Recuperación de metano a partir de gas de vertederos.

Un procedimiento para recuperar metano de un gas de alimentación de vertederos y otros digestores anaeróbicos,

comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

en primer lugar, tratar (101) el gas de alimentación para retirar el H2S;

posteriormente, pero antes de retirar los VOC y el agua, comprimir (102) el gas;

enfriar (103) el gas comprimido hasta entre 0,1ºC y 10ºC para retirar el agua y los VOC, y

luego tratar (104 -108) el gas para retirar las impurezas adicionales, incluyendo las etapas de filtrar (104) para retirar la materia en partículas,

hacer pasar el gas a través de un secador de PSA (107), una unidad absorbedora de GAC para el refinado final de los VOC (111), un filtro protector de GAC (117) posterior para evitar que el polvo de carbón se transfiera aguas abajo, una membrana para retirar dióxido de carbono y una PSA adicional (108) para retirar nitrógeno, y luego licuar el gas en gas natural líquido.

Recuperación de metano a partir de gas de vertederos.

La presente invención se refiere a la recuperación de metano de gas de alimentación de vertederos (LFG) u otros digestores anaeróbicos, por ejemplo, digestores usados para el tratamiento de residuos agrícolas o residuos de tratamiento de alimentos.

La digestión bacteriológica de materia orgánica es ubicaciones de vertederos da lugar a cantidades sustanciales de gas metano durante periodos prolongados de tiempo. El metano no sólo tiene un efecto “invernadero” más fuerte que el dióxido de carbono si se libera en la atmósfera, sino también tiene el potencial como una material prima química o combustible, por ejemplo, para el transporte. La recuperación y purificación de metano a partir de esta fuente para dichas aplicaciones resulta, por lo tanto, de un gran beneficio medioambiental.

Existen diversos sistemas conocidos para recuperar y purificar metano procedente de gas de alimentación de vertederos. Hay varios tipos diferentes de impurezas que deben ser retiradas antes para que el gas de alimentación tenga un pureza suficiente para ser una mercancía comercialmente viable. Estas impurezas se pueden dividir en diferentes tipos: líquidos condensables tales como agua o compuestos orgánicos volátiles (VOCs) ; gases moleculares que son oxidables (H2S) o reducibles (O2) , ácidos (H2S, CO2) o inertes (N2) ; y material en partículas. En tecnologías similares, se conocen diversos métodos para retirar algunas o todas estas impurezas. Sistemas diferentes abarcan diferentes técnicas como apropiadas para la recuperación y purificación de diferentes componentes del gas de alimentación. Es común empezar comprimiendo el gas de alimentación de manera que la maquinaria implicada en las etapas siguientes pueda ser más pequeña y más compacta.

Gastec Technology BV describe, en una hoja de datos publicada en, http://www.gastechnology.nl/download/selox.pdf, un procedimiento conocido en la industria como el procedimiento Selox. Este procedimiento se representa esquemáticamente en la Figura 1. El procedimiento Selox 10 comprende fases de absorción y regeneración. La fase de absorción comienza con la introducción al sistema de gas que contiene azufre 11, que puede estar combinado con una alimentación de aire o que contiene oxígeno 12. Este luego se hace pasar al interior de un saturador de agua 13. El gas que contiene azufre 11 saturado y aireado luego es introducido en una columna de absorción catalítica 14, que retira el H2S. En este procedimiento, el oxígeno introducido en la corriente de alimentación reacciona de forma irreversible en el catalizador sólido en las columnas con H2S para producir azufre y agua mediante la siguiente reacción:

2H2S + O2 º 2S + 2H2O

El gas resultante es luego introducido en el filtro 15 y el gas limpio 16 es luego retirado del sistema. En la parte de regeneración del procedimiento Selox 10, se somete una columna de absorción previamente saturada 17 a una corriente de gas no oxidante a alta temperatura recirculado para transferir el azufre a través de la fase vapor a un condensador 15 y para devolver la columna 14 a su estado original de manera que se pueda usar posteriormente como una columna de absorción 14. El condensado 19 de azufre líquido es luego retirado del sistema. Cuando la columna se vuelve a cargar con azufre y la porosidad vuelve bloquear éste se puede retirar in situ mediante un procedimiento térmico que vaporiza en azufre que es posteriormente condesado desde una corriente de gas recirculada.

En la parte de regeneración del procedimiento el gas puede ser calentado usando el calentador de gas H y se puede aumentar el paso del gas alrededor del sistema mediante el soplador de reciclado B

Gas Technology Products LLC describe un sistema conocido en la técnica como Lo-Cal®. Un ejemplo de este sistema se muestra esquemáticamente en la Figura 2 que se publica en http://www.gtpmerichem.com/downloads/pomano.pdf. La Figura 2 muestra un procedimiento Locat® para retirar H2S como parte de un sistema para controlar las emisiones de gas de vertedero que se usan para la producción de energía. Como se puede ver a partir de la Figura 2, el procedimiento comienza con la liberación del “gas sulfuroso” desde un soplador de primera etapa o un compresor de baja presión en el interior de in interceptor 21 para retirar las gotitas y el material en partículas seguido de una unidad de pulverización de torre Lo-Cat® 22 en la que el H2S es oxidado a S. La solución Lo-Cat® es luego regenerada en la unidad 23 burbujeando aire a través de la misma procedente de un soplador de aire 24 para volver a oxidar el complejo ferroso a complejo férrico y simultáneamente filtrar el azufre en un filtro de correa 25. El gas de salida de la unidad 23 es alimentado en primer lugar a un absorbedor de carbono 26 que posteriormente alimenta al conducto de escape de la turbina 27. Es reactivo Lo-Cat® regenerado es bombeado hacia atrás desde la unidad 23 hacia la torre de pulverización 22. El gas tratado procedente de la torre de pulverización 22 es sometido a un filtro coalescente 28 antes de ser retirado del sistema y de ser enviado a la segunda etapa de compresión 29.

Específicamente, en la zona de tratamiento de gas de alimentación de vertederos en los EE.UU., se han establecido ciertos procedimientos estándar. Estos se presentan en http://www.meadowlands.state.nj.us. La numeración estándar en etapas para el tratamiento de LFG en EE.UU. se describe como sigue:

1. Se comprime el gas de alimentación del vertedero (LFG) .

2. Se retiran los líquidos del gas mediante enfriamiento.

3. Se retira el sulfuro de hidrógeno del gas.

4. Los líquidos condensados procedentes del tratamiento- predominantemente agua - se limpian antes de su eliminación fuera del emplazamiento.

5. El gas es odorizado y enviado por conductos al PSE&G.

En “U. S. Climate Change Technology Program- Technology option for the Near and Long Term”, Noviembre de 2003, Página 155, se describe que, en generalmente, la retirada de impurezas trazas corrosivas se realiza mediante el uso de:

1. separadores de fases,

2. filtros coalescentes, y

3. adsorbentes impregnados/no impregnados de carbón activado.

4. un adsorbente de zeolita retira las moléculas polares restantes (especialmente agua) hasta una concentración de unas pocas partes por millón. El oxígeno debe ser retirado también en este punto, si está presente en más cantidades que trazas.

5. un purificador criogénico en el que el dióxido de carbono se separa, dejando un producto de gas natural licuado (LNG) de alta calidad que consiste en 90-97% de metano. El resto del LNG es nitrógeno disuelto.

En “Treatment of landfill gas by gas permeation – pilot plant results and comparation to alternatives” de Rautenbach R and Welsche K, Desalination 90 (1-3) (1993) 193-207, se describe una planta piloto ilustrada esquemáticamente en la Figura 3. Esta muestra un procedimiento 30 para recuperar y purificar gas de alimentación de vertederos (LFG) . El procedimiento 30 comienza con la compresión del gas en un compresor 31. Esto reduce el volumen ocupado por un peso dado de gas y, por lo tanto, reduce el tamaño requerido de los recipientes restantes. Además, el intercambio de calor se produce mucho más fácilmente en un gas comprimido y también la absorción sobre una superficie y la permeación a través de las membranas es más eficiente una vez que el gas está comprimido.

En el procedimiento anteriormente mencionado, el gas comprimido es luego tratado con carbón activado granulado (GAC) para retirar el H2S. El gas es posteriormente enfriado en un enfriador 32 y luego los compuestos orgánicos volátiles son retirados en una unidad 33 que usa adsorción de oscilación de temperatura (TSA) . Después de la retirada de los VOC en la unidad 33, la unidad de TSA 33 es periódicamente regenerada con vapor de agua caliente, y el vapor es posteriormente condensado en un condensador 34, antes de mandarlo a una planta de efluyentes 38. El gas de alimentación es comprimido en un compresor 35 hasta una presión de 35 Bares. El gas es luego alimentado a través de una serie de membranas 36 que están diseñadas para retirar el dióxido de carbono que está todavía presente como contaminante en el gas de alimentación. Este gas, una vez retirado de la corriente de gases, se inflama en 37. El metano purificado puede ser luego almacenado, transportado o usado in situ, de forma apropiada.

Aunque existen algunas ventajas, como las indicadas anteriormente, para comprimir el gas antes de tratarlo para retirar el H2S, este procedimiento estándar para tratar... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para recuperar metano de un gas de alimentación de vertederos y otros digestores anaeróbicos, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas: en primer lugar, tratar (101) el gas de alimentación para retirar el H2S; 5 posteriormente, pero antes de retirar los VOC y el agua, comprimir (102) el gas;

enfriar (103) el gas comprimido hasta entre 0, 1ºC y 10ºC para retirar el agua y los VOC, y luego tratar (104 -108) el gas para retirar las impurezas adicionales, incluyendo las etapas de filtrar (104) para retirar la materia en partículas,

hacer pasar el gas a través de un secador de PSA (107) , una unidad absorbedora de GAC para el refinado final de los VOC (111) , un filtro protector de GAC (117) posterior para evitar que el polvo de carbón se transfiera aguas abajo, una membrana para retirar dióxido de carbono y una PSA adicional (108) para retirar nitrógeno, y luego

licuar el gas en gas natural líquido.