1.一种单级膜分离法沼气提纯的系统,其特征在于:包括制氧机(1)、厌氧罐(2)、冷干机ⅰ(3)、离心风机(4)、活性炭过滤器ⅰ(5)、压缩机ⅰ(6)、变压吸附装置(7)、压缩机ⅱ(8)、冷干机ⅱ(9)、换热器(10)、油过滤器(11)、活性炭过滤器ⅱ(12)、颗粒物过滤器(13)、膜组件(14)和co2回收装置(15),所述制氧机(1)的出气口通过管道与厌氧罐(2)的进气口连通,且厌氧罐(2)的出气口通过管道与冷干机ⅰ(3)的进气口连通,所述冷干机ⅰ(3)的出气口通过管道与离心风机(4)的进气口连通,且离心风机(4)的出气口通过管道与活性炭过滤器ⅰ(5)的进气口连通,所述活性炭过滤器ⅰ(5)的出气口通过管道与压缩机ⅰ(6)的进气口连通,且压缩机ⅰ(6)的出气口通过管道与变压吸附装置(7)的进气口连通;
所述变压吸附装置(7)的废气出口端通过管道与co2回收装置(15)的进气口连通,且变压吸附装置(7)的气体输出端通过管道与压缩机ⅱ(8)的进气口连通,所述压缩机ⅱ(8)的出气口通过管道与冷干机ⅱ(9)的进气口连通,且换热器(10)通过冷却液管道与从压缩机ⅱ(8)出来的热的冷却液管道相连,所述换热器(10)的出气口通过管道与油过滤器(11)的进气口连通,且油过滤器(11)的出气口通过管道与活性炭过滤器ⅱ(12)的进气口连通,所述活性炭过滤器ⅱ(12)的出气口通过管道与颗粒物过滤器(13)的进气口连通,且颗粒物过滤器(13)的出气口通过管道与膜组件(14)的进气口连通,所述膜组件(14)的渗透气口输出的气体循环回送至压缩机ⅰ(6)的进气端,且膜组件(14)的渗余气口输出的气体作为产品气输出。
2.根据权利要求1所述的一种单级膜分离法沼气提纯的系统,其特征在于:所述压缩机ⅰ(6)的类型为活塞式压缩机,且压缩机ⅱ(8)的类型为喷油螺杆压缩机。
3.根据权利要求1所述的一种单级膜分离法沼气提纯的系统,其特征在于:所述膜组件(14)只有一级,由数支中空纤维膜并联而成,且膜组件(14)有三个接口,分别为进气口、渗透气口和渗余气口。
4.根据权利要求1所述的一种单级膜分离法沼气提纯的系统,其特征在于:所述膜组件(14)膜的材料为聚酰亚胺。
5.利用权利要求1-4任意一项所述的一种单级膜分离法沼气提纯系统进行沼气提纯的工艺方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
s1、首先通过将制氧机(1)中产生的高纯度的氧气进入厌氧罐(2)内,对沼气进行预脱硫处理,再将厌氧罐(2)内产生的沼气输出到冷干机ⅰ(3)内,降低沼气的露点,从而去除沼气中的饱和水蒸气;
s2、然后冷干机ⅰ(3)输出的沼气通过离心风机(4)对沼气进行预增压处理后,送至活性炭过滤器ⅰ(5),去除沼气中的悬浮颗粒物杂质、h2s和voc杂质气体,活性炭过滤器ⅰ(5)输出的沼气进入压缩机ⅰ(6)内进行压缩;
s3、通过变压吸附装置(7)输出的气体中ch4的纯度达到80%-90%,使大部分co2被分离出来,输出的气体通过co2回收装置(15)对co2提纯回收,即可得到满足工业标准的co2产品,同时变压吸附装置(7)输出的沼气进入压缩机ⅱ(8)进行压缩,压缩机ⅱ(8)通过冷却液管道与外置的风冷或水冷冷却器连接,能够对压缩机ⅱ(8)进行润滑油降温;
s4、经过步骤s3降温处理后,使沼气的温度从70-80℃降至5-10℃,冷凝水从冷干机ⅱ(9)的排水口排出,利用余热将沼气的温度从5-10℃升至40℃,以满足进入沼气分离膜的温度要求。
s5、换热器(10)通过冷却液管道与从压缩机ⅱ(8)出来的热的冷却液管道相连,换热器(10)输出的沼气依次进入油过滤器(11)、活性炭过滤器ⅱ(12)和颗粒物过滤器(13),去除压缩沼气中的油和细小的颗粒物杂质,从而使沼气各项指标均达到膜分离装置的设计标准;
s6、从颗粒物过滤器(13)输出的沼气进入膜组件(14)的进气口,从膜组件(14)的渗透气口输出的气体循环回送至压缩机ⅰ(6)的进气端,从膜组件(14)的渗余气口输出的气体作为产品气输出,提纯后得到的生物天然气中ch4纯度达到97%以上,ch4损失率小于0.5%,经过净化提纯后得到的生物天然气并入现有的天然气管网或再次加压至cng用作车用燃料。
6.根据权利要求5所述的利用一种单级膜分离法沼气提纯系统进行沼气提纯的工艺方法,其特征在于:所述步骤s2中离心风机(4)预增压后的沼气压力为5--10kpa。
7.根据权利要求5所述利用一种单级膜分离法沼气提纯系统进行沼气提纯的工艺方法,其特征在于:所述步骤s2中经压缩机ⅰ(6)压缩后的沼气压力为0.5-1mpa。
8.根据权利要求5所述的利用一种单级膜分离法沼气提纯系统进行沼气提纯的工艺方法,其特征在于:所述步骤s3中经压缩机ⅱ(8)压缩后的沼气压力为1.2-1.6mpa。