RU2577575C2 - Automated membrane-absorption gas separating system ensuring biogas use properties - Google Patents

Automated membrane-absorption gas separating system ensuring biogas use properties

Info

Publication number
RU2577575C2
RU2577575C2 RU2014121247A RU2014121247A RU2577575C2 RU 2577575 C2 RU2577575 C2 RU 2577575C2 RU 2014121247 A RU2014121247 A RU 2014121247A RU 2014121247 A RU2014121247 A RU 2014121247A RU 2577575 C2 RU2577575 C2 RU 2577575C2
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
membrane
biogas
contactor
contactor module
membrane contactor
Prior art date
Application number
RU2014121247A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014121247A (en )
Inventor
Денис Владимирович Костромин
Юрий Николаевич Сидыганов
Дмитрий Николаевич Шамшуров
Евгений Владимирович Левин
Александр Юрьевич Окунев
Роман Васильевич Яблонский
Марина Викторовна Костромина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет"
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
Grant date

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: automated membrane-absorption gas separating system comprising two connected in series membrane-contactor modules, wherein each membrane-contactor module comprises a contactor absorber and a contactor desorber with the system ensuring a recirculation flow between the absorber and desorber. The first membrane-contactor module is intended to clean biogas from CO2 admixtures, and the second membrane-contactor module is intended to dry the biogas from water vapours, the difference is that at the output of the second membrane-contactor module a gas mixture humidity sensor is installed, it is connected with a unit of regulating the recirculation flow during the biogas dehydration in the second membrane-contactor module, and a sensor of carbon dioxide content in the gas mixture connected with the unit of regulating the flow and temperature of the recirculating medium during biogas cleaning in the first membrane-contactor module.
EFFECT: automation of biogas cleaning and dehydration.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области мембранной технологии, более конкретно, к системе улучшения потребительских свойств биогаза, получаемого при анаэробной переработке органических отходов, и может найти применение при переработке муниципальных отходов, отходов лесопереработки и фермерских хозяйств для получения качественного целевого продукта в качестве энергоносителя. This invention refers to Membrane technology, more specifically, to a system for improving the use properties of the biogas obtained during the anaerobic treatment of organic waste, and could find use in the processing of municipal waste, waste timber and farmers to obtain the desired product quality as an energy carrier.

Известна система комплексной переработки органических отходов, содержащая реакторный блок для выработки биогаза, газоразделительный блок, трубопроводную и запорную арматуру, средства контроля и управления (см. Панцхава Е.С. Биогазовые технологии - радикальное решение проблем экологии, энергетики и агрохимии. Теплоэнергетика, 1994, №4, с. 36). . The known system integrated processing organic waste, comprising a reactor unit for biogas, gas separation unit, piping and valves, control and management (see Pantskhava ES Biogas technology - radical solution to environmental problems and energy Teploenergetika Agrochemistry, 1994. №4, p. 36).

К недостаткам известной системы следует отнести несовершенство имеющихся средств управления и малую глубину очистки исходного биогаза. The disadvantages of the known system should include imperfection existing management tools and small starting biogas purification depth.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является система комплексной переработки органических отходов, содержащая реакторный блок для выработки биогаза, блоки осушки, очистки и газоразделения, средства подготовки отходов и вывода продуктов переработки, трубопроводную и запорную арматуру (см. патент РФ №65048, опубл. 27.07.2007, бюл. №21 - прототип). The closest technical solution to the proposed system is a complex processing of organic waste, comprising a reactor unit for biogas, drying units, the gas separation and purification, waste preparation means and outputting the processed products, pipe and isolating valve (see. Russian patent №65048, publ. 27.07 .2007, Bulletin №21 -. prototype).

Особенностью известной системы является то, что реакторный блок содержит средства для поддержания уровня рабочих температур и концентрации газов в массе отходов, выход реакторного блока по биогазу соединен через блоки осушки, очистки и накопительный приемник с входом блока газоразделения, включающего по крайней мере один мембранный контакторный модуль для селективного выделения из биогаза метана, диоксида углерода и дополнительных компонентов. A feature of the known system is that the reactor block comprises means for maintaining the level of operating temperatures and gas concentrations in the mass of waste, the reactor unit outlet for biogas is connected through the blocks drying, purifying and accumulating the receiver to the input of the gas separation unit comprising at least one membrane contactor module for selective separation of methane from biogas, carbon dioxide and additional components.

Известная система характеризуется низким уровнем газоразделения. The known system is characterized by a low level of gas separation. Данная проблема связана отсутствием системы автоматической настройки параметров потоков мембранно-контакторных модулей. This problem is the lack of a system of automatic settings flow membrane contactor modules. Это приводит к снижению качества очистки биогаза. This reduces the quality of biogas purification.

Техническим результатом является создание автоматизированной системы, позволяющей в автоматическом режиме производить очистку и осушку биогаза, получаемого в процессе анаэробной переработки органических отходов. The technical result is the creation of an automated system that allows automatic cleaning and drying to produce biogas produced during the anaerobic treatment of organic waste.

Технический результат достигается тем, что в автоматизированной мембранно-абсорбционной газоразделительной системе, обеспечивающей улучшение потребительских свойств биогаза, состоящей из двух последовательно соединенных мембранно-контакторных модулей, причем каждый мембранно-контакторный модуль состоит из контакторного абсорбера и контакторного десорбера с системой обеспечения рециркуляционного потока между абсорбером и десорбером, причем первый мембранно-контакторный модуль предназначен для очистки биогаза, а второй мембранн The technical result is reached by that in an automated membrane absorption gas separation system, providing improved consumer properties biogas consisting of two serially connected membrane contactor modules, where each membrane contactor module includes contactor absorber and contactor stripper with the security system of the recycle stream between the absorber and desorbing said first membrane contactor module for cleaning biogas, and the second membrane о-контакторный модуль предназначен для осушки биогаза, на выходе из второго мембранно-контакторного модуля установлен датчик влажности газовой смеси, сигнал с которого подается через блок автоматизированной системы для управления параметрами процесса осушки биогаза второго мембранно-контакторного модуля. o-contactor module for drying the biogas outlet from the second membrane contactor module installed humidity sensor of the gas mixture, the signal from which is fed through the block of an automated system for controlling parameters of the drying process biogas second membrane contactor module.

Кроме того, на выходе из второго мембранно-контакторного модуля установлен датчик содержания диоксида углерода в газовой смеси, сигнал с которого подается через блок автоматизированной системы для управления параметрами процесса очистки биогаза первого мембранно-контакторного модуля. Furthermore, at the outlet of the second membrane contactor module installed sensor of carbon dioxide in the gas mixture from which the signal is supplied through an automated system unit to control the parameters of biogas purification process of the first membrane contactor module.

В основу технического решения положено то, что очистка биогаза и последующая его осушка проводятся в едином технологическом процессе, в основу которого положены только мембранно-контакторные методы. The basis of the technical solution is necessary that the purification of biogas and its subsequent drying are carried out in a single process, which is based on only a membrane contactor methods. Процесс является двухступенчатым, на первой ступени которого используется мембранно-контакторная абсорбционная установка для очистки биогаза от диоксида углерода, а на второй ступени - мембранно-контакторная абсорбционная установка для последующей осушки биогаза. The process is a two stage, the first stage which uses a membrane contactor absorption unit for cleaning the biogas from the carbon dioxide, and the second stage - a membrane contactor absorption unit for the subsequent drying of biogas.

На фиг. FIG. 1 представлена блок-схема автоматизированной мембранно-абсорбционной газоразделительной системы, обеспечивающей улучшение потребительских свойств биогаза. 1 is a block diagram of an automated gas separation membrane absorption system providing improved consumer properties of biogas.

Автоматизированная мембранно-абсорбционная газоразделительная система, обеспечивающая улучшение потребительских свойств биогаза, состоит из общего побудителя расхода биогаза 1, который служит только для прокачки газа в абсорберах ступеней 2 и 3. Automated absorption gas separation membrane system, providing improved consumer properties of biogas, it consists of the total flow boosters biogas 1, which only serves for pumping gas absorbers in steps 2 and 3.

Первый мембранно-контакторный модуль 2 предназначен для очистки биогаза от примесей CO 2 и конструктивно состоит из контакторного абсорбера и контакторного десорбера с системой обеспечения рециркуляционного потока между абсорбером и десорбером. The first membrane contactor module 2 is designed for cleaning the biogas from the impurities CO 2 and structurally consists of a contactor, contactor absorber and desorber with the system providing the recycle stream between the absorber and desorber. В качестве рециркулята используется вода. Used as recirculate water.

Второй мембранно-контакторный модуль 3 предназначен для осушки биогаза от водяных паров, так же конструктивно состоит из контакторного абсорбера и контакторного десорбера с системой обеспечения рециркуляционного потока между абсорбером и десорбером. The second membrane contactor module 3 is designed for drying the biogas from the water vapor also structurally it consists of a contactor, contactor absorber and desorber with the system providing the recycle stream between the absorber and desorber. При этом в качестве рециркулята используется раствор LiCl. When this is used as recirculate LiCl solution.

Автоматизированная система управления процессом улучшения потребительских свойств биогаза состоит из двух систем автоматического управления: САУ-1, состоящей из датчика влажности газовой смеси 4 и блока автоматизированной системы 5; The automated process control system for improving the use properties of biogas comprises two automatic control systems: SAU-1, consisting of a gas mixture of the humidity sensor 4 and a block 5 of the automated system; САУ-2, состоящей из датчика содержания диоксида углерода газовой смеси 6 и блока автоматизированной системы 7. SAU-2, consisting of a sensor carbon dioxide content of the gas mixture 6 and 7 of the automated system unit.

Автоматизированная мембранно-абсорбционная газоразделительная система, обеспечивающая улучшение потребительских свойств биогаза, функционирует следующим образом. Automated absorption gas separation membrane system, providing improved consumer properties biogas, operates as follows.

Переработка биогаза производится в двухступенчатом процессе - очистка и последующая осушка. Processing biogas is produced in a two-step process - cleaning and drying processes. С помощью общего побудителя расхода 1 на первый мембранно-контакторный модуль 2 подается поток неочищенного биогаза, из которого удаляется CO 2 , при этом очищенный биогаз имеет высокую влажность. Using general flow booster 1 to the first membrane contactor module 2 is supplied raw biogas stream from which CO 2 is removed, the cleaned biogas has a high humidity. Увлажненный поток биогаза подается на вход второго мембранно-контакторного модуля 3, в котором происходит осушка биогаза и выдача его потребителю. Humidified biogas stream is input to a second membrane contactor module 3, in which the drying of biogas and delivery to the consumer.

Из первого мембранно-контакторного модуля 2 отводится удаленный диоксид углерода, а из второго мембранно-контакторного модуля 3 отводится удаленная вода либо в виде жидкости, либо в виде пара. From the first membrane contactor module 2 is given the removal of carbon dioxide from a second membrane contactor unit 3 removed distant water either as liquid or as vapor.

Автоматизация управлением процесса осуществляется с помощью регулирования параметров технологического процесса (величин потоков и температур) на каждой из ступеней. Automation of the process is controlled by adjusting the process parameters (the flow amount and temperature) at each of the stages. Для этого используются: САУ-1, которая, используя величину влажности биогаза с датчика влажности газовой смеси 4, при помощи блока автоматизированной системы 5 производит управление процессом осушки биогаза при помощи регулирования величин потока рециркулята; For this purpose: SAU-1, which, using the value of biogas humidity with the humidity sensor 4 gas mixture by means of an automated system control unit 5 produces a biogas drying process by adjusting recirculate flow quantities; САУ-2, которая, используя величину содержания в биогазе CO 2 с датчика содержания диоксида углерода газовой смеси 6, при помощи блока автоматизированной системы 7 производит управление процессом очистки биогаза при помощи регулирования величины потока и температуры рециркулята. SAU-2, which, using the magnitude of the content in biogas CO 2 sensor carbon dioxide content of the gas mixture 6, using an automated system control unit 7 produces a biogas purification process via a flow amount adjusting temperature and recirculate.

Каждая из ступеней является универсальной в том смысле, что в ее качестве можно использовать любое доступное серийное или несерийное мембранно-контакторное устройство, позволяющее организовать потоки газа и жидкости, которые отделены друг от друга поверхностью раздела фаз в виде проницаемой для газов мембраны. Each of the stages is universal in the sense that it can be used as any available serial or non-serial membrane contactor device which allows to arrange the gas and liquid flows, which are separated from each other by the phase interface in the form of a membrane permeable to gases. Принципиальные отличия между ступнями 2 и 3 состоят только в том, что в ступени 2 используется жидкий абсорбент, хорошо поглощающий кислые газовые компоненты, например абсорбент на основе водных растворов аминов, растворов щелочных солей (карбонатов щелочных металлов, трикалийфосфата и др.) или просто воды. The principal differences between the feet 2 and 3 consist solely in that in step 2 using a liquid absorbent, well absorbing acidic gas components, such as absorbent based on aqueous solutions of amines, solutions of alkaline salts (alkali metal carbonate, tripotassium phosphate, etc.), Or simply water . В ступени 3 используется другой абсорбент, который хорошо поглощает только воду (водные растворы этиленгликолей или некоторых солей щелочных металлов). In step 3 uses a different absorbent which absorbs only water (ethylene glycols or aqueous solutions of certain alkali metal salts).

Claims (1)

  1. Автоматизированная мембранно-абсорбционная газоразделительная система, состоящая из двух последовательно соединенных мембранно-контакторных модулей, причем каждый мембранно-контакторный модуль состоит из контакторного абсорбера и контакторного десорбера с системой обеспечения рециркуляционного потока между абсорбером и десорбером, причем первый мембранно-контакторный модуль предназначен для очистки биогаза от примесей СО 2 , а второй мембранно-контакторный модуль - для осушки биогаза от водяных паров, отличающаяся тем, что на выхо Automated membrane absorption gas separation system consisting of two serially connected membrane contactor modules, where each membrane contactor module includes contactor absorber and contactor stripper system providing recirculating flow between the absorber and the desorber, wherein the first membrane contactor module for cleaning biogas CO 2 from impurities, and the second membrane contactor module - for drying of biogas from water vapor, characterized in that in vyho де из второго мембранно-контакторного модуля установлены датчик влажности газовой смеси, соединенный с блоком регулирования величины потока рециркулята в процессе осушки биогаза во втором мембранно-контакторном модуле, и датчик содержания диоксида углерода в газовой смеси, соединенный с блоком регулирования величины потока и температуры рециркулята в процессе очистки биогаза в первом мембранно-контакторном модуле. de the second membrane contactor module installed humidity sensor gaseous mixture connected to the unit recirculate the flow quantity regulation in the process of drying the biogas in a second membrane contactor module, and a sensor of carbon dioxide in the gaseous mixture connected to the unit regulating the quantity of flow and recirculate temperature during purification of biogas in the first membrane contactor module.
RU2014121247A 2014-05-26 2014-05-26 Automated membrane-absorption gas separating system ensuring biogas use properties RU2577575C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121247A RU2577575C2 (en) 2014-05-26 2014-05-26 Automated membrane-absorption gas separating system ensuring biogas use properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121247A RU2577575C2 (en) 2014-05-26 2014-05-26 Automated membrane-absorption gas separating system ensuring biogas use properties

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014121247A true RU2014121247A (en) 2015-12-10
RU2577575C2 true RU2577575C2 (en) 2016-03-20

Family

ID=54843012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014121247A RU2577575C2 (en) 2014-05-26 2014-05-26 Automated membrane-absorption gas separating system ensuring biogas use properties

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2577575C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421529A (en) * 1982-07-02 1983-12-20 The Dow Chemical Company Membrane system for intermittent gas separation
WO2003031028A1 (en) * 2001-10-08 2003-04-17 Canterprise Limited Apparatus for continuous carbon dioxide absorption
RU113670U1 (en) * 2011-09-23 2012-02-27 Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) Installation for the membrane-cleaning gas mixtures absorption of acid components
US20140053724A1 (en) * 2010-10-08 2014-02-27 Astrium Gmbh Method for separating off carbon dioxide in biogas plants

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421529A (en) * 1982-07-02 1983-12-20 The Dow Chemical Company Membrane system for intermittent gas separation
WO2003031028A1 (en) * 2001-10-08 2003-04-17 Canterprise Limited Apparatus for continuous carbon dioxide absorption
US20140053724A1 (en) * 2010-10-08 2014-02-27 Astrium Gmbh Method for separating off carbon dioxide in biogas plants
RU113670U1 (en) * 2011-09-23 2012-02-27 Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) Installation for the membrane-cleaning gas mixtures absorption of acid components

Also Published As

Publication number Publication date Type
RU2014121247A (en) 2015-12-10 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bilad et al. Membrane technology in microalgae cultivation and harvesting: a review
US20070125719A1 (en) System and method of reducing organic contaminants in feed water
CN202279755U (en) Circulating retreatment system of concentrated liquid obtained in industrial wastewater zero-discharging recycling
Waeger et al. The use of ceramic microfiltration and ultrafiltration membranes for particle removal from anaerobic digester effluents
Eumine Suk et al. Membrane‐based hybrid processes: a review
CN104071808A (en) Method for preparing industrial salt through separation, evaporation and crystallization of coal chemical strong brine
CN103232871A (en) Methane purification system and methane purification technology thereof
CN101857331A (en) Coal chemical industry wastewater zero emission treatment method and system
CN101633600A (en) Method and device for enriching and recovering methyl chloride by membrane separation method
Luo et al. A new degassing membrane coupled upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor to achieve in-situ biogas upgrading and recovery of dissolved CH4 from the anaerobic effluent
Lapišová et al. Separation techniques for distillery stillage treatment
CN102533369A (en) Process method for methane purification
CN103224305A (en) Treatment method of wastewater containing dimethylamine
CN203342628U (en) Container-type methane purification membrane method purification system
CN105254106A (en) High-salt waste water zero emission and salt separation processing method and device
US20130060074A1 (en) Method for Producing High Purity Biomethane Without Adding Unacceptable Quantities of Moisture
CN204251458U (en) Energy-saving advanced treatment system for petrochemical wastewater
CN204237602U (en) Energy-saving comprehensive chemical wastewater deep treatment system
EP2732865A2 (en) Integrated hybrid membrane/absorption process for CO2 capture and utilization
US20130047852A1 (en) Separation method
CN202038886U (en) Treatment system for high-concentration industrial ammonia-nitrogen waste water
CN102936065A (en) Method for treating wastewater
CN104192994A (en) Membrane bioreactor
CN104402092A (en) Energy-saving comprehensive chemical wastewater deep treatment system and treatment method thereof
CN202379854U (en) Coal chemical industry sewage zero discharge treatment system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160527