甲烷含量为彡97% ;
[0016] 所述催化燃烧系统3中尾气进行无害化处理后，甲烷含量降至IOOppm以下。
[0017] 本发明的优点及有益效果：
[0018] 本发明提供了一种绿色环保的沼气资源多元化利用工艺，充分考虑了原料组成、 产品实际需求和能量分布等特点，通过将膜分离和催化燃烧等工艺集合成一个有机整体， 以及多种技术的相互促进，相互改善，梯级净化沼气和梯级热量回收，实现了经济环保低能 耗同时生产乡镇所需的民用生物甲烷和车用生物甲烷，并联产70°C热水和5. OMPa中压蒸 汽，由于本发明中采用膜分离法和催化燃烧方法耦合的工艺，使该工艺与传统的沼气膜分 离提纯工艺相比，不仅具有操作简单方便和设备体积小等优点，而且也降低了分离提纯能 耗、提高了经济效益，以及实现尾气无害化同时生产出符合乡镇燃气市场特性的多元化沼 气产品，更适合应用于乡镇零散的户用沼气工程和养殖场沼气工程中的沼气分离提纯。
【附图说明】
[0019] 附图是绿色环保型沼气资源多元化利用工艺的原则流程图。
[0020] 图中：1预处理系统；Ia压缩机；Ib除杂装置；Ic换热器；2膜分离系统；2a-段膜 分离器；2b分流器；2c -段膜分离器；3催化燃烧系统；3a脱硫器；3b混合器；3c换热器； 3d催化反应器；3e换热器；3f换热器。
【具体实施方式】
[0021] 以下通过具体实例说明本发明的技术方案。
[0022] 实施例1 :
[0023] 处理对象：大型养殖场沼气工程的沼气，产气量为500Nm3/h。
[0024] 沼气组成mol % :
[0025]
[0026] 一段膜分离器2a的操作条件为：温度60:C，压力为2. 5MPa，膜面积为116m2〇
[0027] 二段膜分离器2c的操作条件为：温度52°C，压力为2. 48MPa，膜面积为140m2。
[0028] 压缩空气体积流率为：200Nm3/h
[0029] 在该实施例中，民用生物甲烷产量为2. 4X IO5NmVa,车用生物甲烷产量为 1.7\106_3/ &，70°0热水产量为3543丨/&，5.010^中压蒸汽产量为315丨/&，经济效益为310 万元/a，该工艺能够充分多级利用大型养殖场沼气工程的沼气。
[0030] 实施例2 :
[0031] 处理对象：集中回收的户用沼气工程的沼气，回收量为1000Nm3/h。
[0032] 沼气组成mol % :
[0033]
[0034] 一段膜分离器2a的操作条件为：温度60:C，压力为2. 5MPa，膜面积为240m2〇
[0035] 二段膜分离器2c的操作条件为：温度52°C，压力为2. 48MPa，膜面积为286m2。
[0036] 压缩空气体积流率为：500Nm3/h
[0037] 在该实施例中，民用生物甲烷产量为6. 37X 105Nm3/a，车用生物甲烷产量为 3. 05 X 106Nm3/a，70°C热水产量为9688t/a，5. OMPa中压蒸汽产量为670t/a，经济效益为583 万元/a，该工艺能够有效利用乡镇户用沼气工程过剩的沼气。
【主权项】
1. 一种绿色环保的沼气资源多元化利用工艺，其特征在于， 在预处理系统（1)中，沼气经压缩机（Ia)增压、除杂装置（Ib)脱除固体颗粒和液雾， 经换热器（Ic)升温至膜组件的操作条件，进入膜分离系统（2); 在膜分离系统（2)中，预处理系统（1)输出的沼气进入一段膜分离器（2a)，渗透侧为含 少量甲烷的二氧化碳，进入催化燃烧系统（3);渗余侧产出低品位民用燃气，经分流器（2b) 分流，一部分输出作为产品进入城镇燃气管网，其余部分进入二段膜分离器（2c);在二段 膜分离器（2c)渗余侧生产出满足车用压缩天然气的产品，指标（GB18047-2000)，渗透侧为 甲烷含量较高的富二氧化碳循环气，返回预处理系统（1)中的沼气经压缩机（Ia)进口； 在催化燃烧系统（3)中，一段膜分离器（2a)的渗透侧气体进入脱硫器（3a);脱硫后 的气体和空气一起进入混合器（3b)，然后进入换热器（3c)升温到着火点，在催化燃烧反应 器（3d)中催化转化；反应器（3d)输出的高温尾气，在换热器（3f)中回收高温热量，产出 5.OMPa中压蒸汽，在换热器（3c)中加热催化燃烧反应的原料，将温度提高至着火点，在换 热器（3e)中回收低温热量，产出70~90°C热水，在预处理系统（1)中的换热器（Ic)中回 收低温热量，使沼气温度达到40~80°C。2. 根据权利要求1所述的沼气资源多元化利用工艺，其特征在于，所述的一段膜分离 器（2a)渗余气的甲烧含量为80~90mol%，二段膜分离器（2c)渗余气甲烧含量为彡97%。3. 根据权利要求1或2所述的沼气资源多元化利用工艺，其特征在于，所述的催化燃烧 系统（3)中尾气进行无害化处理后，甲烷含量降至IOOppm以下。
【专利摘要】本发明提供了一种绿色环保的沼气资源多元化利用工艺，属于石油化工领域，将膜分离技术、催化燃烧技术和热量回收系统集成为一个有机整体，通过一级二段膜分离联产低品位城市燃气和车用高端压缩天然气，通过催化燃烧转化残余甲烷，减少温室气体排放，通过热量回收系统副产热水和中压蒸汽，实现了沼气资源的绿色环保多元化利用。本发明提供的工艺，甲烷收率超过95％，综合利用率超过98％，产品的生产成本低于0.7元/标方，为小规模、大波动和分散式生产的乡镇沼气资源提供了一种灵活、高效、低成本、易操作维护且绿色环保的利用工艺，对推动我国沼气利用的产业化、规模化和商业化意义重大。
【IPC分类】C10L3/10, F23G7/07
【公开号】CN104910988
【申请号】CN201510252998
【发明人】阮雪华, 郭明钢, 贺高红, 代岩, 焉晓明, 李保军, 杨招艺
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月15日