本發(fā)明涉及能夠驅(qū)使移動到沼氣產(chǎn)地，就地將沼氣凈化、壓縮、分離、液化、罐裝，產(chǎn)出液態(tài)二氧化碳和液化甲烷的裝置，具體是指一種車載式沼氣壓縮分離液化罐裝機。

背景技術(shù)：

我國當前沼氣生產(chǎn)已有較堅實的基礎(chǔ)。農(nóng)村沼氣普及率較高，大型沼氣開發(fā)也積累了一定的基礎(chǔ)。充分利用資源量巨大的農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為沼氣，發(fā)展生物燃氣產(chǎn)業(yè)，可直接用于汽車燃料，技術(shù)成熟，操作簡便，成本較低，燃燒熱值較高，效果較好，有希望大規(guī)模發(fā)展。沼氣凈化提純的生物燃氣，主要成分為甲烷，與天然氣完全相同，用于汽車燃料原理與天然氣完全一致，技術(shù)已相當成熟，國際上已在北歐一些國家如瑞典普及。我國天然氣汽車已在許多地區(qū)推廣普及，為生物燃氣開車奠定了良好基礎(chǔ)。

但是，農(nóng)林秸稈廢棄物轉(zhuǎn)化車用生物燃氣，同樣也要面對農(nóng)林廢棄物資源高度分散所帶來的規(guī)模化轉(zhuǎn)化系列難題。大規(guī)模集中處理農(nóng)林廢棄物，發(fā)展大型集約化工廠生產(chǎn)，存在資源高度分散、季節(jié)過于集中、收儲運困難等導致產(chǎn)業(yè)盈利能力弱，成為無法可持續(xù)發(fā)展的局限性。因此，人們在探討集成聯(lián)網(wǎng)式大型沼氣工程(CN101724659A)，轉(zhuǎn)變大型集約化的方式，以分散就地處理的適度規(guī)模沼氣發(fā)酵裝置(CN105087655A)，就地將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化沼氣，采用管網(wǎng)系統(tǒng)收集、輸送沼氣至加工點，再配以車載式沼氣加工裝置(CN101949633A)，實現(xiàn)沼氣加工流動作業(yè)，沼渣就地還田，從而大幅度節(jié)省沼氣工程設(shè)施投入，減少沼氣工程運營成本，提高沼氣生產(chǎn)效率。

在這套大型沼氣工程系統(tǒng)中，其核心技術(shù)的車載式沼氣提純、液化罐裝設(shè)備，需要配置深冷設(shè)備及其隔熱保溫設(shè)備體積大、造價高。所以亟需一種車載式沼氣壓縮分離液化罐裝機，來解決在完成沼氣的凈化、分離、提純、罐裝的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)設(shè)備小型化、造價低并可車載的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種車載式沼氣壓縮分離液化罐裝機，來解決在完成沼氣的凈化、分離、提純、罐裝的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)設(shè)備小型化并可車載的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種車載式沼氣壓縮分離液化罐裝機，包括：運載車(1)、罐裝機機組(10)，所述罐裝機機組(10)安裝在所述運載車(1)的平臺上，其特征在于：所述罐裝機機組(10)包括脫硫塔(3)、水洗脫碳罐(4)、脫水罐(5)、沼氣液化罐(6)，通過管道依次串聯(lián)構(gòu)成；

所述罐裝機機組(10)還包括壓縮機(2)，所述壓縮機(2)分為兩組，第一組串聯(lián)在所述脫硫塔(3)、水洗脫碳罐(4)之間，第二組串聯(lián)在所述脫水罐(5)、沼氣液化罐(6)之間。

所述壓縮機(2)為五級壓縮機，一二三級壓縮串聯(lián)后為所述第一組壓縮機，四五級壓縮串聯(lián)后為所述第二組壓縮機；經(jīng)過所述的第一組壓縮機(2)壓縮后的脫硫沼氣氣體壓力至7-8MPa進入所述水洗脫碳罐(4)；經(jīng)過所述的第二組壓縮機(2)壓縮后的脫水甲烷氣體壓力至25MPa進入所述沼氣液化罐(6)。

所述脫硫塔(3)、水洗脫碳罐(4)并排設(shè)置于所述運載車(1)平臺前方并固定于支架上，臥式的所述沼氣液化罐(6)、所述脫水罐(5)各均為兩臺并前后平行設(shè)置于所述運載車(1)后方，兩臺所述脫水罐(5)通過支架(100)懸于所述沼氣液化罐(6)正上方設(shè)置，所述壓縮機(2)置于所述脫硫塔(3)與沼氣液化罐(6)之間；

所述脫硫塔(3)上部的進氣口(31)外接沼氣源，其下部出氣口(32)通過脫硫沼氣管道(8)連接所述第一組壓縮機(2)的進氣端，所述第一組壓縮機(2)的出氣端與所述水洗脫碳罐(4)下部的進氣口(44)通過第一組壓縮氣管道一(91)連接，所述水洗脫碳罐(4)頂部排氣口(41)通過第一組壓縮氣管道二(92)并聯(lián)連接兩個所述脫水罐(5)一端的脫水罐進氣口(52)，兩個所述脫水罐(5)另一端的脫水罐出氣口(51)并聯(lián)后通過第一組壓縮氣管道三(93)連接所述第二組壓縮機(2)的進氣端，所述第二組壓縮機(2)的出氣端通過第二組壓縮氣管道(101)連接所述沼氣液化罐(6)頂部的高壓輸氣管入口(65)。

所述脫硫塔(3)為立式的封閉罐體，內(nèi)置數(shù)個橫隔板，相鄰橫隔板交錯設(shè)置缺口，并略向缺口端下傾，其塔體內(nèi)填充脫硫劑，并設(shè)置有進氣口(31)、出氣口(32)、進料口(33)、出料口(34)，所述脫硫塔的進氣口(31)外接沼氣源，所述出氣口(32)連接所述第一組壓縮機(2)進氣端；所述進氣口(31)、出氣口(32)為長管插接而成，所述進料口(33)位于罐體頂部豎直設(shè)置，所述進料口(33)側(cè)壁上水平插接并連通所述進氣口(31)，所述出料口(34)位于罐體底部豎直設(shè)置，所述出料口(34)側(cè)壁上水平插接連通所述出氣口(32)。

所述水洗脫碳罐(4)為立式隔板式水洗罐，其為封閉罐體，內(nèi)部豎直設(shè)置有縱隔板(49)將罐體內(nèi)分為前后兩個半?yún)^(qū)，所述縱隔板(49)一側(cè)與所述水洗脫碳罐(4)內(nèi)壁連接固定封死，另一側(cè)與所述水洗脫碳罐(4)內(nèi)壁留有間隙(410)；所述水洗脫碳罐(4)罐體內(nèi)沿上下方向水平設(shè)置有多個水洗脫碳罐橫隔板(48)，相鄰橫隔板之間區(qū)域被縱隔板隔開兩半，每個所述水洗脫碳罐橫隔板(48)均設(shè)置有開口，上下相鄰的所述水洗脫碳罐橫隔板開口分置于前后半?yún)^(qū)，且所述開口設(shè)置于所述縱隔板(49)封死端；所述水洗脫碳罐(4)底部設(shè)置有水洗脫碳罐排液口(42)，頂部設(shè)置有水洗脫碳罐排氣口(41)，側(cè)壁上方設(shè)置有水洗脫碳罐進液口(43)，所述水洗脫碳罐進液口(43)外接純凈水水源，罐體側(cè)壁下方設(shè)置有水洗脫碳罐進氣口(44)，所述水洗脫碳罐進氣口(44)為水平插入罐體的長管，其插入的里端頭封閉，插入段長管上設(shè)置有通氣微孔(47)，并外接第一組所述壓縮機(2)出氣端。

所述脫水罐(5)為臥式的封閉罐體，其內(nèi)部縱向豎直設(shè)置有豎隔板(58)將罐體內(nèi)分為前后兩個半?yún)^(qū)，所述豎隔板(58)頂部與罐體內(nèi)壁連接固定，底部與罐體內(nèi)壁留有間隙，所述脫水罐(5)內(nèi)部填充脫水吸附劑并沿左右方向相互平行且豎直設(shè)置有多個脫水罐橫隔板(57)，相鄰橫隔板之間區(qū)域被縱隔板隔開兩半，每個所述脫水罐橫隔板(57)頂部均設(shè)置有開口，相鄰所述脫水罐橫隔板(57)的開口分置于前后兩個半?yún)^(qū)，所述脫水罐(5)左右兩端分別設(shè)置有脫水罐進氣口(52)、脫水罐出氣口(51)，所述脫水罐進氣口(52)連接所述水洗脫碳罐排氣口(41)，所述脫水罐出氣口(51)連接所述壓縮機(2)的第二組壓縮機進氣端，頂部設(shè)置有脫水罐進料口(53)、底部設(shè)置有脫水罐出料口(54)；所述脫水罐(5)為并聯(lián)的兩臺交替使用，相鄰所述脫水罐橫隔板(57)之間均設(shè)置有所述脫水罐進料口(53)、脫水罐出料口(54)，相鄰所述脫水罐進料口(53)分置于所述脫水罐上方并被橫隔板(58)隔開前后半?yún)^(qū)并列排布。

所述沼氣液化罐(6)為立式封閉罐體，罐體內(nèi)底部填充有液化助劑(67)，所述沼氣液化罐(6)底部設(shè)置有液料進出口(64)，頂部設(shè)置有高壓輸氣管入口(65)，所述高壓輸氣管入口(65)為內(nèi)置的高壓輸氣管，所述高壓輸氣管由頂部豎直設(shè)置的一段單管和由其底部分出左右兩路豎直設(shè)置的高壓輸氣管支管(651)構(gòu)成，所述高壓輸氣管支管的底端浸在所述液化助劑(67)中并連通橫向設(shè)置的水平高壓輸氣管支管(652)，所述水平高壓輸氣管支管(652)上設(shè)置有高壓微孔，所述液料進出口(64)豎直設(shè)置進出液料管(641)，所述進出液料管(641)頂端延至所述沼氣液化罐(6)內(nèi)的頂部，所述進出液料管上部設(shè)置有高壓微孔，所述高壓輸氣管入口(65)連接所述壓縮機(2)的第二組壓縮機的出氣端，所述沼氣液化罐(6)頂部設(shè)置有安全閥、壓力表，所述沼氣液化罐(6)為兩臺并聯(lián)交替使用，所述沼氣液化罐(6)為兩臺并聯(lián)交替使用。

所述液化助劑為五碳以上烷烴或者烯烴液化助劑，體積占罐體溶積1/5-2/5，所述液化助劑為2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷或2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷的混合物中的一種，所述的混合物中2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷重量份數(shù)比為5～10:5～0，所述的混合物中2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷重量份數(shù)比為5～10:5～0。

各步驟入如下，以下各步驟在常溫下進行：

步驟一：將待處理的沼氣通過進氣口(31)通入脫硫塔(3)內(nèi)，所述脫硫塔(3)內(nèi)填充的脫硫劑與待處理的沼氣進行反應(yīng)吸附脫硫,沼氣被脫硫凈化；

步驟二：將步驟一脫硫后的沼氣通過所述脫硫塔的出氣口(32)排出并通入壓縮機的第一組壓縮機，壓縮后氣體壓力為8.0MPa，沼氣被第一組壓縮后增壓；

步驟三：將步驟二中增壓后的沼氣通過水洗脫碳罐進氣口(44)通入所述水洗脫碳罐(4)內(nèi)，通過所述水洗脫碳罐進液口(43)通入純凈水，沼氣與純凈水在所述水洗脫碳罐(4)內(nèi)混合反應(yīng)，與純凈水混合反應(yīng)后得到的二氧化碳的水溶液，通過所述水洗脫碳罐排液口(42)排出，經(jīng)脫碳分離后的沼氣即是生物燃氣通過水洗脫碳罐排氣口(41)排出；

步驟四：將步驟三中脫碳后排出的生物燃氣通過所述脫水罐進氣口(52)通入所述脫水罐(5)內(nèi)，與其內(nèi)填充的脫水吸附劑進行吸附脫水反應(yīng)，脫水反應(yīng)后獲得的干燥生物燃氣通過所述脫水罐出氣口(51)排出；

步驟五：將步驟四排出的生物燃氣通過所述壓縮機的第二組壓縮機進一步加壓，壓縮后氣體壓力為25MPa，生物燃氣被第二組壓縮后加壓；

步驟六：將步驟五中加壓后的干燥生物燃氣再通過所述高壓輸氣管入口(65)通入所述沼氣液化罐(6)內(nèi)，干燥生物燃氣與液化助劑(67)進行混合后，生物燃氣被液化儲存。

所述液化助劑為五碳以上烷烴或者烯烴液化助劑，體積占罐體溶積1/5-2/5，所述液化助劑為2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷或2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷的混合物中的一種，2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷或2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷混合物的重量份數(shù)比均為5～10:5～0。

本發(fā)明的優(yōu)點如下：

1.本車載式沼氣壓縮分離液化罐裝機，實現(xiàn)了沼氣的凈化、分離、提純、罐裝，并采用了壓縮液化的方法，取消了配置深冷設(shè)備及其隔熱保溫設(shè)備。實現(xiàn)了設(shè)備的小型化并可車載。具備靈活機動的作業(yè)能力、體積小、造價低、高度集成化、效率高等優(yōu)點。

2.采用液化助劑方法，實現(xiàn)常溫條件下將提純生物燃氣、二氧化碳壓縮液化，實現(xiàn)生物燃氣液化罐裝，所獲液化產(chǎn)品為二氧化碳-水及甲烷-液化助劑混合物，比深冷液化大幅度減少能耗。

3.經(jīng)過緩沖罐提取，最終利用的仍然為純凈的二氧化碳和甲烷氣體。經(jīng)緩沖罐減壓提取后，水、液化助劑仍為液體，并可重復回收利用。而緩沖罐提取后的甲烷、二氧化碳，不影響其較高標準的應(yīng)用要求，如車用生物燃氣要求。

4.設(shè)備隨車移動，就地運行，使沼氣加工可在廣闊田野上，任何能夠到達的地點運行，使得車用生物燃氣產(chǎn)業(yè)開發(fā)，避免農(nóng)林秸稈廢棄物收集、運輸、加工等系列難題，不受運輸半徑的限制，極大擴展秸稈原料的利用范圍。

5.車載型設(shè)備，避免了原料輸入和廢渣輸出的巨大運量，只需運輸成品，運輸效率極高；從而避免了秸稈運輸效率低，收集難度大等系列難題，極大地減少了運輸成本，提高了產(chǎn)業(yè)效益。

6.避免長途運輸原料和廢渣，可節(jié)省車隊投入，降低運費成本。這些降低成本的優(yōu)點，使得沼氣低效益行業(yè)成為能夠盈利的可行產(chǎn)業(yè)。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的整體流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明脫硫塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明脫碳水洗罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)置示意圖；

圖6為本發(fā)明脫碳水洗罐內(nèi)部橫隔板開口布置示意圖；

圖7為本發(fā)明脫碳水洗罐內(nèi)部基于圖5相鄰橫隔板開口布置示意圖；

圖8為本發(fā)明脫水罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明脫水罐橫隔板開口布置示意圖；

圖10為本發(fā)明脫水罐內(nèi)部基于圖8相鄰脫水罐橫隔板開口布置示意圖；

圖11為本發(fā)明的立式沼氣液化罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明的臥式沼氣液化罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明的緩沖罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。

以下實施例僅是為清楚說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在下述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動，而這些屬于本發(fā)明精神所引出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。

一種車載式沼氣壓縮分離液化罐裝機，包括：運載車1、罐裝機機組10，所述罐裝機機組10安裝在所述運載車1的平臺上，所述罐裝機機組10包括脫硫塔3、水洗脫碳罐4、脫水罐5、沼氣液化罐6，通過管道依次串聯(lián)構(gòu)成；

所述罐裝機機組10還包括壓縮機2，所述壓縮機2分為兩組，第一組串聯(lián)在所述脫硫塔3、水洗脫碳罐4之間，第二組串聯(lián)在所述脫水罐5、沼氣液化罐6之間。

所述壓縮機2為五級壓縮機，一二三級壓縮串聯(lián)后為所述第一組壓縮機，四五級壓縮串聯(lián)后為所述第二組壓縮機；經(jīng)過所述的第一組壓縮機2壓縮后的脫硫沼氣氣體壓力至7-8MPa進入所述水洗脫碳罐4；經(jīng)過所述的第二組壓縮機2壓縮后的脫水甲烷氣體壓力至25MPa進入所述沼氣液化罐6。

所述脫硫塔3、水洗脫碳罐4并排設(shè)置于所述運載車1平臺前方并固定于支架上，臥式的所述沼氣液化罐6、所述脫水罐5各均為兩臺并前后平行設(shè)置于所述運載車1后方，兩臺所述脫水罐5通過支架100懸于所述沼氣液化罐6正上方設(shè)置，所述壓縮機2置于所述脫硫塔3與沼氣液化罐6之間；

所述脫硫塔3上部的進氣口31外接沼氣源，其下部出氣口32通過脫硫沼氣管道8連接所述第一組壓縮機2的進氣端，所述第一組壓縮機2的出氣端與所述水洗脫碳罐4下部的進氣口44通過第一組壓縮氣管道一91連接，所述水洗脫碳罐4頂部排氣口41通過第一組壓縮氣管道二92并聯(lián)連接兩個所述脫水罐5一端的脫水罐進氣口52，兩個所述脫水罐5另一端的脫水罐出氣口51并聯(lián)后通過第一組壓縮氣管道三93連接所述第二組壓縮機2的進氣端，所述第二組壓縮機2的出氣端通過第二組壓縮氣管道101連接所述沼氣液化罐6頂部的高壓輸氣管入口65。

所述脫硫塔3為立式的封閉罐體，內(nèi)置數(shù)個橫隔板，相鄰橫隔板交錯設(shè)置缺口，并略向缺口端下傾，其塔體內(nèi)填充脫硫劑，并設(shè)置有進氣口31、出氣口32、進料口33、出料口34，所述脫硫塔的進氣口31外接沼氣源，所述出氣口32連接所述第一組壓縮機2進氣端；所述進氣口31、出氣口32為長管插接而成，所述進料口33位于罐體頂部豎直設(shè)置，所述進料口33側(cè)壁上水平插接并連通所述進氣口31，所述出料口34位于罐體底部豎直設(shè)置，所述出料口34側(cè)壁上水平插接連通所述出氣口32。

所述水洗脫碳罐4為立式隔板式水洗罐，其為封閉罐體，內(nèi)部豎直設(shè)置有縱隔板49將罐體內(nèi)分為前后兩個半?yún)^(qū)，所述縱隔板49一側(cè)與所述水洗脫碳罐4內(nèi)壁連接固定封死，另一側(cè)與所述水洗脫碳罐4內(nèi)壁留有間隙410；所述水洗脫碳罐4罐體內(nèi)沿上下方向水平設(shè)置有多個水洗脫碳罐橫隔板48，相鄰橫隔板之間區(qū)域被縱隔板隔開兩半，每個所述水洗脫碳罐橫隔板48均設(shè)置有開口，上下相鄰的所述水洗脫碳罐橫隔板開口分置于前后半?yún)^(qū)，且所述開口設(shè)置于所述縱隔板49封死端；所述水洗脫碳罐4底部設(shè)置有水洗脫碳罐排液口42，頂部設(shè)置有水洗脫碳罐排氣口41，側(cè)壁上方設(shè)置有水洗脫碳罐進液口43，所述水洗脫碳罐進液口43外接純凈水水源，罐體側(cè)壁下方設(shè)置有水洗脫碳罐進氣口44，所述水洗脫碳罐進氣口44為水平插入罐體的長管，其插入的里端頭封閉，插入段長管上設(shè)置有通氣微孔47，并外接第一組所述壓縮機2出氣端。

所述脫水罐5為臥式的封閉罐體，其內(nèi)部縱向豎直設(shè)置有豎隔板58將罐體內(nèi)分為前后兩個半?yún)^(qū)，所述豎隔板58頂部與罐體內(nèi)壁連接固定，底部與罐體內(nèi)壁留有間隙，所述脫水罐5內(nèi)部填充脫水吸附劑并沿左右方向相互平行且豎直設(shè)置有多個脫水罐橫隔板57，相鄰橫隔板之間區(qū)域被縱隔板隔開兩半，每個所述脫水罐橫隔板57頂部均設(shè)置有開口，相鄰所述脫水罐橫隔板57的開口分置于前后兩個半?yún)^(qū)，所述脫水罐5左右兩端分別設(shè)置有脫水罐進氣口52、脫水罐出氣口51，所述脫水罐進氣口52連接所述水洗脫碳罐排氣口41，所述脫水罐出氣口51連接所述壓縮機2的第二組壓縮機進氣端，頂部設(shè)置有脫水罐進料口53、底部設(shè)置有脫水罐出料口54；所述脫水罐5為并聯(lián)的兩臺交替使用，相鄰所述脫水罐橫隔板57之間均設(shè)置有所述脫水罐進料口53、脫水罐出料口54，相鄰所述脫水罐進料口53分置于所述脫水罐上方并被橫隔板58隔開前后半?yún)^(qū)并列排布。

所述沼氣液化罐6為立式封閉罐體，罐體內(nèi)底部填充有液化助劑67，所述沼氣液化罐6底部設(shè)置有液料進出口64，頂部設(shè)置有高壓輸氣管入口65，所述高壓輸氣管入口65為內(nèi)置的高壓輸氣管，所述高壓輸氣管由頂部豎直設(shè)置的一段單管和由其底部分出左右兩路豎直設(shè)置的高壓輸氣管支管651構(gòu)成，所述高壓輸氣管支管的底端浸在所述液化助劑67中并連通橫向設(shè)置的水平高壓輸氣管支管652，所述水平高壓輸氣管支管652上設(shè)置有高壓微孔，所述液料進出口64豎直設(shè)置進出液料管641，所述進出液料管641頂端延至所述沼氣液化罐6內(nèi)的頂部，所述進出液料管上部設(shè)置有高壓微孔，所述高壓輸氣管入口65連接所述壓縮機2的第二組壓縮機的出氣端，所述沼氣液化罐6頂部設(shè)置有安全閥、壓力表，所述沼氣液化罐6為兩臺并聯(lián)交替使用，所述沼氣液化罐6為兩臺并聯(lián)交替使用。

所述液化助劑為五碳以上烷烴或者烯烴液化助劑，體積占罐體溶積1/5-2/5，所述液化助劑為2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷或2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷的混合物中的一種，所述的混合物中2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷重量份數(shù)比為5～10:5～0，所述的混合物中2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷重量份數(shù)比為5～10:5～0。

各步驟入如下，以下各步驟在常溫下進行：

步驟一：將待處理的沼氣通過進氣口31通入脫硫塔3內(nèi)，所述脫硫塔3內(nèi)填充的脫硫劑與待處理的沼氣進行反應(yīng)吸附脫硫,沼氣被脫硫凈化；

步驟二：將步驟一脫硫后的沼氣通過所述脫硫塔的出氣口32排出并通入壓縮機的第一組壓縮機，壓縮后氣體壓力為8.0MPa，沼氣被第一組壓縮后增壓；

步驟三：將步驟二中增壓后的沼氣通過水洗脫碳罐進氣口44通入所述水洗脫碳罐4內(nèi)，通過所述水洗脫碳罐進液口43通入純凈水，沼氣與純凈水在所述水洗脫碳罐4內(nèi)混合反應(yīng)，與純凈水混合反應(yīng)后得到的二氧化碳的水溶液，通過所述水洗脫碳罐排液口42排出，經(jīng)脫碳分離后的沼氣即是生物燃氣通過水洗脫碳罐排氣口41排出；

步驟四：將步驟三中脫碳后排出的生物燃氣通過所述脫水罐進氣口52通入所述脫水罐5內(nèi)，與其內(nèi)填充的脫水吸附劑進行吸附脫水反應(yīng)，脫水反應(yīng)后獲得的干燥生物燃氣通過所述脫水罐出氣口51排出；

步驟五：將步驟四排出的生物燃氣通過所述壓縮機的第二組壓縮機進一步加壓，壓縮后氣體壓力為25MPa，生物燃氣被第二組壓縮后加壓；

步驟六：將步驟五中加壓后的干燥生物燃氣再通過所述高壓輸氣管入口65通入所述沼氣液化罐6內(nèi)，干燥生物燃氣與液化助劑67進行混合后，生物燃氣被液化儲存。

所述液化助劑為五碳以上烷烴或者烯烴液化助劑，體積占罐體溶積1/5-2/5，所述液化助劑為2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷或2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷的混合物中的一種，2,2二甲基丙烷和異構(gòu)十二烷或2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷混合物的重量份數(shù)比均為5～10:5～0。

如圖12所示還有一種臥室沼氣液化罐，罐體內(nèi)底部填充有液化助劑，所述沼氣液化罐底部設(shè)置有液料進出口、高壓輸氣管入口，所述液料進出口為豎直內(nèi)置設(shè)置在所述沼氣液化罐內(nèi)的氣管，其頂部延伸至所述沼氣液化罐頂部并在管體上設(shè)置有高壓微孔，所述高壓輸氣管入口包括豎直管段與水平管段，所述豎直管段插入所述沼氣液化罐罐體，并且其頂部封閉，所述豎直管段的插入段水平連通相互平行設(shè)置的兩根所述水平管段，所述水平管段浸在所述液化助劑內(nèi)，其里端封閉并在其管體上設(shè)置有高壓微孔，所述高壓輸氣管入口連接所述壓縮機的第二組壓縮的出氣端；所述沼氣液化罐左右兩端設(shè)置有安全閥，頂部設(shè)置有壓力表，所述沼氣液化罐為兩臺并聯(lián)交替使用。

其技術(shù)方案和工作原理：

本發(fā)明的技術(shù)方案是：以助劑壓縮液化法為核心，集成吸附脫硫、水洗脫碳、吸附脫水及高壓液化罐裝等技術(shù)，建立車載式裝置，實現(xiàn)設(shè)備在集成聯(lián)網(wǎng)沼氣工程中流動作業(yè)，將沼氣凈化、分離、液化、罐裝。

1.采用助劑壓縮液化技術(shù)，在常溫條件下，通過沼氣液化助劑的作用，實現(xiàn)沼液壓縮液化罐裝。

2.集成吸附劑脫硫法、水洗脫碳法、吸附劑脫水法，對沼氣進行處理，實現(xiàn)沼氣凈化和分離。

3.將相應(yīng)沼氣壓縮和預處理設(shè)備總裝在車載平臺中，達到設(shè)備車載化隨車移動目的，實現(xiàn)沼氣凈化、分離、液化、罐裝流動作業(yè)。

所述的“助劑壓縮液化法”，其工藝流程如圖1所示。其原理是常溫條件下，提純沼氣甲烷在任何壓力下不可能液化。但在液化助劑的作用下，通過加壓，可與助劑共同液化。選擇合適的液化助劑，共同液化的液體，在減壓條件下，甲烷氣與液化助劑分離，甲烷迅速轉(zhuǎn)為氣體，而液化助劑在較小壓力甚至常壓下仍為液體。

以上工藝流程中，各個環(huán)節(jié)所采用的設(shè)備條件和技術(shù)參數(shù)如下所述：

第一步：吸附脫硫

包括吸附脫硫和脫硫劑再生。采用脫硫塔充填脫硫劑，形成脫硫環(huán)節(jié)的設(shè)備和物質(zhì)基礎(chǔ)。為適應(yīng)設(shè)備的車載化，本項目使用常見脫硫塔形態(tài)見圖3，由脫硫罐內(nèi)置數(shù)個一側(cè)留有缺口并向缺口側(cè)下傾的橫隔板。脫硫塔的使用過程：關(guān)閉塔底的出料口，打開進料口，將脫硫劑從進料口裝入，在重力作用下，脫硫劑顆粒從頂層隔壁逐層向下滑落，逐層填滿塔內(nèi)，關(guān)閉進料口。然后從進料口側(cè)面的進氣口輸入沼氣，沼氣從頂層脫硫劑通過，并從上到下，逐層通過脫硫劑，最后從塔底出氣口輸出，沼氣中的二氧化硫被脫硫劑吸附。脫硫劑使用一段時間后，需及時更換。更換脫硫劑的過程：打開塔底盲板，脫硫劑在重力作用下自動下滑，從出料口滑出?；龅拿摿騽┙?jīng)過晾曬可再生利用。脫硫劑為TFC氧化鐵脫硫劑。脫硫劑再生采用晾曬法完成，只需一個50㎡的耐高溫晾曬場即可。耐高溫晾曬場應(yīng)設(shè)在公司總部開闊通風地。沼氣通過輸氣泵輸入車載式沼氣壓縮液化罐裝機的脫硫塔進氣口源源不斷地注入，沼氣通過脫硫塔后脫硫從出氣口輸出，經(jīng)過第一組壓縮機壓縮至8MPa，并從水洗脫碳罐進氣口輸入。

第二步：水洗脫碳

脫碳水洗罐為GB713壓力容器鋼板材質(zhì)，耐受壓力為12MPa。水洗脫碳過程在脫碳水洗罐中完成。包括加水、增壓、脫碳、罐裝、提取、水洗、回收等過程。

加水，步驟在常溫常壓下完成，通過高壓注水泵將清水注入水洗罐，直至水洗罐容積1/2，留1/2空間繼續(xù)增壓注水。水質(zhì)要求無雜質(zhì)的純凈水，避免雜質(zhì)沉淀，造成設(shè)備管路堵塞。

增壓，關(guān)閉所有閥門，通過高壓注水泵繼續(xù)將水注入罐內(nèi)，直至罐內(nèi)水壓力升至8.0MPa，水占罐體9/10體積。留下1/10空間作為集氣區(qū)。

脫碳，將通過所述壓縮機的第一組壓縮機增壓至8.0MPa的脫硫沼氣壓入水洗罐。脫硫沼氣從進氣口壓入脫碳水洗罐后，從底部通氣管微孔中噴出，與罐內(nèi)水混合并沿著橫隔板通過(如圖5-6所示)縱隔板、橫隔板逐層上升。

在上升過程中，沼氣與水混合形成氣-液混合物，并有足夠的行程使二氧化碳與水相互作用，二氧化碳被溶于水。當氣液混合物上升至罐頂時，二氧化碳在高壓條件下被水充分吸收并液化，沼氣被提純?yōu)橹饕煞旨淄椋蔀槊撎颊託狻猩倭慷趸嫉募淄椤?/p>

水洗罐頂部脫碳后的甲烷氣體，通過頂部出氣口、管道進入壓縮機第二組壓縮機增壓進氣口。

罐裝，為高壓二氧化碳水混合溶液從甲烷氣體分離后，從水洗罐底部通過減壓閥門流出，并罐裝在壓力罐中。承裝高壓二氧化碳水溶液的壓力罐為單獨配置的壓力容器，由壓力容器鋼板制成，耐受壓力為10MPa。

提取，罐裝在壓力罐中的二氧化碳水混合溶液由于含水分，可用于大棚農(nóng)業(yè)的氣體肥料。將罐裝二氧化碳通過管道與預留在農(nóng)業(yè)大棚中的緩沖罐連接，打開閥門，將二氧化碳液體釋放進(如圖11所示)緩沖罐中，由于緩沖罐內(nèi)液體減壓至常壓，二氧化碳與水分離，二氧化碳直接釋放進農(nóng)業(yè)大棚，增加大棚內(nèi)二氧化碳濃度，促進作物增產(chǎn)。

洗水回收二氧化碳與水分離后，液態(tài)水留在緩沖罐中，可回收重復利用，也可排放在農(nóng)田。

第三步：吸附脫水

包括吸附脫水和脫水劑再生等過程。

吸附脫水，用于沼氣脫水的吸附劑主要為硅膠、氧化鋁或氧化鎂等材料。配套設(shè)備為脫水罐(如圖7-9所示)，罐內(nèi)充填脫水吸附劑，罐體采用GB713壓力容器鋼板制造，耐受壓力12MPa，工作壓力8MPa。脫水罐需配備兩套，以便交替使用。其中一套用于脫水時，另一套用于脫水劑再生。脫水劑再生，采用后續(xù)除水后的高壓干氣脫除脫水劑的水分。將后續(xù)增壓至25MPa的干氣從管道中分出5％左右的流量，直接通入(圖2)停止脫水工作的脫水罐中，在高壓干氣的作用下，迅速將脫水劑吸收的水分脫除，從而將脫水劑干燥。脫水劑干燥后，關(guān)閉管道，脫水罐待用。完成脫水劑干燥后，沼氣壓力降低并攜帶水分，直接從管道(圖2)通入脫碳前的沼氣，進入脫碳罐繼續(xù)脫碳環(huán)節(jié)。

所述脫水劑從進料口加入并填滿脫水罐，每個進料口對應(yīng)一個橫隔板隔離空間，每個空間的脫水劑從對應(yīng)的進料口加入。脫碳沼氣從進氣口壓入脫水罐后，沿著橫隔板開口依次通過，形成足夠長的路徑，并在過程中與脫水劑充分接觸，水分被脫水劑吸附，產(chǎn)生提純干氣。

第四步：助劑液化

包括注入液化助劑、提純生物燃氣增壓和生物燃氣液化等過程。

液化助劑采用2，2-甲基丙烷或2-甲基丁烷與異構(gòu)十二烷的純液體或混合液體。2，2-甲基丙烷或2-甲基丁烷與異構(gòu)十二烷比例為5-10：5-0。需配套兩套沼氣液化罐，以備交替使用。該液化罐為圓柱形，采用GB713壓力容器鋼板制成，耐受壓力為30MPa，工作壓力為25MPa。罐體底部安裝有無數(shù)微細小孔的管道，用來通入增壓后的干沼氣。

注入液化助劑將選定的液化助劑在常壓下注入液化罐中，直至占罐體溶積1/5，液面沒過安裝在罐底部布滿微細孔的管道為止結(jié)束。

提純生物燃氣增壓需經(jīng)過第二組壓縮增壓至25MPa。增至25MPa的提純沼氣，當脫水罐需要脫除水分時，分出5％流量用于脫水罐脫水(圖2)，其余95％的增壓提純生物燃氣輸入液化罐。脫水罐無需脫水時，則將全部增壓提純生物燃氣輸入液化罐。

生物燃氣液化將經(jīng)第二組壓縮增壓后的提純生物燃氣通入兩個液化罐之一(圖2)的布滿微細小孔的管道，高壓提純生物燃氣通過微細孔注入液化助劑，同時啟動與液化罐相連的注水泵，將罐內(nèi)液體抽出又通過高壓微孔注入，形成回流，促進生物燃氣與液化助劑形成氣-液混合物，并隨著罐體壓力不斷增加，氣-液混合物完全液化。罐內(nèi)混合物液化后，罐體內(nèi)的壓力回落。當該液化罐壓力穩(wěn)定在25MPa時，管道自動切斷，并切換到另一個液化罐中。如此交替切換。

第五步：罐裝提取

包括液化生物燃氣罐裝、罐裝液化生物燃氣提取、液化助劑回收等過程。

液化生物燃氣罐裝需配備專用高壓儲罐，采用GB713壓力容器鋼板制成，耐受壓力30MPa，工作壓力25MPa。當生物燃氣液化罐內(nèi)隨著液化生物燃氣注入，壓力穩(wěn)定在25MPa時，將高壓管道接通沼氣儲罐，打開閥門，將液化生物燃氣注入儲氣罐，直到儲氣罐內(nèi)的壓力與液化罐平衡，達到25MPa。

罐裝液化生物燃氣提取需配備與二氧化碳提取一樣的緩沖罐，采用GB713壓力容器鋼板制成，抗壓強度為10MPa。當需要使用罐裝液化生物燃氣時，將高壓管道連接生物燃氣儲罐和緩沖罐，打開閥門，將高壓生物燃氣減壓后通入緩沖罐。當液化生物燃氣通入緩沖罐內(nèi)后，壓力快速釋放，生物燃氣與液化助劑分離。液化助劑為液體，下沉并聚集在緩沖罐底部，生物燃氣為氣體，在壓力的驅(qū)動下，輸入燃燒器，供用戶使用。

液化助劑回收隨著儲罐內(nèi)液化生物燃氣不斷輸出，一部分液化助劑聚集在緩沖罐，另一部分則隨著儲罐壓力減少而停留在儲罐內(nèi)。當儲罐的生物燃氣使用完畢后，將壓力管從緩沖罐進氣口轉(zhuǎn)移至緩沖罐底部排液口，打開緩沖罐底部的閥門，將緩沖罐的液化儲集回流至儲罐，將液化助劑收集至儲罐待回收利用。

所述的液化助劑有多種多樣，本發(fā)明主要指烷烴類、烯烴類。有些甲烷/助劑需較小的比值壓力較大的條件下才能液化，有些則在較高的比值下所需壓力較小還能液化。本發(fā)明優(yōu)選那些比值較高的情況下不需太大的壓力也能液化的助劑。這些助劑主要為2,2二甲基丙烷或2-甲基丁烷和異構(gòu)十二烷，其比值(2,2二甲基丙烷或2-甲基丁烷:異構(gòu)十二烷)為5～10:5～0。提純生物燃氣-甲烷在這些助劑的溶解摩爾分數(shù)占60％至80％以下的情況下，常溫條件加壓只需25MPa以下就能液化。而25MPa為現(xiàn)行壓縮天然氣常用的壓力。

所述的液化助劑，有些在減壓至常壓條件下，與生物燃氣共同轉(zhuǎn)化為氣體，有些則仍為液體，并與沼氣分離。本發(fā)明優(yōu)選減壓條件下仍為液體的助劑，以利于助劑回收重復利用，盡可能做到液化生物燃氣在使用過程中助劑零損耗，提高液化生物燃氣經(jīng)濟效率，節(jié)省助劑生產(chǎn)成本。

所述生物燃氣液化儲罐，液化罐耐受壓30MPa，工作壓力25MPa，采用GB713壓力容器鋼板制造。凈化后的生物燃氣，通過高壓輸氣管安全回止閥壓入高壓微孔排氣管組，化為無數(shù)微氣流，注入液化助劑，同時通過高壓注水泵將液體抽出又通過高壓微孔注入，形成回流，促進生物燃氣與液化助劑高度混合，進而在高壓作用下，溶于液化助劑，并用液化助劑共同液化。

所述運載車(1)(圖2之1所示)采用五菱榮光單排小卡，車身長4560mm，寬1610mm，高1870mm。貨箱尺寸2710×1520×325mm。

所述四或五級壓縮機(2)為核心部分為產(chǎn)自自貢的三強卡西尼VW-0.63/250壓縮機。

所述的車載式沼氣壓縮液化罐裝機，是將以上設(shè)備連同壓縮機需集成安裝在貨箱平臺上，組裝后制成的機器，集成了沼氣采集、凈化、壓縮、液化、罐裝等功能，稱為沼氣采集液化罐裝車，如圖2所示。

所述緩沖罐其意義如下，沼氣液化后，采用符合GB17258-2011標準的壓縮天然氣鋼瓶罐裝儲存，其耐受壓30MPa，工作壓力20MPa。由于助劑液化的生物燃氣不是純凈的甲烷氣，不能像壓縮天然氣那樣直接減壓利用，必須通過緩沖罐，將液化助劑與生物燃氣分離，生物燃氣轉(zhuǎn)化為氣體供使用，液化助劑重復回收使用。

緩沖罐用于生物燃氣提取，也用于二氧化碳提取，耐受壓2MPa，工作壓力0.1MPa，采用不銹鋼板制造，設(shè)計為圓柱形，柱體兩端球面封頭，高80cm，直徑36cm，如圖12所示，形態(tài)與液化氣瓶相似，設(shè)計為立式。罐上下兩端為安全閥。上閥門同時控制進液口和出氣口，進液口向罐內(nèi)延伸有一條輸液管直接通入罐底。下閥門用于排出集聚在瓶底的液化助劑。

本發(fā)明的脫硫罐罐體及其結(jié)構(gòu)為常規(guī)結(jié)構(gòu)。

實施例：

以五級壓縮機組為例，所述沼氣壓縮液化罐裝機的工作流程如下見圖1：

1、機組隨車整車移動至集成聯(lián)網(wǎng)式沼氣工程中的沼氣集中點，可以隨地安置機組，調(diào)整姿態(tài)，必須調(diào)整裝置為水平姿態(tài)，以利于機器平衡運轉(zhuǎn)和液化罐液體排出。

2、通過外接電源啟動隨車電機組，產(chǎn)生動力，驅(qū)動裝置。

3、初步脫硫沼氣通過輸氣泵輸入車載式沼氣壓縮液化罐裝機的脫硫塔進氣口源源不斷地注入，沼氣通過脫硫塔后進一步吸附脫硫從出氣口輸出，經(jīng)過一、二、三級壓縮至8MPa，并從水洗脫碳罐進氣口輸入。

4、沼氣在輸入水洗脫碳罐后，從水洗罐下部進氣管微孔噴射出，并在水洗罐隔板蜿蜒向上繞行，在此過程中，二氧化碳被水溶解吸收，甲烷氣從罐頂部出氣口排出，并進入脫水罐進氣口。

水洗脫碳罐底部與二氧化碳分裝罐相連，水洗脫碳罐內(nèi)的二氧化碳濃度達到一定程度后，打開二氧化碳分裝罐閥門，待分裝罐裝滿二氧化碳后，關(guān)閉閥門并切換到另一個分裝罐中。液化的二氧化碳水混合物回收用于大棚農(nóng)業(yè)氣體肥料。

5、脫碳后的提純生物燃氣主要成分為甲烷氣，從脫水罐進氣口輸入后，在罐體內(nèi)的隔板繞行，并與脫水吸附劑充分接觸，水分被脫水劑吸附后，從排氣口輸出。

6、脫水后的甲烷氣為干燥生物燃氣，經(jīng)第二組壓縮后，壓力達到25MPa，并輸入裝有1/5至2/5容積的液化助劑的液化罐，從液化罐下部進氣管微孔噴射出，同時通過高壓注水泵將液體抽出又通過高壓微孔注入罐內(nèi)，形成回流，促進生物燃氣與液化助劑充分混合，并隨著液化罐內(nèi)的壓力逐步上升轉(zhuǎn)化為混合液體。

7、將生物燃氣液化分裝罐與主罐接通，打開閥門，將主罐液體輸入液化分裝罐，此時主罐壓力有所下降，待主罐壓力回歸到25MPa后，關(guān)閉分裝罐閥門分裝后的液化甲烷氣用于燃料或者汽車燃料。

由此完成沼氣液化罐裝過程，并回收二氧化碳-水、生物燃氣-液化助劑的混合液體產(chǎn)品。

以日處理5000Nm³沼氣的車載式沼氣壓縮液化罐裝機為例，日產(chǎn)車用燃氣3000Nm³，合2151千克，約每小時184升(24小時3班倒工作制)，回收液體二氧化碳3954千克。所述沼氣壓縮液化罐裝機為助劑壓縮液化系統(tǒng)。

液化儲罐，為沼氣提純分離后液化二氧化碳和甲烷的獨立罐體。其中二氧化碳液化儲罐耐受10MPa壓力；甲烷液化儲罐耐受30MPa壓力。承接液體時采用高壓軟管與液化罐連接，打開閥門，液化氣體輸入儲罐，直到儲罐壓力與液化罐相同時，關(guān)閉閥門。液化二氧化碳及生物燃氣混合液體儲存儲罐。

本發(fā)明通過脫硫、脫碳、脫水、液化等設(shè)備的改進和縮小，實現(xiàn)了沼氣壓縮液化罐裝的車載模式；利用“助劑壓縮法”實現(xiàn)了沼氣分離和液化，并生產(chǎn)液化二氧化碳和生物燃氣等產(chǎn)品，提高了沼氣加工的經(jīng)濟效益；采用電驅(qū)動，實現(xiàn)了廣闊田野上農(nóng)網(wǎng)覆蓋區(qū)，均可實施沼氣加工。以上原理建造的車載式沼氣壓縮液化裝置，具有以下優(yōu)點：

(1)沼氣壓縮液化裝置車載化，實現(xiàn)了沼氣加工在田間地頭流動作業(yè)，避免了分散在廣闊農(nóng)田上的農(nóng)林廢棄物，收集、轉(zhuǎn)運、加工等系列難題，大幅度減少組建運輸車隊投資和農(nóng)林廢棄物運輸成本。

(2)沼氣加工在產(chǎn)地就地處理的生產(chǎn)方式，改變了大批量運輸廢棄物原料和廢渣的低效方式，轉(zhuǎn)變成為運輸成品的高效模式，按秸稈沼氣轉(zhuǎn)化率為420L/kg·TS計算，其成品運輸成本僅為運輸秸稈的30.114％，可減少運輸成本70％。

(3)、采用“助劑壓縮液化法”分離液化沼氣，除了生產(chǎn)占60％的甲烷(LNG)外，還回收占40％的二氧化碳。其產(chǎn)品收入：甲烷氣為0.6Nm³，按2.5元/Nm³批發(fā)價計算，為1.5元；二氧化碳為0.4Nm³，按500元/噸批發(fā)價，為0.3954元。回收二氧化碳收入增加26.36％，大幅度增加沼氣加工經(jīng)濟效益。

本發(fā)明的車載型沼氣壓縮液化罐裝機主要先進性如下：

1、靈活、輕便、可移動、體積小、造價低。從而為沼氣加工在生產(chǎn)地就地實施，奠定了裝備條件。以此為基礎(chǔ)，在廣袤的田野上，只要道路暢通，農(nóng)林廢棄物的資源均可利用，最大限度擴大了農(nóng)林廢棄物開發(fā)利用空間范圍。

2、沼氣壓縮液化罐裝機車載化，改變了農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)沼氣集約化方式，避免大規(guī)模運輸秸稈所需組建車隊的投資，減少了大批量運輸秸稈原料和運輸沼渣廢物的運輸成本和動力成本。

3、車載型沼氣壓縮液化罐裝機，改變現(xiàn)有工藝僅回收甲烷的思路，同時回收二氧化碳，不僅實現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展，還增加了沼氣加工的副產(chǎn)品收入，使沼氣加工產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益大幅度增加。

4、以上先進性，按甲烷2.5元/Nm³、二氧化碳500元/噸價格計算，一方面增加沼氣加工銷售收入26.36％，另一方面減少產(chǎn)業(yè)運行動力成本47.91％和運輸成本70％，使沼氣加工利潤從0.03元/Nm³增加到0.544元/Nm³，扭轉(zhuǎn)了該產(chǎn)業(yè)以往經(jīng)濟效益不可行的狀況。

5、回收二氧化碳，應(yīng)用于現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)氣體肥料，不僅可增加農(nóng)作物產(chǎn)量70％至90％，還化解了農(nóng)業(yè)低碳方式生產(chǎn)要求減少二氧化碳排放與人口增長需要農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)的矛盾。