[发明专利]通过净化来自非危险废物储存设施的生物气生产生物甲烷的方法和实施这种方法的设施

说明书

一种通过净化来自非危险废物储存设施的生物气来生产生物甲烷的方法，其涉及：‑压缩初始气流，‑将待净化的气体流引入至少一个装有能够可逆地吸附VOC的吸附剂的吸附器中，‑使离开负载有能够可逆地吸附VOC的吸附剂的吸附器的VOC贫化气流经历至少一个膜分离步骤，以便将CO₂和O₂与气流部分地分离，‑将膜分离步骤中的保留物引入至少一个装有能够可逆地吸附大部分剩余CO₂的吸附剂的吸附器中，‑使离开装有能够可逆地吸附大部分剩余CO₂的吸附剂的吸附器的CO₂贫化气流在蒸馏塔中经受低温分离步骤，以便将O₂和N₂与气流分离，‑回收来自低温分离步骤的富含CH₄的流体。本发明还涉及用于实现所述方法的设施。

技术领域

本发明的主题是通过净化来自非危险废物储存设施(NHWSF)的生物气来生产生物甲烷的方法。它还涉及用于实施这种方法的设施。

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(硫化氢(H₂S)和挥发性有机化合物(VOC))的气流进行膜渗透和低温蒸馏进行结合的处理方法。目的是产生富含甲烷的气流，其甲烷含量满足其使用需求，并尽可能限制甲烷(CH₄)在大气中的排放的影响(强烈的温室气体)。

本发明特别涉及净化来自非危险废物储存设施(下文称为NHWSF(非危险废物储存设施))的生物气，以生产符合注入天然气网络或局部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的整个运行寿命期间产生大量的生物气，甚至在停止运行和关闭NHWSF几年后产生。由于其主要成分-甲烷和二氧化碳-生物气是一种强大的温室气体；与此同时，在化石燃料枯竭的背景下，它也是一种可观的可再生能源。

生物气含有几种污染性化合物，必须进行净化以具有商业价值。有几种方法可以回收和净化生物气。

生物气主要含有可变比例的甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)，这取决于获得它的方法。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)，和较小程度的水、硫化氢和挥发性有机化合物(VOC)。

取决于降解的有机物质、所使用的技术和每种NHWSF的特定条件(气候、类型等)，生物气组分的比例不同。然而，平均而言，生物气包括基于干燥气体计30％至60％的甲烷，15％至50％的二氧化碳，0％至30％的氮气，0％至6％的氧气，0％至1％的硫化氢和每立方米几十到几千毫克的挥发性有机化合物和痕量的一些其他杂质。

生物气以不同方式升级。在部分处理后，它可以在生产现场附近升级，以提供热量、电力或两者的组合(热电联产)。显著的二氧化碳含量降低了其发热量，增加了压缩和运输的成本，并限制了其开发用于附近使用的经济利益。

生物气的进一步净化使其能够得到更广泛的应用。特别是，生物气的显著净化使得能够以天然气的规格获得净化的生物气并且可以替代它。以这种方式净化的生物气被称为“生物甲烷”。因此，生物甲烷增加了天然气资源，区域上产生可再生部分。它可以用于与化石燃料来源的天然气完全相同的目的。它可以提供天然气网络或车辆加油站。它也可以液化以液化天然气(LNG)的形式储存和运输。

根据当地情况确定回收生物甲烷的方法：当地能源需求，开发作为生物甲烷燃料的可能性，特别是附近天然气分配或运输网络的存在。在一个地区(农民、制造商、公共机构)运作的各利益相关者之间建立协同作用，生物甲烷的生产有助于地区获得更大的能源独立性。