CN103724145B

CN103724145B - 一种填埋气净化回收甲烷的溶剂及方法

Info

Publication number: CN103724145B
Application number: CN201210380854.8A
Authority: CN
Inventors: 赵运生
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Nanjing Chemical Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2032-10-10
Also published as: CN103724145A

Abstract

本发明属气体加工领域，提出了一种填埋气净化回收甲烷的溶剂及方法。溶剂包括主要吸收剂聚乙二醇二甲醚和H₂O，以及助溶剂和稳定剂；聚乙二醇二甲醚的重量百分浓度为80～90%，助溶剂的重量百分浓度为1～10%，稳定剂的重量百分浓度为0.1%～0.5%，余量为H₂O。本发明从填埋气中脱除硫化物、氯化烃、挥发性有机物（VOCs）及CO₂，精制后得到甲烷产品。本发明回收甲烷纯度达85～97%，甲烷回收率≥96%，溶剂可循环再生使用。

Description

一种填埋气净化回收甲烷的溶剂及方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，系从填埋气中脱除CO₂、硫化物、氯化烃及挥发性有机物（VOCs）等其他气体杂质的溶剂及方法。

背景技术

近年我国生活垃圾产生量在1.6亿吨左右。垃圾填埋气易燃易爆并且具有毒性，严重污染周边环境。同时，垃圾中的有机物在填埋状况下会产生厌氧分解产生CH₄、CO₂及硫化物等气体。这类气体称为填埋气（LFG），填埋气热值约4500~5500kcal/Nm³，因此，填埋气又是一种利用价值较高的燃料，处理后的填埋气可回收利用甲烷等气体。减少填埋场甲烷等温室气体排放对缓解气候变暖有重要意义。

填埋气的典型组成：

目前，从填埋气中脱除CO₂主要有吸附分离法和膜分离法。吸附分离法利用变温吸附，该过程需要加热，能耗大，完成一个循环周期较长，CH₄回收率低。膜分离过程需要在1.7~5.5MPa压力下完成，技术经济成本较高。

发明内容

本发明的目的在于，采用一种配方溶剂，在对填埋气进行处理后，它不仅能将H₂S、硫醇、硫醚等硫化物脱除，也可将CO₂等气体脱除，同时将其中的氯代烃及其它挥发性有机物（VOCs）如苯及苯系物脱除，再经过精制后的CH₄产品符合车辆燃料气要求。

本发明的主要技术方案：填埋气净化回收甲烷的溶剂，其特征是包括主要吸收剂聚乙二醇二甲醚和H₂O，以及助溶剂和稳定剂；聚乙二醇二甲醚的重量百分浓度为80～90%，助溶剂的重量百分浓度为1～10%，稳定剂的重量百分浓度为0.1%～0.5%，余量为H₂O。

所述聚乙二醇二甲醚为具有分子结构CH₃O(C₂H₄O) _XCH₃的混合物，其中X=3~6。

所述助溶剂为四乙二醇二丁基醚、二异丙醇胺、三丙二醇甲醚、吗啉中的一种或几种。

所述稳定剂为磷酸三钠。

所述助溶剂的优选重量百分浓度为5～10%。

本发明所述填埋气净化回收甲烷的方法，其特征是包括以下步骤：

（1）过滤，过滤掉LFG中的颗粒杂质等;

（2）压缩，将LFG加压至1.0~2.5MPa(g);

（3）预处理塔预处理系统，脱除掉LFG中的硫化物、氯化烃、VOCs及部分CO₂;

（4）脱碳处理系统，脱除掉预处理塔塔顶气中的CO₂；

（5）精制。

一般地，将填埋气过滤除去其中的颗粒物后进入压缩机，压缩至1.0-2.5MPa(表)，进入净化工段；净化工段的主要目的是脱除硫化物、氯化烃（如二氯甲烷等）、挥发性有机物（VOCs）（如苯、甲苯等）及脱除二氧化碳，再经过精制后的CH₄产品。

现有工艺大都采用变压吸附等进行填埋气中甲烷的回收，变压吸附有效气甲烷损失大，回收率～90%。本发明回收甲烷纯度达85～97%，甲烷回收率≥96%，有效气损失小，溶剂可循环再生使用。

附图说明

图1为本发明填埋气回收甲烷的工艺流程方框图。

图2为本发明实施例的工艺流程图。

图中，1-过滤器 2-压缩机 3-预处理器 4-水冷器 5-贫液泵

6-贫富液换热器 7-再生塔 8-煮沸器 9-再生气冷却器 10-三相换热器

11-脱碳塔 12-冷水机 13-贫液泵 14-闪蒸气提塔 15-换热器 16-引风机

具体实施方式

下面结合附图及实施实例对本发明加以详细描述：

本发明实施例如附图所示，LFG经过过滤器1过滤掉颗粒杂质后进入压缩机2，由压缩机2加压至1.0~2.5MPa(g)后进入预处理塔3底部与塔顶流下的贫溶剂逆流接触，吸收硫化物、氯化烃、VOCs及部分二氧化碳。预处理塔底排出的富液，经贫富液换热器6与热再生后的贫溶剂换热，进入再生塔7，由于减压、升温的结果，溶剂中大部分吸收的杂质释放出，作为再生气经再生气冷却器9后去处理。再生塔底溶剂由煮沸器8加热蒸煮，将溶液中的残量的杂质赶出，得到贫度较高的再生贫溶剂。

贫溶剂依次经过换热器6、贫液泵5、水冷器4，以40°C进预处理塔顶部，完成溶剂循环。

经过预处理塔顶部的气体，进入三相换热器10，被低闪气和净化气冷却后进入脱碳塔11。气体在塔内向上流动的过程中，与自上而下的溶剂接触，气流中的二氧化碳被吸收，从塔顶离开脱碳塔11。此时，净化气含二氧化碳≤3%，总硫<20mg/m³，H₂S<3×10^-6（V），CH₄回收率~98%（V），通过三相换热器10，去后工序。

吸收了二氧化碳的富液，从脱碳塔11底流出，进入闪蒸气提塔14上部闪蒸段，在较低的压力下闪蒸。脱碳低闪气中二氧化碳浓度在98%以上。从闪蒸气提塔14上部闪蒸段流出的脱碳低闪液，进入闪蒸气提塔14下部气提段气提再生，再生后经过贫液泵13和冷水机12，以0~5℃的温度进入脱碳塔循环使用。

实施实例一：

吸收液组成：主吸收剂聚乙二醇二甲醚（Ⅰ）90%（重量）、H₂O（Ⅱ）9%（重量）、助溶剂（Ⅲ）四乙二醇二丁基醚0.5%（重量）、二异丙醇胺0.5%（重量）。LFG(干基)组成：N₂7%（V）、CO₂ 37.5%（V）、CH₄ 55%（V）、H₂S 0.01%（V）、O₂ 0.5%（V）、甲硫醇20×10^-6（V），压力：2.5MPa（g）。净化气总硫10×10^-6（V）,CO₂1%（V），CH₄回收率96%（V）。

实施实例二：

吸收液组成：主吸收剂聚乙二醇二甲醚（Ⅰ）90%（重量）、H₂O（Ⅱ）9%（重量）、助溶剂（Ⅲ）四乙二醇二丁基醚1%（重量），LFG(干基)组成：N₂7%（V）、CO₂ 37.5%（V）、CH₄ 55%（V）、H₂S 0.01%（V）、O₂ 0.5%（V）、甲硫醇20×10^-6（V），压力：2.5MPa（g）。经过本工艺处理后，净化气中总硫10×10^-6（V），CO₂1%（V），CH₄回收率96%（V）。

实施实例二：

吸收液组成：主吸收剂聚乙二醇二甲醚（Ⅰ）90%（重量）、H₂O（Ⅱ）5%（重量）、助溶剂（Ⅲ）四乙二醇二丁基醚5%（重量），LFG(干基)组成：N₂7%（V）、CO₂ 37.5%（V）、CH₄ 55%（V）、H₂S 0.01%（V）、O₂ 0.5%（V）、甲硫醇20×10^-6（V），压力：1.0MPa（g）。经过本工艺处理后，净化气中总硫5 ×10^-6（V），CO₂1%（V），CH₄回收率98%（V）。

实施实例三：

吸收液组成：主吸收剂聚乙二醇二甲醚（Ⅰ）90%（重量）、H₂O（Ⅱ）5%、助溶剂（Ⅲ）三丙二醇甲醚2.5%（重量）、吗啉2.5%（重量），LFG(干基)组成：N₂7%（V）、CO₂ 37.5%（V）、CH₄ 55%（V）、H₂S 0.01%（V）、O₂ 0.5%（V）、甲硫醇20×10^-6（V），压力：1.0MPa（g）。经过本工艺处理后，净化气中总硫2×10^-6（V），CO₂0.8%（V），CH₄回收率98%（V）。

实施实例四：

吸收液组成：主吸收剂聚乙二醇二甲醚（Ⅰ）90%（重量）、H₂O（Ⅱ）5%（重量）、助溶剂（Ⅲ）三丙二醇甲醚5%（重量），LFG(干基)组成：N₂7%（V）、CO₂ 37.5%（V）、CH₄ 55%（V）、H₂S 0.01%（V）、O₂ 0.5%（V）、苯50×10^-6（V），压力：1.0MPa（g）。经过本工艺处理后，净化气中总硫 1×10^-6（V），CO₂ 1.2%，苯0，CH₄回收率98%。

实施实例五：

吸收液组成：主吸收剂聚乙二醇二甲醚（Ⅰ）90%（重量）、H₂O（Ⅱ）5%（重量）、助溶剂（Ⅲ）三丙二醇甲醚5%（重量），稳定剂（Ⅳ）磷酸三钠0.1%（重量）。 LFG(干基)组成：N₂ 7%（V）、CO₂ 37.5%（V）、CH₄ 55%（V）、H₂S 0.01%（V）、O₂ 0.5%（V）、甲硫醇20×10^-6（V），甲苯 50×10^-6（V）、二氯甲烷50×10^-6（V），压力：1.0MPa（g）。经过本工艺处理后，净化气中总硫12×10^-6（V）、CO₂ 1.5%（V）、甲苯0，二氯甲烷0， CH₄回收率98%。

从以上实施例可以看出，采用本发明的溶剂和方法后，净化气中总硫、氯代烃和挥发性有机物含量低，有效气甲烷的回收率≥96%。本发明工艺流程简单，溶剂可再生循环使用。

Claims

1.一种填埋气净化回收甲烷的溶剂，其特征是包括主要吸收剂聚乙二醇二甲醚和H₂O，以及助溶剂和稳定剂；聚乙二醇二甲醚的重量百分浓度为80～90%，助溶剂的重量百分浓度为1～10%，稳定剂的重量百分浓度为0.1%～0.5%，余量为H₂O；所述聚乙二醇二甲醚为具有分子结构CH₃O(C₂H₄O) _XCH₃的混合物，其中X=3~6；所述助溶剂为四乙二醇二丁基醚、二异丙醇胺、三丙二醇甲醚、吗啉中的一种或几种；所述稳定剂为磷酸三钠。

2.如权利要求1所述的溶剂，其特征是助溶剂的重量百分浓度为5～10%。

3.如权利要求1所述溶剂处理填埋气净化回收甲烷的方法，其特征在于所述溶剂是从填埋气中脱除CO₂、硫化物、氯化烃及挥发性有机物VOCs杂质，包括以下步骤：

（1）过滤，过滤掉填埋气中的颗粒杂质；

（2）压缩，将填埋气加压至1.0~2.5MPa(g)；

（3）预处理塔预处理系统，脱除掉LFG中的硫化物、氯化烃、VOCs及部分CO₂；

（4）脱碳处理系统，脱除掉预处理塔塔顶气中的CO₂；

（5）精制得到甲烷产品。