用于产生液体生物气体的方法和系统与流程

石油,煤气及炼焦工业设备的制造及其应用技术1.本发明涉及一种用于产生液体生物气体(lbg)的方法和系统。技术实现要素：2.本发明涉及一种用于产生液体生物气体(lbg)的方法，所述方法包括以下步骤：[0003]-主要包含甲烷和二氧化碳的粗气体流入；[0004]-从所述粗气体中去除痕量元素如硫化氢、硅氧烷和voc；[0005]-除湿；[0006]-颗粒净化；[0007]以用于产生经处理的生物气体；[0008]-从所述经处理的生物气体中分离二氧化碳；[0009]-具有低含量二氧化碳的经处理的生物气体冷凝，[0010]以用于产生二氧化碳含量最大为100ppm的lbg，优选地处于或接近大气压，所述lbg接近二氧化碳含量最大为100ppm的100％纯甲烷，[0011]其中所述从经处理的生物气体中分离二氧化碳涉及冷冻所述经处理的生物气体中的二氧化碳。具体实施方式[0012]下文提供并进一步描述了本发明的一些具体实施方案。[0013]根据一个实施方案，所述工艺包括使所产生的lbg流到低温储存罐。这种低温储存罐是根据本发明的系统的合适替代形式，该系统旨在设置在移动容器中并且用于小规模生产。[0014]根据本发明，不同净化技术均可能使用。根据本发明的一个实施方案，所述从粗气体中去除痕量元素如硫化氢、硅氧烷和voc是通过至少一个活性碳过滤器来执行的。另外，根据又一个具体实施方案，所述颗粒纯化是通过机械过滤来执行的。应注意，也可能将其它过滤器替代形式结合在根据本发明的系统中。[0015]此外，根据一个实施方案，所述经处理的生物气体的除湿是使用干燥技术，优选地使用针对游离水的初始分离罐来执行的。这种技术是稳健的并且适合于将来自冷冻机热交换器的再生二氧化碳(参见下文)用作加热介质。[0016]如上文所理解的，根据本发明的方法涉及冷冻二氧化碳以使得能够从生物气体中去除二氧化碳。根据本发明的一个具体实施方案，步骤[0017]从所述经处理的生物气体中分离二氧化碳，和具有低含量二氧化碳的经处理的生物气体冷凝，是经由交替地热交换来执行的，所述交替地热交换使得执行所述从经处理的生物气体中分离二氧化碳，所述执行从经处理的生物气体中分离二氧化碳使得二氧化碳冻住且然后经由升华而分离出；优选地，其中使已冷凝的具有低含量二氧化碳的经处理的生物气体流到用于储存二氧化碳含量最大为100ppm的lbg的低温储存罐。[0018]所使用的冷却系统可以具有不同的类型并且包含不同的单元。根据本发明的一个实施方案，使用了级联冷却系统，在该级联冷却系统中，压缩是在至少一个往复式压缩机中执行的。当与单级技术相比时，级联冷却系统是使用针对压缩机的低蒸发温度和高体积效率的有效替代形式。[0019]此外，所使用的冷却介质也具有相关性。根据本发明的一个具体实施方案，使用了冷却介质，所述冷却介质为处于级联系统中适于冷冻二氧化碳和冷凝甲烷的混合制冷剂，并且其中所述冷却系统中的高温冷却是通过使用水来执行的，优选地使得热回收能够用于所述工艺中或用于其它加热目的，诸如用于加热消化器、温室或者其它需热工艺或车间或居住区。关于这方面的一个可能实施方案示于图1中。[0020]继续基于图1所示的实施方案，根据本发明的系统基于处于不同位置中的多个热交换器。根据一个实施方案，步骤从所述经处理的生物气体中分离二氧化碳，和具有低含量二氧化碳的经处理的生物气体冷凝，是通过在至少两个热交换器中进行热交换来支持的，一个热交换器冷冻二氧化碳并且同时一个热交换器用于再生。时间和可用性是在此确保高生产率的因素。因此，根据又一个实施方案，使用了至少三个热交换器，使得一个热交换器冷冻二氧化碳并且同时两个热交换器用于再生。照此，一个热交换器可以起到冷冻的作用，另两个热交换器可以通过以下而起作用：并肩进行再生、随后的二氧化碳解冻，然后再次降低温度，使得当一个热交换器充满时，则所述工艺可以切换到另一个热交换器并且使用这个代替。[0021]一个感兴趣的问题是如何物理确保如何分离出二氧化碳。根据一个具体实施方案，所述从经处理的生物气体中分离二氧化碳是通过冷冻所述经处理的生物气体中的二氧化碳且然后从所述经处理的生物气体中过滤出二氧化碳来执行的。从冷冻热交换器中去除二氧化碳并且二氧化碳作为雪片跟随生物气体料流。然后可以在过滤器中捕获这些雪片，随后将其分离出。[0022]如可以理解的，针对冷冻所使用的热交换器类型也使得能够从内部表面去除雪片成问题。根据本发明，存在可以起作用的不同技术替代形式。特殊板式热交换器是一个此类示例。另一种可能的一般感兴趣类型是管状热交换器。关于此，还应注意，在根据本发明的系统中，不同类型的热交换器的组合是完全可能的。[0023]此外，根据又一个实施方案，可以在二氧化碳冷冻和再生期间应用不同形式的技术以辅助。例如，在二氧化碳的再生期间，可以通过加热单元例如电加热器来辅助所使用的压缩机。此外，可以使用处于压力之下来形成再生的最佳条件。因此，能够施加真空或者处于压力之下的单元也可以结合在根据本发明的系统中。[0024]根据一个实施方案，本发明涉及根据本发明的方法的用途，所述用途是用于产生lbg，在该lbg中，二氧化碳水平最大为100ppm。[0025]另外，本发明还涉及一种旨在用于产生液体生物气体(lbg)的系统，所述系统包含以下单元：[0026]-用于去除痕量元素如硫化氢、voc和硅氧烷的去除单元；[0027]-用于颗粒净化的单元；[0028]-生物气体压缩机；[0029]-至少两个热交换器；[0030]-冷却水环路；[0031]-加热水环路：[0032]-至少一个干燥器；[0033]-冷却系统；和[0034]-lbg储存罐。[0035]根据一个优选实施方案，在至少一个干燥器之后，诸如在如图1所示布置的平行干燥器之后，实施了用于颗粒净化的单元。值得注意的是，在图1所示的实施方案中，不存在用于颗粒净化的单元。此单元可以设置在不同的地方，然而，适当地，其实施在干燥器之后。此外，适当地，用于颗粒净化的单元为机械过滤器。[0036]在根据本发明的系统中包含一些关键单元和特征结构。例如，冷却系统是一个此类关键组件，所述冷却系统继而连接到一个冷却水环路和一个加热水环路。此冷却系统还包含一个或多个热交换器，适当地若干如上所述的热交换器。此外，参考图1以及其中所示的根据本发明的系统的实施方案，应注意，在整个系统中也可以适当地涉及其它热交换器。在图1中，环路中涉及两个热交换器，其中冷却水用于提交热且然后变为加热水(参见图1)。然后，它们之一连接到冷却系统，该冷却系统继而适当地包含至少两个热交换器，适当地，至少三个热交换器。[0037]此外，根据本发明的一个实施方案，所述冷却系统包含至少一个制冷压缩机、至少一个热交换器和至少一个制冷剂环路(参见图1中的一个示例)。同样，在冷却系统中涉及适当地若干热交换器。根据一个实施方案，所述冷却系统包含至少三个热交换器，所述至少三个热交换器为：一个如下热交换器单元，该热交换器单元连接到所述冷却水环路和所述加热水环路；另一个如下热交换器单元，该热交换器单元被布置成提供二氧化碳升华和去升华以及主动或随后从经处理的生物气体中去除二氧化碳；以及一个如下热交换器单元，该热交换器单元被布置成提供具有低含量二氧化碳的经处理的生物气体冷凝以及lbg产生，在该lbg中，所述二氧化碳水平最大为100ppm。上文已经关于热交换器中的冷冻和再生进一步讨论了这一点。[0038]此外，根据又一个实施方案，所述系统还包含二氧化碳过滤器，所述二氧化碳过滤器被布置在一个或多个热交换器之后，所述一个或多个热交换器被布置成用于冷冻经处理的生物气体中的二氧化碳。此类可能的过滤器未示于图1中。[0039]另外，并且如上所述，根据一个实施方案，所述冷却系统为级联冷却系统，在该级联冷却系统中，压缩是在至少一个往复式压缩机中执行的。[0040]本发明的另一个优点涉及将系统按固定体积布置的可能性。这打开了按简单的方式安装根据本发明的系统单元的可能性。同样，使得能够按简单的方式运输到特定地点，并且当需要时拆卸单元并将其运输到新地点。基于上文，根据本发明的系统可以被布置在移动单元的内部，优选地被布置在移动容器中，更优选地被布置在最大尺寸为40英尺的容器中。[0041]此外，图1中示出了本发明的一个实施方案的工艺方案。[0042]参考图1，以下应用符合所示的根据本发明的实施方案：[0043]1-粗气体流入；[0044]2-用于去除痕量元素如硫化氢、voc和硅氧烷的去除单元，例如活性碳过滤器；[0045]3-生物气体压缩机；[0046]4-用于与水进行热交换的第一热交换器；[0047]5-冷却水；[0048]6-加热水；[0049]7，8-干燥器；[0050]10-制冷压缩机(冷却系统的一部分)；[0051]17-第二热交换器(冷却系统的一部分)；[0052]11-提供二氧化碳冷冻的第三热交换器(冷却系统的一部分)；[0053]9-被分离出的二氧化碳(也可能经由过滤(此处未示出过滤器，所述过滤器然后适当地结合在热交换器11和15之间))；[0054]15-提供具有低含量二氧化碳的经处理的生物气体冷凝的第四热交换器(冷却系统的一部分)；[0055]14-具有低含量二氧化碳的经处理的生物气体；[0056]13-lbg罐；[0057]12-蒸发再循环；[0058]基于图1，还应清楚不同组件如何彼此连接以及合适的顺序。[0059]通过使用压缩机3来使未处理的生物气体(粗气体1)流入根据本发明的系统中。如图所示，旨在用于去除杂质的去除单元2例如活性碳过滤器被布置在压缩机3之前。然后使经净化的气体在第一热交换器4(参见料流冷却水5和加热水6)中冷却。将气体在一个或多个干燥器(在该情况下，干燥器7和8)中干燥。[0060]然后使气体在热交换器11中冷却，使得二氧化碳冻住并且可以分离出(参见料流9)。这通过包含制冷压缩机10的冷却系统或环路以及热交换器17来实现。[0061]可以看到，在该情况下，冷却系统或其冷却环路包含三个热交换器17、11和15。应注意，系统的这一部分实际上可以包含若干热交换器和/或相分离器。作为一个感兴趣的示例，然后包含至少一个相分离器。此外，并且如上所述，二氧化碳的冷冻可以仅在两个或三个热交换器中执行。另外，如上所述，系统还可以涉及使得能够去除二氧化碳的过滤器，所述二氧化碳作为雪片等跟随气体料流。此外，系统还可以涉及在甲烷冷凝之前的抛光器单元。因此，参考图1，描绘某一步骤的一个热交换器实际上可能涉及多个如此热交换器。[0062]应注意，系统适当地是混合制冷剂闭环工艺，其中外部冷却介质用于冷却气体，使得其冷凝。冷却介质可以例如包含一种或多种合适气体的混合物。[0063]如图所示，一个或多个热交换器15旨在用于甲烷的冷凝(参见流14)，然后其流到储存lbg罐13。lbg罐13继而具有蒸发再循环12，适当地连接回到生物气体压缩机3之前的位置。









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