Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7339
(13) U
(46) 2011.06.30
(51) МПК
B 01D 53/14 (2006.01)
(54) УСТРОЙСТВО ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ БИОГАЗА
(21) Номер заявки: u 20100847
(22) 2010.10.11
(71) Заявитель: Республиканское унитар-
ное предприятие "Научно-практиче-
ский центр Национальной академии
наук Беларуси по механизации
сельского хозяйства" (BY)
(72) Авторы: Капустин Николай Федоро-
вич; Басаревский Александр Николае-
вич; Дытман Олег Адамович; Сунцова
Юлия Андреевна (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
унитарное предприятие "Научно-прак-
тический центр Национальной акаде-
мии наук Беларуси по механизации
сельского хозяйства" (BY)
(57)
Устройство десульфуризации биогаза, содержащее очистные колонны с газом и водой,
отличающееся тем, что содержит одну очистную колонну с насадкой, состоящей из пла-
стиковых трубок.
Фиг. 1
BY7339U2011.06.30

2. BY 7339 U 2011.06.30
2
(56)
1. Патент EP 1510244 Al, МПК B 01D 53/84, 2005.
2. Патент DE 102004055162 Al, МПК C 02F 11/04, 2006.
3. Химик (Электронный ресурс); энциклопедия: сероводород. И.Н. Один. Режим до-
ступа: http://xumuk.ru Дата доступа: 20.03.2010.
4. Александров А.П. и др. Советская энциклопеция: в 5 т. - М., 1967. Т. 5. Кн. 5. -
С. 314-315.
Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности для очистки
биогаза от сероводорода и частичного удаления из него диоксида углерода.
Известна установка микробиологической очистки газа для снижения в биогазе коррози-
онного действия сероводорода, суть которой заключается в том, что разложение вредных
субстанций и одновременную регенерацию сорбционных средств осуществляют специ-
альными микроорганизмами типа пиобактерий. В реактор установки непрерывно вводят
влажную среду в виде минерального раствора, обогащенного кислородом, которая необ-
ходима для снабжения микроорганизмов питательными веществами [1].
Недостатками известной установки являются достаточно высокий расход биологиче-
ских реагентов и образование вторичных отходов, подлежащих дополнительной утилиза-
ции.
Известно устройство для удаления сернистых соединений из газа, которое является
наиболее близким к заявляемому техническому решению по очистке биогаза от сероводо-
рода и принятым за прототип.
Это устройство включает две зоны удаления сернистых соединений из биогаза и состоит
из двух очистных колонн, в каждой из которых осуществляется поэтапное получение эле-
ментарной серы. Первая зона предусматривает очистку поступающего биохимического
газа в промывной жидкости. Содержащийся в биохимическом газе сероводород растворя-
ется в промывной жидкости. Десульфурированный биогаз поступает для дальнейшего ис-
пользования. Обогащенную сероводородом жидкость непрерывно выводят из первой зоны
очистки во вторую и там аэрируют кислородсодержащим газом [2].
Недостатками известного устройства являются длительность процесса очистки и гро-
моздкость конструкции.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции.
Решение указанной задачи достигается тем, что устройство десульфуризации биогаза,
включающее очистные колонны с газом и водой, содержит одну очистную колонну с
насадкой, состоящей из пластиковых трубок.
В очистной колонне происходят все фазы образования элементарной серы, а для уско-
рения этого процесса в очистной колонне присутствует большая удельная поверхность в
виде насадки, состоящей из пластиковых трубок. Благодаря созданию большой удельной
поверхности и происходит интенсивное осаждение серы на поверхностях пластиковых
трубок. А так как углекислый газ растворим в воде, то из биогаза происходит частичное
удаление диоксида углерода.
На фиг. 1 - принципиальная схема устройства десульфуризации биогаза.
На фиг. 2 - растворимость сероводорода в воде (объемы на 1 объем воды).
Устройство десульфуризации биогаза состоит из очистной колонны 1 с насадкой 2,
выполненной из пластиковых трубок, воздушного компрессора 4 для подачи воздуха и
дозатора 5 воздуха для регулировки его подачи, камеры 8 смешения газа и воздуха, фор-
сунки 3 для распыления воды в очистной колонне 1, камеры 9 накопления и отвода отра-
ботанной воды, конденсационной шахты 6, благодаря которой отработанная вода по мере
ее накопления самотеком поступает в ферментер 7 биогазовой установки.
Устройство десульфуризации биогаза работает следующим образом.

3. BY 7339 U 2011.06.30
3
Биогаз поступает в очистную колонну 1 через насадку 2, состоящую из пластиковых
трубок. Подача воздуха осуществляется воздушным компрессором 4 со стороны входа га-
за и регулируется дозатором 5 воздуха в соответствии с его расходом. Газ и воздух сме-
шиваются в камере 8 смешения. Вода поступает из водопровода и распыляется при
помощи форсунок 3 над насадкой 2. Очищенный газ поступает на когенерационный блок
(блок не показан), а отработанная вода из камеры 9 накопления и отвода самотеком по-
ступает в конденсационную шахту 6, из которой отработанная вода по мере ее накопления
возвращается обратно в ферментер 7.
Работа устройства десульфуризации биогаза основана на растворении газов в воде. В
очистной колонне при прямом взаимодействии газа с водой из биогаза удаляют сернистые
соединения и частично диоксид углерода с получением на выходе очищенного от серово-
дорода биогаза.
На фиг. 2 изображена зависимость растворения сероводорода в воде от ее температу-
ры [3].
Так как температура поступающей из водопровода воды не превышает 20 °С, то в
устройстве десульфуризации биогаза в одном объеме воды растворяется почти 3 объема
сероводорода.
В результате взаимодействия сероводорода и воды образуется сероводородная вода,
которая на воздухе постепенно мутнеет вследствие выделения серы в результате окисли-
тельно-восстановительной реакции:
2H2S + O2 → 2S + 2H2O (при недостатке кислорода).
С водой реагирует и CO2, образуя угольную кислоту:
CO2 + H2O → H2CO3.
Растворимость диоксида углерода в воде (вес. %): 0,335 (0 °С), 0,169 (20 °С), 0,097
(40°), 0,058 (60°) [4].
Преимущество полезной модели состоит в том, что благодаря созданию большой
удельной поверхности в виде насадки из пластиковых трубок происходит интенсивное
осаждение серы на поверхностях пластиковых труб, а осуществление всех фаз образова-
ния элементарной серы в одной очистной колонне упрощает конструкцию устройства. К
тому же в биогазе, благодаря растворимости CO2 в воде, происходит частичное устране-
ние диоксида углерода.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.