EA021780B1 - Комплексная система очистки биогаза с целью удаления воды, силоксанов, серы, кислорода, хлоридов и летучих органических соединений - Google Patents

Комплексная система очистки биогаза с целью удаления воды, силоксанов, серы, кислорода, хлоридов и летучих органических соединений Download PDF

Info

Publication number
EA021780B1
EA021780B1 EA201390118A EA201390118A EA021780B1 EA 021780 B1 EA021780 B1 EA 021780B1 EA 201390118 A EA201390118 A EA 201390118A EA 201390118 A EA201390118 A EA 201390118A EA 021780 B1 EA021780 B1 EA 021780B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
biogas
stream
sulfur
hydrogen
temperature
Prior art date
Application number
EA201390118A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201390118A1 (ru
Inventor
Алакх Прасад
Кевин Маршан
Original Assignee
Квадроген Пауэр Системз, Инк.
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 Квадроген Пауэр Системз, Инк. filed Critical Квадроген Пауэр Системз, Инк.
Publication of EA201390118A1 publication Critical patent/EA201390118A1/ru
Publication of EA021780B1 publication Critical patent/EA021780B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75—Multi-step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/16—Hydrogen sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/16—Hydrogen sulfides
    • C01B17/164—Preparation by reduction of oxidic sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00—Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/07—Purification ; Separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/18—Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/202—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/30—Alkali metal compounds
    • B01D2251/304—Alkali metal compounds of sodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • B01D2253/1124—Metal oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/116—Molecular sieves other than zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20746—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20753—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20769—Molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/104—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/55—Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/05—Biogas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B01D53/685—Halogens or halogen compounds by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/72—Organic compounds not provided for in groups B01D53/48 - B01D53/70, e.g. hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/59—Biological synthesis; Biological purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Предложена комплексная система очистки биогаза, предназначенная для очистки биогаза, поступающего из таких источников, как свалки и анаэробные реакторы, предназначенного для использования в таких системах тепло- и электрогенерации, как паровые котлы, двигатели внутреннего сгорания, турбины и топливные элементы. Силоксаны, хлор, кислород и сера удаляются до концентраций порядка частей на миллиард, также удаляется большая часть воды и некоторые летучие органические соединения. В системе очистки биогаза поток биогаза охлаждают с целью частичного удаления загрязняющих примесей, смешивают с небольшим количеством газообразного водорода и затем сжигают оставшийся кислород, чтобы нагреть биогаз, при этом остается достаточно водорода для последующего ряда преобразований загрязняющих примесей и удаления на стадиях, в которых использованы слой катализатора гидрообессеривания и слои адсорбирующих сред. Организация теплообмена обеспечивает эффективную рециркуляцию отходящего тепла и компенсацию переменной концентрации кислорода в исходном потоке биогазовых отходов, что делает систему пригодной для использования в широком диапазоне источников биогаза. Получаемый продукт, биогазовое топливо, пригоден для использования путем сжигания в генераторах, батареях топливных элементов, экологичных паровых котлах или в качестве сырья для дальнейшего повышения качества до возобновляемого природного газа.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к очистке биогазовых отходов, которые включают свалочный газ. В частности, настоящее изобретение относится к системе очистки биогаза, предназначенной для удаления загрязняющих примесей, непригодных для использования в качестве топлива, в том числе воды, летучих органических соединений, силоксанов, кислорода, хлора и серы до концентрации менее 50 об.ч. на миллиард.
Уровень техники
Обычно биогаз представляет собой бросовый продукт, образующийся в таких источниках, как установки для анаэробного сбраживания, станции очистки городских сточных вод и свалки или в любом месте, где органические отходы могут разлагаться в условиях преимущественного отсутствия кислорода. Биогаз обычно содержит приблизительно от 50 до 75% метана, от 25 до 50% диоксида углерода, от 0 до 10% азота, от 0 до 1% водорода, от 0 до 3% серы и от 0 до 2% кислорода (по объему), а также некоторый набор незначительных примесей, которые могут включать силоксаны, хлор, летучие органические соединения и аммиак. Содержание воды в биогазе, обычно, предельное при температурах, немного превосходящих комнатную, например, при температуре приблизительно до 50°С. Из-за того, что биогаз обычно образуется из органического материала, его, как правило, считают возобновляемой формой энергии, то есть при использовании биогаза в качестве топлива дополнительного углерода в атмосферу не выделяется.
Поскольку биогаз содержит метан, он может быть переработан в газообразное топливо, состоящее из смеси метана и углекислого газа и предназначенное для выработки энергии или тепла. Однако из-за ограничений, накладываемых на содержание загрязняющих примесей условиями работы генератора и требованиями по снижению содержания вредных веществ в отработавших газах во время его использования биогаз необходимо сначала очистить от загрязняющих примесей. Одной из причин, по которым биогаз нужно очищать, является то, что биогаз содержит загрязняющие примеси, которые могут нанести вред окружающей среде. Например, сероводород и органические соединения серы присутствуют в биогазе в концентрации от нескольких частей на миллион до нескольких тысяч частей на миллион, при сжигании они превращаются в диоксид серы, являющийся основной причиной кислотных дождей. Другой причиной необходимости очистки биогаза является то, что некоторые содержащиеся в биогазе примеси, такие как силоксаны, могут образовывать отложения внутри нагревательного оборудования и оборудования для выработки электроэнергии и вызывать значительные повреждения внутренних компонентов, потенциально являясь причиной преждевременных поломок и/или необходимости частого технического обслуживания этого оборудования с восстановительным ремонтом. Силоксаны оказываются в биогазе потому, что их часто используют в различных косметических товарах, таких как парфюмернокосметические изделия и шампуни, которые смывают в водостоки или избавляются от них иным образом, так что они попадают в коммунальные сточные воды и на свалки. Серосодержащие примеси биогаза могут создавать внутри оборудования для выработки электроэнергии коррозионно-активную среду или даже отравлять возможно присутствующие катализаторы.
Для газовых турбин требуются очень низкие концентрации примесей из-за возможности разбалансировки ротора вследствие накопления загрязняющих примесей и из-за возможности внезапного отказа при освобождении наросших отложений. Технические характеристики топливных элементов обуславливают близкое к нулю содержание загрязняющих примесей, так как загрязняющие примеси могут накапливаться на поверхности катализатора и ухудшать показатели выработки энергии. Технические требования двигателей внутреннего сгорания в отношении содержания загрязняющих примесей выше требований, предъявляемых и в случае турбин, и в случае топливных элементов, так как они основаны на том, что допустимо с точки зрения выполнения частого и дорогостоящего технического обслуживания или замены оборудования.
Следовательно, для работы двигателей внутреннего сгорания является преимуществом близкое к нулю содержание загрязняющих примесей, в том числе потому, что в этом случае снижается частота циклов технического обслуживания и, следовательно, повышаются экономические параметры эксплуатации. Кроме того, относительно более высокие концентрации примесей, с которыми могли бы справиться двигатели внутреннего сгорания, к тому же подразумевают, что загрязнение, производимое двигателями внутреннего сгорания, может быть относительно больше, чем от другого оборудования.
На рынке имеются и другие существующие решения проблемы очистки биогаза, однако немногие могут гарантировать рентабельный подход к вопросу удаления примесей до приемлемо низкого уровня, который не сопряжен с проблемами в работе находящегося далее оборудования, такого как топливные элементы и генераторы. Например, желательным уровнем примесей, требуемым при очистке биогаза, предназначенного для выработки энергии, например, в топливных элементах, с точки зрения сведения к минимуму технического обслуживания, обычно является менее 50 частей на миллиард каждого из следующих соединений: серы, силоксанов, галогенов (хлора и т.д.) и аммиака. Текущие эксплуатационные затраты на очистку оказывают влияние на итоговые показатели оборудования для выработки энергии, выраженные в $/кВт эксплуатационных затрат, поскольку очистка биогаза перед его использованием не бесплатная. Если затраты на очистку слишком высоки, становится затруднительным рентабельное ис- 1 021780 пользование такого ресурса, как биогаз. Имеется потребность в усовершенствованном, чистом биогазовом топливе, позволяющем повысить совокупную долговечность, включая последующую выработку энергии.
Некоторые технологии удаления газообразных примесей уже применяются в очень крупных масштабах на химических заводах и заводах по переработке ископаемого топлива. Например, на заводах по очистке кислого газа из скважины для удаления серы обычно используют Клаус-процесс. Из-за сложности подобных решений для достижения рентабельного функционирования необходим крупный масштаб производства, например, обычно требуется, чтобы множество соседних скважин кислого газа были соединены посредством трубопровода с центральным заводом. Уменьшение масштаба реализации процесса такого типа до размеров, необходимых для обработки биогаза, поступающего из намного менее крупных точечных источников, таких как свалки и городские очистные станции, отстоящие друг от друга много дальше, в виде независимой системы может быть затруднительным. Когда для мелкомасштабных вариантов применения приспосабливают сложные технологии, систему, обычно, упрощают, чтобы уменьшить капитальные затраты, однако подчас, при этом непреднамеренно также может снизиться эффективность удаления примесей. Присутствующие в биогазе примеси могут изменяться со временем, и уменьшенная сложность системы может подразумевать, что данная система не обладает возможностью надлежащего реагирования, и возникает риск неполадок находящегося далее оборудования.
Многие свалки снабжены вертикальными и горизонтальными скважинами с тем, чтобы иметь возможность создания разрежения для извлечения образовавшегося биогаза, который затем сжигают в факельной установке, чтобы метан, содержащийся в биогазе, не проникал сквозь поверхность свалки и не способствовал глобальному потеплению или изменению климата, так как метан обладает во много раз большей, чем диоксид углерода, способностью улавливать тепло Солнца в атмосфере. Однако, когда биогаз извлекают из свалки, вместе с ним извлекают множество других примесей, которые неизбежно оказываются в атмосфере после сжигания биогаза в факельной установке. Имеется потребность в удалении и удерживании примесей до того, как биогаз будет направлен в факел или на иное сжигание, чтобы уменьшить загрязнение атмосферы.
С точки зрения безопасности окружающей среды в будущем, ключевым моментом для технических решений по очистке биогаза является то, где, в конце концов, оказываются примеси.
Например, если обогащенный серой газ регенерации адсорбента просто сжигать в факеле, то сера в потенциально высокой концентрации окажется в атмосфере. Имеется неудовлетворенная потребность в удалении этих примесей до их поступления в факельную установку или оборудование для выработки энергии и в возвращении этих примесей на свалку в устойчивой твердой форме, позволяющей гарантировать, что загрязняющие примеси остаются вне атмосферы. Имеется потребность в очистных установках, обеспечивающих улавливание таких примесей и переведение их в твердую форму.
Некоторые из существующих технических решений, направленных на удаление примесей в более высоких концентрациях, представляют собой класс регенерируемых материалов, которые могут включать регенерируемый адсорбент или промывочный раствор, удавливающий примеси в процессе контакта с биогазом. После этого адсорбент или промывочный раствор отделяют от биогаза для регенерации при помощи процесса, который может включать нагревание и/или пропускание над адсорбентом или промывочным раствором другого газа, захватывающего и уносящего загрязняющие примеси, как одно из возможных технических решений. Такая регенерация снижает стоимость удаления примесей, однако обычно, после регенерации загрязняющие примеси попадают в атмосферу. Кроме того, непрерывная регенерация также отражается на ресурсной характеристике адсорбента или промывочного раствора, поскольку процесс регенерации может не приводить к полному удалению других примесей, которые могут накапливаться. Из-за этого качество адсорбента или промывочного раствора спустя более длительный период времени может ухудшаться, что отражается на количестве не улавливаемых загрязняющих примесей. Чтобы достичь очень малого проскока примесей, может оказаться необходимой более частая замена регенерируемого адсорбента или промывочного раствора, что увеличивает стоимость и уменьшает приемлемый диапазон работы.
В качестве альтернативы, некоторые из существующих технических решений, направленных на удаление примесей и переведение их в твердую форму, представляют собой фильтрационные слои нерегенерируемого адсорбента. Адсорбирующие среды посредством адсорбции селективно захватывают примеси, но пропускают другие молекулы, и когда их емкость насыщается, их нужно заменять. Обычно, использованные среды размещают на свалке или избавляются от них иным образом. Слои адсорбента могут быть рентабельны при работе с малыми концентрациями примесей, даже если емкость слоев невелика, однако работа становится нерентабельной, когда нужна частая замена слоев или очень большие слои для обработки биогаза с высоким содержанием примесей, так как нужно учитывать и стоимость приобретения адсорбента, и стоимость его утилизации.
Другим дополнительным соображением, касающимся слоев адсорбента для удаления серы, является то, что емкость слоев адсорбента обычно зависит от типа соединений серы, подлежащих улавливанию. Например, соединением серы, которое наиболее легко улавливается активированным углем при температуре, близкой к комнатной, является сероводород, поэтому емкость слоя активированного угля в
- 2 021780 отношении серы до наступления проскока, измеряемая в граммах серы на грамм чистого адсорбента, наиболее значительна. Однако бывают случаи, когда в биогазе присутствуют соединения серы, отличные от сероводорода, такие как органические соединения серы, их обычно улавливать сложнее. Например, активированный уголь может характеризоваться очень высоким наполнением серой при удалении сероводорода, но при удалении органических соединений серы наполнение до начала проскока следовых количеств серы значительно снижается. Имеется потребность в способе очистки, обеспечивающем преобразование сульфидов биогаза, главным образом, в сероводород с целью эффективного удаления и максимального использования адсорбирующих материалов. Для многих адсорбентов серы вообще емкость в отношении Η2δ намного выше, чем в отношении других соединений серы.
В промышленных процессах применяют простое техническое решение проблемы органических соединений серы и сниженной емкости слоев адсорбента при их улавливании. Это техническое решение состоит в преобразовании органических соединений в сероводород путем создания восстановительной среды, например, без кислорода и с небольшим избытком водорода, и приведения газа в контакт со слоем катализатора гидрообессеривания при повышенной температуре в диапазоне от 250 до 400°С. Типичной реакцией, идущей на катализаторе гидрообессеривания, является разрыв связей серы в любом органическом соединении серы с последующим замещением разорванных связей атома серы молекулой водорода, который в потоке биогаза присутствует в избытке. Обычно в результате этого образуется, например, молекула углеводорода и молекула сероводорода. Хотя в ходе этого процесса сера не удаляется из газа, преобразование большей части соединений серы в сероводород может способствовать достижению максимальной экономической эффективности расположенных далее слоев адсорбента. На тех же самых катализаторах гидрообессеривания может также происходить гидрогенизация многих других соединений, являющихся примесями. Например, многие примеси, содержащие хлор, также могут подвергаться гидрогенизации в хлороводород в слое того же катализатора гидрообессеривания. Катализатор гидрообессеривания обычно представляет собой сульфидированную форму никель-молибденового катализатора на оксиде алюминия или, в качестве альтернативы, кобальт-молибденового катализатора на оксиде алюминия, впрочем могут быть использованы другие катализаторы, ускоряющие те же функциональные реакции. Имеется потребность в совмещенном способе очистки биогаза, обеспечивающем эффективное и рациональное преобразование сульфидов в сероводород в сочетании с очисткой от других загрязняющих примесей.
Однако остается значительное препятствие, заключающееся в том, что биогаз, по большей части, не содержит водорода в количестве, достаточном для надлежащего прохождения реакции гидрообессеривания. Следовательно, чтобы осуществить эту реакцию, водород нужно добавлять в биогаз для преобразования органических соединений серы в сероводород в реакторе гидрообессеривания. Имеется потребность в обеспечении и эффективном интегрировании источников газообразного водорода в систему очистки биогаза. Дополнительным преимуществом введения водорода в биогаз является то, что, как известно, добавление водорода в топливо служит способом снижения выбросов из оборудования, в котором происходит его сжигание, например двигателей внутреннего сгорания. Путем примешивания к топливу от 2 до 10% водорода можно увеличить скорость распространения пламени и, таким образом, сжигать более бедные смеси с полным сгоранием и без возможных пропусков зажигания. В некоторых случаях при сжигании бедных смесей также может увеличиваться эффективность работы. Имеется потребность в системе очистки биогаза, предусматривающей и эффективным образом обеспечивающей получение специальной смеси водорода с чистым продуктом - биогазовым топливом.
Существует много типов силоксановых частиц, присутствующих в свалочном газе или анаэробных реакторах для обработки сточных вод. Известно, что силоксаны легко разлагаются до силикатов при нагревании в присутствии кислорода, именно это обычно происходит в камерах сгорания двигателей внутреннего сгорания, паровых котлов и турбин. Также возможно осаждение силоксанов на расположенных далее по потоку катализаторах некоторых систем, таких как топливные элементы. Образующиеся силикаты подобны тонкозернистому песку, который может вызывать сильный износ движущегося оборудования или засорять катализаторы или теплообменники. В литературе высказывается предположение, что не стоит считать силоксаны опасными для окружающей среды, так как они разлагаются в атмосфере за несколько дней. Температура самовоспламенения многих типов силоксанов обычно составляет приблизительно от 200 до 450°С.
Существует много используемых в настоящее время способов обработки биогаза с целью удаления любых силоксанов, которые могут присутствовать в биогазе. Один из таких способов приведен в патенте США № 6712885; в соответствии с этим способом газ охлаждают до -10°Р (-23,3°С), чтобы сконденсировать подавляющее большинство молекул силоксана, присутствующих в газе, и большую часть воды. Поскольку из воды также образуется лед, используют специальную методику удаления льда из теплообменников периодически в циклическом режиме. Другим известным способом удаления силоксанов является использование слоя адсорбента силоксанов. Имеется потребность в эффективном интегрировании систем и способов удаления силоксанов в системы очистки биогаза, дающем эффект минимизации потребляемой энергии, материалов и переменных затрат при преобразовании биогазовых отходов в биога- 3 021780 зовое топливо.
Сущность изобретения
Изобретением обеспечивается система очистки биогаза, включающая:
(a) систему регулирования расхода газа для примешивания газообразного водорода к потоку биогазовых отходов, в которой имеется регулятор расхода водорода и отверстие для водорода;
(b) слой катализатора дезоксидации, гидравлически подсоединенный по потоку после системы регулирования расхода газа и предназначенный для приема и каталитического сжигания смеси водорода и оставшегося в биогазе кислорода так, чтобы кислород, по существу, удалялся из биогаза, а поток биогаза нагревался;
(c) слой катализатора гидрообессеривания, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора дезоксидации, на который поступает нагретый поток биогаза с целью гидрогенизации соединений серы, по существу, до сероводорода и гидрогенизации соединений хлора, по существу, до хлороводорода.
(б) первый адсорбционный слой удаления сероводорода, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора гидрообессеривания и предназначенный для удаления, по существу, серы из биогаза;
(е) регулятор температуры с использованием датчиков, предназначенный для измерения температуры потока биогаза и связанный с системой регулирования расхода газа, так, что во время работы при поступлении потока биогаза водород смешивается с биогазом, после этого, по существу, удаляется кислород, поток биогаза достаточно нагревается благодаря экзотермической реакции горения, при этом соединения серы гидрогенизируются на слое катализатора гидрообессеривания, превращаясь, главным образом, в сероводород, затем образовавшийся сероводород, по существу, удаляется слоем адсорбента, кроме того, расход водорода, поступающего на смешивание, регулируется под действием регулятора температуры.
Кроме того, обеспечивается дополнительный подробный вариант осуществления системы очистки биогаза, включающей:
(a) устройство предварительного охлаждения биогаза с целью снижения содержания летучих органических соединений и воды в потоке биогазовых отходов;
(b) адсорбционный слой удаления силоксанов, гидравлически подсоединенный по потоку после устройства предварительного охлаждения биогаза и предназначенный для удаления, по существу, силоксанов из биогаза;
(c) систему регулирования расхода газа для примешивания газообразного водорода к потоку биогазовых отходов, в которой имеется регулятор расхода водорода и отверстие для водорода по потоку после адсорбционного слоя удаления силоксанов;
(б) слой катализатора дезоксидации, гидравлически подсоединенный по потоку после системы регулирования расхода газа и предназначенный для приема и каталитического сжигания смеси водорода и оставшегося в биогазе кислорода так, чтобы кислород, по существу, удалялся из биогаза, а поток биогаза нагревался;
(е) слой катализатора гидрообессеривания, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора дезоксидации, на который поступает нагретый поток биогаза;
(ί) адсорбционный слой удаления хлора, расположенный по потоку после катализатора гидрообессеривания и до первого адсорбционного слоя удаления серы;
(д) первый адсорбционный слой удаления сероводорода, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора гидрообессеривания;
(Ь) адсорбционный слой доочистки от серы, гидравлически подсоединенный по потоку после первого адсорбционного слоя удаления сероводорода с целью удаления из биогаза следовых количеств серы;
(ί) регулятор температуры с использованием датчиков, предназначенный для измерения температуры потока биогаза и связанный с системой регулирования расхода газа;
(]) теплообменник, гидравлически подсоединенный по потоку после отверстия для водорода и до слоя катализатора дезоксидации и предназначенный для нагревания потока биогаза, выходящего с адсорбционного слоя удаления сероводорода, при этом холодный контур теплообмена образуют поступающий поток биогаза и отходящий охлажденный чистый биогаз, а горячий контур теплообмена образуют отходящий поток чистого нагретого биогаза и поток биогаза до слоя катализатора дезоксидации, при этом дополнительно имеется регулятор расхода биогаза, гидравлически соединенный с адсорбционным слоем доочистки от серы, теплообменником и отходящим потоком охлажденного чистого биогаза и предназначенный для распределения потока горячего чистого биогаза между горячим или холодным контуром теплообмена и теплообменником, так, что во время работы при поступлении потока биогаза силоксаны, летучие органические соединения (ЛОС) и вода, по существу, удаляются, затем водород смешивается с биогазом, расход и температуру потока горячего биогаза, возвращаемого в теплообменник, использующий тепло отходящих газов, регулируют так, чтобы поддерживать температуру биогаза по потоку после слоя катализатора дезоксидации в диапазоне от 250 до не более чем 400°С с тем, чтобы
- 4 021780 удалить оставшийся кислород и нагреть поток биогаза до такой температуры, при которой соединения серы подвергаются гидрогенизации на слое катализатора гидрообессеривания, преобразуясь преимущественно в сероводород, затем удаляют галоидные соединения, после чего абсорбируют сульфиды, получая чистое биогазовое топливо.
Одним из вариантов осуществления изобретения также обеспечивается способ очистки биогаза, включающий следующие стадии:
(a) смешивание водорода с потоком биогазовых отходов с использованием системы регулирования расхода газа;
(b) сжигание смешанного потока водорода и биогаза с целью удаления кислорода и нагревания биогаза до температуры от 250 до не более чем 400°С;
(c) гидрогенизация полученного потока нагретого биогаза, преобразование сульфидов, по существу, в сероводород;
(й) абсорбция сероводорода;
(е) регулирование концентрации водорода в зависимости от температуры после стадии (Ь) так, чтобы обеспечить получение, по существу, чистого биогазового топлива.
Кроме того, обеспечивается вариант осуществления способа очистки биогаза, включающий следующие стадии:
(a) предварительное охлаждение потока биогазовых отходов с целью снижения содержания летучих органических соединений и воды;
(b) адсорбция силоксанов и, по существу, удаление силоксанов из потока биогазовых отходов;
(c) затем добавление в поток биогаза газообразного водорода;
(й) каталитическое сжигание смеси водорода и оставшегося в биогазе кислорода так, чтобы кислород, по существу, удалялся из биогаза, а поток биогаза нагревался;
(е) затем гидрогенизация соединений серы, по существу, до сероводорода и одновременная гидрогенизация соединений хлора до хлороводорода;
(ί) затем адсорбция хлороводорода;
(д) затем адсорбция сероводорода с использованием адсорбционного слоя удаления серы;
(й) затем дополнительная адсорбция оставшегося сероводорода с использованием адсорбционного слоя доочистки от серы;
(ί) регулирование расхода и температуры потока горячего биогаза, возвращаемого в теплообменник, использующий тепло отходящих газов, так, чтобы поддерживать температуру биогаза по потоку после слоя катализатора дезоксидации в диапазоне от 250 до не более чем 400°С и, таким образом, получать, по существу, чистое биогазовое топливо.
К эффектам применения данных вариантов осуществления системы и способа очистки биогаза относятся преобразование загрязненных исходных биогазовых отходов в чистое биогазовое топливо, при котором в биогазе после очистки примеси, такие как сера, силоксаны, хлор и кислород, остаются в очень малых концентрациях, так что получаемый биогаз пригоден для использования в качестве топлива для электрогенераторов и чувствительных к содержанию загрязняющих примесей топливных элементов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена технологическая схема, поясняющая предпочтительный вариант осуществления, объединяющий элементы системы очистки биогаза с целью удаления силоксанов, кислорода, хлора и соединений серы и снижения их концентрации до уровня порядка частей на миллиард и стадию предварительного охлаждения с целью удаления большей части воды и летучих органических соединений.
На фиг. 2 представлена технологическая схема, поясняющая один из вариантов осуществления системы очистки биогаза с самыми необходимыми элементами для удаления кислорода и соединений серы до концентрации порядка частей на миллиард, в которой адсорбционные слои удаления серы функционируют приблизительно при той же температуре, что и слой катализатора гидрообессеривания.
На фиг. 3 представлена технологическая схема, поясняющая один из вариантов осуществления системы очистки биогаза со стадией теплоотвода, в которой адсорбционные слои удаления серы функционируют приблизительно при комнатной температуре.
На фиг. 4 представлена технологическая схема, поясняющая один из вариантов осуществления системы очистки биогаза, на которой показано объединение стадии предварительного охлаждения, стадии теплоотвода и регулирования расхода с целью коррекции температуры поступающего биогаза и температуры биогаза после стадии каталитической дезоксидации, при этом адсорбционные слои удаления серы функционируют приблизительно при комнатной температуре.
На фиг. 5 представлена технологическая схема, поясняющая один из вариантов осуществления системы очистки биогаза, на которой показано объединение стадии предварительного охлаждения, стадии теплоотвода и регулирования расхода с целью коррекции температуры поступающего биогаза и температуры биогаза после стадии каталитической дезоксидации, при этом показана модифицированная стадия предварительного охлаждения, на которой для повышения эффективности используется и рециркулиру- 5 021780 ется отходящее тепло процесса очистки биогаза.
Подробное описание изобретения
Настоящим изобретением обеспечиваются системы и способы очистки биогаза, которые отвечают потребностям, описанным в разделе Уровень техники. Специфические сложные проблемы и препятствия возникают при проектировании и объединении различных конфликтующих друг с другом стадий удаления загрязняющих примесей и достижении предельно низких концентраций загрязняющих примесей. Для обеспечения эффективной и рациональной комплексной системы очистки биогаза, оптимизированной по отношению к удалению различных содержащихся в биогазе примесей с использованием новейшей последовательности и сочетания технических приемов, требуются новые конструктивные решения, позволяющие сочетать и компенсировать для каждой стадии технологические условия, требования к материалам, эффективные температуры на входе и уровень остаточной концентрации загрязняющих примесей. В описанных в настоящем документе вариантах осуществления изобретения для этих разнообразных неудовлетворенных потребностей найдены действенные и эффективные решения, там, где это наиболее уместно, описаны конкретные варианты решения для каждой потребности и новшества.
Теперь обратимся к чертежам; с целью пояснения данная система очистки биогаза воплощена в форме систем, обобщенно и схематично показанных на фиг. 1-5. Трубопроводы показаны с указанием направления потока текучей среды (например, биогаза). Принимается, что трубопроводное соединение элементов системы включает любого рода стандартные крепежные, соединительные детали и датчики, употребительные и известные специалистам в области систем очистки газа и необходимые для создания системы очистки биогаза; они, если не показаны явным образом, могут рассматриваться как включенные в подробный вариант осуществления изобретения. То же относится к размещенным в реакторе слоям, широко используемым в области газоочистки, которые могут иметь независимые нагреватели и системы регулирования температуры - они не показаны явным образом, но считаются включаемыми в понятие слой. Для удобства пояснения ссылки на определенный поток газа даются при помощи номера соответствующего трубопровода, принимается, что имеется соответствующий трубопровод для каждого описываемого потока газа.
Предпочтительный вариант осуществления системы 111 очистки биогаза показан на фиг. 1. Слева показаны различные входящие и выходящие потоки (как отмечалось, показаны только трубопроводы, без общеупотребительного крепежа и присоединительных патрубков, которые могут быть введены в систему специалистами в данной области). Поток 1 биогазовых отходов поступает в необязательную систему 112 удаления воды, показанную пунктирной рамкой, из которой отводят жидкие отходы 6. После этой системы 112 предварительного удаления воды поток 8 биогаза поступает на дополнительные объединенные стадии удаления загрязняющих примесей, существенные с точки зрения снижения концентраций ключевых загрязняющих примесей до очень малого уровня. Этот поток биогазовых отходов может поступать из анаэробного реактора, со свалки, образовываться в ходе промышленного процесса или очистки сточных вод. Биогаз обычно содержит приблизительно от 50 до 75% метана, от 25 до 50% диоксида углерода, от 0 до 10% азота, от 0 до 1% водорода, от 0 до 3% серы и от 0 до 2% кислорода (по объему), а также некоторый набор незначительных примесей, которые могут включать силоксаны, соединения хлора, соединения серы, летучие органические соединения и аммиак. Содержание воды в биогазе обычно предельное при температурах, немного превосходящих комнатную, например до 50°С. Система 111 очистки биогаза пригодна для функционирования во всем этом широком диапазоне концентраций загрязняющих биогаз примесей, однако, с различными компенсационными мерами, требующимися в зависимости, особенно, от содержания водорода и кислорода.
В системе 112 удаления воды охлаждается и конденсируется вода, летучие органические соединения и силоксаны, покидающие, таким образом, поток 1 биогазовых отходов. Этот процесс осуществляют как предварительную стадию, так как последующие устройства неработоспособны или неэффективны при наличии воды и слишком большого количества загрязняющих примесей. Например, такая стадия удаления до слоя 240 катализатора гидрообессеривания необходима для защиты этого слоя и других каталитических и адсорбционных слоев данной системы от преждевременного отравления силоксанами. Следовательно, продолжительность службы этих катализаторов и адсорбентов максимальна, а замена слоев сведена к минимуму, что повышает экономические показатели очистки биогаза в целом. Конечно, вследствие защиты катализаторов и компонентов системы очистки биогаза, расположенное далее по технологическому потоку оборудование для выработки энергии также оказывается защищенным от тех же потенциальных повреждений. Дополнительным преимуществом наличия вспомогательной системы охлаждения и конденсации является то, что из биогаза удаляют воду. В результате такого удаления воды улучшается работа расположенного далее по технологическому потоку оборудования, такого как адсорбционные слои удаления серы, так как проскок серы через эти слои уменьшается с уменьшением содержания воды. Например, равновесная концентрация проскока сероводорода для адсорбента на основе оксида цинка смещается от приблизительно 1 части на миллион при высоком содержании воды до менее 100 частей на миллиард при низком содержании воды, когда рабочая температура составляет около 400°С. Кроме того, относительная влажность биогаза, поступающего в двигатели внутреннего сгорания,
- 6 021780 не должна превышать определенного порога, чтобы исключить конденсацию на внутренних компонентах. Обычно во время конденсации и выделения воды из биогаза другие примеси частично абсорбируются сконденсированной водой, особенно сероводород и диоксид серы, в результате чего снижается нагрузка на расположенную далее стадию удаления серы адсорбентами.
Обратимся к фиг. 1, на которой показан предпочтительный вариант осуществления изобретения, предусматривающий наличие источника биогаза, пригодного для подачи потока 1 биогазовых отходов в систему 111 очистки биогаза. Обычно поток 1 биогаза является насыщенным или почти насыщенным водой, поэтому одной из первых стадий в системе очистки биогаза является удаление жидкой воды в сепараторе 100 и получение потока жидкости 7, периодически сливаемого из сепаратора при помощи поплавкового клапана 101. Затем однофазный поток 2 биогаза поступает в необязательный теплообменник 110, использующий тепло отходящих газов, холодный контур которого образуют газовые потоки 3, 4, 5. Биогаз сначала охлаждается холодным потоком 5 биогаза, покидающим холодный контур по холодной стороне холодного рекуперативного теплообменника 100, с целью снижения потребления энергии холодильной установкой 121. Затем поток 3 биогаза выходит из холодного рекуперативного теплообменника и поступает в охлаждающий теплообменник 120, в котором биогаз дополнительно охлаждается до температуры от 40°Р до -10°Р (от 4 до -23,3°С) или менее. Поток 4 биогаза, выходящий из теплообменника 120, представляет собой самую холодную точку системы и, следовательно, содержит в газовой фазе наименьшее количество силоксанов, воды и летучих органических соединений, которые сконденсировались. Жидкости, сконденсировавшиеся в потоке 4 биогаза, затем частично отделяют от газа в коалесцирующем фильтре или сепараторе 130, эти жидкости периодически выводят из сепаратора, открывая соленоидный клапан или дренажный бачок 131. Кроме того, когда твердая фаза, образующаяся в охлаждающем теплообменнике 120, размораживается, появляющиеся жидкости могут быть выведены из системы при помощи соленоидного клапана 132 и смешаны с жидкостями из соленоидного клапана 131, образуя поток 6 жидкости. Поток 5 биогаза, поступающий из коалесцирующего фильтра или сепаратора 130, затем проходит через теплообменник 110 с целью охлаждения исходного газа и выходит из вспомогательной системы конденсации в виде потока 8 биогаза, концентрация воды, силоксанов и летучих органических соединений в котором в данной точке значительно снижена, этот поток может быть подан на следующую стадию очистки газа.
Далее более подробно описаны имеющиеся в распоряжении способы охлаждения и конденсации с использованием системы 112 удаления воды. Хотя в целом является предпочтительным охлаждать биогаз до -10°Р, чтобы сконденсировать большую часть силоксанов и некоторое количество летучих органических соединений, в некоторых случаях с точки зрения эффективности не обязательно достигать такой низкой температуры. Поскольку биогаз из некоторых источников, таких как сельскохозяйственные анаэробные реакторы, не содержит примесей в виде силоксанов или летучих органических соединений, в таких случаях достаточно снизить температуру биогаза примерно до 40°Р, только для удаления большей части воды. Это также относится к случаю, когда концентрация силоксанов в потоке 1 биогазовых отходов очень низкая, например, менее приблизительно 1 части на миллион, тогда можно просто экономично улавливать силоксаны расположенным далее по технологическому потоку слоем удаления силоксанов. Потенциально, также необходимо удалять воду, чтобы обеспечить соответствие техническим условиям оборудования по выработке энергии, в котором используется производимое биогазовое топливо. Поскольку эти преимущества не являются необходимыми жесткими требованиями для каждого варианта применения, возможно, в некоторых случаях не потребуется охлаждения исходного газа, и компоненты 110, 120, 121 вспомогательной системы охлаждения будут не нужны.
По выходе со стадии удаления воды поток 8 биогаза поступает на адсорбционный слой 200 доочистки от силоксанов, содержащий адсорбент, пригодный для улавливания остаточного количества силоксанов из биогаза. Этот адсорбционный слой предпочтительно сконструирован так, что даже если сера также улавливается этим слоем, и слой становится полностью насыщенным серой, его емкость в отношении силоксанов затрагивается в самой малой степени. Специально разработанные слои улавливания силоксанов, такие как РСЭ8-О825Л от компании 8иб СНспйс. являются, по мнению авторов, пригодными для этого при некоторой нагрузке. Поскольку в потоке 8 биогаза присутствуют лишь следовые количества силоксанов, тогда как большая часть серы остается, емкость слоя 200 в отношении серы в ходе функционирования быстро заполняется, но сохраняется намного больший ресурс работы в отношении основного предназначения этого слоя - удаления следовых количеств силоксанов. Если в определенном варианте применения в биогазовых отходах отсутствуют силоксаны, то адсорбционный слой 200 удаления силоксанов не является обязательным.
Очевидно, что на последующих стадиях необходим водород, смешиваемый с потоком биогаза до проводимых далее в технологической цепочке процессов сжигания и гидрообессеривания. Предпочтительная точка ввода потока 25 водорода находится после слоя 200 доочистки от силоксанов, между потоком 9 биогаза и смешанным потоком 10 биогаза и водорода. Поток 9 биогаза выходит со слоя 200 доочистки от силоксанов и смешивается с потоком 25 водорода, который регулируют при помощи регулировочного клапана 205 так, чтобы в потоке 10 биогаза присутствовало минимум 2% водорода. Расход пото- 7 021780 ка 25 водорода регулируют при помощи регулятора расхода (такого как клапан с электроприводом) 205. Регулятор 205 расхода водорода, необязательно, может быть связан (не показано) с термодатчиком ТЕ с целью регулирования расхода водорода в зависимости от заданной температуры в системе. В конкретных вариантах применения, если имеется электростанция на топливных элементах (не показана) и соответствующие потоки продуктов, обычно имеется небольшой поток водорода, который может быть использован в данном процессе. Водород также может быть получен из самого биогаза, например, путем реформинга (не показан) метана в небольшом потоке биогаза, особенно, рециркулируемой части чистого биогаза 22, выходящего из системы. Добавление водорода также сопряжено с преимуществом, заключающемся в необязательном наличии особо определенного количества водорода в чистом продукте биогазовом топливе - поскольку избыток водорода может проникать в конечный продукт - биогазовое топливо.
Далее биогаз поступает на дополнительные стадии удаления загрязняющих примесей и проходит последовательно через элементы очистки в виде потоков биогаза 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, образующих горячую сторону теплообменника 10, использующего тепло отходящих газов. Функционирование этого теплообменника описано в настоящем описании далее для каждого индивидуального элемента очистки в контуре горячей стороны. Поток 10 биогаза поступает в горячий рекуперативный теплообменник 10 и предварительно нагревается последующим потоком 19 чистого биогаза. Обычно теплообменник 210 представляет собой крупногабаритный теплообменник, способный как можно больше нагреть газ с тем, чтобы поток 11 биогаза был эффективно нагрет, а поток 21 чистого выходящего биогаза был эффективно охлажден. Однако, в том случае, когда в потоке 11 биогаза присутствует больше кислорода, из-за чего усиливается рост температуры вследствие экзотермической реакции в расположенном далее слое 230 катализатора дезоксидации (обозначенном ЭсОх). и температура потока 13 биогаза на выходе больше, чем допустимо для последующего слоя 240 катализатора гидрообессеривания (обозначенного ΗΌδ), расход потока 19 чистого биогаза в теплообменнике 210 уменьшают при помощи перепускного регулировочного клапана 295 так, чтобы больше чистого горячего биогаза из потока 18 отводилось непосредственно с потоком 20 биогаза с целью компенсации. Это делают для того, чтобы избежать избыточного подведения тепла в горячем контуре, составляющем горячую сторону рекуперативного теплообменника 210, и, следовательно, чтобы избежать какого-либо неуправляемого нагрева в горячем контуре. Таким образом, благодаря наличию перепускного регулировочного клапана 295 возможна эффективная эксплуатация системы очистки биогаза при высоких концентрациях кислорода в биогазе до того, как потребуется временная остановка системы. Этим обеспечивается преимущество, заключающееся в допустимости широкого диапазона потенциальных и меняющихся концентраций кислорода в исходных биогазовых отходах.
После теплообменника 210 поток 11 биогаза поступает на слой 230 катализатора дезоксидации. В системе 111 предусмотрена возможность регулирования температур, при которых функционируют элементы горячего контура, в относительно широком диапазоне концентраций кислорода в сырье. Поскольку кислород сгорает с водородом на слое катализатора дезоксидации, эта реакция может приводить к относительно сильному экзотермическому росту температуры. Одним из примеров пригодных для слоя катализатора дезоксидации материалов является ΡΟΌδ-Οδ25Ά от компании §ий СНспвс. В случае слишком интенсивного подвода тепла в горячем контуре, составляющем горячую сторону рекуперативного теплообменника, происходит неуправляемый нагрев. Для сброса тепла некоторое количество горячего чистого биогаза, направленного в рекуперативный теплообменник, по мере необходимости перепускают. В качестве альтернативы, когда экзотермический рост температуры в слое катализатора дезоксидации недостаточен, приводят в действие нагреватель, подводящий энергию к горячему контуру, чтобы повысить в нем температуру. В указанном слое 230 водород, присутствующий в биогазе, может гореть, соединяясь со всяким и всем оставшимся в потоке биогаза кислородом, что приводит к экзотермическому росту температуры, пропорциональному концентрации кислорода, и образованию побочного продукта воды. Температуру потока 13 биогаза на выходе со слоя катализатора дезоксидации необходимо контролировать (термодатчику ТЕ номер позиции на присвоен), чтобы удостовериться, что температура остается в пределах рабочей температуры катализатора гидрообессеривания, или осуществить надлежащее регулирование перепускного клапана, как описано в предыдущем абзаце. Кроме того, температура (термодатчик ТЕ) потока 13 биогаза может быть использована в качестве параметра регулирования с обратной связью для нагревателя 260 в случае недостаточного экзотермического роста температуры в слое катализатора дезоксидации. В процессе работы поддержание температуры потока биогаза в диапазоне, приемлемом для функционирования слоя 230 катализатора дезоксидации, обеспечивают путем задания термоэлементу в потоке 13 биогаза программы по регулированию либо нагревателя 260, либо перепускного регулировочного клапана 295, но не обоих одновременно так, чтобы в случае слишком большого количества кислорода нагреватель отключался, а перепускной клапан функционировал, или, в качестве альтернативы, при недостаточном количестве кислорода перепускной клапан перекрывал поток 20 биогаза при работающем нагревателе 260.
Поскольку наличие слоя катализатора гидрообессеривания является существенным для системы 111 и поскольку кислород часто присутствует в биогазе, используют слой 230 катализатора дезоксида- 8 021780 ции, чтобы примешанный к биогазу водород сгорал в присутствии некоторого имеющегося в биогазе кислорода при более низкой температуре, чем температура самовоспламенения водорода на воздухе. Это осуществляют до слоя 240 катализатора гидрообессеривания, чтобы защитить этот слой от повреждения кислородом биогаза. Если используют платиновый катализатор (аналогичный катализатору снижения токсичности выхлопов транспортных средств), достаточно устойчивый к присутствию умеренных количеств серы, температура воспламенения водорода и кислорода может составлять около 200°С или даже меньше. Дополнительное количество водорода необходимо вводить в биогаз, если содержание в нем кислорода больше, чем некоторое незначительное количество. В частности, водород нужно добавлять для того, чтобы обеспечить наличие минимального количества водорода для реакции гидрообессеривания примерно 2 об.%. На каждый 1% кислорода, присутствующего в биогазе, нужно добавить дополнительные 2% водорода сверх 2%, расходуемых в реакции гидрообессеривания. После стадии ЭеО\ поток 13 биогаза содержит меньше воды, кислорода и загрязняющих примесей и имеет температуру предпочтительно от 300 до 400°С, согласующуюся с условиями последующей очистки от сульфидов на слое 240 катализатора гидрообессеривания (ΗΌ8 - НубгобеыйГип/аОоп). Следует отметить, что этот диапазон температур может быть скорректирован при появлении новых продуктов или материалов. В слое 230 катализатора обычно не происходит существенного роста температуры, если подвергающиеся гидрогенизации примеси, как правило, присутствуют в следовых количествах порядка части на миллион. В этом слое происходит гидрогенизация большей части соединений серы до сероводорода и большей части соединений хлора до хлороводорода; эти примеси проще удалять при помощи расположенных далее адсорбционных слоев. Слой катализатора дезоксидации может располагаться в том же резервуаре, что и катализатор гидрообессеривания, при условии, что эти слои остаются разделенными перфорированной металлической пластиной или посредством того, что размер частиц верхнего катализатора больше, чем нижнего.
Эффект и новизна данной стадии, на которой используется слой 240 катализатора гидрообессеривания, состоит в том, что возможна гидрогенизация всех присутствующих в биогазе соединений серы и хлора до сероводорода и хлороводорода, которые могут быть без труда удалены, поэтому на выходе данной системы очистки биогаза наблюдаются низкие концентрации этих примесей независимо от того, какой тип соединений серы или хлора может присутствовать в подаваемом в систему биогазе. Одним из материалов, пригодных для слоя катализатора гидрообессеривания, является НЭМа\ 200 от компании 8иб СЬет1е. Чтобы произошло это преобразование необходимо, чтобы в биогазе присутствовало приблизительно 2% водорода, а температуру слоя катализатора гидрообессеривания нужно поддерживать выше 250°С, чтобы обеспечить достаточную активность, и ниже 400°С, чтобы исключить обратную реакцию сдвига с участием диоксида углерода, который также присутствует в биогазе. Без этой стадии преобразования некоторые соединения серы или хлора, присутствующие в биогазе, было бы трудно уловить адсорбционными слоями, так как они либо проскакивают сквозь адсорбционные слои, либо емкость адсорбционных слоев сильно уменьшается. Следовательно, благодаря преобразованию этих соединений становится возможным улучшение экономических показателей вследствие снижения частоты замены адсорбционных слоев при одновременном исключении того, что расположенное далее в технологической цепочке оборудование, такое как батареи топливных элементов, будет медленно отравляться. Эта стадия системы очистки обеспечивает выгодный эффект, заключающийся в преобразовании содержащихся в биогазе сульфидов преимущественно в сероводород с целью их эффективного удаления и максимального использования адсорбционных материалов.
Затем поток 14 биогаза выходит со слоя 240 катализатора гидрообессеривания и поступает на адсорбционный слой 250 удаления хлороводорода (обычно именуемый слоем доочистки от НС1). На этом слое 250 адсорбируется хлороводород, присутствующий в биогазе. Одним из примеров, пригодных для слоя удаления хлороводорода материалов, является ЛсД8отЬ СЬ2 от компании 8иб СНепие. Предпочтительно размещать этот слой по потоку до слоя 270 удаления серы, чтобы защитить слой 270 от отравления присутствующим в биогазе хлором. Если в конкретных вариантах применения или на конкретных объектах в биогазе нет хлора, то адсорбционный слой удаления хлора может быть необязательным или может быть исключен. Адсорбционный слой удаления хлора также может быть расположен по потоку до слоя катализатора гидрообессеривания, даже если он и не обладает такой же большой емкостью в отношении других соединений хлора, нежели хлороводород.
Температура на некоторых стадиях удаления загрязняющих примесей различна, поэтому поддержание температуры потока биогаза в надлежащих для каждой стадии диапазонах, как описано ранее, является необходимым условием, для чего в некоторых случаях требуется необязательный дополнительный нагреватель 260. Биогаз покидает адсорбционный слой 250 удаления хлороводорода как поток 15 биогаза, после чего поступает в нагреватель 260. Нагреватель 260 может представлять собой электрический нагреватель или же теплообменник, в котором для нагревания биогаза используется регулируемый поток горячей текучей среды, такой как печной газ. На чертеже показано предпочтительное место расположения нагревателя 260, в котором обеспечивается максимально возможная температура адсорбционного слоя 270 удаления серы, при этом температура гидрообессеривания равна или ниже максимальной температуры измеряемой термоэлементом, расположенным в потоке 13 биогаза. Однако в различных аль- 9 021780 тернативных вариантах осуществления изобретения нагреватель (или нагреватели) также может быть размещен в любой другой точке горячего контура, составляющего горячую сторону рекуперативного теплообменника 210, в том числе внутри слоя катализатора или адсорбента для того, чтобы слой оставался горячим в период временной остановки или мог быть нагрет независимо от наличия какого-либо потока биогаза в системе. В этом случае с каждым устройством управления нагревателем (не показано), необязательно, соединяют дополнительные термодатчики (не показаны), такие как стандартные термопары, устанавливаемые по мере необходимости с целью поддержания свойственной конкретной стадии температуры, что общеизвестно специалистам в данной области.
На указанной стадии из потока 16 биогаза удалены соединения серы, которые ранее были, по существу, преобразованы в сероводород, а теперь и сероводород удален при помощи адсорбционного слоя 270 удаления серы. Полезно и удаление воды, так как это способствует поддержанию равновесия на адсорбционном слое удаления серы и снижает количество сероводорода, проскакивающего через этот слой, и, следовательно, снижает нагрузку на слой доочистки от серы. Одним из примеров пригодных для этого слоя активных материалов является Лсй8отЪ 82 от компании διιά СНспис. образующий высокотемпературный слой оксида цинка. Оксид цинка является предпочтительной средой для этого слоя, так как обладает самой большой емкостью в отношении серы. Существуют различные способы увеличения емкости адсорбционных слоев удаления серы. Одним из путей является увеличение рабочей температуры. Оксид цинка может обладать емкостью более 30 г серы на 100 г чистого оксида цинка, если способен функционировать при температуре от 400 до 600°С. Необязательно этот слой может быть образован двумя последовательными слоями, например, в стандартной компоновке опережение-запаздывание (не показано) с 4 или 6 клапанами (не показаны), позволяющей изолировать один слой и менять адсорбент, пока другие слои продолжают функционировать. Компоновка опережение-запаздывание позволяет производить переключение последовательных слоев, при котором передний слой полностью насыщается серой, тогда как на втором слое проскока еще нет, благодаря чему интенсифицируется эксплуатация и продляется полезное время системы. Концентрация серы на выходе изменяется в зависимости от различных факторов, таких как количество паров воды в биогазе, рабочая температура адсорбента и тип используемого адсорбента. Система 111 очистки биогаза обеспечивает концентрацию серы в продукте менее 50 частей на миллиард, однако считается, что из-за широкого разброса состава исходных биогазовых отходов в некоторых вариантах применения эта концентрация может быть выше заданной, 50 частей серы на миллиард.
В газоперерабатывающей промышленности адсорбент серы, широко используемый после реактора гидрообессеривания, представляет собой гранулированный оксид цинка, поскольку его рабочая температура близка к температуре реакции гидрообессеривания, и он обладает высокой емкостью в отношении серы. В качестве альтернативы, с той же целью также могут быть использованы адсорбенты из губчатого железа. И оксид цинка, и адсорбенты из губчатого железа характеризуются некоторой равновесной концентрацией серы, от которой зависит то, как много серы проскакивает сквозь слой. Эта равновесная концентрация зависит от множества факторов, в том числе от температуры и содержания воды. Поскольку равновесные концентрации для обоих адсорбентов обычно недостаточны применительно к топливным элементам, если емкость этих слоев нужно довести до максимума (например, во время работы при насколько возможно высокой температуре), известно, что после первичного адсорбента серы может быть добавлен слой доочистки от серы, который может включать медь или никель, с целью удаления из биогаза любого оставшегося количества серы так, чтобы биогаз содержал менее 50 частей серы на миллиард.
После обработки в адсорбционном слое удаления серы в потоке 17 биогаза потенциально еще могут присутствовать следовые количества серы. В зависимости от назначения продукта - биогазового топлива может потребоваться необязательная дополнительная доочистка от серы, в частности, для биогаза, используемого в батареях топливных элементов, для которых нужна очень низкая концентрация серы. Если биогазовое топливо предназначено для топливных генераторов, такая доочистка не требуется или является необязательной. Необязательная доочистка от серы показана как слой 290 доочистки от серы, на который поток 17 биогаза подают после адсорбционного слоя удаления серы. При помощи адсорбционного слоя 290 доочистки от серы удаляют любые следовые количества серы, которые все еще присутствуют в биогазе, используя такой адсорбент, как восстановленная медь, который обладает высоким сродством к сере и обеспечивает проскок серы только в очень низких концентрациях порядка частей на миллиард. Одним из примеров пригодных для слоя 290 доочистки от серы активных материалов на основе меди является Лсй8отЪ 86 от компании διιά СНспис. Слой 290 обладает сниженной емкостью и более высокой ценой единицы продукции по сравнению с расположенным до него адсорбционным слоем 270 удаления серы, однако, поскольку улавливаемые количества серы ничтожны, этот слой, обычно, функционирует до необходимости замены очень долго.
На данном этапе все стадии удаления загрязняющих примесей завершены. Загрязняющие примеси, удаленные из биогаза, по существу, переведены в твердую форму - это критически важно с точки зрения общего сокращения загрязнения и экологичности по сравнению с известными способами обработки биогаза, в которых, обычно, биогаз сжигается в факеле или иным образом вместе с загрязняющими примесями, которые снова становятся токсичными загрязняющими примесями в атмосфере. Поглощенный ма- 10 021780 териал может храниться в относительно инертной форме или отдельно от активного материала и может быть возвращен для хранения в стабильной форме, например, на исходную свалку - это предпочтительнее, чем сжигание в атмосфере. Система очистки биогаза обладает преимуществом, заключающимся в удалении примесей и переведении их в твердую форму до поступления биогаза в факельную установку или иного сжигания, что значительно уменьшает загрязнение атмосферы этими вредными примесями.
Поток 18 очищенного или прошедшего обработку биогаза является горячим после прохождения различных стадий и обычно должен быть охлажден перед использованием в качестве продукта биогазового топлива. Для повышения общей эффективности, надежности и экологичности функционирования на данном этапе для экономии рекуперируют тепло биогаза при помощи новой термической конфигурации теплообмена в горячем контуре. Поток 18 биогаза поступает в перепускной клапан 295, выход которого имеет гидравлическое соединение с рекуперативным теплообменником 210 посредством трубопровода 19 и с выпускным трубопроводом 22 биогаза посредством перепускного трубопровода 20. При нормальном функционировании системы 111 очистки биогаза перепускной клапан 295 открыт так, что биогаз поступает в поток 19 биогаза и проходит через рекуперативный теплообменник 210, предварительно подогревая поток 10 исходного биогаза и снижая температуру потоков 21 и 22 выходящего продукта - биогазового топлива. Исключением является случай, когда поток 10 исходного биогаза содержит большое количество кислорода - это может иметь место для особого источника биологических отходов, генерирующего больше кислорода. В этом случае более высокое содержание кислорода является причиной усиления горения на стадии 230 ИеОх, повышающего температуру за пределы диапазона эффективной работы. В этом случае перепускной клапан реагирует на сигнал термодатчика ТЕ (без номера) в соответствии с некоторым заданным значением, при котором часть потока 18 перепускается по трубопроводу 20 в трубопровод 22, и тепло горячего контура, составляющего горячую сторону рекуперативного теплообменника 210, отводится. Поток 21 биогаза находится на холодной стороне рекуперативного теплообменника 210 и смешивается с нагретым перепускаемым потоком 20 биогаза, образуя поток 22 биогаза, который покидает систему как теплый и чистый биогаз. Если температуру потока 22 биогаза в приведенном примере, когда некоторое количество газа перепускают в виде потока 20 биогаза, нужно уменьшить, то необязательно установленный на потоке 20 биогаза радиатор с воздушным охлаждением (не показан) обеспечивает охлаждение биогаза перед его смешиванием с потоком 21 биогаза. Такая новая конфигурация обеспечивает гибкость регулирования в широком диапазоне концентраций кислорода в сырье, эффективное повторное использование части тепла, позволяющее снизить тепловую нагрузку и потребление энергии, и высокую надежность благодаря меньшему количеству элементов системы управления и заданных величин.
Новым преимуществом данной системы очистки биогаза является способность функционировать в широком диапазоне режимов и видов сырья. Поскольку процессы образования биогаза могут быть подвержены перебоям, концентрация биогаза в период срока службы системы может значительно изменяться. Варианты осуществления данной системы очистки биогаза пригодны для оперирования с 1,5-2% кислорода в биогазе, а также с концентрациями примесей порядка нескольких сотен частей на миллион для каждого из соединений серы, силоксанов и хлора, однако, более высокая концентрация примесей неблагоприятно сказывается на экономических показателях эксплуатации, так как адсорбционные слои нужно менять чаще.
Другим новым полезным свойством данной системы очистки биогаза является порядок, в котором удаляются примеси в предпочтительном варианте осуществления, гарантирующий, что каждая последующая операция достаточно защищена с точки зрения наличия других примесей, которые могут нарушить ее работу, и работа системы является надежной и рентабельной. Сначала удаляют большую часть силоксанов и некоторые летучие органические соединения, так как они могут загрязнять расположенные далее слои катализаторов и адсорбентов, например, когда эти соединения разлагаются в присутствии тепла и образуют твердую фазу, отлагающуюся как покрытие на поверхностях катализаторов и адсорбентов. Благодаря наличию стадии конденсации также облегчается нагрузка по удалению примесей на адсорбционный слой 200 удаления силоксанов, так как этот слой должен теперь поглощать примерно на 95% меньше силоксанов, что, по существу, означает, что замена этого слоя экономически более оправдана, так как эксплуатационные расходы по сравнению со случаем отсутствия стадии конденсации приблизительно на 95% ниже. Следующей стадией в этой последовательности является стадия удаления из потока биогаза кислорода слоем 230 ИеОх, благодаря чему не окисляется катализатор гидрообессеривания, а адсорбированная сера не уносится с каталитически активных поверхностей, что облегчает реакцию гидрогенизации. Опять же, при такой последовательности стадий расположенное ниже оборудование защищено, так как если бы слой 240 катализатора гидрообессеривания перестал функционировать должным образом, то имел бы место преждевременный проскок серы и хлора через адсорбционный слой 270, поскольку соединения серы и хлора присутствовали бы не только в форме сероводорода и хлороводорода. Следующей стадией после реакции на катализаторе гидрообессеривания является удаление хлора адсорбционным слоем 250 удаления хлороводорода, так как расположенный далее по потоку адсорбционный слой 270 удаления серы потенциально может быть отравлен любой формой хлора, присутствующей в биогазе. Наконец, имеется две стадии удаления серы, первая - большей части серы адсорбционным
- 11 021780 слоем 270 большой емкости и с недорогим адсорбентом большого количества серы, таким как оксид цинка, за которым следует адсорбционный слой 290 доочистки от серы, например, из восстановленной меди на оксиде алюминия. При таком предпочтительном порядке оптимизируется использование активных материалов, сводится к минимуму частота их замены и стоимость; благодаря указанным преимуществам в эффективности становится возможным более широкое внедрение систем очистки биогаза, чистой выгодой для общества является повторное использование биогаза в качестве топлива и удаление токсичных загрязняющих примесей в форме твердых отходов, которые хранятся более рационально, с меньшим потенциалом загрязнения атмосферы. Способ очистки биогаза, описанный в отношении системы 111 очистки биогаза, включает следующие предпочтительные стадии:
a) предварительное охлаждения потока биогазовых отходов с уменьшением в нем количества силоксанов, летучих органических соединений и воды;
b) адсорбция силоксанов, по существу, с удалением силоксанов из потока биогазовых отходов;
c) затем добавление в поток биогаза водорода;
ά) каталитическое сжигание смеси водорода и оставшегося в биогазе кислорода так, что кислород, по существу, удаляется из биогаза, а поток биогаза нагревается;
е) затем гидрогенизация соединений серы, по существу, до сероводорода и одновременная гидрогенизация соединений хлора до хлороводорода;
ί) затем адсорбция хлороводорода;
1ι) затем адсорбция сероводорода с использованием адсорбента серы;
ί) затем дополнительная адсорбция оставшегося сероводорода с использованием адсорбента доочистки от серы;
Ц регулирование расхода и температуры горячего биогаза, возвращаемого в теплообменник, использующий тепло отходящих газов, с целью поддержания температуры биогаза после слоя катализатора дезоксидации в диапазоне от 250 до не более чем 400°С, чтобы получить, по существу, чистое биогазовое топливо.
Система 111 очистки биогаза, поясняемая фиг. 1, представляет собой полную систему обработки биогаза путем преобразования в биогазовое топливо. В одном из альтернативных вариантов осуществления описана часть процесса очистки, которая может быть встроена как автономная подсистема. Это полезно, например, для усовершенствования существующей системы обработки биогаза или в конкретных случаях, когда биогазовые отходы более гомогенны и содержат меньше загрязняющих примесей, для удаления которых нужны другие стадии. Обратимся к фиг. 2, на которой показан другой вариант осуществления системы 222 очистки биогаза; вспомогательная система охлаждения, адсорбционный слой удаления силоксанов и адсорбционный слой удаления хлороводорода исключены с целью организации очистки биогаза при минимальном количестве необходимых элементов. Составляющие очистки биогаза и их функции аналогичны описанным со ссылкой на фиг. 1 и имеющим то же наименование, однако технологические компоненты расположены иначе. Биогаз поступает в систему 222 как поток 31 биогаза, затем смешивается с потоком 45 водорода, расход которого регулируют при помощи регулировочного клапана 305 так, чтобы в потоке 32 биогаза присутствовало минимум 2% водорода. Поток 32 биогаза затем поступает в рекуперативный теплообменник 310, где подогревается потоком 39 чистого горячего биогаза и выходит из него в виде потока 33 нагретого биогаза. Поток 33 биогаза затем поступает в нагреватель 320, где его еще нагревают так, чтобы температура потока 35 биогаза была достаточно высокой для функционирования слоя 340 катализатора гидрообессеривания. Поток 34 биогаза выходит из нагревателя 320 и поступает на слой 330 катализатора дезоксидации (ЭеОх). где идет экзотермическая реакция, и содержащийся в биогазе кислород расходуется на горение с некоторым количеством водорода. Поток 35 биогаза после слоя катализатора дезоксидации поступает на слой 340 катализатора гидрообессеривания (ΗΌδ) с целью гидрогенизации соединений серы, присутствующих в биогазе, до сероводорода. Поток 36 биогаза выходит со слоя катализатора гидрообессеривания и поступает на адсорбционный слой 370 первичного удаления серы, на котором адсорбируется, а, следовательно, удаляется из биогаза большая часть сероводорода. Поток биогаза 37 после адсорбционного слоя 370 первичного удаления серы поступает на адсорбционный слой 390 доочистки от серы с целью удаления любых оставшихся соединений серы до концентрации порядка частей на миллиард. Система 222 очистки биогаза хорошо подходит для получения биогазового топлива такого качества, которое нужно для использования в топливных генераторах.
Затем поток 38 биогаза выходит с адсорбционного слоя 390 доочистки от серы и проходит через регулировочный клапан 395, который предпочтительно отклоняет биогаз в поток 39 биогаза с тем, чтобы снять с него тепло в рекуперативном теплообменнике 310. Если количество кислорода в исходном биогазе, поступающем в систему, слишком большое, и из-за этого подвод тепла на слое 330 катализатора дезоксидации вызывает неуправляемый нагрев в горячем контуре, составляющем горячую сторону рекуперативного теплообменника 310, некоторое количество биогаза из потока 38 биогаза может быть перепущено или отклонено в обход рекуперативного теплообменника 310 как поток 40 биогаза, чтобы снизить температуру потока 33 биогаза и чтобы температура потока 35 биогаза лежала в заданном температурном диапазоне. После рекуперативного теплообменника 310 поток 41 биогаза, смешиваясь с потоком 40 биогаза, образует поток 42 продукта - биогазового топлива.
- 12 021780
Способ очистки биогаза с использованием системы 222 очистки биогаза включает следующие стадии:
a) смешивание водорода с потоком биогазовых отходов с использованием системы регулирования расхода газа;
b) сжигание смешанного потока водорода и биогаза с целью удаления кислорода и нагревания потока биогаза до температуры в диапазоне от 250 до не более чем 400°С;
c) затем гидрогенизация полученного потока нагретого биогаза с целью преобразования соединений серы, по существу, в сероводород;
ά) затем адсорбция сероводорода;
е) регулирование концентрации водорода в зависимости от температуры после стадии Ь) так, чтобы получать, по существу, чистое биогазовое топливо.
Такая же аргументация, как и для системы 222, представленной на фиг. 2, относится и к другому варианту осуществления, представленному на фиг. 3, также с другим расположением ранее описанных компонентов и дополнительным наружным теплоотводом. В этой компоновке расположение адсорбционных слоев удаления серы по сравнению с вариантом осуществления, поясняемым фиг. 2, изменено. В частности, данная система 333 очистки биогаза аналогична представленной на фиг. 2 в отношении потока биогаза от подачи исходного потока 31 биогаза до слоя 340 катализатора гидрообессеривания, где поток 56 биогаза, выходящий со слоя 340 катализатора гидрообессеривания, поступает непосредственно на перепускной клапан 595, как показано на чертеже, тем самым, обычно, большая часть или весь поток биогаза отклоняется как поток 59 с целью предварительного нагревания исходного биогаза в рекуперативном теплообменнике 310. Поток 62 биогаза выходит из теплообменника 310 как поток 63 биогаза и поступает на адсорбционный слой 605 удаления серы, функционирующий при комнатной или близкой к комнатной температуре. К альтернативным материалам, которые могли бы оказаться пригодными для улавливания сероводорода при более низких температурах, относится активированный уголь. Действительно, использование ранее по технологическому потоку слоя катализатора гидрообессеривания с целью гидрогенизации большей части соединений серы до сероводорода означает, что емкость до начала проскока слоя угля можно увеличить очень существенно от примерно 2 вес.% уловленной серы до примерно 30 вес.% уловленной серы в некоторых примерах, когда небольшой поток, содержащий невысокую концентрацию кислорода, добавляют непосредственно перед слоем угля. Причина в том, что улавливать сероводород намного проще. Это другой пример того, как использование катализатора гидрообессеривания может способствовать более экономичному использованию адсорбентов при обеспечении такой же низкой концентрации соединений серы на выходе. Поток 64 биогаза выходит с адсорбционного слоя удаления серы и поступает на адсорбционный слой 610 доочистки от серы с целью удаления последних количеств серы так, чтобы в потоке 65 биогаза их концентрация составляла менее 50 частей серы на миллиард. Низкотемпературный слой доочистки от серы может относиться к тому же типу, что и высокотемпературный слой, например, представлять собой восстановленную медь на оксиде алюминия. Хотя емкость в некоторой степени уменьшена, степень чистоты биогаза после слоя доочистки дополнительно увеличивается по сравнению с высокотемпературным процессом.
Исключением для такого типичного потока через теплообменник 310 системы 333 очистки биогаза является случай, когда экзотермический рост температуры на слое катализатора дезоксидации слишком велик, и некоторое количество тепла необходимо сбросить из горячего контура, составляющего горячую сторону рекуперативного теплообменника 310. В этом случае перепускной клапан в ответ на управляющий сигнал термодатчика ТЕ (без номера) отклоняет некоторую часть потока биогаза как поток 60 биогаза, который поступает в устройство теплоотвода, такое как радиатор 600 с воздушным охлаждением, обеспечивающий охлаждение биогаза до температуры, близкой к комнатной. Поток 61 биогаза затем выходит из радиатора 600 с воздушным охлаждением и смешивается с потоком 62 биогаза, образуя поток 53 биогаза, который поступает на слой или слои первичного удаления серы, функционирующие при комнатной или близкой к комнатной температуре, с целью удаления из биогаза большей части сероводорода. Теплоотвод, в качестве альтернативы, может быть осуществлен другими теплообменниками или системами жидкостного охлаждения. Поток 64 биогаза выходит с адсорбционного слоя или слоев первичного удаления серы и поступает на адсорбционный слой доочистки от серы с целью удаления последних количеств соединений серы так, чтобы в потоке 65 биогаза их концентрация составляла менее 50 частей серы на миллиард. Система 333 очистки биогаза хорошо подходит для получения биогазового топлива такого качества, которое нужно для использования в топливных генераторах.
Компоновка теплоотвода, представленная на фиг. 3, применима к предпочтительному варианту системы, показанной на фиг. 1, что реализовано в системе 444 очистки биогаза, представленной на фиг. 4. Система 444 имеет некоторые дополнительные особенности, описываемые как отличия от системы 111, показанной на фиг. 1. В отличие от нее в системе 444 поток 71 холодного биогаза, выходящий из сепаратора/фильтра 130, разделяют на два потока биогаза 72 и 74. Поток 72 биогаза нагревают в теплообменнике 110, использующем тепло отходящих газов, и получают поток 73 биогаза с более высокой температурой. Количественное соотношение биогаза, поступающего с потоком 73 биогаза и поступающего с потоком 74 биогаза, регулируют при помощи смесительного клапана 705 так, чтобы температура смешанного
- 13 021780 потока 75 биогаза после смесительного клапана 705, измеряемая термодатчиком ТЕ2, соответствовала заданной величине. При такой более низкой температуре биогаза (по сравнению с фиг. 1) расположенный далее по технологическому потоку рекуперативный теплообменник 210 может быть с экономической выгодой сделан меньше, но все же обеспечивать достаточно низкую температуру потока 22 биогаза с точки зрения его использования или хранения в качестве биогазового топлива в находящемся далее технологическом оборудовании. Если возникает необходимость удаления из потока 22 биогаза, выходящего из системы, большего количества воды, образующейся в ходе горения водорода на слое 230 катализатора дезоксидации, то можно дополнительно охлаждать газ при помощи другого охлаждающего теплообменника (не показан) в потоке 22 биогаза так, чтобы обеспечить дополнительное охлаждение биогаза и удаление из него воды. Охлаждающая жидкость для такого нерегулярного охлаждения ниже по потоку может поступать из той же находящейся выше в технологической цепочке охлаждающей системы. Единственной причиной, по которой это может понадобиться, является удовлетворение техническим требованиям пониженной влажности расположенного далее оборудования.
Другим отличием фиг. 4 является введение дополнительного теплоотвода с целью добавочного регулирования процесса в горячем контуре теплообменника с компонентами удаления загрязняющих примесей. Когда концентрация кислорода в потоке 11 биогаза высока, например 2% кислорода, и при сгорании водорода в слое 230 катализатора дезоксидации в горячем контуре, составляющем горячую сторону рекуперативного теплообменника 210, выделяется существенное количество тепла, это тепло нужно сбросить из горячего контура, иначе оно может выйти из под контроля и привести к поломкам. Другим способом сброса тепла, аналогичным теплоотводу, организованному как показано на фиг. 3, является разделение нагретого потока 80 биогаза, поступающего со слоя 290 доочистки от серы, так, чтобы часть этого потока в виде потока 82 биогаза проходила через радиатор 715 с воздушным охлаждением (или неизолированный трубопровод или их эквивалент), и температура потока 83 биогаза уменьшалась, затем этот поток смешивают с отклоненным или перепущенным потоком 81 биогаза так, что смешанный поток 84 биогаза поступает в рекуперативный теплообменник 210 при более низкой температуре. При помощи перепускного клапана 295 обеспечивают регулирование соотношения потоков в зависимости от температуры на выходе со слоя 230 катализатора дезоксидации посредством термодатчика ТЕ1. Такой теплоотвод, в сущности, обеспечивает уменьшение температуры потока 11 биогаза так, что при более сильном экзотермическом росте температуры на слое 230 катализатора дезоксидации получаемый поток 13 биогаза имеет определяемую требованиями расположенного далее оборудования температуру, как описано выше. Системе 444 очистки биогаза свойственно преимущество, заключающееся в усовершенствованном регулировании необходимого нагревания потока биогаза и компонентов удаления загрязняющих примесей.
Начальная стадия удаления загрязняющих примесей путем конденсации и удаления воды описаны со ссылкой на фиг. 1 как вспомогательная система предварительной обработки. Для снижения общих энергетических потребностей системы при объединении тепло, отведенное в последующих процессах, может быть использовано в данной, предшествующей им, вспомогательной системе для увеличения чистого совокупного энергетического кпд системы, то есть повышения ее рентабельности. Такая комплексная эффективная конфигурация показана на фиг. 5 как система 555 очистки биогаза. В частности, в том случае, когда в горячем контуре, составляющем горячую сторону рекуперативного теплообменника 210, имеется лишнее тепло, поток 80 биогаза после горячего слоя 290 доочистки от серы при помощи клапана 295 разделяют на потоки 81 и 93 биогаза. Поток 93 биогаза затем поступает в теплообменник 720 с текучей средой 94 на другой стороне теплообменника, которая может быть нагрета и использована в абсорбционном холодильнике 421, входящем во вспомогательную систему конденсации 556. Теплообменная среда абсорбционного холодильника охлаждает этот поток, снимая избыточное тепло (см., например, Ьйр://№№№.епег§у8о1ийоп8сеп1ег.ог§/ге8оигсе8/РПР8/ОТ_^03_§та1 1_ЛЬ8огрйоп_СЫ11ег8.рйР, например, газовая абсорбционная установка ΥαζαΚί). Горячая текучая среда 95 абсорбционного холодильника затем поступает в абсорбционный холодильник 421, используемый вместо прежней электрической системы охлаждения с хладагентом. Поступающий в систему 555 биогаз проходит через эту модифицированную вспомогательную систему конденсации, в которой из него удаляется вода и, возможно, силоксаны. Рециркуляция избыточного тепла более выгодна, чем использование электричества, потребовавшегося бы для работы электрической системы охлаждения с хладагентом, так как биогаз, обычно, представляет собой более дешевый ресурс, чем электричество. Системе 555 очистки биогаза свойственно преимущество, заключающееся в эффективной интеграции стадии удаления силоксанов в систему очистки биогаза, позволяющей свести к минимуму потребляемую энергию и уменьшить переменные затраты на преобразование биогазовых отходов в биогазовое топливо.
Имеется дополнительный вариант компоновки системы 555, позволяющий снизить потребляемую мощность. Было бы предпочтительным, если бы электронагреватели (встроенные в обеспечивающие очистку слои 230, 240, 250, 270, 290, но специально не показанные) в горячем контуре не использовались для подвода тепла к абсорбционным холодильникам в том случае, когда в биогазе присутствует недостаточно кислорода, и нужно дополнительно подводить тепло. Одним из способов сокращения использования встроенных нагревателей (не показаны) во время нормального функционирования системы могло бы
- 14 021780 быть получение дополнительного тепла путем сжигания либо водорода, либо метана в слое катализатора дезоксидации посредством преднамеренного регулируемого добавления в биогаз кислорода или воздуха. Для этого используют дополнительный регулировочный клапан 405 (который также может представлять собой вентилятор или компрессор), управляемый в зависимости от температуры, измеряемой после слоя катализатора дезоксидации термодатчиком ТЕ1, и обеспечивающий регулируемый поток воздуха 92, смешиваемый с потоком 90 биогаза с получением потока 91 биогаза, содержащего дополнительное количество воздуха. Количество воздуха, которое нужно добавить, определяется посредством регулирования с обратной связью в зависимости от температуры потока 13 биогаза, измеряемой ТЕ1, поскольку экзотермический рост температуры в слое 230 катализатора дезоксидации пропорционален процентному содержанию кислорода в биогазе. В данном варианте системы есть возможность подвода только такого количества тепла, какое требуется в системе, так что охлаждающий вентилятор 715, предназначенный для теплоотвода, может не работать, и кпд системы увеличивается максимально. Добавление кислорода в биогаз может быть с выгодой применено для снижения тепловой нагрузки на любую систему, а не только на систему с абсорбционным холодильником.
Для каждого из вариантов осуществления системы очистки биогаза имеется необязательный вариант, в котором до вспомогательной системы охлаждения и конденсации осуществляют промывку методом пульверизации водой (не показана), чтобы абсорбировать водой больше примесей и, следовательно, снизить нагрузку на последующие адсорбционные слои удаления загрязняющих примесей. Вообще, в случае сочетания вспомогательной системы охлаждения и конденсации с подсистемой гидрообессеривания можно удалить больше примесей, чем если бы на потоке биогаза функционировала только вспомогательная система охлаждения и конденсации.
В альтернативных вариантах осуществления в системе очистки биогаза могут быть использованы слои более низкотемпературных адсорбирующих сред, поглощающих серу, таких как активированный уголь и пропитанный медью цеолит, например. Если цена адсорбента на грамм адсорбированной серы в случае низкотемпературной среды сравнима или меньше, чем для высокотемпературной среды, то низкотемпературные среды могут стать предпочтительным вариантом при условии, что сочетание первичного адсорбента серы и адсорбента доочистки от серы дает возможность удалять соединения серы так, чтобы их концентрация становилась менее 50 частей на миллиард.
Преимуществом использования системы очистки биогаза, описанной в данных вариантах осуществления, является то, что в биогазе, выходящем из системы, такие примеси, как сера, силоксаны, хлор и кислород, остаются в очень малых концентрациях, поэтому продукт - биогазовое топливо готов для использования в чрезвычайно чувствительном оборудовании, таком как батареи топливных элементов. Хотя были продемонстрированы и описаны конкретные элементы, варианты осуществления и использования, конечно, следует понимать, что объем изобретения ими не ограничивается, так как специалисты в данной области могут осуществить модификации, не выходящие за рамки объема настоящего описания, в частности, в свете изложенных идей.

Claims (23)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Система очистки потока биогазовых отходов, содержащих метан, диоксид углерода, воду и примеси, которые могут включать серу, галоидные соединения, силоксаны и летучие органические соединения, с целью получения пригодного для сжигания чистого биотоплива, при этом система очистки биогаза включает:
    (a) систему регулирования расхода газа для примешивания газообразного водорода к потоку биогазовых отходов, в которой имеется регулятор расхода водорода и отверстие для водорода;
    (b) слой катализатора дезоксидации, гидравлически подсоединенный по потоку после системы регулирования расхода газа и предназначенный для приема и каталитического сжигания смеси водорода и оставшегося в биогазе кислорода так, чтобы кислород, по существу, удалялся из биогаза, а поток биогаза нагревался;
    (c) слой катализатора гидрообессеривания, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора дезоксидации, на который поступает нагретый поток биогаза с целью гидрогенизации соединений серы, по существу, до сероводорода и гидрогенизации соединений хлора, по существу, до хлороводорода;
    (й) первый адсорбционный слой удаления сероводорода, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора гидрообессеривания и предназначенный для удаления, по существу, серы из биогаза;
    (е) регулятор температуры с использованием датчиков, предназначенный для измерения температуры потока биогаза и связанный с системой регулирования расхода газа, при этом во время работы при поступлении потока биогаза водород смешивается с биогазом, после этого, по существу, удаляется кислород, поток биогаза достаточно нагревается благодаря экзотермической реакции горения, при этом соединения серы гидрогенизируются на слое катализатора гидрообессеривания, превращаясь, главным образом, в сероводород, затем образовавшийся сероводород, по сущест- 15 021780 ву, удаляется слоем адсорбента, кроме того, расход водорода, поступающего на смешивание, регулируется под действием регулятора температуры с термодатчиком.
  2. 2. Система очистки биогаза по п.1, в которой указанная система регулирования расхода газа обеспечивает добавление водорода в концентрации более 2%, а интенсивность горения потока биогаза на слое катализатора дезоксидации обеспечивает температуру биогаза от 250 до 400°С до слоя катализатора гидрообессеривания.
  3. 3. Система очистки биогаза по п.1, дополнительно включающая:
    (ί) адсорбционный слой доочистки от серы, гидравлически подсоединенный по потоку после первого адсорбционного слоя удаления сероводорода с целью удаления из биогаза следовых количеств серы, частично состоящий из меди или никеля в восстановленном или окисленном состоянии.
  4. 4. Система очистки биогаза по п.1, дополнительно включающая контур теплообменника, (д) теплообменник, использующий тепло отходящих газов, гидравлически подсоединенный по потоку до слоя катализатора дезоксидации и к потоку нагретого биогаза, выходящего с адсорбционного слоя удаления сероводорода, при этом холодный контур теплообмена образуют поступающий поток биогаза и отходящий охлажденный чистый биогаз, а горячий контур теплообмена образуют отходящий поток чистого нагретого биогаза и поток биогаза до слоя катализатора дезоксидации, (Н) дополнительный нагреватель в горячем контуре теплообмена для нагревания потока биогаза до слоя катализатора дезоксидации до температуры от 250 до 400°С, достаточной, по существу, для удаления кислорода, если экзотермического роста температуры в слое катализатора дезоксидации не достаточно, (ί) дополнительный холодильник в горячем контуре теплообмена для охлаждения потока биогаза, при этом данный холодильник подобран как второй теплообменник, снижающий температуру потока очищенного нагретого биогаза, и регулятор расхода биогаза, гидравлически соединенный с адсорбционным слоем удаления серы, теплообменником и отходящим потоком охлажденного чистого биогаза и предназначенный для распределения потока горячего чистого биогаза между горячим или холодным контуром теплообмена и теплообменником в соответствии с сигналом термодатчика, указывающим, имеет ли место избыточный экзотермический рост температуры в слое катализатора дезоксидации, при этом во время работы расход и температура горячего биогаза, возвращаемого в теплообменник, использующий тепло отходящих газов, могут быть отрегулированы так, чтобы поддерживать температуру биогаза после слоя катализатора дезоксидации в диапазоне от 250 до 400°С.
  5. 5. Система очистки биогаза по п.1, дополнительно включающая:
    (ί) адсорбционный слой удаления хлора, расположенный по потоку до первого адсорбционного слоя удаления серы.
  6. 6. Система очистки биогаза по п.4, дополнительно включающая:
    (к) адсорбционный слой удаления силоксанов по потоку до теплообменника для удаления из биогаза силоксанов.
  7. 7. Система очистки биогаза по п.4, дополнительно включающая предварительный холодильник биогаза, гидравлически подсоединенный по потоку до отверстия для водорода и выбранный из группы, состоящей из холодильной установки, обеспечивающей температуру менее -10°Р (-23,3°С) с целью конденсации воды и загрязняющих примесей, холодильной установки, обеспечивающей температуру от -10 до 32°Р (0°С) с целью конденсации воды и некоторых загрязняющих примесей, и конденсатора воды, функционирующего в диапазоне от 32 до 50°Р (10°С) и обеспечивающего, по существу, конденсацию содержащейся в биогазе воды.
  8. 8. Система очистки биогаза по п.4, дополнительно включающая предварительный холодильник биогаза, гидравлически подсоединенный по потоку до отверстия для водорода, образованный из водораспылителя и водоотделителя и предназначенный для предварительного охлаждения биогаза и абсорбции водой некоторых примесей, таких как диоксид серы и сероводород.
  9. 9. Система очистки биогаза по п.6, в которой адсорбционный слой удаления силоксанов образован из материала, выбранного из группы, состоящей из активированного угля, силикагеля, молекулярного сита или цеолита.
  10. 10. Система очистки биогаза по п.1, в которой слой катализатора дезоксидации включает катализаторы на основе благородных металлов, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия, родия.
  11. 11. Система очистки биогаза по п.1, в которой слой катализатора гидрообессеривания включает металлы, выбранные из группы, состоящей из кобальта, молибдена и никеля.
  12. 12. Система очистки биогаза по п.5, в которой адсорбционный слой удаления хлороводорода отчасти содержит динатрий-оксид.
  13. 13. Система очистки биогаза по п.1, в которой адсорбционный слой удаления серы содержит активное соединение, выбранное из группы, состоящей из оксида цинка, оксида железа и активированного угля.
  14. 14. Система очистки биогаза по п.7, в которой поток чистого биогаза, получаемый на выходе из системы, содержит достаточно малые количества загрязняющих примесей, такие, что биогаз может безо- 16 021780 пасно и на постоянной основе применяться для сжигания в качестве топлива в генераторе, выбранном из группы, состоящей из двигателя внутреннего сгорания, турбины, батареи топливных элементов и бойлера, со сниженной коррозией или повреждением генератора.
  15. 15. Система очистки биогаза по п.1, дополнительно включающая множество адсорбционных слоев удаления серы, каждый из которых входит в компоновку опережение-запаздывание так, что во время работы один из указанного множества адсорбционных слоев удаления серы изолируется от потока биогаза для замены, в то время как по меньшей мере один другой адсорбционный слой продолжает функционировать в потоке биогаза.
  16. 16. Система очистки биогаза для очистки потока биогазовых отходов, содержащих метан, диоксид углерода, воду и примеси, которые могут включать серу, галоидные соединения, силоксаны и летучие органические соединения, с целью получения пригодного для сжигания чистого биотоплива, при этом система очистки биогаза включает:
    (a) предварительный холодильник биогаза для снижения содержания в потоке биогазовых отходов летучих органических соединений и воды;
    (b) адсорбционный слой удаления силоксанов, гидравлически подсоединенный по потоку после предварительного холодильника биогаза для удаления, по существу, силоксанов из биогаза;
    (c) систему регулирования расхода газа для примешивания газообразного водорода к потоку биогазовых отходов, в которой после адсорбционного слоя удаления силоксанов имеется регулятор расхода водорода и отверстие для водорода;
    (б) слой катализатора дезоксидации, гидравлически подсоединенный по потоку после системы регулирования расхода газа и предназначенный для приема и каталитического сжигания смеси водорода и оставшегося в биогазе кислорода так, чтобы кислород, по существу, удалялся из биогаза, а поток биогаза нагревался;
    (е) слой катализатора гидрообессеривания, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора дезоксидации, на который поступает нагретый поток биогаза с целью гидрогенизации соединений серы, по существу, до сероводорода и гидрогенизации соединений хлора, по существу, до хлороводорода;
    (ί) адсорбционный слой удаления хлора, подсоединенный по потоку после катализатора гидрообессеривания и до первого адсорбционного слоя удаления серы;
    (д) первый адсорбционный слой удаления сероводорода, гидравлически подсоединенный по потоку после слоя катализатора гидрообессеривания и предназначенный для удаления, по существу, серы из биогаза;
    (Ь) адсорбционный слой доочистки от серы, гидравлически подсоединенный по потоку после первого адсорбционного слоя удаления сероводорода с целью удаления из биогаза следовых количеств серы;
    (ί) регулятор температуры с использованием датчиков, предназначенный для измерения температуры потока биогаза и связанный с системой регулирования расхода газа,
    (]) теплообменник, гидравлически подсоединенный по потоку после отверстия для водорода и до слоя катализатора дезоксидации и к потоку нагретого биогаза, выходящего с адсорбционного слоя удаления сероводорода, при этом холодный контур теплообмена образован поступающим потоком биогаза и отходящим потоком охлажденного чистого биогаза, а горячий контур теплообмена образован отходящим потоком нагретого чистого биогаза и потоком биогаза до слоя катализатора дезоксидации, дополнительно включающий регулятор расхода биогаза, гидравлически соединенный с адсорбционным слоем доочистки от серы, теплообменником и отходящим потоком охлажденного чистого биогаза и предназначенный для распределения потока горячего чистого биогаза между горячим или холодным контуром теплообмена и теплообменником, при этом во время работы при поступлении потока биогаза происходит удаление силоксанов, ЛОС и воды, затем водород смешивается с биогазом, расход и температуру потока горячего биогаза, возвращаемого в теплообменник, использующий тепло отходящих газов, регулируют так, чтобы поддерживать температуру биогаза по потоку после слоя катализатора дезоксидации в диапазоне от 250 до 400°С с тем, чтобы удалить оставшийся кислород и нагреть поток биогаза до такой температуры, при которой соединения серы подвергаются гидрогенизации на слое катализатора гидрообессеривания, преобразуясь преимущественно в Н2§, затем удаляют галоидные соединения, после чего абсорбируют сульфиды, получая чистое биогазовое топливо.
  17. 17. Система очистки биогаза по п.16, в которой во время работы получаемое чистое биогазовое топливо характеризуется сниженными концентрациями загрязняющих примесей, в том числе серы менее 50 частей на миллиард, галоидных соединений менее 50 частей на миллиард и силоксанов менее 50 частей на миллиард.
  18. 18. Способ очистки биогаза, предназначенный для очистки потока биогазовых отходов, содержащих метан, диоксид углерода, воду и примеси, которые могут включать серу, галоидные соединения, силоксаны и летучие органические соединения, с целью получения пригодного для сжигания чистого биотоплива, при этом способ очистки биогаза включает следующие стадии:
    - 17 021780 (a) смешивание водорода с потоком биогазовых отходов с использованием системы регулирования расхода газа;
    (b) сжигание смешанного потока водорода и биогаза с целью удаления кислорода и нагревания биогаза до температуры от 250 до не более чем 400°С;
    (c) гидрогенизация полученного потока нагретого биогаза, преобразование сульфидов, по существу, в сероводород;
    (ά) абсорбция сероводорода;
    (е) регулирование концентрации водорода в зависимости от температуры после стадии (Ь) так, чтобы обеспечить получение, по существу, чистого биогазового топлива.
  19. 19. Способ очистки биогаза, предназначенный для очистки потока биогазовых отходов, содержащих метан, диоксид углерода, воду и примеси, которые могут включать серу, галоидные соединения, силоксаны и летучие органические соединения, с целью получения пригодного для сжигания чистого биотоплива, при этом способ очистки биогаза включает следующие стадии:
    (a) предварительное охлаждение потока биогазовых отходов с целью снижения содержания летучих органических соединений и воды;
    (b) адсорбция силоксанов и, по существу, удаление силоксанов из потока биогазовых отходов;
    (c) добавление в поток биогаза газообразного водорода;
    (ά) каталитическое сжигание смеси водорода и оставшегося в биогазе кислорода так, чтобы кислород, по существу, удалялся из биогаза, а поток биогаза нагревался;
    (е) затем гидрогенизация соединений серы, по существу, до сероводорода и одновременная гидрогенизация соединений хлора до хлороводорода;
    (ί) затем адсорбция хлороводорода;
    (д) адсорбция сероводорода с использованием адсорбционного слоя удаления серы;
    (Ь) затем дополнительная адсорбция оставшегося сероводорода с использованием доочистки от серы;
    (ί) регулирование расхода и температуры потока горячего биогаза, возвращаемого в теплообменник, использующий тепло отходящих газов, для того, чтобы поддерживать температуру биогаза по потоку после слоя катализатора дезоксидации в диапазоне от 250 до не более чем 400°С и таким образом получать, по существу, чистое биогазовое топливо.
  20. 20. Способ очистки биогаза по п.19, в котором получаемое чистое биогазовое топливо характеризуется сниженными концентрациями загрязняющих примесей, в том числе серы менее 50 частей на миллиард, галоидных соединений менее 50 частей на миллиард и силоксанов менее 50 частей на миллиард.
  21. 21. Система очистки биогаза по п.16, в которой указанный предварительный холодильник биогаза дополнительно включает регулятор расхода, соединенный с первым жидкостным выходным трубопроводом предварительного холодильника и перепускным жидкостным трубопроводом, с целью смешивания потоков биогаза этих трубопроводов для снижения температуры биогаза, выходящего из системы предварительного охлаждения в соответствии с текущей заданной температурой.
  22. 22. Система очистки биогаза по п.16, в которой указанный предварительный холодильник биогаза дополнительно включает абсорбционный холодильник, соединенный посредством замкнутого жидкостного контура с возможностью теплового взаимодействия со вторым теплообменником по потоку после адсорбционного слоя доочистки от серы таким образом, что тепло, необходимое при использовании адсорбционного холодильника, обеспечивается вторым теплообменником для эффективности использования энергии.
  23. 23. Система очистки биогаза по п.1, дополнительно включающая входное отверстие для воздуха, снабженное регулятором расхода воздуха, гидравлически подсоединенное по потоку после адсорбционного слоя удаления силоксанов, благодаря чему регулятор расхода воздуха связан с регулятором температуры с термодатчиком и управляется им так, что в биогаз может быть регулируемым образом введено дополнительное количество воздуха с целью усиления экзотермического нагревания биогаза в ходе горения на слое катализатора дезоксидации.
EA201390118A 2010-07-15 2011-07-15 Комплексная система очистки биогаза с целью удаления воды, силоксанов, серы, кислорода, хлоридов и летучих органических соединений EA021780B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2709722A CA2709722A1 (en) 2010-07-15 2010-07-15 Integrated biogas cleaning a system to remove water, siloxanes, sulfur, oxygen, chlorides, and volatile organic compounds
PCT/CA2011/000825 WO2012006729A1 (en) 2010-07-15 2011-07-15 Integrated biogas cleaning system to remove water, siloxanes, sulfur, oxygen, chlorides and volatile organic compounds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390118A1 EA201390118A1 (ru) 2013-06-28
EA021780B1 true EA021780B1 (ru) 2015-08-31

Family

ID=45468849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390118A EA021780B1 (ru) 2010-07-15 2011-07-15 Комплексная система очистки биогаза с целью удаления воды, силоксанов, серы, кислорода, хлоридов и летучих органических соединений

Country Status (11)

Country Link
US (2) US20130209338A1 (ru)
EP (1) EP2593211A4 (ru)
JP (1) JP6272693B2 (ru)
KR (1) KR102043471B1 (ru)
CN (1) CN103079682B (ru)
BR (1) BR112013001025A2 (ru)
CA (1) CA2709722A1 (ru)
EA (1) EA021780B1 (ru)
MX (1) MX2013000607A (ru)
WO (1) WO2012006729A1 (ru)
ZA (1) ZA201300488B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748332C1 (ru) * 2020-08-28 2021-05-24 Вячеслав Аркадьевич Безруков Устройство и способы для охлаждения и очистки нагретых отходящих газов

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9808842B2 (en) 2011-08-18 2017-11-07 Justrite Manufacturing Company, L.L.C. Gas evacuation system with counter
US10865709B2 (en) 2012-05-23 2020-12-15 Herng Shinn Hwang Flex-fuel hydrogen reformer for IC engines and gas turbines
PL227975B1 (pl) * 2012-07-31 2018-02-28 Inst Tele I Radiotech Sposób i urzadzenie do zwiekszania wartosci opałowej biogazu
KR101441492B1 (ko) * 2012-09-12 2014-09-17 두산중공업 주식회사 바이오가스 연료전지 시스템 및 가스 공급 방법
JP2014083511A (ja) * 2012-10-25 2014-05-12 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd シロキサン分解装置
US20130060074A1 (en) * 2012-11-05 2013-03-07 Stearns Conrad Schmidt Consulting Engineers, Inc. Method for Producing High Purity Biomethane Without Adding Unacceptable Quantities of Moisture
CN103013601B (zh) * 2012-11-28 2014-06-25 开封黄河空分集团有限公司 沼气提纯冷水系统以及工艺
US9847543B2 (en) * 2013-03-06 2017-12-19 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell system having biogas desulfurizer assembly with manganese oxide desulfurizer material
US9377202B2 (en) 2013-03-15 2016-06-28 General Electric Company System and method for fuel blending and control in gas turbines
US9382850B2 (en) 2013-03-21 2016-07-05 General Electric Company System and method for controlled fuel blending in gas turbines
US9480944B2 (en) 2013-06-18 2016-11-01 Guild Associates Inc. Process for removal of siloxanes and related compounds from gas streams
US9039807B2 (en) * 2013-06-18 2015-05-26 Guild Associates Regenerative adsorption process for removal of silicon-containing contaminants from process gas using a neutral adsorbent media
KR101602232B1 (ko) * 2013-07-23 2016-03-10 두산중공업 주식회사 연료전지, 이를 이용한 발전시스템 및 발전방법
CN104418301B (zh) * 2013-09-09 2016-12-07 上海杲晟实业有限公司 利用城市生活垃圾和农业废弃物制备氢气和营养液的方法
ITPN20130058A1 (it) * 2013-10-09 2015-04-10 Parker Hannifin Mfg S R L Apparato perfezionato per il trattamento di biogas
EP3057684B1 (en) 2013-10-16 2018-03-21 Saudi Basic Industries Corporation Process for the removal of chlorinated hydrocarbons from co2
WO2015057752A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-23 Saudi Basic Industries Corporation Purification of carbon dioxide streams
CN103691265B (zh) * 2013-12-30 2016-04-27 葛守飞 实时控制烟气中二噁英排放的系统及工作方法
US9845232B2 (en) 2014-02-17 2017-12-19 Justrite Manufacturing Company, Llc Puncturing device for aerosol containers
JP6396043B2 (ja) * 2014-03-13 2018-09-26 大阪瓦斯株式会社 シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター
US9993764B2 (en) * 2014-04-01 2018-06-12 Justrite Manufacturing Company, Llc Filter for a propellant gas evacuation system
RS56863B1 (sr) * 2014-06-30 2018-04-30 Ricerca Sul Sist Energetico Rse S P A Postupak za preradu toka biogasa u biometan i odgovarajući uređaj za njegovo izvođenje
EP3169422A4 (en) * 2014-07-17 2018-01-24 DCL International Inc. Methods and systems for total organic carbon removal
WO2016035953A1 (ko) * 2014-09-02 2016-03-10 주식회사 케이에프 바이오 가스 정제 시스템
CN104711058B (zh) * 2015-02-06 2017-04-05 常州大学 一种垃圾填埋气/沼气深度脱除硅氧烷的方法及装置
US9827528B2 (en) * 2015-04-01 2017-11-28 Justrite Manufacturing Company, Llc Filter for a propellant gas evacuation system
CN104909456B (zh) * 2015-05-25 2018-01-05 上海成越新能源科技有限公司 垃圾渗滤液厌氧沼气净化提纯方法
WO2016201585A1 (en) 2015-06-19 2016-12-22 Bio-H2-Gen Inc. Method for producing hydrogen gas from aqueous hydrogen sulphide
WO2017083693A1 (en) * 2015-11-12 2017-05-18 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Method of preparing metal diboride dispersions and films
USD798918S1 (en) 2015-11-25 2017-10-03 Justrite Manufacturing Company, L.L.C. Shield for puncturing device
WO2017132773A1 (en) * 2016-02-03 2017-08-10 Epiphany Energy Corporation Production of liquid hydrocarbons, biofuels and uncontaminated co2 from gaseous feedstock
WO2017140662A1 (en) 2016-02-15 2017-08-24 Haldor Topsøe A/S A process and a gas treatment system for combined removal of siloxanes and sulfur containing compounds from biogas streams
CN109152985B (zh) * 2016-05-24 2021-04-16 托普索公司 纯化原料气流的方法
EP3463627A1 (en) * 2016-05-24 2019-04-10 Haldor Topsøe A/S A method for the removal of oxygen from an industrial gas
CN106178848B (zh) * 2016-09-13 2019-01-25 辽宁工业大学 一种双重式填埋场气体脱硫装置及方法
WO2018073041A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-26 Haldor Topsøe A/S A process for the removal of siloxanes from landfill gases
US9969949B1 (en) * 2016-10-20 2018-05-15 Iogen Corporation Method and system for providing upgraded biogas
US10626790B2 (en) 2016-11-16 2020-04-21 Herng Shinn Hwang Catalytic biogas combined heat and power generator
WO2018149709A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-23 Haldor Topsøe A/S A method for the removal of oxygen from an industrial gas
AU2018222356B2 (en) * 2017-02-16 2023-09-28 Haldor Topsøe A/S A method for the removal of oxygen from an industrial gas feed
JP6877195B2 (ja) * 2017-03-09 2021-05-26 大阪瓦斯株式会社 燃料電池システムに用いられる断熱材の製造方法
US10739798B2 (en) * 2017-06-20 2020-08-11 Uop Llc Incipient temperature excursion mitigation and control
CN107551754B (zh) * 2017-09-08 2019-10-25 航天凯天环保科技股份有限公司 一种有机废气吸附装置的再生控制系统和再生控制方法
CN110408443B (zh) * 2018-04-27 2021-06-04 逢甲大学 沼气脱硫系统
DE102018003969A1 (de) * 2018-05-16 2019-11-21 Meri Environmental Solutions Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von vorzugsweise einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einer mit Biogas beheizten Trocknungseinrichtung
KR102101368B1 (ko) * 2018-06-29 2020-05-29 주식회사 이케이 바이오가스 고질화 시스템
CN108793085B (zh) * 2018-08-07 2021-11-19 黑龙江莱睿普思环境科技发展有限公司 一种用于制备硫氢化钠的吸收反应器
CN109569215B (zh) * 2019-01-14 2023-07-25 哈尔滨蔚蓝环保设备制造有限公司 烟气脱白处理装置及处理方法
JP7423320B2 (ja) 2019-02-08 2024-01-29 大阪瓦斯株式会社 二酸化炭素を主成分とするガス中の硫黄酸化物の除去方法
WO2020173828A1 (en) 2019-02-28 2020-09-03 Haldor Topsøe A/S Method for combined removal of siloxanes, sulfur and vocs
CN110665334A (zh) * 2019-09-11 2020-01-10 可迪尔空气技术（北京）有限公司 一种转轮浓缩和蓄热氧化相结合的有机废气处理工艺
CN111036041B (zh) * 2019-11-14 2021-01-01 常州大学 一种集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统及方法
CN110898642A (zh) * 2019-11-20 2020-03-24 广州金鹏环保工程有限公司 节能减排废气处理系统
CN112999842B (zh) * 2019-12-20 2023-06-30 陕西青朗万城环保科技有限公司 一种微波诱导活性炭吸附蒸汽脱附硫化氢脱除装置
US11555472B2 (en) * 2019-12-23 2023-01-17 Caterpillar Inc. Siloxane mitigation in machine system having blower for pressure drop compensation
RU2740018C1 (ru) * 2020-01-10 2020-12-30 Акционерное общество "Научно-производственный центр "ВНИИ комбикормовой промышленности" (АО "НПЦ "ВНИИКП") Комбинированная технологическая линия производства флокированных хлопьев для стартерных и престартерных комбикормов для молодняка сельскохозяйственных животных с использованием очищенного биогаза
CN111151126B (zh) * 2020-01-13 2022-05-03 吴培源 石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置及工艺
US20230094126A1 (en) * 2020-03-02 2023-03-30 Granitefuel Engineering Inc. Siloxane treatment vessel regeneration
CN111333037B (zh) * 2020-04-15 2022-11-11 大连科利德光电子材料有限公司 一种制备高纯度硫化氢气体的系统及方法
CN111495180B (zh) * 2020-04-26 2022-06-21 南京昊安科技工程有限公司 有害废气末级集成智能化处理新工艺
CN114111315B (zh) * 2020-08-31 2022-11-29 昆明理工大学 一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法
CN112076529A (zh) * 2020-09-24 2020-12-15 南通星球石墨股份有限公司 一种脱除有机硅副产盐酸中硅氧烷的装置及方法
EP3981498A1 (de) * 2020-10-12 2022-04-13 Hitachi Zosen Inova AG Verfahren zur reinigung eines gasgemisches durch ozonzugabe
US11452966B2 (en) 2020-11-25 2022-09-27 Saudi Arabian Oil Company Industrial air cleaner
CN112516761A (zh) * 2020-11-27 2021-03-19 饶卫东 一种具有降低进气流速的化工用氯气除湿装置
CN113264632B (zh) * 2021-04-16 2022-12-02 山东交通学院 一种利用仿生鱼鳃处理船舱底部油污的处理系统及工艺
CN113457408B (zh) * 2021-06-21 2023-05-09 宇星科技发展(深圳)有限公司 一种高效的餐厨恶臭气体净化系统
CN114653167A (zh) * 2022-02-18 2022-06-24 青岛润华士科技有限公司 湿法voc治理系统及其方法
FR3135627A1 (fr) * 2022-05-20 2023-11-24 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation et procédé de production de biométhane
CN115155302B (zh) * 2022-06-20 2023-12-08 成都易态科技有限公司 烟化炉炉气的处理系统以及处理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4505880A (en) * 1982-05-25 1985-03-19 Institut Francais Du Petrole Process for the hydrodesulfurization and deoxygenation of a gas containing oxygen and organic sulfur compounds
CA2474055A1 (en) * 2002-01-25 2003-07-31 Ceramic Fuel Cells Limited Desulfurisation of fuel

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4181503A (en) * 1978-10-30 1980-01-01 United Technologies Corporation Process for alternately steam reforming sulfur containing hydrocarbons that vary in oxygen content
US4374654A (en) * 1981-08-03 1983-02-22 Chevron Research Company Absorptive separation of HCl and H2 S from catalytic reformer offgas
FR2521448A1 (fr) * 1982-02-15 1983-08-19 Inst Francais Du Petrole Procede pour l'hydrodesulfuration de gaz naturel contenant des composes organiques du soufre et de l'oxygene
US6200544B1 (en) * 1999-01-27 2001-03-13 Porocell Corporation Process for removing HCI from fluids with novel adsorbent
US20020114747A1 (en) * 2000-12-28 2002-08-22 Kevin Marchand Fuel processing system and apparatus therefor
CN1145599C (zh) * 2001-02-19 2004-04-14 张文慧 利用垃圾沼气制备富甲烷气的工艺方法及装置
US6712885B1 (en) * 2002-09-05 2004-03-30 Pioneer Air Systems, Inc. Siloxane removal system
ES2243146B1 (es) * 2005-06-24 2006-12-01 Univ Pais Vasco Procedimiento para la obtencion de hidrogeno a partir de gas natural
US20070068386A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Mitariten Michael J Landfill gas upgrading process
GB0605232D0 (en) * 2006-03-16 2006-04-26 Johnson Matthey Plc Oxygen removal
US20090194459A1 (en) * 2006-08-03 2009-08-06 Vincitore Antonio M Fuel processing of feedstocks having components harmful to hydrodesulfurization
US7832364B2 (en) * 2006-12-14 2010-11-16 Texaco Inc. Heat transfer unit for steam generation and gas preheating
KR100793107B1 (ko) * 2007-10-15 2008-01-10 (주)이에스 메탄가스정화시스템이 구비된 고효율 열병합 발전 시스템
JP5033829B2 (ja) * 2008-08-27 2012-09-26 株式会社神鋼環境ソリューション 消化ガスの脱酸素方法及び装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4505880A (en) * 1982-05-25 1985-03-19 Institut Francais Du Petrole Process for the hydrodesulfurization and deoxygenation of a gas containing oxygen and organic sulfur compounds
CA2474055A1 (en) * 2002-01-25 2003-07-31 Ceramic Fuel Cells Limited Desulfurisation of fuel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748332C1 (ru) * 2020-08-28 2021-05-24 Вячеслав Аркадьевич Безруков Устройство и способы для охлаждения и очистки нагретых отходящих газов

Also Published As

Publication number Publication date
US20180221817A1 (en) 2018-08-09
WO2012006729A1 (en) 2012-01-19
US20130209338A1 (en) 2013-08-15
JP6272693B2 (ja) 2018-01-31
EP2593211A1 (en) 2013-05-22
EA201390118A1 (ru) 2013-06-28
BR112013001025A2 (pt) 2016-05-24
EP2593211A4 (en) 2014-08-06
MX2013000607A (es) 2013-12-02
KR102043471B1 (ko) 2019-11-27
CA2709722A1 (en) 2012-01-15
ZA201300488B (en) 2013-09-25
KR20130097723A (ko) 2013-09-03
CN103079682A (zh) 2013-05-01
US10780391B2 (en) 2020-09-22
JP2013538880A (ja) 2013-10-17
CN103079682B (zh) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA021780B1 (ru) Комплексная система очистки биогаза с целью удаления воды, силоксанов, серы, кислорода, хлоридов и летучих органических соединений
CN202336287U (zh) 一种炼化企业有机废气集成治理系统
US10675585B2 (en) Method for the removal of oxygen from an industrial gas
CA2992172A1 (en) Methods and systems for particulate matter removal from a process exhaust gas stream
US20060144224A1 (en) Regenerable purification system for removal of siloxanes and volatile organic carbons
KR20130073020A (ko) 액체금속을 이용한 가스 정제 장치
AU2018222356B2 (en) A method for the removal of oxygen from an industrial gas feed
CN109789365A (zh) 从垃圾填埋气体中除去硅氧烷的方法
WO2017140662A1 (en) A process and a gas treatment system for combined removal of siloxanes and sulfur containing compounds from biogas streams
EP3481534B1 (en) A process for the combined removal of siloxanes and sulfur-containing compounds from biogas streams
JP2023536101A (ja) 熱酸化システムによる再生可能輸送燃料プロセス
CN105026524B (zh) 气体纯化设备和气体纯化方法
Galak et al. Linyvtsev Improvement of operation of filtering systems by methods for cleaning gas emissions
KR20230101066A (ko) 바이오가스의 열병합 발전용 가스정제장치
WO2018149709A1 (en) A method for the removal of oxygen from an industrial gas
CN117588765A (zh) 一种催化氧化处理化工装置含氧有机废气的方法
CN113860266A (zh) 一种硫磺回收工艺开工方法
PL242053B1 (pl) Mobilna instalacja do mineralizacji odpadów organicznych komunalnych i ścieków, w tym niebezpiecznych, i sposób mineralizacji odpadów organicznych komunalnych i ścieków, w tym niebezpiecznych
Chow et al. Cost Effective Sulfur Recovery Solutions For Canada's Greener Environment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU