PL74343Y1 - Filtr do uszlachetniania biogazu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest filtr do uszlachetniania biogazu, który ma postać prostopadłościennego zbiornika (1) rozszerzającego się od dołu do góry. Na dole zbiornika znajdują się otwory (2) doprowadzające biogaz, a na dnie filtra umieszczony jest stożek odwrócony (3), ze szczeliną (4) w szczycie, natomiast nad szczeliną (4) znajduje się deflektor (5) do rozpraszania przepływu biogazu. Na górze filtra zamocowany jest przenośnik ślimakowy (6), a na szczycie filtra jest otwór (7) odprowadzający biometan. Poniżej poziomu szczeliny (4) na dwóch ścianach bocznych równoległych do układu szczeliny (4) wykonane są otwory (8) przykrywane uchylnymi klapami (9).

Description

Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest filtr o pracy ciaglej sluzacy uszlachetnianiu biogazu do ja- kosci biometanu. Obecnie stosowane rozwiazania opieraja sie o urzadzenia pracujace w sposób równolegly. Sto- suje sie w takich rozwiazaniach co najmniej dwa filtry pracujace naprzemiennie. W danym momencie gaz przepuszczany jest przez pierwszy filtr. W wyniku przeplywu gazu przez medium sorpcyjne docho- dzi do jego zuzywania (wyczerpywania pojemnosci sorpcyjnej). W momencie gdy dojdzie do wyczerpa- nia pojemnosci sorpcyjnej (tzw. przebicia zloza) medium filtrowane (gaz) jest kierowane do drugiego filtra w ukladzie. W tym momencie nastepuje wymiana wypelnienia w pierwszym filtrze. Jest on wlaczany do pracy po wyczerpaniu pojemnosci sorpcyjnej w filtrze nr 2. Znane jest rozwiazanie pracujacych w sposób równolegly filtrów z wypelnieniem w postaci wegla aktywnego. Znane jest uszlachetnianie biogazu przez wykorzystywanie metody absorpcji, gdzie bierze sie pod uwage duza róznice rozpuszczalnosci CO2 i CH4 w wodzie czy metanolu, które sa rozpuszczalni- kami polarnymi. Technologia oparta jest na wymywaniu ditlenku wegla z gazu za pomoca wody bedacej pod cisnieniem. Biogaz zostaje wprowadzony do zbiornika, w którym panuje cisnienie 10 barów, a nastepnie zraszany jest ciecza robocza. W procesie przemywania CO2 rozpuszcza sie w cieczy, co skutkuje zwiek- szeniem udzialu metanu w gazie. Etap odpedzenia ditlenku wegla z cieczy roboczej jest prowadzony dwustopniowo. W wyniku zmniejszenia cisnienia w zbiorniku z 10 do 4 barów desorbowany zostaje metan i pewna ilosc CO2. Powstajacy gaz wprowadzany jest z powrotem do obiegu. W czasie ponow- nego spadku cisnienia uwalniany jest glównie ditlenek wegla. Proces osiaga wydajnosc w granicach 95%. Ciecza robocza moze byc woda jak równiez dimetylowy eter polietylenoglikolu. Cechuje sie on duza selektywnoscia rozpuszczania, która umozliwia wybiórcze oczyszczanie biogazu z siarkowodoru w obecnosci CO2. Przy temperaturze 20°C i cisnieniu wynoszacym 0,1 MPa siarkowodór rozpuszcza sie 10 razy lepiej niz ditlenek wegla. Daje to mozliwosc zastosowania dwustopniowej desorpcji i uzy- skanie z tego procesu dwóch strumieni gazów kwasnych: H2S i CO2. Do uszlachetniania biogazu wykorzystuje sie procesy membranowe, gdzie brana jest pod uwage zdolnosc do selektywnej przepuszczalnosci membran w zaleznosci od rodzaju skladników biogazu. Gaz fermentacyjny spreza sie do uzyskania cisnienia 36 barów, a nastepnie przetlacza sie go przez filtry weglowe, aby usunac halogenowe weglowodory, siarkowodór i pary olejów, a dopiero w kolejnym etapie przepuszcza sie go przez separatory membranowe. Membrany zbudowane z octanu celulozy sa w sta- nie wylapac polarne czastki gazu m in.: wode, ditlenek wegla i resztki siarkowodoru. Proces ten osiaga sprawnosc w granicach od 73 do 83%. Zaletami tego typu technologii jest prosta obsluga i malo skom- plikowana technika. Do negatywnych cech nalezy niska wydajnosc i duze zuzycie energii w procesie wytwarzania duzych cisnien oraz wysokiej temperatury. Gaz surowy wprowadzany jest do wnetrza ka- pilar, zapobiegajac w ten sposób ewentualnym uszkodzeniom materialu membrany przez czastki obecne w strumieniu gazu. Energia potrzebna dla procesu jest pozyskiwana z róznicy cisnien po stronie wlotowej i po stronie permeatu. Biogaz rozpatrywany jest jako mieszanina dwuskladnikowa, zlozona z dwutlenku wegla i metanu. Przez membrane przedostaje sie CO2, zas w retentacie zachodzi wzboga- cenie biogazu w metan. Uzyskane wyniki obrazuja bardzo dobra wydajnosc procesu oraz wysoka jakosc produkowanego biogazu. Metody membranowe pozwalaja stworzyc produkt podobny jakosciowo do gazu ziemnego. Z biogazu zawierajacego 70% obj. metanu uzyskano produkt wzbogacony do okolo 90% obj. z wydaj- noscia 160 l/h, wykorzystujac maly modul doswiadczalny. Dla mniej zasobnego w metan biogazu (68% obj. CH4) wykazano wzbogacenie do 80%. Modulowa budowa membran umozliwia dowolne ich laczenie oraz rozbudowywanie w kaskady. Celem wzoru uzytkowego jest opracowanie zloza filtracyjnego o pracy ciaglej sluzacego do uszla- chetniania biogazu. Wedlug wzoru uzytkowego filtr do uszlachetniania biogazu charakteryzuje sie tym, ze ma postac prostopadlosciennego zbiornika rozszerzajacego sie od dolu do góry. Na dole zbiornika znajduja sie otwory doprowadzajace biogaz, a na dnie filtra umieszczony jest stozek odwrócony, ze szczelina w szczycie. Nad szczelina znajduje sie deflektor do rozpraszania przeplywu biogazu, na górze filtra zamocowany jest przenosnik slimakowy, a na szczycie filtra jest otwór odprowadzajacy biometan, po- nadto ponizej poziomu szczeliny na dwóch scianach bocznych równoleglych do ukladu szczeliny wyko- nane sa otwory przykrywane uchylnymi klapami Zaleta rozwiazania jest mozliwosc pracy filtra w sposób ciagly ze stala wydajnoscia. Doprowa- dzanie od góry filtra swiezego wkladu i odbierania od dolu wkladu zuzytego prowadzone jest ze stala wydajnoscia. W ten sposób tworzy sie równowaga pomiedzy przeplywem uszlachetnianego biogazu a iloscia dostarczanego wkladu filtracyjnego. Urzadzenie pracuje ze stala wydajnoscia. Zawartosc wypelnienia w urzadzeniu jest stala. Stosunek wypelnienia zuzytego do swiezo wprowadzanego o nie- wyczerpanej zdolnosci sorpcyjnej jest staly. Dzieki temu jakosc odprowadzanego uszlachetnionego (po- zbawionego CO2) gazu jest stala. Proponowane rozwiazanie, zaklada chemiczne wiazanie ditlenku wegla z wykorzystaniem wap- nowanych osadów pofermentacyjnych. Wapnowane osady stanowia wsad do filtra o pracy ciaglej. Przedmiot wzoru uzytkowego jest pokazany na rysunku, na fig. 1 filtr przekrój poprzeczny fig. 2 – filtr widok wewnetrzny i fig. 3 to filtr w widoku zewnetrznym. Przyklad wykonania Filtr do uszlachetniania biogazu, o pracy ciaglej, ma postac prostopadlosciennego zbiornika 1 rozszerzajacego sie od dolu do góry. Na dole zbiornika znajduja sie otwory 2 doprowadzajace biogaz. Na dnie filtra umieszczony jest stozek odwrócony 3, a na szczycie stozka odwróconego 3 znajduje sie szczelina 4. Nad szczelina 4 znajduje sie deflektor 5 sluzacy do rozpraszania przeplywu biogazu w ca- lym przekroju filtra. Na górze filtra zamocowany jest przenosnik slimakowy 6, a na szczycie filtra jest otwór 7 odprowadzajacy biometan. Ponizej poziomu szczeliny 4 na dwóch scianach bocznych równo- leglych do ukladu szczeliny 4 wykonane sa otwory 8 przykrywane uchylnymi klapami 9. Dzialanie filtra Od dolu zbiornika, przez otwory 2 wprowadzany jest biogaz. Trafia on do komory stozkowej 3. Na szczycie stozka znajduje sie szczelina 4, poprzez której biogaz uchodzi do czesci filtra wypelnionej wsadem filtracyjnym 10. Nad szczelina znajduje sie deflektor 5 sluzacy do rozpraszania przeplywu bio- gazu w calym przekroju filtra. Wsad filtracyjny dostarczany jest od góry zbiornika za pomoca podajnika slimakowego 6. Podajnik slimakowy 6 jest stale wypelniony wsadem filtracyjnym 10, co zabezpiecza przed niekontrolowana ucieczka biogazu. Uszlachetniony biogaz do poziomu biometanu odprowadzany jest poprzez otwór 7 na szczycie filtra. Zuzyte wypelnienie odprowadzane jest poprzez uchylanie klap 9 i wysypywanie zuzytego wsadu filtracyjnego 10 poprzez otwory 8. Otwory 8 sluzace do odbierania zu- zytego wsadu znajduja sie ponizej poziomu szczeliny 4 sluzacej do wprowadzania biogazu do filtra wypelnionego wsadem. Biogaz kontaktuje sie z wypelnieniem filtracyjnym 10, które opada z góry i odbierane jest od dolu odbudowy filtra. Biogaz przemieszcza sie od dolu do góry kontaktujac sie z opa- dajacym z góry wsadem filtracyjnym 10. W wyniku kontaktu dochodzi do wiazania CO2 zawartego w bio- gazie. Pozbawiony CO2 w postaci biometanu (zawartosc CH4 na poziomie 98%) odprowadzany jest z urzadzenia. PL