一种沼气提纯净化系统的制作方法

本实用新型涉及沼气提纯净化领域，特别涉及一种对沼气精脱硫、粗脱硫和脱碳的系统。

背景技术：

沼气中成分较多较杂，有一些气体夹杂在沼气中，在应用过程中对工艺、设备、环境都将造成一定的影响，如硫化氢、二氧化碳等，这些杂质在应用过程中对工艺、设备、环境都将造成一定的影响，如硫化氢、二氧化碳等。沼气中的硫化氢是一种可燃性无色气体，常温下为无色有臭鸡蛋气味的气体，有剧毒，密度比空气大，溶于水后的水溶液为氢硫酸，氢硫酸对钢铁有较大的腐蚀作用，对与之接触的输送管道和使用机械的使用寿命具有较大影响；而且硫化氢在燃烧过程中产生二氧化硫对人的身体和环境的危害较大；沼气中的二氧化碳是一种无色无味气体，溶于水形成碳酸，对金属有腐蚀作用，二氧化碳的存在通常会降低燃烧热的利用率、降低火焰温度、降低气缸容积利用率，导致放热或做功过程中成本增加。因此在使用沼气作为二次能源的过程中，需要对沼气进行脱硫和脱碳。

目前在提纯净化废水经过厌氧处理产生的沼气时，沼气内硫化氢和二氧化碳的浓度都比一般的沼气高，传统的沼气提纯净化系统只使用一种工艺作为提纯方法，无法对沼气达到精提纯，导致沼气内天然气的回收率较低，燃烧率低下。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种沼气提纯净化系统，该系统以废水厌氧处理过程产生的沼气为原料，通过对沼气粗脱硫、精脱硫和脱碳处理制取得到高纯度的天然气，提高燃烧率。

本实用新型所采取的技术方案是：一种沼气提纯净化系统，包括用于储存沼气的存储气罐、加压风机、粗脱硫塔、精脱硫塔、沼气压缩机、脱碳机构和天然气管网；加压风机设于存储气罐的出气口，储气罐通过加压风机将储气罐内的沼气加压输送至粗脱硫塔，粗脱硫塔采用化学湿法脱硫工艺，通过往粗脱硫塔送入脱硫液与沼气内的硫化氢发生化学反应消除硫化氢；粗脱硫塔与精脱硫塔连接，粗脱硫后的沼气输送至精脱硫塔，精脱硫塔采用氧化铁干法脱硫工艺，通过在精脱硫塔内加入固体脱硫剂将沼气内的气态硫化物转化为固态硫化物；精脱硫塔与脱碳机构相连，沼气压缩机设于精脱硫塔与脱碳机构之间，以将沼气从精脱硫塔输送至脱碳机构，并提高沼气的燃烧率；精脱硫后的沼气从精脱硫塔流入脱碳机构进行脱碳，脱碳机构采用变压吸附(PSA)工艺，脱碳机构内设有两级脱碳机构，每级脱碳机构设有一个以上交替工作的脱碳塔，沼气内的水和二氧化碳等杂质气体被脱碳塔吸附，未被吸附的天然气气体则以产品气的形式送入天然气管网。

在上述技术方案中，该种沼气提纯净化系统还包括用于硫再生的再生系统，再生系统包括贫液槽、过滤泵、富液槽、富液泵、泡沫槽、泡沫泵、碱液槽、碱液泵、再生槽、固液分离器、熔硫釜和液压厢式压滤机；粗脱硫塔进行粗脱硫后的脱硫液流入富液槽，富液槽经富液泵连接于再生槽，富液泵将反应后的脱硫液泵入再生槽；再生槽设有硫泡沫出口和再生液出口，再生槽采用化学再生法将反应后的脱硫液转化为硫泡沫和再生液，硫泡沫经硫泡沫出口流入泡沫槽，再生液和液压厢式压滤机之间设有过滤泵，再生液流入液压箱式压滤机后经过压滤转化为再生脱硫液输送至贫液槽；泡沫槽经泡沫泵连接于固液分离器，固液分离器将硫泡沫过滤获得硫膏，硫膏输送至熔硫釜进行加工获得硫磺；固液分离器的滤液流入贫液槽与再生脱硫液混合，再生脱硫液经碱液泵重新流入脱硫塔进行粗脱硫；碱液槽连接于碱液泵，碱液槽里含有碱液，当再生脱硫液不足时碱液槽通过碱液泵往粗脱硫塔添加新的脱硫液。

在上述技术方案中，该种沼气提纯净化系统的脱碳机构包括第一脱碳机构和第二脱碳机构，第一脱碳机构设有一个以上原料气脱碳塔，每个原料气脱碳塔依次连接，沼气压缩机排出的原料气进入第一脱碳机构进行粗脱碳，原料气脱碳塔吸附大量沼气内的二氧化碳；第二脱碳机构设有一个以上半成品气脱碳塔，每个半成品气脱碳塔依次连接，沼气从原料气脱碳塔的底部进入第二脱碳机构进行精脱碳，半成品气脱碳塔吸附沼气内剩余的二氧化碳，经过精脱碳后的天然气从第二脱碳机构的出气口流出。

在上述技术方案中，该种沼气提纯净化系统还包括去火阀门，去火阀门设于存储气管与粗脱硫塔的管道间，以在管道压力失衡时对沼气进行火炬燃烧，保证系统的安全。

在上述技术方案中，该种沼气提纯净化系统还包括气液分离器，气液分离器设于粗脱硫塔和精脱硫塔的管道间，以对粗脱硫后的沼气进行干燥处理。

在上述技术方案中，该种沼气提纯净化系统还包括除尘器，除尘器设于精脱硫塔与沼气压缩机的管道间，以分离沼气内的大颗粒固体杂质。

在上述技术方案中，该种沼气提纯净化系统还包括换温器，换温器设于沼气压缩机的排气口，以对压缩后的沼气进行降温。

在上述技术方案中，该种沼气提纯净化系统还包括精密过滤器，精密过滤器设于换温器与第一脱碳机构之间的管道，以对沼气内的杂质进行深度滤除。

在上述技术方案中，该种沼气脱碳系统还设有原料气缓冲罐、产品气缓冲罐和加臭机，原料气缓冲罐设于第一脱碳机构与沼气压缩机的管道间，产品气缓冲罐设于第二脱碳机构与加臭机的管道间，以对沼气起到缓冲作用。

在上述技术方案中，加臭机设于天然气管网的进气口，以提醒使用者燃气的泄露。

本实用新型的有益效果是：

该种沼气提纯净化系统设有粗脱硫塔、精脱硫塔和脱碳机构。

粗脱硫塔的优点：能够与沼气混合均匀、接触良好，脱硫剂可再生。

精脱硫塔的优点：设备制造简单、操作简便，净化度较高。

脱碳机构采用变压吸附技术，该技术的优点：脱碳效果较佳、一般可在室温和不高的压力下工作、床层再生时不用加热、节能经济、设备操作和维护简便、连续循环操作

附图说明

图1是本实用新型的一种沼气提纯净化系统示意图；

图2是本实用新型的一种沼气提纯净化系统的再生系统示意图。

附图标记为：存储气罐1、加压风机101、去火阀门102、粗脱硫塔2、富液槽201、富液泵202、再生槽210、泡沫槽220、泡沫泵221、熔硫釜 222、固液分离器223、贫液槽230、过滤泵231、液压厢式压滤机232、碱液槽240、碱液泵241、气液分离器250、精脱硫塔3、除尘器301、沼气压缩机302、换温器303、原料气缓冲罐401、精密过滤器402、第一脱碳机构40、第二脱碳机构41、产品气缓冲罐403、加臭机501和天然气管网5。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

该种沼气提纯系统，包括存储气罐1、加压风机101、去火阀门102、粗脱硫塔2、气液分离器250、精脱硫塔3、除尘器301、沼气压缩机302、换温器303、原料气缓冲罐401、精密过滤器402、第一脱碳机构40、第二脱碳机构41、产品气缓冲罐403、加臭机501和天然气管网5；经过厌氧处理后的沼气通过管道输送至存储气罐1进行存储，存储气罐1连接于粗脱硫塔2，加压风机101设于存储气罐1的出气口，利用存储气柜1的容积和出口压力控制加压风机101的气量输送和气体走向至粗脱硫塔2；去火阀门 102设于加压风机101的输出口，当管道内沼气压力低于或超过某一数值后将启动去火阀门102进而将沼气进行火炬燃烧，保证系统安全。粗脱硫塔2 分为一级粗脱硫塔和二级粗脱硫塔，一级粗脱硫塔和二级粗脱硫塔均采用化学湿法脱硫工艺，通过往粗脱硫塔2送入脱硫液(碱液)与沼气内的硫化氢发生化学反应消除硫化氢(H₂S+Na₂CO₃＝NaHS+NaHCO₃)，沼气经过加压风机101加压送入一级脱硫塔下部，经与脱硫液接触发生反应后从一级脱硫塔塔顶排出进入二级脱硫塔下部，气体在二级脱硫塔中部与脱硫液再次接触发生反应进一步脱除硫化氢至100ppm以下后从塔顶排出进入气液分离器250。气液分离器250将粗脱硫后的沼气与夹带其中的液体进行分离，让粗脱硫后的沼气变得干燥后排入精脱硫塔3，以满足精脱硫塔3对沼气水分的要求。精脱硫塔3采用氧化铁干法脱硫工艺，通过在精脱硫塔内加入固体脱硫剂将沼气内的气态硫化物转化为固态硫化物；沼气进入精脱硫塔3 底部，通过脱硫剂床层时硫化氢与脱硫剂发生反应，从而脱除硫气体中的硫化氢至10ppm以下；精脱硫塔3设有一级精脱硫塔和二级精脱硫塔，可串联也可并联；可独立工作，也可联合工作。除尘器301设于精脱硫塔3 的出气口，经精脱硫后的原料气进入除尘器301分离大颗粒固体杂质；除尘器301的出口连接于沼气压缩机302，沼气提纯系统共设有3台沼气压缩机302，设立多台沼气压缩机302进行多重压缩加压至0.8MPa，以改善沼气压力不足的现象，使沼气燃烧更充分，火力更大；沼气压缩机302的出气口连接于换温器303，换温器303将压缩后的原料气进行降温处理，降温处理后的原料气进入原料气缓冲罐401，原料气401可精密过滤器402，精密过滤器402设有多个滤芯，多个滤芯能够滤除不同种类的微小杂质，精密过滤器402的出气口相接于脱碳机构，经过精密过滤杂质后的原料气经精密过滤器402的出气口流入脱碳机构。脱碳机构采用变压吸附(PSA)工艺，脱碳机构包括第一脱碳系统40和第二脱碳系统41系统，第一脱碳机构40设有一个以上原料气脱碳塔，利用脱碳塔选择性吸附不同气体的原理和在不同压力下吸附量具有较大差异的原理进行工作，每个原料气脱碳塔依次连接，沼气压缩机302排出的原料气进入第一脱碳机构40进行粗脱碳，原料气脱碳塔吸附大量沼气内的二氧化碳；第二脱碳机构41设有一个以上半成品气脱碳塔，每个半成品气脱碳塔依次连接，沼气从原料气脱碳塔的底部进入第二脱碳机构41进行精脱碳，半成品气脱碳塔吸附沼气内剩余的二氧化碳，经过精脱碳后的天然气从第二脱碳机构的出气口流入加臭机 501。加臭机501设于天然气管网5的进气口，加臭机501含有四氢三芬等具有刺激性气味的安全气体，以对纯净的天然气加入可挥发出臭味的气体，提醒使用者燃气的泄露；加臭处理后的天然气以产品气的形式送入天然气管网5。

该种沼气提纯系统还包括用于硫再生的脱硫液再生系统，脱硫液再生系统包括粗脱硫塔2、富液槽201、富液泵202、再生槽210、泡沫槽220、泡沫泵221、熔硫釜222、固液分离器223、贫液槽230、过滤泵231、液压厢式压滤机232、碱液槽240、碱液泵241；粗脱硫塔2的一级脱硫塔和二级脱硫塔的底部设有出水口，出水口连接于富液槽201，经过粗脱硫后的脱硫液经出水口流入富液槽201，富液槽201用于储存粗脱硫后的脱硫液，富液槽201经过富液泵202连接于再生槽210，富液泵202将富液槽201的脱硫液泵入至再生槽210。再生槽210采用化学再生法对脱硫液进行再生 (2NaHS+O₂＝2S+2NaOH和NaOH+NaHCO₃＝Na₂CO₃+H₂O)，再生槽210是在催化剂的作用下进行化学再生反应，再生槽210设有硫泡沫出口和再生液出口，经过再生反应产生的再生液经过再生液出口流入液压厢式压滤机232，再生液出口经过滤泵231连接于液压厢式压滤机232，液压厢式压滤机232 可过滤再生液内的固体颗粒物，得到纯净的再生脱硫液，然后回收至贫液槽230。上浮于再生槽210的硫泡沫经硫泡沫出口流至泡沫槽220。泡沫槽 220用于存储从再生槽210流出的硫泡沫，泡沫泵221设于泡沫槽220，以将硫磺泡沫加压运送至固液分离器223。固液分离器223将硫磺与硫磺混合的液体进行分离得出硫膏和滤液，固液分离器223与熔硫釜222相接，经固液分离器223滤出的硫膏送入熔硫釜222进行熔炼得到硫磺，分离出的滤液回收至贫液槽230。贫液槽230的输出口连接于粗脱硫塔2的底部，再生后的脱硫液经过碱液泵241流入至粗脱硫塔2重新进行粗脱硫。碱液槽 240设于贫液槽230与粗脱硫塔2之间，碱液槽240含有未曾经过粗脱硫的新脱硫液，当贫液槽230内的再生脱硫液浓度不足以进行粗脱硫时，碱液槽240经过碱液泵241将新脱硫液送入粗脱硫塔2，新脱硫液与再生脱硫液一起对沼气进行粗脱硫处理。

以上的实施例只是在于说明而不是限制本实用新型，故凡依本实用新型专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。