一種生物質(zhì)沼氣提純方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種生物質(zhì)沼氣提純方法，將未處理的沼氣，通入微粒濾過器，使氣流中的微粒和冷凝物分化出來，再進(jìn)入干燥塔，經(jīng)干燥去除水分，再經(jīng)過脫硫塔，在常溫常壓下去除硫化物，再將脫硫后的沼氣經(jīng)過壓縮機(jī)，壓縮到21-24.5MPa。再經(jīng)回冷器，使其溫度降低后再流入低溫提純塔，控制低溫提純塔內(nèi)溫度-56℃，使沼氣中的CO2液化從低溫提純塔下部析出，得到純凈的甲烷氣體，純凈的甲烷氣體再經(jīng)低溫提純塔上方流入回冷器，經(jīng)回冷器熱交換后，溫度控制在11-14℃后，通過控制閥門排出，最后由CNG儲(chǔ)罐收集，得到純凈的甲烷。本方法的提純率高，可有效去除H2S、H2O、CO2、鹵化混合等氣體，達(dá)到甲烷濃度在99％以上。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及資源與環(huán)境【技術(shù)領(lǐng)域】。更具體地，涉及一種生物質(zhì)沼氣提純方法。 一種生物質(zhì)沼氣提純方法

【背景技術(shù)】
[0002] 沼氣工程建設(shè)直接產(chǎn)品是沼氣，沼氣是由微生物產(chǎn)生的一種可燃性混合氣體，其 主要成分是甲烷，含量約為50- 75 %，其次是25- 45%的二氧化碳，此外還有其它氣體， 如硫化氫、一氧化碳、氮?dú)?、水蒸氣、氧氣等。沼氣與天然氣組分相差很大，天然氣甲烷含量 高達(dá)96%，熱值達(dá)33500KJ/m 3,而沼氣熱值只達(dá)到天然氣的一半左右，這就限制了沼氣的 用途，主要用于照明、民用和商業(yè)灶具、工業(yè)熱源、沼氣發(fā)電等，可代替秸桿、薪柴、煤炭等燃 料。
[0003] 沼氣的凈化主要是對(duì)沼氣中的H2S、H20、C0 2、鹵化混合氣體和硅氧烷的去除，如果 沼氣燃燒放出S02，會(huì)比H2S造成更大的危害，S0 2會(huì)降低露點(diǎn)，溶于水后生成亞硫酸有腐蝕 性；如果導(dǎo)氣管中積累了水會(huì)溶解H2S而腐蝕管道，此外當(dāng)沼氣被加壓儲(chǔ)存時(shí)，為了防止因 為凝結(jié)水而凍壞儲(chǔ)氣罐，所以必須對(duì)水進(jìn)行去除；去除C0 2是因?yàn)镃02降低了沼氣的能量密 度，如果所用的沼氣需要達(dá)到天然氣標(biāo)準(zhǔn)或者被用作汽車燃料，那么就必須對(duì)其中的〇) 2進(jìn) 行去除。目前，國內(nèi)沼氣工程開展沼氣提純工作緩慢，沼氣大多只作為農(nóng)村灶具燃料使用， 用途少，使用價(jià)值低，在可再生能源發(fā)展受到高度重視的現(xiàn)狀下，沼氣提純制取生物天然 氣，擴(kuò)大沼氣用途尤為重要，特別是沼氣內(nèi)一部分雜質(zhì)未能徹底去除限制了沼氣應(yīng)用領(lǐng)域； 又因成本和環(huán)境的原因，導(dǎo)致成本過高，工藝復(fù)雜，可循環(huán)性差，不能很好的發(fā)展沼氣應(yīng)用。
[0004] 因此，需要提供一種凈化效率高，操作簡單，成本低廉，靈活可靠、適應(yīng)性好的生物 質(zhì)沼氣提純方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種凈化效率高，操作簡單，成本低廉，靈活可 靠、適應(yīng)性好的生物質(zhì)沼氣提純方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種生物質(zhì)沼氣提純方法，包括如下步驟：
[0008] 第一步：將沼氣通入微粒濾過器，待顆粒物與冷凝物分離后，經(jīng)干燥塔干燥；
[0009] 第二步：將干燥后的沼氣通入脫硫塔進(jìn)行脫硫，然后經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮，再經(jīng)第一回 冷器降溫；
[0010] 第三步：將降溫后的沼氣通入低溫提純塔，沼氣中液化的co2從低溫提純塔下部析 出，純凈的甲烷氣體經(jīng)低溫提純塔上方流入第二回冷器，與第二回冷器熱交換后，通過控制 閥門排出，由CNG儲(chǔ)罐收集，得到純凈的甲烷。
[0011] 優(yōu)選地，第二步所述脫硫是根據(jù)化學(xué)原理，在常溫常壓下采用干法脫硫連續(xù)再生 工藝去除硫化物；脫硫劑以氧化鐵為主要活性催化組分。
[0012] 脫硫劑還包括多種助催化劑與載體，脫硫率可達(dá)90%以上。
[0013] 多種催化劑主要由石灰石、碳酸鈉、乙醇胺化合物、堿性硫酸鋁、氧化鈣、氧化鎂構(gòu) 成。載體為活性炭、活性焦或活性碳纖維中的任何一種，其比表面積為150?2500m 2 · g'
[0014] 優(yōu)選地，第二步所述壓縮是將沼氣壓縮到21-24. 5MPa。
[0015] 優(yōu)選地，第三步所述低溫提純塔內(nèi)溫度控制在_56°C。
[0016] 脫除0)2是根據(jù)物理原理，經(jīng)脫硫后的沼氣，主要成分為甲烷與二氧化碳?xì)怏w，三 相點(diǎn)是指在熱力學(xué)里，可使一種物質(zhì)三相（氣相，液相，固相）共存的一個(gè)溫度和壓力的數(shù) 值。C02的三相點(diǎn)參數(shù)為：溫度-56攝氏度，壓力0. 52MPa。干冰在三相點(diǎn)以上吸熱時(shí)融化 為液態(tài)二氧化碳；在三相點(diǎn)和三相點(diǎn)一下吸熱時(shí)，則直接升華為二氧化碳蒸氣。由于〇) 2在 氣體與液體中的溶解度有限，當(dāng)溫度低于固體C02形成溫度時(shí)，氣體或液體中C02的含量超 過其飽和溶解度后，就會(huì)有co 2析出。
[0017] 優(yōu)選地，第三步所述經(jīng)過第二回冷器（8)熱交換后的沼氣溫度為11_14°C。
[0018] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0019] 1、本發(fā)明方法可有效去除H2S、H20、co2、鹵化混合等氣體，且沼氣提純率高，采用本 發(fā)明方法提純后甲烷濃度達(dá)到99 %以上。
[0020] 2、脫硫工藝采用干法脫硫連續(xù)再生方法，操作簡單，具有可連續(xù)性。
[0021] 3、本發(fā)明利用物理原理--三相點(diǎn)，有效的控制壓力及溫度，分離甲烷與二氧化 碳?xì)怏w，且三相點(diǎn)的方式是在低溫提純塔內(nèi)來實(shí)現(xiàn)，不采用溶劑吸附等復(fù)雜方式，成本低、 操作簡單。
[0022] 4、天然氣提純也有低溫液化方式，但一般所指的是使甲烷液化成為LNG的過程中 脫去二氧化碳等其他成分，要求的工藝溫度達(dá)_170°C以下，投入能耗較高，且不適于中小規(guī) 模生產(chǎn)，產(chǎn)出的LNG在貯存方面有一定的危險(xiǎn)性。本發(fā)明采用的提純用倆個(gè)回冷器使得最 終存儲(chǔ)方式直接采用CNG模式。獲取的甲烷氣體為高壓形態(tài)以CNG模式存儲(chǔ)，便于商品流 通，用于化工原料、民用燃料、車用天然氣領(lǐng)域等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024] 圖1示出本發(fā)明實(shí)施例的生物質(zhì)沼氣提純方法流程圖。
[0025] 圖1中：1、沼氣，2、微粒濾過器，3、干燥塔，4、脫硫塔，5、壓縮機(jī)，6、回冷器，7、低溫 提純塔，8、回冷器，9、控制閥門，10、CNG儲(chǔ)罐。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具 體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 如圖1所示，將未處理的沼氣1，通入微粒濾過器2,使氣流中的微粒和冷凝物分化 出來，再進(jìn)入干燥塔3,經(jīng)干燥使水分去除，再經(jīng)過脫硫塔4,在常溫常壓下去除硫化物，脫 硫工藝采用干法脫硫連續(xù)再生工藝，其中脫硫劑以氧化鐵為主要活性催化組分，并添加多 種助催化劑與載體，脫硫率可達(dá)90%以上；再將脫硫后的沼氣經(jīng)過壓縮機(jī)5,壓縮到22MPa ; 再經(jīng)回冷器6,使其溫度降低后再流入低溫提純塔7,控制低溫提純塔內(nèi)溫度-56°C，使沼氣 中的C02液化從低溫提純塔下部析出，得到純凈的甲烷氣體，純凈的甲烷氣體經(jīng)低溫提純塔 7上方流入回冷器8,經(jīng)回冷器8熱交換后，溫度控制在11-14°C后，通過控制閥門9排出，最 后由CNG儲(chǔ)罐10收集，得到純凈的甲烷。所得甲烷濃度為99. 1 %。排出的C02由回收裝置 進(jìn)行收集。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 一種生物質(zhì)沼氣提純方法，包括如下步驟：
[0031] 第一步：將沼氣1通入微粒濾過器2,待顆粒物與冷凝物分離后，經(jīng)干燥塔3干燥；
[0032] 第二步：將干燥后的沼氣通入脫硫塔4進(jìn)行脫硫，然后經(jīng)過壓縮機(jī)5壓縮到 21MPa，再經(jīng)第一回冷器6降溫；所述脫硫是在常溫常壓下采用干法脫硫連續(xù)再生工藝去 除硫化物；脫硫劑以氧化鐵為主要活性催化組分，還包括多種助催化劑與載體。脫硫率為 90%以上。
[0033] 第三步：將降溫后的沼氣通入低溫提純塔7,沼氣中液化的C02從低溫提純塔7下 部析出，純凈的甲烷氣體經(jīng)低溫提純塔7上方流入第二回冷器8,與第二回冷器8熱交換后， 沼氣溫度控制為11°C，通過控制閥門排出，由CNG儲(chǔ)罐收集，得到純凈的甲烷，所得甲烷濃 度為99. 7%。所述低溫提純塔7內(nèi)溫度控制在-56°C。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 一種生物質(zhì)沼氣提純方法，包括如下步驟：
[0036] 第一步：將沼氣1通入微粒濾過器2,待顆粒物與冷凝物分離后，經(jīng)干燥塔3干燥；
[0037] 第二步：將干燥后的沼氣通入脫硫塔4進(jìn)行脫硫，然后經(jīng)過壓縮機(jī)5壓縮到 24. 5MPa，再經(jīng)第一回冷器6降溫；所述脫硫是在常溫常壓下采用干法脫硫連續(xù)再生工藝去 除硫化物；脫硫劑以氧化鐵為主要活性催化組分，還包括多種助催化劑與載體。脫硫率為 90%以上。
[0038] 第三步：將降溫后的沼氣流入低溫提純塔7,沼氣中液化的C02從低溫提純塔7下 部析出，純凈的甲烷氣體經(jīng)低溫提純塔7上方流入第二回冷器8,與第二回冷器8熱交換后， 沼氣溫度控制為11°C，通過控制閥門排出，由CNG儲(chǔ)罐收集，得到純凈的甲烷，所得甲烷濃 度為96%。所述低溫提純塔7內(nèi)溫度控制在-56°C。
[0039] 顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā) 明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1. 一種生物質(zhì)沼氣提純方法，其特征在于，包括如下步驟： 第一步：將沼氣（1)通入微粒濾過器（2)，待顆粒物與冷凝物分離后，經(jīng)干燥塔（3)干 燥； 第二步：將干燥后的沼氣通入脫硫塔（4)進(jìn)行脫硫，然后經(jīng)過壓縮機(jī)（5)壓縮，再經(jīng)第 一回冷器（6)降溫； 第三步：將降溫后的沼氣通入低溫提純塔（7)，沼氣中液化的C02從低溫提純塔（7)下 部析出，純凈的甲烷氣體經(jīng)低溫提純塔（7)上方流入第二回冷器（8)，與第二回冷器（8)熱 交換后，通過控制閥門排出，由CNG儲(chǔ)罐收集，得到純凈的甲烷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)沼氣提純方法，其特征在于：第二步所述脫硫是指在 常溫常壓下采用干法脫硫連續(xù)再生工藝去除硫化物；脫硫劑以氧化鐵為主要活性催化組 分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)沼氣提純方法，其特征在于：第二步所述壓縮是將沼 氣壓縮到21-24. 5MPa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)沼氣提純方法，其特征在于：第三步所述低溫提純塔 (7)內(nèi)溫度控制在-56 °C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)沼氣提純方法，其特征在于：第三步所述經(jīng)過第二回 冷器（8)熱交換后的沼氣溫度為11_14°C。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK104087355SQ201410270725
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】李安泰 申請人:吉林省惠澤燃?xì)庥邢薰?br>