本发明专利技术涉及对纯化沼气进行吸附式干燥和再生装满的吸附剂的方法，所述干燥后的沼气被转送做进一步使用。针对已知现有技术的缺点，提供一种没有外界杂质进入纯化沼气的方法，被纯化的气体中的甲烷含量基本保持不变且再生所述装满的吸附剂所需的投入降低了。根据本发明专利技术，干燥和再生实施为封闭的沼气循环，硅胶基础上的分离层和分子筛用作吸附剂，待干燥的沼气首先流经硅胶层。为了再生所述吸附剂，使用了温度高达150摄氏度的专门加热的干燥的生物甲烷气，该生物甲烷气在与吸附剂接触后再循环到纯化沼气的流出口。一旦实现再生，床由生物甲烷气进行冷却，生物甲烷气基本上再循环到纯化沼气的流出口。在干燥和再生过程中聚集的含甲烷水再循环到沼气生成和/或纯化过程中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对纯化沼气(被称为生物甲烷气)进行吸附式干燥和对装满的吸附剂(laden adsorbent)进行再生的方法,其中所述干燥后的沼气被转送做进一步使用，例如通过送入传统的天然气供应网。
技术介绍
可通过不同的工艺对沼气进行纯化，目的是获得具有相对高比例的甲烷的气体，体积比的范围为90-99%。纯化后，生物甲烷气仍包括二氧化碳(按体积计O. Γ4%),氢气(按体积计O.0Γ0. 2%)、氮和氧(按体积计O. 2>/ο)以及水(按体积计f 3%)这些残留成分。其它成分 仍存在，例如H2S、NH3，其范围为I到5ppm。根据发酵过程，所述纯化后的沼气仍包括一定比例的芬芳族或其它碳氢化合物，达到IOOOppm的量，其燃点低于甲烷的燃点。为了进一步利用生物甲烷气，例如将其送入天然气供应网，有必要将气体中含有的水去除，直至低于40mg/m3 (STP)的界限。为了对沼气进行干燥或去湿，冷却和冷凝以及吸附和吸收的过程是已知的。冷却通常在地下管道中实现，地下管道在最低点装备有冷凝分离器。如果需要，可额外使用水冷却器。利用特定的吸附剂，例如活性炭、分子筛或硅胶，可实现吸附过程。在装满后，通过加热可再生所述吸附剂。吸收过程(EP0907400B1)有溶剂的参与，例如三甘醇，且气体净化导致气体三甘醇中出现分散的水，气体三甘醇可随后在200° C温度下再生。该过程是非常能量密集的，因为约束在所述三甘醇中的水要被蒸发(蒸出)。由于甲烷是可溶于三甘醇的(在Ibar和25。C时，大约为30g/l)，甲烷损失是可以预料的。DE10359959B4提出，利用未干燥的、潮湿的沼气来再生潮湿的三甘醇干燥剂。DE202008012371U1公布了一种用于对固定床(分子筛)中的沼气进行吸附式干燥的装置，该装置利用连接到高频发生器的电极提供高频电压以加热所述固定床。通过高频能量对固体床进行额外的加热涉及高层次的复杂性。此外，由于沼气或天然气中可能有具有自燃倾向的特定物质，因此存在很大的安全风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种吸附式干燥纯化沼气和再生装满的吸附剂的工艺，所述纯化沼气具有占体积90%的甲烷含量，在该方法中，没有外来的物质可以进入所述纯化沼气，待纯化的气体中存在的甲烷的比例保持实质不变，且再生所述装满的吸附剂的复杂性降低了。根据本专利技术，该目的由权利要求I中指定的特征实现。该工艺的优选的配置和发展是权利要求2-10的主题。为了吸附式干燥纯化沼气(生物甲烷气)，使用的吸附剂是基于硅胶的分离层和分子筛，待干燥的沼气首先流经硅胶层。硅胶层优选地由两层组成，较低的大孔层和较高的中孔层。第一“硅胶”层和第二“分子筛”层的体积比为20 1到3 :1，优选地为12 1到8 :1。这取决于所述待干燥沼气(生物甲烷气)的水含量。待干燥的沼气中的水含量越高，所述比例就越大。硅胶层还可形成于至少两个不同的硅胶层，这两个层之间的空间通过外部加热源进行加热。这可通过安装的中间加热器完成。这项措施可实现所述沼气中的水含量低于10mg/m3 (STP)和-60° C到-80° C的露点。所述待干燥的沼气优选地以环境压力被泵送通过吸附器。如果需要，可采用高达Ibar的压力。在干燥所述纯化沼气(生物甲烷气)前，含水量需已被降低至5g/m3(STP)。这可以通过，例如，冷却来实现。没有预先干燥，则需要相应的更大尺寸的吸附器。吸附时间为12到14小时。在该时间内，干燥后的生物甲烷气的含水量可降低到远低于20mg/m3 (STP)0对于所述吸附剂的随后的再生，使用了专门加热的干燥的生物甲烷气，且 该生物甲烷气在与吸附剂接触后循环回到纯化沼气的开始流。优选地，在单独的热交换器中通过热载体加热至大约110到150° C的温度，例如，所述热载体为热油或热水或蒸汽。为了实现该目的，需要精确的温度控制以避免所述生物甲烷气中存在的烃类的自燃。所述加热载体的温度不应超过200° C。在再生床期间，连续测量排出的生物甲烷气的温度。在再生期间，该温度的范围从20到30° C。如果出口温度上升到40到50° C，则关闭生物甲烷气的供应并结束所述再生过程。优选地，所述吸附器在所述再生开始时至少在较低区域被加热。这可通过装封套(jacket)或加热载体介质流经的加热油来实现。在再生的第一小时内所述吸附器的额外加热已足够。所述吸附器的间接加热的持续时间应至少为30分钟。所述加热载体介质应具有70到180° C的温度。加热区域应至少是所述吸附器高度的10%。在这些条件下，可以发现，对于给定的热输入，装满的床(laden bed)的干燥时间可降低到50%。更具体地，这是通过比至今习惯上更快地引入经干燥气流加热所述吸附器所需的热而实现的。因此，所述干燥过程在所述大孔硅胶的区域中更有效地进行，所述区域即是约束最大量的水的区域。在所述干燥步骤过程中间接加热所述吸附器需要仅在最高I小时内完成。之后，可关断该加热。为了直接重复使用用于干燥纯化沼气(生物甲烷气)的所述吸附器，需要将所述床冷却到标准温度。为了该目的，使用了纯化沼气(生物甲烷气)，纯化沼气在单独的热交换器中冷却为5到15° C，并通过所述床。大约两个小时后，所述床的温度再回到所需要的范围内。用于再生和冷却的所述生物甲烷气被送回到纯化沼气的开始流。在各个处理阶段，预干燥和再生，获得的水被收集并循环回到用于沼气的产生和/或纯化的回路。提出的该过程的优点是封闭的沼气回路所带来的好处。由于所述吸附剂专门利用纯化沼气而再生，完全没有外来物质可在所述干燥期间进入所述生物甲烷气。在压力增加后如果适当，干燥后的生物甲烷气从而可毫无问题地提供到天然气供应网，或可传输用于其它用途。在将于所述改造期间获得的冷凝物循环进沼气产生的初始阶段的情况中，没有任何甲烷损失。因此，该过程在经济上是非常可行的。吸附床的组成的选择的组合在活性方面与待去除的水的量和再生条件相匹配，纯化沼气(生物甲烷气)中的含水量从而可从大约5g/m3 (STP)降低到至少10mg/m3 (STP)或更低，且至最大装满量的持续时间以及缓和加热再生(温度最高为150° C)和所述装满的床的冷却的持续时间可保持大致相同。在更有利的热条件下，所述吸附器的间接加热、装满的吸收塔的再生时间可进一步降低。质量传递发生在装满过程中，水从沼气传递到吸附剂，这种传递转移直到达到吸收塔的端部才结束，且存在潮湿沼气的突破，但是实际上这个通过提前终止而被排除。设置于端部的分子筛床可延伸有效的质量传质区。水的吸收首先通过所述硅胶，直到达到平衡。分子筛作为下一层更慢地吸收水，但是承载能力整体增加且可实现大约10mg/m3 (STP)的低残余水含量。一旦达到这个值，干燥结束时，不能达到吸收能力的上限。只有这样才足够在相对低的温度(最高达150° C)下进行分子筛的再生。由于自燃风险，应通过使用生物甲烷气来防止更高的再生温度。 在再生期间应用降低的压力，可改进水的去除，并使得可能较低再生温度工作。附图说明以下通过两个示例解释本专利技术。附图示出了用于执行该过程的设备的功能回路图。具体实施例方式示例 IA :干燥产生于发酵槽中的生物废料的沼气被纯化以释放不需要的次要成分，并通过环境压力胺洗涤的方式去除存在的二氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·刚瑟，
申请(专利权)人：DGE京特博士工程有限公司，
类型：
国别省市：
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