一种沼气净化膜和变压吸附混合系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种沼气净化膜和变压吸附混合系统，它涉及膜分离及变压吸附技术领域。其流程为：原料沼气经过滤系统过滤后进入脱硫系统除去沼气中的H2S，脱硫后的沼气进入压缩机，被压缩的沼气经换热器冷却降温后经活性炭净化，净化后的沼气先进入一级膜单元进行粗脱、浓缩，沼气从一级膜单元出来后进入变压吸附单元进行精脱，以CO2为主的渗透气可直接尾气排放，从变压吸附单元精脱后产生的尾气回流到压缩机入口，从而得到合格的产品气，经过缓冲罐后进入CNG压缩机提升压力再进入CNG加气站，可直接为CNG汽车进行加气。本发明将膜分离技术与变压吸附技术结合起来，能有效脱除氮氧等杂质，可自动控制气纯度，回收率高。
【专利说明】
一种沼气净化膜和变压吸附混合系统
技术领域
[0001]本发明涉及的是膜分离及变压吸附技术领域，具体涉及一种沼气净化膜和变压吸附混合系统。
【背景技术】
[0002]有机物在微生物的作用下，经过厌氧发酵而产生一种可燃混合气体，成份中甲烷一般在50-60%，二氧化碳40-50%，同时还含有少量的水蒸气、硫化氢、有机挥发物、氮气以及氧气等，根据国家标准GB17820天然气和GB18047车用压缩天然气标准，要求二氧化碳脱除至3%以下。
[0003]目前沼气提纯的方法中市场占有率较高的是变压吸附法和膜分离法。变压吸附分离技术是一种固定床分离技术，是在恒定温度下，连续改变体系压力，使吸附和脱附循环进行，利用吸附组分分压变化时吸附量也将有相应改变(分压增大，吸附量增大，反之，亦然)。变压吸附分离技术的主要优点有产品纯度高、能耗低、流程简单，操作方便、通过选择合适的吸附剂可以同步脱出二氧化碳、水蒸气、氮气以及氧气等，另外变压吸附为固定床装置，吸附剂寿命长以及几乎无“三废”产生，环境效益好等；主要缺点在于很难达到很高的回收率，一般很难达到97%以上。
[0004]气体膜分离技术是20世纪70年代开发成功的新一代气体分离技术，其原理是在压力驱动下，借助气体中个组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解-扩散上的差异，即渗透速率差来进行分离。膜的优点在于可模块化、通过多级膜尤其三级膜配置甲烷回收率可达98%，甚至更高；主要缺点是应对气源变化很难调节、同时不能有效的脱除氮氧等杂质。
[0005]为了解决上述问题，设计一种新型的沼气净化膜和变压吸附混合系统还是很有必要的。
【发明内容】
[0006]针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种沼气净化膜和变压吸附混合系统，结构设计合理，将膜分离技术与变压吸附技术结合起来，能有效脱除氮氧等杂质，可自动控制气纯度，回收率高，易于推广使用。
[0007]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:一种沼气净化膜和变压吸附混合系统，其流程为:原料沼气经过滤系统将原料中的固体颗粒和凝结出来的液滴脱除，然后进入脱硫系统除去沼气中的H2S，脱硫后的沼气进入压缩机，压缩机将沼气压缩至混合系统的工作压力13-16bar，被压缩的沼气经过换热器冷却降温，然后经过活性炭保护床脱除沼气中可能存在的VOCs、硅氧烷等会污染膜的杂质;经过活性炭净化的沼气先进入一级膜单元进行粗脱、浓缩，沼气从一级膜单元出来后进入变压吸附单元进行精脱，以CO2为主的渗透气可直接尾气排放，从变压吸附单元精脱后产生的尾气回流到压缩机入口，从而得到的合格的产品气，经过缓冲罐后进入CNG压缩机，将压力提升到250bar后，进入CNG加气站，可直接为CNG汽车进行加气。
[0008]作为优选，所述的变压吸附单元通过在线气体分析系统实现检测结果反馈，利用分析系统的信号反馈控制变压吸附单元的周期长短，即当检测的CH4低于设定值时，加快变压吸附周期;反之减慢吸附周期，使得产品气纯度平衡在设定值。
[0009]作为优选，所述被压缩的沼气在经换热器冷却降温的过程中，如有液态水析出，则需要配置凝聚式过滤器除去液态水，再进入活性炭净化。
[0010]本发明的有益效果:(I)能达到很高的回收率，回收率高达98%-99%;
(2)应对气源变化可自动调节，同时能有效的脱除氮氧等杂质，产品气纯度可自动控制。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
图1为本发明的系统框图。
[0012]
【具体实施方式】
[0013]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0014]参照图1，本【具体实施方式】采用以下技术方案:一种沼气净化膜和变压吸附混合系统，其流程为:(I)首先原料沼气经凝聚式过滤器将原料中的固体颗粒和凝结出来的液滴脱除；
(2)然后进入脱硫系统除去沼气中的H2S;
(3)脱硫后的沼气进入压缩机，压缩机将沼气压缩至混合系统的工作压力13-16bar;
(4)被压缩的沼气经过换热器冷却降温，在冷却降温的过程中，如有液态水析出，则需要配置凝聚式过滤器除去液态水；
(5)经过活性炭保护床脱除沼气中可能存在的VOCs、硅氧烷等会污染膜的杂质；
(6)经过活性炭净化的沼气先进入一级膜单元进行粗脱、浓缩，沼气从一级膜单元出来后进入变压吸附单元进行精脱，以CO2为主的渗透气(甲烷含量<5)可直接尾气排放；
(7)变压吸附单元通过在线气体分析系统实现检测结果反馈，利用分析系统的信号反馈控制变压吸附单元的周期长短，即当检测的CH4低于设定值时，加快变压吸附周期;反之减慢吸附周期，使得产品气纯度平衡在设定值；
(8)从变压吸附单元精脱后产生的尾气回流到压缩机入口，从而得到的合格的产品气，经过缓冲罐后进入CNG压缩机，将压力提升到250bar后，进入CNG加气站，可直接为CNG汽车进行加气。
[0015]本【具体实施方式】首次将膜分离技术与变压吸附技术结合起来同时应用，既克服了单独膜系统不能有效脱除氮氧以及应对气源流量和成份变化时不能及时自动调节的缺陷，同时又提高了相比单独使用变压吸附技术时的甲烷回收率，产品气纯度可自动控制，回收率高达98%-99%，具有广阔的市场应用前景。
[0016]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种沼气净化膜和变压吸附混合系统，其特征在于，其流程为:原料沼气经过滤系统将原料中的固体颗粒和凝结出来的液滴脱除，然后进入脱硫系统除去沼气中的H2S,脱硫后的沼气进入压缩机，压缩机将沼气压缩至混合系统的工作压力13_16bar，被压缩的沼气经过换热器冷却降温，然后经过活性炭保护床脱除沼气中可能存在的VOCs、硅氧烷等会污染膜的杂质;经过活性炭净化的沼气先进入一级膜单元进行粗脱、浓缩，沼气从一级膜单元出来后进入变压吸附单元进行精脱，以CO2为主的渗透气可直接尾气排放，从变压吸附单元精脱后产生的尾气回流到压缩机入口，从而得到的合格的产品气，经过缓冲罐后进入CNG压缩机，将压力提升到250bar后，进入CNG加气站，可直接为CNG汽车进行加气。2.根据权利要求1所述的一种沼气净化膜和变压吸附混合系统，其特征在于，所述的变压吸附单元通过在线气体分析系统实现检测结果反馈，利用分析系统的信号反馈控制变压吸附单元的周期长短，即当检测的CH4低于设定值时，加快变压吸附周期；反之减慢吸附周期，使得产品气纯度平衡在设定值。3.根据权利要求1所述的一种沼气净化膜和变压吸附混合系统，其特征在于，所述被压缩的沼气在经换热器冷却降温的过程中，如有液态水析出，则需要配置凝聚式过滤器除去液态水，再进入活性炭净化。
【文档编号】C10L3/10GK105950241SQ201610531217
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】白学萍, 金海霞, 李鸿
【申请人】瑞必科净化设备（上海）有限公司