KR102467476B1 - 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비 - Google Patents

바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR102467476B1
KR102467476B1 KR1020210179256A KR20210179256A KR102467476B1 KR 102467476 B1 KR102467476 B1 KR 102467476B1 KR 1020210179256 A KR1020210179256 A KR 1020210179256A KR 20210179256 A KR20210179256 A KR 20210179256A KR 102467476 B1 KR102467476 B1 KR 102467476B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
biogas
gas
carbon dioxide
membrane
processing unit
Prior art date
Application number
KR1020210179256A
Other languages
English (en)
Inventor
신광섭
윤재종
Original Assignee
주식회사 성진엠텍
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 주식회사 성진엠텍 filed Critical 주식회사 성진엠텍
Priority to KR1020210179256A priority Critical patent/KR102467476B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102467476B1 publication Critical patent/KR102467476B1/ko

Links

Images

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
    • B01D53/75—Multi-step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0036—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by adsorption or absorption
    • 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
    • B01D53/04—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 with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • 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
    • B01D53/04—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 with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • 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
    • B01D53/22—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 diffusion
    • B01D53/228—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 diffusion characterised by specific membranes
    • 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
    • B01D53/22—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 diffusion
    • B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/05—Biogas
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 저품질 바이오가스를 정제하여 순도를 높이고 또 정제된 바이오가스에 LPG를 소정 비율로 혼합하여 도시가스 수준의 열량을 갖도록 조정함으로써, 바이오가스의 사용처를 확대 또는 다변화할 수 있도록 하는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비에 관한 것이다.
본 발명의 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비는, 바이오가스 전처리부(PTP)와 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)와 바이오가스 유용화 처리부(UTP)를 가지며, 바이오가스 전처리부(PTP)는, 바이오가스 제습 장치(DHA)와 실록산 제거 장치(SRA)와 가스 필터(GF)를 포함하여 구성되고, 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)는, 압력변동 흡착 장치(PSA) 또는 멤브레인 장치(MA)로 이루어지며 또한 이산화탄소 액화 장치(CLA)를 더 구비할 수 있다.

Description

바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비{BIOGAS PURIFICATION-UPGRADING AND UTILIZATION SYSTEM}
본 발명은 하/폐수 슬러지, 음폐수(음식물류 폐기물에서 발생하는 폐수), 가축분뇨 등과 같은 유기성 폐자원의 소화(消化) 처리시에 생성되는 저품질의 바이오가스(소화가스라고 칭하기도 한다)를 정제하여 바이오메탄(메탄가스)의 순도를 높임(정제-고질화)과 아울러, 정제된 바이오가스에 LPG(liquefied petroleum gas) 등의 연료가스를 소정 비율로 혼합해서 열량(일반적으로, 도시가스의 충족 열량은 9,800∼10,600㎉/N㎥)을 조정하여 바이오가스를 도시가스 용도로 사용하거나, 정제된 바이오가스를 개질(改質)해서 수소를 만들어 연료전지 발전이나 수소충전소 등에 사용 가능하게 하는 바이오가스 정제-고질화(고품질화) 및 유용(有用)화 설비(장치 또는 시스템)에 관한 것이다. 여기서, 본 발명의 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비에 도입 가능한 바이오가스 유용화 처리부는 열량 조정 장치 또는 개질화 장치로 구성될 수 있으며, 이에 대해서는 후술(後述)한다.
슬러지나 가축분뇨 등의 유기성 폐자원을 바이오가스 생산 처리 설비의 소화조에서 미생물에 의해 분해하여 생성되는 바이오가스는, 메탄가스, 이산화탄소, 황화수소 등과 같은 여러 종류의 기체가 섞인 혼합가스로서, 정제하기 전의 바이오가스는, 순도(메탄 함량)가 50%∼60% 정도로 낮고, 이러한 저품질의 바이오가스는 열량이 5,700㎉/N㎥(0℃, 1기압 기준) 이하로, 국내 도시가스의 충족 열량을 밑돌기 때문에, 바이오가스를 차량용 연료나 도시가스 용도, 연료전지 발전, 수소충전소 등에 사용하기 위해서는 정제-고질화 처리 후, 열량 조정이나 개질 등의 유용화 처리를 행해야 한다.
본 발명은 저품질 바이오가스에 대해 고도(高度)의 처리(정제-고질화 처리 및 유용화 처리)를 행하여, 수소화사업이나 도시가스 용도 등에 사용 가능한 고품질 바이오가스를 제조하는 기술에 관한 것으로, 선행기술의 예로서, 특허문헌 1∼3에 개시된 기술을 들 수 있다.
우선, 특허문헌 1에 개시된 바이오가스의 정제/고질화 및 압축 시스템은, 바이오가스 내에 포함된 황화수소와 수분을 정제하고, 고질화(upgrading) 공정을 통해 이산화탄소를 분리하여 얻어지는 순도 95% 이상의 메탄가스(바이오메탄)를 압축해서 고부가 가치 연료인 압축바이오메탄(CBM : Compressed Bio Methane)을 확보할 수 있게 하는 시스템으로서, 실록산 제거 장치, 탈황 장치, 1차 쿠션 탱크, 저압 컴프레서, 1차 가스 필터, 2차 쿠션 탱크, 이산화탄소를 제거하는 멤브레인 유닛, 버퍼 탱크, 고압 컴프레서, 2차 가스 필터, 및 가스 저장 탱크로 구성되고, 그 중 멤브레인 유닛은, 함체와, 온도 조절용 히터와, 이산화탄소의 제거 효율을 높이는 가스히터와, 바이오가스의 이산화탄소를 제거하는 1차 멤브레인 및 2차 멤브레인을 가진 구성으로 이루어져 있다.
다음으로, 특허문헌 2에 개시된 바이오가스 고질화 시스템은, 바이오가스로부터의 수분 제거, 탈황, 이산화탄소의 분리, 순수 메탄 수득, 및 흡수제의 재생 등이 가능하게 하는 시스템으로서, 수분 제거기와 가스 탈황기와 제습기로 이루어지는 전처리 장치, 흡수제와 바이오가스를 반응시켜 이산화탄소를 흡수하는 흡수용 막접촉기, 및 이산화탄소가 흡수된 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 탈거용 막접촉기를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 이산화탄소와 메탄의 혼합기체(예를 들면, 바이오가스)로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리하여 제거하는 선택도가 크게 향상될 수 있도록, 이중층(내층 및 외층) 구조의 중공사막 표면에 선택층이 코팅된 복합막 및 이 복합막을 포함하는 막 모듈이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 등록특허공보 등록번호 10-1100321 특허문헌 2 : 등록특허공보 등록번호 10-2101368 특허문헌 3 : 등록특허공보 등록번호 10-1984893
본 발명은 신·재생에너지원인 바이오가스를 고도 처리(예를 들면, 메탄 함량 97% 이상, 메탄가스 회수율 95% 이상, 열량 10,200∼10,400㎉/N㎥)하여, 도시가스, 수소화, 연료전지 등으로의 사용에 연계시킬 수 있는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비를 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 바이오가스의 정제-고질화 처리 및 유용화 처리가 안정적으로·경제적으로·친환경적으로 행해질 수 있는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비를 제공하는 것에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 각 공정의 특성을 고려한 자동화 운전이 가능하고, 유지 관리가 원활하면서도 용이하게 이루어질 수 있는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비를 제공하는 것에 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명은 다음과 같은 구성을 채용한다.
[1] 저품질 바이오가스를 바이오가스 전처리부와 바이오가스 정제-고질화 처리부와 바이오가스 유용화 처리부 순으로 통과시켜 고품질 정제가스를 얻는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비로서, 바이오가스 전처리부는, 저품질 바이오가스에 포함된 수분을 제거하는 바이오가스 제습 장치와, 제습 처리된 바이오가스로부터 실록산을 흡착제거하는 실록산 제거 장치와, 실록산이 제거된 바이오가스로부터 먼지와 부유물을 흡착제거하는 가스 필터를 포함하여 구성되며, 바이오가스 정제-고질화 처리부는, 하나 이상의 멤브레인 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비.
[2] 저품질 바이오가스를 바이오가스 전처리부와 바이오가스 정제-고질화 처리부와 바이오가스 유용화 처리부 순으로 통과시켜 고품질 정제가스를 얻는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비로서, 바이오가스 전처리부는, 저품질 바이오가스에 포함된 수분을 제거하는 바이오가스 제습 장치와, 제습 처리된 바이오가스로부터 실록산을 흡착제거하는 실록산 제거 장치와, 실록산이 제거된 바이오가스로부터 먼지와 부유물을 흡착제거하는 가스 필터를 포함하여 구성되며, 바이오가스 정제-고질화 처리부는, 압력변동 흡착 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비.
[3] 상기 [1] 또는 [2]에서, 바이오가스 유용화 처리부는, LPG 공급 장치와, 도시가스 열량을 충족시키는 범위에서 정제가스와 일정량의 LPG를 혼합하여 혼합가스를 제조하는 가스 혼합 장치와, 혼합가스에 대해 일정량의 부취제를 혼합하는 부취제 공급 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비.
[4] 상기 [1] 내지 [3]에서, 바이오가스 전처리부는, 바이오가스 제습 장치와 실록산 제거 장치의 사이에 수산화철을 여재(濾材)로서 사용하는 엑스트라 탈황 장치를 더 구비하며, 가스 필터의 하류측에 엑스트라 제습 장치와 VOC 제거 장치를 이 순서로 더 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비.
[5] 상기 [1] 내지 [4]에서, 바이오가스 정제-고질화 처리부는, 이산화탄소 압축기와 이산화탄소 액화 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비.
본 발명에 따르면, 각종 유기성 폐자원의 소화 처리시에 생성되는 저품질 바이오가스를 정제하여 순도를 높임과 아울러, 정제된 바이오가스에 LPG를 소정량 혼합하여 그 열량이 도시가스 열량을 충족시키는 범위에 들도록 조정(또는 조절)을 하거나 또는 개질(改質)하여 수소를 생산함으로써, 바이오가스의 용도나 사용처를 확대 및 다변화할 수 있는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비의 구성을 설명하기 위한 P&ID(piping and instrumentation diagram, 배관 및 계장도).
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비의 구성을 설명하기 위한 P&ID.
도 3은 본 발명에 따른 실록산 제거 장치의 일례를 나타낸 개략 구성도.
이하, 첨부 도면에 근거하여, 본 발명에 따른 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비의 다양한 실시형태가 구체적으로 설명된다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비의 개략적인 구성을 설명하기 위한 P&ID(배관 및 계장도)를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)를 중심으로, 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)의 상류측에는, 바이오가스 전처리부(前處理部)(PTP)가 배치되어 있고, 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)의 하류측에는, 바이오가스 유용화 처리부(UTP)가 배치되어 있다.
바이오가스 전처리부(PTP)는, 탈황 처리된 상태로 공급되는 바이오가스로부터 수분을 제거하기 위한 바이오가스 제습 장치(DHA)와, 제습(除濕) 처리된 바이오가스로부터 실록산을 제거하기 위한 실록산 제거 장치(SRA)와, 실록산이 제거된 바이오가스로부터 먼지와 부유물을 제거하기 위한 가스 필터(GF)를 포함하는 구성으로 되어 있으며, 이들 바이오가스 제습 장치(DHA)와 실록산 제거 장치(SRA)와 가스 필터(GF)는 바이오가스가 유동 가능한 파이프에 의해 서로 연결되어 있다. 바람직하게는, 바이오가스 제습 장치(DHA)와 실록산 제거 장치(SRA) 사이에 엑스트라 탈황 장치(ESA)가 더 배치되고, 또한, 가스 필터(GF)의 하류측에 엑스트라 제습 장치(EDH)와 VOC 제거 장치(VRA)가 이 순서로 더 배치되는 것이다.
바이오가스 전처리부(PTP)에 공급되는 바이오가스는, 공지의 탈황 설비에 의해 탈황 처리된 저품질 바이오가스로서, 순도(메탄 함량)는 50%∼60% 선이다. 본 실시예에서, 바이오가스의 순도(CH4 함량)는 60%인 것으로 가정한다.
여기서, 공지의 탈황 설비로서 건식(乾式) 탈황 설비를 사용할 경우, 공지의 습식(濕式) 탈황 설비를 사용할 때보다 후술하는 바이오가스 제습 장치에서의 처리 부하를 경감시킬 수 있으므로 바람직하다.
탈황 처리된 저품질 바이오가스는, 우선, 바이오가스 제습 장치(DHA)에 유입되어 제습 처리된다.
본 실시예에 따른 바이오가스 제습 장치(DHA)는, 바이오가스 내의 수분을 응축시켜 제거하는 냉각식 제습 장치로서, 예를 들면, R407C를 냉매로 사용하는 냉각기(chiller, 냉동 사이클 장치)와 핀튜브 열교환기의 조합으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 냉각기로부터 공급되는 냉매는 핀튜브 열교환기의 냉매 유입구에서 냉매 배출구를 향해 유동하고, 저품질 바이오가스는 핀튜브 열교환기의 바이오가스 유입구에서 바이오가스 배출구를 향해 유동하도록, 핀튜브 열교환기와 냉각기를 배관하여 구성할 수 있다. 이 구성에 의해, 저품질 바이오가스와 냉매 사이에 열교환이 이루어져, 바이오가스 내의 수분이 물방울로 응축되어 제거된다(제습).
이어서, 바이오가스 제습 장치(DHA)로부터 배출된 바이오가스는 파이프를 따라 송풍기(GB)에 보내진다. 송풍기(GB)에서 배출될 때의 바이오가스의 압력은 대기압보다 설정 값(예를 들면 게이지압력 0.2bar)만큼 높은 압력으로서, 제습 처리된 바이오가스가 송풍기(GB)로부터 후술하는 가스 압축기(GC)까지 유동할 때에 발생하는 압력손실을 고려하여 송풍기(GB)의 사양(용량 등)을 적절히 결정하면 된다.
다음으로, 압력이 상승한 상태로 송풍기(GB)에서 배출되는 바이오가스는, 파이프를 따라, 엑스트라 탈황 장치(ESA)에 보내진다. 엑스트라 탈황 장치(ESA)는 전술(前述)한 탈황 설비에서의 탈황 처리가 충분한 경우에 생략 가능한데, 그 구성은 공지의 건식 탈황 설비와 유사하거나 또는 후술할 실록산 제거 장치와 비교하여 여재(濾材)만 다르고 그 외에는 동일한 것이라고 이해해도 된다. 엑스트라 탈황 장치(ESA)가 구비될 경우에, 여재(濾材)로서는 수산화철(Fe(OH)3)을 사용하는 것이 바람직하다. 바이오가스가 수산화철과 접촉하면, 아래와 같은 화학반응이 일어나, 황화수소와 함께 다른 부식성 유해 가스도 흡착 제거되기 때문이다.
2Fe(OH)3 + 3H2S → 2Fe2S3 + 6H2O : 탈황 처리
Fe(OH)3 + H3PO4 → FePO4 + 3H2O
Fe(OH)3 + H3AsO4 → FeAsO4 + 3H2O
이어서, 전처리(前處理) 중인 바이오가스가 송풍기(GB)로부터 또는 엑스트라 탈황 장치(ESA)로부터 실록산 제거 장치(SRA)에 보내진다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 실록산 제거 장치(SRA)가 도시된 개략 구성도로서, 바이오가스가 유입 및 배출되는 실록산 제거 여재 충전 탱크(20)의 내부에, 실록산 제거용 첨착(添着, impregnated) 활성탄(28)이 충전되는 구성으로 되어 있다. 실록산 제거 여재 충전 탱크(20)의 상단부에는, 바이오가스 배기구(21)가 설치되어 있으며, 바이오가스 배기구(21)의 둘레벽의 일부분에는 바이오가스 배출구(24)가 마련되어 있고, 바이오가스 배출구(24)에는 바이오가스 배출관(25)이 연결되어 있다. 실록산 제거 여재 충전 탱크(20)의 하단부에는, 바이오가스 유입구(22)가 마련되어 있으며, 바이오가스 유입구(22)에는 바이오가스 유입관(26)이 연결되어 있고, 실록산 제거 여재 충전 탱크(20)의 둘레벽의 일부분에는 맨홀(23)이 설치되어 있다. 그리고 첨착 활성탄(28)이 적재되는 지지판(27)이 실록산 제거 여재 충전 탱크(20)의 내부에 설치되어 있다. 지지판(27)은 메쉬나 타공판으로 구성될 수 있다. 본 실시예의 실록산 제거 장치(SRA)는, 실록산 제거 장치(SRA)보다 하류에 있는 각종 기자재의 부식을 방지하고, 특히 후술하는 멤브레인 방식의 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)를 보호하기 위한 장치로서, 실록산 제거 장치(SRA)의 출구에서의 바이오가스 내 실록산 농도가 5㎎/㎥ 이하로 유지됨과 아울러, 황화수소의 농도가 5ppm 이하로 유지될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
이어서, 실록산 농도가 설정 값 이하(예를 들면 5㎎/㎥ 이하)로 떨어진 바이오가스는, 파이프를 통해, 가스 필터(GF)로 보내진다. 본 실시예에서는 3개의 가스 필터(GF; 도 1에서는, 각각, 제1 가스 필터(#1 GF), 제2 가스 필터(#2 GF), 제3 가스 필터(#3 GF)로 표시)가 사용되는데, 상류에서 하류로 감에 따라, 각각의 가스 필터가 여과하는 이물질의 크기(평균 입경)는 미세해진다. 또한, 이들 가스 필터는, 모두 동일하게, 스테인리스 스틸(예를 들면, STS 304)로 제작한 원통형 본체에 필터 요소가 내장된 구성으로 이루어져 있다. 제1∼제3 가스 필터(#1 GF, #2 GF, #3 GF)는 원통형 본체의 상부에 개폐 가능한 덮개가 설치되어 있으며, 이 덮개를 통해, 필터 요소의 교체와 유지관리가 가능하다. 필터 요소의 교체는 원통형 본체의 가스 인입측에 설치된 압력계와 가스 배출측(토출측)에 설치된 압력계의 측정값의 차이가 허용범위를 벗어났을 때에 행해지며, 그 차이가 허용범위 내인지 아닌지는 육안 관찰이나 자동 측정(또는 알람 등의 자동 통지)에 의해 확인 가능하다.
본 실시예에서, 제1 가스 필터(GF; #1 GF)를 통과한 바이오가스는 파이프를 통해 버퍼 탱크(BT)에 보내진다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 본 실시예의 경우는, 제1 가스 필터(GF; #1 GF)와 가스 압축기(GC) 사이에 제1 버퍼 탱크(BT; #1 BT)가 설치되어 있고, 가스 압축기(GC)의 하류측에 제2 버퍼 탱크(BT; #2 BT)가 설치되어 있다. 버퍼 탱크(BT)는 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)로의 바이오가스 공급이 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 가스 압축기(GC)의 하류에 배치되는 제2 버퍼 탱크(BT; #2 BT)는 필수이지만, 제1 버퍼 탱크(BT; #1 BT)는 생략해도 된다.
제1 가스 필터(GF; #1 GF)로부터 배출되거나 제1 버퍼 탱크(BT; #1 BT)를 거쳐 배출된 바이오가스는, 파이프를 따라, 가스 압축기(GC)에 유입되고, 가스 압축기(GC)에서 요구 압력(예를 들면 25℃에서의 게이지압력 9.9bar)까지 가압된 후, 하류에 있는 버퍼 탱크(BT; 도 1에서는 제2 버퍼 탱크(#2 BT))로 보내진다. 상기 요구 압력은, 현장이나 운전 여건에 따라, 적절히 설정 가능하다.
가스 압축기(GC)의 하류에 배치된 제2 버퍼 탱크(BT; #2 BT)로 유입된 바이오가스는 제2 버퍼 탱크(BT; #2 BT)에서 소정 시간(예를 들면, 7초 이상) 동안 체류하여 안정화된 후, 제2 가스 필터(GF; #2 GF)를 거쳐 엑스트라 제습 장치(EDH)로 보내진다. 고압 상태로 압축되어 공급된 바이오가스에 잔여 수분이 포함되어 있는 경우에도, 엑스트라 제습 장치(EDH) 내의 흡착제에 의해, 미량의 수분마저 거의 흡착 제거된다.
다음으로, 엑스트라 제습 장치(EDH)에서 배출된 바이오가스는 파이프를 따라 VOC 제거 장치(VRA)에 보내진다. VOC 제거 장치(VRA)에서는, 메탄가스를 제외한 탄화수소류, 할로겐화합물, 염소, 불화수소, 잔여 실록산 등이 제거된다. 이 VOC 제거 장치(VRA)의 출구에서 측정된 탄화수소의 농도는 1ppm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
VOC 제거 장치(VRA)로부터 배출되는 바이오가스는 제3 가스 필터(GF; 도 1에서는 #3 GF)를 거쳐, 후술하는 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)에 공급된다.
제3 가스 필터(GF; 도 1에서는 #3 GF)와 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT) 사이의 파이프에는 전동 밸브(EV) 및 유량계(FM)가 설치되어 있으며, 설비의 자동화 운전이 가능하도록, 이들 전동 밸브(EV) 및 유량계(FM)는 제어부(미도시)에 전기적으로 연결되어 있다.
이어서, 바이오가스 전처리부(PTP)의 하류에 배치되는 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)에 대해 설명한다.
본 실시예의 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)는, 멤브레인 장치(MA)와, 진공 펌프(미도시)와, 정제가스 저장 탱크(ST) 등으로 구성된다.
멤브레인 장치(MA)는, 전처리(前處理) 바이오가스의 대부분을 차지하는 메탄가스와 이산화탄소를 분리하는 장치로서, 멤브레인(분리막)에 의해 이들 기체를 분리한다. 멤브레인을 통한 기체의 분리는, 분압차에 의한 선택적 가스 투과로 행해진다. 즉, 멤브레인의 소재에 따라, 기체의 용해도와 투과도가 다른 것에 의해 두 기체를 분리하는 것이다. 일례로, 멤브레인의 소재가 폴리술폰(Polysulfone)일 경우에, 기체의 멤브레인 투과 속도는 수증기≫이산화탄소≫황화수소≫질소≫메탄가스로 갈수록 느려진다.
따라서, 멤브레인 장치(MA)를 통해 이산화탄소와 메탄가스를 분리하고, 메탄가스를 농축시킬 수 있다.
도 1에서, 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)는, 1대(1段)의 멤브레인 장치(MA)를 가지는 구성이지만, 여러 대(多段)의 멤브레인 장치(MA)를 가지는 구성으로 제작해도 된다. 일례로, 3대의 멤브레인 장치(MA)를 가지는 경우에, 1단째의 멤브레인 장치(MA)에서 배출되는 바이오가스는 2단째의 멤브레인 장치(MA)를 거쳐 정제가스 저장 탱크(ST)로 보내지고, 1단째의 멤브레인 장치(MA)의 이산화탄소 배출구에서 배출되는 기체(이산화탄소+바이오가스의 일부)는 3단째의 멤브레인 장치(MA)로 보내지며, 2단째의 멤브레인 장치(MA)의 이산화탄소 배출구에서 배출되는 기체(이산화탄소+바이오가스의 일부)는 리턴 파이프를 통해 1단째의 멤브레인 장치(MA)에 보내지고, 3단째의 멤브레인 장치(MA)의 이산화탄소 배출구에서 배출되는 이산화탄소는 진공 펌프(미도시)를 거쳐 이산화탄소 압축기(CC)로 보내지는 한편, 3단째의 멤브레인 장치(MC)에 배출되는 바이오가스는 리턴 파이프를 통해 1단째의 멤브레인 장치(MA)에 보내지는 구성으로 제작할 수 있다.
정제된 바이오가스(정제가스)는 정제가스 저장 탱크(ST)에서, 예를 들면, 25초 이상 체류하며, 정제가스 저장 탱크(ST)의 운전 온도/압력은 25℃/9.9bar이다.
도 1을 다시 참조하여, 멤브레인 장치(MA)와 정제가스 저장 탱크(ST) 사이를 연결하는 파이프에는 복합가스 측정기(CGM)와 전동 밸브(EV)와 유량계(FM)가 이 순서로 배설되어 있으며, 이들 각각은, 도시하지 않은 제어부에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 복합가스 측정기(CGM)와 전동 밸브(EV) 사이의 파이프에서 분기(分岐)된 리턴 파이프가 멤브레인 장치(MA)의 바이오가스 유입구에 이어진 파이프에 연결되어 있다. 복합가스 측정기(CGM)는 멤브레인 장치(MA)에서 배출되는 바이오가스의 농도와 이산화탄소의 농도를 동시에 측정하고, 그 측정값을 제어부에 송신한다. 상기 제어부(미도시)는 복합가스 측정기(CGM)의 측정값이 허용범위에 드는 값일 때에는 바이오가스(정제 처리된 바이오가스)가 정제가스 저장 탱크(ST)로 보내질 수 있도록 전동 밸브(EV)를 개방하며, 상기 측정값이 허용범위를 벗어난 값일 때에는 바이오가스가 상기 리턴 파이프를 경유하여 멤브레인 장치(MA)에 다시 보내지도록 전동 밸브(EV)를 폐쇄한다.
이러한 구성에 의하면, 특히 멤브레인 장치(MA)가 3단 배치되는 구성일 경우에, 순도(메탄 함량) 97% 이상의 바이오가스가 95% 이상의 회수율로 회수되어 정제가스 저장 탱크(ST)에 저장될 수 있다. 한편, 멤브레인 장치(MA)의 이산화탄소 배출구에 연결되어 있는 진공 펌프(미도시)를 통해 이산화탄소 압축기(CC)로 보내진 이산화탄소는, 예를 들면 게이지압력 30bar까지 압축된 후, 이산화탄소 액화 장치(CLA)를 거쳐 이산화탄소 저장 탱크(CT)에 액체 상태로 저장된다.
국내에서의 바이오가스 활용에 관한 연구 및 기술개발은 메탄에 치중되어 있고 이산화탄소에 관련해서는 미흡한 실정인데, 본 발명의 경우는, 저품질 바이오가스의 정제 과정에서 분리배출되는 고농도의 이산화탄소를 이산화탄소 액화 장치(CLA)에 의해 액화하므로, 이산화탄소의 대기 방출을 억제함과 아울러 액화 탄산을 얻을 수 있다는 경제적 이점을 제공할 수 있다.
이어서, 바이오가스 유용화 처리부(UTP)에 대해 설명한다.
바이오가스 유용화 처리부(UTP)는, 예를 들면, 정제가스에 소정량의 LPG를 혼합해서 도시가스 용도로 사용 가능하도록 하거나(열량 조정), 또는, 수소 생산이 가능하도록 정제가스를 개질(개질화)하는 구성요소이다.
도 1에서, 바이오가스 유용화 처리부(UTP)가 열량 조정 타입일 경우, LPG 공급 장치(LS)와, 가스 혼합 장치(GM)와, 부취제 공급 장치(OST)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
정제가스 저장 탱크(ST)로부터 공급되는 정제가스와 LPG 공급 장치(LS)로부터 공급되는 LPG는 가스 혼합 장치(GM) 내에서 균일하게 혼합된다. 정제가스와 LPG의 혼합 비율은, 예를 들면, 혼합가스의 열량이 도시가스의 열량(9,800∼10,600㎉/N㎥, 바람직하게는 10,200∼10,400㎉/N㎥)을 충족시킬 수 있는 범위 내에서, 임의로 정하면 된다.
본 실시예의 LPG 공급 장치(LS)는, LPG 저장 탱크와, LPG 저장 탱크로의 LPG 충전시에 사용하는 LPG 압축기와, LPG 저장 탱크로부터 가스 혼합 장치(GM)로 LPG를 공급하는 LPG 공급 펌프와, LPG를 가스화하는 LPG 기화기로 구성될 수 있다.
이종(異種)의 가스(정제가스와 LPG 가스)를 균일하게 혼합하는 가스 혼합 장치(GM)로서 공지의 가스 믹서가 사용될 수 있다. 본 실시예의 경우는, 가스가 유동하는 방향을 따라 2열의 교반날개(엘리먼트)가 나선형으로 연장되면서 비틀린 형태의 터뷰레터(Combined turbulators)로 이루어져 있다.
이어서, 가스 혼합 장치(GM)에서 배출된 혼합가스는, 부취제 공급 장치(OST)로부터 공급되는 소정량의 부취제와 혼합되며, 파이프를 통해서, 사용처나 저장 장소(미도시)로 이송된다. 본 실시예에서 사용되는 부취제 공급 장치(OST)는, 부취제 저장 탱크와 부취제 공급 펌프로 구성될 수 있다. 부취제는, 도시가스의 누출을 인지할 수 있도록 하는 첨가물로서, 메르캅탄류 또는 황화물류(cyclic sulfide)를 예로 들 수 있다.
한편, 바이오가스 유용화 처리부(UTP)가 개질 타입일 경우, 아래의 흡열 반응으로 수소를 생산하는 수증기 개질 반응기 또는 아래의 발열 반응으로 수소를 생산하는 부분산화 반응기로 구성될 수 있다.
흡열 반응 : CH4 + H2O → CO + 3H2
발열 반응 : CH4 + ½O2 → CO + 2H2
그 밖에, 본 실시예의 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비는, 각 공정의 특성을 고려한 자동화 운전과 장치의 유지관리가 원활하면서도 용이하게 이루어질 수 있도록 하나 이상의 계측기기(예를 들면, 압력계, 습도계, 온도계 등)가 전술한 각각의 장치에 적절히 구비될 수 있다. 이렇게 하면, 각 계측기기로부터 제어부(미도시)로 전송된 측정값에 근거하여, 작업자가 설비 전체나 일부 장치의 운전 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
제2 실시예
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비의 구성을 설명한다.
여기서, 제2 실시예의 구성 중, 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 중복 설명이 되지 않도록 한다.
제2 실시예에 따른 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)는 압력변동 흡착 장치(PSA; Pressure Swing Adsorption)로 구성되어 있다.
이 기술분야에서 공지된 압력변동 흡착 장치(PSA)는, 반응 탱크(RT) 내의 흡착제(carbon molecular sieve)와 전처리 바이오가스의 압력 순환으로 생기는 흡착 평형량의 차이에 의해 이산화탄소와 메탄가스를 선택적으로 분리한다. 본 실시예의 경우는, 4대의 반응 탱크(RT)가 병렬로 배치되어 개별적으로 또는 동시에 운전되고 있다.
이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하는 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 상술한 대로의 구성과 작용에 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이, 본 발명에 대해 다수의 변경과 수정이 가해질 수 있음을 통상의 기술자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
PTP : 바이오가스 전처리부(前處理部)
DHA : 바이오가스 제습 장치
GB : 송풍기
ESA : 엑스트라 탈황 장치
SRA : 실록산 제거 장치
20…실록산 제거 여재 충전 탱크 21…바이오가스 배기구
22…바이오가스 유입구 23…맨홀
24…바이오가스 배출구 25…바이오가스 배출관
26…바이오가스 유입관 27…지지판
28…첨착 활성탄
GF : 가스 필터
BT : 버퍼 탱크
GC : 가스 압축기
EDH : 엑스트라 제습 장치
VRA : VOC 제거 장치
EV : 전동 밸브
FM : 유량계
BPT : 바이오가스 정제-고질화 처리부
MA : 멤브레인 장치
ST : 정제가스 저장 탱크
CC : 이산화탄소 압축기
CGM : 복합가스 측정기
EV : 전동 밸브
FM : 유량계
CLA : 이산화탄소 액화 장치
CT : 이산화탄소 저장 탱크
PSA : 압력변동 흡착 장치
RT : 반응 탱크
UTP : 바이오가스 유용화 처리부
LS : LPG 공급 장치
GM : 가스 혼합 장치
OST : 부취제 공급 장치
RF : 개질화 장치

Claims (5)

  1. 순도(메탄 함량) 60% 이하의 저품질 바이오가스를 바이오가스 전처리부(PTP)와 바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)와 바이오가스 유용화 처리부(UTP) 순으로 통과시켜, 바이오가스 유래(由來)의 차량연료, 도시가스, 수소충전소용 또는 연료전지용으로 유용(有用) 가능한 고품질 정제가스를 얻는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비로서,
    바이오가스 전처리부(PTP)는, 탈황 처리된 상태로 공급되는 저품질 바이오가스에 포함된 수분을 제거하는 냉각식 제습 장치로서 R407C를 냉매로 사용하는 냉각기와 핀튜브 열교환기의 조합으로 구성되는 바이오가스 제습 장치(DHA)와, 제습 처리된 바이오가스로부터 실록산을 흡착제거하는 실록산 제거 장치(SRA)와, 실록산이 제거된 바이오가스로부터 먼지와 부유물을 흡착제거하는 제1 가스 필터(#1 GF)와, 바이오가스 제습 장치(DHA)와 실록산 제거 장치(SRA) 사이에 배치되는 엑스트라 탈황 장치(ESA)와, 바이오가스 제습 장치(DHA)와 엑스트라 탈황 장치(ESA) 사이에 배치되는 송풍기(GB)와, 제1 가스 필터(#1 GF)의 하류측에 배치되는 제1 버퍼 탱크(#1 BT)와, 제1 버퍼 탱크(#1 BT)의 하류측에 배치되는 가스 압축기(GC)와, 가스 압축기(GC)의 하류측에 배치되는 제2 버퍼 탱크(#2 BT)와, 제2 버퍼 탱크(#2 BT)의 하류측에 배치되는 제2 가스 필터(#2 GF)와, 제2 가스 필터(#2 GF)의 하류측에 배치되는 엑스트라 제습 장치(EDH)와, 엑스트라 제습 장치(EDH)의 하류측에 배치되는 VOC 제거 장치(VRA)와, VOC 제거 장치(VRA)의 하류측에 배치되는 제3 가스 필터(#3 GF)를 포함하여 구성되며,
    바이오가스 정제-고질화 처리부(BPT)는, 바이오가스 전처리부(PTP)를 거쳐 나온 전처리(前處理) 바이오가스가 유입되는 3개의 멤브레인 장치(MA)와, 3개의 멤브레인 장치(MA)를 통해 분리된 이산화탄소가 유입되어 게이지압력 30bar까지 압축되는 이산화탄소 압축기(CC)와, 이산화탄소 압축기(CC)로부터 배출되는 이산화탄소가 액화되어 저장되는 이산화탄소 액화 장치(CLA) 및 이산화탄소 저장 탱크(CT)와, 상기 3개의 멤브레인 장치(MA)에서 배출되는 바이오가스의 농도와 이산화탄소의 농도가 동시에 측정되는 복합가스 측정기(CGM)와, 순도(메탄 함량) 97% 이상의 바이오가스만 저장되는 정제가스 저장 탱크(ST)와, 복합가스 측정기(CGM)와 정제가스 저장 탱크(ST) 사이에 배치되어 복합가스 측정기(CGM)에 의해 측정된 바이오가스의 농도에 따라 개폐되는 전동 밸브(EV)와, 복합가스 측정기(CGM)와 전동 밸브(EV) 사이에 한쪽이 연결되고 다른쪽이 상기 3개의 멤브레인 장치(MA)의 상류측에 연결되는 파이프를 포함하여 구성되며,
    상기 3개의 멤브레인 장치(MA)는, 1단째의 멤브레인 장치(MA)에서 배출되는 바이오가스가 2단째의 멤브레인 장치(MA)를 거쳐 정제가스 저장 탱크(ST)로 보내지고, 1단째의 멤브레인 장치(MA)의 이산화탄소 배출구에서 배출되는 기체가 3단째의 멤브레인 장치(MA)로 보내지며, 2단째의 멤브레인 장치(MA)의 이산화탄소 배출구에서 배출되는 기체가 리턴 파이프를 통해 1단째의 멤브레인 장치(MA)에 보내지고, 3단째의 멤브레인 장치(MA)의 이산화탄소 배출구에서 배출되는 이산화탄소가 이산화탄소 압축기(CC)와 이산화탄소 액화 장치(CLA)를 거쳐 액체 상태로 이산화탄소 저장 탱크(CT)로 보내져서 저장되는 한편, 3단째의 멤브레인 장치(MC)에서 배출되는 바이오가스가 리턴 파이프를 통해 1단째의 멤브레인 장치(MA)에 보내지도록 배관 연결되어 있으며,
    바이오가스 유용화 처리부(UTP)는, LPG 공급 장치(LS)와, 도시가스의 열량을 충족시키는 범위에서 정제가스 저장 탱크(ST)로부터 공급되는 정제가스와 일정량의 LPG를 혼합하여 혼합가스를 제조하는 가스 혼합 장치(GM)와, 상기 혼합가스에 대해 일정량의 부취제를 혼합하는 부취제 공급 장치(OST)를 포함하여 구성되며,
    상기 엑스트라 탈황 장치(ESA)는 수산화철을 여재로 사용함으로써, 아래의 화학반응에 의해, 부식성 유해 가스인 황화수소와 인산과 비산이 바이오가스로부터 동시에 제거되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비.
    2Fe(OH)3 + 3H2S → 2Fe2S3 + 6H2O: 탈황 처리
    Fe(OH)3 + H3PO4 → FePO4 + 3H2O
    Fe(OH)3 + H3AsO4 → FeAsO4 + 3H2O
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020210179256A 2021-12-15 2021-12-15 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비 KR102467476B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210179256A KR102467476B1 (ko) 2021-12-15 2021-12-15 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210179256A KR102467476B1 (ko) 2021-12-15 2021-12-15 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102467476B1 true KR102467476B1 (ko) 2022-11-17

Family

ID=84233306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210179256A KR102467476B1 (ko) 2021-12-15 2021-12-15 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102467476B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110117809A (ko) * 2010-04-22 2011-10-28 벽산건설 주식회사 고순도 바이오가스 정제시스템 및 바이오가스 정제방법
KR101100321B1 (ko) 2011-11-04 2011-12-30 (주)대우건설 바이오가스의 정제／고질화 및 압축 시스템
JP4956089B2 (ja) * 2006-08-18 2012-06-20 吸着技術工業株式会社 吸着剤を利用したバイオ発酵ガスからのメタンの回収、精製方法
KR101529130B1 (ko) * 2014-09-18 2015-06-17 한국화학연구원 저온 저압의 운전조건을 특징으로 하는 고순도 메탄가스의 분리를 위한 다단계 막분리 정제공정 및 장치
KR101534802B1 (ko) * 2015-03-30 2015-07-07 한솔이엠이(주) 아민 흡수유닛을 포함하는 바이오가스 정제 시스템
JP2018511472A (ja) * 2014-12-29 2018-04-26 エボニック ファイバース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＥｖｏｎｉｋ Ｆｉｂｒｅｓ ＧｍｂＨ 低メンテナンスコストのガス分離プロセス
KR101984893B1 (ko) 2017-10-27 2019-05-31 (주)에어레인 바이오가스 고질화용 중공사 복합막, 이를 포함하는 막모듈 및 그 제조방법
KR102101368B1 (ko) 2018-06-29 2020-05-29 주식회사 이케이 바이오가스 고질화 시스템

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4956089B2 (ja) * 2006-08-18 2012-06-20 吸着技術工業株式会社 吸着剤を利用したバイオ発酵ガスからのメタンの回収、精製方法
KR20110117809A (ko) * 2010-04-22 2011-10-28 벽산건설 주식회사 고순도 바이오가스 정제시스템 및 바이오가스 정제방법
KR101100321B1 (ko) 2011-11-04 2011-12-30 (주)대우건설 바이오가스의 정제／고질화 및 압축 시스템
KR101529130B1 (ko) * 2014-09-18 2015-06-17 한국화학연구원 저온 저압의 운전조건을 특징으로 하는 고순도 메탄가스의 분리를 위한 다단계 막분리 정제공정 및 장치
JP2018511472A (ja) * 2014-12-29 2018-04-26 エボニック ファイバース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＥｖｏｎｉｋ Ｆｉｂｒｅｓ ＧｍｂＨ 低メンテナンスコストのガス分離プロセス
KR101534802B1 (ko) * 2015-03-30 2015-07-07 한솔이엠이(주) 아민 흡수유닛을 포함하는 바이오가스 정제 시스템
KR101984893B1 (ko) 2017-10-27 2019-05-31 (주)에어레인 바이오가스 고질화용 중공사 복합막, 이를 포함하는 막모듈 및 그 제조방법
KR102101368B1 (ko) 2018-06-29 2020-05-29 주식회사 이케이 바이오가스 고질화 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5869143B2 (ja) 発電および石油増進回収のためのシステムおよび方法
US11459233B2 (en) Process and plant for producing and storing hydrogen
KR102417097B1 (ko) 천연가스를 이용한 블루수소 생산장치와 원료 연소시 발생한 폐가스의 액화 장치, 고온의 증기를 이용한 증기 터빈 발전장치
EP3978434A1 (en) Gas production device, gas production system, iron production system, chemical product production system, and gas production method
US20210395083A1 (en) Hydrogen Production with Membrane Reformer
JP5280343B2 (ja) 二酸化炭素分離回収装置を伴う水素分離型水素製造システム
JP4696203B2 (ja) バイオガスプラントの制御装置およびバイオガスプラントの制御方法
KR20070100962A (ko) 이산화탄소 방출이 적은 합성가스 제조 방법
JP5039407B2 (ja) 水素製造および二酸化炭素回収方法ならびに装置
JP2006522588A (ja) 自給式流線型メタンおよび／または高純度水素生成システム
WO2016091636A1 (en) A process for the preparation of ultra-high purity carbon monoxide
KR102430685B1 (ko) 용액 배쓰 형태의 고농도 황화수소 제거 장치
CA2698246C (en) A system and process for hydrocarbon synthesis
RU2425089C2 (ru) Система синтеза жидкого топлива
CN107278340B (zh) 燃料电池系统
EP2025642B1 (en) Method for treatment of drain in hydrogen production and hydrogen production system
JP2017521353A (ja) 水素を生成するための方法
KR102467476B1 (ko) 바이오가스 정제-고질화 및 유용화 설비
JP3671040B2 (ja) 水素基軸インフラシステム
JP5547994B2 (ja) 脱硫方法および脱硫装置および燃料電池発電システム
BRPI0712966A2 (pt) remoção de oxigênio
JP7122042B1 (ja) パージ方法およびシステム
CN115159458B (zh) 一种天然气制氢系统及制氢方法
JP2017206402A (ja) 水素ガスの製造方法、およびバイオガス水素化設備
JP6077169B1 (ja) 水素ガスの製造方法、およびバイオガス水素化設備

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant