DE102010050214A1 - Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, comprises removing burning gas-rich product gas stream from the retentate side of permeator, followed by supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet - Google Patents

Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, comprises removing burning gas-rich product gas stream from the retentate side of permeator, followed by supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet Download PDF

Info

Publication number
DE102010050214A1
DE102010050214A1 DE102010050214A DE102010050214A DE102010050214A1 DE 102010050214 A1 DE102010050214 A1 DE 102010050214A1 DE 102010050214 A DE102010050214 A DE 102010050214A DE 102010050214 A DE102010050214 A DE 102010050214A DE 102010050214 A1 DE102010050214 A1 DE 102010050214A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
permeator
burner
scrubber
stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010050214A
Other languages
German (de)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102010050214A priority Critical patent/DE102010050214A1/en
Publication of DE102010050214A1 publication Critical patent/DE102010050214A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS 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
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101Removal of contaminants
    • C10L3/102Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/104Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/22Separation 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 diffusion
    • B01D53/229Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/144Purification; Separation; Use of additives using membranes, e.g. selective permeation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24Hydrocarbons
    • B01D2256/245Methane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, such as biogas, comprises: removing burning gas-rich product gas stream located at elevated pressure level of the permeator from the retentate side of the permeator; supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet at an increased pressure level; obtaining burning gas-poor waste gas stream of the permeator in variable concentration; and igniting the waste gas stream by the addition of air or by a gas burner. Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, such as biogas, consisting of a carbon dioxide (CO 2)-selective permeation process, a CO 2-selective gas scrubber, a gas burner and a recuperator for energy recovery, comprises: removing burning gas-rich product gas stream located at elevated pressure level of the permeator from the retentate side of the permeator; supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet at an increased pressure level; obtaining burning gas-poor waste gas stream of the permeator in variable concentration; and igniting the waste gas stream by the addition of air or by a gas burner, where the igniting step is used to provide the required heat energy, and the process can be processed at smaller gas flow rates of 100 standard cubic meters per hour.

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Aufkonzentrierung von brenngashaltigen, niederkalorischen Gasgemischen auf Erdgasqualität.The invention relates to a process for concentrating gas-containing, low-calorie gas mixtures to natural gas quality.

Die Nutzung von niederkalorischen, brenngashaltigen Gasen, insbesondere von Biogas, wird aufgrund der weltweiten Ressourcenknappheit immer wichtiger. So wird z. B. Biogas derzeit überwiegend dezentral, direkt am Ort seiner Entstehung, mit Hilfe von Blockheizkraftwerken zu Strom und Wärme umgewandelt, die dabei entstehende Wärme aber häufig nur unzureichend vor Ort genutzt, weil die entsprechenden Wärmeabnehmer fehlen.The use of low-calorific, gas-containing gases, especially biogas, is becoming increasingly important due to the shortage of resources worldwide. So z. As biogas currently predominantly decentralized, directly at the place of its formation, converted by means of combined heat and power plants to electricity and heat, the resulting heat but often insufficiently used locally, because the corresponding heat consumers are missing.

Eine Alternative zur direkten Verstromung besteht darin, den Brenngasanteil solcher schwachkalorischen Gase in vorhandene Gasnetze einzuspeisen und sie dann erst an einem geeigneten Standort energetisch zu nutzen, an dem eine optimale Kraft-Wärmekopplung möglich ist. Dazu müssen Schwachgase (dies sind im folgenden Gase mit weniger als 70% Brenngasanteil, wie z. B. Biogas mit ca. 50% Methananteil), um ins Erdgasnetz eingespeist werden zu können, zuvor auf Erdgasqualität aufbereitet werden. Wirtschaftlich kann dies derzeit nur für größere Anlagen (elektrische Leistung > 1 MWel) mittels unterschiedlichster Verfahren, wie z. B. der Druckwechseladsorption (DWA), der Druckwasserwäsche (DWW), oder der Aminwäsche, realisiert werden.An alternative to direct power generation is to feed the fuel gas content of such low-calorific gases into existing gas networks and then to use them energetically only at a suitable location at which optimum power-heat coupling is possible. In order to be fed into the natural gas network, low-pressure gases (these are gases with less than 70% fuel gas content, such as biogas with approx. 50% methane content) must first be processed to natural gas quality. Economically, this can currently only for larger systems (electrical power> 1 MWel) using a variety of methods, such. B. the pressure swing adsorption (DWA), the pressurized water wash (DWW), or the amine wash, be realized.

Alle verwendeten Aufbereitungsverfahren erfordern aber bisher hohe spezifische Investitionen und verursachen erhebliche Betriebskosten. Vor allem die Wirtschaftlichkeit kleinerer Biogasanlagen mit einer elektrischen Leistung von < 100 kWel (dies entspricht einer Biogasproduktion, die sich in einem Bereich von ca. 70 Normkubikmetern pro Stunde bewegt) ist ohne einen hohen Wärmenutzungsanteil nicht darstellbar.However, all the treatment processes used to date require high specific investments and cause considerable operating costs. Above all, the economy of smaller biogas plants with an electrical output of <100 kW el (this corresponds to a biogas production that moves in a range of about 70 standard cubic meters per hour) can not be represented without a high proportion of heat utilization.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hohen spezifischen Investitionskosten für die Aufkonzentrierung von niederkalorischen Brenngasen wesentlich zu reduzieren, und die Betriebskosten auf einem so niedrigen Level zu halten, dass von kürzesten Amortisationszeiten auch für kleinere Gasaufbereitungsanlagen ausgegangen werden kann.The invention has for its object to significantly reduce the high specific investment costs for the concentration of low calorific fuel gases, and to keep the operating costs at such a low level that can be expected from shortest payback times for smaller gas treatment plants.

Eine erfindungsgemäße Losung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen beschrieben. Durch die in der vorliegenden Erfindung geschaffene neuartige Kombination von einfachen, kompakten, auch für kleinere Anlagen geeigneten Verfahrensbausteinen gelingt es, die Wirtschaftlichkeit der Schwachgasnutzung entscheidend zu verbessern bzw. im Falle kleinerer Anlagen überhaupt erst zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird dies realisiert, indem in einer ersten Prozessstufe, dem Permeator (Membraneinheit), der Brenngasanteil des Schwachgases vorkonzentriert wird, um dann in der nachfolgenden Druckgaswäsche auf die erforderliche Endkonzentration angehoben zu werden. Die Nutzung des Permeators vermindert die Baugröße des nachgeschalteten Wäschers um ca. 50% und trägt damit auch zu einer wesentlichen Reduzierung des prozessbedingten Energiebedarfs bei. Die in Zusammensetzung und Menge justierbaren Abgasströme werden mittels eines Brenners, der insbesondere für die Verbrennung von mageren Gemischen geignet ist (Magergasbrenner), komplett in Wärme umgesetzt und bedarfsgerecht im angeschlossenen Wärmeprozess, beispielsweise einem Bioreaktor genutzt, wodurch der bei den üblichen Verfahren sonst vorhandene Brenngasschlupf zuverlässig vermieden wird.An inventive solution of this problem is described with their developments in the claims. By created in the present invention novel combination of simple, compact, suitable for smaller plants process modules, it is possible to improve the profitability of lean gas use crucial or in the case of smaller plants in the first place to allow. In accordance with the invention, this is achieved by preconcentrating the fuel gas portion of the lean gas in a first process stage, the permeator (membrane unit), in order then to be raised to the required final concentration in the subsequent pressurized gas scrubbing. The use of the permeator reduces the size of the downstream scrubber by about 50% and thus contributes to a significant reduction of process-related energy requirements. The adjustable in composition and quantity of exhaust gas streams are completely converted into heat by means of a burner, which is suitable in particular for the combustion of lean mixtures (lean gas burner) and used as needed in the connected heat process, such as a bioreactor, whereby the otherwise present in the conventional method fuel gas slip reliably avoided.

Neben der Einspeisung des aufbereiteten Gases z. B. in das Erdgasnetz ist es auch möglich, das Gas direkt vor Ort als Kraftstoff für gasbetriebene Fahrzeuge zu nutzen.In addition to the feed of the treated gas z. As in the natural gas network, it is also possible to use the gas locally as fuel for gas-powered vehicles.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens, unter Bezugnahme auf die 1 und 2 exemplarisch näher beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht erläuterten, erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird.The invention is based on the following embodiments without limiting the general inventive concept, with reference to the 1 and 2 described in more detail by way of example, to which, moreover, reference is expressly made to the disclosure of all the details of the invention which are not explained in the text.

1 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, welches die Gasaufbereitung für eine Biogasanlage darstellt, in der Waschkolonnen verwendet werden, um die in das Verfahren integrierte Druckgaswäsche zu realisieren. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, welches ebenfalls die Gasaufbereitung für eine Biogasanlage darstellt, in der jedoch ein oder mehrere Strahlapparate verwendet werden, um die in das Verfahren integrierte Druckgaswäsche zu realisieren. 1 represents an embodiment which represents the gas treatment for a biogas plant, are used in the wash columns to realize the integrated in the process compressed gas scrubbing. 2 represents an embodiment which also represents the gas treatment for a biogas plant, in which, however, one or more jet apparatuses are used to realize the integrated in the process compressed gas scrubbing.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1, wird entsprechend Patentanspruch 1 der vom Fermenter kommende Schwachgasvolumenstrom (2a) mithilfe eines Verdichters (2) auf den erforderlichen Druck für den Betrieb des Permeators (Membranmodul, 5), gebracht. Dieser Druck beträgt für dieses Ausführungsbeispiel vorzugsweise 5–20 bar. Während das Schwachgas die im Membranmodul befindlichen Membranen überströmt, werden aufgrund der selektiven Eigenschaften der Membran die nicht brennbaren Bestandteile (vor allem CO2, aber auch Gase mit ähnlichem Permeationsverhalten) des Gases bevorzugt durch die Membran transportiert, und im Permeatstrom (3) angereichert. Die im Membranmodul verfügbare aktive Stoffaustauschfläche (Membranfläche) dabei wird so bemessen, dass der Permeatstrom (3) bei annähernd stöchiometrischer Zumischung von Luft (lambda = 1) im Mischventil (14) noch einen Brenngasanteil hat, der ausreicht, um das Gemisch zu zünden, d. h. das sich der Brenngasanteil zumindest über der unteren Explosionsgrenze des Gemisches befindet. Der an brennbaren Bestandteilen reiche Retentatstrom (4) verläßt das Membranmodul (5) auf einem Druckniveau, welches lediglich um den Strömungsdruckverlust des Permeators (5, Membranmodul) vermindert wird. Auf diesem Druckniveau wird der Retentatstrom dem Druckgaswäscher (6) zugeführt, indem die verbliebenen, nicht brennbaren Bestandteile ausgewaschen werden, und anschließend der verbleibende, annähernd unlösliche Brenngasstrom (11) von der Waschflüssigkeit abgetrennt und der weiteren Verwertung (Netzeinspeisung, Druckgasspeicher) zugeführt wird. Der mit den brenngasarmen Nebenprodukten beladene Waschmittelstrom (7b) wird über einen Rekuperator (15) entspannt, und die durch diese Entspannung bzw. mittels Strippluft (16) ausgetriebenen brenngasarmen Gasbestandteile (10) dem Mischventil (14) zugeführt. Der das Mischventil (14) verlassende Gasstrom wird in einem Gasbrenner (14c) gezündet und die entstehende Wärme, direkt über eine Flächenheizung oder indirekt über einen Wärmetauscher, dem Fermentationsprozess zugeführt (12). Durch die frei wählbare Permeatstrommenge (3) kann die per Wärmetausch abgegebene Energiemenge genau so bemessen werden, dass sie den Wärmebedarf des Fermenters deckt. Die den Magergasbrenner verlassenden Abgase werden mittels Wärmetauscher (13) zur Vorwärmung des Gasgemisches (14b) verwendet. Das regenerierte Waschmittel (8b) wird mit der Pumpe (9) auf das erforderliche Niveau des Druckgaswäschers (6) gebracht, und wieder dem Waschprozess zugeführt.In the embodiment according to 1 , according to claim 1 of the fermenter coming low gas volume flow ( 2a ) using a compressor ( 2 ) to the required pressure for the operation of the permeator (membrane module, 5 ). This pressure is preferably 5-20 bar for this embodiment. While the lean gas overflows the membranes located in the membrane module, the non-combustible constituents (especially CO 2 , but also gases with similar permeation behavior) of the gas are preferably transported through the membrane due to the selective properties of the membrane, and in the permeate stream ( 3 enriched). The active mass transfer surface (membrane surface) available in the membrane module is dimensioned such that the permeate flow ( 3 ) at approximately stoichiometric admixture of air (lambda = 1) in the mixing valve ( 14 ) still has a fuel gas content that is sufficient to ignite the mixture, that is, the fuel gas content is at least above the lower explosion limit of the mixture. The rich in combustible constituents retentate ( 4 ) leaves the membrane module ( 5 ) at a pressure level which is limited only by the flow pressure loss of the permeator ( 5 , Membrane module) is reduced. At this pressure level, the retentate stream is fed to the scrubber ( 6 ), by leaching the remaining, non-combustible constituents, and then the remaining, almost insoluble fuel gas stream ( 11 ) separated from the washing liquid and the further utilization (mains supply, compressed gas storage) is supplied. The loaded with the low-gas by-products detergent stream ( 7b ) is passed through a recuperator ( 15 ), and by this relaxation or by stripping ( 16 ) expelled low-gas-rich gas components ( 10 ) the mixing valve ( 14 ). The mixing valve ( 14 ) leaving gas stream is in a gas burner ( 14c ) ignited and the resulting heat, directly via a surface heating or indirectly via a heat exchanger, fed to the fermentation process ( 12 ). Due to the freely selectable permeate flow rate ( 3 ), the amount of energy delivered by heat exchange can be accurately sized so that it covers the heat demand of the fermenter. The exhaust gases leaving the lean-burn gas burner are heated by means of heat exchangers ( 13 ) for preheating the gas mixture ( 14b ) used. The regenerated detergent ( 8b ) is connected to the pump ( 9 ) to the required level of the compressed gas scrubber ( 6 ), and returned to the washing process.

Durch die Wahl der entsprechenden Betriebsparameter für die Membranfläche und Modulgeometrie des Permeators, die Waschmittelmenge, die Waschmittelart, das gewählte Druckniveau und die gewählte Temperatur des Waschmittels der Druckgaswäsche ist es leicht möglich, zielgenau das Qualitätsniveau von Erdgas L oder Erdgas H (Gasbeschaffenheit gemäß DVGW-Arbeitsblättern) oder auch von Fahrzeugkraftstoff zu erreichen.By selecting the appropriate operating parameters for the membrane area and module geometry of the permeator, the amount of detergent, the type of detergent, the selected pressure level and the selected temperature of the washing gas scrubbing agent, it is easily possible to accurately determine the quality level of natural gas L or natural gas H (gas quality according to DVGW). Worksheets) or even of vehicle fuel to achieve.

Entsprechend den geometrischen Erfordernissen für die erforderlichen Überströmgeschwindigkeiten zur Stofftrennung (Stofftransport) mittels Polymermembranen, kann die erforderliche Stoffaustauschfläche kostenoptimiert durch die geeignete Wahl der Membranform (Hohlfasermembran, Rohrmembran, Flachmembran) erfolgen, die dann in ein Modul integriert wird.According to the geometric requirements for the required Überströmgeschwindigkeiten for mass separation (mass transport) by means of polymer membranes, the required mass transfer surface cost optimized by the appropriate choice of the membrane form (hollow fiber membrane, tube membrane, flat membrane) take place, which is then integrated into a module.

Erfindungsgemäß kann als übliche Ausführungsform der Druckgaswäsche ein Füllkörperwäscher (1, (6)) verwendet werden, der in Form einer Kolonne mit regellos geschütteten Füllkörpern oder in Form einer Kolonne mit Packungen regelmäßiger Geometrie gestaltet ist.According to the invention, as a customary embodiment of compressed gas scrubbing, a packed body scrubber ( 1 , ( 6 )), which is designed in the form of a column with randomly poured random packings or in the form of a column with packings of regular geometry.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird gemäß 2 dadurch realisiert, das als Druckgaswäscher ein Strahlapparat (2, (6)) verwendet wird. Strahlapparate sind Apparate zum Fördern, Mischen oder Verdichten von Flüssigkeiten und Gasen. Sie besitzen keine beweglichen Teile, benötigen keinen mechanischen Antrieb und haben einen einfachen konstruktiven Aufbau. Ihre Einteilung und Benennung erfolgt gemäß DIN 29290 . Diese Apparate bieten für die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabenstellung den Vorteil, dass sie einfach, kompakt und preiswert sind, und eine uneingeschränkte Anwendung im explosionsgeschützten Bereichen möglich ist. Der Strahlapparat kann in Abhängigkeit vom angestrebten Qualitätsniveau des Produktgases (dem Brenngas 11) in unterschiedlichen Ausführungsformen zur Anwendung kommen, z. B. als Strahlwäscher mit geringer Gaspressung, bevorzugt jedoch als Flüssigkeitsstrahl-Strahlverdichter, der sich vor allem zum Fördern und höheren Verdichten von Gasen bei gleichzeitiger intensiver Mischung mit der Treibflüssigkeit anbietet. Seine Wirkung beruht darauf, daß der Treibflüssigkeitsstrahl nach dem Austritt aus der Treibdüse in einzelne Tropfen aufgelöst wird, die per Impulsaustausch den Gaststrom verdichten und sich außerdem durch die erzeugte große spezifische Oberfäche besonders auch zur Stoffübertragung eignen. Alternativ kann ein Flüssigkeitsstrahl-Strahlventilator eingesetzt werden, mit dem dann sehr große Gasmengen mit kleineren Druckdifferenzen behandelt werden können.A particular embodiment of the invention is according to 2 realized by the compressed gas scrubber a jet apparatus ( 2 , ( 6 )) is used. Blasting apparatus are apparatuses for conveying, mixing or compressing liquids and gases. They have no moving parts, require no mechanical drive and have a simple structural design. Their classification and naming are according to DIN 29290 , These devices offer for the solution of the problem of the invention the advantage that they are simple, compact and inexpensive, and an unrestricted use in explosion-proof areas is possible. The jet apparatus can, depending on the desired quality level of the product gas (the fuel gas 11 ) are used in different embodiments, for. B. as a jet scrubber with low gas pressure, but preferably as a liquid jet jet compressor, which offers itself mainly for conveying and higher compression of gases with simultaneous intensive mixing with the propellant. Its effect is based on the fact that the Treibflüssigkeitsstrahl is resolved after exiting the motive nozzle into individual drops that compress the guest stream by impulse exchange and also by the large specific surface area produced are particularly suitable for mass transfer. Alternatively, a liquid jet jet fan can be used, with which then very large amounts of gas can be treated with smaller pressure differences.

Erfindungsgemäß wird der Prozess in der üblichen Ausbildungsform mit einem Gasbrenner ausgestattet, der auch eine Zumischung (Mischventil 17) von nicht aus dem Prozess herrührenden Brenngasen (18) zulässt, um den Wärmeabnehmer bedarfsgerecht mit Wärme zu versorgen.According to the invention, the process in the usual embodiment is equipped with a gas burner, which is also an admixture (mixing valve 17 ) of non-process fuel gases ( 18 ) in order to supply the heat consumer with heat as needed.

In einer speziellen Ausführungsform kann der Gasbrenner so ausgebildet sein, dass er besonders für die Verbrennung magerer Gemische geeignet ist (Magergasbrenner), um damit zuverlässig den Methanschlupf über den Druckgaswäscheraustrittsstrom (10) auszuschließen. Der Magergasbrenner kann dabei als flammenloser Oxidationsbrenner (Flox-Brenner) oder als Gasporenbrenner ausgeführt werden. Der Brenner soll dabei sowohl die brennbaren Anteile des Permeatstroms (3) als auch die brennbaren Anteile des Abgasstroms (10) umsetzen, und idealerweise gerade die benötigte thermische Energie für eine angeschlossene Wärmesenke liefern. Dabei können vorteilshaft zwei verschieden Wärmeübertragungswege getrennt oder gleichzeitig genutzt werden. Zum einen kann die erzeugte thermische Energie dem angeschlossenen Wärmenutzungsprozess direkt über eine Flächenheizung, oder indirekt über einen Wärmeträger mittels Wärmetauscher zugeführt werden.In a specific embodiment, the gas burner may be designed such that it is particularly suitable for the combustion of lean mixtures (lean gas burner) in order to reliably prevent the methane slip via the compressed gas scrubber outlet flow (FIG. 10 ) exclude. The lean gas burner can be designed as a flameless oxidation burner (Flox burner) or as a gas pore burner. The burner is intended both the combustible components of the permeate stream ( 3 ) as well as the combustible components of the exhaust gas stream ( 10 ), and ideally just provide the required thermal energy for a connected heat sink. Advantageously, two different heat transfer paths can be used separately or simultaneously. On the one hand, the generated thermal energy can be supplied to the connected heat utilization process directly via a surface heating, or indirectly via a heat transfer medium by means of a heat exchanger.

Die Verfahrenskombination kann erfindungsgemäß durch eine Energierückgewinnungseinheit (15) (Rekuperator) erweitert werden, welche die zugeführte Energie, die dazu verwendet wird das Waschmittel als auch den Gasstrom auf den erforderlichen Betriebsdruck zu bringen, soweit möglich zurückzugewinnen und dem Prozess wieder zuzuführen. Die Energierückgewinnungseinheit kann sowohl in Form einer Turbine als auch in der Form einer rückwärts laufenden Pumpe realisiert werden. Die Rückspeisung in den Verfahrensprozess kann dabei indirekt über einen Generator, der elektrischen Strom erzeugt oder direkt, durch eine Unterstützung der Verdichterwelle erfolgen, die mittels Kupplung an den Rekuperator angeschlossen wird. The process combination according to the invention can be achieved by an energy recovery unit ( 15 ) (Recuperator), which as far as possible to recover and return the supplied energy, which is used to bring the detergent and the gas stream to the required operating pressure. The energy recovery unit can be realized both in the form of a turbine and in the form of a reverse pump. The feeding back into the process can be done indirectly via a generator that generates electricity or directly, by supporting the compressor shaft, which is connected by means of coupling to the recuperator.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 29290 [0014] DIN 29290 [0014]

Claims (10)

Verfahren zur Aufkonzentrierung von Methan oder anderen brennbaren Gasen aus Gasgemischen, wie zum Beispiel Biogas, bestehend aus einem CO2-selektiven Permeationsverfahren, einer CO2-selektiven Gaswäsche, einem Gasbrenner und einem Rekuperator zur Energierückgewinnung, dadurch gekennzeichnet, dass der brenngasreiche, auf erhöhtem Druckniveau befindliche Produktgasstrom des Permeators auf der Retentatseite des Permeators entnommen wird, dann dem Gaseintritt eines Druckgaswäschers auf diesem erhöhten Druckniveau zugeführt wird, und der brenngasarme „Abfallgasstrom” des Permeators variabel, jedoch gerade in einer solchen Konzentration anfällt, dass er bei Zumischung von Luft noch mittels eines Gasbrenners gezündet, und für den angeschlossene Wärmeprozess bedarfsgerecht thermisch nutzbar gemacht werden kann, wobei mit diesem Verfahren bevorzugt kleinere Gasvolumenströme von ca. 100 Normkubikmetern pro Stunde aufbereitet werden.A method for the concentration of methane or other combustible gases from gas mixtures, such as biogas, consisting of a CO 2 selective permeation process, a CO 2 -selective gas scrubbing, a gas burner and a recuperator for energy recovery, characterized in that the fuel gas-rich, on elevated Pressure level located product gas stream of the permeator is removed on the retentate side of the permeator, then the gas inlet of a compressed gas scrubber is supplied to this elevated pressure level, and the fuel gas "waste gas stream" of the permeator variable, but just in such a concentration that it still adds when admixing air ignited by a gas burner, and can be made thermally usable for the connected heat process as needed, with this method preferably smaller gas flow rates of about 100 standard cubic meters per hour are processed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das brenngasreiche Produktgas das Qualitätsniveau von Erdgas L, Erdgas H oder von Fahrzeugkraftstoff erreicht, und anschließend in die jeweiligen Gasnetze eingespeist oder in Druckgasspeicher eingebracht werden kann.A method according to claim 1, characterized in that the fuel gas-rich product gas reaches the quality level of natural gas L, natural gas H or vehicle fuel, and can then be fed into the respective gas networks or introduced into compressed gas storage. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permeationsapparat mit Polymermembranen ausgestattet ist die bevorzugt CO2 permeieren lassen, und in Form von Hohlfasern, in Form von Rohren oder in Form von Flachmembranen in einem Modulgehäuse eingebettet sind.A method according to claim 1, characterized in that the permeation apparatus is equipped with polymer membranes which preferably permeate CO 2 , and are embedded in the form of hollow fibers, in the form of tubes or in the form of flat membranes in a module housing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Druckgaswäsche in der Form eines oder mehrerer Strahlapparate realisiert wird.A method according to claim 1, characterized in that the pressurized gas scrubbing is realized in the form of one or more jet apparatuses. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strahlapparate als Flüssigkeitsstrahl-Ventilator, als Flüssigkeitsstrahl-Strahlverdichter oder als Strahlwäscher realisiert werden.A method according to claim 4, characterized in that the or the jet apparatuses are realized as a liquid jet fan, as a liquid jet jet compressor or as jet scrubber. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Druckgaswäscher in der Form eines oder mehrerer Füllkörperwäscher oder Sprühgaswäscher realisiert wird.A method according to claim 1, characterized in that the compressed gas scrubber is realized in the form of one or more Füllkörperwäscher or Sprühgaswäscher. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasbrenner ein Magergasbrenner verwendet wird, der mittels flammenloser Oxidation (Flox-Brenner) oder mittels eines Gasporenbrenners die brennbaren Gasanteile thermisch nutzbar macht.A method according to claim 1, characterized in that a lean gas burner is used as the gas burner, which makes the flammable gas components thermally usable by means of flameless oxidation (Flox burner) or by means of a gas pore burner. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie mittels direkter oder indirekter Wärmeübertragung, insbesondere zur bedarfsgerechten Beheizung eines oder mehrerer angeschlossener Wärmeprozesse genutzt wird.A method according to claim 7, characterized in that the thermal energy is used by means of direct or indirect heat transfer, in particular for demand-controlled heating of one or more connected heat processes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Rekuperator eine Turbine oder eine rückwärtslaufende Pumpe verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that a turbine or a reverse-running pump is used as a recuperator. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperator über eine Generatorwelle Strom erzeugt oder den Motor der Waschmittelpumpe und/oder des Gasverdichters über die jeweilige Antriebswelle mechanisch unterstützt.A method according to claim 8, characterized in that the recuperator generates electricity via a generator shaft or mechanically supports the motor of the detergent pump and / or the gas compressor via the respective drive shaft.
DE102010050214A 2010-11-04 2010-11-04 Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, comprises removing burning gas-rich product gas stream from the retentate side of permeator, followed by supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet Withdrawn DE102010050214A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010050214A DE102010050214A1 (en) 2010-11-04 2010-11-04 Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, comprises removing burning gas-rich product gas stream from the retentate side of permeator, followed by supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010050214A DE102010050214A1 (en) 2010-11-04 2010-11-04 Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, comprises removing burning gas-rich product gas stream from the retentate side of permeator, followed by supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010050214A1 true DE102010050214A1 (en) 2012-05-10

Family

ID=45970990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010050214A Withdrawn DE102010050214A1 (en) 2010-11-04 2010-11-04 Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, comprises removing burning gas-rich product gas stream from the retentate side of permeator, followed by supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010050214A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2762220A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-06 Axiom Angewandte Prozeßtechnik Ges. m.b.H. Method and device for the utilisation of producer gas
EP3002052A1 (en) * 2014-09-25 2016-04-06 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane separation of carbon dioxide from natural gas with energy recovery by combustion of the permeate
EP3862411A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-11 Prodeval SAS Treatment of residual gas from purification of biogas
EP3962629A4 (en) * 2019-04-30 2023-01-11 Honeywell International Inc. Process for natural gas production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN 29290

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2762220A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-06 Axiom Angewandte Prozeßtechnik Ges. m.b.H. Method and device for the utilisation of producer gas
EP3002052A1 (en) * 2014-09-25 2016-04-06 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane separation of carbon dioxide from natural gas with energy recovery by combustion of the permeate
CN105597497A (en) * 2014-09-25 2016-05-25 气体产品与化学公司 Membrane separation of carbon dioxide from natural gas with energy recovery
US10060348B2 (en) 2014-09-25 2018-08-28 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane separation of carbon dioxide from natural gas with energy recovery
CN105597497B (en) * 2014-09-25 2020-03-17 气体产品与化学公司 Membrane separation of carbon dioxide from natural gas with energy recovery
EP3962629A4 (en) * 2019-04-30 2023-01-11 Honeywell International Inc. Process for natural gas production
EP3862411A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-11 Prodeval SAS Treatment of residual gas from purification of biogas
WO2021155986A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-12 Prodeval Sas Treatment of residual gases originating from biogas purification
FR3107062A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-13 Prodeval Treatment of residual gases from biogas purification

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60214710T2 (en) ENERGY PRODUCERS WITH LOW CO2 EMISSIONS AND RELATED METHOD
EP1634946B1 (en) Environmentally safe process for generating biological natural gas
DE102007058548B4 (en) Process for purifying biogas
CH702225B1 (en) Power generation system.
EP2276551B1 (en) Method and device for separating carbon dioxide from stack, sludge, and/or exhaust gases
US20110088553A1 (en) Method for regeneration of absorbent
CH703158B1 (en) Power generation system.
EP3914374A1 (en) Method and system for removing carbon dioxide from air
DE112008001788T5 (en) Method and plant for combined generation of electrical energy and water
DE102010050214A1 (en) Concentrating methane or other combustible gases from gas mixtures, comprises removing burning gas-rich product gas stream from the retentate side of permeator, followed by supplying a compressed gas scrubber to a gas inlet
DE102010041536A1 (en) Process for the separation of carbon dioxide, and gas turbine plant with carbon dioxide separation
Giordano et al. Evaluating the effects of CO2 capture benchmarks on efficiency and costs of membrane systems for post-combustion capture: A parametric simulation study
EP2690158B1 (en) Multistage method for producing a hydrogen-containing gaseous fuel and thermal gas generator plant
DE3736740A1 (en) METHOD FOR PRODUCING CO (DOWN ARROW) 2 (DOWN ARROW) and N (DOWN ARROW) 2 (DOWN ARROW) FROM GASS GENERATED IN COMBUSTION ENGINES OR TURBINES
DE102012105736A1 (en) Method for storing electrical energy
EP2105191A1 (en) Method and device for separating carbon dioxide from an exhaust gas of a fossil fuel-powered power plant
DE19728151A1 (en) Power production method using gas turbine principle
Gomes et al. Use of membranas for biogas purification
WO2006128426A1 (en) Power station having hot co2 gas recycling and method for operating the same
DE2828001A1 (en) METHOD FOR PRODUCTION OF HYDROGEN
DE102011122142A1 (en) Process and apparatus for the production of nitric acid
EP2980371A1 (en) Method for converting energy with fuel regeneration in a cyclic process of a heat engine
CN204447679U (en) A kind of exhaust treatment system for ketone-benzol dewaxing device
WO2014206949A1 (en) System and method for providing combustion gases
US20170189849A1 (en) Device and Method for Treating a Gas Flow

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140603