RU72418U1 - SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS - Google Patents
SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS Download PDFInfo
- Publication number
- RU72418U1 RU72418U1 RU2007142114/22U RU2007142114U RU72418U1 RU 72418 U1 RU72418 U1 RU 72418U1 RU 2007142114/22 U RU2007142114/22 U RU 2007142114/22U RU 2007142114 U RU2007142114 U RU 2007142114U RU 72418 U1 RU72418 U1 RU 72418U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biogas
- reactor
- gas duct
- hydrogen
- supplying
- Prior art date
Links
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области производства водорода из биогаза, образующегося при анаэробной ферментации различных сельскохозяйственных, пищевых, бытовых и прочих органических отходов. Заявляемая система содержит по меньшей мере, один реактор с неподвижным слоем смеси твердых гранулированных частиц, по меньшей мере, один газоход для подачи исходного биогаза, по меньшей мере, один газоход для отвода водород-содержащего потока, узел управления потоками, по меньшей мере, один газоход для подачи воздуха, причем последний расположен на противоположной стороне, чем газоход для подачи исходного биогаза относительно реактора, по меньшей мере, один газоход для отвода отработанного воздуха. Причем узел управления потоками выполнен содержащим по меньшей мере один газовый клапан, систему управления клапанами, и обеспечивающим противонаправленное движение тепловых волн в неподвижном слое гранул катализатора и сорбента, а неподвижный слой сформирован в виде двух параллельных вертикальных слоев смеси гранул катализатора, способного восстанавливаться метаном и окисляться кислородом воздуха, и частиц хемосорбента, способного обратимо поглощать диоксид углерода. При этом узел управления потоками выполнен обеспечивающим периодическое попеременное чередование подачи в реактор потоков биогаза и воздуха, в противоположных направлениях через равные промежутки времени в диапазоне 3-100 минут. Технический эффект заключается в возможности переработки биогаза, без подвода энергии извне, и с получением чистого водорода с минимальными примесями оксидов углерода, пригодного для производства электроэнергии в топливных элементах в сочетании с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами. Дополнительным достоинством системы является экологическая чистота газовых выбросов, которые не содержат токсичных примесей (оксида углерода, сажи, оксидов азота). Формула полезной модели содержит 1 независимый и 4 зависимых пункта.The utility model relates to the field of production of hydrogen from biogas generated during anaerobic fermentation of various agricultural, food, household and other organic waste. The inventive system contains at least one reactor with a fixed bed of a mixture of solid granular particles, at least one gas duct for supplying the initial biogas, at least one gas duct for venting a hydrogen-containing stream, a flow control unit, at least one a gas duct for supplying air, the latter being located on the opposite side than the gas duct for supplying the initial biogas relative to the reactor, at least one duct for exhaust air. Moreover, the flow control unit is made comprising at least one gas valve, a valve control system, and providing for the antidirectional movement of heat waves in the fixed bed of catalyst granules and sorbent, and the fixed bed is formed in the form of two parallel vertical layers of a mixture of catalyst granules capable of being restored by methane and oxidized oxygen in the air, and particles of a chemisorbent capable of reversibly absorbing carbon dioxide. Moreover, the flow control unit is designed to provide periodic alternating feed of biogas and air flows into the reactor in opposite directions at regular intervals in the range of 3-100 minutes. The technical effect consists in the possibility of processing biogas, without supplying energy from outside, and with the production of pure hydrogen with minimal impurities of carbon oxides, suitable for the production of electricity in fuel cells in combination with minimal capital and operating costs. An additional advantage of the system is the environmental cleanliness of gas emissions that do not contain toxic impurities (carbon monoxide, soot, nitrogen oxides). The utility model formula contains 1 independent and 4 dependent points.
Description
Полезная модель относится к области производства водорода из биогаза, образующегося при анаэробной ферментации различных сельскохозяйственных, пищевых, бытовых и прочих органических отходов.The utility model relates to the field of production of hydrogen from biogas generated during anaerobic fermentation of various agricultural, food, household and other organic waste.
Биогаз, образующийся при ферментации органических отходов содержит до 60-70% об. метана и в связи с этим представляет собой ценный энергоресурс. Безусловным достоинством биогаза как топлива является его возобновляемость.Biogas generated by the fermentation of organic waste contains up to 60-70% vol. methane and in this regard is a valuable energy resource. The undoubted advantage of biogas as a fuel is its renewability.
Известны способы получения тепловой энергии при сжигании биогаза в печах и горелках, а также способы производства электроэнергии в системах, использующих биогаз как топливо для дизельных двигателей в электрических дизель-генераторах. Однако наиболее перспективным путем использования биогаза при производстве электроэнергии является получение из биогаза водорода, с последующим производством электроэнергии из водорода в водородных топливных элементах. Такой подход обеспечивает высокий коэффициент полезного действия преобразования химической энергии водорода в электрическую, а также практически нулевое образование токсичных продуктов (сажи, окиси углерода, оксидов азота) непосредственно в самом топливном элементе. Тем не менее, очевидно, что общая высокая энергетическая и экологическая эффективность такого процесса определяется энергетической и экологической эффективностью стадии конверсии биогаза в водород.Known methods for generating thermal energy by burning biogas in furnaces and burners, as well as methods for generating electricity in systems using biogas as fuel for diesel engines in electric diesel generators. However, the most promising way to use biogas in the production of electricity is to produce hydrogen from biogas, followed by the production of electricity from hydrogen in hydrogen fuel cells. This approach provides a high efficiency of converting the chemical energy of hydrogen into electrical energy, as well as virtually zero formation of toxic products (carbon black, carbon monoxide, nitrogen oxides) directly in the fuel cell itself. Nevertheless, it is obvious that the overall high energy and environmental efficiency of such a process is determined by the energy and environmental efficiency of the stage of biogas to hydrogen conversion.
Известны системы для получения водорода из метан-содержащих газов путем паровой конверсии метана (Патент GB №1349449, МПК 7 C10G 11/28; C10G 13/30; опубл. 1974-04-03), основанные на осуществлении реакций:Known systems for producing hydrogen from methane-containing gases by steam methane conversion (Patent GB No. 1349449, IPC 7 C10G 11/28; C10G 13/30; publ. 1974-04-03) based on the following reactions:
Эти системы широко применяются и хорошо опробованы в промышленной практике. Однако, из-за существенной обратимости реакций (1-3) получение водорода, чистота которого соответствует требованиям топливных элементов, возможно только в сложных многостадийных схемах. Кроме того, реакции (1) и (2) These systems are widely used and well tested in industrial practice. However, due to the substantial reversibility of reactions (1-3), the production of hydrogen, the purity of which meets the requirements of fuel cells, is possible only in complex multi-stage schemes. In addition, reactions (1) and (2)
сильно эндотермичны и для их осуществления требуется непрерывный подвод энергии, например, за счет тепла сгорания части метана:strongly endothermic and their implementation requires a continuous supply of energy, for example, due to the heat of combustion of a part of methane:
что не только ухудшает энергетический баланс процесса, но также требует использования сложной и дорогой теплообменной инфраструктуры. Кроме того, при сжигании метана по реакции (4) не исключается образование токсичных продуктов горения (оксиды азота, СО, сажа и пр.). В целом, существующие системы отличаются высокими единичными капитальными затратами, что обуславливает чрезвычайно низкую рентабельность таких систем при переработке относительно небольших объемов газа (что характерно для биогаза).which not only affects the energy balance of the process, but also requires the use of complex and expensive heat exchange infrastructure. In addition, when methane is burned by reaction (4), the formation of toxic combustion products (nitrogen oxides, CO, soot, etc.) is not ruled out. In general, existing systems are characterized by high unit capital costs, which leads to extremely low profitability of such systems in the processing of relatively small volumes of gas (which is typical for biogas).
Известны система для получения водорода (Патент США №6103143, МПК 7 С07С 1/02; B01D 59/26; С01В 3/24; С01В 3/26; опубл. 2000-08-15), состоящая из, по меньшей мере, одного реактора с неподвижным слоем смеси частиц катализатора паровой конверсии метана и частиц хемосорбента (например, оксида кальция), способного обратимо поглощать диоксид углерода по реакции:A known system for producing hydrogen (US Patent No. 6103143, IPC 7 C07C 1/02; B01D 59/26; C01B 3/24; C01B 3/26; publ. 2000-08-15), consisting of at least one a fixed-bed reactor of a mixture of particles of a methane steam reforming catalyst and chemisorbent particles (for example, calcium oxide) capable of reversibly absorbing carbon dioxide by the reaction:
Поглощение диоксида углерода непосредственно в слое позволяет существенно сдвигать химические равновесия в реакциях (1-3) в сторону образования водорода. В результате известная система позволяет получать водород высокой чистоты, соответствующей требованиям топливных элементов, в одну технологическую стадию. Кроме того, экзотермичность реакции (5) позволяет скомпенсировать энергетические потребности эндотермических реакций (1) и (2) и обеспечить энергетическую сбалансированность стадии получения водорода.The absorption of carbon dioxide directly in the layer allows one to significantly shift the chemical equilibria in reactions (1-3) towards the formation of hydrogen. As a result, the known system allows to obtain high-purity hydrogen that meets the requirements of fuel cells in one technological stage. In addition, the exothermicity of reaction (5) allows you to compensate for the energy needs of endothermic reactions (1) and (2) and to ensure the energy balance of the stage of hydrogen production.
Недостатком известной системы являются необходимость периодической регенерации сорбента СO2, которая, во-первых, требует значительных внешних энергозатрат, а во-вторых, значительного усложнения конструкции системы для получения водорода.A disadvantage of the known system is the need for periodic regeneration of the CO 2 sorbent, which, firstly, requires significant external energy consumption, and secondly, significantly complicates the design of the system to produce hydrogen.
Перед автором ставилась задача разработать систему для получения водорода из биогаза, позволяющую получать поток чистого водорода с минимальными примесями оксидов углерода, при максимальной технологической простоте и минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.The author was tasked with developing a system for producing hydrogen from biogas, which allows one to obtain a stream of pure hydrogen with minimal impurities of carbon oxides, with maximum technological simplicity and minimum capital and operating costs.
Поставленная задача решается тем, что система для получения водорода из биогаза, содержащая, по меньшей мере, один реактор с неподвижным слоем The problem is solved in that the system for producing hydrogen from biogas, containing at least one fixed bed reactor
смеси твердых гранулированных частиц, по меньшей мере, один газоход для подачи исходного биогаза, по меньшей мере, один газоход для отвода водородсодержащего потока, узел управления потоками, дополнительно содержит, по меньшей мере, один газоход для подачи воздуха, причем последний расположен на противоположной стороне, чем газоход для подачи исходного биогаза относительно реактора, по меньшей мере, один газоход для отвода отработанного воздуха, узел управления потоками выполнен содержащим по меньшей мере один газовый клапан, систему управления клапанами, и обеспечивающим противонаправленное движение тепловых волн в неподвижном слое гранул катализатора и сорбента, а неподвижный слой сформирован в виде двух параллельных вертикальных слоев смеси гранул катализатора, способного восстанавливаться метаном и окисляться кислородом воздуха, и частиц хемосорбента, способного обратимо поглощать диоксид углерода. При этом узел управления потоками выполнен обеспечивающим периодическое попеременное чередование подачи в реактор потоков биогаза и воздуха, в противоположных направлениях через равные промежутки времени в диапазоне 3-100 минут. В системе используется катализатор, содержащий, по меньшей мере, один из переходных или благородных металлов VIII-ой группы, в частности один из металлов из ряда Ni, Fe, Co, Pt, Pd, Rh, Ru или их соединения, а в качестве хемосорбента диоксида углерода используются кислородсодержащие соединения щелочных и щелочно-земельных металлов, в частности, оксиды кальция и/или магния. Дополнительно узел управления потоками может быть выполнен с возможностью дополнительной подачи водяного пара в поток биогаза.a mixture of solid granular particles, at least one gas duct for supplying biogas feed, at least one gas duct for venting a hydrogen-containing stream, the flow control unit further comprises at least one gas duct for supplying air, the latter being located on the opposite side than the gas duct for supplying the initial biogas relative to the reactor, at least one gas duct for exhausting the exhaust air, the flow control unit is made up of at least one gas valve, a control system control valves, and providing the directional movement of heat waves in a fixed layer of catalyst granules and sorbent, and a fixed layer is formed in the form of two parallel vertical layers of a mixture of catalyst granules, capable of being restored by methane and oxidized by atmospheric oxygen, and particles of chemisorbent capable of reversibly absorbing carbon dioxide. Moreover, the flow control unit is designed to provide periodic alternating feed of biogas and air flows into the reactor in opposite directions at regular intervals in the range of 3-100 minutes. The system uses a catalyst containing at least one of the transition or noble metals of group VIII, in particular one of the metals of the series Ni, Fe, Co, Pt, Pd, Rh, Ru or their compounds, and as a chemisorbent carbon dioxide, oxygen-containing compounds of alkali and alkaline-earth metals, in particular calcium and / or magnesium oxides, are used. Additionally, the flow control unit may be configured to further supply water vapor to the biogas stream.
Технический эффект заявляемого изобретения заключается в возможности переработки биогаза, без подвода энергии извне, и с получением чистого водорода с минимальными примесями оксидов углерода, пригодного для производства электроэнергии в топливных элементах в сочетании с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами. Дополнительным достоинством системы является экологическая чистота газовых выбросов, которые не содержат токсичных примесей (оксида углерода, сажи, оксидов азота).The technical effect of the claimed invention lies in the possibility of processing biogas, without supplying energy from outside, and with the production of pure hydrogen with minimal impurities of carbon oxides, suitable for the production of electricity in fuel cells in combination with minimal capital and operating costs. An additional advantage of the system is the environmental cleanliness of gas emissions that do not contain toxic impurities (carbon monoxide, soot, nitrogen oxides).
Заявляемое изобретение поясняется чертежом фиг.1, на котором приведена блок-схема системы, где 1, 2 - реакторы со слоями катализатора и хемосорбента, 3-10 - клапаны для переключения газовых потоков, 11 - газоход для подачи исходного биогаза, 12 - газоход для отвода высокотемпературного The invention is illustrated by the drawing of figure 1, which shows a block diagram of a system where 1, 2 - reactors with catalyst and chemisorbent layers, 3-10 - valves for switching gas flows, 11 - gas duct for supplying the initial biogas, 12 - gas duct for high temperature outlet
отработанного воздуха, 13 - газоход для подачи воздуха, 14 - газоход для отвода водородсодержащего потока.exhaust air, 13 - gas duct for air supply, 14 - gas duct for the removal of a hydrogen-containing stream.
Система может состоять из двух 1 и 2 герметичных реакторов, в каждом из которых сформированы два параллельных вертикальных слоя смеси гранул катализатора и хемосорбента. Узел управления потоками для обеспечения раздельной подачи потоков биогаза из газохода 11 и воздуха из газохода 12 в каждый из реакторов включает в себя комплекс газовых клапанов 3-10. Раздельная подача обеспечивается противофазным открытием и закрытием групп клапанов: при закрытых клапанах 4-6-7-9 клапана 3-5-8-10 открываются и наоборот. Узел управления потоками также включает в себя систему управления клапанами, которая обеспечивает указанное переключение групп клапанов через равные интервалы времени в диапазоне от 3 до 100 минут.The system can consist of two 1 and 2 sealed reactors, in each of which two parallel vertical layers of a mixture of catalyst granules and chemisorbent are formed. The flow control unit for providing separate supply of biogas flows from the gas duct 11 and air from the gas duct 12 to each of the reactors includes a set of gas valves 3-10. Separate supply is provided by antiphase opening and closing of valve groups: with closed valves 4-6-7-9, valves 3-5-8-10 open and vice versa. The flow control assembly also includes a valve control system that provides said switching of valve groups at regular time intervals ranging from 3 to 100 minutes.
Поток биогаза из газохода 11 поступает через клапан 10 в предварительно нагретый слой окисленного катализатора в реакторе 1. В этом слое происходит окисление метана с одновременным восстановлением катализатора и образованием водорода и оксидов углерода по реакциям:The biogas stream from the gas duct 11 enters through a valve 10 into a pre-heated layer of oxidized catalyst in reactor 1. In this layer, methane is oxidized with simultaneous reduction of the catalyst and the formation of hydrogen and carbon oxides by the reactions:
(где MeOx+1 и МеОх - окисленная и восстановленная форма активного оксида в катализаторе соответственно).(where MeO x + 1 and MeO x are the oxidized and reduced forms of the active oxide in the catalyst, respectively).
Кроме того, при этом также происходит одновременное поглощение диоксида углерода хемосорбентом с образованием карбонатов по реакции (5).In addition, at the same time, carbon dioxide is simultaneously absorbed by the chemisorbent with the formation of carbonates by reaction (5).
Продукты реакции выводятся из реактора 1 через клапан 3 и подаются в газоход 14 для вывода водородсодержащего потока. Поток в газоходе 14 содержит только водород и пары воды, соответственно, после осушки этого потока получается практически чистый водород, который может использоваться для производства электроэнергии в топливных элементах.The reaction products are removed from the reactor 1 through the valve 3 and fed into the gas duct 14 to output a hydrogen-containing stream. The stream in the duct 14 contains only hydrogen and water vapor, respectively, after drying this stream, almost pure hydrogen is obtained, which can be used to produce electricity in fuel cells.
Одновременно в реактор 2 через клапан 5 подается поток воздуха из газохода 13. При этом в реакторе 2 происходит реокисление находящегося там катализатора кислородом воздуха:At the same time, a stream of air from the gas duct 13 is supplied to the reactor 2 through the valve 5. At the same time, the reactor 2 reoxidizes the catalyst located there with atmospheric oxygen:
Кроме того, при этом также, за счет тепла реакции реокисления (11) происходит разложение карбонатов с выделением ранее хемосорбированного в слое диоксида углерода. Отработанный воздух выходит из реактора 2 через клапан 8 и поступает в газоход вывода отработанного воздуха 12.In addition, at the same time, due to the heat of the reoxidation reaction (11), the decomposition of carbonates occurs with the release of previously chemisorbed carbon dioxide in the layer. The exhaust air leaves the reactor 2 through the valve 8 and enters the exhaust duct 12.
По мере завершения восстановления катализатора в реакторе 1 и завершения реокисления катализатора и регенерации хеморбента в реакторе 2 производится с помощью системы управления клапанами чередование подачи потоков биогаза и воздуха в реакторах 1 и 2. В этом случае закрывают клапаны 10 и 3 на линии прохождения биогаза через систему и открывают клапаны 7 и 6. При этом биогаз проходит через слой катализатора в реакторе 2, где повторяется ранее описанный для слоя катализатора в реакторе 1 режим восстановления катализатора. Напротив, на линии прохождения воздуха закрываются клапаны 8 и 5 и открываются клапаны 9 и 4, в результате чего воздух проходит через слой в реакторе 1, обеспечивая реокисление катализатора аналогично описанному выше для слоя катализатора в реакторе 2. По мере восстановления катализатора в слое реактора 2 и реокисления катализатора в слое реактора 1 вновь производится чередование подачи потоков биогаза и воздуха в реакторах 1 и 2.As the catalyst recovery in reactor 1 is completed and the catalyst is reoxidized and chemorbent is regenerated in reactor 2, the biogas and air flows are alternated in reactors 1 and 2 using the valve control system. In this case, valves 10 and 3 on the biogas passage through the system are closed and open valves 7 and 6. In this case, the biogas passes through the catalyst bed in reactor 2, where the catalyst reduction mode previously described for the catalyst bed in reactor 1 is repeated. On the contrary, valves 8 and 5 are closed on the air passage and valves 9 and 4 are opened, as a result of which air passes through the bed in the reactor 1, providing reoxidation of the catalyst as described above for the catalyst bed in the reactor 2. As the catalyst is restored in the bed of the reactor 2 and reoxidation of the catalyst in the layer of the reactor 1 is again alternating the flow of biogas and air flows in the reactors 1 and 2.
Такие чередования происходят через каждые 3-100 минут в течение неограниченного времени, что обеспечивает непрерывную работу системы. Более частые чередования могут приводить к износу переключающих клапанов 3-10, более редкие - к возможному затуханию процесса.Such alternations occur every 3-100 minutes for unlimited time, which ensures continuous operation of the system. More frequent alternations can lead to wear of the switching valves 3-10, more rare - to the possible attenuation of the process.
Подача в каждый из реакторов биогаза и воздуха осуществляется в противоположных направлениях, например, для описанной схемы, биогаз всегда проходит через каждый реактор в направлении снизу-вверх, а воздух - всегда сверху-вниз. Такое противонаправленное движение потоков порождает встречное движение тепловых волн в неподвижном слое гранул катализатора и сорбента и обеспечивает максимальную аккумуляцию тепла экзотермических реакций (образования карбоната (5) при подаче биогаза и реокисления катализатора (11), благодаря которой процесс получения водорода из биогаза может протекать без The supply of biogas and air to each of the reactors is carried out in opposite directions, for example, for the described scheme, biogas always passes through each reactor in a bottom-up direction, and air is always top-down. Such an opposite directional flow motion generates a counter motion of heat waves in a fixed layer of catalyst and sorbent granules and ensures maximum heat accumulation of exothermic reactions (carbonate formation (5) during biogas supply and catalyst reoxidation (11), due to which the process of producing hydrogen from biogas can proceed without
подвода энергии извне. Кроме того, в системе не требуется использование сложных и дорогих теплообменников.supply of energy from the outside. In addition, the system does not require the use of complex and expensive heat exchangers.
Каталитическое окисление метана, содержащегося в биогазе, в описанной системе обуславливает высокоэффективное превращение метана в водород без образования вредных продуктов (СО, сажа). На обоих стадиях (восстановление и реокисление катализатора) процесс может быть реализован при относительно невысоких температурах (не выше 1000°С), что обеспечивает практическое отсутствие образования и попадания в сбрасываемые газы токсичных оксидов азота. По сравнению с известными системами получения водорода из биогаза, предлагаемая система отличается существенно более низкими капитальными и эксплутационными затратами. Достоинствами предлагаемой системы по сравнению с системой, принятой за прототип, является технологическая простота регенерации хемосорбента и возможность проведения этой регенерации за счет тепла реокисления катализатора, то есть без использования топлива и внешней энергии.The catalytic oxidation of methane contained in biogas in the described system determines the highly efficient conversion of methane to hydrogen without the formation of harmful products (CO, soot). At both stages (reduction and reoxidation of the catalyst), the process can be implemented at relatively low temperatures (not higher than 1000 ° C), which ensures the practical absence of the formation and ingress of toxic nitrogen oxides into the discharged gases. Compared with the known systems for producing hydrogen from biogas, the proposed system is characterized by significantly lower capital and operating costs. The advantages of the proposed system compared to the system adopted for the prototype is the technological simplicity of regeneration of the chemisorbent and the possibility of this regeneration due to heat reoxidation of the catalyst, that is, without the use of fuel and external energy.
Таким образом, предлагаемая система при невысоких капитальных и эксплуатационных затратах обеспечивает возможность экологически чистого производства водорода из биогаза без выбросов в окружающую среду традиционных вредных продуктов сжигания биогаза (оксиды азота, СО, сажа).Thus, the proposed system at low capital and operating costs provides the possibility of environmentally friendly production of hydrogen from biogas without emissions into the environment of traditional harmful products of biogas combustion (nitrogen oxides, CO, soot).
Пример.Example.
В качестве исходного топлива используют биогаз, полученный при ферментации биомассы, прошедший предварительную обработку по удалению сероводорода, содержащий 60% об. метана и 40% диоксида углерода.As the initial fuel biogas is used, obtained by fermentation of biomass, which has undergone preliminary treatment to remove hydrogen sulfide, containing 60% vol. methane and 40% carbon dioxide.
Поток биогаза из газохода 11 подают через клапан 10 в предварительно нагретый слой, содержащего смесь гранул оксида железа и гранул оксида кальция, в реакторе 1. В этом слое происходит окисление метана, содержащегося в биогазе, кислородом катализатора с образованием диоксида углерода и водорода с одновременным восстановлением катализатора - оксида железа. При этом также происходит поглощение СО2 на гранулах хемосорбента - оксида кальция с образованием карбоната кальция. Продукты реакции выводят из реактора 1 через клапан 3 и подают в газоход вывода водород-содержащего потока 14. Поток в газоходе 14 содержит только водород (около 60% об.) и пары воды (около 40% об.), соответственно, после осушки этого потока получают The biogas stream from the gas duct 11 is fed through valve 10 to a preheated layer containing a mixture of iron oxide granules and calcium oxide granules in the reactor 1. In this layer, methane contained in the biogas is oxidized by the oxygen of the catalyst with the formation of carbon dioxide and hydrogen with simultaneous reduction the catalyst is iron oxide. In this case, СО 2 is also absorbed on the granules of the chemisorbent - calcium oxide with the formation of calcium carbonate. The reaction products are removed from the reactor 1 through valve 3 and fed into the gas outlet duct for the hydrogen-containing stream 14. The stream in the duct 14 contains only hydrogen (about 60% vol.) And water vapor (about 40% vol.), Respectively, after drying this flow receive
практически чистый водород, который затем может использоваться для производства электроэнергии в топливных элементах.almost pure hydrogen, which can then be used to produce electricity in fuel cells.
Одновременно в реактор 2 через клапан 5 подают поток воздуха из газохода 13. При этом в реакторе 2 происходит реокисление находящегося там катализатора кислородом воздуха и разложение карбоната кальция с выделением углекислого газа. Нагретый воздух выходит из реактора 2 через клапан 8 и поступает в газоход вывода отработанного воздуха 12.At the same time, air flow from gas duct 13 is supplied to reactor 2 through valve 5. In this case, reactor 2 is reoxidized with atmospheric oxygen and decomposition of calcium carbonate with the release of carbon dioxide. Heated air leaves the reactor 2 through valve 8 and enters the exhaust duct 12.
По мере завершения восстановления катализатора в реакторе 1 и завершения реокисления катализатора и регенерации хемосорбента в реакторе 2 производят чередование подачи потоков биогаза и воздуха в реакторах 1 и 2. В этом случае закрывают клапаны 10 и 3 на линии прохождения биогаза через систему и открывают клапаны 7 и 6. При этом биогаз проходит через слой катализатора в реакторе 2, где повторяется ранее описанный для слоя катализатора в реакторе 1 режим восстановления катализатора. Напротив, на линии прохождения воздуха закрывают клапаны 8 и 5 и открывают клапаны 9 и 4, в результате чего воздух проходит через слой реактора 1, обеспечивая реокисление катализатора аналогично описанному выше для слоя катализатора в реакторе 2. По мере восстановления катализатора в слое катализатора в реакторе 2 и реокисления катализатора в слое катализатора в реакторе 1 вновь производят чередование подачи потоков биогаза и воздуха в реакторах 1 и 2.As the reduction of the catalyst in the reactor 1 is completed and the catalyst is reoxidized and the chemisorbent is regenerated in the reactor 2, the biogas and air flows are alternated in the reactors 1 and 2. In this case, the valves 10 and 3 on the biogas passage through the system are closed and valves 7 and 6. In this case, the biogas passes through the catalyst bed in the reactor 2, where the catalyst reduction mode previously described for the catalyst bed in the reactor 1 is repeated. On the contrary, valves 8 and 5 are closed on the air passage and valves 9 and 4 are opened, as a result of which air passes through the layer of reactor 1, providing catalyst reoxidation similar to that described above for the catalyst layer in reactor 2. As the catalyst is restored in the catalyst layer in the reactor 2 and reoxidation of the catalyst in the catalyst bed in reactor 1, the feed of biogas and air flows in reactors 1 and 2 is alternated again.
Такие чередования производят через каждые 15 минут в течение неограниченного времени, что обеспечивает непрерывную работу системы.Such alternations are performed every 15 minutes for unlimited time, which ensures continuous operation of the system.
В способе, принятом за прототип, при регенерации хемосорбента производится сжигание биогаза в количестве не менее 10% от его перерабатываемого объема, при этом продукты горения биогаза содержат сажу, оксиды азота и оксид углерода.In the method adopted for the prototype, during the regeneration of chemisorbent, biogas is burned in an amount of not less than 10% of its processed volume, while biogas combustion products contain carbon black, nitrogen oxides and carbon monoxide.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007142114/22U RU72418U1 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007142114/22U RU72418U1 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU72418U1 true RU72418U1 (en) | 2008-04-20 |
Family
ID=39454204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007142114/22U RU72418U1 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU72418U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460695C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Межрегиональный центр биологических и химических технологий" | Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes |
| CN107986578A (en) * | 2017-12-29 | 2018-05-04 | 逸盛大化石化有限公司 | The biogas hydrogen manufacturing circulatory system and technique of a kind of PTA sewage disposals |
| RU2781559C1 (en) * | 2022-06-10 | 2022-10-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Чистая энергия" | Method for hydrogen production by landfill gas conversion method |
-
2007
- 2007-11-14 RU RU2007142114/22U patent/RU72418U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460695C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Межрегиональный центр биологических и химических технологий" | Plant for obtaining biogas, electric and heat energy and fertilisers from agricultural wastes |
| CN107986578A (en) * | 2017-12-29 | 2018-05-04 | 逸盛大化石化有限公司 | The biogas hydrogen manufacturing circulatory system and technique of a kind of PTA sewage disposals |
| RU2781559C1 (en) * | 2022-06-10 | 2022-10-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Чистая энергия" | Method for hydrogen production by landfill gas conversion method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chaubey et al. | A review on development of industrial processes and emerging techniques for production of hydrogen from renewable and sustainable sources | |
| Alves et al. | Overview of hydrogen production technologies from biogas and the applications in fuel cells | |
| Song et al. | Tri-reforming of methane over Ni catalysts for CO2 conversion to syngas with desired H2/CO ratios using flue gas of power plants without CO2 separation | |
| Iordanidis et al. | Autothermal sorption-enhanced steam reforming of bio-oil/biogas mixture and energy generation by fuel cells: concept analysis and process simulation | |
| CN105518112A (en) | Methanation method and power plant comprising CO2 methanation of power plant flue gas | |
| WO2015055349A1 (en) | Integrated process/plant for storage of co2 by conversion to synthetic natural gas | |
| Di et al. | Thermodynamic analysis on the parametric optimization of a novel chemical looping methane reforming in the separated productions of H2 and CO | |
| CN108840325B (en) | Biomass energy stepwise-conversion hydrogen production and CO coordination2Emission reduction system and method | |
| CN110980644B (en) | Water-based chemical chain circulation hydrogen production system and method | |
| Sun et al. | Simulation of the calcium looping process (CLP) for hydrogen, carbon monoxide and acetylene poly-generation with CO2 capture and COS reduction | |
| Qin et al. | Chemical looping reforming of ethanol-containing organic wastewater for high ratio H2/CO syngas with iron-based oxygen carrier | |
| Lachén et al. | High purity hydrogen from biogas via steam iron process: preventing reactor clogging by interspersed coke combustions | |
| WO2022238899A1 (en) | Process for the conversion of co2 | |
| JP2024518240A (en) | A process for purifying and converting carbon dioxide using renewable energy | |
| Verma et al. | Overview of biogas reforming technologies for hydrogen production: advantages and challenges | |
| Ma et al. | Redox performance of Fe2O3/Al2O3 oxygen carrier calcined at different temperature in chemical looping process | |
| Singh et al. | Green hydrogen production from biomass–A thermodynamic assessment of the potential of conventional and advanced bio-oil steam reforming processes | |
| RU72418U1 (en) | SYSTEM FOR PRODUCING HYDROGEN FROM BIOGAS | |
| CN100404409C (en) | Process for preparing synthetic gas by reforming carbon dioxide-methane | |
| WO2010091642A1 (en) | Chemical-looping combustion method and system | |
| JP2004137149A (en) | Apparatus and system for reforming steam of fuel and method for reforming fuel | |
| CN113060704B (en) | Organic solid clean high-efficiency hydrogen production device and method | |
| Qin et al. | Hydrogen production by chemical looping gasification of corn stalk driven by a tert-butanol solution | |
| Zuo et al. | Hydrogen production and CO2 capture from Linz-Donawitz converter gas via a chemical looping concept | |
| Mirkarimi et al. | Review of methane cracking over carbon-based catalyst for energy and fuels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20081115 |