[发明专利]用于处理生物气的方法和装置

说明书

设置多个立管以进行生物气水洗涤工艺中的不同步骤。立管可以包括吸收立管、闪蒸立管和汽提立管。在每个立管中，在立管的一个端部处设置将流体提供至立管的入口以及将流体从立管除去的出口。然后，每个立管可以位于大体上地平面以下，使得具有入口和出口的端部可在地面处或刚好在地面上面接近。水洗涤工艺的每个步骤中的立管可以被串联地、并联地或其组合连接。立管还可以由聚乙烯材料构成以降低成本和水洗涤系统的重量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月28日提交的美国临时申请序号62/211,494的优先权，该临时申请的全部内容通过引用并入文本。

发明背景

本文公开的主题涉及用于处理生物气的系统，并且更具体地，涉及用于位于地平面以下以对生物气进行分离工艺的系统，通过该系统，二氧化碳与生物气中的甲烷分离。

如本领域已知的，生物气由厌氧消化产生并主要包含甲烷和二氧化碳与较少量的其他成分。甲烷可以以在从按体积计百分之五十至百分之六十五(50％-65％)的范围内的量存在，二氧化碳可以以在从按体积计百分之三十五至百分之五十(35％-50％)的范围内的量存在，并且其他成分可以包括小百分比的氮气、氧气、硫化氢和其他微量成分。

如本领域还已知的，合意的是将甲烷连同其他成分与二氧化碳分离以获得可以用作天然气替代物的纯化的气体。存在甲烷可以通过其与生物气分离的若干工艺，包括例如水洗涤工艺、化学吸收、变压吸收以及膜分离。

在水洗涤工艺期间，依赖于二氧化碳和硫化氢比甲烷在水中更可溶许多倍的事实，生物气被注射到水中。该工艺通常在升高的压力和降低的温度进行以提高二氧化碳和硫化氢在水中的溶解度。历史上，已经建造了高的容器，其中水被抽吸到容器的顶部中并且生物气被抽吸到容器的底部中。随着生物气穿过水上升，二氧化碳、硫化氢和其他水溶性微量成分被吸收到水中。如先前指示的，该工艺在升高的压力和较低的温度下更有效。因此，水在进入容器中之前常被冷冻，并且生物气在进入容器中之前被压缩。

然而，这样的系统有若干缺点。容器的高度相当大，以便为生物气与水接触和二氧化碳被水吸收提供足够的时间。另外，由于生物气中的硫化氢的存在并且由于由在该工艺期间释放的二氧化碳形成碳酸，制成容器的材料必须是耐腐蚀的。因此，容器通常由不锈钢构成。容器的大小和材料以及容器中的水的体积导致用于每个容器的相当大的重量。因此，水洗涤处理容器也需要相当大的物理基础(physical foundation)。该系统的物理构建以及构建该系统的材料对于水洗涤处理设施是重大的资本支出。因此，将合意的是提供用于进行水洗涤工艺的改进的系统和方法。

发明简述

本文公开的主题描述了用于对生物气供应进行水洗涤工艺的改进的系统和方法。设置多个立管(riser)以进行水洗涤工艺中的不同步骤。在初始步骤中，从生物气流吸收二氧化碳连同其他可溶性成分。为了描述本文的水洗涤工艺的目的，对从生物气流除去二氧化碳的参考可以类似地应用于其他可溶性成分的除去或包括其他可溶性成分的除去。吸收通过利用一系列吸收立管来进行。根据本发明的一个实施方案，每个吸收立管被配置成安装在地平面以下(below grade)。用于接收生物气流和水流的入口位于立管的顶端处。用于除去纯化的气流和混合的水流的出口也位于立管的顶端处。然后，立管可以大体上位于地平面以下，使得顶端在地面处或刚好在地面上面可接近。