DE202012010507U1 - Plant for the treatment of methane-containing natural gas - Google Patents

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Abstract

Anlage zur Aufbereitung von methanhaltigem Naturgas umfassend: a) wenigstens ein Entgasungsmodul (1) umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, und/oder wenigstens einen Riesler (10), und b) wenigstens ein Gasaustauschmodul (2) umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, c) einen Wasserkreislauf enthaltend Wasser, der das Entgasungsmodul (1) und/oder den Riesler (10) und das Gasaustauschmodul (2) verbindet, die in Strömungsrichtung des Wassers (11) hintereinander angeordnet sind, wobei das Wasser (11) in dem Entgasungsmodul (1) durch Übergang von im Wasser gelösten unerwünschten Gasen in eine Gasphase auf der anderen Seite der Membran und/oder in dem Riesler (10) durch Übergang von im Wasser gelösten unerwünschten Gasen in eine Gasphase entgast wird und das entgaste Wasser in dem Gasaustauschmodul (2) unerwünschte Gase aus zugeführtem methanhaltigen Naturgas durch Übergang der unerwünschten Gase in die wässerige Phase auf der anderen Seite der Membran aufnimmt, und wobei das zugeführte Naturgas im Gegenstrom zu dem entgasten Wasser (11) dem wenigstens einen Gasaustauschmodul (2) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Wasserkreislauf gegebene Wasser (11) entsalztes Wasser (11) mit einem sauren pH-Wert ist.Plant for the treatment of methane-containing natural gas comprising: a) at least one degassing module (1) comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane, and / or at least one Riesler (10), and b) at least one gas exchange module (2) comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane, c ) a water circuit containing water, which connects the degassing module (1) and / or the Riesler (10) and the gas exchange module (2), which are arranged one behind the other in the flow direction of the water (11), the water (11) in the degassing module ( 1) degassed by transferring undesired gases dissolved in the water to a gas phase on the other side of the membrane and / or in the Riesler (10) by transferring undesired gases dissolved in the water to a gas phase and the degassed water in the gas exchange module (2 ) unwanted gases from supplied methane-containing natural gas by transition of the unwanted gases into the aqueous phase on the a on the other side of the membrane, and wherein the natural gas supplied in countercurrent to the degassed water (11) is fed to the at least one gas exchange module (2), characterized in that the water (11) added to the water circuit contains desalinated water (11) is acidic pH.

Description

Naturgas umfasst Erd- und Biogas. Erdgas und Biogas dienen hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, zur Stromerzeugung und werden unter anderem auch als Treibstoff für Kraftfahrzeuge verwendet. So wird in weiten Teilen Europas heute brennbares Gas zur Energiegewinnung mit sogenannten Biogasanlagen produziert. In Biogas sind üblicherweise neben dem Energieträger Methan (CH4) auch noch große störende Anteile an anderen Gasen enthalten, insbesondere Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S). Der Methangehalt von Biogas liegt üblicherweise bei 50–60%. Die restlichen 40–50% setzen sich aus unerwünschten Gasen zusammen. Auch bei Erdgas handelt es sich um ein Gasgemisch, dessen Hauptbestandteil Methan abhängig von den Erdgaslagerstätten üblicherweise bei 65% bis 99% liegt und als unerwünschte Nebenbestandteile ebenfalls bis zu 35% Schwefelwasserstoff und bis zu 10% Kohlendioxid aufweist.Natural gas includes natural gas and biogas. Natural gas and biogas are mainly used to heat residential and commercial premises, to generate electricity and are also used among other things as fuel for motor vehicles. For example, flammable gas is produced today in many parts of Europe to generate energy using so-called biogas plants. In biogas, apart from the energy carrier methane (CH 4 ), there are usually also large interfering components of other gases, in particular carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulphide (H 2 S). The methane content of biogas is usually 50-60%. The remaining 40-50% are composed of unwanted gases. Natural gas is also a gas mixture whose main constituent methane, depending on the natural gas deposits, is usually 65% to 99% and, as undesirable secondary constituents, also up to 35% hydrogen sulphide and up to 10% carbon dioxide.

Die mit einem hohen Anteil an Schwefelwasserstoff und/oder Kohlendioxid belasteten Naturgase, auch als sogenannte „Sauergase” bezeichnet, müssen aus verschiedensten Gründen von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid gereinigt werden. Bereits Kohlendioxidkonzentrationen über 5% in der eingeatmeten Luft führen beim Menschen zu Atemnot und Bewusstlosigkeit. Mehr als 8% Kohlendioxid in der Atemluft führen bereits innerhalb einer halben bis vollen Stunde zum Tod. Neben der toxischen Wirkung des Kohlendioxids ist ebenfalls bekannt, dass der Schwefelwasserstoff im Sauergas, insbesondere in Kombination mit Wasser, die Gaspipelines angreift und diese durch Hydratbildung verstopft.The polluted with a high proportion of hydrogen sulfide and / or carbon dioxide natural gases, also referred to as so-called "acid gases" must be cleaned for a variety of reasons of hydrogen sulfide and carbon dioxide. Already carbon dioxide concentrations of more than 5% in the inhaled air lead to shortness of breath and unconsciousness in humans. More than 8% carbon dioxide in the air already leads to death within half to an hour. In addition to the toxic effect of carbon dioxide is also known that the hydrogen sulfide in sour gas, especially in combination with water, attacks the gas pipelines and clogged by hydrate formation.

Schwefelwasserstoff (H2S) ist des Weiteren unerwünscht, weil bei der Verbrennung des Naturgases schwefelhaltige Ablagerungen entstehen können. Kohlendioxid (CO2) ist bereits vollständig oxidiert und vermindert den Brennwert des Gases bezogen auf das Gasvolumen.Hydrogen sulphide (H 2 S) is also undesirable because combustion of the natural gas can produce sulfur-containing deposits. Carbon dioxide (CO 2 ) is already completely oxidized and reduces the calorific value of the gas in relation to the gas volume.

Naturgas, sowohl Erd- als auch Biogas, kann mittels Blockheizkraftwerken (Gasmotoren mit Stromgeneratoren) verwertet werden. Ein Blockheizkraftwerk ist allerdings nur effizient, wenn die Abwärme des Motors sinnvoll genutzt werden kann. Das ist der Fall, wenn beispielsweise neben einer Biogasanlage mit Blockheizkraftwerk z. B. ein Schwimmbad oder eine Gärtnerei beheizt werden kann, aber das ist in den seltensten Fällen möglich.Natural gas, both natural gas and biogas, can be utilized by combined heat and power plants (gas engines with electricity generators). However, a cogeneration plant is only efficient if the waste heat from the engine can be meaningfully used. This is the case if, for example, in addition to a biogas plant with cogeneration z. B. a swimming pool or a nursery can be heated, but that is possible in the rarest cases.

Eine sinnvolle Verwertung des Biogases wäre die Einspeisung in das bereits bestehende Erdgasnetz. Um das Biogas in Erdgasnetze einspeisen zu dürfen, muss aber der Methangehalt größer als 95% sein. Daher hat gewöhnliches Biogas den Nachteil, dass es aufgrund seines hohen Gehaltes an unerwünschten Gasen, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2), zur Einspeisung in Erdgasnetze ungeeignet ist. Gleiches gilt auch für Sauergas aus Erdgasvorkommen, dem zunächst die unerwünschten Nebenbestandteile wie Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff oder auch größere Mengen an Stickstoff entzogen werden müssen, bevor das verbleibende Gasgemisch, das überwiegend aus Methan besteht, in das Gasversorgungsnetz eingespeist werden kann.A meaningful utilization of the biogas would be the feed-in into the existing natural gas network. In order to be able to feed biogas into natural gas grids, however, the methane content must be greater than 95%. Therefore, ordinary biogas has the disadvantage that it is unsuitable for feeding into natural gas networks due to its high content of undesirable gases, such as hydrogen sulfide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ). The same applies to sour gas from natural gas deposits, the first unwanted minor components such as carbon dioxide, hydrogen sulfide or larger amounts of nitrogen must be withdrawn before the remaining gas mixture, which consists mainly of methane, can be fed into the gas supply network.

Das Entgasen von Flüssigkeiten mit Hilfe von Membrantechnik ist im Stand der Technik ebenfalls bekannt, wie beispielsweise bei der Erzeugung von Kesselspeisewasser oder höherwertigerem Reinstwasser für die Pharma- oder Halbleitertechnik, oder beispielsweise bei der Entgasung von Hydraulikflüssigkeiten. Ein Beispiel für eine derartige Anwendung einer Entgasung von Flüssigkeiten an Membranen ist in WO 98/48175 beschrieben.The degassing of liquids by means of membrane technology is also known in the art, such as in the production of boiler feed water or higher quality ultrapure water for pharmaceutical or semiconductor technology, or for example in the degassing of hydraulic fluids. An example of such an application of degassing of liquids to membranes is in WO 98/48175 described.

Anlagen und Verfahren zur Aufbereitung von Biogas sind im Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel einer solchen Anlage ist in EP 1 726 352 A1 beschrieben, welche eine Anlage und ein Verfahren offenbart, bei dem Biogas oder Faulgas einem Trocknungsprozess und einem Entschwefelungsprozess unterworfen wird. Die Anlage weist dazu eine Gastrocknereinheit und eine Entschwefelungseinheit auf. Während des Trocknungsprozesses wird dem Biogas Wärmeenergie entzogen, die dann dem Entschwefelungsprozess zugeführt werden kann. In diesem Verfahren wird der Trocknungsprozess mit Hilfe eines Kältemittels durchgeführt. Der Entschwefelungsprozess wird hier mit Hilfe von Bakterien durchgeführt. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist der Bedarf an Kältemittel sowie an Bakterien, die dazu geeignet sind, die Entschwefelung des Biogases zu bewirken.Plants and processes for the treatment of biogas are known in the art. An example of such a facility is in EP 1 726 352 A1 which discloses an installation and a method in which biogas or digester gas is subjected to a drying process and a desulfurization process. The plant has for this purpose a gas dryer unit and a desulfurization unit. During the drying process, heat energy is extracted from the biogas, which can then be fed to the desulphurisation process. In this process, the drying process is carried out with the aid of a refrigerant. The desulphurisation process is carried out here with the help of bacteria. A disadvantage of this known method is the need for refrigerants as well as for bacteria, which are suitable for effecting the desulfurization of the biogas.

Ein weiteres im Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Reinigung von Biogas ist die Druckwasserwäsche ( Zeitschrift Energy 2.0, Juni 2008 ). Verfahren auf der Basis der Druckwasserwäsche beruhen auf dem Prinzip unterschiedlich hoher Löslichkeiten von CO2 und Methan. Als Waschflüssigkeit dient Wasser, das in einer Absorptionskolonne das CO2 bei Überdruck löst, wobei die Löslichkeit bei hohem Druck und niedriger Temperatur am höchsten ist. Das in Schweden bereits großtechnisch etablierte Waschverfahren macht sich die ähnlichen Charakteristika hinsichtlich der Löslichkeit von CO2 und Schwefelwasserstoff zunutze. Beide Bestandteile des Roh-Biogases werden zeitgleich abgetrennt, was zwar einerseits eine Vorreinigung des Gases unnötig macht, dafür jedoch eine abschließende Reinigung des schwefelbelasteten CO2-Abgases erfordert. Dies gelingt beispielsweise mit Biofiltern, die das Abgas aufbereiten. Das Waschwasser selbst wird in einer nachgeschalteten Desorptionskolonne wieder regeneriert und steht dem Verfahren erneut zur Verfügung.Another known in the prior art method for the purification of biogas is the pressurized water wash ( Magazine Energy 2.0, June 2008 ). Processes based on pressurized water washing are based on the principle of different high solubilities of CO 2 and methane. The washing liquid used is water which dissolves the CO 2 in an absorption column under excess pressure, the solubility being highest at high pressure and low temperature. The washing process, which is already well established in Sweden, is on the rise take advantage of the similar characteristics regarding the solubility of CO 2 and hydrogen sulphide. Both components of the raw biogas are separated at the same time, which on the one hand makes a pre-cleaning of the gas unnecessary, but requires a final purification of the sulfur-loaded CO 2 exhaust gas. This succeeds, for example, with biofilters, which treat the exhaust gas. The washing water itself is regenerated again in a downstream desorption column and is again available to the process.

Weiterhin sind im Stand der Technik Verfahren zur Aufbereitung von Biogas mit Hilfe der sogenannten Druckwechseladsorption bekannt (Englisch „Pressure Swing Adsorption”, PSA-Verfahren). Ein Beispiel eines PSA-Verfahrens ist in EP 0 512 170 A1 offenbart. Derartige Verfahren sind Trockenmembranverfahren, die sich die Adsorption von Gasen an einem molekularen Sieb zu nutze machen, wobei derartige Verfahren den Nachteil haben, dass sie mit hohen Drucken arbeiten müssen. Ein PSA-Verfahren zur Aufbereitung von Biogas ist auch in der Zeitschrift Energy 2.0, Juni 2008 beschrieben. Bei einem derartigen PSA-Verfahren wird ein Gas, beispielsweise CO2, aus einem Gasgemisch mit Hilfe eines molekularen Siebes abgetrennt. Der Überdruck bindet das CO2 an ein Molekularsieb bis eine Sättigung erreicht wird. Überschüssiges Gasgemisch, z. B. Rohbiogas, kann dann zu einem nächsten Molekularsieb strömen. Eine solche Anlage hat den Nachteil, dass sie mit hohen Drucken arbeiten muss, um das Gasgemisch, z. B. Biogas, aufzubereiten.Furthermore, in the prior art process for the treatment of biogas by means of the so-called pressure swing adsorption known (English "Pressure Swing Adsorption", PSA process). An example of a PSA process is in EP 0 512 170 A1 disclosed. Such processes are dry membrane processes utilizing the adsorption of gases on a molecular sieve, such processes having the disadvantage of having to operate at high pressures. A PSA process for the treatment of biogas is also in the Magazine Energy 2.0, June 2008 described. In such a PSA process, a gas, for example CO 2 , is separated from a gas mixture by means of a molecular sieve. The overpressure binds the CO 2 to a molecular sieve until saturation is reached. Excess gas mixture, z. B. raw biogas, can then flow to a next molecular sieve. Such a plant has the disadvantage that it must work with high pressures to the gas mixture, for. B. biogas, to process.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Aufbereitung von methanhaltigen Naturgas, insbesondere Erd- und Biogas zur Verfügung zu stellen, die die oben beschriebenen Nachteile bekannter Anlagen vermeidet und es ermöglicht, methanhaltiges Naturgas, insbesondere Erd- und Biogas so aufzubereiten, dass ein besonders hoher Gehalt an Methan erzielt wird.It is therefore the object of the present invention to provide a plant for the treatment of methane-containing natural gas, in particular natural gas and biogas, which avoids the disadvantages of known plants described above and makes it possible to prepare methane-containing natural gas, in particular natural gas and biogas so that a particularly high content of methane is achieved.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Anlage gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Anlage sind in den Unteransprüchen offenbart. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Aufbereitung von methanhaltigen Naturgas, wie nachfolgend kurz zusammengefasst.The invention solves this problem by a system according to claim 1. Advantageous embodiments of the system are disclosed in the subclaims. Furthermore, the invention relates to a method for the treatment of methane-containing natural gas, as summarized below.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Aufbereitung von methanhaltigen Naturgas umfasst:

  • a) wenigstens ein Entgasungsmodul umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, und/oder wenigstens einen Riesler, und
  • b) wenigstens ein Gasaustauschmodul umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran,
  • c) einen Wasserkreislauf enthaltend Wasser, der das Entgasungsmodul und/oder den Riesler und das Gasaustauschmodul verbindet, die in Strömungsrichtung des Wassers hintereinander angeordnet sind,
wobei das Wasser in dem Entgasungsmodul durch Übergang von im Wasser gelösten unerwünschten Gasen in eine Gasphase auf der anderen Seite der Membran und/oder in dem Riesler durch Übergang von im Wasser gelösten unerwünschten Gasen in eine Gasphase entgast wird und das entgaste Wasser in dem Gasaustauschmodul unerwünschte Gase aus zugeführtem methanhaltigen Naturgas durch Übergang der unerwünschten Gase in die wässerige Phase auf der anderen Seite der Membran aufnimmt, und wobei das zugeführte Naturgas im Gegenstrom zu dem entgasten Wasser dem wenigstens ein Gasaustauschmodul zugeführt wird, mit der Besonderheit, dass das in den Wasserkreislauf gegebene Wasser entsalztes Wasser mit einem sauren pH-Wert ist.The plant according to the invention for the treatment of methane-containing natural gas comprises:
  • a) at least one degassing module comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane, and / or at least one Riesler, and
  • b) at least one gas exchange module comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane,
  • c) a water circuit containing water, which connects the degassing module and / or the Riesler and the gas exchange module, which are arranged one behind the other in the flow direction of the water,
wherein the water in the degassing module is degassed by passing undesirable gases dissolved in the water into a gas phase on the other side of the membrane and / or in the scrubber by transferring unwanted gases dissolved in the water to a gas phase and the degasified water in the gas exchange module is undesirable Receiving gases supplied from methane-containing natural gas by transition of the undesirable gases in the aqueous phase on the other side of the membrane, and wherein the supplied natural gas is supplied in countercurrent to the degasified water to at least one gas exchange module, with the particularity that the given in the water cycle Water is desalted water with an acidic pH.

Das Verfahren, auf dass sich die Erfindung bezieht, ist ein Verfahren zur Aufbereitung von methanhaltigen Naturgas, umfassend die Schritte:

  • a) Entgasung von Wasser an wenigstens einem Entgasungsmodul umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, durch Übergang von im Wasser gelösten unerwünschten Gasen in eine Gasphase auf der anderen Seite der Membran, und/oder wenigstens einen Riesler, wobei das Wasser zuvor entsalzt wird und einen sauren pH-Wert aufweist, und
  • b) Gasaustausch des entgasten Wassers aus Schritt a) an wenigstens einem Gasaustauschmodul umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, wobei im Gasaustauschmodul im zugeführten methanhaltigen Naturgas enthaltene unerwünschte Gase aus der Gasphase des Naturgases auf der einen Seite der Membran in die wässrige Phase des entgasten Wassers auf der anderen Seite der Membran übergehen, wobei die Schritte a) und b) hintereinander durchgeführt werden, wobei das Entgasungsmodul und/oder der Riesler des Schrittes a) und das Gasaustauschmodul des Schrittes b) in einem Wasserkreislauf verbunden sind und in Strömungsrichtung des Wassers hintereinander angeordnet sind, und wobei das methanhaltige Naturgas im Gegenstrom zu dem entgasten Wasser dem wenigstens einen Gasaustauschmodul zugeführt wird.
The method to which the invention relates is a method for the treatment of methane-containing natural gas, comprising the steps:
  • a) degassing of water to at least one degassing module comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane, by the passage of undesirable gases dissolved in the water in a gas phase on the other side of the membrane, and / or at least one Riesler, wherein the water is previously desalted and an acidic having pH, and
  • b) gas exchange of the degasified water from step a) at least one gas exchange module comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane, wherein in the gas exchange module in the supplied methane-containing natural gas contained undesirable gases from the gas phase of the natural gas on one side of the membrane in the aqueous phase of the degassed water the other side of the membrane, wherein the steps a) and b) are carried out in succession, wherein the degassing module and / or the Riesler of step a) and the gas exchange module of step b) are connected in a water cycle and arranged in the flow direction of the water one behind the other and wherein the methane-containing natural gas is supplied to the at least one gas exchange module in countercurrent to the degassed water.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Härte des entsalzten Wassers kleiner als 0,2° dH, bevorzugt kleiner als 0,1° dH und besonders bevorzugt kleiner als 0,05° dH. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der pH-Wert des Wassers kleiner 7,00, vorzugsweise kleiner 6,50, weiter vorzugsweise kleiner 6,00, weiter vorzugsweise kleiner 5,50, weiter vorzugsweise kleiner 5,00, und liegt vorzugsweise zwischen 3,00 und 5,00, weiter vorzugsweise zwischen 3,50 und 5,00, und besonders bevorzugt zwischen 4,00 und 5,00. Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, weist das Wasser eine Temperatur von unter 28°C, vorzugsweise unter 27°C, weiter vorzugsweise unter 26°C, weiter vorzugsweise gleich oder unter 25°C auf und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5°C bis 25°C, weiter vorzugsweise in einem Bereich von 10°C bis 25°C, weiter vorzugsweise in einem Bereich von 15°C bis 25°C, weiter bevorzugt in einem Bereich von 20°C bis 25°C. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Wasser eine Leitfähigkeit von kleiner als 500 μS/cm, vorzugsweise zwischen 5 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 10 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 20 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 30 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 40 und 400 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 50 und 300 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 100 und 200 μS/cm auf. So kann das Wasser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beispielsweise eine Härte von kleiner als 0,2° dH, einen pH-Wert zwischen 4,00 und 5,00 und eine Temperatur von 20°C bis 25°C aufweisen. According to a preferred embodiment of the invention, the hardness of the desalinated water is less than 0.2 ° dH, preferably less than 0.1 ° dH and more preferably less than 0.05 ° dH. According to a further preferred embodiment of the invention, the pH of the water is less than 7.00, preferably less than 6.50, more preferably less than 6.00, more preferably less than 5.50, even more preferably less than 5.00, and is preferably between 3.00 and 5.00, more preferably between 3.50 and 5.00, and most preferably between 4.00 and 5.00. According to a further, particularly preferred embodiment of the invention, the water has a temperature of below 28 ° C, preferably below 27 ° C, more preferably below 26 ° C, more preferably equal to or below 25 ° C and is preferably in the range of 5 ° C to 25 ° C, more preferably in a range of 10 ° C to 25 ° C, more preferably in a range of 15 ° C to 25 ° C, further preferably in a range of 20 ° C to 25 ° C. According to a further preferred embodiment of the invention, the water has a conductivity of less than 500 μS / cm, preferably between 5 and 500 μS / cm, more preferably between 10 and 500 μS / cm, more preferably between 20 and 500 μS / cm on preferably between 30 and 500 μS / cm, more preferably between 40 and 400 μS / cm, more preferably between 50 and 300 μS / cm, even more preferably between 100 and 200 μS / cm. For example, according to one embodiment of the invention, the water may have a hardness of less than 0.2 ° dH, a pH of between 4.00 and 5.00 and a temperature of 20 ° C to 25 ° C.

Die anspruchsgemäße Anlage der Erfindung zeichnet sich insbesondere durch das Hintereinanderschalten des ersten Schrittes des Entgasens von Kreislaufwasser an einer ersten Membran und/oder einem Riesler und des zweiten Schrittes des Gasaustausches an einer zweiten Membran aus. Dieses Hintereinanderschalten von zwei Gasaustauschschritten an zwei Membranen bzw. einem Riesler und einer Gausaustauschmembran ist so im Stand der Technik nicht beschrieben. In einem ersten Schritt wird Wasser mit Hilfe einer ersten Membran in einem Entgasungsmodul 1 und/oder Riesler entgast. Mit diesem entgasten Wasser werden in einem zweiten Schritt an einer zweiten Membran in einem Gasaustauschmodul 2 dem Naturgas unerwünschte Gase, wie beispielsweise Kohlendioxid (CO2 und H2S), entzogen.The claimed plant of the invention is characterized in particular by the series connection of the first step of degassing of circulating water at a first membrane and / or a Riesler and the second step of the gas exchange at a second membrane. This series connection of two gas exchange steps on two membranes or a Riesler and a Gausaustauschmembran is not described in the prior art. In a first step, water is removed by means of a first membrane in a degassing module 1 and / or Riesler degas. With this degassed water unwanted gases, such as carbon dioxide (CO 2 and H 2 S), withdrawn in a second step on a second membrane in a gas exchange module 2 the natural gas.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage zur Aufbereitung von methanhaltigen Naturgas ist es möglich, den Methangehalt des Naturgases auf Konzentrationen von größer als 98% anzureichern. Damit wird eine Einspeisung des aufbereiteten Naturgases in Erdgasnetze ermöglicht. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage ist, dass aufbereitetes Naturgas (Methangas) mit einem hohen Reinheitsgrad zur Verfügung gestellt werden kann, wobei gleichzeitig die Nachteile der oben beschriebenen Anlagen, wie etwa die Verwendung von Kältemittel, Bakterien und hohen Drucken, wie sie eingangs für die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren beschrieben sind, vermieden werden.With the plant according to the invention for the treatment of methane-containing natural gas, it is possible to enrich the methane content of the natural gas to concentrations of greater than 98%. This allows the natural gas to be fed into natural gas grids. A particular advantage of the system according to the invention is that treated natural gas (methane gas) can be provided with a high degree of purity, at the same time the disadvantages of the systems described above, such as the use of refrigerants, bacteria and high pressures, as described in the beginning for the are described from the prior art methods are avoided.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage sind, dass sie ohne den Einsatz von Chemikalien auskommt und, dass sie keinerlei Abfälle oder Abwässer produziert. Weiterhin kann die Anlage mit niedrigen Drucken arbeiten, daher ist der Energiebedarf der Anlage vergleichsweise gering. Die Anlage benötigt lediglich Wasser und elektrische Energie und ist außerdem einfach zu bedienen und wartungsarm.Further advantages of the plant according to the invention are that it manages without the use of chemicals and that it does not produce any waste or wastewater. Furthermore, the system can work with low pressures, therefore, the energy consumption of the system is comparatively low. The system requires only water and electrical energy and is also easy to use and low maintenance.

Definitionendefinitions

Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendeten Begriffe genauer definiert.First, some terms used in the context of the invention are defined more precisely.

Der Begriff „methanhaltiges Naturgas” umfasst jegliches Gas aus natürlichen Quellen, welches Methan enthält, insbesondere „Erdgas” und „Biogas”. „Erdgas” ist ein brennbares Naturgas, das konventionell in unterirdischen Lagerstätten, insbesondere in sogenannten „Erdgasfallen” vorkommt und/oder als Nebenprodukt bei der Erdölförderung gewonnen wird. Des Weiteren kann Erdgas aus nicht-konventionellen Quellen gewonnen werden, worunter insbesondere Flözgase aus Kohleflözen, Erdgas aus Aquiferen, Gashydrat in Gesteinen und auf dem Meeresgrund, „Tight Gas” in Sandsteinschichten oder Schiefergas („Shale Gas”) fällt, die unter anderem durch Horizontalbohrungen und Fracing erschlossen werden können. „Biogas” meint im Rahmen der Erfindung ein Gas, das zu einem großen Teil aus Methan (CH4) besteht und durch Vergärung von Biomasse jeder Art hergestellt wird. Der Methangehalt von Biogas liegt üblicherweise bei 50–60%. Biogas kann zudem große störende Anteile an anderen Gasen enthalten, insbesondere Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S). Die restlichen 40–50% setzen sich aus solchen unerwünschten Gasen zusammen. Im Rahmen der Erfindung können die Begriffe „Rohbiogas” und „unbehandeltes Biogas” als Synonyme zu „Biogas” verwendet werden.The term "methane-containing natural gas" includes any gas from natural sources containing methane, especially "natural gas" and "biogas". "Natural gas" is a combustible natural gas conventionally found in underground reservoirs, especially in so-called "natural gas traps", and / or obtained as a by-product of petroleum extraction. Furthermore, natural gas can be extracted from non-conventional sources, including coal seams, aquifer gas, gas hydrate in rocks and on the seabed, tight gas in sandstone or shale gas, inter alia Horizontal boring and fracing can be tapped. "Biogas" in the context of the invention means a gas which to a large extent consists of methane (CH 4 ) and is produced by fermentation of biomass of any kind. The methane content of biogas is usually 50-60%. Biogas can also contain large interfering amounts of other gases, in particular carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S). The remaining 40-50% is composed of such unwanted gases. In the context of the invention, the terms "raw biogas" and "untreated biogas" can be used as synonyms for "biogas".

Der Begriff „Methangas” meint im Rahmen der Erfindung das aufbereitete methanhaltige Naturgas, insbesondere Erd- und Biogas, welches ein Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. „Methangas” kann im Rahmen der Erfindung einen Methangehalt (CH4) von bevorzugt über 90% und besonders bevorzugt von über 95% aufweisen. „Methangas” kann im Rahmen der Erfindung einen Methangehalt (CH4) von über 96% und besonders bevorzugt von größer als 98% aufweisen. Im Rahmen der Erfindung kann das Methangas in das Erdgasnetz eingespeist werden. Die Begriffe „Methangas” und „aufbereitetes Naturgas”, „aufbereitetes Biogas” und „aufbereitetes Erdgas” können im Rahmen der Erfindung synonym verwendet werden. Im Rahmen der Erfindung kann das „Methangas” in einem letzten Schritt zusätzlich getrocknet werden.The term "methane gas" in the context of the invention means the treated methane-containing natural gas, in particular natural gas and biogas, which is a product of the process according to the invention. "Methane gas" in the context of the invention, a methane content (CH 4 ) of preferably more than 90% and particularly preferably of over 95%. "Methane", in the context of the invention having a content of methane (CH 4) of over 96% and more preferably of greater than 98%. In the context of the invention, the methane gas can be fed into the natural gas grid. The terms "methane gas" and "treated natural gas", "treated biogas" and "treated natural gas" may be used interchangeably in the context of the invention. In the context of the invention, the "methane gas" can additionally be dried in a last step.

Der Begriff „Strippgas” (Englisch „strip gas”) wird im Rahmen der Erfindung im Zusammenhang mit der Entgasung von Wasser mit Hilfe eines Entgasungsmoduls 1 verwendet. Während der Entgasung werden Kohlendioxid (CO2) und andere in dem zugeleiteten Wasser gelöste Gase mit dem Strippgas an die Umgebungsluft abgegeben. Dabei gehen die im Wasser gelösten Gase aus der wässrigen Phase in die Gasphase der Luft, bzw. in die Gasphase des Strippgases über, und werden zusammen mit dieser über eine Vakuumpumpe 6 an die Umgebungsluft abgegeben. Als alternativer Begriff für „strip gas” kann im Rahmen der Erfindung der Begriff „sweep gas” (Englisch, „Strippgas” Deutsch) verwendet werden. Das Bezugszeichen 12 kann Strippgas oder Vakuum meinen.The term "stripping gas" (English "strip gas") is used in the context of the invention in connection with the degassing of water with the aid of a degassing module 1 used. During degassing, carbon dioxide (CO 2 ) and other gases dissolved in the feed water are released into the ambient air with the stripping gas. In this case, the gases dissolved in the water from the aqueous phase go into the gas phase of the air, or in the gas phase of the stripping over, and are together with this via a vacuum pump 6 released into the ambient air. As an alternative term for strip gas, the term "sweep gas" (English, "stripping gas" German) can be used within the scope of the invention. The reference number 12 may mean stripping gas or vacuum.

Der Begriff „Entgasungsmodul” wird im Rahmen der Erfindung für ein Modul verwendet, das eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran umfasst (semi-permeable Membran), an der der Übergang von Gasen aus der wässrigen Phase in die Gasphase stattfindet. Der Übergang von Gasen findet an Mikroporen der Membran statt (mikroporöse Membran). Allgemein wird der Gasaustausch an mikroporösen Membranen als „Membranabsorption” bezeichnet. Im Rahmen der Erfindung ist damit insbesondere der Übergang von z. B. Kohlendioxid (CO2) aus dem entsalzten Wasser in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens in das „Strippgas” 12 gemeint, welches angesaugte, gefilterte Umgebungsluft sein kann. Das Entgasungsmodul kann eine Hohlfasermembran umfassen. Das Entgasungsmodul kann z. B. das Gasaustauschmodul Liqui-Cel® der Firma Membrana sein (Membrana, Charlotte, NC, USA). Der Begriff „Entgasungsmodul” bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf das Entgasungsmodul 1.The term "degassing module" is used within the scope of the invention for a module which comprises a water-impermeable and gas-permeable membrane (semi-permeable membrane), at which the transition of gases from the aqueous phase into the gas phase takes place. The transition of gases takes place at micropores of the membrane (microporous membrane). Generally, gas exchange on microporous membranes is referred to as "membrane absorption". In the context of the invention is thus in particular the transition of z. B. carbon dioxide (CO 2 ) from the desalinated water in step a) of the method according to the invention in the "stripping gas" 12 what sucked, filtered ambient air may be. The degassing module may comprise a hollow fiber membrane. The degassing module can, for. B. the gas exchange module Liqui-Cel ® the company Membrana (Membrana, Charlotte, NC, USA). The term "degassing module" in the context of the invention refers to the degassing module 1 ,

Der Begriff „Gasaustauschmodul” wird im Rahmen der Erfindung für ein Modul verwendet, das eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran umfasst (semi-permeable Membran), an der der Übergang von Gasen aus der Gasphase in die wässrige Phase stattfindet. Der Übergang von Gasen findet an Mikroporen der Membran statt (mikroporöse Membran). Allgemein wird der Gasaustausch an mikroporösen Membranen als „Membranabsorption” bezeichnet. Im Rahmen der Erfindung ist damit insbesondere der Übergang von z. B. Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem zugeführten methanhaltigen Naturgas in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens in das entsalzte und entgaste Wasser aus Schritt a) gemeint. Das Gasaustauschmodul kann eine Hohlfasermembran umfassen, bzw. eine Hohlfaserentgasungsmembran. Das Gasaustauschmodul kann z. B. das Gasaustauschmodul Liqui-Cel® der Firma Membrana sein (Membrana, Charlotte, NC, USA). Der Begriff „Gasaustauschmodul” bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf das Gasaustauschmodul 2. Allgemein wird der Gasaustausch an mikroporösen Membranen als Membranabsorption bezeichnet.The term "gas exchange module" is used in the context of the invention for a module which comprises a water-impermeable and gas-permeable membrane (semi-permeable membrane), at which the transition of gases from the gas phase into the aqueous phase takes place. The transition of gases takes place at micropores of the membrane (microporous membrane). Generally, gas exchange on microporous membranes is referred to as "membrane absorption". In the context of the invention is thus in particular the transition of z. B. carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) from the supplied methane-containing natural gas in step b) of the process according to the invention in the desalted and degassed water from step a) meant. The gas exchange module may comprise a hollow fiber membrane or a hollow fiber degassing membrane. The gas exchange module can, for. B. the gas exchange module Liqui-Cel ® the company Membrana (Membrana, Charlotte, NC, USA). The term "gas exchange module" in the context of the invention refers to the gas exchange module 2 , Generally, gas exchange on microporous membranes is referred to as membrane absorption.

Der Begriff „semi-permeable” Membran bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, an der der Übergang von Gasen aus der wässrigen Phase in die Gasphase stattfindet. Die semipermeable Membran weist Mikroporen auf (mikroporöse Membran), wobei an den Mikroporen der Übertritt von im Wasser gelösten Gasen in die Gasphase auf der anderen Seite der Membran stattfindet. Dieses Prinzip ist in 1 dargestellt. Im Rahmen der Erfindung kann die semi-permeable Membran in Form einer Hohlfasermembran ausgebildet sein.The term "semi-permeable" membrane in the context of the invention refers to a water-impermeable and gas-permeable membrane, at which the transition of gases from the aqueous phase takes place in the gas phase. The semipermeable membrane has micropores (microporous membrane), wherein at the micropores, the passage of gases dissolved in the water into the gas phase takes place on the other side of the membrane. This principle is in 1 shown. In the context of the invention, the semi-permeable membrane may be in the form of a hollow-fiber membrane.

Mit dem Begriff „unerwünschtes Gas” wird im Rahmen der Erfindung ein Gas gemeint, das den Reinheitsgrad des methanhaltigen Naturgases verschlechtert, also den Methangehalt des Naturgases senkt. Beispiele für „unerwünschte Gase” sind Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S), aber die unerwünschten Gase können auch andere Gase sein, welche unterschiedlich von Methan sind. Das erfindungsgemäße Verfahren entfernt diese unerwünschten Gase aus dem methanhaltigen Naturgas, wodurch Methangas mit einem erhöhten Methangehalt erhalten wird (aufbereitetes Naturgas).In the context of the invention, the term "undesired gas" means a gas which deteriorates the degree of purity of the methane-containing natural gas, ie lowers the methane content of the natural gas. Examples of "undesirable gases" are carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S), but the undesirable gases can also be other gases other than methane. The inventive method removes these undesirable gases from the methane-containing natural gas, whereby methane gas is obtained with an increased methane content (treated natural gas).

Figuren und TabellenFigures and tables

1: Das Wasser 11 enthält aus der Atmosphäre gelöstes Gas (hier z. B. O2, Sauerstoff), welches sich in einem Partialdruckgleichgewicht mit der umgebenden Atmosphäre befindet. Das bedeutet, dass das Wasser 11 mit Gas gesättigt ist. Wird ein Vakuum in der Hohlfaser angelegt, verschiebt sich das Partialdruckgefälle, und das im Wasser 11 gelöste Gas (hier X O2) entweicht in das Vakuum in Gasform (hier gasförmiges y O2). Dabei tritt das Gas von der im Wasser 11 gelösten Phase von der einen Seite der Membran (X O2, links gezeigt) durch die Mikropore (schraffiert gezeigt) der semipermeablen Membran in die Gasphase über (y O2). Das Partialdruckgefälle in das Vakuum wird zusätzlich erhöht, wenn ein Strippgas 12 (Englisch „strip gas” oder „sweep gas”), z. B. Stickstoff, auf der Vakuumseite eingesetzt wird. 1 : The water 11 contains dissolved gas from the atmosphere (here, for example, O 2 , oxygen), which is in a partial pressure equilibrium with the surrounding atmosphere. That means the water 11 saturated with gas. If a vacuum is applied in the hollow fiber, the partial pressure gradient shifts, and that in the water 11 dissolved gas (here XO 2 ) escapes into the vacuum in gaseous form (here gaseous y O 2 ). The gas from the water enters 11 dissolved phase from one side of the membrane (XO 2 , left shown) through the micropore (shown hatched) of the semipermeable membrane into the gas phase via (y O 2 ). The partial pressure gradient in the vacuum is additionally increased when a stripping gas 12 (English "strip gas" or "sweep gas"), z. As nitrogen, is used on the vacuum side.

2 zeigt das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Anlage und des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gezeigt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zur Aufbereitung von methanhaltigen Naturgas umfassend die Komponenten Entgasungsmodul 1, Gasaustauschmodul 2, Wassertank 3, Umwälzpumpe 4, Luftfilter 5 und Vakuumpumpe 6. 2 shows the basic principle of the system according to the invention and the method according to the invention. Shown is an embodiment of the plant according to the invention for the treatment of methane-containing natural gas comprising the components degassing module 1 , Gas exchange module 2 , Water tank 3 , Circulation pump 4 , Air filter 5 and vacuum pump 6 ,

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit den zusätzlichen Komponenten Vorrichtung zur Entschwefelung 7 (z. B. ein Aktivkohlefilter), Kondensator zur Trocknung 8 (Methangas-Trocknung) und Verdichter 9 (Naturgas-Verdichter). 3 shows a further embodiment of the system according to the invention with the additional components device for desulfurization 7 (eg an activated carbon filter), condenser for drying 8th (Methane gas drying) and compressors 9 (Natural gas compressor).

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit der zusätzlichen Komponente Riesler 10, der dem Entgasungsmodul 1 vorgeschaltet ist. 4 shows a further embodiment of the system according to the invention with the additional component Riesler 10 , the degassing module 1 upstream.

5 zeigt das Ergebnis eines Versuchlaufs der Anlage, bei dem der Methangehalt des Naturgases, hier des Biogases, in Abhängigkeit vom Wasservolumenstrom gemessen wurde (Beispiel 1 und Tabelle 2). 5 shows the result of a test run of the plant, in which the methane content of the natural gas, here the biogas, depending on the water volume flow was measured (Example 1 and Table 2).

6 zeigt das Ergebnis eines Versuchlaufs der Anlage, bei dem der Methangehalt des Naturgases, hier des Biogases, in Abhängigkeit vom Volumenstrom des Biogases gemessen wurde (Beispiel 2 und Tabelle 3). 6 shows the result of a test run of the plant, in which the methane content of the natural gas, here the biogas, depending on the volume flow of the biogas was measured (Example 2 and Table 3).

7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage analog zu der 4, jedoch ohne Entgasungsmodul. 7 shows a further embodiment of the inventive system analogous to the 4 , but without degassing module.

Die 8 und 9 zeigen das Ergebnis eines Versuchlaufs der Anlage, bei dem der Methangehalt des Naturgases, hier des Biogases, in Abhängigkeit von der Temperatur des entsalzten Wassers im Wasserkreislauf gemessen wurde (Beispiel 3 und Tabellen 5 und 6).The 8th and 9 show the result of a test run of the plant, in which the methane content of the natural gas, here the biogas, was measured as a function of the temperature of the desalinated water in the water cycle (Example 3 and Tables 5 and 6 ).

Tabelle 1: Die Tabelle listet Messwerte für die Parameter Druck, Durchfluss, Leitfähigkeit, pH-Wert, Methangasgehalt, Temperatur und Wasserhärte auf.Table 1: The table lists measured values for the parameters pressure, flow, conductivity, pH, methane gas content, temperature and water hardness.

Tabelle 2: Messergebnisse des Versuchs des Beispiels 1, gezeigt in 5.Table 2: Measurement results of the experiment of Example 1 shown in 5 ,

Tabelle 3: Messergebnisse des Versuchs des Beispiels 2, gezeigt in 6.Table 3: Measurement results of the experiment of Example 2 shown in 6 ,

Tabelle 4: Gezeigt sind die Betriebsparameter der Versuche der Beispiele 1 und 2.Table 4: Shown are the operating parameters of the experiments of Examples 1 and 2.

Tabellen 5 und 6: Gezeigt sind die Betriebsparameter der Versuche des Beispiels 3.Tables 5 and 6: Shown are the operating parameters of the experiments of Example 3.

Im Folgenden sei die Erfindung genauer beschrieben.In the following, the invention will be described in more detail.

Die erfindungsgemäße Anlage wird dazu verwendet, unerwünschte Gase aus methanhaltigen Naturgas zu entfernen, welche den Brennwert des Gases reduzieren. Die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren können insbesondere die unerwünschten Gase Kohlenstoffdioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem methanhaltigen Naturgas entfernen. Dadurch wird der Methangasgehalt (CH4) des Naturgases erhöht. Das Verfahren kann aber genauso auch andere von Methan unterschiedliche, unerwünschte Gase aus dem Naturgas entfernen, welche den Methangehalt des Naturgases senken und so den Brennwert des Naturgases reduzieren.The plant according to the invention is used to remove unwanted gases from methane-containing natural gas, which reduce the calorific value of the gas. The plant according to the invention and the process according to the invention can in particular remove the undesired gases carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulphide (H 2 S) from the methane-containing natural gas. This increases the methane gas content (CH 4 ) of the natural gas. However, the method can also remove other, different from methane, undesirable gases from the natural gas, which reduce the methane content of the natural gas and thus reduce the calorific value of the natural gas.

In einer ersten Ausführungsform umfasst die Anlage zwei hintereinander geschaltete Membranen, wobei die erste Membran sich in einem Entgasungsmodul 1 befindet und die zweite Membran in einem Gasaustauschmodul 2. Die Schritte des Entgasens von Kreislaufwasser 11 an einer ersten Membran in dem Entgasungsmodul 1 und des Gasaustausches an einer zweiten Membran in dem Gasaustauschmodul 2 sind hintereinander geschaltet. In einem ersten Schritt wird Wasser 11 mit Hilfe der ersten Membran entgast. Mit diesem entgasten Wasser werden in einem zweiten Schritt an der zweiten Membran dem methanhaltigen Naturgas unerwünschte Gase, wie beispielsweise Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S), entzogen. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Entgasungsmodul 1 mit der ersten Membran durch einen Riesler 10 ersetzt.In a first embodiment, the system comprises two membranes connected in series, the first membrane being in a degassing module 1 and the second membrane in a gas exchange module 2 , The steps of degassing of circulating water 11 on a first membrane in the degassing module 1 and gas exchange at a second membrane in the gas exchange module 2 are connected in series. In a first step becomes water 11 degassed with the help of the first membrane. With this degassed water unwanted gases, such as carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S), withdrawn in a second step on the second membrane of the methane-containing natural gas. In a second embodiment of the invention, the degassing module 1 with the first membrane by a Riesler 10 replaced.

Im Folgenden sei die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anlage genauer beschrieben. Das in der Anlage verwendete Wasser 11 enthält aus der Atmosphäre gelöste Gase, die sich in einem Partialdruckgleichgewicht mit der Umgebungsluft befinden. Das bedeutet, dass das Wasser 11 mit Gas gesättigt ist. In the following, the operation of the system according to the invention will be described in more detail. The water used in the system 11 contains dissolved gases from the atmosphere, which are in a partial pressure equilibrium with the ambient air. That means the water 11 saturated with gas.

Für einen ersten Entgasungsschritt a) wird Wasser 11 über eine Umwälzpumpe 4 zu dem Entgasungsmodul 1 und/oder dem Riesler gepumpt. Erfindungsgemäß wird Wasser 11 vorher enthärtet oder entsalzt, was in einer dem Entgasungsmodul 1 vorgeschalteten Entsalzungsanlage oder in einer der erfindungsgemäßen Anlage vorgeschaltenen Enthärtungs- oder Entsalzungsstufe geschehen kann.For a first degassing step a) becomes water 11 via a circulation pump 4 to the degassing module 1 and / or the Riesler pumped. According to the invention, water 11 previously softened or desalted, resulting in a degassing module 1 upstream desalination plant or upstream in one of the system according to the invention softening or desalting can be done.

Das Wasser 11 tritt über einen Anschluss in das Entgasungsmodul 1 ein und durchströmt das Modul, wobei es auf einer Seite einer wasserundurchlässigen Membran bleibt. Parallel dazu wird Luft oder ein Strippgas, beispielsweise Stickstoff, über eine Vakuumpumpe 6 über einen zweiten Anschluss des Entgasungsmoduls 1 im Gegenstrom zu dem Wasser durch das Entgasungsmodul 1 geführt, wobei die Luft bzw. das Strippgas auf der anderen Seite der wasserundurchlässigen Membran geführt wird. Die Membran im Entgasungsmodul 1 ist wasserundurchlässig und gasdurchlässig, wobei die Gasdurchlässigkeit der Membran durch Mikroporen gewährleistet wird. Die Membran ist bevorzugt eine Hohlfasermembran. An der durch die von der Membran gebildeten Abgrenzung zwischen Wasser auf der einen Membranseite und Luft bzw. Strippgas 12 auf der anderen Membranseite findet der Übergang von im Wasser gelösten Gasen durch die Membran in das erzeugte Vakuum bzw. das Strippgas 12 statt. Dabei folgen die im Wasser 11 gelösten Gase dem Partialdruckgefälle und entweichen in das Vakuum bzw. in das Strippgas 12. Dabei treten die im Wasser 11 gelösten Gase, beispielsweise Kohlendioxid (CO2) und Sauerstoff (O2), an der Membran in die Gasphase über und gehen in Gasform in das erzeugte Vakuum bzw. in das Strippgas über.The water 11 enters the degassing module via a connection 1 and flows through the module leaving it on one side of a water impermeable membrane. In parallel, air or a stripping gas, for example, nitrogen, via a vacuum pump 6 via a second connection of the degassing module 1 in countercurrent to the water through the degassing module 1 guided, wherein the air or the stripping gas is guided on the other side of the water-impermeable membrane. The membrane in the degassing module 1 is water-impermeable and permeable to gas, the gas permeability of the membrane is ensured by micropores. The membrane is preferably a hollow fiber membrane. At the boundary formed by the membrane between water on one side of the membrane and air or stripping gas 12 on the other side of the membrane, the transition of gases dissolved in the water through the membrane into the generated vacuum or the stripping gas 12 instead of. They follow in the water 11 dissolved gases the partial pressure gradient and escape into the vacuum or in the stripping gas 12 , They enter the water 11 dissolved gases, such as carbon dioxide (CO 2 ) and oxygen (O 2 ), on the membrane in the gas phase and go in gaseous form in the generated vacuum or in the stripping gas.

Das Partialdruckgefälle in das Vakuum kann zusätzlich erhöht werden, wenn ein Strippgas 12, z. B. Stickstoff, auf der Vakuumseite eingesetzt wird. Dieses Prinzip ist in 1 dargestellt.The partial pressure gradient into the vacuum can be additionally increased if a stripping gas 12 , z. As nitrogen, is used on the vacuum side. This principle is in 1 shown.

Alternativ oder in Ergänzung zu dem Entgasumgsmodul 1 kann das Wasser mittels eines Rieslers 10 entgast werden.Alternatively or in addition to the Entgasumgsmodul 1 can the water by means of a Rieslers 10 be degassed.

Das entgaste Wasser, welches enthärtet oder entsalzt ist, verlässt das Entgasungsmodul 1 oder den Riesler 10 über einen Ausgang des Entgasungsmoduls 1 oder einen entsprechenden Ausgang des Rieslers 10 und wird durch die Umwälzpumpe 4 zu dem Gasaustauschmodul 2 gepumpt. Die dabei zu überbrückende Strecke muss nicht lang sein, denn das Gasaustauschmodul 2 kann sich direkt an das Entgasungsmodul 1 oder den Riesler 10 anschließen. Das Gasaustauschmodul 2 kann sich aber auch weiter entfernt von dem Entgasungsmodul 1 befinden, z. B. in einem getrennten Raum, wodurch ein besserer Explosionsschutz erzielt werden kann.The degassed water, which is softened or desalted leaves the degassing module 1 or the Riesler 10 via an outlet of the degassing module 1 or a corresponding outlet of the Rieslers 10 and gets through the circulation pump 4 to the gas exchange module 2 pumped. The distance to be bridged does not have to be long, because the gas exchange module 2 can go directly to the degassing module 1 or the Riesler 10 connect. The gas exchange module 2 but can also be further away from the degassing module 1 are located, for. B. in a separate room, whereby a better explosion protection can be achieved.

Das im Entgasungsmodul 1 oder Riesler 10 entgaste Wasser, welches enthärtet oder entsalzt ist, tritt über einen Anschluss in das Gasaustauschmodul 2 ein und durchströmt das Modul, wobei es auf einer Seite einer wasserundurchlässigen Membran bleibt. Parallel dazu wird aufzubereitendes, methanhaltiges Naturgas über einen zweiten Anschluss des Gasaustauschmoduls 2 im Gegenstrom zu dem entgasten Wasser durch das Gasaustauschmodul 2 geführt, wobei das Naturgas auf der anderen Seite der wasserundurchlässigen Membran geführt wird. Die Membran im Gasaustauschmodul 2 ist wasserundurchlässig und gasdurchlässig. Die Membran im Gasaustauschmodul 2 ist bevorzugt eine Hohlfasermembran.The in the degassing module 1 or Riesler 10 Degassed water, which is softened or desalinated, enters the gas exchange module via a port 2 and flows through the module leaving it on one side of a water impermeable membrane. At the same time, methane-containing natural gas to be treated is treated via a second connection of the gas exchange module 2 in countercurrent to the degasified water through the gas exchange module 2 guided, wherein the natural gas is guided on the other side of the water-impermeable membrane. The membrane in the gas exchange module 2 is impermeable to water and permeable to gas. The membrane in the gas exchange module 2 is preferably a hollow fiber membrane.

An der durch die von der Membran im Gasaustauschmodul 2 gebildeten Abgrenzung zwischen entgastem Wasser auf der einen Membranseite und aufzubereitendem methanhaltigen Naturgas auf der anderen Membranseite findet der Übergang von im Naturgas enthaltenen unerwünschten Gasen durch die Membran in das entgaste Wasser statt. Dabei treten die im aufzubereitenden methanhaltigen Naturgas enthaltenen unerwünschten Gase, beispielweise Kohlendioxid (CO2) oder Schwefelwasserstoff (H2S), an der Membran zu einem großen Teil in das entgaste und entsalzte Wasser über. Dadurch entsteht aufbereitetes bzw. angereichertes Naturgas mit einem erhöhten Methangehalt, im Rahmen der Erfindung auch Methangas genannt, welches das Gasaustauschmodul 2 über einen Ausgang verlässt. Das so erhaltene Methangas kann einen Methangehalt von größer als 98% aufweisen und damit für eine Einspeisung in das Erdgasnetz bestens geeignet sein.At the by the of the membrane in the gas exchange module 2 formed demarcation between degassed water on one side of the membrane and methane-containing natural gas aufbereitendem on the other side of the membrane, the transition of undesirable gases contained in the natural gas through the membrane takes place in the degassed water. The undesirable gases contained in the methane-containing natural gas to be treated, for example carbon dioxide (CO 2 ) or hydrogen sulphide (H 2 S), pass to the membrane to a large extent into the degassed and desalinated water. This produces treated or enriched natural gas with an increased methane content, also called methane gas in the context of the invention, which is the gas exchange module 2 leaves via an exit. The methane gas thus obtained may have a methane content of greater than 98% and thus be ideally suited for feeding into the natural gas network.

Bei dem Gasaustausch an der Membran des Entgasungsmoduls 1 und an der Membran des Gasaustauschmoduls 2 wird die natürliche Kapazität des Wassers ausgenutzt, Gase selektiv aus der Umgebung aufzunehmen und in die Umgebung wieder abzugeben. Die Aufnahmekapazität des Wassers für verschiedene Gase ist dabei in erster Linie von dem Salzgehalt bzw. der Wasserhärte und pH-Wert des Kreislaufwassers abhängig. Im Falle von Kohlendioxid (CO2) ist zusätzlich die Chemie der anorganischen Kohlenstoffverbindungen im Wasser (Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht) zu beachten. Deshalb haben insbesondere die Parameter pH-Wert und die Konzentration von Erdalkalimetallen im Kreislaufwasser (Wasserhärte) einen Einfluss auf den Gasaustausch an der Membran des Entgasungsmoduls 1 und an der Membran des Gasaustauschmoduls 2. Die Erfindung hat erkannt, dass bei der Verwendung von enthärteten bzw. entsalzten Wasser im Wasserkreislauf mit einem sauren pH-Wert, insbesondere bei Temperaturen unter 27°C, die CO2-Trägerkapazität des Wassers besonders hoch ist, so dass die erfindungsgemäße Anlage besonders effizient betrieben werden kann und im Ergebnis Naturgas mit einem besonders hohen Methangehalt aufbereitet wird.In the gas exchange at the membrane of the degassing module 1 and at the membrane of the gas exchange module 2 the natural capacity of the water is exploited to selectively absorb gases from the environment and release them into the environment. The absorption capacity of the water for various gases is primarily dependent on the salt content or water hardness and pH of the circulating water. In the case of carbon dioxide (CO 2 ) is additionally the chemistry of inorganic Carbon compounds in the water (lime-carbonic acid balance) to note. Therefore, in particular the parameters pH value and the concentration of alkaline earth metals in the circulating water (water hardness) have an influence on the gas exchange at the membrane of the degassing module 1 and at the membrane of the gas exchange module 2 , The invention has recognized that when using softened or desalinated water in the water cycle with an acidic pH, in particular at temperatures below 27 ° C, the CO 2 carrier capacity of the water is particularly high, so that the inventive system is particularly efficient can be operated and the result is treated natural gas with a particularly high methane content.

Ein weiteres Parameter, das die Aufnahmekapazität des Wassers für verschiedene Gase des Kreislaufwassers beeinflusst, ist neben der Temperatur des Kreislaufwassers der Partialdruck des jeweiligen Gases auf beiden Seiten der Phasengrenze. Der Stoffübergang kann durch die verfahrenstechnischen Parameter Strömungsverhältnisse an der Phasengrenze, Größe der Austauschfläche und das Konzentrationsgefälle (Gradient) des Gases an der Phasengrenze beeinflusst werden.Another parameter that influences the absorption capacity of the water for various gases of the circulating water, in addition to the temperature of the circulating water, the partial pressure of the respective gas on both sides of the phase boundary. The mass transfer can be influenced by the process parameters flow conditions at the phase boundary, size of the exchange surface and the concentration gradient (gradient) of the gas at the phase boundary.

Das Wasser mit den aus dem methanhaltigen Naturgas aufgenommenen und gelösten unerwünschten Gasen verlässt das Gasaustauschmodul 2 über einen Ausgang und kann über eine Umwälzpumpe 4 in Form eines Kreislaufs wieder dem Entgasungsmodul 1 und oder dem Riesler 10 für einen weiteren Entgasungsschritt zugeführt werden, womit ein neuer Zyklus von Entgasung des Wassers und anschließender Methan-Anreicherung des Naturgases an dem Gasaustauschmodul 2 beginnen kann.The water with the undesirable gases taken up and dissolved from the methane-containing natural gas leaves the gas exchange module 2 via an outlet and can via a circulation pump 4 in the form of a cycle back to the degassing module 1 and or the Riesler 10 be fed for a further degassing step, whereby a new cycle of degassing of the water and subsequent methane enrichment of the natural gas at the gas exchange module 2 can start.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann die Anlage genau ein Entgasungsmodul 1 oder einen Riesler 10 und genau ein Gasaustauschmodul 2 aufweisen. Die Anlage kann aber auch mehr als ein Entgasungsmodul 1 oder einen Riesler 10 und ein Gasaustauschmodul 2 aufweisen.In preferred embodiments of the invention, the system can exactly one degassing module 1 or a Riesler 10 and exactly one gas exchange module 2 exhibit. The system can also do more than one degassing module 1 or a Riesler 10 and a gas exchange module 2 exhibit.

Das wenigstens eine Entgasungsmodul 1 und das wenigstens eine Gasaustauschmodul 2 können jeweils eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran umfassen, die bevorzugt eine Hohlfaserentgasungsmembran ist. Das Entgasungsmodul 1 kann Anschlüsse für Luft oder Strippgas bzw. das Vakuum aufweisen, wobei Luft oder Strippgas über einen Anschluss in das Entgasungsmodul 1 eintreten und das Entgasungsmodul 1 über einen weiteren Anschluss in Richtung Vakuum wieder verlassen. Das Entgasungsmodul 1 kann zwei weitere Anschlüsse aufweisen, nämlich einen Eingang für das Wasser und einen Ausgang für das entgaste Wasser. An diesen Ausgang kann sich der Eingang des Gasaustauschmoduls 2 direkt anschließen. In anderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage kann das entgaste Wasser das Entgasungsmodul 1 über den Ausgang verlassen und über eine längere Strecke durch eine Umwälzpumpe 4 zu dem Gasaustauschmodul 2 befördert werden, welches sich beispielsweise in einem anderen, abgetrennten Raum befinden kann, wodurch ein besserer Explosionsschutz erzielt werden kann. Das Gasaustauschmodul 2 kann einen Anschluss (Eingang) für das eintretende, entgaste Kreislaufwasser und einen Ausgang für das austretende Kreislaufwasser aufweisen, welches die unerwünschten Gase aus dem aufzubereitenden methanhaltigen Naturgas aufgenommen hat. Das Gasaustauschmodul 2 kann weiterhin einen Eingang für das aufzubereitende methanhaltige Naturgas und einen Ausgang für das austretende Methangas aufweisen, welches einen höheren Methangehalt als das Naturgas aufweist.The at least one degassing module 1 and the at least one gas exchange module 2 may each comprise a water impermeable and gas permeable membrane which is preferably a hollow fiber degassing membrane. The degassing module 1 may comprise connections for air or stripping gas or the vacuum, wherein air or stripping gas via a connection in the degassing module 1 enter and the degassing module 1 leave via another connection in the direction of the vacuum. The degassing module 1 may have two other connections, namely an inlet for the water and an outlet for the degassed water. This output can be the input of the gas exchange module 2 connect directly. In other embodiments of the system according to the invention, the degasified water may be the degassing module 1 leave via the exit and over a longer distance by a circulating pump 4 to the gas exchange module 2 which may, for example, be located in another separate room, whereby a better explosion protection can be achieved. The gas exchange module 2 may have a connection (inlet) for the incoming, degassed circulating water and an outlet for the leaving circulating water, which has absorbed the unwanted gases from the reprocessed methane-containing natural gas. The gas exchange module 2 may further comprise an input for the methane-containing natural gas to be treated and an outlet for the exiting methane gas, which has a higher methane content than the natural gas.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Entgasungsmodul 1 bzw. das Gasaustauschmodul 2 das Gasaustauschmodul Liqui-Cel® der Firma Membrana sein (Membrana, Charlotte, NC, USA).In one embodiment of the invention, the degassing module 1 or the gas exchange module 2 the gas exchange module Liqui-Cel ® from Membrana (Membrana, Charlotte, NC, USA).

Die erfindungsgemäße Anlage kann weiterhin wenigstens einen Wassertank 3 umfassen, der vor dem Entgasungsmodul 1 angeordnet ist und Wasser für den Wasserkreislauf bereitstellt.The system according to the invention may further comprise at least one water tank 3 include, in front of the degassing module 1 is arranged and provides water for the water cycle.

Erfindungsgemäß wird das Wasser 11 vor dem Eintritt in das Entgasungsmodul 1 oder den Riesler 10, bzw. vor dem Speichern in dem Wassertank 3, entsalzt. Das Entsalzen des Wassers 11 kann bevorzugt in einer mobilen Entsalzungsanlage durchgeführt werden. Die Entsalzungsanlage kann dem Entgasungsmodul 1 oder dem Riesler 10 bzw. dem Wassertank 3 vorgeschaltet sein. Das Entsalzen oder Enthärten des Wassers kann auch in einer stationären Enthärtungs- oder Entsalzungsanlage durchgeführt werden, die in der Anlage fest integriert ist. Das Wasser muss nach Enthärtung oder Entsalzung in der Entsalzungsanlage nicht notwendigerweise in dem Wassertank 3 gesammelt werden. Das entsalzte oder enthärtete Wasser kann nach der Enthärtungs- oder Entsalzungsanlage auch direkt dem Entgasungsmodul 1 oder dem Riesler 10 zugeführt werden und so dem Kreislauf direkt ohne Speicherung in dem Wassertank 3 zur Verfügung gestellt werden.According to the invention, the water 11 before entering the degassing module 1 or the Riesler 10 , or before storing in the water tank 3 , desalted. Desalting the water 11 may preferably be carried out in a mobile desalination plant. The desalination plant can the degassing module 1 or the Riesler 10 or the water tank 3 be upstream. The desalting or softening of the water can also be carried out in a stationary softening or desalination plant, which is firmly integrated in the plant. The water does not necessarily have to be in the water tank after softening or desalination in the desalination plant 3 to be collected. The desalinated or softened water can also be used directly after the softening or desalination plant degassing module 1 or the Riesler 10 be fed and so the circulation directly without storage in the water tank 3 to provide.

Die Anlage kann weiterhin wenigstens eine Vakuumpumpe 6 umfassen, die an dem Entgasungsmodul 1 ein Vakuum anlegt. Die Anlage kann auch zwei oder mehr der Vakuumpumpen 6 aufweisen. The system may further comprise at least one vacuum pump 6 include at the degassing module 1 creates a vacuum. The plant can also use two or more of the vacuum pumps 6 exhibit.

Die Anlage kann weiterhin wenigstens eine Vorrichtung zur Entschwefelung 7 aufweisen, die vor dem Gasaustauschmodul 2 angeordnet sein kann. Mit dieser Vorrichtung kann das aufzubereitende methanhaltige Naturgas vor dem Eintritt in das Gasaustauschmodul 2 entschwefelt werden. Bevorzugt ist bei der Vorrichtung zur Entschwefelung 7 ein Aktivkohlefilter, der beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem aufzubereitenden Naturgas herausfiltern kann.The plant may further comprise at least one desulfurization device 7 have, in front of the gas exchange module 2 can be arranged. With this device, the methane-containing natural gas to be treated before entering the gas exchange module 2 be desulfurized. Preferred is in the device for desulfurization 7 an activated carbon filter, which can filter out, for example, hydrogen sulfide (H 2 S) from the natural gas to be treated.

Die Anlage kann weiterhin vor dem Eintritt des methanhaltigen Naturgases in das Gasaustauschmodul 2 wenigstens einen Kondensator zur Trocknung 8 des aufzubereitenden Naturgases aufweisen. Dadurch kann dem Gasaustauschmodul 2 getrocknetes Naturgas zugeführt werden. Der Kondensator zur Trocknung 8 ist bevorzugt vor der Vorrichtung zur Entschwefelung 7 angeordnet.The plant can continue before the entry of methane-containing natural gas in the gas exchange module 2 at least one condenser for drying 8th having the natural gas to be processed. This allows the gas exchange module 2 be supplied dried natural gas. The condenser for drying 8th is preferred before the device for desulfurization 7 arranged.

Die Anlage kann weiterhin wenigstens einen Verdichter 9 aufweisen, der das aufzubereitende methanhaltige Naturgas verdichtet und der bevorzugt vor dem Gasaustauschmodul 2 angeordnet ist, und der bevorzugt mit einem Gerät zur Messung des Drucks oder des Durchflusses des Naturgases in operativer Verbindung steht. Der Verdichter 9 kann sich zwischen der Vorrichtung zur Entschwefelung 7 und dem Eintritt in das Gasaustauschmodul 2 befinden. Dadurch kann dem Gasaustauschmodul 2 entschwefeltes und verdichtetes aufzubereitendes methanhaltiges Naturgas zugeführt werden. In besonderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anlage zwei oder mehr Verdichter 9 aufweisen, wobei wenigstens ein zusätzlicher Verdichter vor dem Gasaustauschmodul 2 angeordnet sein kann.The system can also have at least one compressor 9 have, which compresses the methane-containing natural gas to be treated and the preferred before the gas exchange module 2 is arranged, and which is preferably in operative connection with a device for measuring the pressure or the flow of natural gas. The compressor 9 can be between the desulfurization device 7 and entering the gas exchange module 2 are located. This allows the gas exchange module 2 be fed desulfurized and compressed reprocessed methane-containing natural gas. In particular embodiments of the invention, the plant may have two or more compressors 9 having at least one additional compressor before the gas exchange module 2 can be arranged.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage kann nach dem Austritt des aufbereiteten Naturgases (Methangas) aus dem Gasaustauschmodul 2 wenigstens ein weiterer Kondensator zur Trocknung 8 nachgeschaltet sein, wodurch das Methangas, das das Gasaustauschmodul 2 verlässt, getrocknet wird und als getrocknetes Methangas die Anlage verlassen kann.In a further embodiment of the system according to the invention, after the exit of the treated natural gas (methane gas) from the gas exchange module 2 at least one additional condenser for drying 8th downstream, whereby the methane gas, which is the gas exchange module 2 leaves, is dried and can leave the plant as dried methane gas.

Die Anlage kann zusätzlich ein oder mehrere Messgeräte umfassen, wie z. B. ein Gerät zur Messung des Wasserdrucks, ein Gerät zur Messung des Drucks von Strippgas oder Biogas, ein pH-Messgerät, Temperatur-Messgerät, Messgerät zur Leitfähigkeit des Wassers und Messgerät zur Bestimmung des Härtegrades des Wassers. Die Anlage kann jeweils eines oder mehrere dieser Arten von Messgeräten umfassen. Beispielsweise kann der Verdichter 9 mit einem Gerät zur Messung des Drucks des methanhaltigen Naturgases in operativer Verbindung stehen, bevorzugt vor dem Eingang des aufzubereitenden Naturgases in das Gasaustauschmodul 2.The system may additionally comprise one or more measuring devices, such. B. a device for measuring the water pressure, a device for measuring the pressure of stripping gas or biogas, a pH meter, temperature measuring device, measuring device for the conductivity of the water and measuring device for determining the degree of hardness of the water. The system may each include one or more of these types of meters. For example, the compressor 9 are in operative connection with a device for measuring the pressure of the methane-containing natural gas, preferably before the input of the natural gas to be treated into the gas exchange module 2 ,

Das wenigstens eine Entgasungsmodul 1 und oder der Riesler 10 und das wenigstens eine Gasaustauschmodul 2 der erfindungsgemäßen Anlage können räumlich getrennt sein. Das bedeutet, dass das Entgasungsmodul 1 und oder der Riesler 10 und das Gasaustauschmodul 2 sich in verschiedenen Räumen befinden können. Dieses Konzept wird als „EX-Schutz” bezeichnet und dient dem Explosionsschutz in explosionsgefährdeten Bereichen (Explosionsschutz nach ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG). Dabei kann sich das Gasaustauschmodul 2, das mit dem methanhaltigen Naturgas in Kontakt kommt, in einem separaten Raum befinden, um einen Schutz vor Explosionen zu bieten. Die Umwälzpumpe 4, der Verdichter 9 und die Messgeräte können sich in einem anderen Raum befinden, in dem es keine EX-Zone gibt, und müssen nicht als ATEX-Geräte ausgeführt werden, so dass für Wartungsarbeiten keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden müssen.The at least one degassing module 1 and or the Riesler 10 and the at least one gas exchange module 2 The system according to the invention can be spatially separated. This means that the degassing module 1 and or the Riesler 10 and the gas exchange module 2 can be in different rooms. This concept is referred to as "EX protection" and is used for explosion protection in potentially explosive areas (explosion protection according to the ATEX product directive 94/9 / EC). In this case, the gas exchange module 2 located in a separate room in contact with the methane-containing natural gas to provide protection against explosions. The circulation pump 4 , the compressor 9 and the meters may be located in another room where there is no EX zone, and do not need to be run as ATEX units, so no special precautions need to be taken for maintenance.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage kann dem wenigstens einen Entgasungsmodul 1 wenigstens ein Riesler 10 vorgeschaltet sein, der vor der Entgasung des Wassers 11 in dem Entgasungsmodul 1 im Wasser gelöste Gase zusätzlich entzieht.In a further embodiment of the system according to the invention, the at least one degassing module 1 at least a Riesler 10 upstream, before the degassing of the water 11 in the degassing module 1 In addition, it removes dissolved gases in the water.

Die Erfindung stellt weiterhin die Verwendung der oben beschriebenen Anlage zur Aufbereitung von methanhaltigem Naturgas zur Verfügung.The invention further provides the use of the plant described above for the treatment of methane-containing natural gas.

Die erfindungemäße Anlage wird mit einem Verfahren betrieben, das zwei Verfahrensschritte umfasst, wobei in einem ersten Schritt a) Wasser 11 mit Hilfe wenigstens eines Entgasungsmoduls 1 und/oder einem Rielser 10 entgast wird. Das in der Anlage verwendete Wasser enthält aus der Atmosphäre gelöste Gase, die sich in einem Partialdruckgleichgewicht mit der Umgebungsluft befinden. Das bedeutet, dass das Wasser mit Gas gesättigt ist. Für den ersten Entgasungsschritt a) wird Wasser über eine Umwälzpumpe 4 zu dem Entgasungsmodul 1 gepumpt. Alternativ kann das über einen Riesler entgaste Wasser verwendet werden. Erfindungsgemäß wird das Wasser vorher enthärtet oder entsalzt, was in einer vorgeschalteten Enthärtungs- oder Entsalzungsanlage geschehen kann.The erfindungemäße system is operated by a method comprising two steps, wherein in a first step a) water 11 with the help of at least one degassing module 1 and / or a Rielser 10 is degassed. The water used in the plant contains dissolved gases from the atmosphere, which are in a partial pressure equilibrium with the ambient air. This means that the water is saturated with gas. For the first degassing step a), water is circulated through a circulation pump 4 to the degassing module 1 pumped. Alternatively, the degassed via a Riesler water can be used. According to the invention, the water is previously softened or desalted, which can be done in an upstream softening or desalination plant.

Mit diesem entgasten Wasser werden in einem zweiten Schritt b) über das Gasaustauschmodul 2 dem methanhaltigen Naturgas unerwünschte Gase, wie beispielsweise Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S), entzogen. Dadurch entsteht aufbereitetes Naturgas mit einem erhöhten Methangehalt (CH4). With this degassed water are in a second step b) via the gas exchange module 2 the methane-containing natural gas unwanted gases such as carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S), extracted. This produces treated natural gas with an increased methane content (CH 4 ).

Die in Schritt b) des Verfahrens aus dem methanhaltigen Naturgas entfernten unerwünschten Gase können Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2) sein. Es können aber auch jegliche andere Arten von unerwünschten Gasen entfernt werden, die unterschiedlich von Methan sind und den Methangehalt des Naturgases senken und so seinen Reinheitsgrad verschlechtern können.The undesirable gases removed from the methane-containing natural gas in step b) of the process may be hydrogen sulfide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ). But it can also be removed any other types of unwanted gases that are different from methane and reduce the methane content of natural gas and thus can deteriorate its purity.

Der Methangehalt des aufbereiteten Naturgases nach Schritt b) des Verfahrens kann größer als 80% sein, bevorzugt größer als 85% sein, weiterhin bevorzugt größer als 90% sein, besonders bevorzugt größer als 95% sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Methangehalt des aufbereiteten Naturgases nach Schritt b) größer als 98% sein.The methane content of the treated natural gas after step b) of the process can be greater than 80%, preferably greater than 85%, furthermore preferably greater than 90%, particularly preferably greater than 95%. In a particularly preferred embodiment, the methane content of the treated natural gas after step b) can be greater than 98%.

Im Rahmen des Verfahrens kann das aufzubereitende methanhaltige Naturgas vor dem Eintritt in das Gasaustauschmodul 2 in Schritt b) entschwefelt werden. Der zusätzliche Verfahrensschritt der Entschwefelung des Naturgases kann bevorzugt mit wenigstens einer Vorrichtung zur Entschwefelung 7 durchgeführt werden, die dem Gasaustauschmodul 2 vorgeschaltet ist. Die wenigstens eine Vorrichtung zur Entschwefelung 7 kann ein Aktivkohlefilter sein, der beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem methanhaltigen Naturgas herausfiltern kann.As part of the process, the methane-containing natural gas to be treated before entering the gas exchange module 2 be desulfurized in step b). The additional process step of desulfurization of the natural gas may be preferred with at least one desulfurization device 7 be performed, which is the gas exchange module 2 upstream. The at least one desulfurization device 7 may be an activated carbon filter, which can filter out, for example, hydrogen sulfide (H 2 S) from the methane-containing natural gas.

Zusätzlich kann das aufzubereitende methanhaltige Naturgas vor dem Eintritt in das Gasaustauschmodul 2 getrocknet werden. Der zusätzliche Verfahrensschritt der Trocknung des Naturgases kann bevorzugt mit wenigstens einem Kondensator zur Trocknung 8 durchgeführt werden. Dadurch kann dem Gasaustauschmodul 2 entschwefeltes und getrocknetes Naturgas zugeleitet werden.In addition, the methane-containing natural gas to be treated before entering the gas exchange module 2 be dried. The additional process step of drying the natural gas may preferably be carried out with at least one condenser for drying 8th be performed. This allows the gas exchange module 2 desulfurized and dried natural gas are supplied.

Des Weiteren kann das methanhaltige Naturgas vor dem Eintritt in das Gasaustauschmodul 2 in Schritt b) durch wenigstens einen Verdichter 9 verdichtet werden. Der Verdichter 9 kann sich vor dem Gasaustauschmodul 2 befinden. Das Zusammenwirken der Komponenten Vorrichtung zur Entschwefelung 7, Kondensator zur Trocknung 8 and Verdichter 9 ermöglicht eine Zuführung von getrocknetem, entschwefeltem und verdichtetem aufzubereitenden Naturgas zu dem Gasaustauschmodul 2 für die Durchführung von Schritt b) des Verfahrens.Furthermore, the methane-containing natural gas before entering the gas exchange module 2 in step b) by at least one compressor 9 be compacted. The compressor 9 can be in front of the gas exchange module 2 are located. The interaction of components Desulfurization device 7 , Condenser for drying 8th and compressors 9 allows a supply of dried, desulfurized and compressed reprocessed natural gas to the gas exchange module 2 for carrying out step b) of the method.

Im Rahmen des Verfahrens können die Schritte a) Entgasung des Wassers 11 und b) Gasaustausch des entgasten Wassers räumlich getrennt durchgeführt werden. Das bedeutet, dass das wenigstens eine Entgasungsmodul 1 und/oder der wenigstens eine Riesler 10 und das wenigstens eine Gasaustauschmodul 2 der erfindungsgemäßen Anlage sich in verschiedenen Räumen befinden können. Dieses Konzept wird als „EX-Schutz” bezeichnet (Explosionsschutz nach ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG). Dabei kann sich das Gasaustauschmodul 2, das mit dem methanhaltigen Naturgas in Kontakt kommt, in einem separaten Raum befinden. Die Pumpen, Verdichter und Messgeräte können sich in einem anderen Raum befinden, in dem es keine EX-Zone gibt, und müssen nicht als ATEX-Geräte ausgeführt werden, so dass für Wartungsarbeiten keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden müssen.As part of the process, the steps may be a) degassing the water 11 and b) gas exchange of the degasified water are carried out spatially separated. This means that the at least one degassing module 1 and / or the at least one Riesler 10 and the at least one gas exchange module 2 the system according to the invention can be located in different rooms. This concept is referred to as "EX protection" (explosion protection according to ATEX product directive 94/9 / EC). In this case, the gas exchange module 2 located in a separate room, which comes into contact with the methane-containing natural gas. The pumps, compressors, and gauges may be located in another room that does not have an EX zone and need not be designed as ATEX equipment, so no special precautions need to be taken for maintenance.

Der Entgasung des Wassers 11 an wenigstens einem Entgasungsmodul 1 in Schritt a) kann ein zusätzlicher Entgasungsschritt an wenigstens einem Riesler 10 vorgeschaltet sein, der vor der Entgasung des Wassers 11 in dem Entgasungsmodul 1 im Wasser gelöste Gase zusätzlich entzieht. Alternativ kann die Entgasung an einem Riesler 10 durchgeführt werden, welcher der Umwälzpumpe 4 vorgeschaltet ist.The degassing of the water 11 at least one degassing module 1 in step a), an additional degassing step on at least one Riesler 10 upstream, before the degassing of the water 11 additionally removes dissolved gases in the degassing module 1 in the water. Alternatively, the degassing on a Riesler 10 be performed, which is the circulation pump 4 upstream.

Im Folgenden seien die erfindungsgemäße Anlage und das Verfahren zur Aufbereitung von methanhaltigem Naturgas genauer beschrieben.In the following, the plant according to the invention and the process for the treatment of methane-containing natural gas are described in more detail.

Entgasungsmodul 1 und Schritt a): Entgasung von Wasser an wenigstens einem Entgasungsmodul 1 oder einem Riesler 10 degassing 1 and step a): degassing of water at least one degassing module 1 or a Riesler 10

Das verwendete entsalzte Wasser 11 kann zur Entgasung in Schritt a) aus dem Wassertank 3 entnommen werden und durch eine Umwälzpumpe 4 dem Entgasungsmodul 1 zugeführt werden. Die erfindungsgemäße Anlage kann daher wenigstens eine Umwälzpumpe 4 aufweisen. The used desalted water 11 can degas in step a) from the water tank 3 be removed and by a circulation pump 4 the degassing module 1 be supplied. The system according to the invention can therefore at least one circulating pump 4 exhibit.

Das verwendete entsalzte Wasser 11 kann zur Entgasung in Schritt a) aus dem Wassertank 3 entnommen werden, dem ein Riesler 10 vorgeschaltet wurde und durch eine Umwälzpumpe 4 gefördert wird. Die erfindungsgemäße Anlage kann daher wenigstens eine Umwälzpumpe 4 aufweisen.The used desalted water 11 can degas in step a) from the water tank 3 which are a Riesler 10 was upstream and by a circulation pump 4 is encouraged. The system according to the invention can therefore at least one circulating pump 4 exhibit.

An dem Entgasungsmodul 1 werden dem zugeleiteten, salzarmen Wasser gelöste, unerwünschte Gase wie Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S) im Vakuum über ein Strippgas weitestgehend entfernt. Das Strippgas kann beispielsweise gefilterte Umgebungsluft sein. Das Strippgas kann aber auch Stickstoff sein. Dazu kann die erfindungsgemäße Anlage an dem Entgasungsmodul 1 wenigstens einen Luftfilter 5 und wenigstens eine Vakuumpumpe 6 aufweisen. Dabei kann die Vakuumpumpe 6 an dem Entgasungsmodul 1 ein Vakuum erzeugen und so über den Luftfilter 5 Umgebungsluft ansaugen, die durch das Entgasungsmodul 1 geleitet wird. Bevorzugt kann dabei die gefilterte Umgebungsluft im Gegenstrom durch das Entgasungsmodul 1 geleitet werden.At the degassing module 1 are the incoming, low-salt water dissolved, undesirable gases such as carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) removed in vacuo over a stripping gas as far as possible. The stripping gas may be, for example, filtered ambient air. The stripping gas can also be nitrogen. For this purpose, the system according to the invention on the degassing module 1 at least one air filter 5 and at least one vacuum pump 6 exhibit. In this case, the vacuum pump 6 at the degassing module 1 create a vacuum and so on the air filter 5 Suck in ambient air through the degassing module 1 is directed. Preference is given to the filtered ambient air in countercurrent through the degassing 1 be directed.

Ein Beispiel eines Entgasungsmoduls 1, das in Schritt a) verwendet werden kann, ist in den 2–4 gezeigt.An example of a degassing module 1 , which can be used in step a) is in the 2 - 4 shown.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Schritt a) Entgasung des entsalzten Wassers 11 an dem Entgasungsmodul 1 ein Vakuum angelegt werden, welches vorzugsweise mit einer Vakuumpumpe 6 erzeugt werden kann, wie oben schon für die Anlage ausgeführt. Durch das Entgasungsmodul 1 kann dabei ein sogenanntes „Strippgas” 12 (Englisch „strip gas”) in Gegenstromrichtung zu dem zugeführten, entsalzten Wasser geleitet werden. In bevorzugten Ausführungsformen wird das „Strippgas” 12 aus der Umgebungsluft bezogen, welches vorher über wenigstens einen Luftfilter 5 gereinigt werden kann. Während der Entgasung werden Kohlendioxid (CO2) und andere in dem zugeleiteten Wasser 11 gelöste Gase mit dem Strippgas 12 an die Umgebungsluft abgegeben. Dabei gehen die im Wasser 11 gelösten Gase aus der wässrigen Phase in der Gasphase der Luft über („strip gas” 12) und werden zusammen mit dieser über eine Vakuumpumpe 6 an die Umgebungsluft abgegeben.In the context of the process according to the invention, in step a) degassing of the desalted water 11 at the degassing module 1 a vacuum is applied, which preferably with a vacuum pump 6 can be generated, as already above for the system. Through the degassing module 1 can be a so-called "stripping gas" 12 (English "strip gas") are directed in the counter-current direction to the supplied, desalinated water. In preferred embodiments, the "stripping gas" 12 based on the ambient air, which previously had at least one air filter 5 can be cleaned. During degassing, carbon dioxide (CO 2 ) and others in the supplied water 11 dissolved gases with the stripping gas 12 released into the ambient air. They go in the water 11 Dissolved gases from the aqueous phase in the gas phase of the air over ("strip gas" 12 ) and together with this via a vacuum pump 6 released into the ambient air.

Das Strippgas 12 kann während der Entgasung in Schritt a) durch die Hohlfasermembran des Entgasungsmodul 1 geleitet werden, welche von dem zugeleiteten Wasser 11 in Gegenstromrichtung umströmt wird. Dabei kann der Gasaustausch über gaspermeable Mikroporen der Hohlfasermembran stattfinden.The stripping gas 12 during the degassing in step a) through the hollow fiber membrane of the degassing module 1 which are guided by the supplied water 11 flows in the counterflow direction. The gas exchange can take place via gas-permeable micropores of the hollow-fiber membrane.

Das entgaste Wasser aus dem Entgasungsmodul 1 der Anlage und Schritt a) des Verfahrens wird dann zu dem wenigstens einen Gasaustauschmodul 2 der Anlage bzw. zu Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens weitergeleitet, wobei die Qualität der Reinigung (Entgasung) und die Funktion des Entgasungsmoduls 1 über eine Leitfähigkeitsmessung und eine Messung des pH-Wertes kontrolliert werden können. Die Anlage kann die dazu notwendigen Messgeräte aufweisen.The degassed water from the degassing module 1 the plant and step a) of the process then becomes the at least one gas exchange module 2 the system or to step b) of the method according to the invention, wherein the quality of the cleaning (degassing) and the function of the degassing module 1 can be controlled via a conductivity measurement and a measurement of the pH. The system can have the necessary measuring devices.

Gasaustauschmodul 2 und Schritt b): Gasaustausch an wenigstens einem Gasaustauschmodul 2 Gas exchange module 2 and step b): gas exchange on at least one gas exchange module 2

Das in Schritt a) entgaste Wasser 11, das das Entgasungsmodul 1 über einen Ausgang verlässt wird anschließend für Schritt b) dem Gasaustauschmodul 2 zugeleitet. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gasaustauschmodul 2 eine Hohlfasermembran. Das in Schritt b) verwendete Gasaustauschmodul kann das Gasaustauschmodul Liqui-Cel® der Firma Membrana sein (Membrana, Charlotte, NC, USA).The degassed in step a) water 11 that the degassing module 1 via an exit is then for step b) the gas exchange module 2 fed. In a preferred embodiment, the gas exchange module comprises 2 a hollow fiber membrane. The gas exchange module used in step b) the gas exchange module Liqui-Cel ® from Membrana be (Membrana, Charlotte, NC, USA).

Das in Schritt a) entgaste Wasser 11 tritt über einen Anschluss in das Gasaustauschmodul 2 ein und verbleibt auf einer Seite einer wasserundurchlässigen, gasdurchlässigen Membran, wie oben für die Anlage bereits beschrieben. Im Gegenstrom zu dem entgasten Wasser 11 wird das aufzubereitende methanhaltige Naturgas über einen weiteren Anschluss durch das Entgasungsmodul 2 geleitet, wobei das Naturgas auf der anderen Seite der Membran verbleibt. Dabei gehen im Naturgas enthaltene unerwünschte Gase an den Mikroporen der Membran in das entgaste Wasser über. Das gereinigte Naturgas (Methangas) verlässt dann das Gasaustauschmodul 2 über einen Ausgang. Nach Verlassen des Gasaustauschmoduls 2 kann das gereinigte Naturgas (Methangas) in einem weiteren Verfahrensschritt getrocknet werden, beispielsweise durch einen weiteren Kondensator zur Trocknung 8, der sich hinter dem Gasaustauschmodul 2 befinden kann.The degassed in step a) water 11 enters the gas exchange module via a connection 2 and remains on one side of a water-impermeable, gas-permeable membrane as already described above for the plant. In countercurrent to the degassed water 11 the methane-containing natural gas to be treated is passed through the degassing module via another connection 2 with the natural gas remaining on the other side of the membrane. In the process, undesired gases contained in the natural gas pass over the micropores of the membrane into the degassed water. The purified natural gas (methane gas) then leaves the gas exchange module 2 via an exit. After leaving the gas exchange module 2 the purified natural gas (methane gas) can be dried in a further process step, for example by a further condenser for drying 8th that is behind the gas exchange module 2 can be located.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das aufzubereitende methanhaltige Naturgas in einer gefilterten und getrockneten Form dem Gasaustauschmodul 2 zugeleitet werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das zugeleitete Naturgas in einer gefilterten, getrockneten und verdichteten Form dem Gasaustauschmodul 2 zugeleitet werden. Dazu kann sich vor dem Gasaustauschmodul 2 wenigstens ein Kondensator zur Trocknung 8 und wenigstens eine Vorrichtung zur Entschwefelung 7 und/oder wenigstens ein Verdichter 9 befinden. Die Vorrichtung zur Entschwefelung 7 kann ein Aktivkohlefilter sein. Das aufzubereitende methanhaltige Naturgas kann durch die Vorrichtung zur Entschwefelung 7 weitestgehend von Schwefelwasserstoff (H2S), beispielsweise durch einen Aktivkohlefilter, befreit werden und dann über einen Kondensator zur Trocknung 8 getrocknet werden. Dazu können wenigstens ein Aktivkohlefilter zur Entschwefelung und wenigstens ein Kondensator zur Trocknung dem Gasaustauschmodul 2 vorgeschaltet sein. Zusätzlich kann ein Verdichter 9 vorgeschaltet sein.In a preferred embodiment, the methane-containing natural gas to be treated in a filtered and dried form may be the gas exchange module 2 be forwarded. In a particularly preferred embodiment, the supplied natural gas in a filtered, dried and compressed form the gas exchange module 2 be forwarded. This can be done in front of the gas exchange module 2 at least one condenser for drying 8th and at least one desulfurization device 7 and / or at least one compressor 9 are located. The device for desulfurization 7 can be an activated carbon filter. The methane-containing natural gas to be treated can be passed through the desulfurization device 7 largely of hydrogen sulfide (H 2 S), for example, by an activated carbon filter, are freed and then over a condenser for drying 8th be dried. For this purpose, at least one activated carbon filter for desulfurization and at least one condenser for drying the gas exchange module 2 be upstream. In addition, a compressor 9 be upstream.

Das aufzubereitende methanhaltige Naturgas kann mit einem Überdruck von 50 mbar bis 1000 mbar im Gegenstrom zum Wasser durch das Gasaustauschmodul 2 geleitet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Überdruck des Naturgases dabei im Bereich von 50 mbar bis 500 mbar liegen. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann der Überdruck des Naturgases dabei im Bereich von 50 mbar bis 400 mbar liegen. In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann der Überdruck des Naturgases dabei im Bereich von 100 mbar bis 400 mbar liegen. In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann der Überdruck des Naturgases dabei im Bereich von 100 mbar bis 200 mbar liegen.The methane-containing natural gas to be treated can pass through the gas exchange module at an overpressure of 50 mbar to 1000 mbar in countercurrent to the water 2 be directed. In a preferred embodiment, the overpressure of the natural gas may be in the range from 50 mbar to 500 mbar. In preferred embodiments of the invention, the overpressure of the natural gas can be in the range from 50 mbar to 400 mbar. In particularly preferred embodiments of the invention, the overpressure of the natural gas can be in the range from 100 mbar to 400 mbar. In particularly preferred embodiments of the invention, the overpressure of the natural gas can be in the range from 100 mbar to 200 mbar.

Ein Beispiel eines Entgasungsmoduls 1 bzw. eines Gasaustauschmoduls 2 ist in den 2–4 gezeigt. In einer Ausführungsform der Erfindung können das Entgasungsmodul 1 und das Gasaustauschmodul 2 beide eine Hohlfasermembran umfassen. Sowohl das Entgasungsmodul 1 als auch das Gasaustauschmodul 2 können das Gasaustauschmodul Liqui-Cel® der Firma Membrana sein (Membrana, Charlotte, NC, USA). In anderen Ausführungsformen der Erfindung können aber das Entgasungsmodul 1 und das Gasaustauschmodul 2 von anderen Typen sein.An example of a degassing module 1 or a gas exchange module 2 is in the 2 - 4 shown. In one embodiment of the invention, the degassing module 1 and the gas exchange module 2 both comprise a hollow fiber membrane. Both the degassing module 1 as well as the gas exchange module 2 can the gas exchange module Liqui-Cel ® from Membrana be (Membrana, Charlotte, NC, USA). In other embodiments of the invention, however, the degassing module 1 and the gas exchange module 2 to be of other types.

Der Wasserkreislauf in der erfindungsgemäßen Anlage kann bei einem Druck von 1 bar betrieben werden. Im Rahmen der Erfindung kann der Wasserkreislauf aber auch mit Drucken von oberhalb oder unterhalb von 1 bar betrieben werden.The water cycle in the system according to the invention can be operated at a pressure of 1 bar. In the context of the invention, however, the water cycle can also be operated at pressures of above or below 1 bar.

In Schritt b) des Verfahrens können über 80% des leicht wasserlöslichen Kohlendioxids (CO2) und Schwefelwasserstoffs (H2S) an dem Gasaustauschmodul 2 aus dem aufzubereitendem methanhaltigen Naturgas von dem in Schritt a) entgasten Kreislaufwasser aufgenommen werden und somit der Gasphase entzogen werden. Bevorzugt können dem Naturgas über 85%, weiterhin bevorzugt über 90%, besonders bevorzugt über 95% des leicht wasserlöslichen Kohlendioxids (CO2) und Schwefelwasserstoffs (H2S) entzogen werden. Dadurch entsteht das Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens, aufbereitetes Naturgas bzw. Methangas. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das aufbereitete Naturgas (Methangas) einen Methangehalt von mehr als 98% aufweisen.In step b) of the process, over 80% of the slightly water-soluble carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) may be present on the gas exchange module 2 be taken from the methane-containing natural gas to be treated by the degassed in step a) recirculation water and thus be removed from the gas phase. Preferably, the natural gas over 85%, more preferably over 90%, more preferably over 95% of the slightly water-soluble carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) are withdrawn. This produces the product of the process according to the invention, treated natural gas or methane gas. In a particularly preferred embodiment of the invention, the treated natural gas (methane gas) may have a methane content of more than 98%.

In Schritt b) des Verfahrens gehen die im aufzubereitenden methanhaltigen Naturgas gelösten unerwünschten Gase, beispielweise Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S), aus der Gasphase des Biogases über in die wässrige Phase des in Schritt a) entgasten Wassers.In step b) of the process, the unwanted gases dissolved in the methane-containing natural gas to be treated, for example carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulphide (H 2 S), pass from the gas phase of the biogas into the aqueous phase of the water degassed in step a).

Der Partialdruck des Methananteils im Naturgas (CH4) (oder im „Rohbiogas”, „unbehandeltem Biogas”, bzw. „unbehandelten Erdgas” oder „Roherdgas”) ist größer als der Wasserdruck im Kreislaufsystem der erfindungsgemäßen Anlage. Daher geht der Methananteil (CH4) des Naturgases nicht, oder nur in sehr geringen Mengen, in Lösung und bleibt in der Gasphase als „Methangas”.The partial pressure of the methane fraction in the natural gas (CH 4 ) (or in the "raw biogas", "untreated biogas", or "untreated natural gas" or "raw natural gas") is greater than the water pressure in the circulatory system of the plant according to the invention. Therefore, the methane content (CH 4 ) of the natural gas does not go into solution, or only in very small amounts, in solution and remains in the gas phase as "methane gas".

Der Methangehalt (CH4) des Naturgases kann im Rahmen des Verfahrens kontinuierlich mit einer Onlinemessung überwacht werden. Die erfindungsgemäße Anlage kann die dazu notwendigen Messgeräte aufweisen.The methane content (CH 4 ) of the natural gas can be continuously monitored in the context of the process with an online measurement. The system according to the invention can have the necessary measuring devices.

Im Rahmen des Verfahrens kann nach dem Gasaustausch in Schritt b) ein aufbereitetes methanhaltiges Naturgas mit einer Methankonzentration (CH4) von größer als 80%, bevorzugt von größer als 85%, weiterhin bevorzugt von größer als 90%, besonders bevorzugt von größer als 95% erhalten werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nach Schritt b) Naturgas mit einer Methankonzentration (CH4) von größer als 98% erhalten. Das erhaltene, aufbereitete Naturgas (Methangas) ist von seiner Gaszusammensetzung zur Einspeisung in das Erdgasnetz geeignet, wobei die gegebenenfalls noch erforderlichen Schritte der Odorierung, d. h. der Zusatz von Geruchsstoffen zum Gas, und die Druckerhöhung noch vorgenommen werden können, was üblicherweise in den Aufgabenbereich des Gasnetzbetreibers oder seiner Partner fällt.In the process, after the gas exchange in step b), a treated methane-containing natural gas having a methane concentration (CH 4 ) of greater than 80%, preferably greater than 85%, more preferably greater than 90%, particularly preferably greater than 95 % are obtained. In a particularly preferred embodiment of the process, natural gas having a methane concentration (CH 4 ) greater than 98% is obtained after step b). The obtained, treated natural gas (methane gas) is of its gas composition suitable for feeding into the natural gas network, the optionally still necessary steps of odorization, ie the addition of odors to the gas, and the pressure increase can still be made, which is usually within the scope of the Gas network operator or its partner.

Nach Durchführung des Schrittes b) kann das Wasser mit den aus dem methanhaltigen Naturgas aufgenommen unerwünschten Gasen, beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2), für einen weiteren Schritt a) dem Entgasungsmodul 2 direkt wieder zugeführt werden, oder zunächst zu dem Wassertank 3 geleitet werden. Dadurch kann das Wasser in der Anlage in einem Kreislauf gefahren werden. Die erfindungsgemäße Anlage und das Verfahren sparen daher Wasser und Energie.After carrying out step b), the water with the undesirable gases taken from the methane-containing natural gas, for example hydrogen sulfide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ), for a further step a) the degassing module 2 be fed back directly, or first to the water tank 3 be directed. This allows the water in the system to be circulated. The plant according to the invention and the process therefore save water and energy.

Neben Kohlendioxid (CO2) kann mit diesem Verfahren auch Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem methanhaltigen Naturgas entfernt werden. Beide Gase werden im Rahmen der Erfindung als „unerwünschte Gase” bezeichnet, d. h. Gase die den Reinheitsgrad des Naturgases verschlechtern können. Für die Entfernung von Schwefelwasserstoff (H2S) kann die Anlage die dafür notwendige Messtechnik aufweisen, die in dem Verfahren dann zum Einsatz kommt.In addition to carbon dioxide (CO 2 ), this method can also be used to remove hydrogen sulphide (H 2 S) from the methane-containing natural gas. Both gases are referred to in the context of the invention as "undesirable gases", ie gases that can degrade the purity of the natural gas. For the removal of hydrogen sulfide (H 2 S), the plant may have the necessary measuring technology, which is then used in the process.

Die erfindungsgemäße Anlage und das Verfahren weisen eine Reihe von technischen Vorteilen auf. Beispielsweise kann das Verfahren auf den Einsatz von Chemikalien verzichten. Das Verfahren kann also ohne die Zugabe von Chemikalien durchgeführt werden. Ein weiterer technischer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass bei der Durchführung der Aufbereitung des methanhaltigen Naturgases keine Abfälle oder Abwässer entstehen. Die Anlage und das Verfahren sind daher umweltschonend und kostensparend. Ein weiterer technischer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Anlage und das Verfahren mit niedrigen Drucken arbeiten können und somit der Energiebedarf vergleichsweise gering ist. Die Anlage und das Verfahren benötigen nur Wasser und elektrische Energie und sind daher umweltschonend und kostensparend. Dazu kommt, dass die erfindungsgemäße Anlage einfach zu bedienen und wartungsarm ist.The plant according to the invention and the process have a number of technical advantages. For example, the process can dispense with the use of chemicals. The process can therefore be carried out without the addition of chemicals. Another technical advantage of the system according to the invention and of the method according to the invention is that no waste or wastewater is produced when carrying out the treatment of the methane-containing natural gas. The plant and the process are therefore environmentally friendly and cost-saving. Another technical advantage of the system according to the invention and of the method according to the invention is that the system and the method can work with low pressures and thus the energy requirement is comparatively low. The plant and the process require only water and electrical energy and are therefore environmentally friendly and cost-saving. In addition, the system according to the invention is easy to use and requires little maintenance.

Die Erfindung macht sich außerdem zunutze, dass der zusätzliche Verfahrensschritt der Entsalzung oder Enthärtung des Kreislaufwassers vor dem Entgasungsmodul 1 und Schritt a) die Löslichkeit von Gasen in dem entsalzten Wasser erhöht. Die Löslichkeit von Gasen in Wasser ist erhöht, wenn dem Wasser Härte oder allgemein Salze entzogen werden. Die Verwendung von enthärtetem, salzarmem bzw. entsalztem Wasser ist für die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens von großer Bedeutung. Weil das enthärtete, salzarme bzw. entsalzte Wasser in der Vorrichtung im Kreislauf gefahren wird und somit nur zum Start der Anlage in einen Wassertank 3 gefüllt wird, kann das Wasser mit einer kleinen mobilen Wasseraufbereitung entsalzt werden. Diese Komponente bzw. dieser Schritt kann dem Entgasungsmodul 1 und/oder Riesler 10 bzw. Schritt a) vorgeschaltet sein. Die Möglichkeit der Verwendung einer kleinen, mobilen Anlage zur Entsalzung oder Enthärtung des Wassers vor dem Entgasungsmodul 1 und/oder Riesler 10, und bevorzugt vor dem Wassertank 3 der Anlage bzw. vor dem Schritt a) des Verfahrens, ist ein weiterer Vorteil der Erfindung.The invention also makes use of the fact that the additional process step of desalination or softening of the circulating water before the degassing module 1 and step a) increases the solubility of gases in the desalted water. The solubility of gases in water is increased when hardness or generally salts are removed from the water. The use of softened, low-salt or desalinated water is of great importance for the efficiency of the device according to the invention and of the method according to the invention. Because the softened, low-salt or desalinated water is circulated in the device and thus only to start the system in a water tank 3 is filled, the water can be desalinated with a small mobile water treatment. This component or this step can the degassing module 1 and / or Riesler 10 or step a) upstream. The possibility of using a small, mobile plant for desalination or softening of the water before the degassing module 1 and / or Riesler 10 , and preferably in front of the water tank 3 the plant or before the step a) of the method, is a further advantage of the invention.

Vor Durchführung des Verfahrens im größeren Maßstab kann die erfindungsgemäße Anlage in einem kleineren Maßstab betrieben werden. Dabei kann eine Pilotanlage in einem kleineren Maßstab betrieben werden, die nur mit einem Teilstrom des methanhaltigen Naturgases arbeitet. Der Teilstrom des Naturgases wird dabei gereinigt und untersucht, um die Anlage dann auf großtechnische Einsätze auslegen zu können. Dabei kann der Anlage in Schritt b) des Verfahrens zu reinigendes methanhaltiges Naturgas zugeführt werden, dass bereits gefiltert, entschwefelt und getrocknet ist.Before carrying out the process on a larger scale, the plant according to the invention can be operated on a smaller scale. In this case, a pilot plant can be operated on a smaller scale, which works only with a partial flow of methane-containing natural gas. The partial flow of natural gas is thereby cleaned and examined in order to then interpret the plant on large-scale operations can. In this case, the plant can be supplied in step b) of the process to be purified methane-containing natural gas that is already filtered, desulfurized and dried.

Die einzelnen Verfahrensparameter des Verfahrens können bei der Durchführung des Verfahrens angepasst werden. Dadurch kann der Methangehalt des Verfahrensproduktes, also des gereinigten Naturgases, immer weiter verbessert werden.The individual process parameters of the process can be adapted when carrying out the process. As a result, the methane content of the process product, ie the purified natural gas, can be continuously improved.

Folgende Parameter der erfindungsgemäßen Anlage bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens (Verfahrensparameter) können variiert werden: Kreislaufwasservolumenstrom, Kreislaufwassersalzgehalt, Kreislaufwasserdruck, Strippgasvolumenstrom, Strippgasunterdruck, Naturgasvolumenstrom, Naturgasdruck und Temperatur des Kreislaufwassers.The following parameters of the plant according to the invention or of the process according to the invention (process parameters) can be varied: circulating water volume flow, circulating water salt content, circulating water pressure, stripping gas volume flow, stripping gas vacuum, natural gas volume flow, natural gas pressure and temperature of the circulating water.

Im Folgenden werden die Eigenschaften der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage und des erfindungsgemäßen Verfahrens genauer beschrieben.The properties of the individual components of the system according to the invention and of the method according to the invention are described in more detail below.

a) Wassertank 3 a) water tank 3

Die erfindungsgemäße Anlage kann einen Wassertank 3 aufweisen. Das nutzbare Füllvolumen des Wassertanks kann im Bereich von 500 bis 2000 Litern liegen. Besonders bevorzugt kann der Wassertank 3 ein nutzbares Füllvolumen von 1000 Litern aufweisen. Das Volumen des Wassertanks 3 kann aber auch entsprechend den Anforderungen an die Anlage angepasst werden, also vergrößert oder verkleinert werden. Der Wassertank 3 befindet sich bevorzugt vor der Umwälzpumpe 4 und weiterhin bevorzugt nach der Enthärtungs- oder Entsalzungsanlage. Das bedeutet, dass das aus der Enthärtungs- oder Entsalzungsanlage austretende entsalzte Wasser über einen Anschluss in den Wassertank 3 eintreten kann und dort gesammelt werden kann, bevor es den Wassertank 3 über einen Ausgang verlässt und mit Hilfe der Umwälzpumpe 4 dem Entgasungsmodul 1 oder Riesler 10 zugeleitet wird. Der Wassertank 3 kann einen weiteren Anschluss aufweisen, über den aus dem Gasaustauschmodul 2 zurückkehrendes Wasser, welches unerwünschte Gase aus dem methanhaltigen Naturgas aufgenommen hat, in den Wassertank 3 wieder eintreten kann.The inventive system can be a water tank 3 exhibit. The usable filling volume of the water tank can be in the range of 500 to 2000 liters. Particularly preferred may be the water tank 3 have a usable filling volume of 1000 liters. The volume of the water tank 3 but can also be adjusted according to the requirements of the system, so be increased or decreased. The water tank 3 is preferably in front of the circulation pump 4 and further preferably after the softening or desalination plant. This means that the emerging from the softening or desalination plant Desalinated water via a connection in the water tank 3 can enter and be collected there before there is the water tank 3 leaves via an exit and with the help of the circulation pump 4 the degassing module 1 or Riesler 10 is forwarded. The water tank 3 may have another port through which from the gas exchange module 2 returning water, which has absorbed undesirable gases from the methane-containing natural gas, into the water tank 3 can happen again.

b) Umwälzpumpe 4 b) circulation pump 4

Die Umwälzpumpe 4 kann Wasser im Kreislauf der erfindungsgemäßen Anlage fortbewegen. Dabei pumpt die Umwälzpumpe 4 Wasser, bevorzugt aus einem Wassertank 3 oder bevorzugt direkt aus der Entsalzungsanlage, in das Entgasungsmodul 1 und von dort über das Gasaustauschmodul 2 zurück zum Anfang des Kreislaufs, also bevorzugt zurück zu dem Wassertank 3. Die Umwälzpumpe 4 kann eine Druckerhöhungspumpe sein. Weiterhin kann die Umwälzpumpe 4 frequenzgeregelt sein. Durch die Umwälzpumpe 4 kann der Kreislaufwasserdruck und der Volumenstrom eingestellt werden.The circulation pump 4 can move water in the circulation of the plant according to the invention. The circulation pump pumps 4 Water, preferably from a water tank 3 or preferably directly from the desalination plant, into the degassing module 1 and from there via the gas exchange module 2 back to the beginning of the cycle, so preferably back to the water tank 3 , The circulation pump 4 may be a booster pump. Furthermore, the circulation pump 4 be frequency controlled. Through the circulation pump 4 the circulation water pressure and the volume flow can be adjusted.

c) Entgasungsmodul 1 und Gasaustauschmodul 2 c) Degassing module 1 and gas exchange module 2

Die erfindungsgemäße Anlage umfasst wenigstens ein Entgasungsmodul 1 und/oder wenigstens einen Riesler 10 und wenigstens ein Gasaustauschmodul 2. Beide Module umfassen eine wasserundurchlässige, gasdurchlässige, mikroporöse Membran, welche bevorzugt Hohlfasermembran ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Entgasungsmodul 1 und das Gasaustauschmodul 2 vom gleichen Typ. In bevorzugten Ausführungsformen sind das Entgasungsmodul 1 und das Gasaustauschmodul 2 jeweils das Gasaustauschmodul Liqui-Cel® der Firma Membrana (Membrana, Charlotte, NC, USA).The system according to the invention comprises at least one degassing module 1 and / or at least one Riesler 10 and at least one gas exchange module 2 , Both modules comprise a water-impermeable, gas-permeable, microporous membrane, which is preferably a hollow-fiber membrane. In a preferred embodiment, the degassing module 1 and the gas exchange module 2 of the same type. In preferred embodiments, the degassing module 1 and the gas exchange module 2 respectively, the gas exchange module Liqui-Cel ® from membrane (Membrana, Charlotte, NC, USA).

d) Vakuumpumpe 6 d) Vacuum pump 6

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage kann wenigstens eine Vakuumpumpe 6 einen Unterdruck auf der Gasseite des Entgasungsmoduls 1 erzeugen. Dadurch wird bevorzugt Luft über einen Luftfilter 5 durch das Entgasungsmodul 1 gesogen. Die gefilterte Luft strömt in Richtung des Vakuums und nimmt dabei als „Strippgas” an den Poren der mikroporösen Membran die im Wasser gelösten Gase auf. Anstelle von Luft kann auch beispielsweise Stickstoff als „Strippgas” verwendet werden, welches in Richtung des von der Vakuumpumpe 6 angelegten Vakuums strömt und dabei an den Poren der mikroporösen Membran die im Wasser gelösten Gase aufnimmt. Durch den durch die Vakuumpumpe 6 angelegten Unterdruck kann das Partialdruckgefälle von der Wasserseite der Membran in Richtung der Strippgas/Vakuumseite der Membran eingestellt werden.In one embodiment of the system according to the invention, at least one vacuum pump 6 a negative pressure on the gas side of the degassing module 1 produce. This is preferred air over an air filter 5 through the degassing module 1 sucked. The filtered air flows in the direction of the vacuum and absorbs the gases dissolved in the water as "stripping gas" at the pores of the microporous membrane. Instead of air, for example, nitrogen can be used as a "stripping gas", which is in the direction of the vacuum pump 6 applied vacuum flows while taking on the pores of the microporous membrane dissolved in the water gases. Through the through the vacuum pump 6 applied negative pressure, the partial pressure gradient can be adjusted from the water side of the membrane in the direction of the stripping gas / vacuum side of the membrane.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage können zwei oder mehr Vakuumpumpen 6 einen Unterdruck auf der Gasseite des Entgasungsmodul 1 erzeugen. Mit der oder den zwei oder mehr Vakuumpumpen 6 kann der Druck und der Volumenstrom des Strippgases eingestellt werden.In a further embodiment of the system according to the invention, two or more vacuum pumps can be used 6 a negative pressure on the gas side of the degassing module 1 produce. With the or two or more vacuum pumps 6 the pressure and the volume flow of the stripping gas can be adjusted.

e) Luftfilter 5 e) Air filter 5

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Anlage einen oder mehrere Luftfilter 6 aufweisen, der bevorzugt ein Feinfilter ist. Der Luftfilter 5 hat die Funktion, am Eingang des Entgasungsmoduls 1 für das Strippgas, welches bevorzugt Luft oder Stickstoff ist, den Eintrag von Partikeln in das Entgasungsmodul 1 zu verhindern und somit die Gasseite des Entgasungsmoduls 1 vor Verschmutzung zu schützen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anlage am Eintritt des Strippgases in das Entgasungsmodul 1 zwei Luftfilter auf, die bevorzugt Feinfilter sind.In a further embodiment of the present invention, the system may include one or more air filters 6 have, which is preferably a fine filter. The air filter 5 has the function at the entrance of the degassing module 1 for the stripping gas, which is preferably air or nitrogen, the entry of particles in the degassing module 1 to prevent and thus the gas side of the degassing module 1 to protect against contamination. In a preferred embodiment, the system at the entrance of the stripping gas in the degassing module 1 two air filters, which are preferably fine filter.

f) Instrumentierungf) instrumentation

Die erfindungsgemäße Anlage kann die installierte Messtechnik aufweisen, wie sie im Folgenden in Tabelle 1 aufgelistet ist: Parameter Messstelle Art der Übertragung Beschreibung Druck PI CP001 Analog Regelparameter für Feedpumpe Druck PI CP002 Manuell Druck Wasser vor Entgasung Druck PI CP003 Manuell Druck Wasser hinter Entgasung Druck PI CP004 Manuell Druck Wasser vor Gasreinigung Druck PI CP005 Manuell Druck Wasser hinter Gasreinigung Druck PI CO010 Manuell Druck Strippgas vor Entgasung Druck PI CO011 Manuell Druck Strippgas hinter Entgasung Druck PI CO012 Manuell Druck Naturgas vor Gasreinigung Druck PI CO013 Manuell Druck Naturgas hinter Gasreinigung Durchfluss FI CF001 Manuell Durchfluss Strippgas Durchfluss FI CF002 Manuell Durchfluss Wasser Durchfluss FI CF003 Manuell Durchfluss Naturgas Durchfluss FI CF004 Manuell Durchfluss Methangas Leitfähigkeit LF CQ 001 Analog Leitfähigkeit Wasser hinter Entgasung Leitfähigkeit LF CQ 002 Analog Leitfähigkeit Wasser hinter Gasreinigung pH-Wert QI CQ 001 Analog pH-Wert Wasser hinter Entgasung Methan QI CQ003 Analog Methangasgehalt im Naturgas vor und nach Gasreinigungsmodul pH Wert QI CQ004 Analog pH-Wert im Rezirkulationsbehälter sowie hinter der Entgasung Temperatur TI CT001 Analog Temperatur Wasser hinter Entgasung Temperatur TI CT002 Analog Temperatur Wasser hinter Gasreinigung Wasserhärte Manuell Härtegrad des Wassers im Rezirkulationsbehälter The installation according to the invention can have the installed measuring technology, as listed below in Table 1: parameter measuring point Type of transfer description print PI CP001 Analogous Control parameter for feed pump print PI CP002 Manually Pressure water before degassing print PI CP003 Manually Pressure water behind degassing print PI CP004 Manually Pressure water before gas cleaning print PI CP005 Manually Pressure water behind gas cleaning print PI CO010 Manually Pressure stripping gas before degassing print PI CO011 Manually Pressure stripping gas behind degassing print PI CO012 Manually Pressure natural gas before gas cleaning print PI CO013 Manually Pressure natural gas behind gas cleaning flow FI CF001 Manually Flow of stripping gas flow FI CF002 Manually Flow of water flow FI CF003 Manually Natural gas flow flow FI CF004 Manually Flow of methane gas conductivity LF CQ 001 Analogous Conductivity water behind degassing conductivity LF CQ 002 Analogous Conductivity water behind gas cleaning PH value QI CQ 001 Analogous pH value of water behind degassing methane QI CQ003 Analogous Methane gas content in natural gas before and after gas purification module PH value QI CQ004 Analogous pH in the recirculation tank and behind the degassing temperature TI CT001 Analogous Temperature water behind degassing temperature TI CT002 Analogous Temperature water behind gas cleaning water hardness Manually Hardness of the water in the recirculation tank

Tabelle 1: Installierte Messtechnik der Anlage. Es werden die Parameter Druck, Durchfluss, Leitfähigkeit, pH-Wert, Methan, Temperatur und Wasserhärte gemessen.Table 1: Installed instrumentation of the plant. The parameters pressure, flow, conductivity, pH, methane, temperature and water hardness are measured.

Im Folgenden werden weitere technische Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, sowie deren Überwachung (Monitoring) und Optimierung.In the following, further technical features of the device according to the invention and of the method according to the invention are described, as well as their monitoring and optimization.

Im Kreislaufwasser können die Parameter pH-Wert, Druck über die Membrankontaktoren, Volumenstrom über die Membrankontaktoren, Leitfähigkeit, Härtegrad und Temperatur gemessen werden.In the circulating water, the parameters pH value, pressure across the membrane contactors, volume flow through the membrane contactors, conductivity, degree of hardness and temperature can be measured.

Im Naturgas können die Parameter Volumenstrom, Temperatur, Druck über Membrankontaktoren und Methangasgehalt gemessen werden.In natural gas, the parameters volumetric flow, temperature, pressure can be measured via membrane contactors and methane gas content.

Im Strippgas kann der Reinheitsgrad in Bezug auf das Vorhandensein von CO2 gemessen werden.In the stripping gas, the degree of purity with respect to the presence of CO 2 can be measured.

Entgasungsmodul 1 und Schritt a): Entgasung an wenigstens einem Entgasungsmodul 1 degassing 1 and step a): degassing at least one degassing module 1

Entgasungsmodul 1 und Schritt a) der Erfindung hat eine möglichst vollständige Entfernung des im Kreislaufwasser gelösten Kohlendioxids (CO2) zum Ziel. Ein möglichst hoher Stoffübergang von CO2 aus der wässrigen Lösung in die Gasphase sollte hierfür erreicht werden.degassing 1 and step a) of the invention aims at removing the carbon dioxide (CO 2 ) dissolved in the circulating water as completely as possible. The highest possible mass transfer of CO 2 from the aqueous solution into the gas phase should be achieved for this purpose.

Für eine erfolgreiche Entgasung an dem Entgasungsmodul 1 der Anlage und in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens können folgende Parameter optimiert werden:

  • 1) Turbulente Überströmung des Wassers über das Entgasungsmodul. Hier gewährleistet die Messung der Durchflussmenge die Regelung der Strömungsverhältnisse.
  • 2) Salzgehalt des Wassers: Der Salzgehalt des Wassers ist entscheidend für die Aufnahmekapazität an gelösten Gasen.
  • 3) Einstellung des pH-Wertes: Hier kann die Messung des pH-Wertes im Zu- und Ablauf des Moduls durchgeführt werden.
  • 4) Regelung der Wassertemperatur: Die Temperatur kann im Kreislaufwasser gemessen werden. Gegebenenfalls ist der Einsatz von Wärmetauschern notwendig.
  • 5) Variation des Strippgases: Als Strippgas können Umgebungsluft (gefiltert) sowie reiner Stickstoff, sowie eine Mischung der beiden Gase zum Einsatz kommen. Der Volumenstrom des Strippgases kann optimal für den Abtransport der aus dem Wasser in das Strippgas übertretenden Gase angepasst werden. Durch den durch die Vakuumpumpe 6 angelegten Unterdruck kann das Partialdruckgefälle von der Wasserseite der Membran in Richtung der Strippgas/Vakuumseite der Membran eingestellt werden.
For a successful degassing at the degassing module 1 the system and in step a) of the method according to the invention, the following parameters can be optimized:
  • 1) Turbulent overflow of water over the degassing module. Here, the measurement of the flow rate ensures the regulation of the flow conditions.
  • 2) Salinity of the water: The salinity of the water is decisive for the absorption capacity of dissolved gases.
  • 3) Adjustment of the pH: Here, the measurement of the pH value in the inlet and outlet of the module can be carried out.
  • 4) Control of the water temperature: The temperature can be measured in the circulating water. If necessary, the use of heat exchangers is necessary.
  • 5) Stripping gas variation: Stripping gas can be ambient air (filtered) and pure nitrogen, as well as a mixture of the two gases. The volume flow of the stripping gas can be optimally adapted for the removal of the gases that pass from the water into the stripping gas. Through the through the vacuum pump 6 applied negative pressure, the partial pressure gradient can be adjusted from the water side of the membrane in the direction of the stripping gas / vacuum side of the membrane.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Entgasung in Schritt a) mit einem Riesler 10 an Stelle des Entgasungsmoduls 1. Ebenfalls mit dem Ziel einer möglichst vollständigen Entfernung des im Kreislaufwasser gelösten Kohlendioxids (CO2). Auch dabei soll ein möglichst hoher Stoffübergang von CO2 aus der wässrigen Lösung in die Gasphase hierfür erreicht werden. Der Vorteil des Rieslers 10 gegenüber dem Entgasungsmodul 1 besteht nicht zuletzt darin, dass auf die im Entgasungsmodul erforderliche kostenträchtige Membran verzichtet werden kann. Riesler sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann geeignet, wenn der Methangehalt im erfindungsgemäßen Verfahren von unter 60% im Naturgas, beispielsweise um 50%, auf lediglich leicht darüber liegende Werte, vorzugsweise 60–80%, weiter vorzugsweise 60–70%, besonders bevorzugt um 65% angehoben werden soll.In an alternative embodiment of the invention, the degassing is carried out in step a) with a Riesler 10 in place of the degassing module 1 , Also with the aim of complete removal of the dissolved in the circulating water carbon dioxide (CO 2 ). Here, too, the highest possible mass transfer of CO 2 from the aqueous solution to the gas phase should be achieved. The advantage of Rieslers 10 opposite the degassing module 1 Last but not least, it can do without the costly membrane required in the degasification module. Rieslers are particularly suitable in the context of the present invention if the methane content in the process according to the invention is below 60% in natural gas, for example by 50%, to only slightly above values, preferably 60-80%, more preferably 60-70%, especially preferably raised by 65%.

Ein beispielhafter Riesler wird nachfolgend kurz beschrieben. Der Riesler besteht aus einer Kolonne zur Verrieselung und Versprühung des kohlensäurehaltigen Wasser und einem integrierten Auffangbehälter, der gleichzeitig als Pumpenvorlage dient. Das kohlensäurehaltige Wasser von oben in den Riesler geführt, über eine Vollkegelspiraldüse versprüht und anschließend über die sich in der Rieselkolonne befindende Pall-Ring-Füllung geleitet. Durch die Bauart der Füllkörper ergeben sich häufige Umbildungen der Oberflächen, durch welche die im Wasser eingeschlossenen Gase freigesetzt werden. Im Gegenstrom, von unten nach oben, wird ein von einem Ventilator erzeugter starker Luftstrom durch die Kolonne geleitet, der die freigewordenen Gase abführt. Hierdurch lässt sich der Gehalt an freier Kohlensäure deutlich reduzieren.An exemplary Riesler will be briefly described below. The Riesler consists of a column for trickling and spraying of carbonated water and an integrated collecting container, which also serves as a pump template. The carbonated water is fed from the top into the Riesler, sprayed through a full cone spiral nozzle and then passed over the located in the Rieselkolonne Pall-ring filling. The design of the packing results in frequent reshaping of the surfaces through which the gases trapped in the water are released. In countercurrent, from bottom to top, a strong air flow generated by a fan is passed through the column, which discharges the released gases. As a result, the content of free carbonic acid can be significantly reduced.

Das kohlensäurearme Wasser wird in einem Wassertank 3 gesammelt und über Förderpumpen dem Gasaustauschmodul 2 zugeführt.The low-carbon water is stored in a water tank 3 collected and via feed pumps the gas exchange module 2 fed.

Gasaustauschmodul 2 und Schritt b): Gasaustausch an wenigstens einem Gasaustauschmodul 2 Gas exchange module 2 and step b): gas exchange on at least one gas exchange module 2

Gasaustauschmodul 2 der erfindungsgemäßen Anlage und Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens „b) Gasaustausch an wenigstens einem Gasaustauschmodul 2” führen die Aufreinigung des methanhaltigen Naturgases durch. In dieser Gasreinigungsstufe findet die Aufreinigung des aufzubereitenden Naturgases statt. Ein möglichst hoher Stoffübergang von unerwünschten Gasen, wie beispielsweise Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S), aus dem methanhaltigen Naturgas in die wässrige Phase des zugeleiteten entsalzten und entgasten Kreislaufwassers ist hier das Ziel.Gas exchange module 2 the plant according to the invention and step b) of the process "b) gas exchange at least one gas exchange module 2 "Carry out the purification of the methane-containing natural gas. In this gas purification stage, the purification of the natural gas to be treated takes place. The highest possible mass transfer of undesirable gases, such as carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) from the methane-containing natural gas into the aqueous phase of the supplied desalinated and degassed circulating water is the goal here.

Für eine erfolgreiche Entfernung solcher unerwünschter Gase aus dem methanhaltigen Naturgas können folgende Parameter optimiert werden:

  • 1) Überströmgeschwindigkeit und Menge des Naturgases: Hier kann die Menge und die Messung des eintretenden und austretenden Naturgasvolumenstroms reguliert werden. Das Naturgas kann mit einem Überdruck von 50 mbar bis 1000 mbar, bevorzugt von 300 mbar bis 400 mbar im Gegenstrom zum Wasser durch das Gasaustauschmodul 2 gepumpt werden.
  • 2) Maximale Konzentrationsgradienten an der Phasengrenze an den Poren der mikroporösen Membran: Hier geht es um die optimale Entfernung von Kohlendioxid (CO2) im vorangehenden Schritt a) Entgasung an dem Entgasungsmodul 1, so dass im Naturgas enthaltenes Kohlendioxid an der mikroporösen Membran im Gasaustauschmodul 2 in das entgaste Wasser übergeht.
For a successful removal of such unwanted gases from the methane-containing natural gas, the following parameters can be optimized:
  • 1) Overflow velocity and amount of natural gas: Here, the amount and the measurement of the incoming and outgoing natural gas volume flow can be regulated. The natural gas can be at an overpressure of 50 mbar to 1000 mbar, preferably from 300 mbar to 400 mbar in countercurrent to the water through the gas exchange module 2 be pumped.
  • 2) Maximum concentration gradients at the phase boundary at the pores of the microporous membrane: This is about the optimal removal of carbon dioxide (CO 2 ) in the preceding step a) Degassing at the degassing module 1 such that carbon dioxide contained in the natural gas at the microporous membrane in the gas exchange module 2 goes into the degassed water.

BeispieleExamples

Beispiel 1example 1

In Beispiel 1 wurde die erfindungsgemäße Anlage getestet, wobei der Methangehalt des methanhaltigen Naturgases, hier Biogases, in Abhängigkeit vom Wasservolumenstrom gemessen wurde.In Example 1, the plant according to the invention was tested, wherein the methane content of the methane-containing natural gas, here biogas, was measured as a function of the water volume flow.

In zwei Testreihen wurde die Auswirkung verschiedener Wasservolumenströme auf den Methangehalt im Biogas am Ausgang des Gasaustauschmoduls 2 getestet. Die übrigen Randbedingungen, insbesondere der Biogasvolumenstrom, wurden für die Dauer des Versuchs konstant gehalten. Sie sind in Tabelle 2 dargestellt. In einem zweiten Schritt wurde der Unterdruck im Strippgas bei konstanten Randbedingungen variiert.In two series of tests, the effect of different water volume flows on the methane content in the biogas at the outlet of the gas exchange module 2 tested. The other boundary conditions, in particular the Biogas volume flow, were kept constant for the duration of the experiment. They are shown in Table 2. In a second step, the negative pressure in the stripping gas was varied under constant boundary conditions.

ErgebnisseResults

Die Ergebnisse von Beispiel 1 sind in 5 und in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2: Konstante Randbedingungen der Beispiele Bsp 1.1 und Bsp 1.2 Messstelle Klartextbezeichnung Einheit Bsp 1.1 Bsp 1.2 Frequenz Umwälzpumpe 4 [Hz] 25 25 PI CP001 Druck Wasser vor Entgasung [bar] 0,84 0,84 PI CP002 Druck Wasser vor Entgasung [bar] 0,6 0,6 PI CP005 Druck Wasser hinter Begasung [bar] 0,4 0,4 PI CP011 Druck Strippgas hinter Entgasung [bar] –0,8 Unterdruck –0,6 Unterdruck LF CQ002 Leitfähigkeit Wasser hinter Begasung [μS/cm] 231 288 TI CT002 Temperatur Wasser hinter Begasung [°C] 8,1°C 8,8 FI CF003 Volumenstrom Biogas [Nm3/h] 4,8 5,5 The results of Example 1 are in 5 and shown in Table 2. Table 2: Constant boundary conditions of Examples Bsp 1.1 and Bsp 1.2 measuring point Plain text designation unit Example 1.1 Example 1.2 Frequency circulation pump 4 [Hz] 25 25 PI CP001 Pressure water before degassing [bar] 0.84 0.84 PI CP002 Pressure water before degassing [bar] 0.6 0.6 PI CP005 Pressure water behind fumigation [bar] 0.4 0.4 PI CP011 Pressure stripping gas behind degassing [bar] -0.8 negative pressure -0.6 negative pressure LF CQ002 Conductivity water behind fumigation [S / cm] 231 288 TI CT002 Temperature water behind fumigation [° C] 8.1 ° C 8.8 FI CF003 Volumetric flow of biogas [Nm 3 / h] 4.8 5.5

Es zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Effektivität in der Entfernung von unerwünschten Gasen, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2), und dem Wasservolumen, mit welchem die Membranen überströmt werden. Ursachen hierfür sind sowohl hydraulischer als auch chemischer Natur.There is a clear correlation between the effectiveness in the removal of unwanted gases, such as hydrogen sulfide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ), and the volume of water with which the membranes are overflowed. Causes are both hydraulic and chemical nature.

Beispiel 2Example 2

In Beispiel 2 wurde die erfindungsgemäße Anlage getestet, wobei der Methangehalt des Naturgases, hier Biogases, in Abhängigkeit vom Volumenstrom des Biogases gemessen wurde.In Example 2, the plant according to the invention was tested, wherein the methane content of the natural gas, in this case biogas, was measured as a function of the volume flow of the biogas.

In zwei Testreihen wurde die Auswirkung verschiedener Biogasvolumenströme auf den Methangehalt im Biogas am Ausgang des Gasaustauschmoduls 2 getestet. Die übrigen Randbedingungen, insbesondere der Wasservolumenstrom, wurden für die Dauer des Versuchs konstant gehalten. Sie sind in Tabelle 3 dargestellt. In einem zweiten Schritt wurde der Unterdruck im Strippgas bei konstanten Randbedingungen variiert.In two series of tests, the effect of different biogas volume flows on the methane content in the biogas at the outlet of the gas exchange module 2 tested. The remaining boundary conditions, in particular the water volume flow, were kept constant for the duration of the experiment. They are shown in Table 3. In a second step, the negative pressure in the stripping gas was varied under constant boundary conditions.

Beispiel 3Example 3

In Beispiel 3 wurde die erfindungsgemäße Anlage getestet, wobei der Methangehalt des Naturgases, hier Biogases, in Abhängigkeit von der Temperatur des in dem Wasserkreislauf zirkulierenden entsalzten sauren Wassers gemessen wurde.In Example 3, the plant according to the invention was tested, the methane content of the natural gas, in this case biogas, being measured as a function of the temperature of the desalinated acidic water circulating in the water cycle.

In zwei Testreihen wurde die Auswirkung einer Temperaturerhöhung über 25°C bzw. Unterschreitung dieser Temperatur auf den Methangehalt im Biogas am Ausgang des Gasaustauschmoduls 2 getestet. Die übrigen Randbedingungen, sind in den Tabellen 5 und 6 dargestellt und in den 8 und 9 graphisch aufbereitet.In two series of tests, the effect of a temperature increase above 25 ° C or below this temperature on the methane content in the biogas at the outlet of the gas exchange module 2 tested. The other boundary conditions are shown in Tables 5 and 6 and in the 8th and 9 graphically processed.

ErgebnisseResults

Die Ergebnisse von Beispiel 2 sind in 6 und in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Konstante Randbedingungen der Beispiele Bsp 2.1 und Bsp 2.2 Messstelle Klartextbezeichnung Einheit Bsp 2.1 Bsp 2.2 Frequenz Umwälzpumpe 4 [Hz] 25 25 PI CP001 Druck Wasser vor Entgasung [bar] 0,84 0,84 PI CP002 Druck Wasser vor Entgasung [bar] 0,6 0,6 PI CP005 Druck Wasser hinter Begasung [bar] 0,4 0,4 PI CP011 Druck Strippgas hinter Entgasung [bar] –0,8 Unterdruck –0,6 Unterdruck QI LF002 Leitfähigkeit Wasser hinter Begasung [μS/cm] 330 290 TI CT002 Temperatur Wasser hinter Begasung [°C] 8,1 8,8 FI CF002 Volumenstrom Wasser [m3/h] 7,5 8,3 The results of Example 2 are in 6 and shown in Table 3. Table 3: Constant boundary conditions of Examples Bsp 2.1 and Bsp 2.2 measuring point Plain text designation unit Example 2.1 Example 2.2 Frequency circulation pump 4 [Hz] 25 25 PI CP001 Pressure water before degassing [bar] 0.84 0.84 PI CP002 Pressure water before degassing [bar] 0.6 0.6 PI CP005 Pressure water behind fumigation [bar] 0.4 0.4 PI CP011 Pressure stripping gas behind degassing [bar] -0.8 negative pressure -0.6 negative pressure QI LF002 Conductivity water behind fumigation [S / cm] 330 290 TI CT002 Temperature water behind fumigation [° C] 8.1 8.8 FI CF002 Volume flow of water [m 3 / h] 7.5 8.3

Die Betriebsparameter der Versuche der Beispiele 1 und 2 sind in nachfolgender Tabelle 4 gezeigt:

Figure DE202012010507U1_0002
Figure DE202012010507U1_0003
Figure DE202012010507U1_0004
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Figure DE202012010507U1_0012
The operating parameters of the experiments of Examples 1 and 2 are shown in Table 4 below:
Figure DE202012010507U1_0002
Figure DE202012010507U1_0003
Figure DE202012010507U1_0004
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Es zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem Biogasvolumen, mit welchem die Membran im Gasaustauschmodul 2 überströmt wird und der Effektivität in der Entfernung von unerwünschten Gasen aus dem aufzubereitendem Biogas, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2). Für die Effektivität maßgeblich sind sowohl die Partialdrücke der einzelnen Komponenten des Biogases, als auch die an der Oberfläche der Membran herrschenden Strömungsverhältnisse.There is a clear correlation between the biogas volume with which the membrane in the gas exchange module 2 is overflowed and the effectiveness in the removal of unwanted gases from the reprocessed biogas, such as hydrogen sulfide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ). Decisive factors for the effectiveness are both the partial pressures of the individual components of the biogas as well as the flow conditions prevailing on the surface of the membrane.

Die Ergebnisse von Beispiel 3 sind in den Tabellen 5 und 6 und den 8 und 9 dargestellt.The results of Example 3 are shown in Tables 5 and 6 and the 8th and 9 shown.

Die Betriebsparameter der Versuche des Beispiels 3 sind in den nachfolgenden Tabellen 5 und 6 gezeigt.The operating parameters of the experiments of Example 3 are shown in Tables 5 and 6 below.

Figure DE202012010507U1_0013
Figure DE202012010507U1_0013

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Es zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Temperatur des Wassers, das in dem Wasserkreislauf zirkuliert und der Effektivität in der Entfernung von unerwünschten Gasen aus dem aufzubereitenden Biogas, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2). Ein besonders hoher Methangehalt von mehr als 80% im aufbereiteten Naturgas wird bei Temperaturen unter 27°C erreicht, insbesondere bei Raumtemperatur. There is a clear correlation between the temperature of the water circulating in the water cycle and the effectiveness in removing unwanted gases from the biogas to be treated, such as hydrogen sulphide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ). A particularly high methane content of more than 80% in the treated natural gas is achieved at temperatures below 27 ° C, especially at room temperature.

Die Erfindung und die oben beschriebenen Beispiele haben gezeigt, dass eine Anlage und ein Verfahren der hierin beschriebenen Art besonders dazu geeignet sind, methanhaltiges Naturgas wie beispielsweise Biogas so aufzubereiten, dass es einen erhöhten Methangehalt aufweist.The invention and the examples described above have shown that a plant and method of the kind described herein are particularly suitable for treating methane-containing natural gas such as biogas to have an increased methane content.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 98/48175 [0006] WO 98/48175 [0006]
  • EP 1726352 A1 [0007] EP 1726352 A1 [0007]
  • EP 0512170 A1 [0009] EP 0512170 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Zeitschrift Energy 2.0, Juni 2008 [0008] Journal Energy 2.0, June 2008 [0008]
  • Zeitschrift Energy 2.0, Juni 2008 [0009] Journal Energy 2.0, June 2008 [0009]

Claims (15)

Anlage zur Aufbereitung von methanhaltigem Naturgas umfassend: a) wenigstens ein Entgasungsmodul (1) umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, und/oder wenigstens einen Riesler (10), und b) wenigstens ein Gasaustauschmodul (2) umfassend eine wasserundurchlässige und gasdurchlässige Membran, c) einen Wasserkreislauf enthaltend Wasser, der das Entgasungsmodul (1) und/oder den Riesler (10) und das Gasaustauschmodul (2) verbindet, die in Strömungsrichtung des Wassers (11) hintereinander angeordnet sind, wobei das Wasser (11) in dem Entgasungsmodul (1) durch Übergang von im Wasser gelösten unerwünschten Gasen in eine Gasphase auf der anderen Seite der Membran und/oder in dem Riesler (10) durch Übergang von im Wasser gelösten unerwünschten Gasen in eine Gasphase entgast wird und das entgaste Wasser in dem Gasaustauschmodul (2) unerwünschte Gase aus zugeführtem methanhaltigen Naturgas durch Übergang der unerwünschten Gase in die wässerige Phase auf der anderen Seite der Membran aufnimmt, und wobei das zugeführte Naturgas im Gegenstrom zu dem entgasten Wasser (11) dem wenigstens einen Gasaustauschmodul (2) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Wasserkreislauf gegebene Wasser (11) entsalztes Wasser (11) mit einem sauren pH-Wert ist.Plant for the treatment of methane-containing natural gas comprising: a) at least one degassing module ( 1 ) comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane, and / or at least one Riesler ( 10 ), and b) at least one gas exchange module ( 2 ) comprising a water-impermeable and gas-permeable membrane, c) a water circuit containing water which contains the degassing module ( 1 ) and / or the Riesler ( 10 ) and the gas exchange module ( 2 ), which in the flow direction of the water ( 11 ) are arranged one behind the other, the water ( 11 ) in the degassing module ( 1 ) by the passage of undesired gases dissolved in the water into a gas phase on the other side of the membrane and / or in the Riesler ( 10 ) is degassed by the passage of undesirable gases dissolved in the water into a gas phase and the degassed water in the gas exchange module ( 2 ) receives unwanted gases from supplied methane-containing natural gas by passing the undesired gases into the aqueous phase on the other side of the membrane, and wherein the natural gas fed in countercurrent to the degassed water ( 11 ) the at least one gas exchange module ( 2 ), characterized in that the water introduced into the water cycle ( 11 ) demineralized water ( 11 ) with an acidic pH. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des entsalzten Wassers (11) kleiner als 0,2° dH ist, bevorzugt kleiner als 0,1° dH ist und besonders bevorzugt kleiner als 0,05° dH ist.Plant according to claim 1, characterized in that the hardness of the desalinated water ( 11 ) is less than 0.2 ° dH, preferably less than 0.1 ° dH, and more preferably less than 0.05 ° dH. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Wassers (11) kleiner 7,00 ist, vorzugsweise kleiner 6,50 ist, weiter vorzugsweise kleiner 6,00 ist, weiter vorzugsweise kleiner 5,50 ist, weiter vorzugsweise kleiner 5,00 ist, weiter vorzugsweise zwischen 3,00 und 5,00 liegt, weiter vorzugsweise zwischen 3,50 und 5,00 liegt, und besonders bevorzugt zwischen 4,00 und 5,00 liegt.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the pH of the water ( 11 ) is less than 7.00, preferably less than 6.50, more preferably less than 6.00, more preferably less than 5.50, more preferably less than 5.00, more preferably between 3.00 and 5.00, more preferably between 3.50 and 5.00, and more preferably between 4.00 and 5.00. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser (11) eine Temperatur von unter 28°C aufweist, vorzugsweise unter 27°C aufweist, weiter vorzugsweise unter 26°C aufweist, weiter vorzugsweise gleich oder unter 25°C aufweist, vorzugsweise in einem Bereich von 5°C bis 25°C liegt, weiter vorzugsweise in einem Bereich von 10°C bis 25°C liegt, weiter vorzugsweise in einem Bereich von 15°C bis 25°C liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich von 20°C bis 25°C liegt.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the water ( 11 ) has a temperature of less than 28 ° C, preferably less than 27 ° C, more preferably less than 26 ° C, more preferably equal to or less than 25 ° C, preferably in the range of 5 ° C to 25 ° C is preferably in a range of 10 ° C to 25 ° C, more preferably in a range of 15 ° C to 25 ° C, more preferably in a range of 20 ° C to 25 ° C. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser (11) eine Leitfähigkeit von kleiner als 500 μS/cm, vorzugsweise zwischen 5 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 10 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 20 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 30 und 500 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 40 und 400 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 50 und 300 μS/cm, weiter vorzugsweise zwischen 100 und 200 μS/cm aufweist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the water ( 11 ) has a conductivity of less than 500 μS / cm, preferably between 5 and 500 μS / cm, more preferably between 10 and 500 μS / cm, more preferably between 20 and 500 μS / cm, even more preferably between 30 and 500 μS / cm, more preferably between 40 and 400 μS / cm, more preferably between 50 and 300 μS / cm, more preferably between 100 and 200 μS / cm. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser (11) eine Härte von kleiner als 0,2° dH, einen pH-Wert zwischen 4,00 und 5,00 und eine Temperatur von 20°C bis 25°C aufweist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the water ( 11 ) has a hardness of less than 0.2 ° dH, a pH between 4.00 and 5.00 and a temperature of 20 ° C to 25 ° C. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Entgasungsmodul (1) und das wenigstens eine Gasaustauschmodul (2) jeweils eine Hohlfaserentgasungsmembran umfassen.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one degassing module ( 1 ) and the at least one gas exchange module ( 2 ) each comprise a hollow fiber degassing membrane. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin wenigstens einen Wassertank (3) umfasst, der vor dem Entgasungsmodul (1) und/oder hinter dem Riesler (10) angeordnet ist und das entsalzte Wasser (11) für den Wasserkreislauf bereitstellt.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the system further comprises at least one water tank ( 3 ), which before the degassing module ( 1 ) and / or behind the Riesler ( 10 ) and the desalted water ( 11 ) for the water cycle. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin wenigstens eine Vakuumpumpe (6) umfasst, die an dem Entgasungsmodul (1) ein Vakuum anlegt.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the system further comprises at least one vacuum pump ( 6 ) attached to the degassing module ( 1 ) applies a vacuum. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin wenigstens eine Vorrichtung zur Entschwefelung (7) aufweist, die vor dem Gasaustauschmodul (2) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung zur Entschwefelung (7) bevorzugt ein Aktivkohlefilter ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the plant further comprises at least one desulfurization device ( 7 ), which before the gas exchange module ( 2 ), wherein the desulfurization device ( 7 ) is preferably an activated carbon filter. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin wenigstens einen Verdichter (9) aufweist, der das aufzubereitende methanhaltige Naturgas verdichtet und der bevorzugt vor dem Gasaustauschmodul (2) angeordnet ist, und der bevorzugt mit einem Gerät zur Messung des Drucks des Naturgases in operativer Verbindung steht.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the system further comprises at least one compressor ( 9 ) which densifies the methane-containing natural gas to be treated and preferably before the gas exchange module ( 2 ), and which is preferably in operative communication with a device for measuring the pressure of the natural gas. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Entgasungsmodul (1) wenigstens eine Entsalzungsanlage vorgeschaltet ist, die bevorzugt mobil ist, und die sich bevorzugt vor dem Wassertank (3) befindet.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the degassing module ( 1 ) is preceded by at least one desalination plant, which is preferably mobile, and preferably in front of the water tank ( 3 ) is located. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Entgasungsmodul (1) und/oder der wenigstens eine Riesler (10) und das wenigstens eine Gasaustauschmodul (2) räumlich getrennt sind.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one degassing module ( 1 ) and / or the at least one Riesler ( 10 ) and the at least one gas exchange module ( 2 ) are spatially separated. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Entgasungsmodul (1) wenigstens ein Riesler (10) vorgeschaltet ist, der vor der Entgasung des Wassers (11) in dem Entgasungsmodul (1) im Wasser (11) gelöste Gase zusätzlich entzieht.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one degassing module ( 1 ) at least one Riesler ( 10 ) upstream of the degassing of the water ( 11 ) in the degassing module ( 1 ) in the water ( 11 ) additionally removes dissolved gases. Verwendung der Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Aufbereitung von methanhaltigem Naturgas.Use of the plant according to one of the preceding claims for the treatment of methane-containing natural gas.
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WO1998048175A1 (en) 1997-04-23 1998-10-29 Daimlerchrysler Ag Method for dehydrating and/or degassing hydraulic fluids, device for carrying out said method and use of said device
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Zeitschrift Energy 2.0, Juni 2008

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