[发明专利]用于生产液化甲烷的设备和方法

说明书

一种用于液化甲烷的生产的设备和方法，该设备包括串联布置在回路(10)中的以下项：用于从氢气和二氧化碳生成甲烷的装置(2)，比如甲烷化反应器；用于干燥由该甲烷发生装置(2)生产的气体混合物的装置(3)；净化装置(4)，该净化装置被配置为从在该干燥装置(3)中干燥的该气体混合物中去除二氧化碳；液化器(5)，该液化器被配置为液化在该净化装置(4)中净化的该气体混合物中所包含的甲烷；以及液化气体存储设施(7)，该液化气体存储设施被配置为存储由该液化器(5)液化的甲烷，该设备的特征在于该设备包括氢气分离装置(6)，该氢气分离装置被配置为在由液化器(5)生产的流体混合物进入存储设施之前从该流体混合物中去除至少一部分氢气。

本发明涉及一种用于生产液化甲烷的设备和方法。

本发明更具体地涉及一种用于液化甲烷的生产的设备，该设备包括串联布置在回路中的以下项：用于从氢气和二氧化碳生成甲烷的装置，比如甲烷化反应器；用于干燥由甲烷发生装置生产的气体混合物的装置；净化装置，该净化装置被配置为从在干燥装置中干燥的气体混合物中去除二氧化碳；液化器，该液化器被配置为液化在净化装置中净化的气体混合物中所包含的甲烷；以及液化气体存储设施，该液化气体存储设施被配置为存储由液化器液化的甲烷。

在甲烷化过程期间，即在从二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)生成甲烷(CH₄)的过程期间，所生产的甲烷通常包含的二氧化碳和氢气的比例分别为约1％至4％。

为了使此气体液化的目的，在液化器的上游需要进行净化。

二氧化碳的净化可以以与“生物甲烷”生产单元相同的方式执行，但是氢气实际上在液态甲烷的温度时不会凝结，而是仍处于气体形式(两相混合物，其是压力的函数)。氢气被浓缩成蒸气相，并且必须在甲烷的液化期间被排出。

用于甲烷化反应的源氢气可以源自水的电解或其他生产源。其在液化以及其循环至甲烷化反应器期间的回收提高了氢气的转化度，并因此提高甲烷的生产。由于甲烷限制了反应(作为其产物之一)，因此必须尽可能减少再循环气体中甲烷的存在。

出于液化的目的，甲烷的净化是一种已知的过程。在由沼气净化(甲烷化过程)所产生的生物甲烷的情况下，液化前的最终净化可以去除可能固化的化合物，比如CO₂(1％至3％)和水(微量)。参照FR 2 969 008，其涉及具有净化阶段的冷却和再生阶段的热回收的过程。

还参照US 6 931 889，其涉及通过低温过程在富含碳氢化合物的气体上回收氢气。此解决方案提出加热以气态形式使用的产物(富含H₂和富含碳氢化合物)。

本发明的一个目的是克服现有技术的所有或一些上述缺点。

为此，根据本发明的、此外根据以上前序部分中为其给出的一般定义的设备实质上特征在于该设备包括氢气分离装置，该氢气分离装置被配置为在由液化器生产的流体混合物进入存储设施之前从该流体混合物中去除至少一部分氢气。

这使得可以分离氢气，同时限制与此分离的氢气一起离开的甲烷的量。

此外，本发明的实施例可以包括以下特征中的一个或多个：

-该净化装置包括变压变温吸附器，该变压变温吸附器包括用于流出气体的出口，这些流出气体包括甲烷和氢气，所述出口经由回流管道连接至甲烷发生装置的进料入口，以便在其中进行再循环，

-氢气分离装置包括用于经分离的气体混合物的出口，该经分离的气体混合物包括甲烷和氢气，所述出口经由再循环管道连接至甲烷发生装置的入口，以便在其中进行再循环，

-再循环管道包括用于在气体混合物进入甲烷发生装置之前重新加热该气体混合物的装置，

-存储设施被配置为包含与气体混合物平衡的液化甲烷，该存储设施包括将该存储设施的气态部分连接至甲烷发生装置的入口的气体排出管道，