УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ БИОГАЗА НА МЕТАН И ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА
DEVICE FOR SPLITTING BIOGAS INTO METHANE AND CARBON DIOXIDE

Изобретение относится к устройствам для разделения смеси газов, в частности разделения биогаза на составляющие его части, метан и двуокись углерода, полученные анаэробным сбраживанием органических отходов сельскохозяйственного производства, и последующего хранения метана в сосудах высокого давления.
Прототипом может быть устройство, реализующее способ разделения биогаза в газгольдере, заполненном водой с температурой 5°С, до достижения давления 50 МПа (патент №RU 2118560 от 10.09.1998).
Недостатком аналога является малая эффективность устройства.
Задача изобретения состоит в создании эффективного и простого устройства для разделения биогаза и закачивания метана в сосуды высокого давления с целью накопления и хранения, для дальнейшего использования полученного метана, например, для заправки автотранспорта.
2
Задача решается так: биогаз закачивается из биореактора компрессором высокого давления в холодильник, где происходит сжижение газовой смеси при давлении и температуре ниже критической точки СО, которая соответствует температуре 31,05°С при давлении 7383 кПа (ГОСТ 8050-85). Свойства жидкого метана относятся к температуре кипения (112 К или минус 161°С) при нормальном давлении, поэтому в холодильнике он остается в газообразном состоянии.
2
2
Условия сжижения поддерживаются за счет того, что в верхней части корпуса ожижителя установлена дополнительная замкнутая камера, заполненная, например, двуокисью углерода, находящейся в равновесном состоянии (жидкая и газовая фазы CO). В нижней части дополнительной камеры установлена эластичная мембрана, перекрывающая выход биогаза в кольцевую полость, соединенную с сосудами высокого давления. По центру корпуса ожижителя жестко закреплена трубка. Достижение в холодильнике критического для определенной температуры давления создает условия для выделения из биогаза жидкой фазы, при этом превышение в полости трубки давления в дополнительной замкнутой камере вызывает деформацию эластичной мембраны, газовая смесь (газообразный метан и сжиженный СО) проходит через пористое тело (путаная металлическая проволока) с отбойником, сжиженная двуокись углерода стекает вниз по корпусу ожижителя, а метан остается газообразным и по центральной трубке через зазор между деформируемой мембраной и трубкой поступает в кольцевую полость, соединенную с выпускным штуцером и баллонами высокого давления.
2
В начальный момент, когда в сосудах высокого давления для хранения метана нет газа, эластичная мембрана перекрывает выход из центральной трубки в кольцевую полость, это позволяет быстро создать в холодильнике газа условия для сжижения CO.
При превышении в холодильнике критического давления эластичная мембрана прогибается, и газообразный метан поступает в кольцевую полость и сосуды высокого давления, а жидкая двуокись углерода остается в ожижителе. Эластичная мембрана прогнута и метан свободно продолжает поступать в сосуды высокого давления до полного их заполнения до рабочего давления.
При наполнении корпуса ожижителя двуокисью углерода клапан всплывает и жидкая двуокись углерода вытекает в штуцер для отвода жидкой двуокиси углерода.
Другие преимущества будут видны из описания изобретения и рисунков, общий вид устройства показан на фиг.1, на фиг.2 представлен фрагмент дополнительной замкнутой камеры.
Устройство состоит из компрессора 1, холодильника 2, корпуса ожижителя 3, в центре которого жестко закреплена трубка 11, в верхней части которой выполнена кольцевая полость 8 для сбора газа метан, дополнительной замкнутой камеры 4, заполненной двуокисью углерода 5, находящейся в равновесном состоянии (жидкая и газовая фазы), в нижней части дополнительной камеры 4 установлена эластичная мембрана 7, перекрывающая выход метана в кольцевую полость 8 через штуцер 9, подводящий метан в сосуды высокого давления 10, и центральное отверстие трубки 11, подводящее газовую смесь, в нижней части трубки 11 расположены боковые отверстия 12. На подводящей трубке 11 установлено пористое тело (путаная металлическая проволока) 13 с отбойником 14. В нижней части корпуса ожижителя 3 расположен штуцер 15 с шариковым клапаном 16 для выпуска жидкой двуокиси углерода 17.
Перфорированная мембрана 18 служит для ограничения хода эластичной мембраны 7.
2
Устройство работает следующим образом биогаз под небольшим давлением поступает в холодильник, где охлаждается до температуры и давления ниже критической точки CO, в холодильнике образуется жидкая двуокись углерода и газообразный метан. В ожижителе происходит разделение жидкой двуокиси углерода и газообразного метана, который поступает в сосуды высокого давления для хранения метана.
Жидкая двуокись углерода сливается в специальный сосуд или сбрасывается в атмосферу.