一种甲烷提纯系统及甲烷提纯步骤的制作方法

本发明涉及甲烷提纯领域，尤其涉及一种甲烷提纯系统及甲烷提纯步骤。

背景技术：

沼气，是各种有机物质(例如，秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等废气物)，在隔绝空气(还原条件)，以及适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体，其主要成分甲烷是一种无色无味、与适量空气混合后即能燃烧的理想气体燃料。

基于沼气的上述特性，近年来随着全球化石能源的日益减少以及人们环保意识的逐渐增强，沼气作为一种新型可再生能源收到越来越多的关注，随着人们对沼气中甲烷提纯的技术不断发展、对沼气的利用已经不仅仅局限于炊事、供暖等低端模式，近年来，利用净化处理后的沼气进行发电的模式也开始逐步在有条件的地区推广，而对沼气提纯净化后用来制备车用燃料的高值模式也正再为越来越多的科研机构和厂家进行研究，这必将进一步地扩大沼气的应用范围，提高沼气的利用率。

而目前常用的变压吸附提纯法是利用吸附剂(如分子筛等)对二氧化碳的选择性吸附特点，即在吸附剂上二氧化碳相对其他气态组分有较高的分离系数，来达到对沼气中二氧化碳进行脱除的目的。在吸附过程中，原料气在加压条件下其中的二氧化碳被吸附在吸附塔内，甲烷等其他弱吸附性气体作为净化气排出，当吸附饱和后将吸附柱减压甚至抽成真空使被吸附的二氧化碳释放出来。利用该方法提纯甲烷需要重复加压与减压的过程，能耗高，因此增加了企业的生产成本，不利于现代企业的发展需求。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种甲烷提纯系统，该甲烷提纯系统结构简单，操作方便，通过使用该系统可以降低甲烷提纯过程中加压减压所消耗的能耗，降低生产成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种甲烷提纯系统，至少包括一个第一脱气膜、所述第一脱气膜一端设置有第一进气口及第一出水口，所述第一脱气膜另一端设置有第一出气口及第一进水口；所述第一脱气膜的第一进水口与所述第二脱气膜相串联，所述第一脱气膜的第一出水口与水箱相串联，所述第一脱气膜、所述第二脱气膜及所述水箱形成水循环系统；所述第一进气口与沼气集气单元相连，所述第一出气口与甲烷收集单元相连。

上述技术方案中，所述第二脱气膜与所述第一脱气膜相连端设置有第二进气口，所述第二进气口用于向所述第二脱气膜通入空气；所述第二脱气膜与所述水箱相连端还设置有第二出气口，所述第二出气口用于所述第二脱气膜内气体的排出。

上述技术方案中，所述第二出气口与气泵相连。

上述技术方案中，所述水箱与所述第二脱气膜间还设置有水泵。

一种甲烷提纯系统的甲烷提纯步骤，包括：

将沼气与纯水相对通入第一脱气膜；

利用第一脱气膜使沼气中的二氧化碳进入水内从而与沼气中的甲烷分离；

富含二氧化碳的水经水箱通入第二脱气膜；

对第二脱气膜通入空气；

利用负压将二氧化碳与水在第二脱气膜内分离，得纯水；

循环上述步骤。

上述技术方案中，所述沼气中甲烷含量为55％～65％，二氧化碳含量为35％～45％。

上述技术方案中，经步骤“利用第一脱气膜使沼气中的二氧化碳进入水内从而与沼气中的甲烷分离”后分离的甲烷纯度≥97％。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明甲烷提纯系统中，包括至少一个第一脱气膜，当沼气与纯水通入第一脱气膜，由于脱气膜本身的特性，使水不能通过其内部中空纤维的内壁上的小孔，利用亨利定律与脱气膜的特性，使沼气中的甲烷与二氧化碳分离，分离后的甲烷可以直接使用，而二氧化碳随水经第二脱气膜分离，使水可循环利用，整个系统结构简单，操作方便，降低了甲烷提纯过程中的能耗，进一步降低了生产过程中的成本。

附图说明

图1是本发明甲烷提纯系统示意图。

其中：1、第一脱气膜；2、第一进气口；3、第一出水口；4、第一出气口；5、第一进水口；6、第二脱气膜；7、水箱；8、第二进气口；9、第二出气口。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1所示，一种甲烷提纯系统，至少包括一个第一脱气膜1、所述第一脱气膜1一端设置有第一进气口2及第一出水口3，所述第一脱气膜1另一端设置有第一出气口4及第一进水口5；所述第一脱气膜1的第一进水口5与所述第二脱气膜6相串联，所述第一脱气膜1的第一出水口3与水箱7相串联，所述第一脱气膜1、所述第二脱气膜6及所述水箱7形成水循环系统；所述第一进气口2与沼气集气单元相连，所述第一出气口4与甲烷收集单元相连。

该甲烷提纯系统结构简单，通过设置第一脱气膜1将沼气中的甲烷与二氧化碳分离，再经第二脱气膜6将水中的二氧化碳分离，操作方便，且从第一脱气膜1排出的甲烷纯度≥97％，可直接利用，而水也可以进行循环利用，降低了加压减压过程中的能耗，降低了生产成本。

参见图1所示，所述第二脱气膜6与所述第一脱气膜1相连端设置有第二进气口8，所述第二进气口8用于向所述第二脱气膜6通入空气；所述第二脱气膜6与所述水箱7相连端还设置有第二出气口9，所述第二出气口9用于所述第二脱气膜6内气体的排出。所述第二出气口9与气泵相连。

参见图1所示，所述水箱7与所述第二脱气膜6间还设置有水泵。

利用上述甲烷提纯系统的甲烷提纯步骤，包括：

将沼气与纯水相对通入第一脱气膜1；其中沼气中甲烷的浓度大约在55％-65％，而二氧化碳的浓度大约在35％-45％；

利用第一脱气膜1自身特性与亨利定律，使沼气中绝大部分的二氧化碳进入水内，而甲烷从第一出气口4排出，经第一脱气膜1从第一出气口4排出的气体中甲烷的纯度≥97％，可直接进行燃烧等利用；

富含二氧化碳的水经水箱7通入第二脱气膜6；

对第二脱气膜6通入空气；

利用负压将二氧化碳与水在第二脱气膜6内分离，得纯水；

将纯水再次通入第一脱气膜1；

循环上述甲烷提纯步骤。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。