DE202019001415U1 - Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch - Google Patents

Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch, umfassend
einen Gaskompressor (1);
eine Einspeisungsleitung (2) zum Einspeisen des Gasgemischs in den Gaskompressor (1); eine erste Membrantrennstufe (3) stromabwärts vom Gaskompressor (1), die eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein erstes Retentat (4) und ein erstes Permeat (5) bereitstellt;
eine zweite Membrantrennstufe (6), die mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Retentats (4) als Einsatzstrom verbunden ist, wobei die zweite Membrantrennstufe (6) eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein zweites Retentat (7) als Produktgas, das mit Methan angereichert ist, und ein zweites Permeat (8) bereitstellt;
optional eine dritte Membrantrennstufe (9), die mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Permeats (5) als Einsatzstrom verbunden ist, wobei die dritte Membrantrennstufe (9) eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein drittes Retentat (10) und ein drittes Permeat (11) bereitstellt;
eine Rückführungsleitung (12), die mit einem Rückführungseinspeisungspunkt (13) an der Einspeisungsleitung (2) stromaufwärts vom Gaskompressor (1) verbunden ist, wobei die Rückführungsleitung (12) mit der zweiten Membrantrennstufe (6) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) verbunden ist oder, falls die optionale dritte Membrantrennstufe (9) vorhanden ist, mit der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des dritten Retentats (10) oder sowohl mit der zweiten Membrantrennstufe (6) als auch mit der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) und des dritten Retentats (10) verbunden ist, und
mindestens einen Schwefelwasserstoff-Adsorber (14), der ein Aktivkohlebett mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff umfasst, wobei der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und der ersten Membrantrennstufe (3) angeordnet ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch, die die Entfernung von Schwefelwasserstoff mit Aktivkohle verbessert.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gasgemische aus der anaeroben Fermentation, wie Biogas aus einem anaeroben Fermenter oder ein Deponiegas, enthalten üblicherweise Methan und Kohlendioxid als Hauptkomponenten und Schwefelwasserstoff als kritische Verunreinigung, die zu starker Korrosion von Metallgeräten führen kann. Dies gilt auch für zahlreiche Erdgasqualitäten.
  • Die Abtrennung von Methan aus derartigen Gasgemischen in einer für die Einspeisung des Methans in ein Gasverteilungsnetz geeigneten Qualität ist von kommerziellem Interesse und erfordert die Abtrennung von Methan mit einem geringen Gehalt an Schwefelwasserstoff aus dem Gasgemisch. Für die Abtrennung von Methan aus Kohlendioxid sind Membranverfahren vorteilhaft, da sie kein Absorptionsmittel für Kohlendioxid erfordern und mit geringem Energieverbrauch betrieben werden können. Ein geeignetes dreistufiges Membranverfahren zur Abtrennung von Methan aus Kohlendioxid ist aus der WO 2012/000727 bekannt.
  • Zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas vor der weiteren Verwendung oder Verarbeitung werden gemeinhin Adsorber mit einer Aktivkohleschüttung verwendet. Das Biogas wird üblicherweise zum Auskondensieren eines Teils der in dem Biogas enthaltenen Feuchtigkeit abgekühlt und dann zur Verringerung der relativen Feuchtigkeit wieder erhitzt, bevor es dem Aktivkohle-Adsorber zugeführt wird.
  • Die US 5,727,903 offenbart ein Verfahren zur Reinigung von rohem Deponiegas, bei dem das Gas getrocknet und komprimiert, zur Entfernung von flüchtigen organischen Verbindungen und Kompressoröl über eine Aktivkohle-Schutzschüttung geführt und in einer zweistufigen Membrantrennung Methan aus dem Gas abgetrennt wird. Ein Teil des Permeats aus der zweiten Membrantrennstufe wird zu einem Punkt stromaufwärts vom Kompressor zurückgeführt.
  • Die US 8,999,036 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Erdgasäquivalents aus Biogas, bei dem das Biogas getrocknet und komprimiert wird und das komprimierte Gas durch eine Einheit zur Entfernung von Schwefelverbindungen geführt wird, in der Schwefelverbindungen mit kommerziellen Eisenoxid-Absorbentien wie SulfaTreat oder Sulfa-Rite entfernt werden. Das Gas wird dann weiter getrocknet und einer mit Aktivkohle gefüllten VOC-Entfernungsvorrichtung zugeführt, bevor es einer Membrantrennung zur Abtrennung von Methan unterworfen wird. Die Membrantrennung kann mit zwei Stufen betrieben werden, wie in 2 gezeigt, wobei Permeat aus der zweiten Stufe zu einem Punkt stromaufwärts vom Kompressor zurückgeführt wird.
  • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nun gefunden, dass Rückführungsgasströme aus einer zwei- oder dreistufigen Membrantrennung zur Einstellung des Sauerstoffgehalts und der relativen Feuchte eines Biogases oder eines anderen Gases, das Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthält, verwendet werden können, um eine optimale Adsorptionskapazität eines Schwefelwasserstoff-Adsorbers, der Aktivkohle mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff umfasst, wobei für diese Einstellung kein oder wenig zusätzlicher apparativer und energetischer Aufwand erforderlich ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
    • einen Gaskompressor (1);
    • eine Einspeisungsleitung (2) zum Einspeisen des Gasgemischs in den Gaskompressor (1);
    • eine erste Membrantrennstufe (3) stromabwärts vom Gaskompressor (1), die eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein erstes Retentat (4) und ein erstes Permeat (5) bereitstellt;
    • eine zweite Membrantrennstufe (6), die mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Retentats (4) als Einsatzstrom verbunden ist, wobei die zweite Membrantrennstufe (6) eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein zweites Retentat (7) als Produktgas, das mit Methan angereichert ist, und ein zweites Permeat (8) bereitstellt;
    • optional eine dritte Membrantrennstufe (9), die mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Permeats (5) als Einsatzstrom verbunden ist, wobei die dritte Membrantrennstufe (9) eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein drittes Retentat (10) und ein drittes Permeat (11) bereitstellt;
    • eine Rückführungsleitung (12), die mit einem Rückführungseinspeisungspunkt (13) an der Einspeisungsleitung (2) stromaufwärts vom Gaskompressor (1) verbunden ist, wobei die Rückführungsleitung (12) mit der zweiten Membrantrennstufe (6) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) verbunden ist oder, falls die optionale dritte Membrantrennstufe (9) vorhanden ist, mit der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des dritten Retentats (10) oder sowohl mit der zweiten Membrantrennstufe (6) als auch mit der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) und des dritten Retentats (10) verbunden ist, und
    • mindestens einen Schwefelwasserstoff-Adsorber (14), der ein Aktivkohlebett mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff umfasst, wobei der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und der ersten Membrantrennstufe (3) angeordnet ist.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Ausführungsform mit drei Membrantrennstufen, einem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14), der stromaufwärts vom Gaskompressor (1) angeordnet ist, einem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt, einer Sauerstoffkonzentrationsmessung an der Einspeisungsleitung zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber und zwei Regelventilen, bei der die Sauerstoffkonzentration in dem in den Schwefelwasserstoff-Adsorber eingespeisten Gas innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird.
    • 2 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Membrantrennstufen und einer Kohlendioxidkondensationsstufe, bei der der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) stromabwärts vom Gaskompressor (1) angeordnet ist.
  • Nähere Beschreibung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Gaskompressor (1) und eine Einspeisungsleitung (2) zum Einspeisen eines Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemischs in den Gaskompressor. Es kann jeder Gaskompressor verwendet werden, der bekannterweise zum Komprimieren von Methan und Kohlendioxid enthaltenen Gemischen geeignet ist, wie ein Turbokompressor, ein Kolbenkompressor oder vorzugsweise ein Schraubenkompressor. Bei dem Schraubenkompressor kann es sich um einen trockenlaufenden Kompressor oder einen mit Wasser oder Öl gekühlten flüssigkeitsgekühlten Kompressor handeln. Bei Verwendung eines ölgekühlten Kompressors enthält die Vorrichtung vorzugsweise außerdem einen Tropfenabscheider stromabwärts des Kompressors, damit keine Öltröpfchen in eine Membrantrennstufe gelangen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst auch eine erste Membrantrennstufe (3) stromabwärts vom Gaskompressor (1). Die erste Membrantrennstufe umfasst eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan und stellt ein erstes Retentat (4) und ein erstes Permeat (5) bereit. Der Begriff Permeat bezieht sich hier auf ein Gasgemisch, das die Gaskomponenten des der Membrantrennstufe zugeführten Gasgemischs umfasst, die aufgrund einer Partialdruckdifferenz über die Membran durch die Gastrennmembran hindurchgegangen sind. Der Begriff Retentat bezieht sich auf das Gasgemisch, das nach dem Durchgang der Gaskomponenten durch die Gastrennmembran verbleibt. Das Permeat kann zusätzlich ein Spülgas umfassen, wenn ein Spülgas auf der Seite der Gastrennmembran zugeführt wird, die der Seite, auf der das Gasgemisch eingespeist wird, gegenüberliegt. Da die Gastrennmembran eine höhere Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan aufweist, wird das Permeat ein höheres Molverhältnis von Kohlendioxid zu Methan aufweisen als das in die erste Membrantrennstufe eingespeiste Gasgemisch, d. h. es wird mit Kohlendioxid angereichert sein, und das Retentat wird ein höheres Molverhältnis von Methan zu Kohlendioxid aufweisen als das in die erste Membrantrennstufe eingespeiste Gasgemisch, d.h. es wird mit Methan angereichert sein.
  • Geeignete Membranen mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan sind aus dem Stand der Technik bekannt. Im Allgemeinen werden Membranen mit einer Trennschicht aus einem glasartigen Polymer, d. h.einem Polymer mit einem Glasübergangspunkt bei einer Temperatur oberhalb der Betriebstemperatur der Membrantrennstufe, eine höhere Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan bereitstellen. Bei dem glasartigen Polymer kann es sich um ein Polyetherimid, ein Polycarbonat, ein Polyamid, ein Polybenzoxazol, ein Polybenzimidazol, ein Polysulfon oder ein Polyimid handeln, und die Gastrennmembran umfasst vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% eines Polyimids oder einer Mischung von Polyimiden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gastrennmembran mindestens 50 Gew.-% eines durch Umsetzung eines aus 3,4,3',4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäuredianhydrid, 3,4,3',4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid, Oxydiphthalsäuredianhydrid, Sulfonyldiphthalsäuredianhydrid, 1,1,1,3,3,3-Hexafluor-2,2-propylidendiphthalsäuredianhydrid und Mischungen davon ausgewählten Dianhydrids mit einem aus 2,4-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Methylendiphenyldiisocyanat, 2,4,6-Trimethyl-1,3-phenylendiisocyanat, 2,3,5,6-Tetramethyl-1,4-phenylendiisocyanat und Mischungen davon ausgewählten Diisocyanat hergestellten Polyimids. Bei dem Dianhydrid handelt es sich vorzugsweise um 3,4,3',4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid oder eine Mischung von 3,4,3',4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid und 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäuredianhydrid. Bei dem Diisocyanat handelt es sich vorzugsweise um eine Mischung von 2,4-Toluylendiisocyanat und 2,6-Toluylendiisocyanat oder eine Mischung von 2,4-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat und 4,4'-Methylendiphenyldiisocyanat. Geeignete Polyimide dieses Typs sind im Handel von Evonik Fibres GmbH erhältlich unter dem Markennamen P84® Typ 70 mit der CAS-Nummer 9046-51-9, bei dem es sich um ein Polyimid aus 3,4,3',4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid und einer Mischung von 64 Mol-% 2,4-Toluylendiisocyanat, 16 Mol-% 2,6-Toluylendiisocyanat und 20 Mol-% 4,4'-Methylendiphenyldiisocyanat handelt, und unter dem Markennamen P84® HT mit der CAS-Nummer 134119-41-8, bei dem es sich um ein Polyimid aus einer Mischung von 60 Mol-% 3,4,3',4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid und 40 Mol-% 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäuredianhydrid und einer Mischung von 80 Mol-% 2,4-Toluylendiisocyanat und 20 Mol-% 2,6-Toluylendiisocyanat handelt. Die Gastrennmembranen dieser Ausführungsform sind vorzugsweise wie in WO 2014/202324 A1 beschrieben in einer Inertatmosphäre wärmebehandelt worden um ihre Langzeitstabilität im erfindungsgemäßen Verfahren zu verbessern.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gastrennmembran mindestens 50 Gew.-% eines in der WO 2015/091122 , Seite 6, Zeile 20, bis Seite 16, Zeile 4 beschriebenen Blockcopolyimids. Das Blockcopolyimid umfasst vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% Polyimidblöcke mit einer Blocklänge von 5 bis 1000, vorzugsweise von 5 bis 200.
  • Bei der Gastrennmembran kann es sich um eine Flachmembran oder eine Hohlfasermembran und vorzugsweise um eine asymmetrische Hohlfasermembran mit einer dichten Polyimidschicht auf einem porösen Träger handeln. Der Begriff „dichte Schicht“ bezieht sich hier auf eine Schicht, die im Wesentlichen keine sich durch die Schicht erstreckenden Makroporen umfasst, und der Begriff „poröser Träger“ bezieht sich hier auf ein Trägermaterial mit Makroporen, die sich durch den Träger erstrecken. Die asymmetrische Hohlfasermembran kann durch Beschichten einer porösen Hohlfaser mit einem Polyimid zur Bildung einer dichten Polyimidschicht auf dem Träger hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der asymmetrischen Hohlfasermembran um eine Membran, die in einem Phaseninversionsverfahren durch Spinnen mit einer ringförmigen Zweikomponenten-Spinndüse hergestellt wird, wobei eine Lösung eines Polyimids durch die ringförmige Öffnung geführt wird und eine ein Nichtlösungsmittel für das Polyimid enthaltende Flüssigkeit durch die zentrale Öffnung geführt wird.
  • Die Gastrennmembran umfasst vorzugsweise eine dichte Trennschicht aus einem glasartigen Polymer, die mit einer dichten Schicht aus einem gummiartigen Polymer beschichtet ist, wobei das gummiartige Polymer eine höhere Gaspermeabilität als das glasartige Polymer aufweist. Die bevorzugten Gastrennmembranen, die eine Polyimid-Trennschicht umfassen, sind vorzugsweise mit einem Polydimethylsiloxan-Elastomer beschichtet.
  • Wenn es sich bei der Gastrennmembran um eine Flachmembran handelt, umfasst die erste Membrantrennstufe vorzugsweise ein oder mehrere spiralförmig gewickelte Membranmodule, die die Flachmembranen enthalten, und wenn es sich bei der Gastrennmembran um eine Hohlfasermembran handelt, umfasst die erste Membrantrennstufe vorzugsweise ein oder mehrere Membranmodule, die jeweils ein Bündel von Hohlfasermembranen enthalten. Die erste Membrantrennstufe kann mehrere parallel angeordnete Membranmodule umfassen und außerdem mehrere in Reihe angeordnete Membranmodule umfassen, wobei in einer Reihe von Membranmodulen das durch ein Membranmodul bereitgestellte Retentat als Einsatzstrom dem in der Reihe von Membranmodulen nachfolgenden Membranmodul zugeführt wird, wobei das letzte Membranmodul der Reihe das Retentat der Membrantrennstufe bereitstellt und die Permeate aller Membranmodule in einer Reihe zur Bereitstellung des Permeats der Membrantrennstufe vereinigt werden. Wenn die erste Membrantrennstufe mehrere in Reihe angeordnete Membranmodule umfasst, handelt es sich bei den Membranmodulen vorzugsweise um auswechselbare Membrankartuschen, die als Kette von Kartuschen in einem gemeinsamen Druckgefäß in Reihe angeordnet und über ein zentrales Permeatsammelrohr miteinander verbunden sind, wie in der WO 2016/198450 A1 ausführlich beschrieben.
  • Die erste Membrantrennstufe enthält vorzugsweise Gastrennmembranen mit einer bei 20 °C bestimmten Reingasselektivität von Kohlendioxid gegenüber Methan von mindestens 20, vorzugsweise von 30 bis 120 und weiter bevorzugt von 40 bis 100.
  • Geeignete Membranmodule und Membrankartuschen, die Hohlfaser-Polyimidmembranen mit einer Reingasselektivität von Kohlendioxid gegenüber Methan von mehr als 20 enthalten, sind im Handel von Evonik Fibres GmbH unter dem Markennamen SEPURAN® Green erhältlich.
  • Die Membranfläche der Gastrennmembranen in der ersten Membrantrennstufe wird vorzugsweise so gewählt, dass 50 bis 95 % des in dem in die erste Membrantrennstufe eingespeisten Einsatzstrom enthaltenen Kohlendioxids in den durch die erste Membrantrennstufe bereitgestellten Permeatstrom überführt werden können. Die Membranfläche, die dafür benötigt wird, dass dieser Anteil von Kohlendioxid in der ersten Membrantrennstufe permeieren kann, wird von der Strömungsrate und der Zusammensetzung des Einsatzstroms, den beim Betrieb der ersten Membrantrennstufe auf der Zufuhr- und der Permeatseite angewendeten Drücken und der Gaspermeanz und der Selektivität der Membran bei der beim Betrieb der ersten Membrantrennstufe verwendeten Temperatur abhängen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise außerdem einen Entfeuchter stromaufwärts von ersten Membrantrennstufe, damit kein in dem in die Membrantrennstufe eingespeisten Gasstrom enthaltenes Wasser in der ersten Membrantrennstufe oder einer nachfolgenden Membrantrennstufe der Vorrichtung kondensieren kann. Der Entfeuchter ist vorzugsweise zwischen dem Gaskompressor (1) und der ersten Membrantrennstufe angeordnet und entfeuchtet vorzugsweise das komprimierte Gas durch Abkühlen, Auskondensieren von Wasser aus dem gekühlten Gas in einem Kondensator und Wiedererhitzen des Gases, wobei das Wiedererhitzen vorzugsweise mit dem komprimierten Gas in einem Gegenstrom-Wärmetauscher durchgeführt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner eine zweite Membrantrennstufe (6), die mit der ersten Membranstrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Retentats (4) als Einsatzstrom verbunden ist. Die zweite Membrantrennstufe (6) umfasst eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan und stellt ein zweites Retentat (7) als Produktgas, das mit Methan angereichert ist, und ein zweites Permeat (8) bereit. Die zweite Membrantrennstufe kann die gleiche Gastrennmembran wie die erste Membrantrennstufe oder eine andere Gastrennmembran umfassen und umfasst vorzugsweise die gleiche Gastrennmembran wie die erste Membrantrennstufe. In der zweiten Membrantrennstufe können die gleichen Anordnungen von Gastrennmembranen in Modulen oder Kartuschen verwendet werden, wie sie oben für die erste Membrantrennstufe beschrieben sind.
  • Die Gesamtmembranfläche der Gastrennmembranen in der zweiten Membrantrennstufe ist vorzugsweise so gewählt, dass der Kohlendioxidgehalt in dem zweiten Retentat durch Überführen einer ausreichenden Menge des in dem in die zweite Membrantrennstufe eingespeisten Einspeisungsstrom enthaltenen Kohlendioxids unter einen gewünschten Grenzwert verringert wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine zusätzliche dritte Membrantrennstufe (9), die mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Retentats (5) als Einsatzstrom verbunden ist. Die dritte Membrantrennstufe (9) umfasst eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan und stellt ein drittes Retentat (10) und ein drittes Permeat (11) bereit. Die dritte Membrantrennstufe kann die gleiche Gastrennmembran wie die erste Membrantrennstufe oder eine andere Gastrennmembran umfassen und umfasst vorzugsweise die gleiche Gastrennmembran wie die erste Membrantrennstufe. In der dritten Membrantrennstufe können die gleichen Anordnungen von Gastrennmembranen in Modulen oder Kartuschen verwendet werden, wie sie oben für die erste Membrantrennstufe beschrieben sind.
  • Eine zusätzliche dritte Membrantrennstufe (9) kann ein drittes Permeat (11) mit einem niedrigen Gehalt an Methan bereitstellen, das ohne weitere Behandlung in die Atmosphäre abgegeben werden kann. Wenn das dritte Retentat (10) in den Einsatzstrom der ersten Membrantrennstufe zurückgeführt wird, wird die zusätzliche dritte Membrantrennstufe außerdem Methanverluste verringern und die Methan-Rückgewinnung mit dem zweiten Retentat (7) erhöhen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zusätzlich ein Gebläse oder einen Kompressor zwischen der ersten Membrantrennstufe und der dritten Membrantrennstufe umfassen, das/der den Druck des ersten Permeats (5) für dessen Einspeisung in die dritte Membrantrennstufe erhöht. Bei Verwendung eines derartigen Gebläses oder Kompressors wird in der dritten Membrantrennstufe weniger Membranfläche zur Erzielung des gleichen Trennergebnisses, aber zusätzliche Energie für die Druckerhöhung benötigt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Rückführungsleitung (12), die mit einem Rückführungseinspeisungspunkt (13) an der Einspeisungsleitung (2) stromaufwärts vom Gaskompressor (1) verbunden ist. Wenn die optionale dritte Membrantrennstufe (9) nicht vorhanden ist, ist die Rückführungsleitung (12) mit der zweiten Membrantrennstufe (6) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) verbunden. Wenn die optionale dritte Membrantrennstufe (9) vorhanden ist, ist die Rückführungsleitung (12) mit der zweiten Membrantrennstufe (6) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) oder mit der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des dritten Retentats (10) verbunden oder vorzugsweise sowohl mit der zweiten Membrantrennstufe (6) und der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) und des dritten Retentats (10) verbunden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst auch mindestens einen Schwefelwasserstoff-Adsorber (14), der ein Aktivkohlebett mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff umfasst. Der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) ist zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und der ersten Membrantrennstufe (3) angeordnet und kann entweder stromaufwärts oder stromabwärts vom Gaskompressor (1) angeordnet sein.
  • Eine Aktivkohle mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff kann die Oxidation von Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel über Dischwefelwasserstoff und Polyschwefelwasserstoff als Zwischenstufen gemäß der folgenden Stöchiometrie katalysieren: 8 H2S + 4 O2 → S8 + 8 H2O Katalytische Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff kann einer Aktivkohle durch Eintragen von Iod oder einer basischen Verbindung in die Atkivkohle verliehen werden. Ein derartiges Eintragen kann durch Dotieren der Aktivkohle durch Zugabe von Iod, einem lodsalz oder einem lodvorläufer oder einer nichtflüchtigen Base zu einem kohlenstoffhaltigen Vorläufermaterial und Karbonisieren des Vorläufermaterials zu Aktivkohle nach dieser Zugabe erfolgen. Alternativ dazu kann ein derartiges Eintragen durch Imprägnieren einer Aktivkohle mit Iod, einem lodsalz, lodwasserstoff, einem lodvorläufer oder einer basischen Verbindung erfolgen. Als basische Verbindungen eignen sich Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Erdalkalimetalloxide, Erdalkalimetallhydroxide und Erdalkalimetallcarbonate, insbesondere Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Calciumoxid, Calciumhydroxid und Calciumcarbonat. Katalytische Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff kann einer Aktivkohle auch durch Karbonisieren von bituminöser Kohle bei spezifischen Reaktionsbedingungen verliehen werden. Schwefelwasserstoff-Adsorber, die ein Aktivkohlebett umfassen, sind aus dem Stand der Technik bekannt und im Handel erhältlich. Aktivkohle mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff ist ebenfalls im Handel erhältlich, beispielsweise von der NECATEC AG unter dem Handelsnamen NECA|active® sulfo oder von der Donau Carbon GmbH unter den Handelsnamen Desorex® K 43 J (mit Kaliumiodid imprägniert), Desorex® G 50 (mit Kaliumhydroxid imprägniert), Desorex® K 43 BG (mit Erdalkalicarbonat imprägniert) and Desorex® G 70. Eine Aktivkohle mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff wird im Allgemeinen auch neben Schwefelwasserstoff in dem Gasgemisch enthaltene Mercaptane adsorbieren, indem sie sie zusammen mit Schwefelwasserstoff zu Alkylpolysulfiden oxidiert.
  • Schwefelwasserstoff-Adsorber, die ein Aktivkohlebett mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff umfassen, sind im Stand der Technik zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus durch anaerobe Fermentation hergestelltem Biogas verwendet worden. Die anaerobe Fermentation wird häufig mit kontrollierter Zufuhr von Sauerstoff zur Fermentation durchgeführt, um die Bildung von Schwefelwasserstoff zu verringern, was ein Biogas ergibt, das etwas Sauerstoff enthält. Die Sauerstoffkonzentration des aus einem derartigen Verfahren stammenden Biogases ist häufig zu niedrig, um für eine effektive Entfernung von Schwefelwasserstoff im Adsorber zu sorgen. Bei Verfahren des Standes der Technik wird daher üblicherweise stromaufwärts vom Adsorber mehr Sauerstoff oder Luft zu dem Biogas gegeben, um eine vollständige Entfernung von Schwefelwasserstoff zu erreichen und die maximale Absorptionskapazität des Schwefelwasserstoff-Adsorbers zu nutzen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass bei Zusatz von Luft der Stickstoffgehalt des Biogases erhöht wird, was zu einem verringerten Methangehalt des mit Methan angereicherten Produktgases führt. Des Weiteren birgt ein derartiger Zusatz von Sauerstoff oder Luft zu dem Biogas Risiken, da eine Zugabe von zu viel Sauerstoff oder Luft zu explosiven Gasgemischem führen kann und die Zugabe von zu wenig Sauerstoff zur Ansammlung von Schwefelwasserstoff im Adsorber führen kann, was bei späterer Zugabe von mehr Sauerstoff zu dem Biogas zu einer durchgehenden Reaktion führen kann. Bei Verfahren des Standes der Technik ist weiterhin nachteilig, dass das Biogas stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorbers getrocknet werden muss, da Biogas aus der anaeroben Fermentation gewöhnlich einen Feuchtigkeitsgehalt von nahezu 100 % relativer Feuchte aufweist, wohingegen ein Schwefelwasserstoff-Adsorber, der ein Aktivkohlebett umfasst, bei einer relativen Feuchte des Biogases von weniger als 80 % betrieben werden sollte, um Porenkondensation von Wasser zu verhindern, die die Geschwindigkeit der Schwefelwasserstoffadsorption herabsetzt.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Rückführungsleitung (12) aufweist, die mit einem Rückführungseinspeisungspunkt (13) an der Einspeisungsleitung (2) stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) verbunden ist, können diese Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Wenn das in die Vorrichtung eingespeiste Gasgemisch Sauerstoff enthält, wird der Sauerstoff im zweiten Permeat (8) und im dritten Retentat (10) im Vergleich zu dem ursprünglichen Gasgemisch angereichert werden, und durch die Rückführung von einem oder beiden dieser Ströme wird der Sauerstoffgehalt des in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eintretenden Stroms erhöht werden. Eine optimale Schwefelwasserstoffentfernung durch den Adsorber (14) kann dann ohne Zusatz von Luft oder Sauerstoff zu dem Biogas oder durch Zusatz einer geringeren Menge als bei Verfahren des Standes der Technik erreicht werden. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung einen zusätzlichen Entfeuchter zwischen dem Gaskompressor (1) und der ersten Membrantrennstufe (3) enthält, werden das zweite Permeat (8) und das dritte Retentat (10) einen geringen Wassergehalt aufweisen, und durch die Rückführung von einem oder beiden dieser Ströme zu einem Rückführungseinspeisungspunkt (13) stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) kann die relative Feuchte des in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eintretenden Gasstroms auf einen Wert reduziert werden, der ohne Trocknen des Biogases stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) für eine optimale Schwefelwasserstoffentfernung durch den Adsorber sorgt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) stromaufwärts vom Gaskompressor (1) angeordnet, d. h. zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem Gaskompressor (1). Dadurch wird eine Korrosion durch Schwefelwasserstoff in dem Gaskompressor verhindert. Bei Verwendung eines ölgekühlten Gaskompressors verhindert dies auch eine Qualitätsminderung des Öls durch Reaktion von Schwefelwasserstoff oder Mercaptanen mit Komponenten des Öls.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Rückführungsleitung (12) vorzugsweise eine zusätzliche Verbindung mit einem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15), der sich zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem Gaskompressor (1) befindet. Die Rückführungsleitung (12) umfasst dann auch mindestens ein Regelventil (16) zum Regeln des Anteils von zurückgeführtem Gas, das dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) zugeführt wird. Vorzugsweise werden zwei Regelventile (16) verwendet, wie in 1 gezeigt, eines in der Leitung zum Rückführungseinspeisungspunkt (13) und eines in der Leitung zum zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15). Der zusätzliche Rückführungseinspeisungspunkt (15) und das Regelventil bzw. die Regelventile (16) erlauben die Einstellung der Zusammensetzung des in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eintretenden Gasstroms durch Veränderung des Anteils von zurückgeführtem Gas, das dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) stromaufwärts vom Adsorber zugeführt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Sauerstoffkonzentrationsmessung (17) an der Einspeisungsleitung (2) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) oder zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) oder an beiden Orten und eine Regeleinheit, die konfiguriert ist, um das Regelventil bzw. die Regelventile (16) so zu betreiben, dass die Sauerstoffkonzentration innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird. Jede Vorrichtung, von der aus dem Stand der Technik bekannt ist, dass sie zur Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration in einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch geeignet ist, kann in dieser Ausführungsform verwendet werden. Wenn die Sauerstoffkonzentrationsmessung (17) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) angeordnet ist, ist die Regeleinheit vorzugsweise so konfiguriert, dass die Sauerstoffkonzentration in einem Bereich gehalten wird, der bekanntermaßen für hohe Raten bei der Oxidation von Schwefelwasserstoff an der Aktivkohle sorgt. Solch ein geeigneter Bereich für die Sauerstoffkonzentration kann experimentell bestimmt oder vom Hersteller der Aktivkohle erhalten werden. Wenn die Sauerstoffkonzentrationsmessung (17) zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) angeordnet ist, ist die Regeleinheit vorzugsweise so konfiguriert, dass eine minimale Sauerstoffkonzentration aufrechterhalten wird, von der bekannt ist, dass sie eine Anreicherung von nicht umgesetztem Schwefelwasserstoff in dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) verhindert. Solch eine geeignete Minimalkonzentration kann experimentell bestimmt werden, beispielsweise durch Messen der Mengen von Schwefelwasserstoff und Sauerstoff, die in den Adsorber eintreten und daraus austreten, und Berechnen des Umsatzes von Schwefelwasserstoff durch Reaktion mit Sauerstoff unter Verwendung der Stöchiometrie der oben angegebenen Reaktionsgleichung.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Messung der relativen Feuchte an der Einspeisungsleitung (2) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) oder zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) und eine Regeleinheit, die konfiguriert ist, um das Regelventil bzw. die Regelventile (16) so zu betreiben dass die relative Feuchte innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird. eine beliebige Jede Vorrichtung, von der aus dem Stand der Technik bekannt ist, dass sie zur Bestimmung der relativen Feuchte in einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch geeignet ist, kann in dieser Ausführungsform verwendet werden. Die Regeleinheit ist vorzugsweise so konfiguriert, dass die relative Feuchte in einem Bereich gehalten wird, der bekanntermaßen für hohe Raten der Oxidation von Schwefelwasserstoff an der Aktivkohle sorgt. Ein geeigneter Bereich für die relative Feuchte kann experimentell bestimmt oder vom Hersteller der Aktivkohlen erhalten werden. Die Regelung der relativen Feuchtigkeit des Gases kann mit der Regelung der Sauerstoffkonzentration kombiniert werden, um beide Parameter in den für eine optimale Leistung des Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) sorgenden Bereichen zu halten.
  • Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) stromaufwärts vom Gaskompressor (1) umfasst, umfasst sie vorzugsweise einen zusätzlichen Adsorber, der Aktivkohle enthält, zwischen dem Kompressor (1) und der ersten Membrantrennstufe (3) zum Absorbieren von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), die in einer der Membrantrennstufen kondensieren könnten. Die Aktivkohle in diesem zusätzlichen Adsorber braucht keine katalytische Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff aufzuweisen und kann für die VOC-Entfernung optimiert sein.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Kohlendioxidkondensationsstufe als Alternative zu der optionalen dritten Membrantrennstufe. Die Kohlendioxidkondensationsstufe ist dann mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Permeats (5) als Einsatzstrom verbunden und liefert ein flüssiges Kondensat, das mit Kohlendioxid angereichert ist, und ein Gemisch von nicht kondensierten Gasen. Die Vorrichtung umfasst dann eine weitere Rückführungsleitung (20), die mit der Kohlendioxidkondensationsstufe zum Aufnehmen des Gemischs von nicht kondensierten Gasen verbunden ist und die mit einem weiteren Rückführungseinspeisungspunkt (21) zwischen dem Gaskompressor (1) und der ersten Membrantrennstufe (3) verbunden ist. Die Kohlendioxidkondensationsstufe umfasst einen Kohlendioxidkompressor (22), der das erste Permeat (5) auf einen über dem Tripelpunktdruck von Kohlendioxid liegenden Druck komprimiert, und einen Kohlendioxidkondensator (23), in dem das komprimierte erste Permeat zum Auskondensieren des mit Kohlendioxid angereicherten flüssigen Kondensats (18) abgekühlt wird. In dieser Ausführungsform ist der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) vorzugsweise stromabwärts vom Gaskompressor (1), d. h. zwischen dem Gaskompressor (1) und der ersten Membrantrennstufe (3), angeordnet und der weitere Rückführungseinspeisungspunkt (21) ist zwischen dem Gaskompressor (1) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) angeordnet. Wenn der weitere Rückführungseinspeisungspunkt (21) zwischen dem Gaskompressor (1) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) angeordnet ist, ist die weitere Rückführungsleitung (20) vorzugsweise mit einem zweiten zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (24), der zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und der ersten Membrantrennstufe (3) angeordnet ist, verbunden und umfasst mindestens ein zusätzliches Regelventil (25) zum Regeln des Anteils von zurückgeführtem Gas, der dem weiteren Rückführungseinspeisungspunkt (21) und dem zweiten zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (24) zugeführt wird. Der zweite zusätzliche Rückführungseinspeisungspunkt (24) und das Regelventil bzw. die Regelventile (25) ermöglichen die Einstellung der Zusammensetzung des in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eintretenden Gasstroms durch Veränderung des Anteils von zurückgeführtem Gas, das dem weiteren Rückführungseinspeisungspunkt (21) stromaufwärts vom Adsorber zugeführt wird. Die Vorrichtung kann dann auch eine Sauerstoffkonzentrationsmessung und/oder eine Messung der relativen Feuchte gemäß obiger Beschreibung zwischen dem weiteren Rückführungseinspeisungspunkt (21) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) oder zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem zweiten zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (24) umfassen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für ein Verfahren zur Abtrennung von Methan aus einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch eingesetzt werden, wobei das Gasgemisch in die Einspeisungsleitung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß obiger Beschreibung eingespeist wird und Retentat aus der zweiten Membrantrennstufe als Produktgas, das mit Methan angereichert ist, abgezogen wird. Bei dem Gasgemisch handelt es sich vorzugsweise um ein Erdgas, ein Deponiegas oder weiter bevorzugt ein Biogas aus einem anaeroben Fermenter.
  • Die Entfernung von Schwefelwasserstoff mit einem Schwefelwasserstoff-Adsorber, der ein Aktivkohlebett mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff umfasst, erfordert das Vorliegen von Sauerstoff in dem in den Adsorber eintretenden Gasgemisch. Da eine hohe Schwefelwasserstoffentfernungsrate und eine hohe Kapazität des Adsorbers nur bei Sauerstoffkonzentrationen in dem Gas erreicht werden, die erheblich höher sind als die üblicherweise in einem Erdgas, einem Deponiegas oder einem Biogas aus einem anaeroben Fermenter vorliegenden Konzentrationen, muss stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorbers Sauerstoff zugesetzt werden, üblicherweise durch Eintragen von Luft. Des Weiteren wird bei diesen Konzentrationen nur ein Teil des Sauerstoffs in dem Schwefelwasserstoff-Adsorber verbraucht. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Wiederverwendung dieses nicht umgewandelten Sauerstoffs für die Schwefelwasserstoffentfernung durch Rückführung zu einem Punkt stromaufwärts des Schwefelwasserstoff-Adsorbers, was die für die Schwefelwasserstoffentfernung zuzusetzende Sauerstoffmenge verringert und bei Zusatz von Sauerstoff als Luft auch die eingetragene Stickstoffmenge verringert, was zu einem mit Methan angereicherten Produktgas mit geringerem Stickstoffgehalt führt. Wenn es sich bei dem Gasgemisch um ein Biogas aus einem anaeroben Fermenter handelt, der zur Verringerung der Bildung von Schwefelwasserstoff in dem Faulbehälter mit kontrolliertem Luftzusatz betrieben wird, kann das Gasgemisch genug Sauerstoff zur Oxidation des gesamten Schwefelwasserstoffs umfassen, und durch die Rückführung von Sauerstoff bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine optimale Sauerstoffkonzentration in dem in den Schwefelwasserstoff-Adsorber eingespeisten Gas ohne zusätzlichen Zusatz von Luft bereitgestellt werden.
  • Das Verfahren wird vorzugsweise in einer Vorrichtung durchgeführt, in der die Rückführungsleitung mit zwei Rückführungseinspeisungspunkten verbunden ist, einem stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber und einem stromabwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber, wie oben beschrieben. Die Vorrichtung umfasst dann vorzugsweise eine Sauerstoffkonzentrationsmessung zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber entweder stromaufwärts oder stromabwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber, und der Anteil von zurückgeführtem Gas, der dem Rückführungseinspeisungspunkt stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorbers zugeführt wird, wird durch mindestens ein Regelventil und eine Regeleinheit so gesteuert, dass die Sauerstoffkonzentration in dem in den Schwefelwasserstoff-Adsorber eingespeisten Gas oder in dem aus dem Schwefelwasserstoff-Adsorber austretenden Gas innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird. Die Sauerstoffkonzentration in dem in den Schwefelwasserstoff-Adsorber eingespeisten Gas wird vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 1,5 Vol.-%, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt 0,4 bis 0,8 Vol.-% gehalten, um eine effiziente Entfernung von Schwefelwasserstoff und eine hohe Kapazität des Adsorbers für die Schwefelwasserstoffentfernung zu erreichen. Die Sauerstoffkonzentration in dem in den Schwefelwasserstoff-Adsorber eingespeisten Gas wird vorzugsweise so eingestellt, dass mindestens 0,5 mol O2 pro Mol Schwefelwasserstoff in dem Gasstrom bereitgestellt werden, um eine übermäßige Anreicherung von Schwefelwasserstoff in dem Schwefelwasserstoff-Adsorber zu verhindern.
  • Alternativ zu einer Sauerstoffkonzentrationsmessung oder zusätzlich dazu kann die Vorrichtung auch eine Messung der relativen Feuchte zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber entweder stromaufwärts oder stromabwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber umfassen, und der Anteil von zurückgeführtem Gas, der dem Rückführungseinspeisungspunkt stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber zugeführt wird, wird durch mindestens ein Regelventil und eine Regeleinheit gesteuert, um die relative Feuchte in dem in den Schwefelwasserstoff-Adsorber eingespeisten Gas oder in dem aus dem Schwefelwasserstoff-Adsorber austretenden Gas innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu halten. Die relative Feuchte wird in einem Bereich von 25 bis 95 %, vorzugsweise von 30 bis 90 % und ganz besonders bevorzugt von 40 bis 80 % gehalten. Diese Ausführungsform ist besonders nützlich, wenn es sich bei dem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch um ein Deponiegas oder ein Biogas mit hoher relativer Feuchte von nahezu 100 % handelt. Eine derartig hohe Feuchte kann zu Porenkondensation in einer Aktivkohle führen, was die Effizienz des Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) durch Beeinträchtigung des Stofftransports zu den katalytisch aktiven Zentren der Aktivkohle herabsetzen kann. Verfahren des Standes der Technik umfassen daher üblicherweise einen Schritt des Trocknens des Gasgemischs stromaufwärts eines Aktivkohle enthaltenden Adsorbers. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren reicht es aus, das Gasgemisch nur nach der Kompression zu trocknen, wo die Entfernung des Wassers durch Abkühlen und Kondensation effektiver ist und zur Verhinderung der Kondensation von Wasser in einer der Membrantrennstufen nützlich ist. Die Rückführungsströme werden dann einen geringen Wassergehalt aufweisen, und durch Rückführung dieser Ströme oder eines Teils davon stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) kann die relative Feuchte des in den Schwefelwasserstoff-Adsorber eintretenden Gases ohne einen zusätzlichen Schritt der Gasentfeuchtung stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber auf einen im optimalen Bereich für eine effiziente Schwefelwasserstoffentfernung liegenden Wert verringert werden.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren in einer Vorrichtung mit einer Kohlendioxidkondensationsstufe gemäß obiger Beschreibung durchgeführt und verflüssigtes Kohlendioxid als zusätzliches Produkt aus der Kohlendioxidkondensationsstufe abgezogen. Das erste Permeat (5) wird dann vorzugsweise mit dem Kohlendioxidkompressor (22) auf einen höheren Druck komprimiert, als der auf der stromabwärtigen Seite des Gaskompressors (1) erzeugte Druck, so dass der Kohlendioxidkondensator (23) das Gemisch (19) von nicht kondensierten Gasen bei einem Druck bereitstellt, der hoch genug ist, um sie ohne zusätzliche Kompression der ersten Membrantrennstufe (3) zuzuführen. Bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise eine Vorrichtung verwendet, in der der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) stromabwärts vom Gaskompressor (1) angeordnet ist und die weitere Rückführungsleitung (20) zum Zurückführen des Gemischs (19) von nicht kondensierten Gasen mit zwei Rückführungseinspeisungspunkten verbunden ist, einem stromaufwärt vom Schwefelwasserstoff-Adsorber und einem stromabwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber, wie weiter oben beschrieben. Diese Ausführungsform erfordert weniger Gesamtmembranfläche und liefert flüssiges Kohlendioxid als zusätzliches Produkt, das vermarktet werden kann, erfordert aber zusätzliche Geräte und verbraucht mehr Energie für die Gaskompression.
  • Beispiele
  • Die Trennung von Biogas wurde mit einer Verfahrenssimulationssoftware auf der Basis von experimentell bestimmtem Membranselektivitäten im Handel erhältlicher Polyimid-Hohlfasermembranmodule SEPURAN® Green SC 3500 berechnet.
  • Beispiel 1
  • Die Trennung von 310 Nm3/h eines Biogases mit einer relativen Feuchte von 100 %, das 56,3 Vol.-% Methan, 39,0 Vol.-% Kohlendioxid, 0,5 Vol.-% Stickstoff, 0,5 Vol.-% Sauerstoff und 3,7 Vol.-% Wasser enthält, wurde für eine dreistufige Membrantrennung in einer Vorrichtung gemäß 1 mit je 10 Membranmodulen in der ersten Membrantrennstufe (3) und der zweiten Membrantrennstufe (6) und 11 Membranmodulen in der dritten Membrantrennstufe (9) berechnet.
  • Der Einsatzstrom für die erste Membrantrennstufe (3) wird auf 16,1 bar komprimiert und getrocknet und hat eine Strömungsrate von 411,4 Nm3/h und umfasst 55,3 Vol.-% Methan, 42,8 Vol.-% Kohlendioxid, 0,56 Vol.-% Stickstoff und 1,09 Vol.-% Sauerstoff. Die erste Membrantrennstufe (3) trennt diesen Einsatzstrom in 242 Nm3/h eines ersten Retentats (4), das bei 16,0 bar erhalten wird und 85,5 Vol.-% Methan, 12,7 Vol.-% Kohlendioxid, 0,8 Vol.-% Stickstoff und 1,0 Vol.-% Sauerstoff enthält, und ein erstes Permeat (5), das bei 3,1 bar erhalten wird und 12,1 Vol.-% Methan, 85,9 Vol.-% Kohlendioxid, 0,2 Vol.-% Stickstoff und 1,25 Vol.-% Sauerstoff enthält. Die zweite Membrantrennstufe (6) trennt das erste Retentat (4) in 176 Nm3/h eines zweiten Retentats (7), das bei 16,0 bar erhalten wird und 98,5 Vol.-% Methan, 0,3 Vol.-% Kohlendioxid, 0,9 Vol.-% Stickstoff und 0,37 Vol.-% Sauerstoff enthält und als Biomethan in ein Gasverteilungsnetz eingespeist werden kann, und 66 Nm3/h eines zweiten Permeats (8), das bei 0,9 bar erhalten wird und 51,0 Vol.-% Methan, 45,7 Vol.-% Kohlendioxid, 0,7 Vol.-% Stickstoff und 2,6 Vol.-% Sauerstoff enthält und zurückgeführt wird. Die dritte Membrantrennstufe (9) trennt das erste Permeat (5) in 45,9 Nm3/h eines dritten Retentats (10), das bei 3,0 bar erhalten wird und 41,7 Vol.-% Methan, 55,0 Vol.-% Kohlendioxid, 0,6 Vol.-% Stickstoff und 2,7 Vol.-% Sauerstoff enthält und zurückgeführt wird, und ein drittes Permeat (11), das bei 1,1 bar erhalten wird und 1,1 Vol.-% Methan, 97,5 Vol.-% Kohlendioxid, weniger als 0,1 Vol.-% Stickstoff und 0,7 Vol.-% Sauerstoff enthält und abgelassen werden kann.
  • Wenn das gesamte Gas zum Rückführungseinspeisungspunkt (13) stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) zurückgeführt wird, enthält das in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eingespeiste Gas 1,06 % Sauerstoff und weist eine relative Feuchte von 77 % auf. Die Erhöhung des Sauerstoffgehalts und die Verringerung der relativen Feuchte erlauben den Betrieb des Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) bei hoher Kapazität und die Entfernung von Schwefelwasserstoff, ohne dass der Biogas-Einsatzstrom getrocknet werden muss.
  • Beispiel 2
  • Die Trennung von 479 Nm3/h eines Biogases mit einer relativen Feuchte von 100 %, das 45,9 Vol.-% Methan, 47,0 Vol.-% Kohlendioxid, 1,5 Vol.-% Stickstoff, 0,2 Vol.-% Sauerstoff und 5,4 Vol.-% Wasser enthält, wurde für eine zweistufige Membrantrennung in einer Vorrichtung mit einer zusätzlichen Kohlendioxidkondensationsstufe gemäß 2 mit 12 Membranmodulen in der ersten Membrantrennstufe (3) und 27 Membranmodulen in der zweiten Membrantrennstufe (6) berechnet.
  • Das Biogas wird mit dem zweiten Permeat (8) vereinigt und mit dem Gaskompressor (1) auf 17,1 bar komprimiert. Dieser verdichtete Gasstrom wird mit dem Gemisch von nicht kondensierten Gasen (19) aus dem Kohlendioxidkondensator (23) vereinigt, was den Einsatzstrom für die erste Membrantrennstufe (3) ergibt. Die erste Membrantrennstufe (3) trennt diesen Einsatzstrom in 383 Nm3/h eines ersten Retentats (4), das bei 17,0 bar erhalten wird und 85,0 Vol.-% Methan, 7,2 Vol.-% Kohlendioxid, 3,4 Vol.-% Stickstoff und 4,4 Vol.-% Sauerstoff enthält, und ein erstes Permeat (5), das bei 1,05 bar erhalten wird und 6,3 Vol.-% Methan, 88,8 Vol.-% Kohlendioxid, 0,4 Vol.-% Stickstoff und 4,0 Vol.-% Sauerstoff enthält. Die zweite Membrantrennstufe (6) trennt das erste Retentat (4) in 228 Nm3/h eines zweiten Retentats (7), das bei 17,0 bar erhalten wird und 96,4 Vol.-% Methan, weniger als 0,1 Vol.-% Kohlendioxid, 3,2 Vol.-% Stickstoff und 0,4 Vol.-% Sauerstoff enthält und als Biomethan in ein Gasverteilungsnetz eingespeist werden kann, und 155 Nm3/h eines zweiten Permeats (8), das bei 0,9 bar erhalten wird und 68,1 Vol.-% Methan, 17,8 Vol.-% Kohlendioxid, 3,9 Vol.-% Stickstoff und 10,3 Vol.-% Sauerstoff enthält und zurückgeführt wird. Das erste Permeat (5) wird auf 17,1 bar komprimiert und dem Kohlendioxidkondensator (23) zugeführt, in dem flüssiges Kohlendioxid bei -20 °C kondensiert wird. Aus dem Kohlendioxidkondensator (23) werden 195,3 Nm3/h eines Gemischs von nicht kondensierten Gasen (19), das 13,6 Vol.-% Methan, 76,8 Vol.-% Kohlendioxid, 0,9 Vol.-% Stickstoff und 8,7 Vol.-% Sauerstoff enthält, zurückgeführt.
  • Wenn das Gemisch von nicht kondensierten Gasen (19) zmu Rückführungseinspeisungspunkt (24) stromabwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) zurückgeführt wird, enthält das in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eingespeiste Gas 2,7 % Sauerstoff. Daher kann ein für den Betrieb des Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) bei hoher Kapazität und Schwefelwasserstoffentfernung ausreichender Sauerstoffgehalt bereits durch Rückführung nur des zweiten Permeats (8) zu einem Rückführungseinspeisungspunkt (13) stromaufwärts des Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) erreicht werden.
  • Beispiel 3
  • Die Trennung von 8265 Nm3/h eines Biogases mit einer relativen Feuchte von 100 %, das 54,5 Vol.-% Methan, 39,4 Vol.-% Kohlendioxid, 2,5 Vol.-% Stickstoff, 0,5 Vol.-% Sauerstoff und 3,1 Vol.-% Wasser enthält, wurde für eine zweistufige Membrantrennung in einer Vorrichtung gemäß 1, aber ohne eine dritte Membrantrennstufe (9) und mit einem Gebläse in der Rückführungsleitung (12), das einen Permeatdruck von 0,7 bar in der zweiten Membrantrennstufe (6) erzeugt, mit 91 Membranmodulen in der ersten Membrantrennstufe (3) und 336 Membranmodulen in der zweiten Membrantrennstufe (6) berechnet.
  • Der Einsatzstrom für die erste Membrantrennstufe (3) wird auf 11,2 bar komprimiert und getrocknet und hat eine Strömungsrate von 11914 Nm3/h und umfasst 44,2 Vol.-% Methan, 52,5 Vol.-% Kohlendioxid, 2,2 Vol.-% Stickstoff und 0,8 Vol.-% Sauerstoff. Die erste Membrantrennstufe (3) trennt diesen Einsatzstrom in 8590 Nm3/h eines ersten Retentats (4), das bei 11,0 bar erhalten wird und 60,2 Vol.-% Methan, 35,8 Vol.-% Kohlendioxid, 3,0 Vol.-% Stickstoff und 1,0 Vol.-% Sauerstoff enthält, und ein erstes Permeat (5), das bei 1,05 bar erhalten wird und 2,8 Vol.-% Methan, 95,7 Vol.-% Kohlendioxid, 0,2 Vol.-% Stickstoff und 0,5 Vol.-% Sauerstoff enthält und abgelassen werden kann. Die zweite Membrantrennstufe (6) trennt das erste Retentat (4) in 4715 Nm3/h eines zweiten Retentats (7), das bei 11,0 bar erhalten wird und 93,6 Vol.-% Methan, 1,6 Vol.-% Kohlendioxid, 4,2 Vol.-% Stickstoff und 0,55 Vol.-% Sauerstoff enthält und als Biomethan in ein Gasverteilungsnetz eingespeist werden kann, und 3876 Nm3/h eines zweiten Permeats (8), das bei 0,7 bar erhalten wird und 19,6 Vol.-% Methan, 77,3 Vol.-% Kohlendioxid, 1,4 Vol.-% Stickstoff und 1,5 Vol.-% Sauerstoff enthält und zurückgeführt wird.
  • Wenn das gesamte Gas zum Rückführungseinspeisungspunkt (13) stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) zurückgeführt wird, enthält das in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eingespeiste Gas 0,8 % Sauerstoff und weist eine relative Feuchte von 69 % auf. Die Erhöhung des Sauerstoffgehalts und die Verringerung der relativen Feuchte erlauben den Betrieb des Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) bei hoher Kapazität und die Entfernung von Schwefelwasserstoff, ohne dass der Biogas-Einsatzstrom getrocknet werden muss.
  • Beispiel 4
  • Die Berechnung von Beispiel 3 wurde für die Trennung von 6600 Nm3/h eines Biogases mit einer relativen Feuchte von 100 %, das 51,4 Vol.-% Methan, 43,5 Vol.-% Kohlendioxid, 1,6 Vol.-% Stickstoff, 0,4 Vol.-% Sauerstoff und 3,1 Vol.-% Wasser enthält, in einer Vorrichtung mit 66 Membranmodulen in der ersten Membrantrennstufe (3) und 113 Membranmodulen in der zweiten Membrantrennstufe (6) wiederholt.
  • Der Einsatzstrom für die erste Membrantrennstufe (3) wird auf 19,6 bar komprimiert und getrocknet und hat eine Strömungsrate von 7705 Nm3/h und umfasst 50,7 Vol.-% Methan, 46,8 Vol.-% Kohlendioxid, 1,7 Vol.-% Stickstoff und 0,7 Vol.-% Sauerstoff. Die erste Membrantrennstufe (3) trennt diesen Einsatzstrom in 4675 Nm3/h eines ersten Retentats (4), das bei 19,6 bar erhalten wird und 80,6 Vol.-% Methan, 16,0 Vol.-% Kohlendioxid, 2,6 Vol.-% Stickstoff und 0,8 Vol.-% Sauerstoff enthält, und ein erstes Permeat (5), das bei 1,05 bar erhalten wird und 4,6 Vol.-% Methan, 94,3 Vol.-% Kohlendioxid, 0,2 Vol.-% Stickstoff und 0,5 Vol.-% Sauerstoff enthält und abgelassen werden kann. Die zweite Membrantrennstufe (6) trennt das erste Retentat (4) in 3378 Nm3/h eines zweiten Retentats (7), das bei 19,5 bar erhalten wird und 96,4 Vol.-% Methan, 0,4 Vol.-% Kohlendioxid, 2,9 Vol.-% Stickstoff und 0,3 Vol.-% Sauerstoff enthält und als Biomethan in ein Gasverteilungsnetz eingespeist werden kann, und 1296 Nm3/h eines zweiten Permeats (8), das bei 0,58 bar erhalten wird und 39,5 Vol.-% Methan, 56,7 Vol.-% Kohlendioxid, 1,9 Vol.-% Stickstoff und 1,9 Vol.-% Sauerstoff enthält und zurückgeführt wird.
  • Wenn das gesamte Gas zum Rückführungseinspeisungspunkt (13) stromaufwärts vom Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) zurückgeführt wird, enthält das in den Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) eingespeiste Gas 0,64 Vol-% Sauerstoff und weist eine relative Feuchte von 83 % auf. Die Erhöhung des Sauerstoffgehalts und die Verringerung der relativen Feuchte erlauben den Betrieb des Schwefelwasserstoff-Adsorbers (14) bei hoher Kapazität und die Entfernung von Schwefelwasserstoff, ohne dass der Biogas-Einsatzstrom getrocknet werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gaskompressor
    2
    Einspeisungsleitung
    3
    Erste Membrantrennstufe
    4
    Erstes Retentat
    5
    Erstes Permeat
    6
    Zweite Membrantrennstufe
    7
    Zweites Retentat
    8
    Zweites Permeat
    9
    Dritte Membrantrennstufe
    10
    Drittes Retentat
    11
    Drittes Permeat
    12
    Rückführungsleitung
    13
    Rückführungseinspeisungspunkt
    14
    Schwefelwasserstoff-Adsorber
    15
    Zusätzlicher Rückführungseinspeisungspunkt
    16
    Regelventil
    17
    Sauerstoffkonzentrationsmessung
    18
    Flüssiges Kondensat
    19
    Gemisch von nicht kondensierten Gasen
    20
    Weitere Rückführungsleitung
    21
    Weiterer Rückführungseinspeisungspunkt
    22
    Kohlendioxidkompressor
    23
    Kohlendioxidkondensator
    24
    Zweiter zusätzlicher Rückführungseinspeisungspunkt
    25
    Regelventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/000727 [0003]
    • US 5727903 [0005]
    • US 8999036 [0006]
    • WO 2014/202324 A1 [0012]
    • WO 2015/091122 [0013]
    • WO 2016/198450 A1 [0016]

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch, umfassend einen Gaskompressor (1); eine Einspeisungsleitung (2) zum Einspeisen des Gasgemischs in den Gaskompressor (1); eine erste Membrantrennstufe (3) stromabwärts vom Gaskompressor (1), die eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein erstes Retentat (4) und ein erstes Permeat (5) bereitstellt; eine zweite Membrantrennstufe (6), die mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Retentats (4) als Einsatzstrom verbunden ist, wobei die zweite Membrantrennstufe (6) eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein zweites Retentat (7) als Produktgas, das mit Methan angereichert ist, und ein zweites Permeat (8) bereitstellt; optional eine dritte Membrantrennstufe (9), die mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Permeats (5) als Einsatzstrom verbunden ist, wobei die dritte Membrantrennstufe (9) eine Gastrennmembran mit höherer Permeabilität für Kohlendioxid als für Methan umfasst und ein drittes Retentat (10) und ein drittes Permeat (11) bereitstellt; eine Rückführungsleitung (12), die mit einem Rückführungseinspeisungspunkt (13) an der Einspeisungsleitung (2) stromaufwärts vom Gaskompressor (1) verbunden ist, wobei die Rückführungsleitung (12) mit der zweiten Membrantrennstufe (6) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) verbunden ist oder, falls die optionale dritte Membrantrennstufe (9) vorhanden ist, mit der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des dritten Retentats (10) oder sowohl mit der zweiten Membrantrennstufe (6) als auch mit der dritten Membrantrennstufe (9) zum Aufnehmen des zweiten Permeats (8) und des dritten Retentats (10) verbunden ist, und mindestens einen Schwefelwasserstoff-Adsorber (14), der ein Aktivkohlebett mit katalytischer Aktivität für die Oxidation von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff umfasst, wobei der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und der ersten Membrantrennstufe (3) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem Gaskompressor (1) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Rückführungsleitung (12) eine zusätzliche Verbindung mit einem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) umfasst, der zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem Gaskompressor (1) liegt, sowie mindestens ein Regelventil (16) zum Regeln des Anteils von zurückgeführtem Gas, der dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) zugeführt wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, umfassend eine Sauerstoffkonzentrationsmessung (17) an der Einspeisungsleitung (2) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) oder zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) und eine Regeleinheit, die so konfiguriert ist, dass durch Betreiben des Regelventils (16) die Sauerstoffkonzentration innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, umfassend eine Messung der relativen Feuchte an der Einspeisungsleitung (2) zwischen dem Rückführungseinspeisungspunkt (13) und dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) oder zwischen dem Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) und dem zusätzlichen Rückführungseinspeisungspunkt (15) und eine Regeleinheit, die so konfiguriert ist, dass durch Betreiben des Regelventils (16) die relative Feuchte innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Kohlendioxidkondensationsstufe anstelle der optionalen dritten Membrantrennstufe, wobei die Kohlendioxidkondensationsstufe mit der ersten Membrantrennstufe (3) zum Aufnehmen des ersten Permeats (5) als Einsatzstrom verbunden ist und ein flüssiges Kondensat (18), das mit Kohlendioxid angereichert ist, und ein Gemisch (19) von nicht kondensierten Gasen bereitstellt, und eine weitere Rückführungsleitung (20), die mit einem weiteren Rückführungseinspeisungspunkt (21) zwischen dem Gaskompressor (1) und der ersten Membrantrennstufe (3) verbunden ist, wobei die weitere Rückführungsleitung (20) mit der Kohlendioxidkondensationsstufe zum Aufnehmen des Gemischs von nicht kondensierten Gasen verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) mit Iod, einem lodsalz oder einem lodvorläufer dotierte oder imprägnierte Aktivkohle umfasst.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schwefelwasserstoff-Adsorber (14) mit einer basischen Verbindung, die aus Alkalimetallhydroxiden, Alkalimetallcarbonaten, Erdalkalimetalloxiden und Erdalkalimetallcarbonaten ausgewählt ist, dotierte oder imprägnierte Aktivkohle umfasst.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membrantrennstufen Polyimid-Hohlfasermembranen umfassen.
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