[发明专利]用于从沼气中提取高纯度甲烷的方法和实施该方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从沼气中提取高纯度甲烷的方法，其中，

a）压缩来自发酵原料的沼气；

b）借助于至少一个选择性透过膜将经过压缩的沼气分成至少两个气流，所述至少两个气流之一包含提高的甲烷份额，而另一气流包含降低的甲烷份额；

其中

c）在所述膜上产生压力差；

d）输送包含充足的甲烷份额的气流作为产物气体以便进一步的应用；

以及

本发明还涉及一种用于从沼气中提取高纯度甲烷的设备，包括：

a）压缩机，在所述压缩机中压缩来自发酵原料的沼气；

b）至少一个膜单元，其具有：

ba）用于待分离的气体混合物的入口；

bb）选择性透过膜，在工作时其一侧承受较高的压力，而其另一侧承受较低的压力；

bc）在膜单元的高压侧上的滞留物出口，通过所述滞留物出口能获得包含提高的甲烷份额的气流；

bd）在所述膜单元的低压侧上的渗透物出口，通过所述渗透物出口能获得包含降低的甲烷份额的气流；

c）第一出口管路，通过该第一出口管路能输送由高纯度甲烷组成的产物气流以便进一步的应用；

d）第二出口管路，通过该第二出口管路能将仅还具有低甲烷份额的废气流排出到周围环境。

背景技术

这种类型的方法以及这种类型的设备由WO2012/000727A1已知。在该出版文献中首先描述了多个膜单元的各种不同的连接方式，由此能获得一种产物气体，该产物气体包含非常高的甲烷份额。同时，废气流应仅还包含尽可能少的甲烷。尽管在该出版文献中描述了在选择性透过膜上的压力差影响其选择性。但这种认识没有其它用途。相反，该文献中的用于提高处理过程中的选择性的方法是一种特定类型的气流循环方法。在这里没有持久地监测产物气体的质量和特别是没有调节到特定的甲烷份额。

在EP1324815B1中，在一种产生高纯度氮气的设备的实施例中描述了，能通过传感器持续地监测产物气体的质量，随后相应地改变在至少一个膜单元上的压力差以便确保特定的产物气体质量。这种变化在EP1324815B1中通过改变对所输送的气体混合物进行压缩的压缩机的转速来进行，也就是说在膜的高压侧上进行这种改变，这导致：在再调节过程中，贯穿设备的体积流量改变。这一般是不被期望的。

发明内容

本发明的目的是，这样设计本文开头所述类型的方法和设备，使得在工作期间能持久地保持产物气体的特定质量，而在调节过程中不会出现明显的体积流量变化。

就方法而言，该目的由此实现，

e）在所述产物气体中持续地测量甲烷气体份额；

f）当所述产物气体中甲烷份额低于预设值时，通过在膜的低压侧上产生真空或提高现存的真空来提高膜上的压力差。

在思想上，本发明采用了在EP1324815B1中提出的方法的一部分，EP1324815B1中的方法用于非沼气的气体：本发明提出一种传感器，该传感器监测所产生的产物气体的质量。但是，对于改变选择性透过膜的选择性所需的压力差的变化现在不在膜的高压侧上产生，而是在低压侧上产生。这导致：在再调节过程中不出现体积流量的明显变化。根据本发明的工作步骤的令人吃惊的效果还在于，在低压侧上的压力变化和在高压侧上相比显然要少得多。根据本发明得出，对于期望的调节过程的可能的压力变化在制造高纯度甲烷时是足够的。

就设备而言，上述目的由此实现，

e）在所述第一出口管路中设置有第一质量传感器，该第一质量传感器产生代表产物气流中的甲烷份额的信号；

f）设置有真空泵，该真空泵在抽吸侧与膜单元的低压侧相连和在压力侧直接地或间接地与所述压缩机的入口相连；

g）设置有第一控制装置，能向所述第一控制装置输送所述第一质量传感器的信号，而所述第一控制装置的输出信号调节所述真空泵的抽吸功率，使得产物气体中甲烷份额不低于预设值。

根据本发明的设备的优点对应于根据本发明的方法的上述优点。

在本发明的一个优选的实施方式中，设置有至少两个膜单元，其中

第一膜单元的入口与所述压缩机的出口相连；

所述第一膜单元的滞留物出口与第二膜单元的入口相连；

所述真空泵与所述第二膜单元的渗透物出口相连；

所述第二膜单元的滞留物出口与用于产物气体的第一出口管路相连。