Спосіб одержання метану та вуглекислого газу з очищеного від домішок біогазу

1 Спосіб одержання метану та вуглекислого газу з очищеного від домішок бюгазу, який передбачає конденсацію бюгазу у тверду фазу, відігрі вання сконденсованого бюгазу до кімнатної температури, а також відведення компонентів бюгазу, який відрізняється тим, що відведення компонентів здійснюють після відігрівання бюгазу до кімнатної температури 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що кожний 3 компонентів бюгазу відводять у КІЛЬКОСТІ не більш 0,8 V С, де V - об'єм сконденсованого бюгазу, С - концентрація компонента у бюгазі З Спосіб за п 1 або 2 який відрізняється тим, що компоненти відводять одночасно Винахід має відношення до області розділення суміші газів, зокрема до одержання метану (СН4) та вуглекислого газу (СОг) з бюгазу, та може бути використаний при ВИДІЛЯННІ ЦИХ газів з бюгазу, який отримують внаслідок обробки стічних вод температури, а також відведення компонентів бюгазу (патент України №10307А, В01В53/00, 1996) [2] У такому способі здійснюють послідовне відведення спочатку метану, при відігріванні до температури плавлення вуглекислого газу, а потім вуглекислого газу Послідовне відведення кожного з компонентів дозволяє швидко, надійно та без проведення додаткових операцій (десорбції, регенерації) розділити бюгаз на метан та вуглекислий газ Проте, як і у способі [1], через невисокий тиск, при якому відводять газоподібні компоненти, ефективність їх накопичення мала В основу винаходу поставлена задача у способі одержання метану та вуглекислого газу з очищеного від домішок бюгазу, шляхом нової послідовности дій, підвищити ефективність накопичення компонентів бюгазу, які відводять Поставлена задача вирішується у способі, який передбачає конденсацію бюгазу у тверду фазу, відігрівання сконденсованого бюгазу до кімнатної температури, а також відведення компонентів бюгазу Згідно З винаходом, відведення компонентів здійснюють після відігрівання бюгазу до кімнатної температури Найбільша, ефективність накопичення компонентів реалізується у випадку, якщо компоненти відводять одночасно Крім того, для отримання компонентів з найбільшою чистотою кожний з компонентів бюгазу відводять у КІЛЬКОСТІ не більш 0,8 V С, де V - об'єм сконденсованого бюгазу, С - концентрація компонента у бюгазі твердих побутових ВІДХОДІВ, ВІДХОДІВ тваринництва та інш Відомий спосіб одержання метану та вуглекислого газу з очищеного від домішок бюгазу передбачає розділення бюгазу на компоненти та відведення при кімнатній температурі одержаних компонентів для наступного використання (патент США №4581044, BO1D53/04, 1986) [1] У такому способі розділення здійснюють при ПОСТІЙНІЙ температурі, яка дорівнює більше 300К, при наявності адсорбенту з визначеним розміром шпар Проте технологічність відомого способу є низькою через те, що для його здійснення необхідно застосовувати складне устаткування і наступну регенерацію адсорбенту, а процес розділення є тривалим Крім того, у відомому способі відведення та збирання одержаних компонентів здійснюють при тиску, незначно перевищуючим атмосферний, що веде до низької густості заповнення ємностей цими компонентами та, як наслідок , до низької ефективності їх накопичення Відомий спосіб одержання метану та вуглекислого газу з очищеного від домішок бюгазу, який передбачає конденсацію бюгазу у тверду фазу, відігрівання сконденсованого бюгазу до кімнатної ю 44512 При відігріванні біогазу з твердої фази до кімнатної температури, завдяки різниці пружності пари метану та вуглекислого газу, відбувається розділення біогазу на чисті газоподібні компоненти 3 утворенням межі розділу Тиск розділеного біогазу складає кілька десятків атмосфер, що дає можливість при наступному відведенні зібрати у ємності газоподібні компоненти із більшою густістю, ніж це можливо у способі, обраному як прототип, що обумовлює високу ефективність накопичення компонентів, при цьому, якщо компоненти відводять одночасно, то не відбувається їх перемішування та ємності заповнюються при більш високому тиску, ніж у способі, що обраний як прототип Це, з одного боку, забезпечує високу ефективність накопичення, а з другого - високу чистоту накопичуваних компонентів, Якщо відводити кожний з компонентів біогазу у КІЛЬКОСТІ не більш 0,8 V С, перемішування компонентів не відбувається, що визначає високу чистоту накопичуваних компонентів На фіг наведена схема установки, за допомогою якої реалізується пропонований спосіб Установка складається з розділової камери 1, яка розміщена у сосуді Дьюара 2 Установка містить сполучені з розділовою камерою 1 балони 3 і 4 для збирання чистих компонентів СЬЦ та СОг Балони 3 і 4 мають вентилі, ВІДПОВІДНО 5 та 6, а розділова, камера 1 має вентилі 7 та 8, приєднані, ВІДПОВІДНО, до її кришки та днища Вентилі 5, 6, та 7 з'єднані із трубопроводом 9, який обладнаний вихідним вентилем 10, а вентиль 8 з'єднаний із балоном 3 Для контролю тиску газів балони 3, 4 та розділова камера, і обладнана манометрами, ВІДПОВІДНО, 11, 12та 13 Трубопровід 9 приєднаний до системи попереднього очищення біогазу (на кресленні не показана) за допомогою вентиля 14 До балонів 3 і 4 приєднані газові лічильники, ВІДПОВІДНО, 15та 16 Спосіб здійснювали так Перед напуском біогазу закривали вентиль 14, а вентилі 5, 6, 7, 8 та 10 відкривали та здійснювали відкачку форвакуумною помпою (на кресленні не показана) трубопровода 9, балонів 3, 4 та розділової камери 1 до тиску ЮПа, який контролювали за допомогою мановакууметра 17 Потім вентилі 5,6,7,8, та 10 закривали, а сосуд Дьюара 2 заповнювали холодоагентом - рідким азотом Розділова камера 1 охолоджувалась до температури 100К Після цього відкривали вентилі 14 та 7 і бюгаз, попередньо очищений від домішок (сірководня та пари води), конденсувався у тверду фазу у розділовій камері 1 КІЛЬКІСТЬ сконденсованого біогазу контролювали газовим лічильником (на кресленні не показаний) Після конденсації біогазу вентилі 14 та 7 закривали і знімали з розділової камери 1 сосуд Дьюара 2 Відігрівання камери і з конденсатом контролювали шляхом вимірювання температури за допомогою термопар та тиску усередині камери 1 за допомогою манометра 13 Внаслідок відігрівання сконденсованого біогазу до кімнатної температури камера 1 була заповнена газоподібними продуктами метаном та вуглекислим газом при високому тиску (до 15Мпа) При цьому , у верхній частині камери 1 розміщувався чистий метан у нижній - чистий вуглекислий газ, а між ними утворювалась тонка проміжня зона, яка уявляла собою газоподібну суміш (метан-вуглекислий газ) Для відведення компонентів відкривали вентилі 6 та 7, а також вентиль 8 При цьому балон 4 заповнювався метаном, а балон 3 - вуглекислим газом КІЛЬКІСТЬ відведених газів вимірювали за допомогою газових ЛІЧИЛЬНИКІВ 15 та 16 Після ТОГО, ЯК об'єм кожного з компонентів досягав значення близьке до U С, відведення компонентів припиняли, для чого закривали вентилі 6, 7 та 8 Газову суміш, яка залишалась у камері 1, використовували при наступному циклі одержання метану та вуглекислого газу Приклад 1 Для одержання метану та вуглекислого газу бюгаз попередньо очищували від домішок Домішки сірководню не було виявлено, а вміст водяної пари складав менше 0,001% Вміст метану у бюгазі складав 0,6, а вуглекислого газу 0,4 об'ємних одиниць Після охолодження розділової камери і об'ємом 0,064м3 до 100К в ній було сконденсовано 0,14м3 біогазу Внаслідок відігрівання до кімнатної температури тиск у камері 1 складав 15,0МПа при цьому з камери 1, внаслідок послідовного відведення компонентів біогазу, було відведено 0,067м3 метану (0,8 V С) та 0,045м3 вуглекислого газу (0,8 V С) Густість та чистота метану, накопиченого у балоні 4, складали ВІДПОВІДНО 0,011 г/см3 и 98%, а густість та чистота вуглекислого газу, накопиченого у балоні 3 - ВІДПОВІДНО 0,038г/см3 и 94% Приклад 2 Також, як і у прикладі 1, бюгаз охолоджували та відігрівали Після цього з камери 1 внаслідок одночасного відведення компонентів біогазу, було відведено 0,067м3 метану та 0,045м3 вуглекислого газу Густість та чистота метану, накопиченого у балоні 4, складали ВІДПОВІДНО 0,011г/см3 та 99%, а густість та чистота вуглекислого газу накопиченого у балоні 3 - ВІДПОВІДНО 0,038г/см та 98% Приклад 3 Також, як і у прикладі 1, бюгаз охолоджували та відігрівали Після цього з камери 1 внаслідок одночасного відведення компонентів біогазу було відведено 0,076м3 метану (0,9 V С) та 0,050м вуглекислого газу (0,9 V С) Густість та чистота метану, накопиченого у балоні 4, складали ВІДПОВІДНО 0,013г/см3 та 89%, а густість та чистота вуглекислого газу, накопиченого у балоні 3 - ВІДПОВІДНО 0,047г/см3 та 90% Внаслідок здійснення способу, обраного як прототип, з такої ж КІЛЬКОСТІ біогазу, як і у прикладі 1, було одержано метану густістю 0,001 г/см3 та чистотою 90%, та вуглекислого газу - густістю 0,0025г/см3та чистотою 81% Отже, за допомогою пропонованого способу одержують метан та вуглекислий газ з біогазу з більш високою густістю та чистотою, що визначає його більш високу ефективність при накопиченні компонентів біогазу, які відводять, ніж ефективність способу, який обраний як прототип 44512 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90