[發明專利]用于從沼氣中提取高純度甲烷的方法和實施該方法的設備

無效

• 申請號: 201410086773.6
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN104043318A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: L·格拉夫
• 申請（專利權）人: 艾森曼股份公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;C10L3/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明涉及一種用于從沼氣中提取高純度甲烷的方法，其中，

a）壓縮來自發酵原料的沼氣；

b）借助于至少一個選擇性透過膜將經過壓縮的沼氣分成至少兩個氣流，所述至少兩個氣流之一包含提高的甲烷份額，而另一氣流包含降低的甲烷份額；

其中

c）在所述膜上產生壓力差；

d）輸送包含充足的甲烷份額的氣流作為產物氣體以便進一步的應用；

以及

本發明還涉及一種用于從沼氣中提取高純度甲烷的設備，包括：

a）壓縮機，在所述壓縮機中壓縮來自發酵原料的沼氣；

b）至少一個膜單元，其具有：

ba）用于待分離的氣體混合物的入口；

bb）選擇性透過膜，在工作時其一側承受較高的壓力，而其另一側承受較低的壓力；

bc）在膜單元的高壓側上的滯留物出口，通過所述滯留物出口能獲得包含提高的甲烷份額的氣流；

bd）在所述膜單元的低壓側上的滲透物出口，通過所述滲透物出口能獲得包含降低的甲烷份額的氣流；

c）第一出口管路，通過該第一出口管路能輸送由高純度甲烷組成的產物氣流以便進一步的應用；

d）第二出口管路，通過該第二出口管路能將僅還具有低甲烷份額的廢氣流排出到周圍環境。

背景技術

這種類型的方法以及這種類型的設備由WO2012/000727A1已知。在該出版文獻中首先描述了多個膜單元的各種不同的連接方式，由此能獲得一種產物氣體，該產物氣體包含非常高的甲烷份額。同時，廢氣流應僅還包含盡可能少的甲烷。盡管在該出版文獻中描述了在選擇性透過膜上的壓力差影響其選擇性。但這種認識沒有其它用途。相反，該文獻中的用于提高處理過程中的選擇性的方法是一種特定類型的氣流循環方法。在這里沒有持久地監測產物氣體的質量和特別是沒有調節到特定的甲烷份額。

在EP1324815B1中，在一種產生高純度氮氣的設備的實施例中描述了，能通過傳感器持續地監測產物氣體的質量，隨后相應地改變在至少一個膜單元上的壓力差以便確保特定的產物氣體質量。這種變化在EP1324815B1中通過改變對所輸送的氣體混合物進行壓縮的壓縮機的轉速來進行，也就是說在膜的高壓側上進行這種改變，這導致：在再調節過程中，貫穿設備的體積流量改變。這一般是不被期望的。

發明內容

本發明的目的是，這樣設計本文開頭所述類型的方法和設備，使得在工作期間能持久地保持產物氣體的特定質量，而在調節過程中不會出現明顯的體積流量變化。

就方法而言，該目的由此實現，

e）在所述產物氣體中持續地測量甲烷氣體份額；

f）當所述產物氣體中甲烷份額低于預設值時，通過在膜的低壓側上產生真空或提高現存的真空來提高膜上的壓力差。

在思想上，本發明采用了在EP1324815B1中提出的方法的一部分，EP1324815B1中的方法用于非沼氣的氣體：本發明提出一種傳感器，該傳感器監測所產生的產物氣體的質量。但是，對于改變選擇性透過膜的選擇性所需的壓力差的變化現在不在膜的高壓側上產生，而是在低壓側上產生。這導致：在再調節過程中不出現體積流量的明顯變化。根據本發明的工作步驟的令人吃驚的效果還在于，在低壓側上的壓力變化和在高壓側上相比顯然要少得多。根據本發明得出，對于期望的調節過程的可能的壓力變化在制造高純度甲烷時是足夠的。

就設備而言，上述目的由此實現，

e）在所述第一出口管路中設置有第一質量傳感器，該第一質量傳感器產生代表產物氣流中的甲烷份額的信號；

f）設置有真空泵，該真空泵在抽吸側與膜單元的低壓側相連和在壓力側直接地或間接地與所述壓縮機的入口相連；

g）設置有第一控制裝置，能向所述第一控制裝置輸送所述第一質量傳感器的信號，而所述第一控制裝置的輸出信號調節所述真空泵的抽吸功率，使得產物氣體中甲烷份額不低于預設值。

根據本發明的設備的優點對應于根據本發明的方法的上述優點。

在本發明的一個優選的實施方式中，設置有至少兩個膜單元，其中

第一膜單元的入口與所述壓縮機的出口相連；

所述第一膜單元的滯留物出口與第二膜單元的入口相連；

所述真空泵與所述第二膜單元的滲透物出口相連；

所述第二膜單元的滯留物出口與用于產物氣體的第一出口管路相連。