[发明专利]用于限制生物甲烷流中含有的氧气浓度的方法

说明书

本发明涉及一种用于通过纯化生物气进料流(1)来生产生物甲烷(40)的方法，所述方法包括以下步骤：a)：将所述气体进料流(1)注入预处理单元(5)，在所述预处理单元中所述气体流与其含有的CO₂和氧气部分分离并被压缩至高于50巴绝对压力的压力P1；b)：将贫CO₂的由步骤b)产生的气体流(22)注入蒸馏塔(26)中的低温分离器中以便从所述气体流(22)中分离氮气，所述蒸馏塔(26)包含n个板，n是包括在8与100之间的整数；c)：在高于所述产物的临界压力的压力P2下，通过泵送来自所述塔(26)的底部产物(37)获得由低温分离产生的富含CH₄的流(27)，其特征在于，当在步骤b)中应用的贫CO₂的由步骤a)产生的所述气体流(22)中的氮气的摩尔浓度低于预定阈值时，在步骤b)之前注入氮气，以便注入所述塔(26)的所述流具有至少等于所述预定阈值的氮气的摩尔浓度。

本发明涉及一种用于通过洗涤生物气、例如从非危险废物储存设施(NHWSF)获得的生物气来生产生物甲烷的方法。本发明还涉及一种用于实施所述方法的设施。

更确切地说，本发明涉及一种通过将至少含有甲烷、二氧化碳、大气气体(氮气和氧气)和污染物(H₂S和挥发性有机化合物(VOC))的气体流的膜渗透和低温蒸馏结合的方法处理。目的是产生富含甲烷的气体流，其甲烷含量符合其使用要求，并使CH₄排放到大气中的影响最小化(具有强烈温室效应的气体)。

本发明特别涉及从非危险废物储存设施(NHWSF)获得的生物气的洗涤，目的是生产符合注入天然气网络或在当地用作车辆燃料的生物甲烷。

NHWSF中存在的有机废物的厌氧消化在NHWSF的整个运行期间并且甚至在停止运行和关闭NHWSF之后的数年内，都会产生大量生物气。由于其主要成分-甲烷和二氧化碳-生物气是强有力的温室气体；同时，在越来越缺乏化石燃料的背景下生物气也并行地构成了相当可观的可再生能源的来源。

生物气含有若干种污染物化合物并且必须对其进行洗涤以实现商业利用。存在若干种用于进行生物气的回收和洗涤的方法。

生物气主要含有可变比例的甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)，这取决于生产方法。

在来自NHWSF的生物气的情况下，气体还含有一定比例的大气气体(氮气和氧气)，以及还有较小比例的水、硫化氢和挥发性有机化合物(VOC)。取决于降解的有机物质、所使用的技术以及每种NHWSF的特定条件(气候，类型等)，生物气组分的比例不同。然而，平均来说，生物气包括，在干燥气体基础上，从30％至60％的甲烷、从15％至50％的CO₂、从0至30％的氮气、从0至6％的氧气、从0至1％的H₂S和从每标准立方米几十毫克至几千毫克的VOC以及痕量的一定数量的其他杂质。

生物气以不同方式被有利地利用。在部分处理后，它可在生产现场附近被有利地利用，以提供热量、电力或两者组合(热电联产)。大含量的二氧化碳和氮气降低了其发热量，增加了压缩和运输成本，并将其有利的利用的经济利益限制在此附近使用。

生物气的更严格的洗涤使生物气得到了更广泛的使用。特别地，生物气的严格洗涤使得能够获得符合天然气规格并且可以替代天然气的洗涤的生物气。如此洗涤的生物气被称为“生物甲烷”。因此，生物甲烷向天然气资源补充在区域的中心处生产的可再生部分。它可以用于与化石来源的天然气完全相同的目的。它可以供给天然气网络或车辆加油站。

生物甲烷被有利地利用的方式是根据当地情况：尤其是当地能量需求、有利地利用生物甲烷作为生物甲烷燃料的可能性、附近的天然气运输或分配网络的存在确定的。通过产生在给定区域操作的各方(农民、制造商、城市当局)之间的协同作用，生物甲烷的生产有助于这些区域获取更大的能量自主性。

应该注意的是，取决于国家，环境法规通常会关于排放到大气中施加限制。