CN101219919B - 从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法 - Google Patents

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四川亚联高科技股份有限公司
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Abstract

本发明公开了一种从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,包括以下步骤:①压缩脱硫:将垃圾填埋气压缩脱硫,使气体中的总硫量控制在20mg/m3以下;②变压吸附:将脱硫后的气体送入变压吸附系统,脱除气体中的高沸点杂质、VOCs、CO2、N2,得到初步净化气;③脱氧:将初步净化气通过以钯为触媒的脱氧反应器,除去绝大部分的残余O2;④干燥:通过变温吸附装置,除去水分,回收满足机动车辆燃料要求的纯净甲烷气体。采用上述净化回收甲烷的方法,可将垃圾填埋气中的总硫量脱除至20mg/m3以下,O2<0.2%,H2S<3ppm,其余微量杂质脱除至50ppm以下,露点<-40℃,净化后的气体甲烷纯度达90%~95%,回收率达90%,可直接作为机动车燃料供用户使用。

Description

从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及混合气的分离、净化和回收技术领域,具体地说涉及一种从垃圾填埋 气中净化回收甲烷的方法。
背景技术
[0002] 垃圾填埋场内的有机垃圾经过厌氧降解所产生的气体称为垃圾填埋气(Landfill Gas,缩写为LFG),每吨垃圾能产生100〜200m3填埋气。垃圾填埋气的成分复杂,主要成分 有CH4、N2, CO2, 02、H2S,此外还含有一些其他杂质,包括H2O,高沸点杂质硫化物、氯化物等, 以及一些含量极低(总体积浓度小于1%)的其他微量挥发性有机物杂质(简称VOCs),包 括氯代烃类、苯系物、卤代烃等140多种微量成分。由于垃圾填埋气中CH4含量高达40%〜 65%,因而是一种可回收利用的再生能源。但由于垃圾填埋气成分复杂,尤其含有高 沸点的 硫化物,氯化物及其它有机物,净化难度大,使其利用价值较低,影响了其产业化的形成和 发展:垃圾填埋气中含量较高的CO2和N2会降低其作为燃料的热值、增加成本;过多的含水 量将会引起降温作用,并且阻滞气体的流动,导致气体产量的降低,并且在燃烧过程中,垃 圾填埋气中的H2S、H20和卤化物会形成腐蚀性酸;含量低、毒性大的微量VOCs不仅会造成二 次污染、危害人类健康,其中的卤代烃和硫化物还能引起腐蚀,降低锅炉和内燃机的寿命, 并对填埋气的燃烧特性施加不利影响。因此,在利用之前,应进行浓缩与净化处理,除去其 中的惰性组份(如C02、N2、H20等)和有害的微量组份(H2S、氯代烃类、苯系物、卤代烃等), 以增加燃烧热值、降低成本、提高垃圾填埋气的利用价值。目前,垃圾填埋气高值利用主要 有两条途径,一种是生产车用替代燃料,一种是作为化工原料。这两种途径对CH4的纯度要 求均较高,需要CH4浓度高达一定值(80%以上)。为了提高CH4浓度,使其作为一种高效、 洁净的能源和化工原料,实现其较高的利用价值,需尽量脱除其中的杂质,特别是将回收的 CH4用作机动车辆替代燃料时,由于机动车辆对所使用燃料气中的02、H2O的含量有特殊要 求(O2含量低于0. 5%, V/V ;露点< -40°C ),所以为了使净化后的甲烷气能作为机动车辆 的替代燃料,除了脱除垃圾填埋气中的C02、H2S, N2以外,还必须尽量脱除其中的02、H2O,以 保证燃料气的安全、可靠。
[0003] 由于垃圾填埋气组分的复杂多变,根据其最终用途,联合多种工艺对其进行净化 处理。中国专利ZL 200410081272. 5对从垃圾填埋气中回收CH4做过介绍,其采用的工艺 为脱硫、冷冻分液、变温吸附、变压吸附联合工艺,该专利的工艺流程长,能耗高,投资大,在 这套联合工艺中,由于采用低温操作,会消耗大量能量,同时对气体中VOCs的量也提出了 苛刻的要求,而当VOCs浓度低于4. 5xlO-7mol/L时,会导致装置运行成本大大提高;并且由 于该工艺没有对垃圾填埋气中的O2作进一步脱除,该工艺所得CH4很难直接用作机动车辆 的替代燃料。
[0004] 发明内容
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足之处,提供一种从垃圾填埋气 中回收可直接用作机动车辆替代燃料的甲烷气体的方法。[0006] 为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
[0007] —种从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,包括以下步骤:①压缩脱硫:将垃圾 填埋气压缩脱硫,使垃圾填埋气体中的总硫量控制在20mg/m3以下;②变压吸附:将脱硫后 的垃圾填埋气送入变压吸附系统,脱除气体中的高沸点杂质、VOCs、C02、N2,得到初步净化 气;③脱氧:将初步净化气通过以钯为触媒的脱氧反应器,除去绝大部分残余的02,使气体 中02的含量满足机动车辆对燃料气中02含量的要求,得到含有水分的甲烷气;④干燥:将 含有水分的甲烷气送入等压变温干燥系统进行干燥,除去其中的水分,回收满足机动车辆 燃料要求的纯净甲烷气。
[0008] 所述压缩脱硫步骤为:将垃圾填埋气经压缩机压缩至0. 4〜1. 2MPaG后送入脱硫 塔脱硫,脱硫剂选用活性碳和氧化铁,先使用氧化铁去除大部分无机硫,再使用改性活性碳 去除有机硫和微量无机硫。脱硫剂的配比为活性碳:氧化铁=2 : 1体积比。垃圾填埋气 经脱硫工艺脱硫,气体中的硫含量< 20mg/m3,满足机动燃料对硫化物的要求同时满足PSA 对硫化物的要求。
[0009] 所述变压吸附步骤为:将脱硫后的垃圾填埋气体送入由4〜8个吸附床组成的连 续运转变压吸附系统,脱除气体中的高沸点杂质、VOCs、C02、N2,得到含有少量氧气的初步 净化气。所述变压吸附系统的每个吸附床在一次循环中依次经过吸附、均压降压、逆向放 压、抽真空、均压升压及最终产品气升压过程。吸附步骤压力为0.4〜1.2MPaG,吸附温度 为10°C〜40°C ;初步净化气通过吸附床产品端排出;逆向放压步骤由原料气入口端排放床 层内吸附的大部分杂质组份,逆向放压的最终压力接近常压;抽真空步骤进一步让吸附在 床层的杂质组份解吸出来,抽空压力为-0. 06〜0. lOMPaG ;均压升压为一次或多次,利用别 的吸附床均压降压的气体升压,最终升压步骤利用吸附步骤所得的产品气从吸附床产品端 进行升压,使其压力达到吸附压力,或用填埋气从床层原料端对吸附床进行升压,或用填埋 气和变压吸附的产品气从床层原料气进口端和产品气出口端同时对吸附床进行升压,直至 达到吸附压力,为下一次吸附循环作准备。变压吸附系统所用吸附剂是氧化铝、硅胶和分子 筛,其装填顺序为吸附床底装填活性氧化铝、中部装填硅胶、上部装填分子筛,装填比例为 1. 2〜2 : 4〜35 : 1体积比。
[0010] 所述脱氧步骤为:将从变压吸附系统获得的初步净化气,经加热器预热至30〜 80°C,与外供氢气混合后从脱氧反应器的进气管进入钯催化剂脱氧反应器,在反应器中钯 催化剂的作用下,初步净化气中的氧气与氢气反应生成水,脱除初步净化气中的氧气,得到 含有水分的甲烷气。
[0011] 所述钯催化剂脱氧反应器包括一带有内腔3的外筒2,外筒2的两端通过螺栓、螺 母5分别连接有上、下法兰盖6、9,所述法兰盖6、9分别连有进气管4、出气管10,所述外筒 2的内腔3中套设有内芯棒8,所述内芯棒8与外筒2之间形成微通道7,所述外筒2的内表 面及内芯棒8的外表面涂敷有钯催化剂涂层,含有少量氧的初步净化气通过进气管4进入 钯催化剂脱氧反应器的微通道7,在外筒2内表面与内芯棒8外表面涂覆的钯催化剂的作用 下,气体中的02和吐反应生成水,以除去初步净化气中的02。为了便于内芯棒8的取拿,内 芯棒8的一端可设置凹槽1。所述钯催化剂涂层的涂敷方法为,首先在外筒内表面以及内 芯棒外表面进行阳极氧化,形成一层吸附膜,再涂覆一层具有多孔结构的载体,在本发明中 采用的是Y_A1203做催化剂载体,最后将钯化合物的溶液附着在载体上,进行高温烧结、还
5原,即在脱氧反应器外筒内表面和内芯棒外表面上形成一层具有活性的钯催化剂膜。 [0012] 所述干燥步骤为:将含有水分的甲烷气经冷却器冷却至常温,通过气液分离器脱 除甲烷气中的液态水,得到含有饱和水的甲烷气,最后将含有饱和水的甲烷气送入等压变 温干燥系统中进行干燥,将甲烷气中饱和水除去,得到满足机动车辆燃料要求的纯净甲烷 气。所述等压变温干燥系统为由2台干燥器、1台辅助干燥器、1台循环气加热器、1台循环 气冷却器、1台气液分离器组成的连续运转系统,干燥器底部装填活性氧化铝,其余部分装 填硅胶,装填比例为1 : 3〜4体积比,每个干燥器在一次循环中依次经历吸附(干燥)、加 热再生、冷却步骤,吸附(干燥)步骤的压力为0.4〜1.2MPaG,温度为常温,含有饱和水的 甲烷气进入干燥器进行干燥后的气体即为产品气;再生加热步骤的温度为150〜200°C,再 生气取自还未被干燥的甲烷气,即含有饱和水的甲烷气进入辅助干燥器,在压力为0. 35〜 1. 2MPaG,温度为常温的条件下进行辅助干燥,经加热器升温至150〜200°C后对干燥器进 行加热再生,再生气经冷却器冷却至常温后通过气液分离器进行水气分离,再生气中所含 的水分经冷却器和气液分离器排出,而其中的甲烷气再返回未被干燥的甲烷气流中;冷却 步骤采用原料气(即含有饱和水的甲烷气)对刚加热再生完成的干燥器进行冷吹,使其温 度降至吸附温度,冷却干燥器带出的热量用于辅助干燥器的再生。在整个干燥过程的任意 时刻始终其中1台干燥器处于吸附(干燥)步骤,另一台干燥器处于再生加热或冷却步骤, 2台干燥器压力始终相同,因而产品气在干燥过程中无损耗。
[0013] 经上述方法所得甲烷气可满足机动车燃料的要求=CH4 > 90%, O2 < 0. 2%, H2S
< 3ppm,其余微量杂质脱除至50ppm以下,露点< _40°C。
[0014] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明从垃圾填埋气中净化回收甲烷的 方法,包括压缩脱硫、变压吸附、脱氧、干燥等步骤,其中本发明的脱氧工序采用钯触媒微通 道反应器,以脱除垃圾填埋气中的O2,使净化后的气体满足机动车辆对燃料中O2含量的要 求,而且脱氧装置的尺寸有较大幅度的降低,整个装置占地面积也随之减少,有效降低了整 个装置的投资和运行成本;在变压吸附工序中,操作压力及操作温度大范围缩小,可使动 力消耗进一步下降,最终达到节能降耗的目的;本发明所采用的等压变温干燥工艺可使回 收气的露点<-40°C,并且在整个干燥过程中,由于干燥器的压力始终保持不变,因而对因 而产品气在干燥过程中无损耗。采用上述净化回收甲烷的方法,可将垃圾填埋气中的总硫 量脱除至20mg/m3以下,其余微量杂质脱除至50ppm以下,O2 < 0.2%, H2S < 3ppm,露点
< -40°C,净化后的气体甲烷纯度达90%〜95%,回收率达90%。由于垃圾填埋气的气源 巨大,所以该专利方法用于垃圾填埋气的净化与回收,具有广阔的市场前景和可观的社会 经济效益,同时也有利于环境保护。
附图说明:
[0015] 图1为本发明的工艺流程图。
[0016] 图2为钯催化剂脱氧反应器结构示意图。
[0017] 图3为本发明实施例1的工艺流程框图。
[0018] 图4为本发明实施例2的工艺流程框图。
[0019] 图5为本发明实施例3的工艺流程框图。
[0020] 图2中标记:1_内芯棒凹槽,2-外筒,3-外筒的内腔,4-进气管,5-螺栓、螺母,6-上法兰盖,7-微通道,8-内芯棒,9-下法兰盖,10-出气管。 具体实施方式
[0021] 下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
[0022] 实施例1
[0023] 一种从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,包括压缩脱硫、变压吸附、脱氧、干燥 等工艺步骤,其流程示意如图1所示,本实施例的变压吸附系统为五个吸附塔所组成的连 续运转变压吸附系统,其变压吸附流程见图3,本实施例原料气在常温常压下的组成成分体 积百分含量)如表1所示。
[0024] 表 1
[0025]
<table>table see original document page 7</column></row> <table>
[0026] 采用本实施例提供的方法每小时可处理垃圾填埋气500m3,净化后的气体甲烷纯 度达 90%,回收率达 90%,02 < 0. 2%,H2S < 3ppm,其余微量杂质< 50ppm,02 < 0. 2%,H2S < 3ppm露点< -40°C。经过净化提纯后的甲烷经压缩罐装,可直接作为机动车燃料供用户 使用。
[0027] 本发明的具体过程为:
[0028] 压缩脱硫:将组成成分如表1所示的垃圾填埋气经压缩机压缩至0. 4〜1. 2MPaG, 送入脱硫塔脱硫,脱硫塔由1〜2塔组成,脱硫剂选用活性碳和氧化铁,其配比为2 : 1体 积比。垃圾填埋气经脱硫工艺脱硫后,其中的硫含量< 20mg/m3。
[0029] 变压吸附:将脱硫后的气体送入由5个吸附床组成的连续运转变压吸附系统,以 脱除气体中的高沸点杂质、VOCs、C02、N2,得到初步净化气。变压吸附系统所使用的吸附剂 为氧化铝、硅胶、分子筛,装填比例为2 : 4〜5 : 1体积比,所述变压吸附系统的每个吸附 床在一次循环中依次经过吸附、均压降压、逆向放压、抽真空、均压升压及最终产品气升压 过程,得到满足要求的初步净化气,并将变压吸附系统产生的“废气”,即变压吸附解吸气集 中回收放空或做下一步处理。
[0030] (1)吸附过程:将脱硫后的气体自塔底送入吸附塔进行吸附,吸附压力为0. 4〜 1. 2MPaG,吸附温度为10°C〜40°C,在吸附塔中装填多种吸附剂的依次选择吸附作用下,高 沸点杂质)0(^、0)2、队被一次性吸附下来,得到含有少量氧的初步净化气(在上述条件下, 初步净化气中氧气的体积百分含量为2〜3. 5% ),经过调压阀稳压后送入下一工序。当被 C02的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时,关掉该吸附塔的原料 气进料阀和产品气出口阀,停止吸附。吸附床开始转入再生过程;
[0031] (2)均压降压过程:吸附过程结束后,顺着吸附方向将塔内的较高压力的初步净 化气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程,该过程不仅是降压过程,更是回收床 层死空间甲烷气的过程,通过多次连续的均压降压过程,保证甲烷气的充分回收;
[0032] (3)逆放过程:在均压降压过程结束后,吸附前沿已达到床层出口时,逆着吸附方 向将吸附塔压力降至接近常压,此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来,解吸气 排空或回收利用;[0033] (4)抽真空过程:逆放结束后,为使吸附剂得到彻底的再生,用真空泵逆着吸附方 向对吸附床层抽真空,进一步降低杂质组分的分压,使被吸附的杂质完全解吸,吸附剂得以 彻底再生,抽空压力为-0. 06〜0. IOMPaG ; [0034] (5)均压升压过程:在抽真空再生过程完成后,用来自其它吸附塔的较高压力甲 烷气依次对该吸附塔进行升压,这一过程与均压降压过程相对应,不仅是升压过程,而且更 是回收其它塔的床层死空间甲烷气的过程;
[0035] (6)产品气升压过程:在均压升压过程完成后,为了使吸附塔可以平稳地切换至 下一次吸附,并保证产品纯度在这一过程中不发生波动,需要通过升压调节阀缓慢而平稳 地用产品甲烷气将吸附塔压力升至吸附压力。
[0036] 脱氧:将从变压吸附系统获得的初步净化气,经加热器预热至30〜80°C之后,与 外供氢气混合后一起送入钯催化剂脱氧反应器,在钯膜催化剂的作用下,初步净化气中的 氧气与外供氢气反应生成水,以脱除初步净化气中残存的氧气,得到含有水分的甲烷气。
[0037] 如图2所示,所述钯催化剂脱氧反应器包括一带有内腔3的外筒2,外筒2的两端 通过螺栓、螺母5分别连接有上下法兰盖6、9,所述法兰盖6、9分别连有进气管4、出气管 10,所述外筒2的内腔3中套设有内芯棒8,内芯棒8的一端还设置有凹槽1,所述内芯棒8 与外筒2之间形成微通道7,所述外筒2的内表面及内芯棒8的外表面涂敷有钯催化剂涂 层,含有少量氧的初步净化气通过进气管4进入钯催化剂脱氧反应器的微通道7,在外筒2 内表面与内芯棒8外表面涂覆的钯催化剂的作用下,气体中的O2和H2反应生成水,以去除 初步净化气中的02。所述钯催化剂涂层的涂敷方法为,首先在外筒内表面以及内芯棒外表 面进行阳极氧化,形成一层吸附膜,再涂覆一层具有多孔结构的Y -Al2O3载体,最后将钯化 合物的溶液附着在载体上,进行高温烧结、还原,即在脱氧反应器外筒内表面和内芯棒外表 面上形成一层具有活性的钯催化剂膜。
[0038] 干燥:将含有水分的甲烷气经冷却器冷却至常温后,通过气液分离器脱除甲烷气 中的液态水,得到含有饱和水的甲烷气,最后将含有饱和水的甲烷气送入等压变温干燥系 统中进行干燥,将甲烷气中饱和水除去,回收满足机动车燃料要求的甲烷气。所述等压变温 干燥系统是由2台干燥器、1台辅助干燥器、1台循环气加热器、1台循环气冷却器、1台气液 分离器组成的连续运转系统,干燥器底部装填活性氧化铝,其余部分装填硅胶,装填比例为 1 : 3〜4体积比,每个干燥器在一次循环中依次经历吸附(干燥)、加热再生、冷却过程:
[0039] (1)吸附(干燥):将含有饱和水的甲烷气送入等压变温干燥系统的干燥器,在压 力为0. 35〜1. 2MpaG、温度为常温的条件下进行干燥,除去其中的水分,当水分在净化气体 中的浓度达到规定值(露点< -40°C )值时,终止该干燥器的吸附,将原料气送入已再生冷 却后的另一干燥器进行吸附;
[0040] (2)再生加热:再生气取自原料气,即还未被干燥含有饱和水的的甲烷气,将原料 气送入辅助干燥器,在压力为0. 35〜1. 2MPaG,温度为常温的条件下进行辅助干燥后,经加 热器升温至150〜200°C后对干燥器进行加热再生,再生气经冷却器冷却至常温后通过气 液分离器进行水气分离,再生气中所含的水分经冷却器和气液分离器排出,而其中的甲烷 气再返回未被干燥的甲烷气流中;
[0041] (3)冷却:采用原料气即含有饱和水的甲烷气对刚加热再生完成的干燥器进行冷 吹,使其温度降至吸附温度,冷却干燥器带出的热量用于辅助干燥器的再生。[0042] 实施例2
[0043] 本实施例包括压缩脱硫、变压吸附、脱氧、干燥等工艺步骤,其中变压吸附系统为 四个吸附塔所组成的连续运转变压吸附系统,变压吸附系统所使用的吸附剂为氧化铝、硅 胶、分子筛,变压吸附吸附塔底装填活性氧化铝、中部装填硅胶、上部装填分子筛,装填比例 为1.2 : 20〜22 : 1体积比,变压吸附流程见图4;本实施例原料气在常温常压下的组成 成分体积百分含量)如表2所示。
[0044]表 2
[0045]
<table>table see original document page 9</column></row> <table>
[0046] 采用本实施例提供的方法每小时可处理垃圾填埋气667m3,净化后的气体甲烷纯 度达95%,回收率达90%,O2 < 0. 2%,H2S < 3ppm,其余微量杂质< 50ppm,露点< _40°C。
[0047] 实施例3
[0048] 本实施例包括压缩脱硫、变压吸附、脱氧、干燥等工艺步骤,其中变压吸附系统为 八个吸附塔所组成的连续运转变压吸附系统,变压吸附系统所使用的吸附剂为氧化铝、硅 胶、分子筛,变压吸附吸附塔底装填活性氧化铝、中部装填硅胶、上部装填分子筛,装填比例 为1.3 : 32〜35 : 1体积比,变压吸附流程见图5;本实施例原料气在温度为温、压力为 1. 2MPa的条件下的组成成分体积百分含量如表3所示。
[0049]表 3
[0050]
<table>table see original document page 9</column></row> <table>
[0051] 采用本实施例提供的方法每小时可处理垃圾填埋气50000m3,净化后的气体甲烷 纯度达92 %,回收率达90%,02<0.2%,H2S< 3ppm,其余微量杂质< 50ppm露点< -40 °C。

Claims (9)

  1. 一种从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,包括以下步骤:①压缩脱硫:将垃圾填埋气压缩脱硫,使气体中的总硫量控制在20mg/m3以下;②变压吸附:将脱硫后的气体送入变压吸附系统,脱除气体中的高沸点杂质、VOCs、CO2、N2,得到初步净化气,所述高沸点杂质为硫化物、氯化物;③脱氧:将初步净化气通过以钯为触媒的脱氧反应器,除去绝大部分残余的O2,得到含有水分的甲烷气;④干燥:将含有水分的甲烷气送入等压变温干燥系统进行干燥,除去水分,回收满足机动车辆燃料要求的纯净甲烷气。
  2. 2.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所述压 缩脱硫步骤为:将垃圾填埋气经压缩机压缩至0. 4〜1. 2MPaG后进入脱硫塔脱硫,脱硫剂选 用活性碳和氧化铁,先使用氧化铁去除大部分无机硫,再使用改性活性碳去除有机硫和微 量无机硫,脱硫剂的配比为活性碳:氧化铁=2 : 1体积比。
  3. 3.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所述变 压吸附步骤为:将脱硫后的气体送入由4〜8个吸附床组成的连续运转变压吸附系统,脱除 气体中的高沸点杂质、V0Cs、C02、N2,得到初步净化气,所述高沸点杂质为硫化物、氯化物,所 述变压吸附系统的每个吸附床在一次循环中依次经过吸附、均压降压、逆向放压、抽真空、 均压升压及最终产品气升压过程,吸附步骤压力为0. 4〜1. 2MPaG,温度为10°C〜40°C ;含 有少量氧的初步净化气通过吸附床产品端排出;逆向放压步骤由原料气入口端排放床层内 吸附的大部分杂质组分,逆向放压的最终压力接近常压;抽真空步骤进一步让吸附在床层 的杂质组分解吸出来,抽空压力为-0. 06〜0. IOMPaG ;均压升压为一次或多次,利用别的吸 附床均压降压的气体升压,最终升压步骤利用吸附步骤所得的产品气从吸附床产品端进行 升压,使其压力达到吸附压力,或用填埋气从床层原料端对吸附床进行升压,或用填埋气和 变压吸附的产品气从床层原料气进口端和产品气出口端同时对吸附床进行升压,直至达到 吸附压力,吸附床底装填活性氧化铝、中部装填硅胶、上部装填分子筛,装填比例为1. 2〜 2 : 4〜35 : 1体积比。
  4. 4.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所述脱 氧步骤为:将从变压吸附系统获得的初步净化气,经加热器预热至30〜80°C,与外供氢气 混合后从脱氧反应器的进气管进入钯催化剂脱氧反应器,在反应器中钯催化剂的作用下, 初步净化气中含有的氧气与氢气反应生成水,以脱除初步净化气中的氧气,得到含有水分 的甲烷气。
  5. 5.根据权利要求4所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所述钯 催化剂脱氧反应器包括一带有内腔(3)的外筒(2),外筒(2)的两端通过螺栓螺母(5)分 别连接有上下法兰盖(6,9),所述法兰盖(6,9)分别连有进气管(4)、出气管(10),所述外 筒⑵的内腔⑶中套设有内芯棒(8),所述内芯棒⑶与外筒⑵之间形成微通道(7), 所述外筒⑵的内表面及内芯棒⑶的外表面涂敷有钯催化剂涂层。
  6. 6.根据权利要求5所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所述内 芯棒(8)的一端设有凹槽(1)。
  7. 7.根据权利要求5或6所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所 述钯催化剂脱氧反应器的钯催化剂涂层的涂敷方法为,首先在外筒(2)内表面以及内芯棒 (8)外表面进行阳极氧化,形成一层吸附膜,再涂覆一层具有多孔结构的Y-Al2O3载体,最 后将钯化合物的溶液附着在载体上进行高温烧结、还原。
  8. 8.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所述干 燥步骤为:将含有水分的甲烷气经冷却器冷却至常温,通过气液分离器脱除甲烷气中的液 态水,得到含有饱和水的甲烷气,将含有饱和水的甲烷气送入等压变温干燥系统中进行干 燥,将甲烷气中饱和水除去。
  9. 9.根据权利要求8所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法,其特征在于:所述等 压变温干燥系统是由2台干燥器、1台辅助干燥器、1台循环气加热器、1台循环气冷却器、1 台气液分离器组成的连续运转系统,干燥器底部装填活性氧化铝,其余部分装填硅胶,装填 比例为1 : 3〜4体积比,每个干燥器在一次循环中依次经历吸附、加热再生、冷却步骤,吸 附步骤的压力为0. 4〜1. 2MPaG,温度为常温,含有饱和水的甲烷气进入干燥器进行干燥后 的气体即为产品气;再生气取自还未被干燥的甲烷气,即含有饱和水的甲烷气,将再生气送 入辅助干燥器,在压力为0. 35〜1. 2MPaG,温度为常温的条件下进行辅助干燥后,经加热器 升温至150°C〜200°C,对干燥器进行加热再生,再生气经冷却器冷却至常温,通过气液分 离器进行水气分离,再生气中所含的水分经冷却器和气液分离器排出,而其中的甲烷气再 返回未被干燥的甲烷气流中;冷却步骤采用原料气即含有饱和水的甲烷气对刚加热再生完 成的干燥器进行冷吹,使其温度降至吸附温度,冷却干燥器带出的热量用于辅助干燥器的 再生。
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