DE3323915A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von biogas mit erhoehtem methananteil - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von biogas mit erhoehtem methananteil

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Biogas mit erhöhtem Methananteil Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Gewinnung von Methangas aus Biomasse.
  • Bekannt ist,daß Biomasse,z.B. Fäkalien,in wässriger Lösung unter Sauerstoffausschluß bei bestimmten Temperaturen durch Methanbakterien Methan und Kohlendioxid bilden.Dabei beträgt der Anteil von nicht brennbarem Kohlendioxid ca.
  • 40 bis 50%,woraus der schlechte Heizwert von konventionellem Biogas resultiert.Bedingt ist der hohe Kohlendioxidanteil durch das schnelle Aufsteigen von Gasblasen aus der flüssigen Reaktionsmasse.Dadurch wird die Methanogese zeitlich begrenzt und der im Kohlendioxid gebundene Kohlenstoff steht zur weiteren Umwandlung in Methan nicht mehr zur Verfügung.
  • Die bekannten Biogasreaktoren sind stehende oder liegende, mit einem Rührwerk ausgestattete Behälter bei denen sich unter Wärmezuführung das Methan/Kohlendioxidgemisch in einer Gasglocke oberhalb des Flüssigkeitsspiegels.sammelt,von wo es abgezogen wird.Das Rührwerk dient der Verhinderung von Sedimentati#nen,#chwimmdecken sowie dem Weitertransport des Reaktionsgutes.Dieser Mischungsprozeß stört aber die Methanbildung.Neben der schlechten Methanausbeute sind die konventionellen Biogasanlagen durch den notwendigen apparativen Aufwand teuer und entsprechend wartungsintensiv.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens darzustellen, die es ermöglichen die Aufsteigegeschwindigkeit der Gasblasen so zu steuern und zu verlangsamen,daß der Umwandlungsprozeß zu Methanmolekülen zeitlich verlängert wird.Gleichzeitig soll die Vorrichtun-g so gestaltet sein,daß ein Rührwerk nicht unbedingt mehr erforderlich ist.
  • Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens so gelöst, daß in einem stehenden Behälter dessen Höhe erfindungsgemäß ein Vielfaches des Durchmessers oder des arithmetischen Mittels der Seitenlängen beträgt,mehrere,nach unten offene Ho-hlkörper in verschiedenen Höhen eingebracht sind,in denen sich Gas sammeln kann'das dann bei Erreichen eines bestimmten Druckes überströmt und wieder in das Reaktionsgut eintritt.Das frische Reaktionsgut wird durch eine im Behälter vertikal von oben nach unten verlaufende Leitung eingepumt.Es tritt nachdem im Zuleitugselement erfindungsmäßig eine Aufwärmung stattgefunden hat,kurz über dem Behälterboden mit einem Druck und einer Geschwindigkeit aus, die Sedimentationen aufwirbelt.Durch die parallel zum Behältermantel. geführte auf eine bestimmte Vorlauftemperatur eingestellte Heizmöglichkeit,wird durch den Wärmeübergang ein thermischer Auftrieb des Reaktionsgutes erzeugt.Dabei dienen erfindungsgemäß die Hohl körper auch als Leitflächen und ermGglichen so eine sehr schonende Umlenkung des flüssigen Reaktionsgutes.tiber einen Überlauf tritt das Reaktionsgut schließlich drucklos aus dem Behälter aus.
  • Die Erfindung wird nun-anhand von möglichen Ausführungsbeispielen näher erläu#tert.Es zeigen: Fig.l Reaktionsbehälter mit am Behältermantel befestigtem Hohlkörpersystetn.
  • Fig.2 Reaktionsbehälter mit an zentalem Standrohr befestigtem Hohlkörpersystem.
  • In einem stehenden eckigen oder runden Behälter (1) sind erfindungsgemäß in verschiedenen Höhen Hohlkörper (2),die unten offen sind und v-erschiedene-Formen und Volumina haben können,eingebracht.Vorzugsweise sind die Hohlkörper bogen- oder kegelförmig um die erfindungsgemäße Umlenkung des Reaktionsgutes zu bewirken.Das sich in den Hoh1körpernsammelnde Gas tritt bei Lrreichen eines bestimmten Druckes entweder über ein eingestelltes Druckventil (3) oder über den Rand des Hohlkörpers oder dessen Befestigung teilweise wieder-in das Reaktionsgut aus.Da das Gas feinperlig austrete#n soll ist erfindungsgemäß entweder der Rand des Hohl körpers gezahnt oder perforiert oder dessen Befestigungsarme (4).Auch kann über dem Druckventil eine gezahnte oder perforierte Scheibe (5) angebracht sein.
  • Die Überdruckventile sind mit einem Verbindungselement,z#B.
  • einer Kette lose miteinander verbunden (6).Erst nach Ziehen einer bestimmten Strecke wird diese Verbindung kraftschlüssig und die Ventile können gleichzeitig zum Gasablassen bei Revisionen geöffnet werden,während sie im Betriebszustand der Anlage unabhängig voneinander arbeiten.
  • Das Eintragrohr (7) für frisches Reaktionsgut wird erfindungsgemäß vertikal von oben nach unten geführt.Die Austrittsöffnung (8) ist in Abhängigkeit des Behälterbodens so geformt das Sedimentationen aufgewirbelt werden.Zur Unterstützung dieses Prozesses wird intermetierend das Reaktionsgut eingepumpt und zwar erfindungsgemäß jeweils die Menge,die dem Inhalt des Eintragrohres innerhalb des Behälters entspricht,bei dem somit die Vorwärmung bereits stattgefunden hat.
  • Das Reaktionsgut steigt von unten nach oben mit entsprechenden Umlenkungen durch die Leitwirkung der Hohlkörper.Die Prozeßenergie wird durch einen parallel zum vertikalen Behältermantel angebrachten Wärmetauscher von außen zugeführt.
  • Die Vorlauftemperatur ist fest eingestellt.Das wärmeführende Medium des Wärmetauschers (9) fließt im Gegenstrom zum Reaktionsgut.Der Überlauf für das Reaktionsgut ist erfindungsgemäß als kommunizierende Röhre ausgelegt (lO),wodurch der obere Gasraum nach aussen abgedichtet wird.
  • Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsmöglichkeit,sind die Hohl körper (2) erfindungsgemäß an einem Standrohr angebracht.Das Standrohr (11) kann gleichzeitig das Eintragrohr sein.Aus fertigungstechnischen und wartungstechnischen Gründen,kann das Standrohr mit den Hohl körpern demontabel eingebracht sein.
  • @ - Leerseite -

Claims (21)

  1. Patentansprüche 9 Verfahren zur Gewinnung von Biogas mit erhöhtem Methananteil in- einem unter sauerstoffausschluß mit Biomasse gefüllten stehenden runden oder eckigen Behälter dadurch ~gekennzeichnet,daß das aufsteigende Gas mehrfach in verschiedenen Höhen in nach unten offenen ,im Flüssigkeitsbereich befindlichen Hohl körpern aufgefangen wird.
  2. 2.-Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß das-Gas nach erreichen eines bestimmten Druckes teilweise über ein eingestelltes Ventil aus den Hohikörpern entweichen kann.
  3. 3.Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,#daß das Gas durch Verdrängung des Flüssigkeitsspiegels über den Rand der Hohl körper austreten kann.
  4. 4.Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,daß die Behälterhöhe ein mehrfaches des Behälterdurchmessers oder des arithmetischen Mittels der Seitenlängen beträgt.
  5. 5.Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,daß das flüssige Reaktionsgut von unten nach oben im Behälter aufsteigt,unterstützt durch den thermischen Auftrieb der durch Wärmezuführung von außen er-folgt.
  6. 6.Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,daß durch die Form der Hohl körper eine Richtungsänderung des aufsteigenden Reaktionsgutes bewirkt wird.
  7. 7.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,daß die Hohl körper bogen-, kugel-,zylinder-,korbboden-,klöpperboden-oder kegelförmig ausgebildet sind.
  8. 8.Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet,daß der Rand der Hohl körper gezahnt oder perforiert ist.
  9. 9.Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl körper mit Befestigungsarmen am Behältermantel angebracht sind.
  10. lO.Vorrichtung.nach Anspruch 7 und 9 dadurch geken«zeichnet, daß die Befestigungsarme perforierte Rohre,oder nach unten offene Hohlprofile sind,deren Unterkante gezahnt sein kann
  11. ll.Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper an einem feststehenden oder demontierbaren vertikalen Standrohr befestigt sind.
  12. 12.Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile der Hohl körper nach Anpruch 2 so miteinander verbunden sind,daß nach Hochziehen des obersten Ventils- über eine bestimmte Strecke hinaus,sich alle weiteren Ventile ebenfalls öffnen.
  13. 13.Vorrichtung nach Anspruch 2 und 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdruck der Ventile unterschiedlich in den einzelnen Hohlkörpern eingestellt ist.
  14. 14.Vorrichtung nach Anspruch 2,12 und 13 dadurch gekennzeichnet,daß sich über den Ventilen eine Verteilscheibe befindet.
  15. 15.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,daß die Eintragung des Reaktionsgutes in den Behälter über ein innerhalb des Behälters von oben nach unten geführtes,kurz über dem Behälterboden endenden Rohr erfolgt,in dem das Reaktionsgut durch Wärmeaustausch mit dem im Behälter befindlichen Reaktionsgut vorerwärmt wird.
  16. 16.Vorrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet,daß das Eintragrohr das Standrohr nach Anspruch 11 ist.
  17. 17.Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16 dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen in Abhängigkeit zur Form des Behälterbodens in Lage und Form eine Aufwirbelung von Sedimentationen bewirken.
  18. 18.Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 und 15 bis 17 dadurch gekennzeichnet,daß die Eintragung des Reaktionsgutes intermetierend erfolgt und zwar,daß jeweils nur die Menge,die sich im Eintragrohr innerhalb des Behälters befindet ausgepumpt wird.
  19. 19.Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß die Austragevorrichtung in Form einer kommuniz-ierenden Röhre gestaltet ist.
  20. 20.Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,daß die Durchflußrichtung des Wärmeträgers der die Prozeßenergie liefert,entgegen der Flußrichtung des Reaktionsgutes verläuft.
  21. 21.Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 und 20 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlauftemperatur zwischen 60 und 700C beträgt
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