一种以甲烷与二氧化碳为组分的沼气分离回收装置的制作方法

本实用新型涉及一种装置，具体涉及一种以甲烷与二氧化碳为组分的沼气分离回收装置。

背景技术：

为了应对能源短缺和环境恶化，今年来世界各国都大力推动可再生能源和清洁能源的开发利用，沼气是有机废物经过厌氧发酵生成的，是一种宝贵的再生清洁能源。沼气经过净化提纯后可以与石化天然气相媲美，被称为生物天然气。生物天然气可以压缩成车用燃料，相对汽油和柴油等活石能源，使用生物天然气可以降低驱车、供暖等化石能源造成的空气污染，而且可以大幅减少温室气体的净排放量。

沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，目前，沼气主要应用在取暖、炊事和照明方面，随着沼气技术的发展其利用途径也在逐渐增加。但是，沼气中的二氧化碳降低了沼气的能力密度和热值，限制了沼气的利用范围，因此，要对沼气进行提纯降低沼气中二氧化碳的含量，提纯后的沼气可用于车用燃料、热电联产、燃料电池以及化工原料等领域。因此，实现沼气中二氧化碳与甲烷的分离时将沼气转化成生物天然气的关键。

沼气提纯领域常用的二氧化碳和甲烷的分离技术包括变相吸附法、水洗法、化学吸附法、深冷分离法及膜分离法，但这些方法在应用中没有被发规模普遍采用。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种方法比较简单、适用性强、能满足普遍使用的以甲烷与二氧化碳为组分的沼气分离回收装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种以甲烷与二氧化碳为组分的沼气分离回收装置，包括气相分离室、固液分离室、甲烷储存罐、储液罐、隔板和纤维束，所述气相分离室的底部开设有进气口，所述气相分离室的顶端开设有出气口，所述出气口与所述甲烷储存罐通过管道连通；所述隔板的数量至少为两个，两个所述隔板将所述气相分离室的内部分为三部分，所述隔板的板面上开设有若干通孔，所述纤维束穿过通孔连通两个所述隔板；所述进气口位于最底层隔板的上方；所述气相分离室的底端与所述固液分离室的顶端相连通，所述固液分离室与所述储液罐相连通，所述储液罐与所述气相分离室的顶端通过管道连通。

将沼气通过气相分离室底部的进气口通入气相分离室内，在储液罐内储存碳酸钠溶液，因储液罐与所述气相分离室的顶端通过管道连通，可使用水泵将储液罐内的碳酸钠容易抽出，通过管道流向气相分离室，而气相分离室内设置有隔板，隔板上开设有若干通孔，纤维束贯穿在通孔内，这样流进气相分离室内的液体便通过通孔浸透到纤维束内，而由进气口进来的沼气中所含的二氧化碳便给浸透在纤维束上的碳酸钠进行反应生成碳酸氢钠，未反应的甲烷气体则经出气口流到甲烷储存罐，以达到除去二氧化碳的目的，为使甲烷气体能快速流到甲烷储存罐，可以使用抽风设备将甲烷气体，抽送到甲烷储存罐。

碳酸氢钠液体及多余的碳酸钠便经过纤维束的渗透流向固液分离室，碳酸氢钠以固体的形式析出，而碳酸钠溶液流向储液罐继续重复使用，储液罐上开设有加料口，可以随时添加储液罐中碳酸钠量及调节其浓度。

进一步地，所述隔板的数量为6个，6个所述隔板由上至下依次为第一层隔板、第二层隔板、第三层隔板、第四层隔板、第五层隔板、第六层隔板，所述纤维束依次穿过6个所述隔板上的通孔连通6个所述隔板。

进一步地，除第六层隔板外，其余隔板均开设有甲烷出气口，甲烷出气口位于隔板与气相分离室相接触部位，甲烷出气口开设在第一层隔板的左侧、第二层隔板的右侧、第三层隔板的左侧、第四层隔板的右侧，第五层隔板的左侧。因与碳酸钠反应后，所剩余的气体主要为甲烷，而碳酸钠是以浸透在纤维束的方式存在，将甲烷出气口在隔板的左侧右侧，这样交叉进行开设，使气体在气相分离室的走向为“S”走向，保证了沼气中的二氧化碳与碳酸钠进行充分反应。

进一步地，所述进气口位于第六层隔板和第五层隔板之间，所述进气口开设在气相分离室的右侧。进气口开设在第六层隔板和第五层隔板之间，便于进入气相分离室的气体，在隔板之间进行游走。

进一步地，所述气相分离室内还设置有喷淋盘，所述喷淋盘位于所述第一层隔板的上方。

进一步地，所述喷淋盘的形状与所述隔板的形状相同，所述喷淋盘上对应通孔的位置开设有喷淋孔，所述喷淋孔的边缘向上延伸形成喷淋管。因碳酸钠液体是通过管道送入气相分离室的，为使碳酸钠液体能均匀地分布在隔板的各个部位，在第一层隔板的上方设置了喷淋盘，而喷淋盘上对应通孔的位置开设有喷淋孔，所述喷淋孔的边缘向上延伸形成喷淋管，这样通过管道流进气相分离室的碳酸钠液体，要没过喷淋管之后才能向下流向隔板，而没过喷淋管需要喷淋盘上的水位具有一定的高度，当水位高于这个高度时便通过喷淋管向下流，这也就保证喷淋盘上的各个喷淋管具有均等的机会向下喷淋液体。

进一步地，所述喷淋管的高度为3-6mm。在设计时可以将位于管道口正下方的喷淋管设计略高一点。

进一步地，所述固液分离室内设置有固液分离网，所述固液分离网将所述固液分离室分为固态室和液态室，所述液态室与所述储液罐通过管道连通。因反应生成的碳酸氢钠液体及多余的碳酸钠便经过纤维束的渗透流向固液分离室，而碳酸氢钠以晶体的形式析出，即流向固液分离室的为碳酸氢钠固体和多余的碳酸钠溶液，而碳酸钠溶液在挤压和重力的作用下通过固液分离网流向液态室，固体碳酸氢钠便留在固态室。

进一步地，所述气相分离室的底部设置有冷凝装置，所述冷凝装置的形状为游泳圈状。所述冷凝装置位于第六层隔板的下方，冷凝装置的外边缘可以气相分离室的内壁相接触，而冷凝装置的内圈可以与固液分离室顶端的开口相对应，由纤维束渗透出的液体经过冷凝装置的冷凝，便于碳酸氢钠的析出。

进一步地，所述冷凝装置上开设有进水口和出水口。

本实用新型的有益效果为：本实用新型所述沼气气体回收装置，采用沼气在纤维束内迂回游走的形式使沼气中的二氧化碳与浸透在纤维束中的碳酸钠溶液进行反应，而沼气迂回游走时为“S”形曲线游走，保证了沼气中的二氧化碳与碳酸钠充分反应，最后以碳酸氢钠固体的形式析出，多余的碳酸钠则可以继续重复使用，全程无污染物排放，且碳酸钠溶液可以重复使用。

附图说明

图1是本实用新型所述以甲烷与二氧化碳为组分的沼气分离回收装置的气相分离室的剖视图；

图2是本实用新型所述以甲烷与二氧化碳为组分的沼气分离回收装置的结构图；

图中：1、气相分离室；2、固液分离室；3、甲烷储存罐；4、储液罐；5、隔板；6、纤维束；7、喷淋盘；8、喷淋管；9、固态室；10、液态室；11、冷凝装置、12、进气口；13、进水口；14、出水口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示：一种以甲烷与二氧化碳为组分的沼气分离回收装置，包括气相分离室1、固液分离室2、甲烷储存罐3、储液罐4、隔板5和纤维束6，所述气相分离室1的底部开设有进气口12，所述气相分离室1的顶端开设有出气口，所述出气口与所述甲烷储存罐3通过管道连通；所述隔板5的数量至少为两个，两个所述隔板5将所述气相分离室1的内部分为三部分，所述隔板5的板面上开设有若干通孔，所述纤维束6穿过通孔连通两个所述隔板5；所述进气口12位于最底层隔板5的上方；所述气相分离室1的底端与所述固液分离室2的顶端相连通，所述固液分离室2与所述储液罐4相连通，所述储液罐4与所述气相分离室1的顶端通过管道连通。

将沼气通过气相分离室1底部的进气口12通入气相分离室1内，在储液罐4内储存碳酸钠溶液，因储液罐4与所述气相分离室1的顶端通过管道连通，可使用水泵将储液罐4内的碳酸钠容易抽出，通过管道流向气相分离室1，而气相分离室1内设置有隔板5，隔板5上开设有若干通孔，纤维束6贯穿在通孔内，这样流进气相分离室1内的液体便通过通孔浸透到纤维束6内，而由进气口12进来的沼气中所含的二氧化碳便给浸透在纤维束6上的碳酸钠进行反应生成碳酸氢钠，未反应的甲烷气体则经出气口流到甲烷储存罐3，以达到除去二氧化碳的目的。

作为一种优选的方案，所述隔板5的数量为6个，6个所述隔板5由上至下依次为第一层隔板、第二层隔板、第三层隔板、第四层隔板、第五层隔板、第六层隔板，所述纤维束6依次穿过6个所述隔板5上的通孔连通6个所述隔板5，且除第六层隔板外，其余隔板5均开设有甲烷出气口，甲烷出气口位于隔板5与气相分离室1相接触部位，甲烷出气口开设在第一层隔板的左侧、第二层隔板的右侧、第三层隔板的左侧、第四层隔板的右侧，第五层隔板的左侧，因与碳酸钠反应后，所剩余的气体主要为甲烷，而碳酸钠是以浸透在纤维束6的方式存在，将甲烷出气口在隔板5的左侧右侧，这样交叉进行开设，使气体在气相分离室1的走向为“S”走向，保证了沼气中的二氧化碳与碳酸钠进行充分反应。

为使进入气相分离室1的气体，游走在隔板5之间，所述进气口12位于第六层隔板和第五层隔板之间，所述进气口12开设在气相分离室1的右侧。

为使碳酸钠液体能均匀地分布在隔板5的各个部位，在第一层隔板的上方设置了喷淋盘7，所述喷淋盘7的形状与所述隔板5的形状相同，所述喷淋盘7上对应通孔的位置开设有喷淋孔，所述喷淋孔的边缘向上延伸形成喷淋管8；作为一种优选的方案，所述喷淋管8的高度可以为3mm、4mm或6mm，这样通过管道流进气相分离室1的碳酸钠液体，要没过喷淋管8之后才能向下流向隔板5，而没过喷淋管8需要喷淋盘7上的水位具有一定的高度，当水位高于这个高度时便通过喷淋管8向下流，这也就保证喷淋盘7上的各个喷淋管8具有均等的机会向下喷淋液体。

为使经纤维束6渗透流向固液分离室2的碳酸氢钠晶体及多余的碳酸钠液体分离开，在固液分离室2内设置有固液分离网，所述固液分离网将所述固液分离室2分为固态室9和液态室10，所述液态室10与所述储液罐4通过管道连通，而为了使碳酸氢钠以晶体的形式析出，所述气相分离室1的底部设置有冷凝装置11，所述冷凝装置11的形状为游泳圈状，在所述冷凝装置11上开设有进水口13和出水口14，所述冷凝装置11位于第六层隔板的下方，由纤维束6渗透出的液体经过冷凝装置11的冷凝，便于碳酸氢钠的析出，这样碳酸氢钠以晶体的形式析出，即流向固液分离室2的为碳酸氢钠固体和多余的碳酸钠溶液，而碳酸钠溶液在挤压和重力的作用下通过固液分离网流向液态室10，固体碳酸氢钠便留在固态室9。而液态室10与所述储液罐4通过管道连通，即碳酸钠流向储液罐4进行反复使用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。