte aan verbeterde watergaswassers waarbij de hoeveelheid methaan en/of waterstofsulfide die de watergaswasser met het afgas verlaat tot een minimum wordt beperkt.
SAMENVATTING De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het opzuiveren van biogas door middel van watergaswassing dat is geïntegreerd met een systeem voor waterbehandeling door ultravioletbestraling, eventueel gecombineerd met door titaandioxide gemedieerde fotokatalyse. In het bijzonder is een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling geïntegreerd in de watergaswasser tussen de ontspanningskolom en de desorptiekolom, waarbij het waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling een behuizing omvat, die één of meer UV-lampen omsluit, die worden omgeven door een beschermende buis. De onderhavige uitvinders hebben gevonden dat oxidatie van methaan en/of waterstofsulfide aanzienlijk kan worden verbeterd wanneer de buitenzijde van de één of meer buizen die de UV-lamp(en) omgeven, worden bedekt met een netlichaam waarop fotokatalysator, zoals titaandioxide, is gehecht. De onderhavige uitvinding wordt in het bijzonder vervat door om het even welke combinatie van één of meer van de hieronder opgesomde aspecten en uitvoeringsvormen (i) tot (xii): (i) Een systeem (100) voor het opzuiveren van een methaan-bevattend gasmengsel omvattende: een absorptiekolom (110) voor het absorberen van CO: en HzS en een kleine hoeveelheid CH4 uit het gasmengsel (1, 2) in water; een ontspanningskolom (120) voor het vrijmaken van ten minste een gedeelte van de in de absorptiekolom geabsorbeerde gassen (4) uit het water (10), en een desorptiekolom (130) voor het verwijderen van opgeloste gassen (6) uit het water (12) door strippen (met lucht),
waarbij ten minste een gedeelte van het water (13) dat desorptie heeft ondergaan naar de absorptiekolom (110) wordt teruggevoerd, met het kenmerk dat een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) is geïntegreerd tussen de ontspanningskolom (120) en de desorptiekolom (130), waarbij het waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) een behuizing omvat, die de één of meer ultravioletlampen omsluit, die worden omgeven door een beschermende buis, waarbij de behuizing een waterinlaat en een wateruitlaat heeft, waarbij de absorptiekolom (110), de ontspanningskolom (120), het waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) en de desorptiekolom (130) in stromingsverbinding met elkaar staan. (ii) Het systeem volgens (i), waarbij de buitenzijde van de één of meer beschermende buizen die de één of meer ultravioletlampen omgeven, is bedekt met een netlichaam en op het netlichaam gehechte fotokatalysator. (iii) Het systeem volgens (ii), waarbij het netlichaam een metaalnet is. (iv) Het systeem volgens (ii) of (iii), waarbij de fotokatalysator titaandioxide, bij voorkeur titaandioxide in de anastaasvorm is. (v) Het systeem volgens een van (i) tot (v), waarbij de één of meer ultravioletlampen wezenlijk evenwijdig aan de waterstroming in de behuizing zijn geplaatst. (vi) Een proces voor het opzuiveren van een methaan-bevattend gasmengsel (1) omvattende: (a) het in contact brengen van het gasmengsel (1, 2) in een absorptiekolom (110) met water (13), om absorptie van CO; en Hz5 en een kleine hoeveelheid CH; teweeg te brengen, (b) het leiden van het water (10) dat de geabsorbeerde gassen bevat naar een ontspanningskolom (120), die bij een druk wordt gehouden die aanzienlijk lager is dan in de absorptiekolom (110), om het vrijkomen van ten minste een gedeelte van de geabsorbeerde gassen (4) teweeg te brengen, (c) het onttrekken aan de ontspanningskolom (120) van gassen (4) die daarin zijn vrijgekomen en het terugvoeren van de gassen (4) naar de absorptiekolom (110), (d) het onttrekken van water (11) dat CO:, H:S en CH; bevat aan de ontspanningskolom (120),
(e) het toevoeren van het water (11) dat CO:, H;S en CH, bevat aan een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140), om oxidatieve afbraak van CH, en/of H:S teweeg te brengen, (f) het onttrekken van het water (12) aan het UV-bestralingssysteem (140), (g) het toevoeren van het aan het UV-bestralingssysteem (140) onttrokken water (12) aan een desorptiekolom (130) om verwijdering van nagenoeg alle opgeloste gassen (6) door strippen teweeg te brengen, en (h) het terugvoeren van ten minste een gedeelte van het water (13) dat desorptie heeft ondergaan naar de absorptiekolom (110). (vii) Het proces volgens (vi), waarbij de oxidatieve afbraak van CH, en/of H2S door fotochemische oxidatie plaatsvindt. (viii) Het proces volgens (vi) of (vii), waarbij de oxidatieve afbraak van CH, en/of H:S door fotochemische oxidatie en fotokatalytische oxidatie plaatsvindt. (ix) Het proces volgens (viii), waarbij de fotokatalytische oxidatie van CH, en/of HzS door titaandioxide wordt gemedieerd. (x) Het proces volgens een van (vi) tot (ix), waarbij het strippen met lucht (5) is. (xi). Het proces volgens een van (vi) tot (x), waarbij het gasmengsel (1) biogas is. (xii) Het proces volgens een van (vi) tot (xi), waarbij een systeem (100) volgens een van (i) tot (v) wordt gebruikt.
BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN Fig. 1 toont een ultravioletlamp die wordt omgeven door een beschermende kwartsglasbuis, waarbij de buitenzijde van de kwartsglasbuis is bedekt met een metaalnet waarop titaandioxide in anastaasvorm is gehecht. Fig. 2 toont een schema van een systeem (100) en proces volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.
GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING Voordat de onderhavige processen en systemen volgens de uitvinding worden beschreven, dient het duidelijk te zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de beschreven specifieke processen en systemen, omdat dergelijke processen en systemen vanzelfsprekend kunnen variëren. Het dient eveneens duidelijk te zijn dat de hierin gebruikte terminologie niet als beperking is bedoeld omdat de omvang van de onderhavige uitvinding alleen door de relevante conclusies kan worden beperkt.
Verwijzing in deze octrooibeschrijving naar “één uitvoeringsvorm" of "een uitvoeringsvorm" 5 betekent, dat een bepaald facet, een bepaalde structuur of een bepaald kenmerk zoals beschreven in verband met de uitvoeringsvorm, in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is opgenomen. Aldus verwijzen de op verschillende plaatsen in deze octrooibeschrijving verschijnende frasen "in één uitvoeringsvorm" of “in een uitvoeringsvorm" niet noodzakelijkerwijze allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar kan dit wel het geval zijn. Verder kunnen de specifieke facetten, structuren of kenmerken op elke geschikte wijze, zoals een deskundige op dit gebied uit deze openbaring duidelijk zou zijn, in één of meer uitvoeringsvormen worden gecombineerd. Daar waar bepaalde hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige, maar niet alle facetten van andere uitvoeringsvormen omvatten, is het verder de bedoeling dat combinaties van facetten van verschillende uitvoeringsvormen binnen de omvang van de uitvinding liggen en verschillende uitvoeringsvormen vormen, zoals deskundigen op dit gebied duidelijk zou zijn. In de volgende conclusies en statements kunnen uitvoeringsvormen volgens de uitvinding bijvoorbeeld in elke combinatie worden gebruikt. Ofschoon alle processen en materialen die hetzelfde zijn als of equivalent zijn aan die welke hierin worden beschreven, kunnen worden gebruikt voor het uitvoeren of testen van de onderhavige uitvinding, zullen nu de processen en materialen worden beschreven die de voorkeur hebben. Tenzij anders gedefinieerd, hebben alle termen die worden gebruikt voor het openbaren van de uitvinding, met inbegrip van technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals doorgaans duidelijk zou zijn voor een gemiddelde deskundige op het gebied waartoe deze uitvinding behoort. Als verdere leidraad zijn definities voor de in de beschrijving gebruikte termen opgenomen om de lering van de onderhavige uitvinding beter te begrijpen. Zoals hierin gebruikt, omvatten de enkelvoudsvormen "een", "de" en "het" verwijzingen naar zowel het enkelvoud als het meervoud, tenzij de context duidelijk anders voorschrijft. De termen "omvattende", "omvat" en "omvatten" zoals hierin gebruikt, zijn synoniem met "inbegrepen", "met inbegrip van" of "bevattende", "bevat" en zij zijn inclusief of met een open einde en sluiten verdere niet-genoemde leden, elementen of stappen van een proces niet uit.
De termen omvatten eveneens "bestaande uit" en "in hoofdzaak bestaande uit", waarvan de betekenis in octrooiterminologie algemeen bekend is.
De vermelding van numerieke gebieden door middel van eindpunten omvat alle gehele getallen en indien van toepassing fracties die in dat gebied liggen (waarbij bijvoorbeeld 1 tot 5 1, 2, 3, 4 kan omvatten wanneer wordt verwezen naar bijvoorbeeld een aantal elementen, en eveneens 1,5, 2, 2,75 en 3,80 kan omvatten wanneer wordt verwezen naar bijvoorbeeld metingen). De vermelding van eindpunten omvat eveneens de waarden van eindpunten zelf (zo omvat bijvoorbeeld 1,0 tot 5,0 zowel 1,0 als 5,0). Het is de bedoeling dat elk hierin vermeld numeriek gebied alle daarin liggende deelgebieden omvat.
Dit geldt voor numerieke gebieden ongeacht of zij worden geïntroduceerd door de uitdrukking "van... tot...” of de uitdrukking "tussen... en..." of een andere uitdrukking.
De term "ongeveer" zoals hierin gebruikt wanneer wordt verwezen naar een meetbare waarde, zoals een parameter, een hoeveelheid, een tijdsduur en dergelijke, is bedoeld om variaties van de opgegeven waarde, zoals variaties van +/- 10% of minder, bij voorkeur +/- 5% of minder, met meer voorkeur +/- 1% of minder en met nog meer voorkeur +/- 0,1% of minder van de opgegeven waarde te dekken, voor zover dergelijke variaties van toepassing zijn voor de geopenbaarde uitvinding.
Het dient eveneens duidelijk te zijn dat de waarde waarnaar de bepaling "ongeveer" verwijst, zelf eveneens specifiek en bij voorkeur is geopenbaard.
Alhoewel de term "één of meer" of "ten minste één", zoals één of meer leden of ten minste één lid van een groep van leden, op zich duidelijk is, omvat de term bij wijze van verdere toelichting onder andere een verwijzing naar een van de leden of naar twee of meer van de leden, zoals bijvoorbeeld 23, 24, 25, 26 of 27 enz. van de leden en tot al deze leden.
In een ander voorbeeld kan “één of meer" of "ten minste één" verwijzen naar 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 of meer.
Watergaswasser De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem (100) en proces voor het opzuiveren van een methaan-bevattend gasmengsel door middel van watergaswassing, waarbij een systeem voor waterbehandeling door ultravioletbestraling is geïntegreerd.
Elk gebruikelijk watergaswassysteem dat de deskundige bekend is, kan bij de onderhavige uitvinding worden gebruikt en kan onder gebruikelijke werkingsomstandigheden worden gebruikt.
Een typische watergaswasser omvat een absorptiekolom, een ontspanningskolom en een desorptiekolom, die in stromingsverbinding met elkaar staan.
Bij watergaswassing wordt de gasstroom door een absorptiekolom (hierin ook wel aangeduid als absorber of gaswasser (scrubber)) (110) geleid. Ruw gas (1, 2) treedt de absorptiekolom binnen bij de bodem, terwijl water (13) bij de top daarvan wordt gevoed en aldus wordt het absorptieproces tegenstrooms uitgevoerd. De absorptiekolom kan worden voorzien van ordeloze pakking om een groot contactoppervlak bij een gas/watergrensvlak te verschaffen teneinde maximale massaoverdracht te verkrijgen. De gaswasser werkt bij een verhoogde druk om gasabsorptie in water te forceren; het gas kan in een compressor (150) tot 6-8 bar worden gecomprimeerd. De gaswasser kan werken bij temperaturen tussen net boven 0°C - 20°C, zoals tussen 2°C — 10°C. In de absorber worden componenten van het gas, overwegend CO,, maar ook sporen CH, en H:5, in het water geabsorbeerd totdat een verzadigingsevenwicht is bereikt. Het gas (3) dat de absorptiekolom verlaat, is verrijkt aan methaan, waarbij het gas dat de absorptiekolom verlaat typisch een methaanconcentratie van 70 tot 98 vol.% heeft, afhankelijk van de initiële gassamenstelling en -kwaliteit. Het bevat echter ook resterende sporen waterstofsulfide en kooldioxide. Dit afgevoerde gas is eveneens verzadigd met water. Ruwe samenstellingen van het gas kunnen als volgt zijn: 97% - 99% methaan, 1% - 2,5% kooldioxide, 0,5% onoplosbare verontreinigingen (zuurstof en stikstof uit het lucht opgelost in het gaswaswater of luchtverontreiniging van de ruwe gasstroom), 5 ppm waterstofsulfide, waterdamp.
Aangezien methaan gedeeltelijk in water oplosbaar is, wordt het water (10) uit de absorptiekolom (110) naar een ontspanningskolom (120) getransporteerd, teneinde de methaanverliezen te verlagen. De druk van het water wordt in de ontspanningskolom verlaagd tot tussen 2 en 3 bar en ten minste een deel van het opgeloste gas (4) ontwijkt. Het opgeloste gas (4), dat enig methaan, maar overwegend kooldioxide bevat, laat men ten minste gedeeltelijk ontsnappen en wordt terug naar de inlaat voor ruw gas (1) geleid.
Het water (11) dat het geabsorbeerde kooldioxide en/of waterstofsulfide, maar ook enig methaan bevat, en dat de ontspanningskolom (120) verlaat, kan worden geregenereerd en terug naar de absorptiekolom gerecirculeerd. De regeneratie kan uitgevoerd worden door strippen, in het bijzonder strippen met lucht (5), in een desorptiekolom (130), die overeenkomt met de gepakte absorptiekolom, om een groot massaoverdrachtsrendement te verkrijgen.
Waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling
De hierin beschreven systemen (100) en processen worden gekenmerkt doordat een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) is geïntegreerd tussen de ontspanningskolom (120) en desorptiekolom (130) van de watergaswasser.
In het bijzonder staat een wateruitlaat van de ontspanningskolom in stromingsverbinding met een waterinlaat van het UV-bestralingssysteem, en staat een wateruitlaat van het UV-bestralingssysteem in stromingsverbinding met een waterinlaat van de desorptiekolom.
Een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) zoals hierin gebruikt, omvat een behuizing die één of meer UV-lampen omsluit, die worden omgeven door een buis, waarbij de behuizing een waterinlaat om water de behuizing te laten binnentreden en een wateruitlaat om water de behuizing te laten verlaten, omvat.
De één of meer UV-lampen zijn elektrisch verbonden met een stroombron.
In uitvoeringsvormen hebben de één of meer UV-lampen een vermogen van 24 Watt of minder.
In bijzondere uitvoeringsvormen hebben de één of meer UV-lampen een vermogen van ongeveer 24 Watt.
In uitvoeringsvormen zenden de één of meer UV-lampen UV-licht uit met een golflengte tussen ongeveer 200 nm en ongeveer 315 nm, bij voorkeur tussen ongeveer 200 nm en ongeveer 280 nm.
In bijzondere uitvoeringsvormen zenden de één of meer UV-lampen UV- licht uit met een golflengte van ongeveer 254 nm.
De UV-lampen worden omgeven door een beschermende buis; het water stroomt langs het buiswerk in de behuizing, dat wil zeggen een waterdoorgang wordt gevormd die wordt begrensd door ten minste een inwendig oppervlak van de behuizing en een uitwendig oppervlak van de buis die de UV-lamp omgeeft.
De buis zelf is bij voorkeur gemaakt van een niet-UV-absorberend materiaal, zoals bijvoorbeeld kwartsglas, glas met een hoog siliciumdioxidegehalte of borosilicaatglas.
In voorkeursuitvoeringsvormen is de buis een kwartsglasbuis.
Het UV-bestralingssysteem kan één UV-lamp omvatten, die door een buis wordt omgeven.
Het systeem kan eveneens twee of meer UV-lampen omvatten, die elk door een buis worden omgeven.
De twee of meer UV-lampen zijn bij voorkeur evenwijdig in de behuizing geplaatst.
Bij voorkeur zijn de één of meer UV-lampen evenwijdig aan de waterstroming in de behuizing geplaatst, teneinde de tijdsduur die het water aan UV-straling wordt blootgesteld te maximaliseren.
De behuizing vormt een doorgang om water langs een pad in de behuizing te richten.
De behuizing kan om het even welke vorm hebben, waarbij bij voorkeur de behuizing een buisachtige vorm heeft. De behuizing is bij voorkeur waterdicht, zodat water niet uit de behuizing kan ontsnappen, behalve door de inlaat en uitlaat. De behuizing kan zijn gemaakt van een materiaal dat voldoende is om te voorkomen dat UV-straling uit de behuizing ontsnapt, of kan dit omvatten. De behuizing kan bijvoorbeeld van roestvast staal zijn gemaakt.
In uitvoeringsvormen is het inwendige oppervlak van de behuizing gemaakt van een materiaal dat UV-licht reflecteert, omvat het dit of is dit daarmee bekleed, om UV-blootstelling te verhogen.
De hierin beschreven UV-bestralingssystemen voor waterbehandeling zijn bekend voor de desinfectie van water en een dergelijk systeem kan voor de doelen van de onderhavige uitvinding worden gebruikt. Niet-beperkende voorbeelden omvatten de Spektron UV-serie en de Aquada UV-systemen van Wedeco. Dienovereenkomstig is in uitvoeringsvormen het waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling een UV-bestralingssysteem dat water kan desinfecteren. De onderhavige uitvinders hebben gevonden dat een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) zoals hierin beschreven de oxidatieve afbraak van in het water (11) geabsorbeerd methaan en/of waterstofsulfide mogelijk maakt. Het proces voor door UV geactiveerde oxidatie is gebaseerd op natuurlijke processen. In het bijzonder worden organische stoffen onder invloed van ultravioletstralen geëxciteerd, op een zodanige wijze dat bij aanwezigheid van een geschikt oxidatiemiddel oxidatieve afbraak plaatsvindt. Niet-beperkende voorbeelden van oxidatiereacties die in het waterbehandelingssysteem op basis van UV- bestraling kunnen optreden, omvatten de volgende, waarbij het niet wenselijk is om door theorie gebonden te zijn: CH4 + 2 Oz > CO: + 2 H,O (totale oxidatie) CHa + 0,5 Oz > CO + 2 Hz (partiële oxidatie) CO +0,50, > CO, (CO-oxidatie) Hz + 0,5 Oz > H,O (waterstofoxidatie) CH4 + H20 > CO + 3 Hz (stoomreformeren) CH4 + CO: > 2 CO + 2 H; ((droog) CO:-reformeren) CO + H,O > CO; + Hz (water-gas-shift)
2 H25 + 3 O2 > 2 504 + 2 H:0 Als gevolg van de oxidatieve afbraak van methaan en/of waterstofsulfide in het UV- bestralingssysteem heeft het water (12) dat het UV-bestralingssysteem (140) verlaat een verminderd methaan- en/of waterstofsulfidegehalte. Bijgevolg treedt water (12) met een verminderd methaan- en/of waterstofsulfidegehalte de desorptiekolom (130) van het watergaswassersysteem binnen, wat ertoe leidt dat minder methaan en/of waterstofsulfide het watergaswassersysteem met het afgas (6) verlaat. Er is gevonden dat de oxidatieve afbraak van methaan en/of waterstofsulfide aanzienlijk wordt verbeterd wanneer de buis die de UV-lamp omgeeft met een netlichaam is bedekt, waarop een fotokatalysator is gehecht, wat zowel fotochemische als fotokatalytische methaanoxidatiereacties mogelijk maakt.
Dienovereenkomstig is in voorkeursuitvoeringsvormen de buitenzijde van de één of meer buizen die de UV-lamp(en) omgeven, bedekt met een netlichaam waarop een fotokatalysator is gehecht.
Door een netlichaam te gebruiken, kan UV-bestraling het buiswerk nog steeds passeren en het water dat langs het buiswerk stroomt, bestralen, wat zwel fotochemische als fotokatalytische oxidatiereacties mogelijk maakt. In bijzondere uitvoeringsvormen is het netlichaam een metaalnet.
De fotokatalysator is een door UV geactiveerde fotokatalysator en kan door licht geactiveerde halfgeleiders, zoals titaandioxide (TiO2) (lichtactiveringsgolflengte; niet meer dan 388 nm), wolfraamoxide; WO: (lichtactiveringsgolflengte; niet meer dan 388 nm), zinkoxide; ZnO (lichtactiveringsgolflengte; niet meer dan 388 nm), zinksulfide; ZnS (lichtactiveringsgolflengte; niet meer dan 344 nm) en tinoxide; SnO-, (lichtactiveringsgolflengte; niet meer dan 326 nm) omvatten.
In bijzondere uitvoeringsvormen is de op het netlichaam gehechte fotokatalysator titaandioxide (TiO2), bij voorkeur titaandioxide in de anastaasvorm. Titaandioxide kan op het netlichaam worden gehecht met gebruikmaking van een TiO;-bevattende verf (bijvoorbeeld StoColor Photosan, Sto).
Als gevolg van de oxidatieve afbraak van methaan in het UV-bestralingssysteem (140) zijn minder methaan en/of waterstofsulfide opgelost in het water (12) dat de desorptiekolom (130) van het watergaswassersysteem binnentreedt. Dienovereenkomstig bevat het afgas of de striplucht (6) minder methaan en/of waterstofsulfide in vergelijking met gebruikelijke watergaswassers.
Proces Een proces voor het opzuiveren van biogas of een ander methaan-bevattend gasmengsel (1) wordt eveneens verschaft. Er blijft een gas (3) met een verrijkt gehalte aan methaan over na het opzuiveren van het biogas of ander methaan-bevattend gasmengsel (1) volgens het hierin beschreven proces. Dit opgezuiverde gas blijft ongeschikt voor onmiddellijk gebruik vanwege zijn waterverzadiging, en wordt gewoonlijk onderworpen aan een dehydratieproces om water te verwijderen. Dehydratieprocessen zijn de deskundige bekend en kunnen zonder daartoe beperkt te zijn het gebruik van moleculaire zeef of poreuze materialen omvatten. Het hierin verschafte proces omvat de volgende stappen: (a) het in contact brengen van het gasmengsel (1, 2) in een absorptiekolom (110) met water (13), om absorptie van CO; en Hz5 en een kleine hoeveelheid CH; teweeg te brengen, (b) het leiden van het water (10) dat de geabsorbeerde gassen bevat naar een ontspanningskolom (120), die bij een druk wordt gehouden die aanzienlijk lager is dan in de absorptiekolom, om het vrijkomen van ten minste een gedeelte van de geabsorbeerde gassen (4) teweeg te brengen, (c) het onttrekken aan de ontspanningskolom van gassen (4) die daarin zijn vrijgekomen en het terugvoeren van de gassen naar de absorptiekolom (110), (d) het onttrekken van water (11) dat CO:, H:S en CH; bevat aan de ontspanningskolom (120), (e) het toevoeren van het water (11) dat CO:, H;S en CH, bevat aan een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) om oxidatieve afbraak van CH, en/of H:S teweeg te brengen, (f) het onttrekken van het water (12) aan het UV-bestralingssysteem (140), (g) het toevoeren van het aan het UV-bestralingssysteem (140) onttrokken water (12) aan een desorptiekolom (130), om verwijdering van nagenoeg alle opgeloste gassen (6) door strippen (met lucht) teweeg te brengen, en (h) het terugvoeren van ten minste een gedeelte van het water (13) dat desorptie heeft ondergaan naar de absorptiekolom (110).
Zoals elders hierin beschreven, vindt wanneer water (11) dat CO, HzS en CH, bevat door een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling, in het bijzonder een UV- bestralingssysteem (140) zoals hierin beschreven, wordt geleid, door UV geactiveerde oxidatie van methaan en/of waterstofsulfide (dat wil zeggen fotochemische oxidatie) plaats. Als gevolg daarvan treedt water (12) met een verminderd methaan- en/of waterstofsulfidegehalte de desorptiekolom (130) binnen en zal minder methaan met het afgas of de striplucht (6) vrijkomen. In bijzondere uitvoeringsvormen vindt oxidatieve afbraak van CH, en/of H:S plaats door een combinatie van fotochemische oxidatie en fotokatalytische oxidatie, wat leidt tot een verdere vermindering van het methaan- en/of waterstofsulfidegehalte. In verdere bijzondere uitvoeringsvormen wordt fotokatalytische oxidatie van methaan en/of waterstofsulfide gemedieerd door titaandioxide.
Zoals hierin getoond, kunnen fotochemische en fotokatalytische oxidatie van methaan en/of waterstofsulfide worden bereikt door de buitenzijde van één of meer beschermende buizen die een UV-lamp omgeven te bedekken met een netlichaam, zoals een metaalnet, en een fotokatalysator op het netlichaam te hechten. Als alternatief kan de binnenzijde van de behuizing worden bekleed met een fotokatalysatorbekleding, bijvoorbeeld titaandioxide. Dergelijke UV-bestralingssystemen zijn de deskundige bekend en omvatten bijvoorbeeld het Titanium Advanced Oxidation Process (AOP) -systeem van Brightwater.
De hierin beschreven systemen en processen zijn bijzonder bruikbaar voor het opzuiveren van biogas. Derhalve is in voorkeursuitvoeringsvormen het methaan-bevattende gasmengsel biogas.
VOORBEELDEN Voorbeeld 1: Watergaswassersysteem met geïntegreerd waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling Een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt besproken onder verwijzing naar Fig. 2. Biogasstroom 1 in Figuur 2 wordt samengevoegd met gasstroom 4 en in een compressor 150 geleid om de druk van de gasstroom te verhogen. De gecomprimeerde gasstroom 2 wordt naar een absorptiekolom 110 geleid waar deze een tegenstroming van water treft. Componenten van het gas, overwegend CO:, maar ook HzS en sporen CH, worden in het water geabsorbeerd totdat een verzadigingsevenwicht is bereikt. De gasstroom 3 die de absorptiekolom 110 verlaat, is verrijkt aan methaan. De waterstroom 10 uit de absorptiekolom 110 die de geabsorbeerde gassen bevat, wordt naar een ontspanningskolom 120 getransporteerd.
De druk van het water wordt in de ontspanningskolom 120 verlaagd; de geabsorbeerde gassen komen daardoor gedeeltelijk vrij.
Deze gasstroom 4 uit de ontspanningskolom 120, die overwegend CH, en CO: bevat, wordt teruggevoerd naar biogasstroom 1. De waterstroom 11 die de ontspanningskolom
120 verlaat, wordt aan een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling 140 toegevoerd om oxidatieve afbraak van methaan en waterstofsulfide die nog in het water zijn opgelost, door fotochemische oxidatie, eventueel gecombineerd met fotokatalytische oxidatie, teweeg te brengen.
De waterstroom 12 die het UV-bestralingssysteem 140 verlaat, wordt aan een desorptiekolom 130 toegevoerd.
Opgeloste gassen in de waterstroom 12 komen door strippen met lucht 5 via een afgasstroom 6 vrij.
Deze afgasstroom 6 bevat overwegend CO: en heeft een verminderd methaan- en H25-gehalte vanwege de oxidatieve afbraak van methaan en HzS in het UV-bestralingssysteem.
De waterstroom 13 die desorptie heeft ondergaan en die de desorptiekolom 130 verlaat, wordt teruggevoerd naar de absorptiekolom 110.
Claims (10)
1. Systeem (100) voor het opzuiveren van een methaan-bevattend gasmengsel omvattende: een absorptiekolom (110) voor het absorberen van CO: en Hz5 en een kleine hoeveelheid CH, uit het gasmengsel (1, 2) in water; een ontspanningskolom (120) voor het vrijmaken van ten minste een gedeelte van de in de absorptiekolom uit het water (10) geabsorbeerde gassen (4), en een desorptiekolom (130) voor het verwijderen van opgeloste gassen (6) uit het water (12) door strippen (met lucht), waarbij ten minste een gedeelte van het water (13) dat desorptie heeft ondergaan naar de — absorptiekolom (110) wordt teruggevoerd, met het kenmerk dat een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) is geintegreerd tussen de ontspanningskolom (120) en de desorptiekolom (130), waarbij het waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) een behuizing omvat die één of meer ultravioletlampen omsluit die worden omgeven door een beschermende buis, waarbij de buitenzijde van de één of meer beschermende buizen die de één of meer ultravioletlampen omgeven, is bedekt met een netlichaam en op het netlichaam gehechte fotokatalysator en waarbij de behuizing een waterinlaat en een wateruitlaat heeft, waarbij de absorptiekolom (110), de ontspanningskolom (120), het waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) en de desorptiekolom (130) in stromingsverbinding met elkaar staan.
2. Systeem volgens conclusie 1, waarbij het netlichaam een metaalnet is.
3. Systeem volgens conclusie 1 of 2, waarbij de fotokatalysator titaandioxide, bij voorkeur titaandioxide in de anastaasvorm is.
4. Systeem volgens een van de conclusies 1 tot 3, waarbij de één of meer ultravioletlampen wezenlijk evenwijdig aan de waterstroming in de behuizing zijn geplaatst.
5. Proces voor het opzuiveren van een methaan-bevattend gasmengsel (1) omvattende: (a) het in contact brengen van het gasmengsel (1, 2) in een absorptiekolom (110) met water (13), om absorptie van CO: en HzS en een kleine hoeveelheid CH; teweeg te brengen, (b) hetleiden van het water (10) dat de geabsorbeerde gassen bevat naar een ontspanningskolom (120), die bij een druk wordt gehouden die aanzienlijk lager is dan in de absorptiekolom (110) om het vrijkomen van ten minste een gedeelte van de geabsorbeerde gassen (4) teweeg te brengen,
(c) het onttrekken aan de ontspanningskolom (120) van gassen (4) die daarin zijn vrijgekomen &F2020/5718 het terugvoeren van de gassen (4) naar de absorptiekolom (110), (d) het onttrekken van water (11) dat CO, HzS en CH, bevat aan de ontspanningskolom (120), (e) het toevoeren van het water (11) dat CO, H,S en CH, bevat aan een waterbehandelingssysteem op basis van UV-bestraling (140) om oxidatieve afbraak van CH4 en/of H2S teweeg te brengen, (f) het onttrekken van het water (12) aan het UV-bestralingssysteem (140), (g) het toevoeren van het aan het UV-bestralingssysteem (140) onttrokken water (12) aan een desorptiekolom (130) om verwijdering van nagenoeg alle opgeloste gassen (6) door strippen teweeg te brengen, en (h) het terugvoeren van ten minste een gedeelte van het water (13) dat desorptie heeft ondergaan naar de absorptiekolom (110), waarbij een systeem (100) volgens een van de conclusies 1 tot 5 wordt gebruikt.
6. Proces volgens conclusie 5, waarbij de oxidatieve afbraak van CHa en/of HzS door fotochemische oxidatie plaatsvindt.
7. Proces volgens conclusie 5 of 6, waarbij de oxidatieve afbraak van CH, en/of HS door fotochemische oxidatie en fotokatalytische oxidatie plaatsvindt.
8. Proces volgens conclusie 7, waarbij de fotokatalytische oxidatie van CH4 en/of HS door titaandioxide wordt gemedieerd.
9. Proces volgens een van de conclusies 5 tot 8, waarbij het strippen strippen met lucht (5) is.
10. Proces volgens een van de conclusies 5 tot 9, waarbij het gasmengsel (1) biogas is.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20205718A BE1028705B1 (nl) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Systeem en proces voor het opzuiveren van biogas |
| HUE21192420A HUE063863T2 (hu) | 2020-10-14 | 2021-08-20 | Rendszer és eljárás biogáz feljavítására |
| PL21192420.4T PL3985094T3 (pl) | 2020-10-14 | 2021-08-20 | Układ i sposób uszlachetniania biogazu |
| ES21192420T ES2961497T3 (es) | 2020-10-14 | 2021-08-20 | Sistema y proceso para mejorar biogás |
| EP21192420.4A EP3985094B1 (en) | 2020-10-14 | 2021-08-20 | System and process for biogas upgrading |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20205718A BE1028705B1 (nl) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Systeem en proces voor het opzuiveren van biogas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1028705A1 BE1028705A1 (nl) | 2022-05-10 |
| BE1028705B1 true BE1028705B1 (nl) | 2022-05-18 |
Family
ID=74068203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20205718A BE1028705B1 (nl) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Systeem en proces voor het opzuiveren van biogas |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3985094B1 (nl) |
| BE (1) | BE1028705B1 (nl) |
| ES (1) | ES2961497T3 (nl) |
| HU (1) | HUE063863T2 (nl) |
| PL (1) | PL3985094T3 (nl) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1083015B (de) * | 1958-07-31 | 1960-06-09 | Pintsch Bamag Ag | Verfahren zum Auswaschen von Schwefelwasserstoff aus Gasen |
| US5480524A (en) * | 1991-12-21 | 1996-01-02 | Robert Aalbers | Method and apparatus for removing undesirable chemical substances from gases, exhaust gases, vapors, and brines |
| DE20300663U1 (de) * | 2003-01-16 | 2004-08-12 | Farmatic Biotech Energy Ag | Biogasaufbereitungsanlage |
| US7220391B1 (en) * | 1999-03-25 | 2007-05-22 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | UV photochemical option for closed cycle decomposition of hydrogen sulfide |
| US20100107872A1 (en) * | 2007-03-20 | 2010-05-06 | Warwick James Bethell | Biogas upgrading |
| EP2543426A1 (en) * | 2010-02-01 | 2013-01-09 | Clearwinds-Systems S.A. | Industrial gas scrubber |
-
2020
- 2020-10-14 BE BE20205718A patent/BE1028705B1/nl active IP Right Grant
-
2021
- 2021-08-20 PL PL21192420.4T patent/PL3985094T3/pl unknown
- 2021-08-20 EP EP21192420.4A patent/EP3985094B1/en active Active
- 2021-08-20 HU HUE21192420A patent/HUE063863T2/hu unknown
- 2021-08-20 ES ES21192420T patent/ES2961497T3/es active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1083015B (de) * | 1958-07-31 | 1960-06-09 | Pintsch Bamag Ag | Verfahren zum Auswaschen von Schwefelwasserstoff aus Gasen |
| US5480524A (en) * | 1991-12-21 | 1996-01-02 | Robert Aalbers | Method and apparatus for removing undesirable chemical substances from gases, exhaust gases, vapors, and brines |
| US7220391B1 (en) * | 1999-03-25 | 2007-05-22 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | UV photochemical option for closed cycle decomposition of hydrogen sulfide |
| DE20300663U1 (de) * | 2003-01-16 | 2004-08-12 | Farmatic Biotech Energy Ag | Biogasaufbereitungsanlage |
| US20100107872A1 (en) * | 2007-03-20 | 2010-05-06 | Warwick James Bethell | Biogas upgrading |
| EP2543426A1 (en) * | 2010-02-01 | 2013-01-09 | Clearwinds-Systems S.A. | Industrial gas scrubber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3985094A1 (en) | 2022-04-20 |
| PL3985094T3 (pl) | 2023-11-27 |
| ES2961497T3 (es) | 2024-03-12 |
| EP3985094B1 (en) | 2023-08-02 |
| EP3985094C0 (en) | 2023-08-02 |
| BE1028705A1 (nl) | 2022-05-10 |
| HUE063863T2 (hu) | 2024-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8871176B2 (en) | Process for reducing sulfur emission of sulfur plant | |
| JPH02107314A (ja) | 揮発性有機塩素化合物の除去方法 | |
| RU2429899C2 (ru) | Способ удаления сернистых соединений и диоксида углерода из газового потока | |
| KR20020035432A (ko) | 오염된 공기의 악취와 휘발성 유기물질 처리방법 및 장치 | |
| KR20110095294A (ko) | 배출 가스 스트림 처리 방법 및 장치 | |
| JP3858326B2 (ja) | オゾンと光触媒を利用した促進酸化処理装置 | |
| BE1028705B1 (nl) | Systeem en proces voor het opzuiveren van biogas | |
| KR20070118690A (ko) | 연료 기체의 처리 | |
| JP3602268B2 (ja) | 天然ガス等に含まれる硫黄化合物の除去方法およびその装置 | |
| TW381043B (en) | Method for removing sulfur-containing contaminants, aromatics and hydrocarbons from gas | |
| JP3647207B2 (ja) | 水処理方法およびその装置 | |
| Gao et al. | Oxidation absorption of gaseous H2S using UV/S2O82− advanced oxidation process: Performance and mechanism | |
| CN103463973A (zh) | 光能催化废气净化器及其废气净化方法 | |
| CH625132A5 (nl) | ||
| CN205886556U (zh) | 一种化工废气净化装置 | |
| KR102659361B1 (ko) | 난분해성 악취가스 처리시스템 | |
| KR20000065318A (ko) | 자외선을 이용한 대기오염 방지 방법 | |
| KR0145198B1 (ko) | 폐가스의 산화탈취 장치 | |
| WO2022247973A1 (en) | Method of degradation of volatile organic compounds in waste air | |
| KR102659360B1 (ko) | 전처리와 플라즈마를 이용한 악취가스 처리 장치 | |
| CN202803242U (zh) | 紫外光解处理废气的箱式光反应器 | |
| CN210186820U (zh) | 一种uv光氧净化装置 | |
| FR2574310A1 (fr) | Procede d'elimination des composes cos et cs2 contenus dans un gaz industriel | |
| RU2339438C2 (ru) | Способ фотокаталитической очистки и дезодорации газов | |
| JP2008155184A (ja) | 水処理装置及び水処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20220518 |