混合气体压力水洗提纯净化系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种混合气体压力水洗提纯净化系统，包括储气罐、二氧化碳水洗塔和储水罐，二氧化碳水洗塔包括至少两层塔体，塔下端设有储液段，储液段的底端设有排水阀，储液段的上部设有气体进口，该气体进口通过管道与储气罐的气体出口连通，储液段上还设有两个液位窗，每层塔体内的顶部设有喷水装置，最上层塔体的顶部设有除雾段，二氧化碳水洗塔的顶端设有排气阀；每层塔体上还设有有视镜体；喷水管的进水口通过管道分别与布水器相连，布水器的进水口通过管道与储水罐连通，在布水器与储水罐连接的管道上设有泵。实用新型利用不需要填料，不需要碱液等化学吸附剂，达到提纯沼气的目的，结构简单，能耗低、成本低，环保，产品气满足GB?18047-200要求。
【专利说明】混合气体压力水洗提纯净化系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种将沼气等混合气体中二氧化碳和硫化氢去除的混合气体压力水洗提纯净化系统。
【背景技术】
[0002]目前，针对含有二氧化碳或二氧化碳与硫化氢的混合的混合气体中二氧化碳和硫化氢的去除方法主要有:变压吸附、化学吸收等，不论是变压吸附还是化学吸收，都将涉及到吸附剂或者是吸收剂的使用，操作麻烦，系统复杂，且成本高，不环保。
[0003]如沼气是典型的含二氧化碳和硫化氢的混合气体。沼气也是一种具有较高热值的可燃气体，主要成分为甲烧(CH4)和二氧化碳(CO2)和少量的氮气(N2)、氢气(H2)、氧气
(O2)、硫化氢(H2S)等气体。目前，大量的沼气利用还是以低品位的热利用为主，但随着集中式沼气工程不断发展，单个沼气工程沼气产量不断增大，沼气的中高端利用途径不断扩展，其中沼气净化提纯后用于车用燃料、并入天然气管网等是今后沼气利用的重要发展方向。沼气净化提纯后用于车用燃料需符合车用压缩天然气标准(GB 18047-200)，即甲烷含量彡95%，二氧化碳彡3%，硫化氢彡15mg/m3。
[0004]然而，沼气净化提纯却增加了生产成本，目前也采用变压吸附、化学吸收等提纯沼气，不论是变压吸附还是化学吸收，都将涉及到吸附剂或者是吸收剂的使用，操作麻烦，系统复杂，且成本高，不环保。因此寻找一个净化提纯过程能耗低、效率高，产品气质量好、环保、成本低、系统结构简单的净化提纯系统成为了目前人们急需要解决的问题。
实用新型内容
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、不需要填料、鲍尔环和吸附剂、成本低、环保、能耗低的混合气体压力水洗提纯净化系统。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:一种混合气体压力水洗提纯净化系统，包括储气罐、二氧化碳水洗塔和储水罐，所述储气罐上设有进气口和出气口，其特征在于:所述二氧化碳水洗塔包括至少两层塔体，最下层塔体的下端设有储液段，所述储液段的底端设有排水阀，所述储液段的上部设有气体进口，该气体进口通过管道与储气罐的气体出口连通,所述储液段上还设有一上一下的两个液位窗,其中位于上方的液位窗位于气体进口的下方，每层塔体内的顶部设有喷水装置，所述喷水装置包括喷水管和安装在喷水管上的喷嘴，所有喷水管的进水口伸出塔体外，最上层塔体的顶部设有除雾段，所述二氧化碳水洗塔的顶端设有排气阀；每层塔体从上到下还设有视镜体；
[0007]上述喷水管的进水口通过管道分别与布水器相连，所述布水器的进水口通过管道与储水罐连通，在布水器与储水罐连接的管道上设有泵。
[0008]采用上述技术方案。本实用新型的提纯系统通过物理吸收过程，实现CO2和H2S与甲烷的分离。压力对提纯效果有很大影响，其对溶解度的影响遵循Henry法则:Pi =H.Cmax? 其中:Pi 为压力[Pa], H 为 Henry 系数[Pa *m3/mol], Cmax 为饱和浓度[mol/m3]。
[0009]二氧化碳、硫化氢和甲烷在水中的溶解度情况见表I
[0010]表I沼气中主要化合物在水中溶解情况
[0011]
不同温度下溶解系数气体 Henry系数-
(TC 10C 20 uC 30 0C 10C
LU51.658 1.159 0.851 0.616 0.516
HSI4.520 3.280 2.510 2.000 1.630
CH4200.054 0.040 0.032 0.027 0.023
[0012]当压力增加时，三种气体在水中的溶解度增加，由于CH4的Henry系数最大，其在水中的溶解度就最小，调节合适的压力参数就能很好的分离甲烷和二氧化碳等气体。
[0013]利用这一点，我们将沼气装在储气罐中，打开泵向布水器中充水，水分为至少两级从喷水装置喷淋到塔体内，待水位至储液段上一个液位窗时，打开储液段底部的排水阀和塔体顶端的排气阀，来调节塔内压力。为1.ο-l.2Mpa，水的流量为0.6-0.72m3/h。
[0014]然后储气罐中沼气(此时沼气压力彡2MPa)从气体进口进入，沼气进气流量为4-6m3/h，水分为至少两级从塔体上部向下喷射，控制塔内压力为1.0-1.2Mpa，水的流量为
0.6-0.72m3/h。水和气体二者逆流接触，提纯沼气从塔顶排放，设备运转至少3分钟后，在产品气出口处利用沼气分析仪测定产品气成分。产品气满足GB 18047-200要求，即甲烷含量> 95%, 二氧化碳< 3%,硫化氢< 15mg/m3。视镜体的设置便于观察塔体内水气的分布情况，适时调整进水流量和进气流量。本实用新型的二氧化碳水洗塔不需要吸附剂，不需要填料、鲍尔环便能提纯沼气满足国标要求，结构简单，成本低。本实用新型还适合于氮气与二氧化碳的混合气体中二氧化碳的去除。
[0015]在上述技术方案中:所述塔体内，所述二氧化碳水洗塔包括三层塔体。三层塔体，三个喷水装置，使得产品气的提纯效果更好，相对于两个喷水装置又不至于增加更多的成本。
[0016]在上述技术方案中为了便于控制水气的流量和塔体内的压力:所述喷水管与布水器相连的管道上分别设有流量计和流量调节阀。所述储气罐上设有安全阀、排污阀和检测口。在布水器与储水罐连接的管道上还设有流量调节阀、流量计和压力表。在储气罐与二氧化碳水洗塔的气体进口之间的管道上设有气体调节阀、流量计和气体压力表。
[0017]在上述技术方案中:所述视镜体为双面视镜体，包括圆柱体形的视镜体本体，在视镜体本体上设有轴向中心孔，所述轴向中心孔的孔径与塔体的内径相同，在该视镜体本体上还设有径向通孔，所述所述径向通孔的两端的孔口上分别安装有可视镜，所述塔体上安装视镜体的位置对应设有径向孔，所述视镜体插入该径向孔中，并且所述视镜体的轴向中心孔的中心线与塔体的轴线在同一直线上。采用双面视镜体，更便于观察。
[0018]在上述技术方案中，为了便于清除纯化气体中的水雾，所述除雾段内设有除雾网。
[0019]有益效果:本实用新型利用二氧化碳、硫化氢和甲烷在水中的溶解度不同，依据物理吸附过程建造二氧化碳水洗塔，让沼气经过二氧化碳水洗塔后，去除其中的二氧化碳和硫化氢气体，不需要填料，不需要碱液等化学吸附剂，达到提纯沼气的目的，结构简单，能耗低、成本低，环保，产品气满足GB 18047-200要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型的视镜体的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0023]实施例1，如图1-2所示，本实用新型的混合气体压力水洗提纯净化系统由储气罐
1、二氧化碳水洗塔、喷水管3、储水罐4、喷嘴5、布水器6、视镜体7、流量调节阀8、流量计9、泵10、气体调节阀11、气体压力表12、压力表13、除雾网14等部件组成。
[0024]储气罐I包括罐体，在罐体上设有两个进气口、一个出气口，在罐体顶端设有安全阀la，底端设有排污阀lb，侧面设有检测口 lc。
[0025]二氧化碳水洗塔包括至少两层塔体2-1和位于最顶层塔体2-1上方的除雾段2-6以及位于最下层塔体2-1下端的储液段2-2，这里选择三层塔体2-1，每层塔体2-1之间通过法兰盘连接，最顶层塔体2-1和除雾段2-6之间通过法兰盘连接。二氧化碳水洗塔的顶端设有排气阀2-7。除雾段2-6内设有除雾网14。
[0026]最下层塔体2-1的下端通过法兰盘连接储液段2-2，储液段2-2的上端进口通过法兰盘与塔体2-1的下端相连，储液段2-2的下部设有支撑架，用于将二氧化碳水洗塔2支撑安装在地面，储液段2-2的底端设有排水管，在排水管上设有排水阀2-3和止回阀，储液段2-2上部靠近其顶端的位置设有气体进口 2-4，该气体进口 2-4通过管道与储气罐I的气体出口连通，在储气罐I与二氧化碳水洗塔2的气体进口 2-4之间的管道上设有气体调节阀
I1、流量计9和气体压力表12。
[0027]储液段2-2上还设有一上一下的两个液位窗2-5,其中位于上方的液位窗2_5位于气体进口 2-4的下方。
[0028]每层塔体2-1的顶部设有喷水装置，喷水装置包括喷水管3和安装在喷水管3上的喷嘴5，所有喷水管3的进水口伸出塔体I外。
[0029]喷水管3的进水口通过管道分别与布水器6相连，喷水管3与布水器6相连的管道上分别设有流量计9和流量调节阀8。布水器6的进水口通过管道与储水罐4连通，在布水器6与储水罐4连接的管道上设有泵10。在布水器6与储水罐4连接的管道上还设有流量调节阀8、流量计9和压力表13。
[0030]每层塔体2-1上设有至少一个视镜体7。视镜体7为双面视镜体，包括圆柱体形的视镜体本体7-1，在视镜体本体7-1上设有轴向中心孔7-2，轴向中心孔7-2的孔径与塔体2-1的内径相同，在该视镜体本体7-1上还设有径向通孔，径向通孔的两端的孔口上分别安装有可视镜7-3，在两端的可视镜7-3上设有视镜压盖，塔体2-1上安装视镜体7的位置对应设有径向孔，视镜体7插入该径向孔中，并且视镜体7的轴向中心孔7-2的中心线与塔体2-1的轴线在同一直线上。
[0031]以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种混合气体压力水洗提纯净化系统，包括储气罐(I)、二氧化碳水洗塔和储水罐(4)，所述储气罐(I)上设有进气口和出气口，其特征在于:所述二氧化碳水洗塔包括至少两层塔体(2-1)，最下层塔体(2-1)的下端设有储液段(2-2)，所述储液段(2-2)的底端设有排水阀(2-3)，所述储液段(2-2)的上部设有气体进口(2-4)，该气体进口(2-4)通过管道与储气罐(I)的气体出口连通，所述储液段(2-2)上还设有一上一下的两个液位窗(2-5),其中位于上方的液位窗(2-5)位于气体进口(2-4)的下方,每层塔体(2-1)内的顶部设有喷水装置，所述喷水装置包括喷水管(3)和安装在喷水管(3)上的喷嘴(5)，所有喷水管⑶的进水口伸出塔体(2-1)夕卜，最上层塔体(2-1)的顶部设有除雾段(2-6)，所述二氧化碳水洗塔的顶端设有排气阀(2-7);每层塔体(2-1)上还设有有视镜体(7)； 上述喷水管(3)的进水口通过管道分别与布水器(6)相连，所述布水器￠)的进水口通过管道与储水罐(4)连通，在布水器(6)与储水罐(4)连接的管道上设有泵(10)。
2.根据权利要求1所述混合气体压力水洗提纯净化系统，其特征在于:所述二氧化碳水洗塔包括三层塔体(2-1)。
3.根据权利要求2所述混合气体压力水洗提纯净化系统，其特征在于:所述喷水管(3)与布水器(6)相连的管道上分别设有流量计(9)和流量调节阀(8)。
4.根据权利要求1所述混合气体压力水洗提纯净化系统，其特征在于:所述储气罐(I)上设有安全阀(la)、排污阀(Ib)和检测口(lc)。
5.根据权利要求1所述混合气体压力水洗提纯净化系统，其特征在于:在布水器(6)与储水罐(4)连接的管道上还设有流量调节阀(8)、流量计(9)和压力表(13)。
6.根据权利要求1所述混合气体压力水洗提纯净化系统，其特征在于:在储气罐(I)与二氧化碳水洗塔的气体进口(2-4)之间的管道上设有气体调节阀(11)、流量计(9)和气体压力表(12) ο
7.根据权利要求1所述混合气体压力水洗提纯净化系统，其特征在于:所述视镜体(7)为双面视镜体，包括圆柱体形的视镜体本体(7-1)，在视镜体本体(7-1)上设有轴向中心孔(7-2)，所述轴向中心孔(7-2)的孔径与塔体(2-1)的内径相同，在该视镜体本体(7-1)上还设有径向通孔，所述所述径向通孔的两端的孔口上分别安装有可视镜(7-3)，所述塔体(2-1)上安装视镜体(7)的位置设有径向孔，所述视镜体(7)插入该径向孔中，并且所述视镜体(X)的轴向中心孔的中心线与塔体(2-1)的轴线在同一直线上。
8.根据权利要求1所述混合气体压力水洗提纯净化系统，其特征在于:所述除雾段(2-6)内设有除雾网(14)。
【文档编号】B01D53/18GK203971695SQ201420406476
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】杜安珂, 袁康 申请人:重庆市科学技术研究院