专利名称：生物质沼气提纯系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种沼气技术，尤其是一种生物质沼气提纯系统。
背景技术：
沼气工程建设直接产品是沼气，沼气是由微生物产生的一种可燃性混合气体，其 主要成分是甲烷，含量约为50—75%，其次是25—45%的二氧化碳，此外还有其它气体，如硫 化氢、一氧化碳、氮气、水蒸气、氧气等。沼气与天然气组分相差很大，天然气甲烷含量高达 96%，热值达33500KJ/m3，而沼气热值只达到天然气的一半左右，这就限制了沼气的用途，主 要用于照明、民用和商业灶具、工业热源、沼气发电等，可代替秸秆、薪柴、煤炭等燃料。目前，国内沼气工程尚未开展沼气提纯工作，沼气只作为农村灶具燃料使用，用途 少，使用价值低，在可再生能源发展受到高度重视的现状下，沼气提纯制取生物天然气，扩 大沼气用途也受到重视。沼气的净化主要是对沼气中的H2S、H2O, CO2、卤化混合气体和硅氧烷的去除，脱硫 是为了避免腐蚀设备和H2S中毒，如果沼气燃烧放出SO2，会比H2S造成更大的危害，SO2会 降低露点，溶于水后生成亚硫酸有腐蚀性；脱水是因为导气管中如果积累了水会溶解H2S而 腐蚀管道，此外当沼气被加压储存时，为了防止因为凝结水而冻坏储气罐，所以必须对水进 行去除；去除CO2是因为CO2降低了沼气的能量密度，如果所用的沼气需要达到天然气标准 或者被用作汽车燃料，那么就必须对其中的CO2进行去除。目前，我国在净化天然气、煤气、污水气体和填埋场气体等方面已经开发了很多系 统，但是因为价格和环境的原因，并不是所有的系统都适用于沼气的净化。
发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种可连续工作，净化效 率高，设备结构简单，容易操作；成本低廉，设备可分级拆除，模块化使用，灵活可靠，适应性 好的生物质沼气提纯系统。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案一种生物质沼气提纯系统，包括集气罐，集气罐与脱硫塔相连，脱硫塔与脱碳吸附 装置相连，脱碳吸附装置出气管道末端与甲烷收集器相连，脱碳吸附装置与甲烷收集器之 间的出气管道上依次并联有硅氧烷去除装置、卤化烃去除器、干燥塔和氮氧去除器，所述卤 化烃去除器的管道上串联有气体压缩装置，且前述各并联装置之间的管道上均设有控制阀 门。本实用新型中的硬件设备均是现有的设备，在此不再赘述。本实用新型对沼气中的各种杂质气体提出了一种分级式模块化处理的系统，此系 统提纯效果显著，净化效率高，设备结构简单，容易操作，成本低廉，可连续工作。本实用新型在脱硫塔中进行硫化氢去除，采用了 DDS脱硫技术。DDS催化剂是一种 络合聚合铁，用含DDS催化剂和亲硫耗氧性耐热耐碱菌的碱性溶液脱硫是一种全新的湿法生化脱硫技术，可以将气体中的硫化氢质量浓度降至lmg/m3，同时可将有机硫的质量浓度 降至5mg/m3以下。在脱碳吸附装置中采用CO2主流脱除技术——变压吸附(PSA)技术，选 配沼气组分相应的变压吸附装置，以完成对产品气体的操作单元纯化，彻底去除H2S、C02。本实用新型采用可灵活衔接匹配的多个吸附塔进行多级提纯净化。本实用新型所 采用的主要设备是吸附塔，市场上有专门的设备，在此就不再详述。设备拆装方便，在管路 连接上装有独立控制开关，可根据不同要求对其中各个单元进行灵活衔接匹配，如顺序的 调整、数量的增减、单元的串并联使用等。也可以通过调控独立的控制阀门，防止某一单元 内气压过低导致气体回流，便于故障排除，从而实现不同的提纯要求，灵活可靠，运行成本 低，易于操作。
图1是本实用新型系统构成示意图；其中1一集气罐；2—脱硫塔；3—脱碳吸附装置；4一硅氧烷去除装置；5—气体 压缩装置；6—卤化烃去除器；7—干燥塔；8—氮氧去除器；9一甲烷收集器，10—控制阀 门。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1中，一种生物质沼气提纯系统，包括集气罐1，集气罐1与脱硫塔2相连，脱硫 塔2与脱碳吸附装置3相连，脱碳吸附装置3出气管道末端与甲烷收集器9相连，脱碳吸附 装置3与甲烷收集器9之间的出气管道上依次并联有硅氧烷去除装置4、卤化烃去除器6、 干燥塔7和氮氧去除器8，所述卤化烃去除器6的管道上串联有气体压缩装置5，且前述各 并联装置之间的管道上均设有控制阀门10。其中在脱硫塔2中采用的去除硫化氢是DDS脱硫技术(该技术为现有技术)。DDS 脱硫技术是使用络合铁并结合生化过程的生化湿法脱硫技术，可以将气体中的硫化氢质量 浓度降至lmg/m3，同时可将有机硫的质量浓度降至5mg/m3以下。DDS脱硫技术的脱硫液， 是在碱性物质的水溶液中配入DDS催化剂、酚类物质和活性碳酸亚铁而构成的，同时加入 好氧菌芽孢或好氧菌。DDS催化剂是一种聚(或多)羧基类铁络化合物，由天然植物提取物经 过半合成而得到的，不仅具有较强的载氧能力，而且在碱性溶液中不易降解，稳定性高。另 一方面，在吸收和再生过程中产生的少量硫化铁和硫化亚铁等不溶性铁盐被好氧菌分解， 产生的铁离子返回到溶液中，保持了溶液中各种形态铁离子浓度的稳定性。DDS脱硫技术在 常压下吸收气体中的有机硫、无机硫、氰化氢和少量二氧化碳，溶液在DDS催化剂和对苯二 酚的共同催化下，用空气氧化再生时副产硫磺，溶液循环使用；在再加压下吸收气体中的二 氧化碳、有机硫、无机硫和氰化氢，在减压和加热再生时副产二氧化碳；继续在DDS催化剂 和对苯二酚的共同催化下，用空气氧化再生时副产硫磺，再生溶液循环使用。此外，脱硫液 在酚类物质的作用下再生，再生速度快，再生彻底。因而，DDS脱硫技术的特点是溶液组成 稳定，净化度高，操作弹性大，综合运行成本低。由于DDS脱硫技术只对二氧化碳有一定的吸收作用，所以在脱硫塔2之后又增 加了脱碳吸附装置3，以确保沼气的提纯效果，在脱碳吸附装置3中采用CO2脱除主流技术——变压吸附(PSA)技术(该技术也是现有技术，在此不再赘述)，选配沼气组分相应的变 压吸附装置，以完成对产品气体的单操作单元纯化。在硅氧烷去除装置4中，由于烃混合溶液对硅化合物有很强的吸收作用，所以本 系统采用烃混合溶液(该烃混合溶液是市场上已有的产品)作为硅氧烷的吸收剂。由于烃混 合溶液为有机溶液，具有一定的挥发性，所以从硅氧烷去除装置4中除去的气体中含有烃 混合气体，以及沼气中也含有卤化烃混合气体，所以在后续单元中必须除去。因此在此之后 增加了卤化烃去除器6。在卤化烃去除器6，利用改性活性炭(改性活性炭是市场上已有的产品)的吸附作 用来去除卤化烃。但在此之前需要对沼气进行加压以便气体能通过活性炭，所以在卤化烃 去除器6之前增加了气体压缩装置5，使气体具有足够的压力顺利通过活性炭表面，从而提 高吸附净化效果。改性活性炭的作用机理主要是根据活性炭的吸附浓缩(效率高、吸附容量 大)和热蒸汽脱附再生原理，依靠活性炭自身的吸附性能以及改性后的催化分解作用(化学 稳定性)对某些有机类有害气体具有很强的去除能力，混合气体通过活性炭层时被碳表面 存在的未平衡分子吸引力或化学键力吸附在活性炭上，同时进行化学催化和分解作用，从 而达到对有害气体的净化目的。由于前面的净化系统中气体通过溶液会带出少量的水蒸气，所以在提纯后的沼气 并入天然气管网之前需要对气体进行干燥，在干燥器7中，采用吸收法对沼气进行干燥，吸 收法就是利用水可以被乙二醇、三乙二醇和吸水性的盐吸收的性质，根据盐不同的吸水性 特性，通常在干燥吸附塔中填充上小颗粒盐，待干燥气体从底部通入，被水溶解了的饱和盐 溶液积累在吸附塔的底部，通过阀门排除，然后换上新盐颗粒，盐一般不用再生。如果氧气浓度过大会有爆炸的危险，沼气中如含甲烷60%，其余的主要是CO2,空 气含量在6% -12%之间就会发生爆炸。氧气和氮气可以通过膜分离法或者变压吸收法去 除，然而去除的成本会比较大，如果通过监测氧浓度，防止空气被吸进沼气，比直接净化沼 气成本低也会更可靠。因此氮氧去除器8的设置应根据具体的实际情况来决定，本系统设 备拆装方便的优点利于实现氮氧去除器8的是否使用。本系统所采用的主要设备是吸附塔，市场上有专门的设备，在此就不再详述，不过 可以在某一具体的净化过程中根据实际情况的需要用多个相同的吸附塔进行并联连接进 行净化；另外，为保证整个净化系统的畅通，也可以根据实际情况增加气体压缩装置的数量 以及在管路中设置压力调节阀，以确保系统中的气体具有一定的压力，从而确保整个系统 流程的畅通性。
权利要求1. 一种生物质沼气提纯系统，其特征在于包括集气罐，集气罐与脱硫塔相连，脱硫塔 与脱碳吸附装置相连，脱碳吸附装置出气管道末端与甲烷收集器相连，脱碳吸附装置与甲 烷收集器之间的出气管道上依次并联有硅氧烷去除装置、卤化烃去除器、干燥塔和氮氧去 除器，所述卤化烃去除器的管道上串联有气体压缩装置，且前述各并联装置之间的管道上 均设有控制阀门。
专利摘要本实用新型涉及一种生物质沼气提纯系统，包括集气罐，集气罐与脱硫塔相连，脱硫塔与脱碳吸附装置相连，脱碳吸附装置出气管道末端与甲烷收集器相连，脱碳吸附装置与甲烷收集器之间的出气管道上依次并联有硅氧烷去除装置、卤化烃去除器、干燥塔和氮氧去除器，所述卤化烃去除器的管道上串联有气体压缩装置，且前述各并联装置之间的管道上均设有控制阀门。本实用新型采用分级式模块化处理，沼气经过此系统处理后的甲烷浓度极高，提纯效果显著，系统可连续工作，净化效率高，设备结构简单，容易操作；所采用的去除试剂也容易获得，成本低廉。另外本系统的设备可分级拆除，模块化使用，灵活可靠，适应性好。
文档编号C10L3/10GK201873655SQ20102061562
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月20日 优先权日2010年11月20日
发明者刘桂才, 刘艳涛, 张兆玲, 张通, 强宁, 景元琢, 李景东, 续健康, 董磊, 郭飞强, 闫永秀 申请人:山东百川同创能源有限公司