JP2018188594A - Biogas refining system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオガス精製システムに関する。 The present invention relates to a biogas purification system.
再生可能エネルギーの利用拡大が期待されており、再生可能エネルギーの一種である、バイオマスから発生するバイオガスを有効活用しようとする取り組みが活発化している。バイオガスは、約60%のメタンと約40%の二酸化炭素、その他に硫化水素やシロキサン等の微量不純物を含む。 The expansion of the use of renewable energy is expected, and efforts to effectively use biogas generated from biomass, which is a kind of renewable energy, are becoming more active. Biogas contains about 60% methane, about 40% carbon dioxide, and trace impurities such as hydrogen sulfide and siloxane.
上述のようにバイオガスにはメタン以外のガスも含まれることから、バイオガスを精製せずに利用するには、バイオガス専用の機器が必要になり、コストや汎用性の点で問題がある。 As mentioned above, biogas also includes gases other than methane, so in order to use biogas without purification, equipment dedicated to biogas is required, which is problematic in terms of cost and versatility. .
そこで、近年ではバイオガス精製技術を用いてメタンを分離、精製するバイオガス精製システムについて各種検討がなされている。 Therefore, in recent years, various studies have been made on biogas purification systems that separate and purify methane using biogas purification technology.
バイオガス精製技術には、高圧水吸収法、PSA法、膜分離法など様々な方法が知られている。高圧水吸収法を用いたバイオガス精製システムの構成例を図1に示す。 Various methods such as a high-pressure water absorption method, a PSA method, and a membrane separation method are known as biogas purification techniques. A configuration example of a biogas purification system using the high-pressure water absorption method is shown in FIG.
図1に示すように、従来のバイオガス精製システム10は、バイオガス供給手段11から供給したバイオガスを、圧縮機12により加圧し、吸収塔13へと供給する。
As shown in FIG. 1, the conventional biogas purification system 10 pressurizes the biogas supplied from the biogas supply means 11 with the
吸収塔13には循環水が水供給配管131により供給されており、吸収塔13へ供給したバイオガスのうち、主にメタンガス以外の二酸化炭素や、硫化物を循環水に吸収させる。一方、バイオガスのうち、循環水に吸収されなかったメタンガスをメタンガス回収配管132から回収する。回収したメタンガスは、例えば除湿機14により除湿した後、タンク15へと回収し、貯蔵できる。
Circulating water is supplied to the
そして、吸収塔13において、主にメタンガス以外のガスを吸収した吸収処理済み水133は、減圧・脱気塔16へと送られ、減圧、脱気処理を行うことで、吸収処理済み水133に吸収されていたメタンガスを、減圧・脱気塔用メタンガス回収配管161から回収する。また、吸収処理済み水133に吸収されていた二酸化炭素や、硫化物等を含有するガスは、活性炭等を用いた吸着塔17へと送られ、一部は吸着塔17で吸着され、残部のオフガスは大気へと放出される。
Then, in the
また、減圧・脱気塔16で減圧、脱気処理した後の残留水162は回収され、必要に応じて熱交換器18で温度を調整した後、水供給配管131へ、所定の圧力へと加圧し、送られ、循環水として利用される。
Further, the
しかしながら、上記従来のバイオガス精製システム10においては、バイオガス中に含まれている大半の硫化物を吸着塔17で吸収しているため、該吸着塔17で用いた活性炭等の吸着剤を産業廃棄物として処理する必要があった。また、バイオガス中に含まれている大半の二酸化炭素についても大気放散することになるため、環境負荷を十分に低減できているとはいえなかった。このため、バイオガス中に含まれている硫化物や、二酸化炭素についても有効に利用し、産業廃棄物の発生を抑制することや、環境負荷をより低減することが求められていた。
However, in the conventional biogas purification system 10, since most of the sulfides contained in the biogas are absorbed by the
そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、バイオガス中に含まれる硫化物や二酸化炭素を有効に利用することができるバイオガス精製システムを提供することを目的とする。 Then, in view of the problem which the said prior art has, it aims at providing the biogas refinement | purification system which can utilize the sulfide and carbon dioxide contained in biogas effectively in one side of this invention.
本発明の一態様によれば、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段を有するバイオガス精製システムを提供する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a biogas purification system having methane conversion means for generating methane from sulfides contained in biogas and carbon dioxide.
本発明の一態様によれば、バイオガス中に含まれる硫化物や二酸化炭素を有効に利用することができるバイオガス精製システムを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, a biogas purification system that can effectively utilize sulfides and carbon dioxide contained in biogas can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments are not departed from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made.
本実施形態のバイオガス精製システムは、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段を有することができる。 The biogas purification system of the present embodiment can have methane conversion means for generating methane from sulfides contained in biogas and carbon dioxide.
既述のように、従来のバイオガス精製システムにおいては、バイオガスに含まれる硫化物や、二酸化炭素について有効に利用するものではなく、硫化物については、脱臭を目的として、吸着塔において吸着し、該吸着塔で用いた吸着剤は産業廃棄物として処理されていた。また、二酸化炭素については、大気に放散されていた。 As described above, in the conventional biogas purification system, sulfides contained in biogas and carbon dioxide are not effectively used, and sulfides are adsorbed in an adsorption tower for the purpose of deodorization. The adsorbent used in the adsorption tower was treated as industrial waste. Carbon dioxide has been released to the atmosphere.
そこで、本発明の発明者らは、硫化物や、二酸化炭素を有効に、すなわちエネルギー源として利用することができる、バイオガス精製システムの構成について鋭意検討を行った。その結果、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成する、メタン変換手段を備えることにより、バイオガス中に含まれる硫化物や二酸化炭素を有効に利用できることを見出し、本発明を完成させた。 Therefore, the inventors of the present invention have intensively studied the configuration of a biogas purification system that can effectively use sulfide and carbon dioxide, that is, as an energy source. As a result, it has been found that sulfides and carbon dioxide contained in biogas can be effectively utilized by providing a methane conversion means that generates methane from sulfides contained in biogas and carbon dioxide. Completed the invention.
以下に、本実施形態のバイオガス精製システムの構成例について、図面を用いながら説明を行う。 Below, the structural example of the biogas purification system of this embodiment is demonstrated, using drawing.
[第1の実施形態]
本実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図2を用いて説明する。
[First Embodiment]
A configuration example of the biogas purification system of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図2に示した本実施形態のバイオガス精製システム20は、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段29を有することができる。
The
メタン変換手段29は、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するように構成されていれば足り、その構成については特に限定されるものではない。本発明の発明者らの検討によれば、硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段として、嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段を好ましく用いることができる。このような嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段として、具体的には例えば硫黄化合物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる細菌、バクテリア等を用いたリアクター(反応槽)が挙げられる。係るリアクターは、予めリアクター内に硫黄化合物を酸素がない条件下でも酸化することができる細菌および/またはバクテリアを配置しておき、該リアクター内にバイオガス中の硫化物と、二酸化炭素とを溶解させた水を供給することで、硫化物を酸化し、この際併せてメタンを生成することができる。 The methane conversion means 29 only needs to be configured to generate methane from sulfides contained in biogas and carbon dioxide, and the configuration is not particularly limited. According to the study by the inventors of the present invention, a methane conversion means using an anaerobic sulfur oxidation reaction can be preferably used as a methane conversion means for producing methane from sulfide and carbon dioxide. As a methane conversion means using such anaerobic sulfur oxidation reaction, specifically, for example, a reactor (reaction tank) using bacteria, bacteria or the like that can oxidize sulfur compounds even in the absence of oxygen. It is done. In such a reactor, bacteria and / or bacteria that can oxidize sulfur compounds even in the absence of oxygen are placed in the reactor in advance, and the sulfides and carbon dioxide in biogas are dissolved in the reactor. By supplying the generated water, sulfides can be oxidized, and at this time, methane can be generated.
硫黄化合物を酸素がない条件下でも酸化することができる細菌、バクテリアとしては特に限定されるものではないが、例えばバクテリアではgenus Smithella、およびphylum Caldisericaに属する微生物等が、古細菌ではMethanosaeta spp.等が挙げられる。硫黄化合物を酸素がない条件下でも酸化することができる細菌、バクテリアとしては、例えば上述の古細菌、及びバクテリアから選択された1種以上を用いることができる。 Bacteria and bacteria that can oxidize sulfur compounds even in the absence of oxygen are not particularly limited. For example, bacteria belonging to genus Smithella and phylum Caldiserica, and archaebacteria include Methanosaeta spp. Etc. As bacteria and bacteria that can oxidize sulfur compounds even in the absence of oxygen, for example, one or more selected from the above-mentioned archaea and bacteria can be used.
硫黄化合物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる細菌、バクテリア等を用いたリアクター内での反応については明らかではないが、本発明の発明者らは、例えば以下の化学式(1)により反応が進行するものと推定している。 Although it is not clear about the reaction in the reactor using bacteria, bacteria, or the like that can oxidize sulfur compounds even in the absence of oxygen, the inventors of the present invention have, for example, the following chemical formula (1). It is estimated that the reaction will proceed.
HS−+HCO3 −+H2O→CH4+SO4 2−・・・(1)
化学式(1)に示すように、硫化物のHS−が酸化されSO4 2−が生成され、この際、あわせて炭酸(HCO3 −)からメタン(CH4)が生成される。
HS − + HCO 3 − + H 2 O → CH 4 + SO 4 2− (1)
As shown in Chemical Formula (1), HS sulfide - is being SO 4 2-is generated oxidized, this time, together with carbonate (HCO 3 -) methane (CH 4) is generated from.
メタン変換手段における反応条件は特に限定されるものではなく、メタン変換手段の構成や、要求されるメタンへの変換効率等に応じて任意に選択することができる。例えば、メタンへの変換効率を特に高める観点から、メタン変換手段のリアクター内における反応物の温度は、10℃以上20℃以下とすることが好ましい。また、メタン変換手段のリアクター内の反応物のpHは7.0以上8.5以下とすることが好ましい。 The reaction conditions in the methane conversion means are not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the configuration of the methane conversion means, the required conversion efficiency to methane, and the like. For example, from the viewpoint of particularly improving the conversion efficiency to methane, the temperature of the reactant in the reactor of the methane conversion means is preferably 10 ° C. or higher and 20 ° C. or lower. Further, the pH of the reactant in the reactor of the methane conversion means is preferably 7.0 or more and 8.5 or less.
メタン変換手段は、リアクター内の反応物の温度を所望の範囲とするため、加熱手段や、冷却手段を有することができる。また、メタン変換手段のリアクター内の反応物のpHを所定の範囲とするため、メタン変換手段のリアクター内や、メタン変換手段に接続された配管上にpH調整剤を供給する手段や、pH値を検出するpH検出手段等を設けることもできる。 The methane conversion means can have a heating means and a cooling means in order to bring the temperature of the reactant in the reactor into a desired range. In addition, in order to set the pH of the reactant in the reactor of the methane conversion means within a predetermined range, a means for supplying a pH adjusting agent in the reactor of the methane conversion means or on a pipe connected to the methane conversion means, a pH value A pH detecting means for detecting the above can also be provided.
なお、メタン変換手段として、上述のように嫌気的硫黄酸化反応を用いる場合、メタン変換手段のリアクター内は酸素を含まない雰囲気に維持されていることが好ましい。このため、メタン変換手段のリアクターは外部からの空気の浸入を防ぐことができるように、他の反応器等と接続する配管以外の部分では密閉性を有するように構成されていることが好ましい。メタン変換手段のリアクター内は、バイオガス精製システムを起動させる前等に予め雰囲気制御を行っておくこともできるが、上述の化学式(1)の反応が開始すると、生成したメタンによりリアクター内が置換されることになるため、バイオガス精製システムを起動させる前等にリアクター内について、予め雰囲気制御等を行っておかなくても良い。 In addition, when using an anaerobic sulfur oxidation reaction as mentioned above as a methane conversion means, it is preferable that the inside of the reactor of a methane conversion means is maintained in the atmosphere which does not contain oxygen. For this reason, it is preferable that the reactor of the methane conversion means is configured to have hermeticity in a portion other than the pipe connected to other reactors or the like so as to prevent air from entering from the outside. The atmosphere in the reactor of the methane conversion means can be controlled in advance before starting the biogas purification system, but when the reaction of the above chemical formula (1) starts, the reactor is replaced by the generated methane. Therefore, before the biogas purification system is started up, the atmosphere in the reactor need not be controlled in advance.
メタン変換手段29で生成したメタンは、図2に示すように、メタン変換手段用メタンガス回収配管291により回収し、貯蔵することができる。
As shown in FIG. 2, the methane produced by the methane conversion means 29 can be recovered and stored by a methane
上述のように、メタン変換手段29として、嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段を用いる場合、バイオガスの一部、主にメタンガス以外のガスを水に溶解させ、メタン変換手段29へは、該バイオガスの一部を吸収、溶解させた水を供給することが好ましい。このため、本実施形態のバイオガス精製システムは、バイオガスの一部を水に吸収させる吸収塔をさらに有し、吸収塔でバイオガスの一部を吸収した水を、メタン変換手段に供給するように構成することが好ましい。 As described above, when a methane conversion means using an anaerobic sulfur oxidation reaction is used as the methane conversion means 29, a part of the biogas, mainly a gas other than methane gas, is dissolved in water. It is preferable to supply water in which a part of the biogas is absorbed and dissolved. For this reason, the biogas purification system of this embodiment further includes an absorption tower that absorbs part of the biogas into water, and supplies the water that has absorbed part of the biogas to the methane conversion means. It is preferable to configure as described above.
具体的には、図2に示したように、バイオガス供給手段21から供給したバイオガスを精製し、メタンガスを回収する配管経路上であって、バイオガス供給手段21とメタン変換手段29との間に吸収塔23を設けることができる。
Specifically, as shown in FIG. 2, the biogas supplied from the biogas supply means 21 is purified and a methane gas is recovered on a piping path, and the biogas supply means 21 and the methane conversion means 29 are connected to each other. An
吸収塔23は、バイオガスの一部を水に吸収させるように構成されていれば良いが、水への吸収効率を高めるため、該吸収塔23は、高圧吸収塔であることが好ましい。
The
そこで、バイオガス供給手段21と、吸収塔23との間には、バイオガスを加圧するための圧縮機22を配置することができる。圧縮機22で加圧したバイオガスの圧力は特に限定されるものではなく、例えば常圧(大気圧)よりも高く、すなわち0.1MPaよりも高くすることが好ましく、特に0.9MPa以上にすることがより好ましい。このため、高圧吸収塔は、例えば0.5MPa以上の気体を水に吸収させる吸収塔とすることが好ましく、0.9MPa以上の気体を水に吸収させる吸収塔とすることがより好ましい。
Therefore, a
なお、吸収塔23は高圧吸収塔に限定されるものではなく、第4の実施形態で後述するように常圧の吸収塔等を用いることもできる。高圧吸収塔に代えて常圧吸収塔を用いる場合には後述するように圧縮機22を設けることなく、例えばバイオガス供給手段21から供給された常圧以上のバイオガスを吸収塔に供給できる。
The
吸収塔23でバイオガスの一部を水に吸収させることで、メタンガスを主成分とするガスと、水に吸収した硫化物、及び二酸化炭素等と、を分離することができる。メタンガスについては、図2に示したように吸収塔23に接続したメタンガス回収配管232により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機24により除湿した後、タンク25へと回収し、貯蔵できる。
By absorbing a part of the biogas in water by the
そして、吸収塔23において、バイオガスの一部、例えば主にメタンガス以外のガスを吸収した吸収処理済み水233は、メタン変換手段29へと送ることができる。
Then, the absorption-treated
メタン変換手段29での反応等については既述のため、説明を省略する。メタン変換手段29において生成したメタンガスについては、既述のようにメタン変換手段用メタンガス回収配管291により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機24により除湿した後、タンク25へと回収し、貯蔵できる。
Since the reaction in the methane conversion means 29 is already described, the description thereof is omitted. As described above, the methane gas generated in the methane conversion means 29 can be recovered by the methane
メタン変換手段29において処理済みの水は、処理済み水用配管292を介して、例えば減圧・脱気塔26へと送り、減圧、脱気を行い、オフガスと、残留水とに分離することができる。なお、減圧・脱気塔26において、例えば減圧処理を行った際にメタンガスが生じる場合には、減圧・脱気塔に、図示しない減圧・脱気塔用メタンガス回収配管を接続しておき、該減圧・脱気塔用メタンガス回収配管161からメタンガスを回収することもできる。
The water treated in the methane conversion means 29 can be sent to, for example, the decompression /
オフガスについては、硫化物や、二酸化炭素の含有量が十分に低減できていることから、オフガス用配管261から直接大気中へ放出することができる。
About off-gas, since the content of sulfide and carbon dioxide can be sufficiently reduced, it can be discharged directly from the off-
減圧・脱気塔26で減圧、脱気処理した後の残留水262は回収し、必要に応じて熱交換器28で冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔23の水供給配管231へ、所定の圧力へと加圧して送られ、循環水として利用することができる。なお、必要に応じて残留水262に新たな水を加えて混合してから、水供給配管231に供給し、吸収塔23に水を供給することもできる。また、このように吸収塔23へは循環水を供給することができることから、吸収塔23で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。
なお、本実施形態のバイオガス精製システムにバイオガスを供給するバイオガス供給手段21としては特に限定されないが、例えば汚泥や、汚水、ゴミ、生物の排泄物、有機質肥料、生分解性物質等を発酵、嫌気性消化させることによりバイオガスを生成するバイオガス生成手段を用いることができる。バイオガス供給手段としてバイオガス生成手段を用いる場合、バイオガス生成手段は、原料となる汚泥等を発酵、嫌気性消化させ、バイオガスを発生させることができるように構成されていれば足り、その構成は特に限定されない。バイオガス生成手段は、例えば原料を発酵、消化するためのタンクや、図2中に矢印で示したように該タンクに対して原料を搬送、供給するための原料供給手段、タンク内の原料を撹拌する撹拌手段、生成したバイオガスを取出すためのバイオガス排気手段等を備えた構成を有することができる。 The biogas supply means 21 for supplying biogas to the biogas purification system of the present embodiment is not particularly limited. For example, sludge, sewage, garbage, biological excrement, organic fertilizer, biodegradable substances, etc. Biogas production means for producing biogas by fermentation and anaerobic digestion can be used. When using a biogas generating means as a biogas supply means, the biogas generating means only needs to be configured so as to ferment and anaerobically digest sludge and the like as raw materials and generate biogas. The configuration is not particularly limited. The biogas generation means includes, for example, a tank for fermenting and digesting the raw material, a raw material supply means for conveying and supplying the raw material to the tank as indicated by an arrow in FIG. 2, and a raw material in the tank. It can have a configuration equipped with a stirring means for stirring, a biogas exhaust means for taking out the generated biogas, and the like.
また、バイオガス供給手段21としては、例えば他所で生成したバイオガスを貯蔵したバイオガスタンクを用いることもできる。 Moreover, as the biogas supply means 21, for example, a biogas tank storing biogas generated elsewhere can be used.
以下の他の実施形態においてもバイオガス供給手段としては特に限定されるものではなく、例えば上述のようなバイオガス生成手段や、バイオガスタンク等を用いることができる。 Also in the following other embodiments, the biogas supply means is not particularly limited, and for example, the above-described biogas generation means, a biogas tank, or the like can be used.
本実施形態のバイオガス精製システム20においては、バイオガスに含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段29を用いることで、従来は廃棄されていた硫化物、及び二酸化炭素をメタンに変換し、エネルギー源として有効に利用することができる。
In the
バイオガス精製システムの他の構成例について、以下に図面を用いて説明する。なお、各反応器等について、特に断らない限り第1の実施形態で説明したものと同様に構成することができる。このため、既に説明した内容と重複する部分については説明を一部省略する。 Another configuration example of the biogas purification system will be described below with reference to the drawings. In addition, unless otherwise indicated, each reactor etc. can be comprised similarly to what was demonstrated in 1st Embodiment. For this reason, a part of the description overlapping with the already described contents is omitted.
[第2の実施形態]
第2の実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図3に示す。
[Second Embodiment]
The structural example of the biogas purification system of 2nd Embodiment is shown in FIG.
図3に示したバイオガス精製システム30では、吸収塔33までは、図2に示したバイオガス精製システム20の場合と同様に構成することができる。すなわち、バイオガス供給手段31から供給したバイオガスを、例えば圧縮機32で圧縮し、吸収塔33へ供給し、吸収塔33において、バイオガスの一部を水に吸収させることができる。なお、吸収塔33については、既述のように高圧吸収塔を好ましく用いることができる。
In the
また、吸収塔33で分離したメタンガスについては、図3に示したように吸収塔33に接続したメタンガス回収配管332により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機34により除湿した後、タンク35へと回収し、貯蔵できる。
Further, the methane gas separated in the
そして、バイオガス精製システム30では、吸収塔33でバイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水333を一旦減圧・脱気塔36へと送り、減圧処理を終えた吸収処理済み水を、メタン変換手段39へと供給することができる。
In the
メタン変換手段39において生成したメタンガスについては、メタン変換手段用メタンガス回収配管391により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機34により除湿した後、タンク35へと回収し、貯蔵できる。
About the methane gas produced | generated in the methane conversion means 39, it can be collect | recovered by the methane gas collection | recovery piping 391 for methane conversion means. About the collect | recovered methane gas, after dehumidifying, for example with the
メタン変換手段39において処理済みの水は、処理済み水用配管392を介して、例えば再度減圧・脱気塔36へと送り、脱気処理を実施することができる。
The water treated in the methane conversion means 39 can be sent again, for example, to the decompression /
減圧・脱気塔36で分離されたメタンガスは、減圧・脱気塔用メタンガス回収配管361により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機34により除湿した後、タンク35へと回収し、貯蔵できる。
The methane gas separated by the decompression /
また、減圧・脱気塔36では、さらにオフガスと、残留水362とに分離することができる。
In the decompression /
オフガスについては、硫化物や、二酸化炭素の含有量が十分に低減できていることから、オフガス用配管363から大気中へ放出することができる。
About off-gas, since the content of sulfide and carbon dioxide can be sufficiently reduced, it can be released into the atmosphere from the off-
メタン変換手段39で処理を行い、再度減圧・脱気塔36に戻され、減圧・脱気塔36で脱気処理した後の残留水362は回収され、必要に応じて熱交換器38で冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔33の水供給配管331へ、所定の圧力に加圧して送られ、循環水として利用することができる。なお、必要に応じて残留水362に新たな水を加えて混合してから、水供給配管331により吸収塔33に水を供給することもできる。また、このように吸収塔33へは循環水を供給することができることから、吸収塔33で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。
Treatment is performed by the methane conversion means 39, and it is returned again to the decompression /
メタン変換手段29として、既述のように硫黄化合物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる細菌、バクテリア等を用いたリアクターを用いる場合、細菌等の種類によっては、高圧吸収塔で加圧された水を供給した場合に、メタンへの変換効率が十分に高くならない場合がある。係る場合、本実施形態のバイオガス精製システム30で示したように一旦減圧した水をメタン変換手段39に供給することで、効率よくメタンへの変換を行うことができる。
As described above, when a reactor using bacteria, bacteria, or the like that can oxidize sulfur compounds even under conditions without oxygen as described above is used as the methane conversion means 29, depending on the type of bacteria, etc., When pressurized water is supplied, the conversion efficiency to methane may not be sufficiently high. In such a case, as shown in the
また、本実施形態のバイオガス精製システム30においては、減圧した水をメタン変換手段39に供給するため、メタン変換手段39においては耐圧性能が低いリアクターを用いることも可能になる。
Moreover, in the
[第3の実施形態]
第3の実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図4に示す。
[Third Embodiment]
An example of the configuration of the biogas purification system of the third embodiment is shown in FIG.
図4に示したバイオガス精製システム40では、吸収塔43までは、図2に示したバイオガス精製システム20と同様に構成することができる。すなわち、バイオガス供給手段41から供給したバイオガスを圧縮機42で圧縮し、吸収塔43へ供給し、吸収塔43において、バイオガスの一部を水に吸収させることができる。吸収塔43については、既述のように高圧吸収塔を好ましく用いることができる。
In the
また、吸収塔43で分離したメタンガスについては、図4に示したように吸収塔43に接続したメタンガス回収配管432により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機44により除湿した後、タンク45へと回収し、貯蔵できる。
Further, the methane gas separated in the
バイオガス精製システム40では、吸収塔43でバイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水433を減圧・脱気塔46へと送り、減圧・脱気塔46で減圧、脱気処理を実施することができる。
In the
減圧・脱気塔46で分離されたメタンガスは、減圧・脱気塔用メタンガス回収配管461により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機44により除湿した後、タンク45へと回収し、貯蔵できる。
The methane gas separated by the decompression / degassing
本実施形態のバイオガス精製システム40では、減圧・脱気塔46で減圧、脱気処理した後の残留水462については硫化物、及び二酸化炭素を依然として含有していることから、係る残留水462をメタン変換手段49へと供給することができる。メタン変換手段49において生成したメタンガスについては、メタン変換手段用メタンガス回収配管491により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機44により除湿した後、タンク45へと回収し、貯蔵できる。
In the
メタン変換手段49において処理済みの水は、吸収塔43に接続された水供給配管431に接続し、所定の圧力に加圧してから循環水として吸収塔43に水を供給することもできる。なお、他の実施形態に示したバイオガス精製システムの場合と同様に、図示しない熱交換器を設け、冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔43の水供給配管431へ、水を供給することもできる。また、必要に応じてメタン変換手段49での処理済み水に新たな水を加えて混合してから、水供給配管431により吸収塔43に水を供給することもできる。このように吸収塔43へは循環水を供給することができることから、吸収塔43で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。
The water treated in the methane conversion means 49 can be connected to a
本実施形態のバイオガス精製システム40では、減圧・脱気塔46に供給した吸収処理済み水433について硫化物や、二酸化炭素の回収を行っていないことから、他の実施形態で示したバイオガス精製システムの場合と比較して、減圧・脱気塔46で吸収処理済み水433から分離されたオフガス中に含まれる硫化物や、二酸化炭素の濃度が高くなっている。このため、吸着塔47を設け、オフガスについては、吸着塔47において硫化物等を吸着させてから大気中に放出することが好ましい。
In the
本実施形態のバイオガス精製システム40においては、減圧・脱気塔46で減圧、脱気処理を行った後の残留水462について、メタン変換手段49へ供給することで残留水462内に吸収された硫化物、及び二酸化炭素からメタンを生成し、エネルギー源として有効に利用することができる。
In the
[第4の実施形態]
第4の実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図5に示す。
[Fourth Embodiment]
The structural example of the biogas purification system of 4th Embodiment is shown in FIG.
図5に示したバイオガス精製システム50では、吸収塔53として、常圧吸収塔を用いている。
In the
このため、バイオガス供給手段51から供給したバイオガスは、圧縮機を経ることなく、直接吸収塔53へと供給することができる。吸収塔53においては、バイオガスの一部を水に吸収させることができる。また、吸収塔53で分離したメタンガスについては、図5に示したように吸収塔53に接続したメタンガス回収配管532により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機54により除湿した後、タンク55へと回収し、貯蔵できる。
For this reason, the biogas supplied from the biogas supply means 51 can be directly supplied to the
そして、吸収塔53において、バイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水533をメタン変換手段59へと供給することができる。
In the
メタン変換手段59において生成したメタンガスについては、メタン変換手段用メタンガス回収配管591により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機54により除湿した後、タンク55へと回収し、貯蔵できる。
About the methane gas produced | generated in the methane conversion means 59, it can be collect | recovered by the methane gas collection | recovery piping 591 for methane conversion means. About the collect | recovered methane gas, after dehumidifying, for example with the
メタン変換手段59において処理済みの水は、吸収塔53に接続された水供給配管531に供給し、所定の圧力へに加圧してから循環水として吸収塔53に水を供給することもできる。なお、他の実施形態に示したバイオガス精製システムの場合と同様に、図示しない熱交換器を設け、冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔53の水供給配管531へ、水を供給することもできる。また、メタン変換手段59での処理済み水に新たな水を加えて混合してから、水供給配管531により吸収塔53に水を供給することもできる。このように吸収塔53へは循環水を供給することができることから、吸収塔53で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。
The water treated in the methane conversion means 59 can be supplied to a
本実施形態のバイオガス精製システム50においては、吸収塔53として常圧吸収塔を用いているため、圧縮機等を省略することができ、システムの構成をより簡略化することができる。このため、コストや、設置面積を特に抑制しつつ、バイオガスに含まれる硫化物、及び二酸化炭素からメタンを生成し、エネルギー源として有効に利用することができる。
In the
以上に、バイオガス精製システムについて各種構成例について説明したが、上述の4種の実施形態に限定されるものではない。例えば上述の4種の実施形態で説明した要素を組み合わせたシステムとすることもできる。具体的には例えば、第1の実施形態に示したバイオガス精製システム20において、第3の実施形態のバイオガス精製システム40の場合と同様に、減圧・脱気塔26で生じた残留水262について、別途設けたメタン変換手段に供給し、該残留水中にごく微量に含まれる硫化物、二酸化炭素からメタンをさらに生成するように構成することもできる。
As mentioned above, although the various structural examples were demonstrated about the biogas refinement | purification system, it is not limited to the above-mentioned 4 types of embodiment. For example, a system in which the elements described in the above-described four types of embodiments are combined can be used. Specifically, for example, in the
各実施形態のバイオガス精製システムにおいて、必要に応じて任意の部材、手段を設けることもできる。例えば第1の実施形態に示したバイオガス精製システム20において、オフガス用配管261上に吸着塔を設け、減圧・脱気塔26からのオフガスを該吸着塔に供給し、オフガス中の硫化物濃度をさらに低減するように構成することもできる。
In the biogas purification system of each embodiment, arbitrary members and means can be provided as necessary. For example, in the
また、ここまで説明した各実施形態のバイオガス精製システムにおいて説明を行った、各手段について、同様の機能を有する部材、手段に置き換えることもできる。例えば、減圧・脱気塔について、減圧を行う手段と、脱気を行う手段とを分けて設けても良い。 Moreover, about each means demonstrated in the biogas refinement | purification system of each embodiment demonstrated so far, it can also replace with the member and means which have the same function. For example, in the depressurization / deaeration tower, the means for depressurization and the means for degassing may be provided separately.
さらに、ここまで各実施形態で説明したバイオガス精製システムに供給するガスは、バイオガスのみに限定されるものではなく、例えば硫化物と、二酸化炭素とを含有する混合ガスを用いることもできる。硫化物としては例えば硫化水素(H2S)等が挙げられる。 Furthermore, the gas supplied to the biogas purification system described in the embodiments so far is not limited to biogas, and a mixed gas containing, for example, sulfide and carbon dioxide can also be used. Examples of the sulfide include hydrogen sulfide (H 2 S).
以上に説明したバイオガス精製システムによれば、バイオガスに含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成することができる。このため、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムによれば、従来廃棄されていたバイオガス中の硫化物や、二酸化炭素をエネルギー源として有効に利用することができる。 According to the biogas purification system described above, methane can be generated from sulfides contained in biogas and carbon dioxide. Therefore, according to the biogas purification system described in each of the above embodiments, sulfides and carbon dioxide in biogas that has been conventionally discarded can be effectively used as an energy source.
さらに、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムによれば、従来は大気に排気されていた二酸化炭素を固定化することができるため、バイオガス精製システムをカーボンマイナスなシステムとすることができる。 Furthermore, according to the biogas purification system described in each of the above embodiments, carbon dioxide that has been conventionally exhausted to the atmosphere can be fixed, so that the biogas purification system can be a carbon negative system. .
従来はバイオガス中の硫化物を吸着剤に吸着させていたため、該吸着剤の廃棄費用が必要であったところ、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムでは、硫化物の吸着剤による吸着が不要になるか、吸着剤に吸着させる硫化物の量を低減できるため、吸着剤の廃棄費用が不要、もしくは低減することが可能になり、バイオガス精製システムのランニングコストを抑制することが可能なる。 Conventionally, since sulfides in biogas are adsorbed on the adsorbent, the disposal cost of the adsorbent is necessary. In the biogas purification system described in each of the above embodiments, adsorption of sulfide by the adsorbent is performed. Or the amount of sulfide adsorbed on the adsorbent can be reduced, so that the disposal cost of the adsorbent can be eliminated or reduced, and the running cost of the biogas purification system can be suppressed. Become.
また、図1を用いて説明したように、従来のバイオガス精製システム10は、バイオガス供給手段11から供給したバイオガスを、圧縮機12により加圧後、吸収塔13へと供給していた。そして、吸収塔13へ供給したバイオガスのうち、主にメタンガス以外の二酸化炭素や、硫化物を循環水に吸収させていた。このため、係る循環水に吸収された硫化物を処理するために曝気処理が行われる場合があったが、上記各実施形態で説明したバイオガス精製によれば、係る曝気処理が不要になるため、曝気処理に要していた動力の負荷を低減できる。
As described with reference to FIG. 1, the conventional biogas purification system 10 supplies the biogas supplied from the biogas supply means 11 to the
そして、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムは、比較的シンプルな構成を有しているため、省スペースなバイオガス精製システムを実現することができる。 And since the biogas purification system demonstrated by said each embodiment has a comparatively simple structure, a space-saving biogas purification system is realizable.
20、30、40、50 バイオガス精製システム
23、33、43、53 吸収塔
29、39、49、59 メタン変換手段
20, 30, 40, 50
Claims (3)
前記吸収塔でバイオガスの一部を吸収した水を、前記メタン変換手段に供給する請求項1に記載のバイオガス精製システム。 It further has an absorption tower for absorbing a part of the biogas into water,
The biogas purification system of Claim 1 which supplies the water which absorbed a part of biogas in the said absorption tower to the said methane conversion means.
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