DE3306371A1

DE3306371A1 - Verfahren zur erzeugung eines methanreichen gasgemisches, insbesondere aus grubengas

Info

Publication number: DE3306371A1
Application number: DE19833306371
Authority: DE
Inventors: Klaus 4650 Gelsenkirchen Giessler; Karl Dr.-Ing. 4300 Essen Knoblauch; Werner 4330 Mühlheim Körbächer; Ekkehard Dr.-Ing. 4300 Essen Richter
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1984-08-30
Also published as: DE3306371C2; US4521221A; AU2485884A; JPS59157036A; AU570947B2; ZA841330B; JPH0583527B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines methanreichen Gasgemisches mit im wesentlichen gleichbleibendem Methangehalt des Produktgases von etwa 50 Vol.-% aus methanärmerem Grubengas, das mit wechselndem Methangehalt anfällt und einem Druckwechseladsorptionsprozeß in einem oder mehreren Adsorbern unterzogen wird, die mit Adsorbermaterial auf Kohlenstoffbasis gefüllt sind, wobei das Grubengas zunächst durch das Adsorbermaterial hindurchgeführt wird, das das Methan adsorptiv bindet und wobei anschliessend das adsorptiv gebundene Methan durch Druckabbau aus dem oder den Adsorbern als methanreiches Produktgas abgezogen wird.

Zur Erhöhung der Grubensigherheit von Steinkohlengruben wird durch Einbringen von Gasabsaugebohrlöchern in das Nebengestein der Flöze ein in der Regel methanärmeres Gas gezielt abgesaugt. Dieses Gas wird als Grubengas bezeichnet und enthält im allgemeinen etwa zwischen 25 und 45 Vol.-% Methan neben anderen Bestandteilen wie Stickstoff, Sauerstoff und CO-. 25 Vol-% als untere Grenze ist sicherheitlich bedingt. Dieser Anteil weist einen genügenden Abstand zum oberen Zündpunkt (14 Vol.-% Methan) auf. Der Heizwert des abgesaugten Grubengases ist vergleichsweise niedrig und das Gasgemisch läßt sich deshalb, insbesondere wenn der Methangehalt unter 35 Vol.-% liegt, nicht wirtschaftlich nutzen. Deshalb ist es erforderlich, den Methangehalt des Grubengases zu erhöhen, so daß der Heizwert des methanangereicherten Gasgemisches etwa dem von Stadtgas entspricht. Dieses Ergebnis wird mit einem angereicherten Gasgemisch mit einem Methangehalt von etwa 50 Vol.-% erreicht.

Es ist allgemeiner Stand der Technik, die Anreicherung durch Zugabe von Flüssiggas vorzunehmen. Dies ist aber sehr teuer, weil die Herstellung von Flüssiggas bereits sehr kostenintensiv ist und dadurch die Gesamtwirtschaftlichkeit der Methode unbefriediqend ist.

ORIGINAL INSPECTED

In der US-PS 4 305 734 ist schon vorgeschlagen worden, Grubengas durch einen Druckwechseladsorptionsprozeß aufzukonzentrieren und dabei gemäß dem eingangs angeführten gattungsbildenden Verfahren vorzugehen. Dieses Verfahren weist jedoch Nachteile auf. In einzelnen Prozeßschritten verläßt ein Gasgemisch als Abgas die Anlage, das eine Zusammensetzung aufweist, in der noch beträchtliche Mengen Methan enthalten sind. Das ist aus wirtschaftlichen Gründen nicht erwünscht, weil wertvolle Energie verlorengeht. Dies ist aber auch sicherheitlich bedenklich, weil Explosionsgefahr besteht, wenn nicht aufwendige zusätzliche Vorkehrungen zu deren Verhinderung getroffen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Anreicherunqsmethoden zu vermeiden. Der Methangehalt im Grubengas soll mit einer hohen Ausbeute soweit erhöht werden, daß das gewonnene Gasgemisch Stadtgasqualität aufweist, wobei insbesondere den schwankenden Methangehalten des Grubengases Rechnung getragen werden muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 niedergelegten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2, 4 und 5 enthalten. Das Verfahren läßt sich gemäß Anspruch 3 auch zur Aufkonzentrierung vergleichbarer anderer methanärmerer Gasgemische anwenden.

Die erfindungsgemäße Anwendung des Druckwechseladsorptionsprozesses zur Aufkonzentrierung von Grubengas, ohne daß teure, hochkonzentrierte technische Gasgemische, z.B. Flüssiggas, hinzugesetzt werden müssen, bedeutet neben dem Kostenvorteil Einsparung von wertvoller Edelenergie.

Die Anwendung der Druckwechseladsorptionstechnik zur Anreicherung bzw. Gewinnung von Gasen aus Gasgemischen ist Stand der Technik. Die dafür entwickelten Druckwechse!adsorptionsverfahren dienen dazu, einzelne Gaskomponenten eines Gasgemisches anzureichern, wobei gegebenenfalls sehr hohe Reinheiten angestrebt und auch erreicht werden, gegebenenfalls durch mehrstufige Prozeßführung. Dabei lassen sich bisher aber nur Ausbeuten unter 90 % verwirklichen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen eine Anreicherung des Methans mit einer Ausbeute über 99 % erreicht. Das hat den großen Vorteile, daß der wertvolle Rohstoff Methan weitestgehend ausgenutzt wird. Im Abgas des bekannten Prozesses liegt das Methan zwar in niedrigeren Konzentrationen als im Grubengas vor, der Anteil ist jedoch immer noch beträchtlich. Das Abgas wird kalt abgefackelt, d.h. wirtschaftlich nutzlos abgeblasen. Hinzu kommt, daß die Umwelt beim bekannten Prozeß mit diesem Abgas belastet wird, und die Gefahr besteht, daß sich beim Abfackeln explosionsfähige Gemische bilden können.

Der erfindungsgemäße einstufige Prozeß enthält Einzelschritte wie Adsorption, Gleich- und Gegenstromentspannung sowie Spülung, die für sich bekannt sind, die aber nach der erfindungsgemäßen Prozeßführung geeignet sind, z.B. ein 50 vol.-%iges Produktgas aus einem 30 vol.-%igem Gasgemisch mit einer Ausbeute von über 99 % zu erzeugen.

Methan ist ein Gas, das stärker adsorbiert wird als die im Grubengas überwiegend vorliegenden Gase Stickstoff und Luft. Für die Anreicherung von stärker adsorbierenden Gasen ist es gebräuchlich, diese Gase durch Druckverminderung im Adsorptionsmittel zu desorbieren und auf diese Weise auf höhere Konzentrationen anzureichern. Die Desorption beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt außer durch Entspannung von Adsorp-

tionsdruck auf Normaldruck zusätzlich durch Spülen mit dem dabei produzierten methanfreien Abgas. Bei einem solchen Spülvorgang wäre nach den bisherigen Erfahrungen zu erwarten gewesen, daß das dabei anfallende metharihaltige Gas so niedrige Methan-Konzentrationen aufweist, daß es verworfen werden müßte. Durch die erfindungsgemäße Prozeßführung ist es jedoch überraschenderweise gelungen, selbst während des SpülVorganges ein Gasgemisch mit im Mittel etwa 50 % Methan zu gewinnen und gleichzeitig das Adsorptionsmittel für den nachfolgenden Adsorptionsschritt so gut zu regenerieren, daß praktisch kein Methan ins Abgas gelangt. Die Kombination dieser Schritte bewirkt, daß bis auf Spuren methanfreies Abgas entsteht. Dies ermöglicht außerdem die hohe erzielbare Ausbeute bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die abgesaugten Grubengasgemische variieren aufgrund ihrer unterschiedlichen Herkunft in ihrer Methankonzentration etwa zwischen 25 bis 45 Vol.-%. Soll ein Gas mit der gewünschten gleichbleibenden Konzentration erzeugt werden, muß unterschiedlich stark angereichert werden. Dies läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß der Enddruck der Entspannungsdesorption angehoben wird, wenn der Methangehalt im Grubengas ansteigt. Alternativ läßt sich bei konstant gehaltenem Desorptionsend-/Spülgas-Druck die Adsorption bei niedrigerem Druck betreiben, um dasselbe Ziel zu erreichen. Beide VerfahrensVarianten haben den Vorteil, daß die Zeitsteuerung des Druckwechselprozesses nicht verändert zu werden braucht, sondern daß die einfachere Druckregelung zur Anwendung gelangen kann. Hinzu kommt, daß die Druckregelung sehr schnell auf Konzentrationsänderungen reagiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines das Grundprinzip darstellenden Beispiels mit einer graphischen Darstellung (Figur 1) näher erläutert. Weitere praktische Beispiele sind in Tabellenform aufgelistet. Bei diesen weiteren Beispielen sind Druckwechseladsorptionsanlagen mit 3 Adsorbern, Prinzipschaltung gemäß Figur 2, bzw. mit 4 Adsorbern, Prinzipschaltung gemäß Figur 3, verwendet worden.

Figur 1 zeigt das Erqebnis eines EinzelVersuchs zur Methananreicherung in einem einzelnen Adsorber. Das Rohgas enthielt 38,5 Vol.-% CH^, in Stickstoff. Der Adsorptionsdruck betrug 5 bar. Während der Beladung mit Rohgas wurde bis auf Spuren kein Methan im Abgas am Adsorberausgang registriert, genausowenig während der Entspannung des Adsorbers im Gleichstrom bis auf 3 bar. Bei der Gleichstromentspannung, die 2 min andauerte, strömten etwa 5 1 bis auf Spuren methanfreies Abgas ab. Während der folgenden Entspannung im Gegenstrom, einem ersten Schritt zur Produktion von methanangereichertem Produktgas, verließ als Produktgas ein Gasgemisch den Adsorber, dessen Konzentration von ca. 47 Vol.-% bis auf 58 Vol.-% anstieg. Der durchschnittliche Methangehalt der erzeugten Produktgasmenge betrug bei diesem Produktionsschritt 53 Vol.-%. Am Ende der Gegenstromentspannung lag ein Druck von 1 bar im Adsorber vor. Die Geqenstromentspannung dauerte 1,5 min an. Es wurden dabei 10,3 1 Produktgas gewonnen. Der Adsorber enthielt noch methanhaltiges Gas. Dieses wurde in einem zweiten Produktionsschritt mit bis auf Spuren methanfreiem Abgas bei 1 bar aus dem Adsorber gespült. Überraschenderweise fiel die CH.-Konzentration des den Adsorber verlassenden Gases bei der Gegenstromspülung nicht von Beginn der Spülung an stark ab, wie dies bei anderen JDruckwechseladsorptionsprozessen zu beobachten ist. Vielmehr blieb die Konzentration zuerst über eine kurze Zeit etwa konstant, bevor sie sank. Anfangs wurde sogar, wie Figur 1 zeigt,

I ι

ι ;

i ι

eine kurzfristige Steigerung! der Konzentration beobachtet. Um ein Produktgas mit einer vorgegebenen Qualität (CH₄-Konzentration) zu gewinnen, wurde diö Spülu-ng des Adsorbers abgebrochen, bevor die über die abströmende' Produktgasmenge gemittelte Methankonzentration einen /Sollwert unterschritt. Dies war bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel bei ca. 30 Vol.-% der Fall. Der durchschnittliche,Methangehalt der erzeugten Produktgasmenge lag bei diesem Produktionsschritt bei 49 Vol.-%. Der Spülvorgang dauerte' 3.· min an. Die Produktgasmenge betrug 9,7 1. Da die Spülung bei dieser rela- ' tiv hohen Konzentration, die noch üh'er der Konzentration' des Methans im Rohgas lag, abgebrochen wurde, wurde noch eine nicht unerhebliche Restbeladung im Adsorber aufrecht·^' erhalten. Dieser läßt sich nach einem erneuten Gegenstrom^- druckaufbau mit Abgas für einen weiteren AdsorptionsVorgang einsetzen, wobei bei der nachfolgenden Adsorption -wiederum bis auf Spuren methanfreies Abgas anjfällt. Die_; Produktion von methanangereichertem Gas während der nachfolgenden e|?y, neuten Gegenstromentspannung und -spülung:erfolgt dann in derselben Weise wie vorbeschriebeh.'

In der Tabelle sind Beispiele aufgeführt, die einige möglich« Verfahrensweisen nach dem erfindutigsgemäßen Verfahren darstellen:

Beispiel 1 ist ein Basisbeispiel, das belegt, wie mit einer 4-Adsorber-Anlage (Figur 2) der Mfethangehalt von 27,3 Vol.-% auf 49,8 Vol.-% erhöht werden kanh. Beispiel 2 zeigt, wie eine 4-Adsorber-Anlage auszulegen·ist, wenn der Methangehalt im Grubengas bereits 38,5 Vol.-% beträgt. Die Beispiele 3 und 4 vermitteln, unter welchen Bedingungen mit 3 Adsorbern (Figur 3) eine Anreicherung des Methans von 38,5 Vol.-% (wie Beispiel 2) bzw. 29,8 Vol.-% (etwa wie Beispiel 1) auf über

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ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL

49 Vol.-% erreicht werden kann. Die Beispiele 5, 6 und 7 geben an, wie eine für niedrigere Methangehalte im Grubengas ausqelegte 4-Adsorber-Druckwechselanlage durch Variation von Betriebsparametern auf höhere Methangehalte eingestellt werden kann. Beispiel 5 zeigt, daß nur ein Teil des Gases über die Druckwechsel-Anlage geht und auf 55,2 Vol.-% (diese Angabe ist in der Tabelle nicht als Zahlenwert ausgewiesen) angereichert wird und anschließend mit dem Grubengas von ca. 42,8 Vol.-%, das im Bypass an der Anlage vorbeigeführt wird, auf die gewünschte Produktgasqualität von ca. 49,5 Vol.-% verdünnt wird. Beispiel 6 belegt, daß bei niedrigerem Beladungsdruck (6,5 bar gegenüber 8 bar bei den Beispielen 1 bis 5 und 7), und Beispiel 7, daß bei höherem Spülungsdruck (2 bar gegenüber 1,1 bar bei den anderen Beispielen) gefahren werden kann. Aus Beispiel 8 ist zu entnehmen, daß durch eine Erhöhung des Beladungsdrucks (12 bar gegenüber 8 bar bei den Beispielen 1 bis 5 und 7) höhere Methangehalte im Produktgas erreichbar sind, hier z.B. 58,5 Vol.-%.

In der Figur 2 ist ein Prinzip-Fließschema einer Adsorberanlage zur Methananreicherung von Grubengas dargestellt, die vier Adsorber 1.1 bis 1.4 enthält, die mit Kohlenstoff molekularsieb gefüllt sind. Die Adsorber 1.1 bis 1.4 werden von einer Druckvorlage 2 über eine Rohgasleitung 3 mit Grubengas beschickt. Das Grubengas gelangt zuvor über eine Rohqasleitung 3.1, die mit einer Flammenrückschlagsperre 4.0 versehen ist und an die im Nebenschluß ein Verdichter 4.2 angeschlossen ist, in die Druckvorlage 2. Aus den Adsorbern 1.1 bis 1.4 führen Produktgasleitungen 5.1 und 5.2 über eine weitere Flammenrückschlagsperre 4.1 zum Verbraucher. Die Abgase werden über Abgasleitungen 6.1 und 6.2 in eine gemeinsame Abgasleitung 8 abgeführt. Die Prozeßsteuerung erfolgt über eine Steuereinrichtung 7.

Einzelheiten der Prozeßführung im Adsorberbereich gehen aus dem weiter unten beschriebenen Schaltschema (Figur 3) hervor.

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ORIGINAL INSPECTED

Jeder Adsorber 1.1 bis 1,4 durchläuft (zeitversetzt gegenüber den jeweils anderen Adsorbern) die vier Grundverfahrensschritte: Beladung, Entspannung, Spülung und Druckaufbau. Diese werden nachfolgend beschrieben. Zu Beginn der Beladung ist z.B. der Adsorber 1.1 mit methanfreiem Abgas unter Adsorptionsdruck von z.B. 8 bar gefüllt. Während der Beladung wird er mit Grubenqas durchströmt, wobei das Methan vom Kohlenstoffmolekularsieb des Adsorbers 1.1 adsorbiert wird. Den Adsorber 1.1 verläßt ein Abgas, das bis auf Spuren frei von Methan ist. Nach Beendigung des Beladungsschrittes wird das Grubengas auf den Adsorber 1.2 geleitet, während im Adsorber 1.1 zunächst im Gleichstrom und anschließend im Gegenstrom zur Beladungsrichtung entspannt wird. Bei der Gleichstromentspannung strömt das methanfreie Abgas in eine Abgasleitung 6.2, bis im Adsorber 1.1 ein Druck von z.B. 4 bar erreicht ist, der etwa in der Mitte zwischen dem Druck von 8 bar bei der Beladung und dem Druck von z.B. 1,1 bar beim Spülen liegt. Bei der nachfolgenden Gegenstromentspannung strömt methanreiches Produktgas in die Produktgasleitung Nachdem der für die Spülung des Adsorbers 1.1 vorgegebene Druck von 1,1 bar erreicht wird, wird mit der Spülung des Adsorbers 1.1 begonnen. Dabei strömt Abgas in den Adsorber 1.1 und methanangereichertes Produktgas wird daraus abgezogen. Sowohl bei der Gegenstromentspannung als auch bei der Spülung wird Produktgas gewonnen. Die Methankonzentration des Produktgasgemisches weist im Mittel die vorgegebene Produktgasqualität auf. In einem letzten Schritt wird der Adsorber 1.1 für die nächste Beladung vorbereitet, indem Abgas im Gegenstrom in den Adsorber 1.1 gedrückt wird, so daß sich der Druck vom Spülgasdruck von 1,1 bar wieder auf Beladungsdruck von 8 bar erhöht. Danach beginnt ein neuer Druckwechselzyklus.

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ORIGINAL INSPECTED

Die beschriebene Versorgung des Adsorbers 1.1 mit Abgas zum Druckaufbau und zum Spülen erfolgt aus jeweils einem der anderen Adsorber 1.2, 1.3, 1.4, der sich zur selben Zeit im Beladungsschritt befindet und der das Abgas mit dem Beladungsdruck von 8 bar abgibt.

Einzelheiten der Prozeßführung in einer Druckwechselanlage mit vier Adsorbern werden nachfolgend anhand des in Figur 3 dargestellten Schaltschemas beschrieben.

Die Druckwechselanlage besteht aus den Adsorbern 1.1 bis 1.4, wobei sich jeweils ein Adsorber in der Adsorptionsphase befindet, der zweite Adsorber dem Druckaufbau unterliegt, der dritte Adsorber gespült wird und im vierten Adsorber der erste und zweite Entspannungsschritt vorgenommen wird.

Das Grubengas strömt über die Rohgasleitung 3 und dazugehörige Rohgasventile 10, 20, 30 und 40 wechselweise den Adsorbern 1.1 bis 1.4 zu.

Das während der Adsorption produzierte Abgas verläßt über die Abgasleitung 6.1 und wechselweise Abgasventile 15, 25, 35 und 45 sowie über ein Drosselventil 51 und einen Absperrhahn 50 die Druckwechselanlage.

Nach einem abgeschlossenen Adsorptionsschritt erfolgt im gleichstrom ein erster Entspannungsschritt vom Betriebsdruck auf einen niedrigeren Druck (Abgas). Über die Abgasleitung 6.2 und wechselweise über weitere Abgasventile 14, 24, 34 und 44 und weiter über ein Drosselventil 52 strömt Abgas ab.

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ORIGINAL INSPECTED

Ein zweiter Entspannungsschritt erfolgt im Gegenstrom. Dies ist zugleich der erste Produktionsschritt. Er erfolgt über die Produktgasleitung 5.1 und wechselweise über Produktgasventile 16, 26, 36 und 46 sowie ein Drosselventil 53.

Der zweite Produktionsschritt ist der Spülvorgang, wobei das erforderliche Spülgas (Abgas) über ein Drosselventil 54 durch eine Spülgasleitung 9 und wechselweise durch dazugehörige Spülgasventile 13, 23, 33 und 43 in den entsprechenden Adsorber gelangt. Das dabei anfallende Produktgas strömt wechselweise über Produktgasventile 11, 21, 31 und 41 über eine Produktgasleitung 5.2 ab.

Nach erfolgter Spülung wird der jeweilige drucklose Adsorber wieder auf Betriebsdruck gebracht. Das geschieht unter Verwendung des produzierten Abgases. Dieses wird über ein Drosselventil 56 aus der Abgasleitung 6.1 entnommen und gelangt über eine Auffülleitung 6.3 wechselweise durch Auffüllventile 12, 22, 32 und 42 in den jeweiligen Adsorber. Es beginnt ein neuer Zyklus.

In der Figur 4 ist das Schaltschema einer anderen Adsorberanlage, die aus drei Adsorbern 1.5, 1.6, 1.7 besteht, wiedergegeben. Bei dieser Anlage befindet sich jeweils ein Adsorber in der Druckaufbauphase, der zweite Adsorber wird beladen und der dritte Adsorber durchläuft in der gleichen Zeitspanne die drei Verfahrensschritte Gleichstromentspannung, Gegenstromentspannung und Gegenstromspülung. Der Verfahrensablauf ist folgender:

Das Rohgas (Grubengas) gelangt über eine Rohgasleitung 3.2 und wechselweise über Rohgasventile 64, 74 und 84 in den jeweils zugehörigen Adsorber.

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Das während der Adsorptionsphase austretende Abgas verläßt die Adsorber wechselweise über Abgasventile 61, 71 und 81 sowie über eine Abgasleitung 6.4 und ein Drosselventil 58.

Nach Abschluß des Adsorptionsschrittes (Beladung) erfolgt eine erste Entspannung des jeweiligen Adsorbers im Gleichstrom vom Beladungsdruck auf einen niedrigeren Druck. Hierbei strömt noch methanfreies Abgas wechselweise über Abgasventile 62, 72 und 82 sowie über eine Abgasleitung 6.5 und ein Drosselventil 59 aus den Adsorbern ab.

Eine weitere Entspannung der Adsorber erfolgt im Gegenstrom wechselweise über Produktgasventile 65, 75 und 85 sowie über eine Produktgasleitung 5.3 in einen Gasometer 100. Diese Phase bildet den ersten Produktionsschritt.

Anschließend wird der jeweils in der Gegenstromspülphase befindliche Adsorber mit Abgas aus einer Abgasleitung 6.4 gespült. Zugehörige, wechselweise beaufschlagte Ventile 63, 73, und 83 auf der Spülgasseite haben gleichzeitig Drosselfunktion und das anfallende Produktgas strömt über Produktgasventile 65, 75 und 85 und über die Produktgasleitung 5.3 in den Gasometer 100. Für eine gegebenenfalls gewünschte Erhöhung des Produktgassdruckes ist ein nachgeschalteter Kompressor 110 vorgesehen.

ORIGINAL INSPECTED

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Tabelle NACHQEREIOHT

Technische Daten / Beispiel

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Anzahl der Adsorber Taktzeiten für 1 kompl. Zyklus (min. Inhalt je Adsorber (m³) Methangehalt im Grubengas (Vol.-%) Beladungsdruck (bar) Entspannungsdruck (bar) Spülungsdruck (bar)

4	4	3	3	4	4	4	4	,5
40	20	36	60	32	32	32	32
10	7	10	14	10	10	10	10	,8
27,3	38,5	38,5	29,8	42,8	42,8	42,8	36	,1
8,0	8,0	8,0	8,0	8,0	6,5	8,0	12
2,7	3,0	3,0	2,8	3,2	3,1	5,1	2
1,1	1,1	1,1	1,1	1.1	1,1	2,0	1

8)	Rohgas-Volumenstrom (m³/h)	Bypass	*)	/h)	*)	4.040	2.830	3.000	3.825	5.769	2.505	3.042	3.868
₍ Methandurchsätze:	Adsorber		/h)	*)
9)	Abgas	(m³	/h)	*)	-	-	-	_	1.334	_	_	_
10)	Gegenstrom-Entspannung	(m³	/h)	*)	1.103	1.090	1.155	1.140	1.135	1.072	1.302	1.412
11)	(Produktgas 1)	(m³			<c l	< 1	< 1	< 1	< 1	< 1	<· 1	< 1
12)	Spülung	(m³	/h)	*)	398	467	363	370	385	362	324	641
	(Produktgas 2)
13)	Produktgas (gesamt)	(m³	/h)	*)	705	623	792	770	750	710	978	771
	Methangehalt (Vol.-%)
14)	Methanausbeute (%)	(m³			2.216	2.200	2.333	2.303	5.173	2.166	2.630	2.430
15)			49,8	49,5	49,5	50,5	49,5	49,5	49,5	58,1
16)			>99,9	> 99,9	y 99,9	^99,9	•>99,9	> 99,9	> 99,5	?-99,5

*) Alle m³/h-Angaben beziehen sich auf einen Druck von 1.013 bar und eine Temperatur von 0° C.

GO GO CD

1.1 )

1.3 )

Adsorber

1.5 )

1.6 )

1.7 )

2 Druckvorlage

3 Rohgasleitung

3.1, 3.2 Rohgasleitung

4.0, 4.1 Flammenrückschlagsperre

4.2, 110 Verdichter

6.1 )

6.2 )

g ₄ χ Produktgasleitung

6.5 )

6.3 Auf füllleitung

7 Steuereinrichtung

8 Abgasleitung

10, 20, 30, 40 ) Rohgasventile

64, 74, 84 )

15, 25, 35, 45 , _Λ „..- ,

) Auffullventxle

61, 71, 81 )

12, 22, 32, 42 Abgasventile

14, 24, 34, 44 )

ί Abgasventile

62, 72, 82 '

16, 26, 36, 46 )

65 75 85 ) Produktqasventile

ORIGINAL INSPECTED

13, 23, 33, 43 Spulqasventile

11, 21, 31, 41 Produktgasventile 50 Absperrhahn

51, 52, 53, 54, 55,)

56, 57, 58, 59 ) Drosselventile

63, 73, 83 )

100 Gasometer

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung eines methanreichen Gasgemisches mit im wesentlichen gleichbleibendem Methangehalt des Produktgases von etwa 50 Vol.-% aus methanärmerem Grubengas, das mit wechselndem Methangehalt anfällt und einem Druckwechseladsorptionsprozeß in einem oder mehreren Adsorbern unterzogen wird, die mit Adsorbermaterial auf Kohlenstoffbasis gefüllt sind, wobei das Grubengas zunächst durch das Adsorbermaterial hindurchgeführt wird, das das Methan adsorptiv bindet und wobei anschließend das adsorptiv gebundene Methan durch Druckabbau aus dem oder den Adsorbern als methanreiches Produktgas abgezogen wird, gekennzeichnet durch folgende einzelne Prozeßschritte:

-X-

a) Adsorption des Methans aus dem Grubengas unter einem Adsorptionsdruck etwa zwischen 5 und 8 bar beim Durchströmen des mit Kohlenstoffmolekularsieben gefüllten Adsorbers unter Abgabe eines bis auf Spuren methanfreien Abgases;

b) Gleichstromentspannung des Adsorbers bis auf einen Entspannungsdruck etwa zwischen 2,5 und 5 bar unter Abgabe eines ebenfalls bis auf Spuren methanfreien Abgases;

c) Gegenstromentspannung des Adsorbers bis auf einen Enddruck/Spülungsdruck etwa zwischen 1,1 und 2 bar zur Erzeugung eines Teils des Produktgases von etwa 50 Vol.-% Methan in einem ersten Produktionsschritt;

d) Gegenstromspülung des Adsorbers unter Verwendung des in den Stufen a) und b) angefallenen Abgases unter einem Spülungsdruck etwa zwischen 1,1 und 2 bar zur Erzeugung eines weiteren Teils des Produktgases von etwa 50 Vol.-% Methan in einem zweiten Produktionsschritt;

e) Druckaufbau des Adsorbers unter Verwendung des in den Stufen a) und b) angefallenen Abgases auf den in der Stufe a) benötigten Adsorptionsdruck etwa zwischen 5 und 8 bar;

wobei der Methangehalt des Produktgases über die Höhe des Spülunqsdruckes gesteuert wird, der um so höher zu wählen ist, je höher der jeweilige Methangehalt des Grubengases ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Methangehalt des Produktgases anstatt über die Höhe des Spülungsdruckes über die Höhe des Adsorptionsdruckes gesteuert wird, der um so niedriger gewählt wird, je höher der jeweilige Methangehalt des Grubengases ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Grubengas ein vergleichbares methanärmeres Gasgemisch verwendet wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Produktgas bis etwa 60 Vol.-% erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Methangehalt des Produktgases durch Zumischung von Grubengas auf etwa 50 Vol.-% gesenkt wird.