KR20160033092A - Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same - Google Patents

Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR20160033092A
KR20160033092A KR1020160030215A KR20160030215A KR20160033092A KR 20160033092 A KR20160033092 A KR 20160033092A KR 1020160030215 A KR1020160030215 A KR 1020160030215A KR 20160030215 A KR20160030215 A KR 20160030215A KR 20160033092 A KR20160033092 A KR 20160033092A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
methane
carbon dioxide
biogas
gas separation
Prior art date
Application number
KR1020160030215A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하성용
고형철
이충섭
문종철
김세종
임진혁
고원환
임주환
Original Assignee
(주)에어레인
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 (주)에어레인 filed Critical (주)에어레인
Priority to KR1020160030215A priority Critical patent/KR20160033092A/en
Publication of KR20160033092A publication Critical patent/KR20160033092A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • 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
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • 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
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/005—Microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/55—Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
    • B01D2257/553—Compounds comprising hydrogen, e.g. silanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/05—Biogas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane

Abstract

The present invention relates to a gas separation apparatus and a gas separation method using the same. According to the present invention, the gas separation apparatus can solve problems which can be disadvantages of a prior art and are associated with the following causes: an increase in process costs incurred by high-priced hollow membranes; procedural inconvenience due to the use of high-pressure devices and also by being supervised and managed by related statute; and a waste of raw materials and environmental pollution due to release of methane during a process stabilization period. To this end, the gas separation apparatus of the present invention includes: (A) a biogas supply part supplying biogas containing carbon dioxide and methane; (B) a dehumidifying part removing moisture in the biogas supplied from the biogas supply part; (C) a desiloxane part removing siloxane in the biogas dehumidified from the dehumidifying part; (D) a gas separation part separating methane and carbon dioxide from the biogas discharged from the desiloxane part; (E) a methane collecting part collecting methane-rich gas discharged from the gas separation part; and (F) a carbon dioxide collecting part collecting carbon dioxide-rich gas discharged from the gas separation part.

Description

3 단계 기체 분리부를 포함하는 기체 분리장치 및 이를 이용한 기체 분리방법{Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same}[0001] The present invention relates to a gas separation apparatus including a three-stage gas separation unit and a gas separation method using the same,

본 발명은 3단 기체 분리부를 포함하는 기체 분리장치 및 이를 이용한 기체 분리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas separation apparatus including a three-stage gas separation unit and a gas separation method using the same.

종래, 기체 분리장치는 선택도가 높은 중공막을 이용해서 수행되는 경우가 많은데, 선택도가 높은 중공막은 상대적으로 매우 고가여서, 전체적인 공정 비용의 상승을 초래하게 된다.Conventionally, a gas separation apparatus is often carried out using a hollow film having a high selectivity. However, a hollow film having a high selectivity is relatively expensive, resulting in an increase in the overall process cost.

또한, 기존의 기체 분리장치에서와 같이 10 bar 이상의 고압 조건에서 공정을 운전하게 되면, 분리막 모듈의 처리량이 증가하는 점에서는 유리할 수 있으나, 고압가스안전관리법 등과 같은 별도 법령에 의해 공정 운전 허가나 시설에 대한 정기 검사 및 안전 관리자 교육 등을 별도로 시행해야 하는 절차상 복잡함이 발생하게 된다.In addition, if the process is operated under a high pressure of 10 bar or more as in the conventional gas separator, it may be advantageous in terms of increasing the throughput of the membrane module. However, according to a separate act such as the high- And the training of safety managers should be carried out separately.

뿐만 아니라, 운전 시작에서부터 상당한 시간 동안, 생산되는 정제 메탄의 유량과 농도가 큰 폭으로 변하여 상당한 시간 동안의 공정 안정화 기간이 필요로 하게 되는데, 그 결과 그 안정화 기간 동안에 활용되지 못하는 원료 기체의 낭비도 문제지만, 제품화되지 못하고 그대로 배출될 수밖에 없는 메탄으로 인해 환경오염이 더 큰 문제가 되고 있다.In addition, the flow rate and concentration of the purified methane produced during a considerable period of time from the start of the operation are greatly changed, and a process stabilization period is required for a considerable time. As a result, the waste gas of the raw gas that can not be utilized during the stabilization period However, environmental pollution becomes a bigger problem due to methane, which can not be produced and released as it is.

한국 공개특허공보 제10-2014-0005846호에서는 본 발명과 같은 기체 분리장치 및 이를 이용한 기체 분리방법을 개시하고 있으나, 다만 위에서 언급한 고가의 중공막으로 인한 공정 비용 상승의 문제, 고압 장치 등을 사용하고 관련 법령에 따라 관리 감독 등을 받아야 하는 절차상 번거로움의 문제, 낮은 투과도 분리막으로 처리량을 증가시키기 위해 고압 운전을 함에 따라 에너지 및 장치비용이 증가하는 문제, 공정 안정화 기간 동안 그대로 메탄이 배출되는 것으로 인한 원료 물질 낭비 및 환경 오염의 문제를 그대로 안고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0005846 discloses a gas separating apparatus and a gas separating method using the gas separating apparatus according to the present invention. However, it is difficult to solve the problem of an increase in process cost due to the above- The problem of process hassles that must be used in accordance with relevant laws and regulations, the problem of increased energy and equipment costs due to high-voltage operation to increase throughput with low permeability membrane, And waste of raw materials and environmental pollution caused by the fact that it has.

따라서, 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a technique for solving such conventional problems.

한국 공개특허공보 제10-2014-0005846호Korean Patent Publication No. 10-2014-0005846 미국 특허공보 제6,565,626호U.S. Patent No. 6,565,626 미국 특허공보 제6,168,649호U.S. Patent No. 6,168,649 미국 특허공보 제5,411,721호U.S. Patent No. 5,411,721 미국 특허공보 제4,863,492호U.S. Patent No. 4,863,492

따라서, 본 발명에서는 위와 같이 종래 기술의 한계로 지적될 수 있는 고가의 중공막으로 인한 공정 비용 상승의 문제, 고압 장치 등을 사용하고 관련 법령에 따라 관리 감독 등을 받아야 하는 절차상 번거로움의 문제, 낮은 투과도 분리막으로 처리량을 증가시키기 위해 고압 운전을 함에 따라 에너지 및 장치비용이 증가하는 문제, 공정 안정화 기간 동안 그대로 메탄이 배출되는 것으로 인한 원료 물질 낭비 및 환경 오염의 문제를 해결할 수 있는 기체 분리장치 및 이를 이용한 기체 분리방법을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, there is a problem of an increase in process cost due to an expensive hollow film which can be pointed out as a limitation of the prior art as described above, a problem of a process hassle requiring the use of a high- , A problem of increased energy and equipment cost due to high-pressure operation to increase the throughput with a low permeability separator, a gas separator capable of solving the problem of waste of raw materials and environmental pollution due to the release of methane as it is during the process stabilization period And a gas separation method using the same.

본 발명의 일 측면은 (d1) 공급 혼합기체를 압축하는 압축기, (d2) 상기 압축된 공급 혼합기체를 제1 농축기체(concentrate) 및 제1 투과기체(permeate)로 분리하는 제1 기체 분리부, (d3) 상기 제1 농축기체를 제2 농축기체 및 제2 투과기체로 분리하는 제2 기체 분리부, (d4) 상기 제1 투과기체를 제3 농축기체 및 제3 투과기체로 분리하는 제3 기체 분리부, (d5) 상기 제2 투과기체를 전량 상기 압축기 전단으로 재순환시키는 제1 재순환부, (d6) 상기 제3 농축기체를 전량 상기 압축기 전단으로 재순환시키는 제2 재순환부를 포함하는 기체 분리장치에 관한 것이다.(D1) a compressor for compressing a feed mixture; (d2) a first gas separation unit for separating the compressed feed mixture into a first concentrate and a first permeate, (d3) a second gas separator for separating the first concentrated gas into a second concentrated gas and a second permeated gas, (d4) a second gas separator for separating the first permeated gas into a third concentrated gas and a third permeated gas, (D5) a first recirculation unit for recirculating the second permeable gas to the front end of the compressor, (d6) a second recirculation unit for recirculating the third concentrated gas to the front end of the compressor, ≪ / RTI >

본 발명의 다른 측면은 본 발명의 여러 구현예에 따른 기체 분리장치를 포함하는 바이오 가스 분리장치에 관한 것으로, 구체적으로 (A) 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오 가스를 공급하는 바이오 가스 공급부, (B) 상기 바이오 가스 공급부로부터 공급된 바이오 가스 내 수분을 제거하기 위한 제습부, (C) 상기 제습부에서 제습된 바이오 가스 내 실록산을 제거하기 위한 탈실록산부, (D) 상기 탈실록산부에서 배출된 바이오 가스로부터 메탄과 이산화탄소를 분리하는 기체 분리부, (E) 상기 기체 분리부로부터 배출된 메탄 풍부(rich) 기체를 수집하는 메탄 수집부, (F) 상기 기체 분리부로부터 배출된 이산화탄소 풍부 기체를 수집하는 이산화탄소 수집부를 포함하는 바이오 가스 분리장치에 관한 것이다.In another aspect of the present invention, there is provided a biogas separation apparatus including a gas separation apparatus according to various embodiments of the present invention. Specifically, (A) a biogas supply unit for supplying biogas including carbon dioxide and methane, (B (C) a desilyloxane part for removing siloxane in the biogas dehumidified by the dehumidifying part, (D) a desilyloxane part for removing moisture from the biosynthetic gas discharged from the desilyloxy part, (E) a methane collecting section for collecting methane rich gas discharged from the gas separating section, (F) a carbon dioxide rich gas discharged from the gas separating section, To a biogas separation device including a carbon dioxide collecting part for collecting biogas.

본 발명의 여러 측면 및 여러 구현예에 따르면, 위와 같이 종래 기술의 한계로 지적될 수 있는 고가의 중공막으로 인한 공정 비용 상승의 문제, 고압 장치 등을 사용하고 관련 법령에 따라 관리 감독 등을 받아야 하는 절차상 번거로움의 문제, 낮은 투과도 분리막으로 처리량을 증가시키기 위해 고압 운전을 함에 따라 에너지 및 장치비용이 증가하는 문제, 공정 안정화 기간 동안 그대로 메탄이 배출되는 것으로 인한 원료 물질 낭비 및 환경 오염의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.According to various aspects and various embodiments of the present invention, it is necessary to use a high pressure device and the like and to supervise and supervise according to relevant laws and regulations, problems of an increase in process cost due to an expensive hollow film which can be pointed out as limitations of the prior art The problem of process hassle, the problem of increased energy and equipment costs due to high-pressure operation to increase the throughput with low permeability membrane, the waste of raw materials due to the release of methane as it is during the process stabilization period, and the problem of environmental pollution Can be solved.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 채택하고 있는 공정에 대한 개략도이다.FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams of the processes employed in Examples and Comparative Examples of the present invention.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 측면은 (d1) 공급 혼합기체를 압축하는 압축기, (d2) 상기 압축된 공급 혼합기체를 제1 농축기체(concentrate) 및 제1 투과기체(permeate)로 분리하는 제1 기체 분리부, (d3) 상기 제1 농축기체를 제2 농축기체 및 제2 투과기체로 분리하는 제2 기체 분리부, (d4) 상기 제1 투과기체를 제3 농축기체 및 제3 투과기체로 분리하는 제3 기체 분리부, (d5) 상기 제2 투과기체를 전량 상기 압축기 전단으로 재순환시키는 제1 재순환부, (d6) 상기 제3 농축기체를 전량 상기 압축기 전단으로 재순환시키는 제2 재순환부를 포함하는 기체 분리장치에 관한 것이다.(D1) a compressor for compressing a feed mixture; (d2) a first gas separation unit for separating the compressed feed mixture into a first concentrate and a first permeate, (d3) a second gas separator for separating the first concentrated gas into a second concentrated gas and a second permeated gas, (d4) a second gas separator for separating the first permeated gas into a third concentrated gas and a third permeated gas, (D5) a first recirculation unit for recirculating the second permeable gas to the front end of the compressor, (d6) a second recirculation unit for recirculating the third concentrated gas to the front end of the compressor, ≪ / RTI >

이때, 상기 공급 혼합기체는 (i) 공급(feeding) 기체 및 (ii) 상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체이다. 또한, 상기 제1 기체 분리부, 상기 제2 기체 분리부, 상기 제3 기체 분리부는 1 개 이상의 중공사막 형태 기체 분리막으로 구성될 수 있다.Wherein the feed mixture is a recycle mixture of (i) a feeding gas and (ii) the recycled second permeate gas and the third enriched gas. The first gas separator, the second gas separator, and the third gas separator may be formed of one or more hollow fiber membranes.

여기서, 상기 제1 기체 분리부, 상기 제2 기체 분리부, 상기 제3 기체 분리부에 의해서, 상기 각 기체 분리부에 투입되는 혼합기체에 비해 상기 각 농축기체는 메탄 농도가 높고, 상기 각 기체 분리부에 투입되는 혼합기체에 비해 상기 각 투과기체는 이산화탄소 농도가 높게 된다. 즉, 제1 기체 분리부에 투입되는 혼합기체와 비교하여, 상기 제1 농축기체는 메탄 농도가 증가하고, 상기 제1 투과기체는 이산화탄소 농도가 증가하게 된다. 마찬가지로, 제2 기체 분리부에 투입되는 혼합기체와 비교하여, 상기 제2 농축기체는 메탄 농도가 증가하고, 상기 제2 투과기체는 이산화탄소 농도가 증가하게 된다. 또한 마찬가지로, 제3 기체 분리부에 투입되는 혼합기체와 비교하여, 상기 제3 농축기체는 메탄 농도가 증가하고, 상기 제3 투과기체는 이산화탄소 농도가 증가하게 된다.Here, each of the concentrated gases is higher in methane concentration than the mixed gas introduced into the respective gas separation units by the first gas separation unit, the second gas separation unit, and the third gas separation unit, The concentration of carbon dioxide in each of the permeable gas becomes higher than that of the mixed gas introduced into the separation unit. That is, the methane concentration of the first concentrated gas increases and the concentration of carbon dioxide increases in the first permeable gas, as compared with the mixed gas introduced into the first gas separation unit. Similarly, the concentration of methane in the second concentrated gas increases and the concentration of carbon dioxide increases in the second permeable gas, as compared with the mixed gas introduced into the second gas separation unit. Similarly, the concentration of methane in the third concentrated gas increases and the concentration of carbon dioxide increases in the third permeable gas, as compared with the mixed gas introduced into the third gas separation unit.

일 구현예에 따르면, 상기 기체 분리막은 상기 이산화탄소 대비 메탄의 선택도가 24 내지 30이다. 또한, 이때 상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체의 부피는 상기 공급 혼합기체 부피 대비 40 내지 60 부피%이다.According to one embodiment, the selectivity of methane to carbon dioxide in the gas separation membrane is 24 to 30. Further, the volume of the recycled gas mixture of the recycled second permeation gas and the third enriched gas is 40 to 60% by volume of the supplied mixed gas volume.

이와 같이, 저가의 저선택도와 고투과도의 막을 사용하더라도 재순환율을 높임으로써 최종 메탄의 순도와 회수율 수준을 고가의 고선택도 막을 사용하는 경우와 동등한 수준으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 투과도로 인해 저압 운전이 가능하며 모듈 당 처리 용량이 크므로 장치비용 및 운전비용이 낮아지는 효과도 추가로 얻을 수 있는 장점이 있다.In this way, even if low-priced low selectivity and high permeability membranes are used, the purity and recovery rate of the final methane can be maintained at the same level as that of the high-selectivity membranes by increasing the recirculation rate, Low-voltage operation is possible, and since the processing capacity per module is large, it is possible to further reduce the device cost and operation cost.

본 발명에서, 기체 분리막이 보이는 메탄 대비 이산화탄소의 선택도란 일정압력과 온도조건에서 이산화탄소의 투과도를 메탄의 투과도로 나눈 값으로 투과도비를 의미한다.In the present invention, the choice of carbon dioxide versus methane in the gas separation membrane means the permeability ratio as a value obtained by dividing the permeability of carbon dioxide by the permeability of methane under a certain pressure and temperature condition.

다른 구현예에 따르면, 상기 기체 분리막의 이산화탄소 투과도는 100 내지 500 GPU이다. 또한, 이때 상기 제2 농축기체를 배출하는 제1 기체 분리부의 후단에서 상기 제2 농축기체의 압력은 4.5 내지 9.9 bar이다.According to another embodiment, the carbon dioxide permeability of the gas separation membrane is 100 to 500 GPU. At this time, the pressure of the second concentrated gas at the rear end of the first gas separator for discharging the second concentrated gas is 4.5 to 9.9 bar.

통상적으로 공정이 10 barg 초과의 고압 가스를 다루는 경우, 고압가스안전관리법 등과 같은 별도 법령에 의해 공정 운전 허가나 시설에 대한 정기 검사 및 안전 관리자 교육 등을 별도로 시행해야 하는 절차상 복잡함이 발생한다. 따라서, 공정 내 압력이 10 barg 미만으로 유지는 경우 별도의 고압 용기를 사용하지 않고 관련 행정기관의 관리 감독을 받지 않아도 되는 장점이 있다.Generally, when the process covers high pressure gas exceeding 10 barg, there is a complication in the process of separately issuing the process operation permit, the periodical inspection for the facility, and the safety manager education by separate laws such as the high-pressure gas safety management law. Therefore, if the pressure in the process is maintained below 10 barg, there is an advantage that it is not necessary to use a separate high-pressure vessel and be under the supervision of the relevant administrative agency.

위 구현예에서는 투과율이 높은 막을 사용함으로써 낮은 압력에서 운전할 수 있고, 이에 따라 고압 용기 사용에 따른 비용 증가 및 관련 행정기관으로부터의 허가 문제를 해소할 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 분리막 모듈 장치비용 및 운전비용이 낮아지는 효과도 추가로 얻을 수 있는 장점이 있다. In this embodiment, it is possible to operate at a low pressure by using a membrane having a high transmittance, thereby increasing costs due to the use of a high-pressure vessel and solving the problem of permission from a relevant administrative agency. There is an advantage that the operation cost can be lowered.

본 발명에서, 기체 분리막이 보이는 기체 투과도란 일정 압력과 온도 하에서 분리막의 단위시간 당 단위면적 당 단위 압력차에서 기체의 투과량을 의미한다.In the present invention, the gas permeability as seen in the gas separation membrane means the permeation amount of the gas at a unit pressure difference per unit area per unit time of the separation membrane under a certain pressure and temperature.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체 내 메탄의 농도는 40 내지 70 부피%, 바람직하게는 50 내지 70부피%, 더욱 바람직하게는 60 내지 66 부피%이다. 위 더욱 바람직한 범위에 있는 경우, 공급되는 바이오가스의 메탄농도와 거의 같아 공정안정성 및 정제된 메탄의 유량과 순도가 안정해지는 효과를 얻을 수 있다.According to another embodiment, the concentration of methane in the recycle gas mixture of the recycled second permeate gas and the third enriched gas is 40 to 70% by volume, preferably 50 to 70% by volume, more preferably 60 to 70% 66% by volume. The methane concentration of the supplied biogas is almost the same as that of the supplied biogas, so that the process stability and the flow rate and purity of the purified methane are stabilized.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체 내 메탄/이산화탄소 부피비를 상기 공급 혼합기체 내 메탄/이산화탄소 부피비의 0.7 내지 1.3 배, 바람직하게는 0.8 내지 1.2 배, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.1 배로 조절한다.According to another embodiment, the methane / carbon dioxide volume ratio in the recirculated gas mixture of the recirculated second permeable gas and the third enriched gas is 0.7 to 1.3 times, preferably 0.8 to 1.2 times the methane / carbon dioxide volume ratio in the feed mixture. 1.2 times, and more preferably 0.9 to 1.1 times.

투입되는 혼합기체 내 메탄 농도와 유사한 범위를 재순환 혼합기체 내 메탄의 농도를 유지하여 운전함으로써, 전체 공정 내 유동 조건이 평형상태에 이르기까지의 불안정한 운전 시간을 단축시킬 수 있으며, 더욱 바람직하게는 동일한 수준으로 운전함으로써 운전 초기부터 전체 공정 내 유동 조건이 평형상태로 안정화될 수 있어 매우 바람직하다.It is possible to shorten the unstable operation time until the flow condition in the whole process reaches the equilibrium state by operating the methane concentration in the recycle mixed gas while maintaining the similar range of the methane concentration in the mixed gas to be introduced, The flow conditions in the entire process can be stabilized in an equilibrium state from the start of operation, which is highly desirable.

본 발명의 다른 측면은 (A) 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오 가스를 공급하는 바이오 가스 공급부, (B) 상기 바이오 가스 공급부로부터 공급된 바이오 가스 내 수분을 제거하기 위한 제습부, (C) 상기 제습부에서 제습된 바이오 가스 내 실록산을 제거하기 위한 탈실록산부, (D) 상기 탈실록산부에서 배출된 바이오 가스로부터 메탄과 이산화탄소를 분리하는 기체 분리부, (E) 상기 기체 분리부로부터 배출된 메탄 풍부(rich) 기체를 수집하는 메탄 수집부, (F) 상기 기체 분리부로부터 배출된 이산화탄소 풍부 기체를 수집하는 이산화탄소 수집부를 포함하는 바이오 가스 분리장치에 관한 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a biogas supply system including (A) a biogas supply unit for supplying biogas including carbon dioxide and methane, (B) a dehumidifying unit for removing moisture in the biogas supplied from the biogas supply unit, (C) (D) a gas separation unit for separating methane and carbon dioxide from the biogas discharged from the desilyloxanic acid unit, (E) a gas separation unit for separating methane and carbon dioxide discharged from the gas separation unit, A methane collector for collecting rich gas, and (F) a carbon dioxide collector for collecting the carbon dioxide rich gas discharged from the gas separator.

이때, 상기 (D) 기체 분리부는 본 발명의 여러 구현예에 따른 기체 분리장치를 사용할 수 있다. 또한, 상기 공급(feeding) 기체는 상기 탈실록부에서 배출된 바이오 가스인 것을 특징으로 하는 바이오 가스 분리장치.
At this time, the gas separator (D) may use a gas separation apparatus according to various embodiments of the present invention. The biogas separation device according to claim 1, wherein the feeding gas is biogas discharged from the dense unshrouded portion.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the scope and content of the present invention can not be construed to be limited or limited by the following Examples. In addition, it is apparent that, based on the teachings of the present invention including the following examples, those skilled in the art can easily carry out the present invention in which experimental results are not presented specifically.

실시예Example

실시예 1Example 1

도 1에 제시한 바와 같이 연결 배치하여 공정을 구성하였다. 각 기체 분리부는 이산화탄소/메탄 선택도가 28이고 이산화탄소 투과도가 220 GPU인 폴리설폰 중공사막(Meritair MC, 에어레인)로 이루어진 중공 섬유 막 모듈을 포함한다. 1 m3/시간의 유량으로 60 부피% 메탄과 40% 이산화탄소의 공급(feeding) 기체(17)를 혼합 챔버(도 1에 미도시) 안으로 도입하고, 그 후 압축기(4)를 이용하여 재순환 혼합기체(9, 10)와 함께 8barg로 압축하고 나서, 20 ℃로 냉각시킨 혼합기체를 제1 기체 분리부(1) 도입하였다.The process is constituted by connecting and arranging as shown in FIG. Each gas separation unit includes a hollow fiber membrane module composed of a polysulfone hollow fiber membrane (Meritair MC, air lane) having a carbon dioxide / methane selectivity of 28 and a carbon dioxide permeability of 220 GPU. A feeding gas 17 of 60 vol% methane and 40 carbon dioxide is introduced into the mixing chamber (not shown in Fig. 1) at a flow rate of 1 m < 3 > / hour and thereafter the recycle mixture (9, 10), and then the mixed gas cooled at 20 DEG C was introduced into the first gas separation unit (1).

제1 농축기체(7)를 후속하여 제2 기체 분리부(2)로 전달하였다. 제2 농축기체(8)가 배출되는 밸브(13)를 7 barg로 설정하였고, 이에 따라 제1 기체 분리부(1)와 제2 기체 분리부(2)의 구동력을 결정하였다. 제2 농축기체(8)의 유량은 0.6 m3/시간이고, 메탄과 이상화탄소의 함량은 각각 98.5 부피%와 1.5 부피%이었다.The first concentrated gas (7) was subsequently delivered to the second gas separation unit (2). The valve 13 for discharging the second concentrated gas 8 was set to 7 barg and the driving force of the first gas separator 1 and the second gas separator 2 was determined accordingly. The flow rate of the second concentrated gas 8 was 0.6 m 3 / hour, and the contents of methane and anhydrous carbon were 98.5% by volume and 1.5% by volume, respectively.

제2 투과기체(9)의 유량은 0.366 m3/시간이고, 메탄과 이상화탄소의 함량은 각각 66 부피%와 34 부피%이었으며, 이는 다시 위 혼합 챔버로 재순환되고, 위에서 언급한 대로 다시 압축기(4)에 의해 압축된다. 제1 투과기체(6)의 유량은 0.547 m3/시간이고, 메탄과 이상화탄소의 함량은 각각 13.8 부피%와 86.2 부피%이었으며, 이는 공급 혼합기체로서 제3 기체 분리부(3)로 전달된다. The flow rate of the second permeable gas 9 was 0.366 m 3 / hour, and the contents of methane and anhydrous carbon were 66 vol% and 34 vol%, respectively, which were recycled back to the upper mixing chamber, 4). The flow rate of the first permeable gas 6 was 0.547 m 3 / hour, and the contents of methane and anhydrous carbon were 13.8% by volume and 86.2% by volume, respectively, which were delivered to the third gas separation unit 3 as a feed mixture .

또한, 제3 기체분리부(3)는 2.3 부피% 메탄과 97.7 부피% 이산화탄소의 조성을 갖는 제3 투과기체(11)를 유량 0.4 m3/시간으로 제공하였다. 제3 농축기체(10)는 45.1 부피% 메탄과 54.9 부피% 이산화탄소의 조성을 가지고 유량 0.147 m3/시간으로 제공되었다. 위 제3 농축기체(10)는 다시 위 혼합 챔버로 재순환되었고, 위에서 언급한 대로 다시 압축기(4)에 의해 압축되었다.The third gas separator 3 also provided a third permeation gas 11 having a composition of 2.3 vol% methane and 97.7 vol% carbon dioxide at a flow rate of 0.4 m 3 / hour. The third concentrated gas 10 was provided at a flow rate of 0.147 m 3 / hour with a composition of 45.1 vol% methane and 54.9 vol% carbon dioxide. The third concentrated gas (10) was recycled back to the upper mixing chamber and compressed again by the compressor (4) as mentioned above.

이때, 제3 농축기체(10)가 배출되어 재순환되는 과정에 별도의 밸브를 두지 않으며, 제1 기체 분리부(1)의 막에 의한 압력 감소는 별도로 제한되지 않고 상압까지 이어질 수 있도록 하였다.At this time, no additional valve is provided in the process of discharging the third concentrated gas 10 and recirculated, and the pressure reduction by the membrane of the first gas separation unit 1 is not limited to the atmospheric pressure.

재순환된 제2 투과기체(9)와 제3 농축기체(10)의 전체 유량은 0.513 m3/시간이었고, 시스템 전체를 기준으로 외부에서 투입되는 공급(feeding) 기체의 부피를 기준으로 51.3%이다.The total flow rate of the recycled second permeating gas 9 and the third enriched gas 10 was 0.513 m 3 / hr and was 51.3% based on the volume of the feeding gas externally introduced into the system as a whole .

이와 같이, 공정 중 10 barg 이상의 고압 부분공정이 전혀 포함되어 있지도 않고, 또한 상대적으로 저가의 저선택도 고투과도의 폴리설폰중공사막을 사용했음에도 불구하고, 위에서 언급한 바와 같이 순도 98.5 부피%의 메탄올 0.6 m3/시간의 유량으로 생산할 수 있음을 확인하였다(제2 농축기체(8)).As described above, even though a high-pressure partial process of not less than 10 barg is not included at all in the process, and a polysulfone hollow fiber membrane having a relatively low selectivity and a high selectivity is used, a methanol having a purity of 98.5% It was confirmed that it can be produced at a flow rate of 0.6 m 3 / hour (second enriching gas (8)).

비교예 1Comparative Example 1

도 2에 제시한 바와 같이 연결 배치하여 공정을 구성하였다. 각 기체 분리부는 선택도가 45이고 이산화탄소 투과도가 50 GPU인 중공 폴리이미드 섬유(SEPURAN, EVONIK)로 이루어진 중공 섬유 막 모듈을 포함한다. 1 m3/시간의 유량으로 50 부피% 메탄과 50% 이산화탄소의 공급(feeding) 기체(17)를 혼합 챔버(도 1에 미도시) 안으로 도입하고, 그 후 압축기(4)를 이용하여 재순환 혼합기체(9, 10)와 함께 25 bar로 압축하고 나서, 20 ℃로 냉각시킨 혼합기체를 제1 기체 분리부(1) 도입하였다.And the process was constituted by connecting and arranging as shown in FIG. Each gas separation unit includes a hollow fiber membrane module made of hollow polyimide fibers (SEPURAN, EVONIK) having a selectivity of 45 and a carbon dioxide permeability of 50 GPU. A feeding gas 17 of 50 vol.% Methane and 50 vol.% Carbon dioxide is introduced into the mixing chamber (not shown in FIG. 1) at a flow rate of 1 m 3 / hour and thereafter the recycle mixture The mixed gas, which was compressed at 25 bar together with the gases 9 and 10 and then cooled to 20 ° C, was introduced into the first gas separation unit 1.

제1 농축기체(7)를 후속하여 제2 기체 분리부(2)로 전달하였다. 제2 농축기체(8)가 배출되는 밸브(13)를 18.4 bar로 설정하였고, 이에 따라 제1 기체 분리부(1)와 제2 기체 분리부(2)의 구동력을 결정하였다. 제2 농축기체(8)의 유량은 0.503 m3/시간이고, 메탄과 이상화탄소의 함량은 각각 98.5 부피%와 1.5 부피%이었다.The first concentrated gas (7) was subsequently delivered to the second gas separation unit (2). The valve 13 for discharging the second concentrated gas 8 was set to 18.4 bar and the driving force of the first gas separator 1 and the second gas separator 2 was determined accordingly. The flow rate of the second enriched gas 8 was 0.503 m 3 / hr, and the contents of methane and anhydrous carbon were 98.5% and 1.5% by volume, respectively.

제2 투과기체(9)의 유량은 0.262 m3/시간이고, 메탄과 이상화탄소의 함량은 각각 24.6 부피%와 75.4 부피%이었으며, 이는 다시 위 혼합 챔버로 재순환되고, 위에서 언급한 대로 다시 압축기(4)에 의해 압축된다. 제1 투과기체(6)의 유량은 0.547 m3/시간이고, 메탄과 이상화탄소의 함량은 각각 7.6 부피%와 92.4 부피%이었으며, 이는 공급 혼합기체로서 제3 기체 분리부(3)로 전달된다. The flow rate of the second permeable gas 9 was 0.262 m 3 / hour, and the contents of methane and anhydrous carbon were 24.6% by volume and 75.4% by volume, respectively, which were recycled back to the upper mixing chamber, 4). The flow rate of the first permeable gas 6 was 0.547 m 3 / hour, and the contents of methane and anhydrous carbon were 7.6 vol% and 92.4 vol%, respectively, which were delivered to the third gas separation unit 3 as a feed mixture .

또한, 제3 기체분리부(3)는 1.0 부피% 메탄과 99.0 부피% 이산화탄소의 조성을 갖는 제3 투과기체(11)를 유량 0.497 m3/시간으로 제공하였다. 제3 농축기체(10)는 유량 0.05 m3/시간으로 제공되었다. 위 제3 농축기체(10)는 다시 위 혼합 챔버로 재순환되었고, 위에서 언급한 대로 다시 압축기(4)에 의해 압축되었다.The third gas separator 3 also provided a third permeation base 11 having a composition of 1.0 vol% methane and 99.0 vol% carbon dioxide at a flow rate of 0.497 m 3 / hour. The third concentrated gas 10 was supplied at a flow rate of 0.05 m 3 / hour. The third concentrated gas (10) was recycled back to the upper mixing chamber and compressed again by the compressor (4) as mentioned above.

이때, 제3 농축기체(10)가 배출되는 곳에 밸브(14)를 두고, 제1 기체 분리부(1)의 막에 의한 압력 감소가 상압까지 연장되지 않고 위 밸브(14)의 압력인 5.0 bar로 제한되도록 하였다.At this time, the valve 14 is disposed at a position where the third concentrated gas 10 is discharged, so that the pressure reduction by the membrane of the first gas separation unit 1 does not extend to the normal pressure, .

재순환된 제2 투과기체(9)와 제3 농축기체(10)의 전체 유량은 0.514 m3/시간이었고, 시스템 전체를 기준으로 외부에서 투입되는 공급(feeding) 기체의 부피를 기준으로 51.3%이다.The total flow rate of the recycled second permeable gas 9 and the third enriched gas 10 was 0.514 m 3 / h and was 51.3% based on the volume of feeding gas externally introduced on the whole system .

즉, 공정 중 10 bar 이상의 고압 부분공정이 전혀 포함되어 있지도 않음에도 불구하고, 위에서 언급한 바와 같이 순도 98.5 부피%의 메탄올 0.6 m3/시간의 유량으로 생산할 수 있고(제2 농축기체(8)), 순도 97.7 부피%의 이산화탄소를 0.4 m3/시간의 유량으로 생산할 수 있음을 확인하였다(제3 투과기체(11)).That is, even though the process does not include any high-pressure partial process of 10 bar or more in the process, it can be produced at a flow rate of 0.6 m 3 / hr of methanol with 98.5% purity of purity as described above (the second concentrated gas 8, ) And 97.7 vol% of purity can be produced at a flow rate of 0.4 m 3 / hour (third permeation gas 11).

이와 같이, 가압기(4)와 밸브(13)에 각각 25 bar와 18.2 bar이 고압을 인가하여 공정을 수행하였고(따라서 고압가스안전관리법 등의 관련 법령에 따라 관리 감독을 받게 되는 공정임), 매우 고가의 고선택도 저투과도의 중공 폴리이미드 섬유를 사용해서도, 위에서 언급한 바와 같이 순도 98.5 부피%의 메탄올을 유량 0.503 m3/시간으로 생산할 수 있음에 그침을 확인하였다(제2 농축기체(8)).In this way, the pressurizer 4 and the valve 13 are subjected to a process by applying a high pressure of 25 bar and 18.2 bar, respectively (thus, the process is subject to supervision and supervision in accordance with relevant laws and regulations such as the high-pressure gas safety control law) As described above, it was confirmed that methanol having a purity of 98.5% by volume could be produced at a flow rate of 0.503 m 3 / hour even with the use of expensive high selectivity, low permeability hollow polyimide fibers (the second concentrated gas 8)).

실시예 2a 및 2bExamples 2a and 2b

재순환되는 제2 투과기체(9)와 제3 농축기체(10)와의 재순환 혼합기체 내 메탄의 농도를 위 실시예 1의 60 부피% 대신에, 실시예 2a에서는 35 부피%로 조절하고, 실시예 2b에서는 75 부피%로 조절하는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일하게 공정을 진행하였다.The concentration of methane in the recycled gas mixture of the recycled second permeation gas 9 and the third enriched gas 10 was adjusted to 35% by volume in Example 2a instead of 60% by volume in Example 1 above, The procedure was carried out in the same manner as in Example 1, except that the volume ratio was adjusted to 75% by volume in 2b.

그 결과, 정제된 농축기체(8)의 메탄 유량 및 농도 면에서 실시예 1에 비해 다소 저조한 효과를 보임을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the purified concentrated gas (8) had a somewhat lower effect on the methane flow rate and concentration than the first embodiment.

실시예 3a 및 3bExamples 3a and 3b

재순환되는 제2 투과기체(9)와 제3 농축기체(10)와의 재순환 혼합기체 내 메탄/이산화탄소 부피비를 위 실시예 1에서와 같이 공급 혼합기체(5) 내 메탄/이산화탄소 부피비와 동일한 값(= 1)으로 조절하는 대신에, 실시예 3a에서는 0.6으로 조절하고, 실시예 3b에서는 1.4로 조절하는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일하게 공정을 수행하였다.The methane / carbon dioxide volume ratio in the recirculated gas mixture between the recycled second permeable gas 9 and the third enriched gas 10 was set to be equal to the methane / carbon dioxide volume ratio in the feed mixture 5 as in Example 1, 1), the process was carried out in the same manner as in Example 1, except that in Example 3a, it was adjusted to 0.6, and in Example 3b, it was adjusted to 1.4.

그 결과, 실시예 3a와 3b의 조건에서 각각 1시간 및 1.2시간을 운전해야만 최종 수득되는 농축 메탄 기체(제2 농축기체(8))의 유량 및 농도가 1% 이내로 안정화되는 것을 확인하였고, 이는 실시예 1에서 5분 이내로 안정화되는 것과는 큰 차이를 보임을 알 수 있다.As a result, it was confirmed that the flow rate and concentration of the final concentrated methane gas (second concentrated gas (8)) obtained under the conditions of Examples 3a and 3b were stabilized within 1% It can be seen that it is significantly different from that in Example 1, which is stabilized within 5 minutes.

실시예 4Example 4

실시예 1과 비교하여 아래와 같은 점이 상이한 것만을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 공정을 수행하였다.The process was carried out in the same manner as in Example 1, except that the following points were different from Example 1.

- 공급(feeding) 기체(17) 조성: 60 부피% 메탄과 40% 이산화탄소Feeding gas (17) Composition: 60 vol% methane and 40 vol% carbon dioxide

- 제2 농축기체(8)의 유량: 0.495 m3/시간Flow rate of the second enriching gas (8): 0.495 m 3 / hour

- 제2 투과기체(9)의 유량과 조성: 0.322 m3/시간, 메탄 55 부피%, 이산화탄소 42 부피%The flow rate and composition of the second transparent base 9: 0.322 m 3 / hour, 55 vol% methane, 42 vol%

- 제1 투과기체(6)의 유량과 조성: 0.773 m3/시간이고, 메탄 16.9 부피%, 이산화탄소 83.1 부피%The flow rate and composition of the first transparent base 6: 0.773 m 3 / hour, 16.9% by volume of methane, 83.1% by volume of carbon dioxide,

- 제3 투과기체(11)의 유량과 조성: 0.505 m3/시간, 메탄 2.5 부피%, 이산화탄소 97.5 부피%- Flow rate and composition of the third transparent base 11: 0.505 m 3 / hour, 2.5% by volume of methane, 97.5% by volume of carbon dioxide,

- 제3 농축기체(10)의 유량과 조성: 0.268 m3/시간, 메탄 44 부피%, 이산화탄소 56 부피%- Flow rate and composition of the third enriched gas (10): 0.268 m 3 / hr, 44 vol.% Methane, 56 vol.

- 재순환된 제2 투과기체(9)와 제3 농축기체(10)의 전체 유량: 0.59 m3/시간The total flow rate of the recycled second permeable gas 9 and the third enriched gas 10: 0.59 m 3 / hour

그 결과, 실시예 1에 비해 정제된 농축기체(8)의 유량 및 메탄 회수율 면에서 효과의 차이가 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that there was a difference in effect between the flow rate and the methane recovery rate of the refined concentrated gas (8)

실시예 5Example 5

실시예 1에서 도 1과 같이 제3 농축기체(10)가 배출되어 재순환되는 과정에 별도의 밸브를 두지 않아 제1 기체 분리부(1)의 막에 의한 압력 감소는 별도로 제한되지 않고 상압까지 이어질 수 있도록 한 것과는 달리, 도 2에서와 같이 제3 농축기체(10)가 배출되는 곳에 밸브(14)를 두고 제1 기체 분리부(1)의 막에 의한 압력 감소가 상압까지 연장되지 않고 밸브(14)의 압력인 3bar로 제한되도록 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 공정을 수행하였다.1, in the process of discharging the third concentrated gas 10 and recirculating it, the pressure of the membrane of the first gas separation unit 1 is not limited, The pressure reduction by the membrane of the first gas separation portion 1 is not extended to the atmospheric pressure but the valve 14 is opened at the position where the third concentrated gas 10 is discharged as shown in FIG. 14), which is a pressure of 3 bar.

그 결과, 실시예 1에 비해 제 1 투과기체의 투과량이 감소하고 이산화탄소 농도가 낮아져 정제된 농축기체(8)의 유량이 감소하고 메탄 회수율이 감소하는 면에서 효과의 차이가 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that there was a difference in the effect in that the permeation amount of the first permeable gas was lowered and the concentration of carbon dioxide was lowered compared to Example 1, the flow rate of the purified concentrated gas 8 decreased and the methane recovery rate decreased.

Claims (1)

(A) 이산화탄소 및 메탄을 포함하는 바이오 가스를 공급하는 바이오 가스 공급부,
(B) 상기 바이오 가스 공급부로부터 공급된 바이오 가스 내 수분을 제거하기 위한 제습부,
(C) 상기 제습부에서 제습된 바이오 가스 내 실록산을 제거하기 위한 탈실록산부,
(D) 상기 탈실록산부에서 배출된 바이오 가스로부터 메탄과 이산화탄소를 분리하는 기체 분리부,
(E) 상기 기체 분리부로부터 배출된 메탄 풍부(rich) 기체를 수집하는 메탄 수집부,
(F) 상기 기체 분리부로부터 배출된 이산화탄소 풍부 기체를 수집하는 이산화탄소 수집부를 포함하는 바이오 가스 분리장치로서;
상기 공급(feeding) 기체는 상기 탈실록부에서 배출된 바이오 가스이고,
상기 (D) 기체 분리부는 (d1) 공급 혼합기체를 압축하는 압축기,
(d2) 상기 압축된 공급 혼합기체를 제1 농축기체(concentrate) 및 제1 투과기체(permeate)로 분리하는 제1 기체 분리부,
(d3) 상기 제1 농축기체를 제2 농축기체 및 제2 투과기체로 분리하는 제2 기체 분리부,
(d4) 상기 제1 투과기체를 제3 농축기체 및 제3 투과기체로 분리하는 제3 기체 분리부,
(d5) 상기 제2 투과기체를 전량 상기 압축기 전단으로 재순환시키는 제1 재순환부,
(d6) 상기 제3 농축기체를 전량 상기 압축기 전단으로 재순환시키는 제2 재순환부를 포함하고;
상기 공급 혼합기체는 (i) 공급(feeding) 기체 및 (ii) 상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체이며,
상기 제1 기체 분리부, 상기 제2 기체 분리부, 상기 제3 기체 분리부는 1 개 이상의 중공사막 형태 기체 분리막으로 구성된 기체 분리장치로서,
상기 기체 분리막은 상기 이산화탄소 대비 메탄의 선택도가 24 내지 30이고,
상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체의 부피는 상기 공급 혼합기체 부피 대비 40 내지 60 부피%이며,
상기 기체 분리막의 이산화탄소 투과도는 100 내지 300 GPU이고,
상기 제2 농축기체를 배출하는 제1 기체 분리부의 후단에서 상기 제2 농축기체의 압력은 4.5 내지 9.9 bar이며,
상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체 내 메탄의 농도는 40 내지 70 부피%이고,
상기 재순환되는 제2 투과기체와 제3 농축기체와의 재순환 혼합기체 내 메탄/이산화탄소 부피비는 상기 공급 혼합기체 내 메탄/이산화탄소 부피비의 0.7 내지 1.3 배인 것을 특징으로 하는 바이오 가스 분리장치.

.(A) a biogas supply unit for supplying biogas including carbon dioxide and methane,
(B) a dehumidifying part for removing moisture in the biogas supplied from the biogas supply part,
(C) a desilyloxy acid part for removing siloxane in the biogas dehumidified by the dehumidifying part,
(D) a gas separation unit for separating methane and carbon dioxide from the biogas discharged from the desilyloxanic acid unit,
(E) a methane collector for collecting methane rich gas discharged from the gas separator,
(F) a carbon dioxide collecting unit for collecting the carbon dioxide rich gas discharged from the gas separating unit;
Wherein the feeding gas is biogas discharged from the dense unshown portion,
The gas separator (D) comprises (d1) a compressor for compressing the supplied mixed gas,
(d2) a first gas separator for separating the compressed feed gas mixture into a first concentrate and a first permeate,
(d3) a second gas separator for separating the first concentrated gas into a second concentrated gas and a second permeated gas,
(d4) a third gas separator for separating the first permeable gas into a third enriched gas and a third permeable gas,
(d5) a first recirculation unit for recirculating the second permeable gas to the front end of the compressor,
(d6) a second recirculation unit for recirculating the third concentrated gas to the front end of the compressor;
Wherein the feed mixture is a recycled gaseous mixture of (i) a feeding gas and (ii) the recycled second permeate gas and the third enriched gas,
Wherein the first gas separation unit, the second gas separation unit, and the third gas separation unit are composed of at least one hollow fiber membrane type gas separation membrane,
Wherein the gas-liquid separator has a selectivity of methane of from 24 to 30 relative to the carbon dioxide,
Wherein the volume of recycled gaseous mixture of the recycled second permeate gas and the third enriched gas is from 40 to 60 vol%
The carbon dioxide permeability of the gas separation membrane is 100 to 300 GPU,
The pressure of the second thickener at the rear end of the first gas separator for discharging the second thickener is 4.5 to 9.9 bar,
The concentration of methane in the recycled gas mixture of the recycled second permeation gas and the third enriched gas is 40 to 70% by volume,
Wherein the methane / carbon dioxide volume ratio in the recirculated gas mixture between the recirculated second permeable gas and the third enriched gas is 0.7 to 1.3 times the methane / carbon dioxide volume ratio in the feed gas mixture.

.
KR1020160030215A 2016-03-14 2016-03-14 Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same KR20160033092A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160030215A KR20160033092A (en) 2016-03-14 2016-03-14 Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160030215A KR20160033092A (en) 2016-03-14 2016-03-14 Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140108883A Division KR20160023083A (en) 2014-08-21 2014-08-21 Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160033092A true KR20160033092A (en) 2016-03-25

Family

ID=55645653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160030215A KR20160033092A (en) 2016-03-14 2016-03-14 Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160033092A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230001097A (en) * 2021-06-28 2023-01-04 (주)에어레인 Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230001097A (en) * 2021-06-28 2023-01-04 (주)에어레인 Process for capturing carbon dioxide from flue gas inked with drying stage by membrane dryer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0785818B1 (en) Multiple stage semi-permeable membrane gas separation process
EP0410845B1 (en) Recovery of carbon dioxide plant vent gas using membranes
US4964886A (en) Process and equipment for separating a component of intermediate permeability from a gaseous mixture
EP0521784A1 (en) Multistage cascade-sweep process for membrane gas separation
KR920011567A (en) 3-stage membrane gas separation process and system
KR950016823A (en) Recovery method of hydrogen by adsorptive membrane
US20220134274A1 (en) A device and a membrane process for separating gas components from a gas stream having varying composition or flow rate
WO1992020431A1 (en) Treatment of acid gas using hybrid membrane separation systems
CN109562321A (en) The method and apparatus for separating gas
EP0110858A1 (en) Membrane gas separation process
KR20170098385A (en) High purity methane gas purification apparatus and method from the biogas
KR20160033092A (en) Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same
AU769549B2 (en) Isolation of SF6 from insulating gases in gas-insulated lines
KR20160023083A (en) Three-stage gas separator and gas separating device comprising the same
US11285434B2 (en) Membrane process and system for high recovery of a nonpermeating gas
EP3946687A1 (en) Improving sulfur recovery operation with improved carbon dioxide recovery
Li et al. Use of an internally staged permeator in the enrichment of methane from biogas
KR20160022853A (en) An apparatus of purifying biogas
JP2002035530A (en) Method for operating gas separation membrane
Yan et al. Comparative study of two-membrane permeators for gas separations
KR102273078B1 (en) Carbon dioxide separation method by using separation membranes in gtl synthesis process
KR101838141B1 (en) Apparatus and method for high permeable gas separation
KR20150131638A (en) An apparatus of purifying biogas
KR101600930B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane
RU2447928C1 (en) Method of separating and cleaning gas mixes to parameters of consumption

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
WITN Withdrawal due to no request for examination