СПОСОБ И СИСТЕМА ОЧИСТКИ СЫРЫХ ГАЗОВ, В ЧАСТНОСТИ БИОГАЗА, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНА

1. Способ очистки сырого газа, в частности биогаза, для получения метана, где компоненты, содержащиеся в биогазе или в сыром газе, такие как диоксид углерода, соединения серы, аммиака и другие водорастворимые вещества удаляют в ходе многоэтапного процесса очистки, отличающийся тем, что процесс очистки осуществляют, по меньшей мере, в три этапа очистки, идущих сразу же один за другим, и при которых используют не содержащую добавок пресную воду, циркулирующую в контуре, при этом:
а. на первом очистном этапе, очищаемый сырой газ или биогаз, забираемый из установки, пропускают через очистную колонну (К1) с фильтрующим слоем при стандартном давлении или при избыточном давлении до 6 бар в противоток подаваемой пресной воде, и диоксид углерода, сероводород, аммиак и другие органические водорастворимые вещества, содержащиеся в сыром газе, связываются в пресной воде, и метановый газ с содержанием метана, по меньшей мере, 60% отбирают у головы очистной колонны (К1);
b. во втором этапе очистки, метан, растворенный в загрязненном очистном растворе, выводимом из очистной ступени (К1), почти полностью (по меньшей мере, на 90%) удаляют при стандартном давлении, по принципу противотока, при температуре до 80°С в первой испарительной колонне (К2), имеющей фильтрующий слой или набивку фильтра, с добавлением аэрирующего воздуха или аэрирующего воздуха и кислорода, или аэрирующего воздуха и диоксида углерод, отдельно или совместно, в количестве 0,1%-20% исходя из количества подаваемого газа, причем при этом производят содержащий кислород аэрационный газ качества топливного газа;
с. на третьем этапе очистки диоксид углерода, растворенный в загрязненном очистном растворе, выпускаемый из первой испарительной колонны (К2), удаляют до остаточного содержания менее 300 мл/л во второй испарительной колонне (К3), имеющей фильтрующий слой или набивку фильтра, под вакуумом параллельно или в противоток аэрирующему воздуху, очищенный очистной раствор подают к испарительной ступени (К1), а отработанный газ отводят.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что циркулирующая в контуре пресная вода имеет температуру до 65°С.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что аэрационный газ (отработанный газ), который отводят на первом этапе очистки из первой испарительной колонны (К2), либо возвращают в биореактор биогазовой установки, либо подают в поток метанового газа, удаленный из первой очистной ступени, или используют в качестве топливного газа.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на втором этапе очистки первую испарительную колонну (К2) для удаления метана из загрязненного очистного раствора выполняют в виде двух ступеней, при этом кислород подают в первую ступень, а аэрирующий воздух подают во вторую ступень или vice verca, и производят два разных топливных газа с различным содержанием кислорода.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что топливный газ с высоким содержанием кислорода используют в качестве источника кислорода для биологической десульфуризации биогаза.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что метановый газ, забираемый в очистную колонну (К1 подают на дальнейший этап обработки для увеличения содержания метана либо отдельно, либо вместе с аэрационным газом, забираемым из первой испарительной колонны (К2).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание серы в сыром газе или биогазе доводят до <5 ppm перед тем, как его направляют в очистную ступень (К1).
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистной раствор, циркулирующий в контуре, частично или полностью заменяют пресной водой после определенного времени работы, если содержание серы в загрязненном очистном растворе, отводимом из очистной ступени (К1), превышает уровень более 50 ppm.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, часть очистного раствора, забираемого у основания второй испарительной колонны (К3), удаляют из контура, добавляют к указанному раствору связывающий сероводород реагент, и возвращают очистной раствор в контур после осаждения дисульфида железа (II).
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что способность удаления диоксида углерода, растворенного в очистном растворе, регулируют посредством параметров: количества очистного раствора/ч и температуры очистного раствора в очистной колонне (К1), при этом большее количество очистного раствора и меньшая температура очистного раствора приводят к более высокой способности удаления диоксида углерода.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что отводимый от очистной колонны (К1), сырой газ или биогаз для увеличения концентрации метана и вместимости биогаза в биореакторе подают непосредственно в биореактор биогазовой установки.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что захваченный воздух подают к вакуумному насосу (V2) во второй испарительной колонне (К3) для создания вакуума на третьем этапе очистки.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что захваченный воздух, подаваемый к вакуумному насосу (V2), предварительно нагревают.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что газообразный диоксид углерода, выходящий из испарительной колонны (К3), подают на ступень конденсации, на которой воду, содержащуюся в газообразном диоксиде углерода, конденсируют при парциальном давлении менее 100 мбар.
2
3
2
3
2
3
15. Система для осуществления способа согласно одному из пп.1-14, содержащая очистную колонну (К1), выполненную в виде газоочистителя для удаления посредством очистного раствора компонентов, содержащихся в биогазе или сыром газе, таких как диоксид углерода, соединения серы, аммиака и других водорастворимых веществ, первую испарительную колонну (К2) для удаления растворенного в загрязненном очистном растворе метана, и вторую испарительную колонну (К3), выполненную в виде вакуумной колонны, для удаления диоксида углерода из загрязненного очистного раствора, накапливающегося у основания первой испарительной колонны, при этом очистная колонна и две испарительные колонны соединены последовательно, и очистная колонна (К1) имеет фильтрующий слой или набивку фильтра с площадью поверхности 300-900 мм/м и высотой слоя 2-16 м, первая испарительная колонна (К2) имеет фильтрующий слой или набивку фильтра с площадью поверхности 350-900 мм/м и высотой слоя 1-4 м, и вторая испарительная колонна (К3) имеет фильтрующий слой или набивку фильтра с площадью поверхности 100-300 мм/м и высотой слоя 1-10 м, и основание второй испарительной колонны (К2) соединено с головой очистной колонны (К1) линией (04), несущей очистной раствор, при этом в эту циркуляционную линию (04) встроен насос (Р1).
16. Система по п.15, отличающаяся тем, что в циркуляционную линию (04) встроен теплообменник (W1) для охлаждения очистного раствора.
17. Система по п.15 или 16, отличающаяся тем, что очистительная колонна (К1) и две испарительные колонны (К2, К3) имеют одинаковый диаметр колонны и разную высоту фильтрующего слоя с соотношением высот слоев - очистная ступень (К1): первая испарительная колонна (К2): вторая испарительная колонна (К3) - 3:1:2 до 3:0,5:1.
18. Система по п.15, отличающаяся тем, что отношение площадей поверхности фильтрующих слоев - первая испарительная колонна (К2): вторая испарительная колонна (К3) - 1:0,2-1:0,8, предпочтительно 1:0,5.
19. Система п.15, отличающаяся тем, что первая испарительная колонна (К2) разделена на две колонные секции (К2А, К2В), при этом каждая колонная секция (К2А, К2В) оснащена фильтрующим слоем или набивкой фильтра, и верхняя колонная секция (К2А) соединена с линией (09b) подающей кислород, а нижняя колонная секция (К2В) соединена с линией (09а), подающей воздух.
20. Система п.15, отличающаяся тем, что очистная колонна (К1) и две испарительные колонны (К2, К3) размещены в башне.
21. Система п.15, отличающаяся тем, что разделительные пластины очистной колонны (К1) и испарительных колонн (К2, К3) сконструированы так, чтобы в технически защищать от утечки при газовой нагрузке и быть полностью проницаемыми при жидкостной нагрузке.