WO2010006910A4 - Verfahren und vorrichtung zur anreicherung der brenngasanteile in schwachgasen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur begrenzten Anreicherung der Brenngasanteile, insbesondere Methan, in Eingangsgasen durch CO2-Abscheidung mit Hilfe der Gaspermeation, wobei das Verfahren mindestens die Schritte — Beaufschlagen mindestens eines Gaspermeationsmoduls einer Membrantrennanlage mit zugeführtem Eingangsgas zur Teilabscheidung von CO2 aus dem Eingangsgas unter Ausnutzung des CO2-Partialdruckgefälles zwischen dem Eingangsgas und der Umgebungsluft, wobei ein im Vergleich zum zugeführten Eingangsgas mit Methan angereichertes Produktgas mit weniger als 20 Vol.-% CO2 und ein im Vergleich zum zugeführten Eingangsgas mit CO2 angereichertes Trenngas mit mindestens 4 Vol.-% Methan erhalten wird, — energetische Nutzung des Trenngases durch dessen Nachverbrennung und — Weiterleitung des mit Brenngasanteilen angereicherten Produktgases zu einer Gasnetzeinspeiseanlage mit direkt angeschlossenen Verbrauchern oder zu einer Gasaufbereitungsanlage zur Erzeugung einer angestrebten hohen Konzentration von Brenngasen bei gleichzeitig starker Reduktion des CO2-Anteiles, umfasst.

Claims

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 8. Februar 2010 (08.02.2010)Geänderte Patentansprüche
1. Verfahren zur begrenzten Anreicherung von Methan in Schwachgasen durch CO2-Abscheidung mit Hilfe der Gaspermeation, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens folgende Schritte umfasst:
— Beaufschlagen mindestens eines Gaspermeationsmoduls einer Membrantrennanlage mit zugeführtem Schwachgas zur Teilabscheidung von CO2 aus dem Schwachgas unter Ausnutzung des CO2- Partialdruckgefälles zwischen dem Schwachgas und der Umgebungsluft, wobei ein im Vergleich zum zugeführten Schwachgas mit Methan angereichertes Produktgas als Retentat mit weniger als 20 Vol.-% CO2 und ein im Vergleich zum zugeführten Schwachgas mit CO2 angereichertes
Trenngas als Permeat mit mindestens 4 Vol.-% Methan erhalten wird,
— Zuführung eines Spülgases und/oder Erzeugung eines Unterdrucks auf der Permeatseite der Membran,
— energetische Nutzung des Trenngases durch dessen Nachverbrennung und
— Weiterleitung des mit Methan angereicherten Produktgases zu einer Gasnetzeinspeiseanlage mit direkt angeschlossenen Verbrauchern oder zu einer Gasaufbereitungsanlage zur Erzeugung einer angestrebten hohen Konzentration von Methan bei gleichzeitig starker Reduktion des CO2-Anteiles.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schwachgas vorzugsweise ein Biogas, ein Klärgas, ein Grubengas oder ein Deponiegas ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Retentat und/oder im Permeat eine Konzentration an Methan erreicht wird, mit der handelsübliche Heizgeräte betrieben werden können.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennung des Permeatabgases in einer Brennkammer, einem Motor, einer Gasturbine oder einer Brennstoffzelle mit oder ohne Zumischung eines weiteren Brenngases erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Nachverbrennung des Permeatabgases entstehende Wärme Q zur Fermenterbeheizung einer Biogasanlage eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzung der Nachverbrennung des Permeatabgases unter Kraft-Wärme-Kopplung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Minimierung des Energieverbrauchs auf der Permeatseite der Membran als Spülgas Luft zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Methan angereicherte Retentat aus mehreren verteilten
Schwachgasquellen zu einer zentralen Gasaufbereitungsanlage geleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Retentat zusätzliches Flüssiggas beigemischt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine variable Anpassung der CÜ2-Abtrennung an der Membran ein gewünschter Bereich von Lastfällen im Schwachgasnetz ermöglicht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer gleich bleibenden Konzentration von
Brenngasen bei einem schwankenden Volumenanteil von Kohlendioxid entsprechende Mengen von Flüssiggas zugemischt werden.
12. Vorrichtung zur begrenzten Anreicherung von Methan in Schwachgasen durch Cθ2-Abscheidung mit Hilfe der Gaspermeation nach dem
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass
— einem Reaktor zur Erzeugung von Schwachgasen mindestens eine Membrantrennanlage nachgeschaltet ist,
— die Membrantrennanlage permeatseitig über eine Leitung mit einem geeigneten Mittel zur Nachverbrennung des Permeatgases verbunden ist und
— die Membrantrennanlage retentatseitig über eine Leitung mit einer Gasnetzeinspeiseanlage oder einer Gasaufbereitungsanlage verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Reaktor zur Erzeugung von Schwachgasen um einen Reaktor zur mikrobiellen Schwachgaserzeugung und/oder beim Mittel zur Nachverbrennung um eine Brennkammer handelt.
14. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 zur Vorreinigung und Volumenreduktion von Schwachgas aus dezentralen Biogasanlagen oder anderen Schwachgasquellen vor der anschließen- den Weiterleitung zu einer zentralen Gasaufbereitung oder zu einer Gasnetzeinspeiseanlage.
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