一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于沼气提纯制取车用燃气技术领域，具体是一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术。
【背景技术】
[0002]膜分离沼气提纯技术以分离效率高、能耗低、设备简单、工艺适应性强等特点在近年来获得了广泛应用。在膜分离沼气提纯技术中，需要对进入膜组的气体进行预处理，包括冷干除水、过滤及加热。除水一般采用冷干除水，来达到天然气的露点要求。在进入膜组之前又需要对沼气进行加热来达到膜分离的适宜温度。需要同时用到冷热能源。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决现有技术中的不足，提供一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术。
[0004]本发明包括水含沼气压缩设备、膜分离甲烷提纯设备、气源热泵设备、中央控制设备，经预处理后的沼气进入水含沼气压缩设备，压缩后的沼气经后冷却器冷却，进入二氧化碳气源热泵设备冷却除水后进入过滤器，然后经二氧化碳气源热泵设备产生的热水加热至适合温度，进入膜分离装置。
[0005]优选的，所述的加热器分为一级加热器和二级加热器。
[0006]优选的，所述的水含沼气压缩设备是压缩机。
[0007]本发明还包括热泵蒸发器，所述的热泵蒸发器产生的冷量将压缩后的沼气降温，使得其中的水析出，提高产品天然气的露点。
[0008]优选的，经热泵产生的热量有两种方式对膜组进行加热，第一种是热泵产生的热量将水加热后，热水与进膜组前的沼气进行换热。第二种是采用热泵的二氧化碳工质直接与沼气进行换热。
[0009]本发明将沼气净化提纯，使净化气达到车用天然气的标准。本发明采用二氧化碳气源热泵系统，能同时产生冷却与加热的能源，为提纯设备使用。另外，本发明制造成本不高，结构简单，实用性强，本发明适合在相关技术领域推广应用。
【附图说明】
[0010]图1为本发明采用热水加热设备流程图；
[0011]图2为本发明采用二氧化碳工质加热设备流程图；
[0012]图3为本发明二氧化碳热泵流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0014]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0015]为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0016]如图1所示，本发明包含压缩机101、二氧化碳热泵设备102、过滤器103、一级加热器104、过滤器105、一级膜组106、二级加热器107、膜间过滤器108、二级膜组109、换热器HO。
[0017]经预处理后的沼气进入压缩机101，压缩后的沼气经二氧化碳热泵设备102的蒸发器304冷却除水后，进入过滤器103，然后被一级加热器104加热至适宜温度，一级再经过过滤器105后，进入一级膜组106。后经二级加热器107加热至适宜的温度，经膜间过滤器108再次过滤后，进入二级膜组109进行分离，得到了车用天然气。
[0018]其中，一级加热器104、二级加热器107的热量来自C02热泵301的冷凝器302与换热器I1与水换热而来。
[0019]如图2所示，本发明压缩机201、二氧化碳热泵设备202、过滤器203、一级加热器204、过滤器205、一级膜组206、二级加热器207、膜间过滤器208、二级膜组209。经预处理后的沼气进入压缩机201，压缩后的沼气经二氧化碳热泵设备202的蒸发器冷却除水后，进入过滤器203，然后被一级加热器204加热至适宜温度，一级再经过过滤器205后，进入一级膜组206。后经二级加热器207加热至适宜的温度，经膜间过滤器208再次过滤后，进入二级膜组209进行分离，得到了车用天然气。一级加热器204、二级加热器207即相当于C02热泵的冷凝器，其热量来自二氧化碳工质与沼气进行换热。
[0020]如图3所示，本发明二氧化碳气源热泵是以二氧化碳为工质，经二氧化碳压缩机301压缩后，高温高压的二氧化碳进入冷凝器302与水或沼气换热，将进入膜组前的沼气加热到适宜温度。二氧化碳经膨胀阀303膨胀成为低温低压的二氧化碳，经蒸发器304与压缩后的沼气进行换热，沼气被冷却，除去其中的水分。本装置采用了二氧化碳气源热泵系统，实现了热泵系统的一机多用功能，沼气膜分离提纯工艺对冷热能源的需求得到了很好的满足，是对能源系统的综合利用。
[0021]本发明将沼气净化提纯，使净化气达到车用天然气的标准。同时采用了气源热泵系统，采用分级控温工艺，可同时提供膜分离提纯系统所需的冷热能源，综合利用了能源。
[0022]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明实施例。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0023]以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
【主权项】
1.一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术，包括水含沼气压缩设备、膜分离甲烷提纯设备、气源热泵设备、中央控制设备，其特征在于经预处理后的沼气进入水含沼气压缩设备，压缩后的沼气经后冷却器冷却，进入二氧化碳气源热泵设备冷却除水后进入过滤器，然后经二氧化碳气源热泵设备产生的热水加热至适合温度，进入膜分离装置。
2.根据权利要求1所述的一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术，其特征在于所述的加热器分为一级加热器和二级加热器。
3.根据权利要求1所述的一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术，其特征在于所述的水含沼气压缩设备是压缩机。
4.根据权利要求1所述的一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术，其特征在于还包括热泵蒸发器，所述的热泵蒸发器产生的冷量将压缩后的沼气降温，使得其中的水析出，提高产品天然气的露点。
5.根据权利要求4所述的一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术，其特征在于经热泵产生的热量有两种方式对膜组进行加热，第一种是热泵产生的热量将水加热后，热水与进膜组前的沼气进行换热。第二种是采用热泵的二氧化碳工质直接与沼气进行换热。
【专利摘要】本发明属于沼气提纯制取车用燃气技术领域，具体是一种沼气膜分离提纯二氧化碳气源热泵冷热联产技术。本发明包括水含沼气压缩设备、膜分离甲烷提纯设备、气源热泵设备、中央控制设备，经预处理后的沼气进入水含沼气压缩设备，压缩后的沼气经后冷却器冷却，进入二氧化碳气源热泵设备冷却除水后进入过滤器，然后经二氧化碳气源热泵设备产生的热水加热至适合温度，进入膜分离装置。本发明将沼气净化提纯，使净化气达到车用天然气的标准。本发明采用二氧化碳气源热泵系统，能同时产生冷却与加热的能源，为提纯设备使用。另外，本发明制造成本不高，结构简单，实用性强，本发明适合在相关技术领域推广应用。
【IPC分类】C10L3-10
【公开号】CN104560253
【申请号】CN201410741011
【发明人】张忠家, 范双双
【申请人】天津凯德实业有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月8日