[发明专利]用于升级生物气的方法和系统

说明书

提供可再生天然气(RNG)的方法，包括从生物气中去除硫化氢和/或二氧化碳以提供可以存储在移动储罐中的部分纯化生物气。将所述部分纯化生物气至少部分通过卡车、铁路或船运输至生物气升级设施。在生物气升级设施处，将所述部分纯化生物气进一步纯化以提供RNG，所述RNG能够被注入分配系统(例如天然气网络)和/或提供给交通运输使用。

通过引用的方式并入任何优先权申请

本申请要求2018年7月10日提交的美国临时申请第62/696,006号的权益，并且通过引用的方式将其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及用于升级生物气的方法和系统，更具体地涉及用于将生物气升级为可再生天然气(RNG)的方法和系统，其包括生物气的部分纯化，以及随后的运输。

背景

生物气是几种气体的混合物，通常是在低氧条件下通过分解有机物产生的。它尤其可以通过有机物(例如肥料、污泥、城市固体废弃物、可生物降解的废弃物、可生物降解的原料等)的厌氧消化或发酵来产生。

在其来源处(例如填埋场或厌氧消化器)收集的生物气可以被称为原始生物气。原料生物气的组成可以随其源自的有机物类型而变化，主要是甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)，以及少量和/或可忽略不计的氮气(N₂)、硫化氢(H₂S)、水(H₂O)、氨(NH₃)、氢(H₂)、一氧化碳(CO)、氧气(O₂)、挥发性有机化合物(VOCs)和/或硅氧烷。例如但不限于，原始生物气的组成可以包括约60％的CH₄(例如约为35％至75％)、约35％的CO₂(例如约为15％至65％)、约0％至20％的N₂、以及约0％至5％的O₂。

尽管原始生物气可以具有足够的能量含量以供燃烧(例如在发动机、涡轮机或锅炉中)而无需去除惰性成分(例如CO₂和/或N₂)，但另一选择是升级原始生物气以注入天然气分配系统。生物气升级系指通过去除至少CO₂和/或N₂以及某些其他典型污染物，从而增加CH₄的相对量以增加生物气发热量的过程。当将原始生物气升级到满足天然气分配系统的适用规范(例如管道标准)和/或适用于交通部门的程度时，即被称为“可再生天然气”。可再生天然气(RNG)与天然气基本上为可互换的，并由此能够用作化石天然气的替代品，能够将其注入天然气分配系统，和/或能够在其具有燃料信用资格时用作运输燃料。

一般而言，当将原始生物气升级为RNG时，生物气升级与相对较高的资金投入成本相关。因此，对于低批量生产的生物气生产商(例如小型农场、小型填埋场或小型废水处理设施)，在经济上通常是不可行的。

概述

本公开内容描述了用于生物气升级的改进的方法和/或系统，其中在被运输至将部分纯化生物气进一步纯化为可再生天然气(RNG)的集中式生物气升级设施之前，将原始生物气部分纯化(例如在原始生物气源附近的预处理地点)。能够将RNG注入天然气分配系统，或者能够用于向离网工业场地或加注站(例如商业加油站)提供压缩天然气(bio-CNG)或液化天然气(bio-LNG)。

有利地，由于集中式生物气升级设施能够从多个来源(例如多个预处理地点和/或来自一个或多个其他来源的原始生物气)接收生物气，所以生物气升级能够受益于规模经济。

进一步有利地，由于能够在运输至集中式生物气升级设施之前进行部分纯化，所以该方法/系统效率更高。例如，当部分纯化包括去除诸如H₂O和H₂S的污染物时，这能够减少腐蚀问题和/或安全问题。当部分纯化包括去除CO₂时，这能够改善压缩过程和/或在给定压力下允许每单位体积运输更多的甲烷，从而降低成本。