专利名称：一种沼气提纯系统及其沼气提纯工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种沼气提纯系统，特别涉及一种对包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类环境所产生沼气的进行沼气提纯的系统，以及利用该系统进行提纯的工艺方法。
背景技术：
在沼气中，甲烷的含量为60%_65%，二氧化碳的含量为35%_40%，以及还含有少量的硫化氢。沼气中二氧化碳的存在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二氧化碳进行去除。目前沼气提纯工艺的方法有高压水洗法、变压吸附法、化学吸收法等，存在投资成本高、运行成本高、故障率高、维护费用高、不可连续调节、工作时噪音大、污染环境等问题。且这些传统的沼气提纯工艺方法只能去除沼气中的一部分杂质，未能较为彻底的对沼气进行提纯。
发明内容
本发明提供了一种沼气提纯系统及其沼气提纯工艺，解决了现有系统存在的投资成本高、运行成本高、故障率高和提纯纯度低的问题。本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的: 一种沼气提纯系统，包括厌氧罐，在厌氧罐上连接有颗粒过滤器，在颗粒过滤器上连接有干燥塔，在干燥塔上连接有脱硫塔，在脱硫塔上连接有气柜，在气柜上连接有汽水分离器，在汽水分离器上连接有低压沼气压缩机，在低压沼气压缩机上连接有拦截式预过滤器，在拦截式预过滤器上连接有冷冻式干燥机，在冷冻式干燥机上连接有聚结式过滤器，在聚结式过滤器上连接有油水分离过滤器，在油水分离过滤器上连接有精密终端过滤器，在精密终端过滤器上连接有加热器，加热器的气体输出口与第一 co2/ch4高效分离膜的输入口连通，第一 co2/ch4高效分离膜的输出口与第二 co2/ch4分离膜的输入口连通，第二 co2/ch4分离膜的输出口与沼气储罐的输入口连通，沼气储罐的输出口通过中压沼气压缩机与加气柜连通，在加气柜上分别连接有天然气车和加臭柜。第一 C02/CH4高效分离膜的富气口与二氧化碳提纯装置连通，在二氧化碳提纯装置上连接有二氧化碳储罐，在第二 co2/ch4分离膜的富气口与低压沼气压缩机的输入口连通。一种沼气提纯工艺，包括以下步骤:
第一步、将从厌氧罐产生的沼气首先输入到颗粒过滤器中，待颗粒物与冷凝物进行分离后，再入到干燥塔中进行水分脱除；
第二步、经干燥的沼气进入脱硫塔进行脱硫，经脱硫后的沼气再进入气柜；
第三步、气柜中的沼气经汽水分离器后进入低压沼气压缩机，经压缩后的沼气进入沼气净化系统，沼气经过拦截式预过滤器、冷冻式干燥机、聚结式过滤器、油水分离过滤器、精密终端过滤器后进入加热器进行加热；第四步、经加热后的沼气在28°C 55°C的温度下进入第一 C02/CH4高效分离膜进行二氧化碳与甲烷高效分离，分离后的二氧化碳气体经第一 C02/CH4高效分离膜富气口进入二氧化碳提纯装置提纯后进入到二氧化碳储罐中；
第五步、经第一 C02/CH4高效分离膜分离后的沼气进入到第二 C02/CH4分离膜进一步进行甲烷与二氧化碳分离，经第二 C02/CH4分离膜的富气口排放的气体回到压缩机前进行重新循环提纯，经第二 co2/ch4分离膜膜输出口排出的沼气进入沼气储罐；
第六步、沼气储罐中的沼气经中压沼气压缩机进行加压到40帕，并经加臭柜进行加臭后进入加气柜对天然气车进行加气。本发明涉及到的沼气提纯工艺具有以下优点:沼气提纯率高，可有效的去除沼气中的二氧化碳，提纯后的沼气浓度可达99.6%以上；采用两级膜组进行沼气提纯，利用两级膜组的吸附性能不同对二氧化碳进行去除，并可对C02/CH4高效分离膜的废气二氧化碳进行回收利用，避免对空排放造成大气污染。且对C02/CH4分离膜的回流气进行汇流重新加以利用，其回收率可高达95%;膜法沼气提纯工艺具有占地面积小、各种气体成分在线监测、运行成本低、故障率低、维护费低、可连续调节、工作噪音低等特点。本发明可以将原料气中的二氧化碳去除掉，提纯效率高，且原料气中的二氧化碳可以进行回收利用，避免对空排放造成污染，且整套工艺可以实现全自动化运行。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式一种沼气提纯系统，包括厌氧罐1，在厌氧罐I上连接有颗粒过滤器2，在颗粒过滤器2上连接有干燥塔3，在干燥塔3上连接有脱硫塔4，在脱硫塔4上连接有气柜5，在气柜5上连接有汽水分离器6，在汽水分离器6上连接有低压沼气压缩机7，在低压沼气压缩机7上连接有拦截式预过滤器8，在拦截式预过滤器8上连接有冷冻式干燥机9，在冷冻式干燥机9上连接有聚结式过滤器10，在聚结式过滤器10上连接有油水分离过滤器11，在油水分离过滤器11上连接有精密终端过滤器12，在精密终端过滤器12上连接有加热器13，加热器13的气体输出口与第一 C02/CH4高效分离膜14的输入口连通，第一 C02/CH4高效分离膜14的输出口与第二 C02/CH4分离膜19的输入口连通，第二 C02/CH4分离膜19的输出口与沼气储罐20的输入口连通，沼气储罐20的输出口通过中压沼气压缩机21与加气柜23连通，在加气柜23上分别连接有天然气车24和加臭柜22。第一 C02/CH4高效分离膜14的富气口 15与二氧化碳提纯装置16连通，在二氧化碳提纯装置16上连接有二氧化碳储罐17，在第二 C02/CH4分离膜19的富气口 18与低压沼气压缩机7的输入口连通。一种沼气提纯工艺，包括以下步骤:
第一步、将从厌氧罐I产生的沼气首先输入到颗粒过滤器2中，待颗粒物与冷凝物进行分离后，再入到干燥塔3中进行水分脱除；
第二步、经干燥的 第三步、气柜5中的沼气经汽水分离器6后进入低压沼气压缩机7，经压缩后的沼气进入沼气净化系统，沼气经过拦截式预过滤器8、冷冻式干燥机9、聚结式过滤器10、油水分离过滤器11、精密终端过滤器12后进入加热器13进行加热；
第四步、经加热后的沼气在28°C 55°C的温度下进入第一 C02/CH4高效分离膜14进行二氧化碳与甲烷高效分离，分离后的二氧化碳气体经第一 C02/CH4高效分离膜富气口 15进入二氧化碳提纯装置16提纯后进入到二氧化碳储罐17中；
第五步、经第一 C02/CH4高效分离膜14分离后的沼气进入到第二 C02/CH4分离膜19进一步进行甲烷与二氧化碳分离，经第二 C02/CH4分离膜19的富气口 18排放的气体回到压缩机7前进行重新循环提纯，经第二 C02/CH4分离膜19膜输出口排出的沼气进入沼气储罐20 ；
第六步、沼气储罐20中的沼气经中压沼气压缩机21进行加压到40帕，并经加臭柜22进行加臭后进入 加气柜23对天然气车24进行加气。本发明是依据二氧化碳与甲烷在中空纤维膜组中的渗透速率不同，对二氧化碳进行去除并加以回收利用，制取纯净的沼气，用于化工原料、民用燃料等。
权利要求
1.一种沼气提纯系统，包括厌氧罐(I )，在厌氧罐(I)上连接有颗粒过滤器(2)，在颗粒过滤器(2 )上连接有干燥塔(3 )，在干燥塔(3 )上连接有脱硫塔(4 )，在脱硫塔(4 )上连接有气柜(5 )，在气柜(5 )上连接有汽水分离器(6 )，在汽水分离器(6 )上连接有低压沼气压缩机(7),在低压沼气压缩机(7)上连接有拦截式预过滤器(8)，在拦截式预过滤器(8)上连接有冷冻式干燥机(9 )，在冷冻式干燥机(9 )上连接有聚结式过滤器(10 )，在聚结式过滤器(10 )上连接有油水分离过滤器(11 )，在油水分离过滤器(11)上连接有精密终端过滤器(12 )，在精密终端过滤器(12)上连接有加热器(13)，加热器(13)的气体输出口与第一 C02/CH4高效分离膜(14)的输入口连通，第一 C02/CH4高效分离膜(14)的输出口与第二 C02/CH4分离膜(19)的输入口连通，第二 C02/CH4分离膜(19)的输出口与沼气储罐(20)的输入口连通，沼气储罐(20)的输出口通过中压沼气压缩机(21)与加气柜(23)连通，在加气柜(23)上分别连接有天然气车(24)和加臭柜(22)。
2.根据权利要求1所述的一种沼气提纯系统，其特征在于，第一C02/CH4高效分离膜(14)的富气口( 15)与二氧化碳提纯装置(16)连通，在二氧化碳提纯装置(16)上连接有二氧化碳储罐(17)，在第二 C02/CH4分离膜(19)的富气口(18)与低压沼气压缩机(7)的输入口连通。
3.一种沼气提纯工艺，包括以下步骤: 第一步、将从厌氧罐(I)产生的沼气首先输入到颗粒过滤器(2)中，待颗粒物与冷凝物进行分离后，再入到干燥塔(3)中进行水分脱除； 第二步、经干燥的沼气进入脱硫塔(4)进行脱硫，经脱硫后的沼气再进入气柜(5)；第三步、气柜(5)中的沼气经汽水分离器(6)后进入低压沼气压缩机(7)，经压缩后的沼气进入沼气净化系统，沼气经过拦截式预过滤器(8)、冷冻式干燥机(9)、聚结式过滤器(10)、油水分离过滤器(11)、精密终端过滤器(12)后进入加热器(13)进行加热； 第四步、经加热后的沼气在28°C_55°C的温度下进入第一 C02/CH4高效分离膜(14)进行二氧化碳与甲烷高效分离，分离后的二氧化碳气体经第一 C02/CH4高效分离膜富气口(15)进入二氧化碳提纯装置(16)提纯后进入到二氧化碳储罐(17)中； 第五步、经第一 C02/CH4高效分离膜(14)分离后的沼气进入到第二 C02/CH4分离膜(19)进一步进行甲烷与二氧化碳分离，经第二 C02/CH4分离膜(19)的富气口( 18)排放的气体回到压缩机(7)前进行重新循环提纯，经第二 C02/CH4分离膜(19)膜输出口排出的沼气进入沼气储te (20)； 第六步、沼气储罐(20)中的沼气经中压沼气压缩机(21)进行加压到40帕，并经加臭柜(22)进行加臭后进入加气柜(23)对天然气车(24)进行加气。
全文摘要
本发明公开了一种沼气提纯系统及其沼气提纯工艺，解决了现有系统存在的投资成本高、运行成本高、故障率高和提纯纯度低的问题。包括依次连接的厌氧罐(1)、颗粒过滤器(2)、干燥塔(3)、脱硫塔(4)、气柜(5)、汽水分离器(6)、低压沼气压缩机(7)、拦截式预过滤器(8)、冷冻式干燥机(9)、聚结式过滤器(10)、油水分离过滤器(11)、精密终端过滤器(12)、加热器(13)、第一CO2/CH4高效分离膜(14)、第二CO2/CH4分离膜(19)和沼气储罐(20)；第一CO2/CH4高效分离膜(14)的富气口(15)与二氧化碳提纯装置(16)连通，在二氧化碳提纯装置(16)上连接有二氧化碳储罐(17)。本发明的提纯工艺提纯率高，整套工艺可以实现全自动化运行。
文档编号C10L3/10GK103232871SQ20131016648
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月8日 优先权日2013年5月8日
发明者王刚, 张志刚, 朱劲松, 席瑞鑫, 祁智, 高瑜, 乔楠, 赵屾, 郝学威, 王利平 申请人:山西汾西机电有限公司