JP2013095727A - Methane concentration method and methane concentration device of biogas - Google Patents
Methane concentration method and methane concentration device of biogas Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013095727A JP2013095727A JP2011241758A JP2011241758A JP2013095727A JP 2013095727 A JP2013095727 A JP 2013095727A JP 2011241758 A JP2011241758 A JP 2011241758A JP 2011241758 A JP2011241758 A JP 2011241758A JP 2013095727 A JP2013095727 A JP 2013095727A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- separation membrane
- methane
- permeated
- biogas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
この発明は、メタンと二酸化炭素を主成分とするバイオガスからメタンを濃縮して回収するためのバイオガスのメタン濃縮方法及びメタン濃縮装置に関する。 The present invention relates to a biogas methane concentration method and a methane concentration apparatus for concentrating and recovering methane from a biogas mainly composed of methane and carbon dioxide.
バイオガスの組成は、メタン(CH4)約60%と、二酸化炭素(CO2)約40%と、その他、硫化水素(H2S)1000ppm、微量の酸素(02)、窒素(N2)及び水素(H2)とを含み、その発熱量は都市ガス(13A)の約半分である。このバイオガスを、例えば、天然ガス自動車(NGV)の燃料として利用するためには、発熱量を高める必要がある。そのため、バイオガスを精製処理し、メタン以外の物質を除去してメタンの濃度を高める必要がある。 The composition of biogas is about 60% methane (CH 4 ), about 40% carbon dioxide (CO 2 ), 1000 ppm hydrogen sulfide (H 2 S), trace amounts of oxygen (0 2 ), nitrogen (N 2 ) And hydrogen (H 2 ), and its calorific value is about half that of city gas (13A). In order to use this biogas as fuel for, for example, a natural gas vehicle (NGV), it is necessary to increase the calorific value. Therefore, it is necessary to refine the biogas and remove substances other than methane to increase the concentration of methane.
ここで、硫化水素は、脱硫剤により除去することができ、酸素は、酸化触媒により水素と燃焼させて除去することができる。一方、二酸化炭素の除去方法としては、主として、高圧水吸収法、PSA法、膜分離法が挙げられる。膜分離処理においては、一段式の膜分離処理(分離膜を1度通過させるだけの処理)を行うだけでは、メタンの回収率は低くなってしまう。バイオガス中の二酸化炭素を、一段だけの分離膜に透過させて分離させるため、分離時間を長くする必要があり、その過程で二酸化炭素と同時に一部のメタンも透過してしまい、メタンの回収率が低くなってしまうためである。 Here, hydrogen sulfide can be removed by a desulfurizing agent, and oxygen can be removed by burning with hydrogen using an oxidation catalyst. On the other hand, the carbon dioxide removal method mainly includes a high pressure water absorption method, a PSA method, and a membrane separation method. In the membrane separation process, the methane recovery rate is lowered only by performing a one-stage membrane separation process (a process of passing the separation membrane once). Since carbon dioxide in biogas is permeated through a single separation membrane to separate it, it is necessary to lengthen the separation time, and in the process, some methane is also permeated at the same time as carbon dioxide, and methane is recovered. This is because the rate becomes low.
そこで、下記の特許文献1には、二段式の膜分離処理を行う技術が記載されている。図2に示す装置は、直列に配置された前後2段の分離膜モジュール51,52を備える。分離膜を有する1段目の分離膜モジュール51の入口には、バイオガスが供給される供給ガス管53が接続され、この供給ガス管53には、コンプレッサ54が設けられる。この1段目の分離膜モジュール51の透過側出口には、排気管55が接続され、この排気管55には、真空ポンプ等の減圧ポンプ56が設けられる。1段目の分離膜モジュール51の非透過側出口には、非透過ガス管57の一端が接続される。この非透過ガス管57の他端は、分離膜を有する2段目の分離膜モジュール52の入口に接続される。この2段目の分離膜モジュール52の透過側出口には、リサイクル管58の一端が接続される。このリサイクル管58の他端は、コンプレッサ54よりも上流の供給ガス管53に接続される。2段目の分離膜モジュール52の非透過側出口には、製品ガス管59が接続される。
Therefore, the following Patent Document 1 describes a technique for performing a two-stage membrane separation process. The apparatus shown in FIG. 2 includes front and rear
上記装置において、供給ガス管53には、たとえばメタン濃度60%のバイオガス(脱硫後)が供給される。このガスは、リサイクル管58から合流するガスと共にコンプレッサ54により加圧されて1段目の分離膜モジュール51に供給される。この1段目の分離膜モジュール51では、透過側が減圧ポンプ56により減圧されるため、二酸化炭素が効率的に除去され、排気される。1段目の分離膜モジュール51の非透過側で、メタンが濃縮されたガスが、非透過ガス管57を介して2段目の分離膜モジュール52に供給され、その非透過側においてさらにメタンが濃縮される。2段目の分離膜モジュール52の透過側は、好ましくは大気圧とされるが、2段目の分離膜モジュール52への供給ガス量の20〜40%がリサイクル管58を介して供給ガス管53へリサイクルされる。すなわち、この2段目の分離膜モジュール52のリサイクルオフガス(透過ガス)に残存するメタンがそのまま排気されることなく、再濃縮のためにリサイクルされる。その結果、1段目の分離膜モジュール51の非透過側出口におけるメタン濃度は75〜85%となり、2段目の分離膜モジュール52の非透過側出口における製品ガスのメタン濃度は90%以上となる。また、メタン回収率は、85%以上となる。
In the above apparatus, the
すなわち、上記装置の構成によれば、1段目の分離膜モジュール51により、短時間で二酸化炭素を分離させ、2段目の分離膜モジュール52により、残りの二酸化炭素を分離させることで、メタンの透過ロスを少なくしている。さらに、2段目の分離膜モジュール52により、分離した透過ガス(メタンが数10%含まれる)をリサイクルすることで、メタンの回収率を向上させている。
That is, according to the configuration of the apparatus, carbon dioxide is separated in a short time by the first-stage
ところが、特許文献1に記載の装置では、1段目の分離膜モジュール51における廃棄オフガス(透過ガス)については、二酸化炭素の濃度が高く、リサイクル(プロセス内再循環)するとメタンの回収率が極端に低下してしまう。そのため、1段目の分離膜モジュール51では、2段目の分離膜モジュール52におけるリサイクルオフガス(透過ガス)のようにはリサイクルせずに廃棄している。その結果、1段目の分離膜モジュール51を透過した透過ガスの中に含まれるメタン(全体のメタンの「15%」程度)が無駄に廃棄されることとなる。このため、バイオガスに含まれるメタンを更に有効利用することが求められている。
However, in the apparatus described in Patent Document 1, the concentration of carbon dioxide is high in the waste off-gas (permeate gas) in the first
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、バイオガスからメタンを高濃縮すると共に、バイオガスに含まれるメタンをより一層有効利用することを可能としたバイオガスのメタン濃縮方法及びメタン濃縮装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to highly concentrate methane from biogas and to make more effective use of methane contained in biogas. An object of the present invention is to provide a concentration method and a methane concentration apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、分離膜を使用してバイオガスからメタンを濃縮して回収するバイオガスのメタン濃縮方法であって、バイオガスを1段目の分離膜へ加圧供給し、1段目の分離膜を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを圧縮し、冷却することにより、透過ガス中の二酸化炭素を液化して回収し、残った透過ガスをガス利用機器へ供給して利用し、1段目の分離膜を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスを残圧により2段目の分離膜へ供給し、2段目の分離膜を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを1段目の分離膜へ再循環させ、2段目の分離膜を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスをメタン濃縮ガスとして回収することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a biogas methane concentration method for concentrating and recovering methane from biogas using a separation membrane. Pressurized supply to the separation membrane, compresses and cools the permeated gas containing a large amount of carbon dioxide that has passed through the first stage separation membrane, and liquefies and recovers the carbon dioxide in the permeated gas, and the remaining permeated gas Is supplied to a gas utilization device, and a non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the first-stage separation membrane is supplied to the second-stage separation membrane by the residual pressure. The purpose is to recycle the permeated gas containing a large amount of permeated carbon dioxide to the first-stage separation membrane and recover the non-permeated gas containing a large amount of methane that has not permeated the second-stage separation membrane as a methane-enriched gas. To do.
上記発明の構成によれば、バイオガスが1段目の分離膜へ加圧供給されることにより、その分離膜でバイオガスの中の成分が分離される。そして、1段目の分離膜を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスが圧縮され、冷却されることにより、透過ガス中の二酸化炭素が液化して回収される。また、メタンを含む残った透過ガスは、ガス利用機器へ供給されて利用される。一方、1段目の分離膜を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは、その残圧により2段目の分離膜へ供給されることにより、その分離膜で非透過ガスの中の成分が更に分離される。そして、2段目の分離膜を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスは、1段目の分離膜へ再循環される。また、2段目の分離膜を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは、メタン濃縮ガスとして回収される。従って、1段目の分離膜を透過した透過ガスの中の二酸化炭素が圧縮と冷却により液化回収されるので、残った透過ガスの中の二酸化炭素濃度が低下し、メタンを多く含むガスとしてガス利用機器により利用される。これにより、メタン濃縮ガスが有効に得られると共に、従来は捨てていた1段目の分離膜を透過した透過ガスがガス利用機器により有効に利用される。 According to the configuration of the above invention, the biogas is pressurized and supplied to the first-stage separation membrane, whereby the components in the biogas are separated by the separation membrane. Then, the permeated gas containing a large amount of carbon dioxide that has passed through the first-stage separation membrane is compressed and cooled, whereby the carbon dioxide in the permeated gas is liquefied and recovered. Further, the remaining permeated gas containing methane is supplied to the gas utilization device for use. On the other hand, the non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the first stage separation membrane is supplied to the second stage separation membrane by the residual pressure. Are further separated. The permeated gas containing a large amount of carbon dioxide that has permeated through the second stage separation membrane is recirculated to the first stage separation membrane. Further, the non-permeated gas containing a large amount of methane that has not permeated through the second-stage separation membrane is recovered as a methane-enriched gas. Accordingly, since carbon dioxide in the permeated gas that has passed through the first stage separation membrane is liquefied and recovered by compression and cooling, the carbon dioxide concentration in the remaining permeated gas is reduced, and the gas is a gas containing a large amount of methane. Used by equipment used. As a result, the methane-enriched gas can be obtained effectively, and the permeated gas that has permeated through the first-stage separation membrane, which has been conventionally discarded, is effectively used by the gas utilization device.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、ガス利用機器は、残った透過ガスからエネルギーを発生させるエネルギー発生機器であり、エネルギー発生機器により発生したエネルギーを、バイオガスを生成するための設備のエネルギー源として利用することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the gas utilization device is an energy generation device that generates energy from the remaining permeated gas. The purpose is to use the generated energy as an energy source of equipment for generating biogas.
上記発明の構成によれば、請求項1に記載の発明の作用に加え、残った透過ガスからエネルギー発生機器により発生したエネルギーを、バイオガスを生成するための設備のエネルギー源として利用するので、バイオガスを生成するために透過ガスに含まれるメタンが有効に利用される。 According to the configuration of the invention, in addition to the action of the invention according to claim 1, the energy generated by the energy generating device from the remaining permeated gas is used as the energy source of the facility for generating biogas. In order to generate biogas, methane contained in the permeate gas is effectively used.
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、残った透過ガスをガス利用機器に供給して利用するときに、透過ガスに都市ガスを混合することを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、請求項1又は2に記載の発明の作用に加え、透過ガスに都市ガスを混合するので、透過ガスがより効率的に利用される。 According to the structure of the said invention, in addition to the effect | action of the invention of Claim 1 or 2, since city gas is mixed with permeation | transmission gas, permeation | transmission gas is utilized more efficiently.
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の発明であって、1段目の分離膜を透過した透過ガスを冷却する前に除湿することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the dehumidification is performed before the permeated gas that has permeated through the first separation membrane is cooled. The purpose is to do.
上記発明の構成によれば、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の作用に加え、1段目の分離膜を透過した透過ガスが、冷却される前に除湿されるので、透過ガスから水分が除去され、水分を含まない透過ガスが冷却に供される。 According to the configuration of the invention, in addition to the operation of the invention according to any one of claims 1 to 3, the permeated gas that has permeated the first-stage separation membrane is dehumidified before being cooled. Moisture is removed from the water, and a permeated gas that does not contain water is used for cooling.
上記目的を達成するために、請求項5に記載の発明は、分離膜を使用してバイオガスからメタンを濃縮して回収するバイオガスのメタン濃縮装置であって、バイオガスが供給される供給管と、供給管に接続された1段目の分離膜モジュールと、供給管に設けられた第1の圧縮機と、1段目の分離膜モジュールを透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを外部へ導く透過ガス管と、透過ガス管から外部へ導かれる透過ガスを利用するためのガス利用機器と、1段目の分離膜モジュールを透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスが流れる非透過ガス管と、透過ガス管に上流側から順次直列に設けられた第2の圧縮機及び冷却器と、非透過ガス管に接続された2段目の分離膜モジュールと、2段目の分離膜モジュールを透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを供給管へ再循環させる再循環管と、2段目の分離膜モジュールを透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスをメタン濃縮ガスとして回収する回収管とを備えたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 5 is a biogas methane concentrator for concentrating and recovering methane from biogas using a separation membrane, wherein biogas is supplied. A pipe, a first-stage separation membrane module connected to the supply pipe, a first compressor provided in the supply pipe, and a permeated gas containing a large amount of carbon dioxide permeated through the first-stage separation membrane module A non-permeating gas flow through which the non-permeating gas containing a large amount of methane that has not permeated through the first separation membrane module flows. A gas pipe, a second compressor and a cooler sequentially provided in series with the permeate gas pipe from the upstream side, a second-stage separation membrane module connected to the non-permeate gas pipe, and a second-stage separation membrane Many carbon dioxide permeated through the module The purpose of the present invention is to provide a recirculation pipe that recirculates the permeated gas to the supply pipe and a recovery pipe that collects a non-permeated gas containing a large amount of methane that has not permeated through the second separation membrane module as a methane-enriched gas. And
上記発明の構成によれば、バイオガスが供給管に供給され、そのバイオガスが第1の圧縮機により圧縮されることにより、1段目の分離膜モジュールへは、加圧されたバイオガスが供給される。第1の分離膜モジュールでは、供給されたバイオガスの中の成分が分離される。そして、1段目の分離膜モジュールを透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスは透過ガス管へと流れ、1段目の分離膜モジュールを透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは非透過ガス管へと流れる。透過ガス管へ流れた透過ガスは、第2の圧縮機により圧縮され、冷却器により冷却されることにより、透過ガス中の二酸化炭素が液化して回収される。また、メタンを含む残った透過ガスは、透過ガス管を更に流れて外部へ導かれ、ガス利用機器により利用される。一方、1段目の分離膜モジュールを透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは、その残圧により非透過ガス管を介して2段目の分離膜モジュールへ供給される。2段目の分離膜モジュールでは、非透過ガスの中の成分が更に分離される。そして、2段目の分離膜モジュールを透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスは、再循環管を介して供給管へ再循環され、再び1段目の分離膜モジュールへ供給される。一方、2段目の分離膜モジュールを透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは、回収管へ流れ、メタン濃縮ガスとして回収される。従って、1段目の分離膜モジュールを透過した透過ガスの中の二酸化炭素が圧縮と冷却により液化回収されるので、残った透過ガスの中の二酸化炭素濃度が低下し、メタンを多く含む透過ガスとしてガス利用機器に利用される。これにより、メタン濃縮ガスが有効に得られると共に、従来は捨てていた1段目の分離膜モジュールを透過した透過ガスがガス利用機器により有効に利用される。 According to the configuration of the invention, the biogas is supplied to the supply pipe, and the biogas is compressed by the first compressor, whereby the pressurized biogas is supplied to the first separation membrane module. Supplied. In the first separation membrane module, components in the supplied biogas are separated. The permeated gas containing a large amount of carbon dioxide permeated through the first-stage separation membrane module flows to the permeate gas pipe, and the non-permeated gas containing a large amount of methane that did not permeate the first-stage separation membrane module It flows into the tube. The permeate gas that has flowed to the permeate gas pipe is compressed by the second compressor and cooled by the cooler, whereby carbon dioxide in the permeate gas is liquefied and recovered. Further, the remaining permeate gas containing methane further flows through the permeate gas pipe, is guided to the outside, and is used by the gas utilization device. On the other hand, the non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the first-stage separation membrane module is supplied to the second-stage separation membrane module via the non-permeate gas pipe due to the residual pressure. In the second separation membrane module, the components in the non-permeating gas are further separated. Then, the permeated gas containing a large amount of carbon dioxide that has passed through the second-stage separation membrane module is recirculated to the supply pipe via the recirculation pipe, and is supplied again to the first-stage separation membrane module. On the other hand, the non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the second separation membrane module flows to the recovery pipe and is recovered as a methane concentrated gas. Therefore, since carbon dioxide in the permeate gas that has passed through the first separation membrane module is liquefied and recovered by compression and cooling, the concentration of carbon dioxide in the remaining permeate gas decreases, and the permeate gas containing a large amount of methane. It is used for gas utilization equipment. As a result, the methane-enriched gas can be obtained effectively, and the permeated gas that has permeated through the first-stage separation membrane module that has been conventionally discarded can be effectively used by the gas utilization device.
上記目的を達成するために、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、ガス利用機器は、外部へ導かれた透過ガスからエネルギーを発生させるエネルギー発生機器であり、エネルギー発生機器により発生したエネルギーを、バイオガスを生成するための設備のエネルギー源として利用することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the gas utilization device is an energy generation device that generates energy from the permeated gas guided to the outside, and the energy The purpose is to use the energy generated by the generating device as an energy source of the facility for generating biogas.
上記発明の構成によれば、請求項5に記載の発明の作用に加え、残った透過ガスからエネルギー発生機器により発生したエネルギーを、バイオガスを生成するための設備のエネルギー源として利用するので、バイオガスを生成するために透過ガスに含まれるメタンが有効に利用される。 According to the configuration of the above invention, in addition to the action of the invention according to claim 5, the energy generated by the energy generating device from the remaining permeated gas is used as an energy source of the facility for generating biogas. In order to generate biogas, methane contained in the permeate gas is effectively used.
上記目的を達成するために、請求項7に記載の発明は、請求項5又は6に記載の発明において、透過ガスをガス利用機器により利用するときに、透過ガスに都市ガスを混合することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 7 is the invention according to claim 5 or 6, wherein when the permeate gas is used by a gas utilization device, the city gas is mixed with the permeate gas. The purpose.
上記発明の構成によれば、請求項5又は6に記載の発明の作用に加え、透過ガスに都市ガスを混合するので、透過ガスがより効率的に利用される。 According to the structure of the said invention, in addition to the effect | action of the invention of Claim 5 or 6, since a city gas is mixed with a permeation | transmission gas, a permeation | transmission gas is utilized more efficiently.
上記目的を達成するために、請求項8に記載の発明は、請求項5乃至7の何れかに記載の発明であって、1段目の分離膜モジュールと第2の圧縮機との間にて透過ガス管に除湿処理器を設けたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, an invention according to an eighth aspect is the invention according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein the first-stage separation membrane module and the second compressor are provided. The purpose of this is to provide a dehumidifier in the permeating gas pipe.
上記発明の構成によれば、請求項5乃至7の何れかに記載の発明の作用に加え、1段目の分離膜モジュールを透過した透過ガスが、透過ガス管にて、冷却器により冷却される前に除湿処理器により除湿されるので、透過ガスから水分が除去され、水分を含まない透過ガスが冷却器での冷却に供される。 According to the configuration of the invention, in addition to the action of the invention according to any one of claims 5 to 7, the permeated gas that has permeated the first separation membrane module is cooled by the cooler in the permeated gas pipe. Since the moisture is dehumidified by the dehumidifier before the water is removed, moisture is removed from the permeated gas, and the permeated gas not containing water is used for cooling by the cooler.
請求項1に記載の発明によれば、バイオガスからメタンを高濃縮することができると共に、バイオガスに含まれるメタンをより一層有効に利用することができる。 According to invention of Claim 1, while being able to highly concentrate methane from biogas, the methane contained in biogas can be utilized still more effectively.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、バイオガスに含まれるメタンをバイオガスを生成するために有効に利用することができる。 According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, methane contained in the biogas can be effectively used for generating the biogas.
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の発明の効果に加え、透過ガスにつきより効率的にエネルギーを利用することができる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の効果に加え、冷却器による冷却時に透過ガスの中の水分が氷結することを防止することができ、メタン濃縮のための阻害要因を排除することができる。 According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 1 to 3, it is possible to prevent moisture in the permeate gas from freezing during cooling by the cooler, Inhibitory factors for methane concentration can be eliminated.
請求項5に記載の発明によれば、バイオガスからメタンを高濃縮することができると共に、バイオガスに含まれるメタンをより一層有効に利用することができる。 According to invention of Claim 5, while being able to highly concentrate methane from biogas, the methane contained in biogas can be utilized still more effectively.
請求項6に記載の発明によれば、請求項5に記載の発明の効果に加え、バイオガスに含まれるメタンをバイオガスを生成するために有効に利用することができる。 According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of the invention described in claim 5, methane contained in the biogas can be effectively used for generating the biogas.
請求項7に記載の発明によれば、請求項5又は6に記載の発明の効果に加え、透過ガスにつきより効率的にエネルギーを利用することができる。 According to the invention described in claim 7, in addition to the effect of the invention described in claim 5 or 6, energy can be used more efficiently per permeated gas.
請求項8に記載の発明によれば、請求項5乃至7の何れかに記載の発明の効果に加え、冷却器による冷却時に透過ガスの中の水分が氷結することを防止することができ、メタン濃縮のための阻害要因を排除することができる。
According to the invention described in
以下、本発明におけるバイオガスのメタン濃縮方法及びメタン濃縮装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment embodying a biogas methane concentration method and a methane concentration apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、この実施形態のメタン濃縮装置を概略構成図により示す。図1に示すように、このメタン濃縮装置は、分離膜を使用してバイオガスからメタン(CH4)を濃縮して回収するものであり、直列に配置された前後2段の分離膜モジュール1,2を備える。1段目の分離膜モジュール1と2段目の分離膜モジュール2は、それぞれケースの内部に分離膜3を収容して構成される。分離膜3として、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ゼオライト等、メタンを透過し難く、二酸化炭素を透過し易い分離膜であれば、種類を限定することなく、いずれであっても使用することができる。分離膜3は、それにバイオガスを透過させることにより、二酸化炭素(CO2)を多く含む透過ガスと、分離膜を透過しなかったメタン(CH4)を多く含む非透過ガスとに分離することができる。
In FIG. 1, the methane concentration apparatus of this embodiment is shown with a schematic block diagram. As shown in FIG. 1, this methane concentrator uses a separation membrane to concentrate and recover methane (CH 4 ) from biogas, and is a two-stage separation membrane module 1 arranged in series. , 2 are provided. The first-stage separation membrane module 1 and the second-stage separation membrane module 2 are each configured by accommodating a
1段目の分離膜モジュール1の入口側には、バイオガスが供給される供給管4が接続される。この供給管4の上流部には、メタン発酵槽21、脱硫塔22及びガスホルダー23が順次直列に設けられる。メタン発酵槽21は、各種のバイオマス(例えば、食品系廃棄物)を投入することにより、メタンを発酵させると共に二酸化炭素等を発生させるようになっている。そして、メタンと二酸化炭素塔を含むバイオガスがメタン発酵槽21から供給管4へ流れる。供給管4に流れたバイオガスは、脱硫塔22を通る過程で硫化成分が除去される。硫化成分が除去されたバイオガスは、ガスホルダー23に一旦溜められ、ガスホルダー23から供給管4の下流部へ流れるようになっている。上記したメタン発酵槽21は、本発明のバイオガスを発生するための設備に相当し、所定の撹拌機、送液ポンプ及び熱交換器等の各種機器(図示略)を備える。これら撹拌機及び送液ポンプ等は電気の供給を受けて作動し、熱交換器は熱の供給を受けて機能する。
A supply pipe 4 to which biogas is supplied is connected to the inlet side of the first-stage separation membrane module 1. A
一方、供給管4の下流部には、第1の圧縮機5が設けられる。1段目の分離膜モジュール1の出口側には、透過ガス管7が接続される。また、1段目の分離膜モジュール1の出口側には、その分離膜モジュール1を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスが流れる非透過ガス管8が接続される。透過ガス管7は、1段目の分離膜モジュール1を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガス(オフガス)を外部へ導くようになっている。この透過ガス管7の一端は、外部に設けられたガスエンジン26に接続される。ガスエンジン26は、透過ガス管7から外部へ導かれる透過ガスを利用する本発明のガス利用機器に相当すると共に、透過ガスからエネルギーを発生させるエネルギー発生機器に相当する。ガスエンジン26は、供給される透過ガスをガスエンジン26で燃料として利用するときに、その透過ガスに都市ガスを補助的に混合するように構成される。ガスエンジン26は、混合された透過ガスと都市ガスを燃料として燃焼させることにより作動し、エネルギーである電気と熱を発生させるようになっている。これら電気と熱は、メタン発酵槽21に設けられた各種機器へエネルギー源として供給されるようになっている。
On the other hand, a first compressor 5 is provided downstream of the supply pipe 4. A permeate gas pipe 7 is connected to the outlet side of the separation membrane module 1 at the first stage. Further, a
ここで、ガスエンジン26については、より効率的なエネルギー利用の観点から、透過ガスに都市ガスを混合して利用しているが、透過ガスを単独で利用することもできる。この実施形態では、上記したように透過ガスをガスエンジン26で電気と熱のエネルギーに変換してバイオガス発酵に利用することにより、メタン発酵プロセスからバイオガス分離プロセスに至る全体において高いエネルギー利用効率を達成することができる。
Here, the
透過ガス管7には、二酸化炭素を回収するために、上流側から順次直列に第2の圧縮機9及び冷却器10が設けられる。1段目の分離膜モジュール1と第2の圧縮機9との間にて、透過ガス管7には、除湿処理器13が設けられる。また、冷却器10より下流の透過ガス管7には、透過ガスを減圧するための減圧弁16が設けられる。また、非透過ガス管8の一端は、2段目の分離膜モジュール2の入口側に接続される。2段目の分離膜モジュール2の出口側には、再循環管11が接続される。この再循環管11は、2段目の分離膜モジュール2を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを供給管4へ再循環させるようになっている。この再循環管11の一端は、第1の圧縮機5の上流側にて供給管4に接続される。2段目の分離膜モジュール2の出口側には、その分離膜モジュール2を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスをメタン濃縮ガス(精製メタン)として回収する回収管12が接続される。
The permeate gas pipe 7 is provided with a second compressor 9 and a cooler 10 in series from the upstream side in order to recover carbon dioxide. A
この実施形態で、第1の圧縮機5によるガスの供給圧力は、好ましくは「0.5〜0.98(MPa)」に設定される。第2の圧縮機9によるガスの供給圧力は、好ましくは「0.9〜3(MPa)」に設定される。冷却器10の冷却温度は、好ましくは「−
20〜−50(℃)」に設定される。
In this embodiment, the gas supply pressure by the first compressor 5 is preferably set to “0.5 to 0.98 (MPa)”. The gas supply pressure by the second compressor 9 is preferably set to “0.9 to 3 (MPa)”. The cooling temperature of the cooler 10 is preferably “−
20 to −50 (° C.) ”.
次に、上記したメタン濃縮装置を使用して行われるメタン濃縮方法の一例について説明する。この実施形態では、供給管4に脱硫と脱水がなされたバイオガスが「30(Nm3/h)」ほど供給されるようになっている。 Next, an example of the methane concentration method performed using the above methane concentration apparatus will be described. In this embodiment, about 30 (Nm 3 / h) of biogas that has been desulfurized and dehydrated is supplied to the supply pipe 4.
この実施形態では、分離膜3を有する1段目及び2段目の分離膜モジュール1,2を使用してバイオガスからメタンを濃縮して回収するバイオガスのメタン濃縮方法を実施している。具体的には、バイオガスを1段目の分離膜モジュール1へ加圧供給し、1段目の分離膜モジュール1を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを圧縮し、冷却することにより、透過ガス中の二酸化炭素を液化して回収し、残った透過ガスをガスエンジン26へ燃料として供給し利用する。1段目の分離膜モジュール1を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスを残圧により2段目の分離膜モジュール2へ供給し、2段目の分離膜モジュール2を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを1段目の分離膜モジュール1へ再循環させ、2段目の分離膜モジュール2を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスをメタン濃縮ガスとして回収するようにしている。
In this embodiment, a biogas methane concentration method is performed in which methane is concentrated and recovered from biogas using the first and second separation membrane modules 1 and 2 having the
すなわち、図1の(a)に示す位置では、供給管4に「30(Nm3/h)」のバイオガスを供給する。このバイオガスを、第1の圧縮機5により「0.5〜0.98(MPa)」程度まで圧縮して1段目の分離膜モジュール1へ供給する。そして、1段目の分離膜モジュール1にバイオガスを透過させることにより、バイオガスの中の成分を分離させる。 That is, at the position shown in FIG. 1A, biogas of “30 (Nm 3 / h)” is supplied to the supply pipe 4. This biogas is compressed to about “0.5 to 0.98 (MPa)” by the first compressor 5 and supplied to the first separation membrane module 1. Then, by allowing the biogas to permeate through the first-stage separation membrane module 1, the components in the biogas are separated.
ここで、図1の(c)に示す位置では、透過ガス管7に、1段目の分離膜モジュール1を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスが流れる。この透過ガスは、二酸化炭素が「80(%)」以上を占め、残りは大部分がメタンであり、その他に微量の水素(H2)、酸素(02)及び窒素(N2)を含む。一方、図1の(d)に示す位置では、非透過ガス管8に、1段目の分離膜モジュール1を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスが流れる。この非透過ガスの性状は、メタンが「70(%)」以上を占め、残りは大部分が二酸化炭素で、その他に微量の水素、酸素及び窒素を含む。
Here, at a position shown in FIG. 1C, a permeated gas containing a large amount of carbon dioxide that has permeated through the first separation membrane module 1 flows through the permeate gas pipe 7. In this permeate gas, carbon dioxide occupies “80 (%)” or more, the remainder is mostly methane, and also contains trace amounts of hydrogen (H 2 ), oxygen (0 2 ), and nitrogen (N 2 ). . On the other hand, at the position shown in FIG. 1 (d), a non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the first separation membrane module 1 flows through the
図1の(c)に示す位置では、透過ガスが二酸化炭素を「80(%)」以上含むため、燃料として利用し難く、また、そのまま1段目の分離膜モジュール1へ戻してリサイクルしようとすると、1段目の分離膜モジュール1の分離効率が極端に低下してしまう。そのため、従来技術では、透過ガスを廃棄していた。 At the position shown in FIG. 1 (c), the permeate gas contains carbon dioxide (“80 (%)”) or more, so it is difficult to use it as fuel, and it is returned to the first-stage separation membrane module 1 for recycling. Then, the separation efficiency of the first-stage separation membrane module 1 is extremely lowered. Therefore, in the prior art, the permeated gas has been discarded.
そこで、この実施形態では、1段目の分離膜モジュール1を透過した透過ガスを第2の圧縮機9により再び圧縮し、冷却器10により冷却することで、図1の(h)に示す位置で、二酸化炭素を液化して回収するようにしている。これにより、図1の(i)に示す位置では、透過ガス管7に、液化後の残りのガスが流れる。このガスの性状は、二酸化炭素が「40〜60(%)」を占め、メタンが「40〜60(%)」となる。このように、透過ガス中の二酸化炭素の濃度を「80(%)」以上から「40〜60(%)」へ低下させることにより、1段目の分離膜モジュール1の分離効率を低下させることなく、1段目の分離膜モジュール1を透過した透過ガスをガスエンジン26へ供給して燃料として利用することができる。更に、利用される透過ガスの圧力は、第2の圧縮機9により、第1の圧縮機5の圧力と同等以上に加圧される。そのため、この実施形態では、透過ガス管7に設けられた減圧弁16により透過ガスを減圧した上でガスエンジン26へ供給することができる。
Therefore, in this embodiment, the permeated gas that has permeated the first separation membrane module 1 is compressed again by the second compressor 9 and cooled by the cooler 10, so that the position shown in FIG. The carbon dioxide is liquefied and recovered. Thereby, the remaining gas after liquefaction flows through the permeating gas pipe 7 at the position shown in FIG. Regarding the properties of this gas, carbon dioxide occupies “40 to 60 (%)”, and methane becomes “40 to 60 (%)”. In this way, by reducing the concentration of carbon dioxide in the permeate gas from “80 (%)” or more to “40 to 60 (%)”, the separation efficiency of the first separation membrane module 1 is reduced. Instead, the permeated gas that has permeated through the first-stage separation membrane module 1 can be supplied to the
ここで、二酸化炭素を液化して回収するとき、図1の(c)に示す位置にて、透過ガスに水分が含まれる。この水分が、透過ガスの冷却温度の露点以上の割合で含まれると、冷却器10による冷却時に透過ガスの中の水分が氷結して阻害要因となるおそれがある。そこで、この実施形態では、透過ガス管7を流れる透過ガスを冷却器10により冷却する前に、除湿処理器13により水分を除去するようにしている。
Here, when the carbon dioxide is liquefied and recovered, the permeated gas contains moisture at the position shown in FIG. If this moisture is contained at a rate equal to or higher than the dew point of the cooling temperature of the permeate gas, the water in the permeate gas may freeze during cooling by the cooler 10 and become an obstacle. Therefore, in this embodiment, before the permeate gas flowing through the permeate gas pipe 7 is cooled by the cooler 10, the moisture is removed by the
1段目の分離膜モジュール1を透過しなかった非透過ガスは、図1の(d)に示す位置にて、非透過ガス管8に流れ、2段目の分離膜モジュール2へ供給される。そして、2段目の分離膜モジュール2では、1段目の分離膜モジュール1と同様、透過ガスと非透過ガスとに分けられる。このときの非透過ガスは、図1の(g)に示す位置で、回収管12に流れ、高濃縮された高純度のメタン濃縮ガス(製品ガス(精製メタン))として回収される。一方、2段目の分離膜モジュール2を透過した透過ガスは、図1の(f)に示す位置で、再循環管11に流れ、供給管4へ再循環する。この透過ガスの性状は、メタンが「約60(%)」、二酸化炭素が「約40(%)」となる。このため、1段目の分離膜モジュール1の分離効率を低下させることなく、透過ガスをリサイクルすることができる。この透過ガスは、大気圧状態となっているので、第1の圧縮機5の前段の供給管4へ戻すようにしている。
The non-permeate gas that has not permeated through the first-stage separation membrane module 1 flows to the
上記したように、この実施形態では、従来技術では廃棄していた1段目の分離膜モジュール1を透過した透過ガスを、ガスエンジン26の燃料として利用することができる。また、回収管12で回収されるメタン濃縮ガス(精製メタン)につき、メタンを「98(%)」以上とすることができ、最終的なメタン回収率を向上させることができる。加えて、二酸化炭素を液化して回収できるので、バイオガス精製プロセスからの二酸化炭素の発生量を大幅に削減することができる。
As described above, in this embodiment, the permeated gas that has passed through the first separation membrane module 1 that was discarded in the prior art can be used as fuel for the
以上説明したこの実施形態におけるバイオガスのメタン濃縮方法及びメタン濃縮装置によれば、バイオガスが供給管4に供給され、そのバイオガスが第1の圧縮機5により圧縮されることにより、1段目の分離膜モジュール1へは、加圧されたバイオガスが供給される。第1の分離膜モジュール1では、供給されたバイオガスの中の成分が分離される。そして、1段目の分離膜モジュール1を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスは、透過ガス管7へ流れ、1段目の分離膜モジュール1を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは非透過ガス管8へと流れる。
According to the biogas methane concentration method and methane concentration apparatus in this embodiment described above, the biogas is supplied to the supply pipe 4, and the biogas is compressed by the first compressor 5. Pressurized biogas is supplied to the separation membrane module 1 of the eye. In the 1st separation membrane module 1, the component in the supplied biogas is isolate | separated. Then, the permeated gas containing a large amount of carbon dioxide permeated through the first-stage separation membrane module 1 flows to the permeate gas pipe 7, and the non-permeated gas containing a large amount of methane that did not pass through the first-stage separation membrane module 1 is It flows to the
透過ガス管7へ流れた透過ガスは、第2の圧縮機9により圧縮され、冷却器10により冷却されることにより、透過ガス中の二酸化炭素が液化して回収される。また、メタンを含む残った透過ガスは、透過ガス管7及び減圧弁16を介して減圧された状態でガスエンジン26へ燃料として供給されて利用される。一方、1段目の分離膜モジュール1を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは、その残圧により非透過ガス管8を介して2段目の分離膜モジュール2へ供給される。
The permeate gas that has flowed to the permeate gas pipe 7 is compressed by the second compressor 9 and cooled by the cooler 10, whereby carbon dioxide in the permeate gas is liquefied and recovered. Further, the remaining permeated gas containing methane is supplied to the
2段目の分離膜モジュール2では、非透過ガスの中の成分が更に分離される。そして、2段目の分離膜モジュール2を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスは、再循環管11を介して供給管4へ再循環され、再び1段目の分離膜モジュール1へ供給される。一方、2段目の分離膜モジュール2を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスは、回収管12へ流れ、高濃縮された高純度のメタン濃縮ガス(製品ガス(精製メタン))として回収される。
In the separation membrane module 2 at the second stage, the components in the non-permeating gas are further separated. Then, the permeated gas containing a large amount of carbon dioxide that has passed through the second-stage separation membrane module 2 is recirculated to the supply pipe 4 via the recirculation pipe 11 and supplied again to the first-stage separation membrane module 1. . On the other hand, the non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the separation membrane module 2 in the second stage flows to the
従って、1段目の分離膜モジュール1を透過した透過ガスの中の二酸化炭素が、圧縮と冷却により液化回収されるので、残った透過ガスの中の二酸化炭素濃度が低下し、メタンを多く含むガスとしてガスエンジン26へ供給されて燃料として利用される。これにより、メタン濃縮ガスが有効に得られると共に、従来は捨てていた1段目の分離膜モジュール1を透過した透過ガスがガスエンジン26により有効に利用される。このため、バイオガスからメタンを高濃縮することができると共に、バイオガスに含まれるメタンをより一層有効に利用することができる。
Accordingly, since carbon dioxide in the permeate gas that has passed through the first separation membrane module 1 is liquefied and recovered by compression and cooling, the concentration of carbon dioxide in the remaining permeate gas is reduced and contains a large amount of methane. The gas is supplied to the
この実施形態では、透過ガスに都市ガスを混合してガスエンジン26で燃料として利用するようにしている。従って、透過ガスがより効率的に利用される。このため、透過ガスにつきより効率的にエネルギーを利用することができる。ここで、都市ガスの流量は一般にバルブ等により簡単に調整することができることから、透過ガスの発生量が不安定になった場合でも、都市ガスの流量を調整することで、ガスエンジン26を安定的に動作させることができる。
In this embodiment, city gas is mixed with permeated gas and used as fuel in the
この実施形態では、1段目の分離膜モジュール1による透過ガスの発生量は、例えば「約3.8(m3/h)」となり、都市ガスを、例えば「約5.6(m3/h)」だけ混合して利用することにより、「25(kW)」のガスエンジン26(発電効率:30%、熱回収効率:50%)を作動させることができる。そして、ガスエンジン26で得られるエネルギー(電気、熱)で、メタン発酵槽21等の設備で必要な電力量の「約50%」以上と、熱量の全てを補うことができる計算となり、エネルギーバランスとしても釣り合いの取れたシステムとなる。
In this embodiment, the amount of permeated gas generated by the first separation membrane module 1 is, for example, “about 3.8 (m 3 / h)”, and city gas is, for example, “about 5.6 (m 3 / h). h) ”is mixed and used, and the gas engine 26 (power generation efficiency: 30%, heat recovery efficiency: 50%) of“ 25 (kW) ”can be operated. The energy (electricity, heat) obtained by the
この実施形態では、1段目の分離膜モジュール1で残った透過ガスからガスエンジン26により発生した電気や熱のエネルギーを、バイオガスを生成するためのメタン発酵槽21等の設備のエネルギー源として利用する。従って、バイオガスを生成するために透過ガスに含まれるメタンが有効に利用される。このため、バイオガスに含まれるメタンをバイオガスを生成するために有効に利用することができる。換言すると、メタン発酵プロセスからバイオガス分離プロセスに至る全システムにおいて、高いエネルギー利用効率を達成することができる。
In this embodiment, electricity or heat energy generated by the
また、この実施形態では、1段目の分離膜モジュール1を透過した透過ガスが、透過ガス管7にて、冷却器10により冷却される前に除湿処理器13により除湿されるので、透過ガスから水分が除去され、水分を含まない透過ガスが冷却器10での冷却に供される。このため、冷却器10による冷却時に透過ガスの中の水分が氷結することを防止することができ、メタン濃縮のための阻害要因を排除することができる。
In this embodiment, the permeated gas that has permeated through the first separation membrane module 1 is dehumidified by the
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A part of structure can also be changed suitably and implemented in the range which does not deviate from the meaning of invention.
例えば、前記実施形態では、除湿処理器13を設けたが、場合によってはこれを省略することもできる。
For example, although the
前記実施形態では、本発明のガス利用機器としてガスエンジン26を設けたが、ガスエンジン26の代わりに、燃料電池やガスボイラー等の機器を設けることもできる。
In the above embodiment, the
前記実施形態では、透過ガスに都市ガスを混合してガスエンジン26に供給して利用したが、透過ガスはそれ自体で比較的熱量があるため、そのままでも燃料として利用することもできる。
In the above embodiment, city gas is mixed with permeated gas and supplied to the
この発明は、バイオガスからメタンを濃縮して回収することによりメタンを有効利用するバイオガスシステムに利用することができる。 The present invention can be used in a biogas system that effectively utilizes methane by concentrating and recovering methane from biogas.
1 1段目の分離膜モジュール
2 2段目の分離膜モジュール
3 分離膜
4 供給管
5 第1の圧縮機
7 透過ガス管
8 非透過ガス管
9 第2の圧縮機
10 冷却器
11 再循環管
12 回収管
13 除湿処理器
21 メタン発酵槽(バイオガスを生成するための設備)
26 ガスエンジン(ガス利用機器、エネルギー発生機器)
1 1st stage separation membrane module 2 2nd stage
26 Gas engine (gas-using equipment, energy-generating equipment)
Claims (8)
前記バイオガスを1段目の分離膜へ加圧供給し、
前記1段目の分離膜を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを圧縮し、冷却することにより、前記透過ガス中の二酸化炭素を液化して回収し、残った透過ガスをガス利用機器へ供給して利用し、
前記1段目の分離膜を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスを残圧により2段目の分離膜へ供給し、
前記2段目の分離膜を透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを前記1段目の分離膜へ再循環させ、
前記2段目の分離膜を透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスをメタン濃縮ガスとして回収することを特徴とするバイオガスのメタン濃縮方法。 A method for concentrating and recovering methane from biogas by using a separation membrane,
Pressurize and supply the biogas to the first stage separation membrane,
By compressing and cooling the permeated gas containing a large amount of carbon dioxide that has passed through the first-stage separation membrane, the carbon dioxide in the permeated gas is liquefied and recovered, and the remaining permeated gas is supplied to the gas utilization device. And use
Supplying a non-permeating gas containing a large amount of methane that has not permeated through the first separation membrane to the second separation membrane by residual pressure;
Recirculating the permeated gas containing a large amount of carbon dioxide permeated through the second stage separation membrane to the first stage separation membrane;
A biogas methane concentration method, wherein non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the second-stage separation membrane is recovered as methane concentrated gas.
バイオガスが供給される供給管と、
前記供給管に接続された1段目の分離膜モジュールと、
前記供給管に設けられた第1の圧縮機と、
前記1段目の分離膜モジュールを透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを外部へ導く透過ガス管と、
前記透過ガス管から外部へ導かれる透過ガスを利用するためのガス利用機器と、
前記1段目の分離膜モジュールを透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスが流れる非透過ガス管と、
前記透過ガス管に上流側から順次直列に設けられた第2の圧縮機及び冷却器と、
前記非透過ガス管に接続された2段目の分離膜モジュールと、
前記2段目の分離膜モジュールを透過した二酸化炭素を多く含む透過ガスを前記供給管へ再循環させる再循環管と、
前記2段目の分離膜モジュールを透過しなかったメタンを多く含む非透過ガスをメタン濃縮ガスとして回収する回収管と
を備えたことを特徴とするバイオガスのメタン濃縮装置。 A biogas methane concentrator that concentrates and recovers methane from biogas using a separation membrane,
A supply pipe to which biogas is supplied;
A first-stage separation membrane module connected to the supply pipe;
A first compressor provided in the supply pipe;
A permeate gas pipe for guiding a permeate gas containing a large amount of carbon dioxide permeated through the first stage separation membrane module to the outside;
A gas utilization device for utilizing the permeated gas guided from the permeate gas pipe to the outside;
A non-permeating gas pipe through which a non-permeating gas containing a large amount of methane that has not permeated the first-stage separation membrane module flows;
A second compressor and a cooler sequentially provided in series from the upstream side to the permeate gas pipe;
A second separation membrane module connected to the non-permeating gas pipe;
A recirculation pipe for recirculating a permeated gas containing a large amount of carbon dioxide permeated through the second stage separation membrane module to the supply pipe;
A biogas methane concentration apparatus comprising: a recovery pipe that recovers a non-permeate gas containing a large amount of methane that has not permeated through the second-stage separation membrane module as a methane concentrated gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011241758A JP2013095727A (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Methane concentration method and methane concentration device of biogas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011241758A JP2013095727A (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Methane concentration method and methane concentration device of biogas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013095727A true JP2013095727A (en) | 2013-05-20 |
Family
ID=48618050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011241758A Pending JP2013095727A (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Methane concentration method and methane concentration device of biogas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013095727A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101531605B1 (en) * | 2014-09-18 | 2015-06-26 | 한국화학연구원 | A second-stage membrane process and an apparatus for the production of high purity methane gas using low operation pressure and temperature conditions |
WO2017154519A1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | Combustion system |
JP2018171596A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 宇部興産株式会社 | Biogas concentration system and biogas concentration method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001294873A (en) * | 2000-04-10 | 2001-10-23 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Method for converting cola into fuel for power generation and equipment therefor |
JP2007018907A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Power generation system |
JP2007254572A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Ngk Insulators Ltd | Methane concentration system and its operation method |
WO2010021053A1 (en) * | 2008-08-22 | 2010-02-25 | 株式会社日立製作所 | Mercury removing system for equipment for carbon dioxide recovery from combustion exhaust gas and method of mercury removing operation for equipment for carbon dioxide recovery from combustion exhaust gas |
JP2011153245A (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | Treatment method and treatment system for gas mainly composed of methane |
-
2011
- 2011-11-03 JP JP2011241758A patent/JP2013095727A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001294873A (en) * | 2000-04-10 | 2001-10-23 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Method for converting cola into fuel for power generation and equipment therefor |
JP2007018907A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Power generation system |
JP2007254572A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Ngk Insulators Ltd | Methane concentration system and its operation method |
WO2010021053A1 (en) * | 2008-08-22 | 2010-02-25 | 株式会社日立製作所 | Mercury removing system for equipment for carbon dioxide recovery from combustion exhaust gas and method of mercury removing operation for equipment for carbon dioxide recovery from combustion exhaust gas |
JP2011153245A (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | Treatment method and treatment system for gas mainly composed of methane |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101531605B1 (en) * | 2014-09-18 | 2015-06-26 | 한국화학연구원 | A second-stage membrane process and an apparatus for the production of high purity methane gas using low operation pressure and temperature conditions |
WO2017154519A1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | Combustion system |
CN108778468A (en) * | 2016-03-09 | 2018-11-09 | 株式会社新生能源研究 | combustion system |
JPWO2017154519A1 (en) * | 2016-03-09 | 2018-12-20 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | Combustion system |
TWI675990B (en) * | 2016-03-09 | 2019-11-01 | 日商新生能源研究股份有限公司 | Combustion System |
JP2020165430A (en) * | 2016-03-09 | 2020-10-08 | 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ | Combustion system |
US11247169B2 (en) | 2016-03-09 | 2022-02-15 | Renaissance Energy Research Corporation | Combustion system |
JP2018171596A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 宇部興産株式会社 | Biogas concentration system and biogas concentration method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN210237128U (en) | System for purifying helium from natural gas liquefied helium-containing tail gas | |
US9988326B2 (en) | Method for the final purification of biogas for producing biomethane | |
KR101529129B1 (en) | A multi-stage membrane process and an upgrading apparatus for the production of high purity methane gas | |
US20190001263A1 (en) | Method for producing biomethane by purifying biogas from non-hazardous waste storage facilities and facility for implementing the method | |
JP5079141B2 (en) | Carbon dioxide separation apparatus and carbon dioxide separation method | |
EP2616163B1 (en) | Gas separation process using membranes with permeate sweep to remove co2 from gaseous fuel combustion exhaust | |
US8966937B2 (en) | Process for generating and separating a hydrogen-carbon monoxide mixture by cryogenic distillation | |
US8808427B2 (en) | Process and apparatus for the treatment of a carbon dioxide-containing gas stream form a large-scale combustion plant | |
US10302357B2 (en) | Process and apparatus for the production of CO and CO2 | |
US20100322845A1 (en) | Method of Hydrogen Purification | |
US20210172677A1 (en) | Cryogenic process for removing nitrogen from a discharge gas | |
JP2006509345A (en) | Exhaust gas treatment method for solid oxide fuel cell power plant | |
KR101529130B1 (en) | A multi-stage membrane process and an upgrading apparatus for the production of high purity methane gas using low operation pressure and temperature conditions | |
JP2013095727A (en) | Methane concentration method and methane concentration device of biogas | |
JP2013095726A (en) | Methane concentration method and methane concentration device of biogas | |
CN106931722B (en) | A kind of separation of synthesis gas components and recyclable device and method | |
CN108474614B (en) | Method and apparatus for separating syngas | |
JP5736916B2 (en) | Method for recovering and liquefying carbon dioxide from mixed gas | |
US10941364B2 (en) | Method and device for the desulphurisation of a gas stream containing hydrogen sulphide | |
KR101531605B1 (en) | A second-stage membrane process and an apparatus for the production of high purity methane gas using low operation pressure and temperature conditions | |
JP2017109914A (en) | Membrane-type nitrogen producing facility, and nitrogen producing method | |
EP4000715A1 (en) | Two step amine absorption process for removal co2/h2s from biogas | |
US20200188838A1 (en) | Process and apparatus for regeneration of a laden scrubbing medium from a gas scrubbing | |
JP6040507B2 (en) | Method and apparatus for producing high-purity methane | |
US11738302B1 (en) | Method of generating renewable natural gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140807 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150310 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150707 |