CZ306061B6 - Apparatus for modification of biogas to fuel of natural gas type - Google Patents
Apparatus for modification of biogas to fuel of natural gas type Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306061B6 CZ306061B6 CZ2010-342A CZ2010342A CZ306061B6 CZ 306061 B6 CZ306061 B6 CZ 306061B6 CZ 2010342 A CZ2010342 A CZ 2010342A CZ 306061 B6 CZ306061 B6 CZ 306061B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- pressure
- biogas
- separation
- section
- volume
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Abstract
Description
Zařízení pro úpravu bioplynu na palivo typu zemního plynuEquipment for the treatment of biogas into natural gas type fuel
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká zařízení pro úpravu bioplynu, spočívající především v odloučení CO2 za současného navyšování objemu CH4 tlakováním a dále pak v odstraňování H2S, vlhkosti (H2O) a N2 (NH3), a to pro použití jako paliva, včetně paliva motorového.The invention relates to a plant for the treatment of biogas, consisting in particular in the removal of CO2 while increasing the volume of CH4 by pressurization and further in the removal of H 2 S, moisture (H 2 O) and N 2 (NH 3 ) for use as fuels, including motor fuel.
Dosavadní stav technikyPrior art
V současnosti jsou známa zařízení pro úpravu bioplynu na plyn s vlastnostmi srovnatelnými se zemním plynem, kde taková zařízení obsahují především sekce separace plynů, pro oddělení zejména CO2, a to na principu vypírání plynů ve vodě nebo i v jiných kapalinách, a to za nízkého, nebo i za vysokého, resp. střídavého tlaku, přičemž se využívá různých adsorpčních a absorpčních schopností a vlastností těchto kapalin. Další možností je adsorpce CO2 na tuhém adsorbentu s užitím střídavého tlaku. Právě modifikací tlaků a teplot lze ještě významně zvyšovat naznačenou efektivnost jímavých kapalin i případně užitého aktivního uhlí. Existují i zařízení na základě separace složek bioplynu pomocí molekulárního síta. Taková separace sice umožňuje získat plyn s převažujícím podílem metanu a s ostatními vlastnostmi, které jsou také v podstatě vyhovující, ale zařízení, pracující na popsaném principu, jsou výrobně i provozně značně nákladná. Dále pak je třeba, pro použití takto získaného paliva jako paliva motorového, v návaznosti na popsanou separační stanici instalovat ještě stanicí plnící, a to typu plnicí stanice CNG, čímž se zařízení stává ještě nákladnějším a také energeticky náročnějším, neboť významný podíl na nutném energetickém příkonu celého procesu má jak výroba biometanu na adsorpčním a/nebo absorpčním principu, tak i stlačování biometanu pro plnění nádrží, především ve vozidlech. Vedle již uvedených nevýhod je hlavní nevýhodou dosavadních známých a zde popsaných zařízení i jejich vysoká investiční náročnost, která má v současnosti za následek ekonomicky přijatelnou realizovatelnost pouze u zařízení s výrobní kapacitou alespoň 500 m3 surového bioplynu za hodinu, tedy cca 4000 tis. m3/rok.At present, devices are known for converting biogas into gas with properties comparable to natural gas, where such devices contain mainly gas separation sections, for the separation of CO 2 in particular, on the principle of washing gases in water or other liquids, at low , or even at high, resp. alternating pressure, using the different adsorption and absorption capabilities and properties of these liquids. Another possibility is the adsorption of CO 2 on a solid adsorbent using alternating pressure. It is by modifying the pressures and temperatures that it is possible to significantly increase the indicated efficiency of the catching liquids as well as the activated carbon used. There are also devices based on the separation of biogas components using a molecular sieve. Although such a separation makes it possible to obtain a gas with a predominant proportion of methane and other properties which are also substantially satisfactory, the devices operating on the described principle are very expensive to manufacture and operate. Furthermore, in order to use the fuel thus obtained as motor fuel, in connection with the described separation station it is necessary to install a filling station, of the CNG filling station type, which makes the device even more expensive and energy intensive, as a significant share of the required energy input The production of biomethane on the adsorption and / or absorption principle, as well as the compression of biomethane for filling tanks, especially in vehicles, has the whole process. In addition to the already mentioned disadvantages, the main disadvantage of the known and described devices is their high investment intensity, which currently results in economically acceptable feasibility only for plants with a production capacity of at least 500 m 3 of raw biogas per hour, ie about 4000 thousand. m 3 / year.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Uvedené nevýhody se řeší v podstatné míře zařízením pro úpravu bioplynu na palivo typu zemního plynu, obsahujícím vstupní jednotku, s povahou odsiřovací sekce, upravené pro odsiřování na zbytkovou koncentraci H2S 2 až 7 mg/m3 bioplynu a dále oddělovací jednotku s odvodňovací sekcí, upravenou pro odstraňování vlhkosti až na zbytkovou koncentraci nejvýše 32 mg H2O/m3 a se separační sekcí, upravenou pro vysokotlaké odlučování CO2 ve více tlakových stupních s výstupními tlaky od 0,5 do 14,8 MPa, upravený pro dosažení podílu CH4 alespoň 95% objemových a pro dosažení nejvýše 2 % objemových CO2 a 0 mg N2 (NH3)/kg, kde podstata spočívá v tom, že vstupní jednotka, s povahou odsiřovací sekce, je vytvořena jako chemická odlučovací kolona a/nebo jako propírací kolona, s alespoň jedním adsorbérem s náplní, jejíž reakční složkou je hydrátovaný oxid železitý, upravená pro průchod bioplynu a opatřená přídavným přívodem vzduchu pro regeneraci náplně a odkalovacím vývodem pro kondenzát, a dále v oddělovací jednotce obsažená odvodňovací sekce je vytvořena jako odvlhčovací kolona, a za ní zařazená separační sekce je vytvořena jako vysokotlaký separátor CO2 s vysokotlakým odlučováním CO2 a navýšením podílu objemu CH4. S výhodou za oddělovací jednotku je zařazeno skladovací a plnicí zařízení pro plnění přepravních tlakových nádob nebo tlakových nádrží vozidel nebo regulační stanice pro distribuci k využití bioplynu jako paliva o kvalitě zemního plynu. Výhodou je dále, jestliže vysokotlaký separátor CO2 je vytvořen jako soustava vysokotlakého vícestupňového kompresoru, kde mezi jednotlivými stupni je vždy zařazen odlučovač zkapalněné složky na bázi CO2 a výstup z posledního stupně vysokotlakého kompresoru je propojen s plnicím zařízením pro plnění přepravních tlakových nádob nebo tlakových nádrží vozidel, kde před toto propojení je,These disadvantages are substantially solved by a device for the treatment of biogas into natural gas type fuel, comprising an input unit with the nature of a desulphurisation section, adapted for desulphurisation to a residual concentration of H 2 S 2 to 7 mg / m 3 of biogas , adapted to remove moisture up to a residual concentration not exceeding 32 mg H2O / m 3 and with a separation section adapted for high-pressure CO2 separation in multiple pressure stages with outlet pressures from 0,5 to 14,8 MPa, adjusted to achieve a CH4 content of at least 95 % by volume and to achieve a maximum of 2% by volume CO 2 and 0 mg N 2 (NH 3 ) / kg, the essence being that the input unit, with the nature of a desulphurisation section, is formed as a chemical separation column and / or as a washing column , with at least one adsorber with a charge, the reactant of which is hydrated iron oxide, adapted for the passage of biogas and provided with an additional air supply for regeneration of the charge and a desilting outlet for condensate, and further in The dewatering section contained in the separation unit is formed as a dehumidification column, and the separation section downstream of it is formed as a high-pressure CO 2 separator with high-pressure CO 2 separation and an increase in the CH4 volume fraction. Preferably, a storage and filling device for filling transport pressure vessels or pressure tanks of vehicles or a control station for distribution for the use of biogas as a natural gas quality fuel is arranged behind the separation unit. It is also advantageous if the high-pressure CO 2 separator is designed as a high-pressure multistage compressor system, where a CO 2 -based liquefied component separator is always included between the individual stages and the outlet from the last high-pressure compressor stage is connected to a filling device for filling transport pressure vessels or pressure vessels. tanks of vehicles where, before this connection,
- 1 CZ 306061 B6 v rámci oddělovací jednotky, vložena ještě doěišťovací sekce vyrobeného biometanu. Výhodné je také, jestliže odlučovač zkapalněné složky na bázi CO2 obsahuje jemný mechanický filtr, uhlíkový filtr a alespoň jeden membránový separátor. S výhodou plynový výstup alespoň jednoho membránového separátoru je propojen zpět do odvlhčovací sekce a/nebo některého z nižších stupňů kompresoru. Doěišťovací sekce je s výhodou vytvořena jako soustava odlučovacích kolon, a to jako soustava alespoň jedné kolony závěrečného odvlhčení s náplní CaCl2 a alespoň jedné kolony závěrečného dočištění CO2 aN2(NH3), s náplní zeolitu. S výhodou potom je odvodňovací sekce tvořena alespoň dvěma separačními kolonami s náplní CaCl2 a s jemným mechanickým filtrem, umístěnými před vstup a za výstup šroubového kompresoru s výstupním tlakem 0,5 až 1 MPa. Alternativně je odvodňovací sekce vytvořena jako odvlhčovaní kolona, obsahující za sebou zapojenou alespoň jednu komoru ohřevu, upravenou pro ohřev zpracovávaného bioplynu, a alespoň jednu komoru chlazení, opatřenou chladicím okruhem a odkalovacím vývodem pro odvod kondenzované vody. Přitom hlavní vícestupňový kompresor pak má pracovní tlaky 0,5 až do 14,8 MPa, jak je patrné již ze základního provedení, shora popsaného.- 1 CZ 306061 B6 within the separation unit, the finishing section of the produced biomethane is added. It is also advantageous if the CO 2 -based liquefied component separator comprises a fine mechanical filter, a carbon filter and at least one membrane separator. Preferably, the gas outlet of the at least one membrane separator is connected back to the dehumidification section and / or one of the lower stages of the compressor. The finishing section is preferably formed as a system of separation columns, namely as a system of at least one final dehumidification column packed with CaCl 2 and at least one column of final final purification of CO 2 and N 2 (NH 3 ), packed with zeolite. Preferably, the dewatering section then consists of at least two separation columns packed with CaCl 2 and a fine mechanical filter, located in front of and behind the outlet of the screw compressor with an outlet pressure of 0.5 to 1 MPa. Alternatively, the dewatering section is formed as a dehumidification column, comprising at least one heating chamber connected in series, adapted to heat the processed biogas, and at least one cooling chamber provided with a cooling circuit and a sludge outlet for draining condensed water. The main multistage compressor then has operating pressures of 0.5 to 14.8 MPa, as can be seen from the basic embodiment described above.
Takto se dosáhne vytvoření zařízení pro úpravu bioplynu na plyn, použitelný především jako motorové palivo, přičemž toto zařízení je investičně i provozně nenáročné, a to především v oblasti relativně nízkých objemů zpracovávaného bioplynu.In this way, a device for the conversion of biogas into gas is achieved, usable primarily as a motor fuel, and this device is investment-intensive and operationally inexpensive, especially in the area of relatively low volumes of processed biogas.
Objasnění výkresůExplanation of drawings
Vynález je dále podrobněji popsán a vysvětlen na příkladném provedení, též s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je patrné schéma celého zařízení v příkladném provedení, na obr. 2 je detail zapojení odsiřovací sekce s úpravou pro přepínání průtoku, na obr. 3 je v axonometrii příklad praktického vytvoření konstrukce oddělovací jednotky, načež ještě na obr. 4 je patrná tatáž oddělovací jednotka, tentokrát v půdoryse.The invention is further described and explained in more detail on an exemplary embodiment, also with the aid of the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows a diagram of the whole device in an exemplary embodiment, FIG. 2 shows a circuit of a desulfurization section with a flow switching arrangement; there is an example in axonometry of a practical embodiment of the construction of the separating unit, after which the same separating unit can be seen in Fig. 4, this time in plan view.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Zařízení v příkladném provedení je vytvořeno jako stanice pro úpravu bioplynu na plyn s kvalitou zemního plynu, označovaný též jako biometan, kde výstupem je plnicí stanice tlakových nádob u soustav pro pohon vozidla se systémem na CNG a regulační stanice pro využití plynu jako paliva o kvalitě zemního plynu. Dále je uváděn podrobný popis příkladného provedení tohoto zařízení.The device in the exemplary embodiment is designed as a station for converting biogas to natural gas quality gas, also referred to as biomethane, where the output is a filling station for pressure vessels in CNG vehicle propulsion systems and control stations for gas use as natural gas fuel. gas. The following is a detailed description of an exemplary embodiment of this device.
- Vzorové řešení zařízení na úpravu bioplynu o výkonu 45 m3/h- Model solution of a biogas treatment plant with an output of 45 m 3 / h
Funkce zařízeníDevice functions
Zařízení řeší úpravu bioplynu na kvalitu motorového paliva pro zážehové motory a zabezpečuje další doplňkové funkce jako:The device solves the treatment of biogas to the quality of motor fuel for petrol engines and provides other additional functions such as:
- skladování vyčištěného bioplynu,- storage of purified biogas,
- plnění bioplynu do motorových vozidel,- filling of biogas into motor vehicles,
- regulování tlaku bioplynu pro jeho využití jako paliva v kvalitě zemního plynu.- regulation of biogas pressure for its use as a fuel in the quality of natural gas.
Užitné vlastnosti zařízeníUseful properties of the device
Bioplyn vyráběný na tomto zařízení, tedy bioplynové stanici, dále též jen BPS, obsahuje méně O2, než vyžaduje jeho uplatnění jako motorové palivo pro zážehové motory. Proto se provádí pouze úprava parametrů CH4, CO2, H2S, vodní páry (H2O) a N2 (NH3).The biogas produced at this plant, ie the biogas plant, hereinafter also referred to as BPS, contains less O 2 than requires its use as a motor fuel for petrol engines. Therefore, only the parameters CH4, CO 2 , H 2 S, water vapor (H 2 O) and N 2 (NH 3 ) are adjusted.
-2CZ 306061 B6-2GB 306061 B6
Orientační parametry, na které je zařízení navrženoOrientation parameters for which the device is designed
Výkonnost 45 m3 bioplynu/h*Capacity 45 m 3 biogas / h *
Provozní doba 24 hod/denOperating hours 24 hours / day
360 dnů/rok360 days / year
8640 hod/rok8640 hours / year
KapacitaCapacity
- bioplyn před zpracováním 388 800 m3/rok, 45 m3/h*- biogas before processing 388 800 m 3 / year, 45 m 3 / h *
- bioplyn po zpracování 233 280 m3/rok, 27 m3/h*.- biogas after processing 233 280 m 3 / year, 27 m 3 / h *.
Poznámka: * Kapacita zařízení je udávána v objemu bioplynu při tlaku 0,01 MPa tak, jak je přiváděn z reaktoru BPS.Note: * The capacity of the plant is given in the volume of biogas at a pressure of 0.01 MPa as fed from the BPS reactor.
Užitné vlastnosti zařízeníUseful properties of the device
Hodnoty upraveného bioplynu:Values of treated biogas:
CH4 min. 95 % objemuCH 4 min. 95% by volume
CO2 2 % objemuCO 2 2% by volume
H2S 2 až 3 mg/m3 H 2 S 2 to 3 mg / m 3
H2O 32 mg/m3 H 2 O 32 mg / m 3
N2 (NH3) cca 0 %.N 2 (NH 3 ) about 0%.
- Seznam provozních souborů, resp. jednotek a sekcí, a jejich strojů a zařízení, včetně hlavních parametrů:- List of operating files, resp. units and sections, and their machinery and equipment, including the main parameters:
Výkony dílčích zařízení jsou udávány v objemech bioplynu při tlaku 0,01 MPa.The outputs of the sub-plants are given in volumes of biogas at a pressure of 0.01 MPa.
- Vstupní jednotka 10, vytvořená jako odsiřovací sekce se dvěma adsorbéry 1, opatřená přídavným přívodem 11 vzduchu pro regeneraci náplně a odkalovacím vývodem 12 pro odvod případného kondenzátu.- An inlet unit 10, designed as a desulphurisation section with two adsorbers 1, provided with an additional air inlet 11 for regenerating the charge and a desilting outlet 12 for draining any condensate.
Princip: adsorbér pracuje na bázi chemisorpce sulfanu na hydratovaném oxidu železitém a vykazuje příkladně tyto parametry:Principle: the adsorber works on the basis of chemisorption of sulfane on hydrated iron oxide and shows for example the following parameters:
kapacita 40 až 50 m3/h (max. 65 m3/h) provozní tlak 0,01 MPa parametry bioplynu:capacity 40 to 50 m 3 / h (max. 65 m 3 / h) operating pressure 0.01 MPa biogas parameters:
H2S na vstupu 1390 (3500) mg/m3 bioplynuH 2 S at inlet 1390 (3500) mg / m 3 biogas
H2S na výstupu max. 2 až 3 mg/m3 bioplynu teplota na vstupu 40 °C teplota na výstupu v létě 25 až 35 °C v zimě 15 °C.H 2 S at the outlet max. 2 to 3 mg / m 3 of biogas inlet temperature 40 ° C outlet temperature in summer 25 to 35 ° C in winter 15 ° C.
Oddělovací jednotka obsahuje odvodňovací sekci 20, pracující na bázi adsorpce H?O v náplni krystalického CaCl2, a dále pak separační sekci 30 a dočišťovací sekci 40.The separation unit comprises a dewatering section 20 operating on the basis of the adsorption of H 2 O in a charge of crystalline CaCl 2, as well as a separation section 30 and a purification section 40.
vstupní parametry bioplynu:biogas input parameters:
Komponenty zařízení odvodňovací sekce 20:Drainage section equipment components 20:
Separační kolona 21 odvlhčení s náplní CaCl2 a výměnným mechanickým filtrem 23 o propustnosti 0,01 μ.Dehumidification separation column 21 filled with CaCl 2 and a replaceable mechanical filter 23 with a permeability of 0.01 μ.
Šroubový kompresor 22 s tepelným výměníkem 221 a dalším obvyklým příslušenstvím:Screw compressor 22 with heat exchanger 221 and other common accessories:
Separační kolona 21 odvlhčení s náplní CaCl2 a výměnným mechanickým filtrem o propustnosti 0,01 μ, zařazená jako další, ještě za šroubovým kompresorem 22:Dehumidification separation column 21 with CaCl 2 packing and a replaceable mechanical filter with a permeability of 0,01 μ, placed next, still behind the screw compressor 22:
Výstupní parametry bioplynu:Biogas output parameters:
-4CZ 306061 B6-4GB 306061 B6
Separační sekce 30, jako zařízení, zvyšující objem CH4 a odstraňující CO2 a N2 (NH3).Separation section 30, as a device increasing the volume of CH 4 and removing CO 2 and N 2 (NH 3 ).
Princip: převážné množství CO2 se odstraňuje tlakováním, N2 (NH3) a zbytky CO2 separací.Principle: the majority of CO 2 is removed by pressurization, N 2 (NH 3 ) and residual CO 2 by separation.
Vstupní parametry bioplynu:Biogas input parameters:
tlakpressure
H2SH 2 S
Vlhkost (H2O) množství CH4 množství CO2 množství N2 (NH3)Moisture (H 2 O) amount of CH 4 amount of CO 2 amount of N 2 (NH 3 )
0,8 MPa max. 2 až 3 mg/m3 bioplynu max. 34 mg/m’’ bioplynu 55 (min. 40) % objemu 33 (max. 55) % objemu 0,85 (max. 1,8) % objemu teplota v létě v zimě až 45 °C °C.0.8 MPa max. 2 to 3 mg / m 3 biogas max. 34 mg / m '' biogas 55 (min. 40)% volume 33 (max. 55)% volume 0.85 (max. 1.8)% volume temperature in summer in winter up to 45 ° C ° C.
Komponenty' zařízení - separační sekce 30.Equipment components - separation section 30.
Vysokotlaký pístový kompresor 31 čtyřstupňový tlakového oddělování CO2 s tepelným výměníkem 311 za každým stupněm z uvedených čtyř stupňů a s dalším obvyklým příslušenstvím:High-pressure reciprocating compressor 31, four-stage CO 2 pressure separation, with a heat exchanger 311 after each of the four stages and other common accessories:
výkon vstupní tlak tlak - 1. stupeň tlak - 2. stupeň tlak - 3. stupeň výstupní tlak až 50 m3/hpower inlet pressure pressure - 1st stage pressure - 2nd stage pressure - 3rd stage outlet pressure up to 50 m 3 / h
0,8 MPa0.8 MPa
MPa, 40 až 50 m3/hMPa, 40 to 50 m 3 / h
MPa, 29 m3/hMPa, 29 m 3 / h
10,4 MPa, 29 m3/h10.4 MPa, 29 m 3 / h
25,0 MPa, 27 až 29 m3/h25.0 MPa, 27 to 29 m 3 / h
Mechanický filtr 32 o propustnosti 0,01 μ, osazený za 1. stupněm tlakování.Mechanical filter 32 with a permeability of 0.01 μ, fitted after the 1st pressure stage.
výkon provozní tlak počet až 50 m7houtput operating pressure number up to 50 m7h
MPa ks.MPa pcs.
Uhlíkový filtr 33, osazený za 1. stupněm tlakování:Carbon filter 33, fitted after the 1st pressure stage:
Membránový separator 34 na oddělování CO2, N2(NH3), osazený za 1. stupněm tlakování:Membrane separator 34 for separating CO 2 , N 2 (NH 3 ), equipped after the 1st pressure stage:
počet 2 ks, od prvního separátoru 34 odbočení v podstatě surového bioplynu též směrem ke kogenerační jednotce se spalovacím motorem.number of 2 pieces, from the first separator 34 branching of substantially raw biogas also towards the cogeneration unit with the internal combustion engine.
-5CZ 306061 B6-5CZ 306061 B6
Separátor 35 CO2 s výměnným mechanickým filtrem, osazený za 2. a 3. stupněm tlakování:Separator 35 CO 2 with replaceable mechanical filter, fitted after 2nd and 3rd pressure stage:
výkon 29 m3/h provozní tlak za 1. stupněm 3 MPa za 2. stupněm 10,4 MPaoutput 29 m 3 / h operating pressure behind the 1st stage 3 MPa behind the 2nd stage 10.4 MPa
Výstupní parametry bioplynu:Biogas output parameters:
- Dočišťovací sekce 40 pro závěrečné dočištění a další doplňková zařízení.- Finishing section 40 for final finishing and other additional equipment.
Princip: Zařízení pracuje na bázi adsorpce zbytků H2O v náplni krystalického CaCl2 zbytků CO2 a N2 (NH3) v náplni zeolitu.Principle: The device works on the basis of adsorption of H 2 O residues in the crystalline CaCl 2 charge of CO 2 and N 2 (NH 3 ) residues in the zeolite charge.
Vstupní parametry bioplynu:Biogas input parameters:
Separátor 41 závěrečného odvlhčení s náplní CaCkFinal dehumidifier separator 41 filled with CaCl 2
-6CZ 306061 B6-6GB 306061 B6
Separátor 42 závěrečného dočištění CO2, N2(NH3) s náplní zeolitu:Separator 42 for final final purification of CO 2 , N 2 (NH 3 ) with zeolite filling:
výkon vstupní tlak výstupní tlak provozní teplota počet až 29 m3/hodoutput inlet pressure outlet pressure operating temperature number up to 29 m 3 / hour
24,3 MPa24.3 MPa
23,5 MPa až 10 °C ks.23.5 MPa to 10 ° C pcs.
ίο Chladič 43 bioplynu - freonová chladicí jednotka s příslušenstvím:ίο Biogas cooler 43 - freon cooling unit with accessories:
výkon tlak bioplynu teplota bioplynu vstupní výstupní až 29 mJ bioplynu/houtput biogas pressure biogas temperature inlet outlet up to 29 m J biogas / h
25,0 MPa max. 45 °C 5 až 10 °C.25.0 MPa max 45 ° C 5 to 10 ° C.
Pro zabezpečení praktického provozu je použito ještě pneumatické ovládání ventilů, zde nezná20 zorněné, a to s parametry a příslušenstvím:To ensure practical operation, pneumatic valve control is also used, not shown here, with the following parameters and accessories:
kompresor stlačeného vzduchu 0,6 až 0,8 MPa, trubní rozvody stlačeného vzduchu s příslušenstvím.compressed air compressor 0.6 to 0.8 MPa, compressed air piping with accessories.
Pro měření kvality bioplynu je použito plynového analyzátoru, přičemž při zkušebním provozu se provádělo orientační měření pomocí zařízení pro odběr bioplynu z jednotlivých fází jeho úpravy pro laboratorní ověřování kvality.A gas analyzer is used to measure the quality of biogas, while during the test operation, an indicative measurement was performed using a device for taking biogas from individual phases of its treatment for laboratory quality verification.
- Skladovací a distribuční zařízení 50 upraveného bioplynu.- Storage and distribution equipment 50 for treated biogas.
- VTL zásobník plynu:- VTL gas tank:
bloků á 10 lahví, z toho:blocks of 10 bottles, of which:
1 blok kapacita 9201 provozní tlak 23,5 MPa počet 1 ks.1 block capacity 9201 operating pressure 23.5 MPa number 1 pcs.
bloků: kapacita provozní tlak početblocks: capacity operating pressure number
6440164401
20,0 MPa ks20.0 MPa pcs
- Regulační stanice:- Control station:
kapacita vstupní tlak výstupní tlak počet max. 50 m3/hcapacity inlet pressure outlet pressure number max. 50 m 3 / h
20,0 MPa 0,4 MPa 1 ks.20.0 MPa 0.4 MPa 1 pc.
- Plnění upraveného bioplynu do motorových vozidel:- Filling of treated biogas into motor vehicles:
Výdejní stojan:Dispenser:
mechanický plnicí set s koncovkou NGV-1 typ SEKO provozní tlak 20,0 MPa počet 1 ks.mechanical filling set with NGV-1 end piece type SEKO operating pressure 20.0 MPa number of 1 pcs.
Popis detailů a funkce zařízení podle vynálezu:Description of details and function of the device according to the invention:
Úprava bioplynu na kvalitu motorového paliva pro zážehové motory probíhá ve třech návazných fázích odstraňováním:Modification of biogas to the quality of motor fuel for petrol engines takes place in three successive stages by removal:
- sloučenin síry, - vlhkosti, — CO2 a N2.sulfur compounds,. moisture,. CO 2 and N 2 .
Odstraňování sloučenin síry, tedy odsiřování v odsiřovací sekci ve vstupní jednotce 10, je řešeno pomocí adsorbéru 1, který pracuje na bázi chemisorpce sulfanu na hydratovaném oxidu železitém. Zbytková koncentrace H2S při výstupu ze zařízení nepřesáhne 2 až 3 mg/m3. Výměna odsiřovací hmoty se provede v okamžiku zvýšení zbytkové koncentrace H2S na 7 mg/m3. Toto u tohoto zařízení, s ohledem na vstupní koncentraci H2S měnící se v průběhu času, lze předpokládat po 3 až 5 letech provozu.The removal of sulfur compounds, i.e. desulphurisation in the desulphurisation section in the inlet unit 10, is solved by means of an adsorber 1, which operates on the basis of sulfane chemisorption on hydrated iron oxide. The residual concentration of H 2 S at the outlet of the plant shall not exceed 2 to 3 mg / m 3 . The desulphurisation mass is replaced when the residual H 2 S concentration increases to 7 mg / m 3 . This can be assumed for this device, with respect to the input H2S concentration changing over time, after 3 to 5 years of operation.
Nádoba adsorbéru 1 má objem 6 m3, je pravoúhlá s horizontálním průřezem cca 4 m2 a výškou 1,5 m. Výška vrstvy odsiřovací hmoty v adsorbéru 1 je cca 1 m. Potřebný objem odsiřovací hmoty je 4 m3. Odsiřovací hmota je v nádobě uložena ve vyjímatelném koši opatřeném plastovou sítí. Výška usazení nad dnem nádoby je zvolena tak, aby bioplyn vstupoval do nádoby pod košem. Nad vrstvou odsiřovací hmoty je do nádoby zaústěno hrdlo pro výstup bioplynu. Celková výška nádoby adsorbéru 1 proto je cca 1,5 m. Shora je nádoba plynotěsně uzavřena víkem. Ve dně nádoby je instalováno odkalovací zařízení s odkalovacím vývodem 12 případně vzniklého kondenzátu. Nádoba adsorbéru 1 je uložena na podstavci výšky 0,5 m.The vessel of the adsorber 1 has a volume of 6 m 3 , it is rectangular with a horizontal cross section of approx. 4 m 2 and a height of 1.5 m. The height of the desulfurization material layer in the adsorber 1 is approx. 1 m. The required volume of desulfurization material is 4 m 3 . The desulphurisation mass is stored in a container in a removable basket fitted with a plastic net. The settling height above the bottom of the container is chosen so that the biogas enters the container under the basket. Above the layer of desulfurization material, a neck for biogas outlet opens into the vessel. The total height of the adsorber vessel 1 is therefore approx. 1.5 m. From above, the vessel is gas-tightly closed with a lid. In the bottom of the vessel, a sludge device is installed with a sludge outlet 12 of any condensate formed. The adsorber vessel 1 is mounted on a 0.5 m high base.
U zařízení vyššího výkonu, a to až do 500 m3 čištěného bioplynu/h, se uplatňuje použití odsiřovacího zařízení sestávajícího z dvojice v sérii zařazených adsorbéru L Když se koncentrace sulfanu ve vyčištěném bioplynu zvýší nad 7 mg H2S/m3, odstaví se v sérii první adsorber 1. V něm se nahradí upotřebená odsiřovací hmota čerstvou. Po výměně odsiřovací hmoty se připojí zařízeníFor higher output plants, up to 500 m 3 of purified biogas / h, the use of a desulphurisation plant consisting of a pair of adsorbers L series applied shall apply. When the sulphane concentration in the purified biogas increases above 7 mg H 2 S / m 3 , shut down the first adsorber 1 in the series. In it, the used desulphurisation mass is replaced by fresh. After replacing the desulphurisation, the device is connected
-8CZ 306061 B6 tak, že původně druhý adsorbér 1 je pak v sérii první a původně první, nyní s čerstvou odsiřovací hmotou, je v sérii druhý. Zapojení zařízení umožňuje i provoz jednoho a paralelní regeneraci druhého odstaveného adsorbéru 1, a to regenerací průchodem vzduchu, přiváděným přídavným přívodem H. Schéma zapojení dvojice adsorbéru 1, s možností přepínání na sériový nebo i paralelní provoz, je na obr. 2.-8EN 306061 B6 so that the originally second adsorber 1 is then the first in the series and the originally first, now with fresh desulphurisation, is the second in the series. The connection of the device also enables the operation of one and parallel regeneration of the second shut down adsorber 1, by regeneration through the air passage supplied by the additional inlet H. The circuit diagram of the pair of adsorber 1, with the possibility of switching to serial or parallel operation, is shown in Fig. 2.
Výkony základní jednotky absorbéru 1 při koncentraci H2S 1500 mg/m3 bioplynu:Performance of the basic unit of absorber 1 at the concentration of H 2 S 1500 mg / m 3 of biogas:
- při výšce náplně 1 m...............116 m3/h- at a filling height of 1 m ............... 116 m 3 / h
- při výšce náplně 1,5 m............175 m3/h.- at a filling height of 1.5 m ............ 175 m 3 / h.
Cyklus výměny odsiřovací hmoty 9 až 10 měsíců.Desulphurisation substance change cycle 9 to 10 months.
Další možné sestavy:Other possible reports:
- 2 základní jednotky zapojené paralelně- 2 basic units connected in parallel
- výkon 232 (350) m3/h- output 232 (350) m 3 / h
- 3 základní jednotky zapojené paralelně- 3 basic units connected in parallel
- výkon 348 (525) m3/h.- output 348 (525) m 3 / h.
Zvyšování objemu CH4 a odstraňování vlhkosti (H2O), CO2 a N2(NH3) je řešeno v rámci sdruženého zařízení kontejnerového provedení s umístěním strojů a dílčích zařízení na ocelovém nosném a fixačním rámu o půdorysné velikosti 4130 x 2300 mm.Increasing the volume of CH 4 and removing moisture (H 2 O), CO 2 and N 2 (NH 3 ) is solved within the combined equipment of container design with placement of machines and partial equipment on a steel supporting and fixing frame with a floor plan size of 4130 x 2300 mm.
Odstraňování vlhkosti je řešeno v rámci průchodu odsířeného bioplynu adsorpční hmotou ve dvou separačních kolonách doplněných mechanickými filtry 32 o propustnosti 0,01 μ. V první pod tlakem 0,01 MPa, ve druhé 0,8 MPa. Náplň každé kolony 21 je 100 kg krystalického CaCl2, výměna se plánuje vždy po Čty řech měsících. Mezi obě kolony 21 je vložen šroubový kompresor 22 tlakující bioplyn na 0,8 MPa.Moisture removal is solved within the passage of desulfurized biogas through the adsorption mass in two separation columns supplemented by mechanical filters 32 with a permeability of 0.01 μ. In the first under a pressure of 0.01 MPa, in the second 0.8 MPa. The packing of each column 21 is 100 kg of crystalline CaCl 2 , the exchange is planned every four months. A screw compressor 22 is inserted between the two columns 21, pressurizing the biogas to 0.8 MPa.
Převážné množství CO2 je odstraňováno v rámci tlakování odsířeného a odvlhčeného bioplynu pístovým čtyřstupňovým mechanickým kompresorem 31, kde odchází postupně po jednotlivých stupních tlakování:The predominant amount of CO 2 is removed during the pressurization of desulphurised and dehumidified biogas by a four-stage mechanical compressor 31, where it leaves gradually after individual pressurization stages:
- 1. stupen - 2 MPa- 1st degree - 2 MPa
- 2. stupeň - 3 MPa- 2nd degree - 3 MPa
- 3. stupeň - 10,4 MPa- 3rd degree - 10.4 MPa
- 4. stupeň - 25,0 MPa.- 4th degree - 25.0 MPa.
V rámci tohoto tlakování dochází současně ke zvyšování objemu CH4.As part of this pressurization, the volume of CH 4 increases at the same time.
Kompresor 31 je na 1. stupni tlakování doplněn o dva mechanické filtry 32 o propustnosti 0,01 μ, o uhlíkový filtr 33 a o dva membránové separatory 34 pro oddělování N2 a CO2. Z bioplynu se po průchodu oběma filtry v prvním separátoru oddělí 17 až 25 % jeho objemu, a to převážně CO2. Tento objem je natlakován zpět do bioplynového potrubí před jeho zaústěním do kogeneračních jednotek. Ve druhém separátoru se odděluje cca 10 % jeho objemu, a to převážně CO2. Tento objem je vrácen zpět do procesu úpravy bioplynu do fáze odvlhčování. Zbylých 65 až 73 % objemu bioplynu odchází do druhého stupně tlakování.The compressor 31 is supplemented at the 1st pressure stage with two mechanical filters 32 with a permeability of 0.01 μ, a carbon filter 33 and two membrane separators 34 for separating N 2 and CO 2 . After passing through both filters, 17 to 25% of its volume, mainly CO 2, is separated from the biogas in the first separator. This volume is pressurized back into the biogas pipeline before it enters the cogeneration units. In the second separator, about 10% of its volume is separated, mainly CO 2 . This volume is returned to the biogas treatment process in the dehumidification phase. The remaining 65 to 73% of the biogas volume goes to the second pressurization stage.
Za 2. a 3. stupněm tlakování je pístový kompresor 31 opatřen separátorem 35 CO2 s výměnným mechanickým filtrem, zde celkem 2 ks. Fáze odstraňování CO2 a N2 (NH3) je ukončena dvěma separátory závěrečného dočištění. Závěrečné odstraňování vlhkosti zajišťuje separátor 41 s náplní krystalického CaCl2, zde 1 ks, a dočištění CO2 a N2 (NH3) zajišťuje separátor 42 s náplní zeolitu,After the 2nd and 3rd pressure stage, the piston compressor 31 is equipped with a CO 2 separator 35 with a replaceable mechanical filter, here a total of 2 pcs. The phase of CO 2 and N 2 (NH 3 ) removal is completed by two final purification separators. The final removal of moisture is ensured by a separator 41 filled with crystalline CaCl 2 , here 1 piece, and the final purification of CO 2 and N 2 (NH 3 ) is ensured by a separator 42 filled with zeolite,
-9CZ 306061 B6 zde příkladně též 1 ks. V rámci 2. a 3. stupně tlakování je z bioplynu odstraněno 4 až 12 % jeho objemu, a to převážně CO2, v rámci následného závěrečného dočištění je z bioplynu odstraněno zbytkové množství CO2, N2 (NH3) a H2O v rozsahu 1 % původního objemu bioplynu, tedy zde 45 m1 * 3. Objem upraveného bioplynu představuje 60 % původního objemu 27 m3.-9CZ 306061 B6 here also for example 1 pc. Within the 2nd and 3rd pressurization stage, 4 to 12% of its volume is removed from biogas, mainly CO2, within the subsequent final final purification, the residual amount of CO2, N 2 (NH 3 ) and H 2 O is removed from the biogas in the range 1% of the original volume of biogas, ie here 45 m 1 * 3 . The volume of treated biogas represents 60% of the original volume of 27 m 3 .
Teplotní režim zařízeníTemperature mode of the device
Teplota bioplynu se v rámci jeho úpravy udržuje na úrovni vstupní teploty navýšené o 10 °C, tj. v zimě 25 °C, v létě 35 až 45 °C. Pro případ, že bude nutno v rámci dočištění zařadit separátor závěrečného odvlhčení, musí být před ním do zařízení zařazeno chlazení, které sníží teplotu bioplynu na 5 až 10 °C.As part of its treatment, the temperature of biogas is maintained at the level of the inlet temperature increased by 10 ° C, ie in winter 25 ° C, in summer 35 to 45 ° C. In the event that it is necessary to include a final dehumidifier as part of the final purification, cooling must be included in front of it in the plant, which will reduce the biogas temperature to 5 to 10 ° C.
Součástí sdruženého zařízení jsou dále doplňková zařízení na chlazení bioplynu, pneumatické ovládání ventilů a měření kvality bioplynu.The combined equipment also includes additional equipment for biogas cooling, pneumatic valve control and biogas quality measurement.
Za energetickým zhodnocováním bioplynu v rámci tlakového odstraňování CO2 je zařazeno chlazení, zde tedy chladicí zařízení 43, neboť teplota bioplynu se v rámci jeho tlakování zvyšuje až na cca 45 °C. Chladicí jednotka pracuje s chladicím médiem freon a její výkon je navržen tak, aby zchladila bioplyn z 45 na 5 až 10 °C. Veškeré ventily instalované v zařízení na potrubí bioplynu a další ovládací prvky jsou u tohoto zařízení ovládány pneumaticky. Kromě nezbytných rozvodů stlačeného vzduchu je jako zdroj navržen elektrický kompresor s výstupním tlakem 0,6 až 0,8 MPa.Behind the energy recovery of biogas within the pressure removal of CO 2 , cooling is included, here the cooling device 43, because the temperature of the biogas increases up to about 45 ° C during its pressurization. The refrigeration unit works with freon refrigerant and its output is designed to cool biogas from 45 to 5 to 10 ° C. All valves installed in the biogas plant and other controls on this plant are pneumatically operated. In addition to the necessary compressed air distribution, an electric compressor with an outlet pressure of 0.6 to 0.8 MPa is designed as a source.
Od pneumatického ovládání nezbytného pro extraktivní měření lze, při použití měření „in site“, kdy se měřicí sondy vkládají přímo do plynového potrubí zařízení a jsou kabelem připojeny k samostatné vyhodnocovací jednotce, tedy zpravidla analyzátoru, zcela oddělenému od měřeného média, upustit.The pneumatic control necessary for extractive measurement can be dispensed with when using "in site" measurement, where the measuring probes are inserted directly into the gas pipeline of the device and are connected by cable to a separate evaluation unit, ie usually an analyzer completely separated from the measured medium.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zařízení podle vynálezu je použitelné pro úpravu bioplynu na plyn, označovaný zpravidla jako biometan, a to s úrovní složení, výhřevnosti a čistoty splňující kvalitativní požadavky na kvalitu zemního plynu pro pohon spalovacích motorů. Použití je možné i pro analogickou úpravu bioplynu pro jiné účely, kde je důležité snížení podílu CO2 aN2 (NH3) a určitý stupeň vyčištění, ale nejdůležitější oblastí využití je úprava bioplynu pro plyn, určený k pohonu spalovacích motorů. Kapacita zařízení v příkladném provedení může být modifikována na zpracování až 500 m3 bioplynu/h, ale obecně lze vytvářet jednotky i vyšších kapacit, například i stavebnicovou metodou.The device according to the invention can be used for the conversion of biogas into a gas, generally referred to as biomethane, with a level of composition, calorific value and purity meeting the quality requirements for the quality of natural gas for the propulsion of internal combustion engines. It can also be used for analogous treatment of biogas for other purposes, where it is important to reduce the proportion of CO 2 and N 2 (NH 3 ) and a certain degree of purification, but the most important area of application is the treatment of biogas for gas intended for internal combustion engines. The capacity of the plant in the exemplary embodiment can be modified to process up to 500 m 3 of biogas / h, but in general it is also possible to create units of higher capacities, for example by the modular method.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2010-342A CZ306061B6 (en) | 2010-05-03 | 2010-05-03 | Apparatus for modification of biogas to fuel of natural gas type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2010-342A CZ306061B6 (en) | 2010-05-03 | 2010-05-03 | Apparatus for modification of biogas to fuel of natural gas type |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2010342A3 CZ2010342A3 (en) | 2011-11-16 |
CZ306061B6 true CZ306061B6 (en) | 2016-07-20 |
Family
ID=44913046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2010-342A CZ306061B6 (en) | 2010-05-03 | 2010-05-03 | Apparatus for modification of biogas to fuel of natural gas type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ306061B6 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105132053B (en) * | 2015-08-31 | 2017-10-13 | 江苏火电电力设备制造有限公司 | Biogas utilization equipment |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1754695A1 (en) * | 2005-08-17 | 2007-02-21 | Gastreatment Services B.V. | Process and apparatus for the purification of methane rich gas streams |
US20080134754A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-12 | Funk Michael N | Process for converting biogas to a pipeline grade renewable natural gas |
EP1953130A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | DGE Dr.-Ing. Günther Engineering GmbH | Method and installation for raw gases containing processing methane and carbon dioxide, in particular biogas, for extracting methane |
WO2008127602A2 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | The Penn State Research Foundation | Novel sorbents and purification and bulk separation of gas streams |
WO2009101669A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-20 | Adsorption Technology Industries, Ltd. | Method for recovering and purifying methane from fermentation biogas using adsorbent |
-
2010
- 2010-05-03 CZ CZ2010-342A patent/CZ306061B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1754695A1 (en) * | 2005-08-17 | 2007-02-21 | Gastreatment Services B.V. | Process and apparatus for the purification of methane rich gas streams |
US20080134754A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-12 | Funk Michael N | Process for converting biogas to a pipeline grade renewable natural gas |
EP1953130A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | DGE Dr.-Ing. Günther Engineering GmbH | Method and installation for raw gases containing processing methane and carbon dioxide, in particular biogas, for extracting methane |
WO2008127602A2 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | The Penn State Research Foundation | Novel sorbents and purification and bulk separation of gas streams |
WO2009101669A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-20 | Adsorption Technology Industries, Ltd. | Method for recovering and purifying methane from fermentation biogas using adsorbent |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
(Výroba a vyuzití biometanu; Jirina Cermáková, Daniel Tenkrát, Ondrej Prokes; APROCHEM 2008, Odpadové fórum 2008, 14. az 16.4.2008, Mílovy; http://www.petroleum.cz/upload/aprochem2008_ap_08.pdf) 2008 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ2010342A3 (en) | 2011-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Khan et al. | Biogas as a renewable energy fuel–A review of biogas upgrading, utilisation and storage | |
Ryckebosch et al. | Techniques for transformation of biogas to biomethane | |
JP4022555B2 (en) | Biogas purification method and biogas purification equipment | |
US10760024B2 (en) | Method and system for upgrading biogas | |
JP5797199B2 (en) | Composition and method of gas purification | |
KR101388266B1 (en) | Method and apparatus for separating blast furnace gas | |
US20110123878A1 (en) | Dual Purpose Gas Purification by Using Pressure Swing Adsorption Columns for Chromatographic Gas Separation | |
US11946006B2 (en) | Method and system for producing a fuel from biogas | |
CA2814035C (en) | Method for separating off carbon dioxide in biogas plants | |
KR101207532B1 (en) | Apparatus for performing drying and removing impurities process of bio-methane at high purity bio-methane purification system | |
US20210275961A1 (en) | Method and system for upgrading biogas | |
CA3112339A1 (en) | Method and system for processing biogas | |
CN101691320A (en) | Method for purifying and recycling methane and carbon dioxide from landfill gas and device thereof | |
KR102035870B1 (en) | Purifying method and purifying apparatus for argon gas | |
CN112107963A (en) | Treatment of methane streams comprising VOCs and carbon dioxide by a combination of adsorption units and membrane separation units | |
KR20160013686A (en) | Biogas pretreatment apparatus | |
KR101604731B1 (en) | Purification System of biogas and control method thereof | |
Nindhia et al. | Method on conversion of gasoline to biogas fueled single cylinder of four stroke engine of electric generator | |
CZ306061B6 (en) | Apparatus for modification of biogas to fuel of natural gas type | |
Kaparaju et al. | Biogas upgrading and compression | |
US20100098491A1 (en) | Repressurization Of A VSA Treating A Gas Mixture Comprising A Fuel | |
WO2023049994A1 (en) | Method and system for upgrading biogas using psa | |
RU2565320C1 (en) | Preparation plant of hydrocarbon gas for low-temperature processing | |
WO2022193007A1 (en) | Purification of methane containing gas streams using selective membrane separation | |
CZ21505U1 (en) | Apparatus for conditioning biogas to fuel of natural gas type |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190503 |