CN103920367B - 从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法，包括步骤一，原料沼气增压后在吸收塔内脱除二氧化碳并被脱碳溶液吸收；步骤二，将步骤一中吸收二氧化碳后的脱碳溶液通入再生塔，与空气逆流接触，去除脱碳溶液中的二氧化碳，使其再生并循环利用；脱碳溶液损失的热量由再生塔溶液停留区的电加热器补充。实现设备包括吸收塔、再生塔，吸收塔底部连接再生塔的顶部，再生塔底部设有电加热器，并通过泵连接吸收塔顶部；再生塔顶部还通过控制阀组、回流泵连接脱碳溶液贮槽；还包括鼓风机，连接气气换热器和螺旋片电加热器，后者连接再生塔底部的溶液停留区下部。该方法实现脱碳溶液的无蒸汽恒温吸收和再生，降低运行成本，让吸收法提纯沼气的应用更加广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种从沼气中脱除二氧化碳的方法及设备，特别涉及一种脱碳溶液恒温吸收和再生的方法及设备。
背景技术
吸收法因其对沼气中甲烷和二氧化碳组分具有很高的选择性分离的特点，而在沼气提纯制备管道天然气或车载压缩天然气领域得到了很广泛的应用。
传统吸收法是利用有机胺溶液与二氧化碳的物理化学吸收特性来实现沼气中二氧化碳的分离的，即在吸收塔内的加压、常温条件下，有机胺溶液与沼气中的二氧化碳发生吸收反应进行脱碳提纯甲烷，吸收二氧碳的脱碳溶液成为富液，富液在再生塔内的减压、加热条件下，发生逆向解析反应，释放出高纯度的二氧化碳气体，同时富液得到再生，重新具备吸收二氧化碳的能力，从而实现沼气在吸收塔内的连续脱碳提纯甲烷过程，并使得脱碳液进行连续的吸收、再生循环利用。
富液再生时，需要消耗大量蒸汽来煮沸富液以释放二氧化碳而实现再生，同时，再生后的高温吸收液又需要被降温后才能送入吸收塔重新参与沼气中二氧化碳的分离吸收过程。传统的吸收法蒸汽消耗量大、能量利用率低、换热设备投资大，尤其是对于没有蒸汽锅炉的企业，此法的局限性更明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱碳溶液无蒸汽恒温吸收和再生，成本低，运行费用低，热利用率高的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法及设备。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法，包括以下步骤：步骤一，将原料沼气进行增压处理，增压后原料沼气的压力控制在0.6~1.0Mpa；将上述增压后的原料沼气在吸收塔内进行脱除二氧化碳处理，其中含有的二氧化碳气体被80～85℃的脱碳溶液吸收，脱碳后的沼气成为生物天然气从吸收塔顶部排出；步骤二：将步骤一中所述吸收二氧化碳后的脱碳溶液通入再生塔，与80～85℃的空气逆流接触，去除脱碳溶液中的二氧化碳，使脱碳溶液再生并循环利用，空气和二氧化碳的混合气从再生塔顶部排出；脱碳溶液在循环吸收二氧化碳和再生过程中，因散热而损失的少量热量由再生塔底部溶液停留区的电加热器补充。
优选地，所述步骤二中空气通过与再生塔顶部排出的空气和二氧化碳的混合气经过热交换实现第一次加热，再通过螺旋片电加热器实现第二次加热，加热后空气的温度为80～85℃。
优选地，所述步骤一中生物天然气挟带的脱碳溶液经气液分离后回收并循环利用。
优选地，所述步骤二中空气与二氧化碳混合气挟带的脱碳溶液经气液分离后回收并循环利用。
实现如上所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法的设备，包括吸收塔、再生塔，所述吸收塔下部连接输送压缩沼气的风机，吸收塔底部通过液位调节阀连接所述再生塔的顶部喷淋器，再生塔底部设置有电加热器，并通过泵连接吸收塔的顶部喷淋器；所述再生塔顶部还通过控制阀组、回流泵连接有脱碳溶液贮槽；还包括鼓风机，所述鼓风机连接气气换热器和螺旋片电加热器，螺旋片电加热器通过气体分布器连接到再生塔底部的溶液停留区下部。
优选地，所述回流泵连接一PLC控制系统。
优选地，所述吸收塔顶端依次连接第一气液冷却器、第一气液分离器，所述第一气液分离器通过排液阀连接到脱碳溶液贮槽。
优选地，所述再生塔顶端依次连接气气换热器、第二气液冷却器、第二气液分离器，所述气液分离器通过排液阀连接到脱碳溶液贮槽。
优选地，所述气气换热器与鼓风机之间设置有精密过滤器。
优选地，所述螺旋片电加热器和电加热器分别在出口管设置有温控装置。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：该沼气脱除二氧化碳的恒温吸收方法，能够实现脱碳溶液的无蒸汽恒温吸收和再生，无需增设蒸汽锅炉，最大程度回收系统热量，可减少设备投资成本，同时降低运行费用，让吸收法提纯沼气的应用场合更加广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
该实施例的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法包括以下步骤：
步骤一，将原料沼气进行增压处理，增压后原料沼气的压力控制在0.6~1.0Mpa；将上述增压后的原料沼气在吸收塔4内进行脱除二氧化碳处理，其中含有的二氧化碳气体被80～85℃的脱碳溶液吸收，脱碳后的沼气成为生物天然气从吸收塔4顶部排出，生物天然气挟带的脱碳溶液经气液分离后回收并循环利用。
步骤二，将步骤一中吸收二氧化碳后的脱碳溶液通入再生塔8，与80～85℃的空气逆流接触，去除脱碳溶液中的二氧化碳，使脱碳溶液再生并循环利用，脱碳溶液在循环吸收二氧化碳和再生过程中，因散热而损失的少量热量由再生塔8底部溶液停留区的电加热器7补充；空气和二氧化碳的混合气从再生塔8顶部排出，空气与二氧化碳混合气挟带的脱碳溶液经气液分离后回收并循环利用。步骤二中空气是通过与再生塔8顶部排出的空气和二氧化碳的混合气经过热交换实现第一次加热，再通过螺旋片电加热器9实现第二次加热，加热后空气的温度为80～85℃。
实现该实施例的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法的设备，包括吸收塔4、再生塔8，吸收塔4下部连接输送压缩沼气的风机，吸收塔4底部通过液位调节阀5连接再生塔8的顶部喷淋器，再生塔8底部设置有电加热器7，并通过泵6连接吸收塔4的顶部喷淋器；再生塔8顶部还通过控制阀组18、回流泵17连接有脱碳溶液贮槽16，回流泵17连接一PLC控制系统。吸收塔4顶端依次连接第一气液冷却器3、第一气液分离器1，第一气液分离器1通过排液阀2连接到脱碳溶液贮槽16；再生塔8顶端依次连接气气换热器10、第二气液冷却器11、第二气液分离器14，第二气液分离器14通过排液阀2连接到脱碳溶液贮槽16。
还包括鼓风机13，鼓风机13连接气气换热器10和螺旋片电加热器9，螺旋片电加热器9通过气体分布器连接到再生塔8底部的溶液停留区下部。气气换热器10与鼓风机13之间设置有精密过滤器12。螺旋片电加热器9和电加热器7分别在出口管设置有温控装置15。
利用该实施例的设备脱除沼气中二氧化碳的恒温吸收方法具体为：
将增压后的沼气通入吸收塔4，将吸收塔4内吸收压力控制在0.6～1.0MPa，沼气与从吸收塔4的塔顶喷淋而下的80～85℃的脱碳溶液在塔内填料表面逆流接触，二氧化碳被吸收转移进入脱碳溶液，提纯后生物天然气从吸收塔4顶部排出，再经第一气液冷却器3冷却后通过第一气液分离器1分离出挟带的吸收液进入后续工序。
吸收了二氧化碳的脱碳溶液利用压差通过液位调节阀5进入再生塔8的顶部，从塔顶喷淋而下；同时空气通过鼓风机13增压输送至精密过滤器12，去除细小粉尘颗粒，然后通过气气换热器10，回收解析气二氧化碳的热量而被第一次加热，再通过螺旋片电加热器9实现第二次加热至80～85℃，螺旋片电加热器9的加热量通过气体出口管上的温控装置15进行调整；加热后的空气经气体分布器进入再生塔8溶液停留区下部。热空气经均匀分布后以小细泡的形式从下而上与脱碳溶液充分接触，然后从溶液停留区上部溢出并上升，与自上而下的脱碳溶液逆流接触，溶液中的二氧化碳解析出来后转移进入上升气流并与热气流一起从再生塔8顶部排出。排出来的解析气通过气气换热器10一次降温实现热量一次回收后，再进入第二气液冷却器11被冷却至30℃以下，然后进入第二气液分离器14分离出挟带的溶液后排空。解析出二氧化碳的溶液落入再生塔8底部的溶液停留区，再生后的溶液通过泵6从再生塔8底部抽出泵入吸收塔4顶部喷淋而下，重新参与沼气的脱碳净化吸收过程。在再生塔8溶液停留区内设有电加热器7，电加热器7的加热量由再生塔8溶液出口管上的温控装置15进行调整。
第一气液分离器1和第二气液分离器14均设有液位自动控制装置，当分离器内脱碳溶液的液位高于设定的液位值时，分离器底部的排液阀2会自动打开，回收的脱碳溶液流入脱碳溶液贮槽16。随着脱碳溶液的回收，当分离器内的脱碳溶液的液位低于设定的液位值时，排液阀2自动关闭。当脱碳溶液贮槽16内的液位高于设定值时，回流泵17通过PLC控制系统自动启动，并打开泵出口控制阀组18而将脱碳溶液补入再生塔8顶部，从而实现回用，并保证吸收系统的溶液平衡。
该实施例沼气分离设备内的吸收塔、再生塔、溶液管路、热空气管路、管件均进行保温处理，尽量减少热量的散热损耗，而散热损耗的热量由再生塔8溶液停留区的电加热器7补充，因此整个系统中循环脱碳溶液的温度及空气的温度均控制在80～85℃，从而实现从沼气中分离出二氧化碳的脱碳溶液无蒸汽再生的恒温吸收。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将原料沼气进行增压处理，增压后原料沼气的压力控制在0.6~1.0Mpa；将上述增压后的原料沼气在吸收塔内进行脱除二氧化碳处理，其中含有的二氧化碳气体被80～85℃的脱碳溶液吸收，脱碳后的沼气成为生物天然气从吸收塔顶部排出；
步骤二：将步骤一中所述吸收二氧化碳后的脱碳溶液通入再生塔，与80～85℃的空气逆流接触，去除脱碳溶液中的二氧化碳，使脱碳溶液再生并循环利用，空气和二氧化碳的混合气从再生塔顶部排出；脱碳溶液在循环吸收二氧化碳和再生过程中，因散热而损失的少量热量由再生塔底部溶液停留区的电加热器补充。
2.根据权利要求1所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法，其特征在于：所述步骤二中空气通过与再生塔顶部排出的空气和二氧化碳的混合气经过热交换实现第一次加热，再通过螺旋片电加热器实现第二次加热，加热后空气的温度为80～85℃。
3.根据权利要求1所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法，其特征在于：所述步骤一中生物天然气挟带的脱碳溶液经气液分离后回收并循环利用。
4.根据权利要求1所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法，其特征在于：所述步骤二中空气与二氧化碳混合气挟带的脱碳溶液经气液分离后回收并循环利用。
5.实现如权利要求1-4任一项所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法的设备，其特征在于：
包括吸收塔、再生塔，所述吸收塔下部连接输送压缩沼气的风机，吸收塔底部通过液位调节阀连接所述再生塔的顶部喷淋器，再生塔底部设置有电加热器，并通过泵连接吸收塔的顶部喷淋器；所述再生塔顶部还通过控制阀组、回流泵连接有脱碳溶液贮槽；
还包括鼓风机，所述鼓风机连接气气换热器和螺旋片电加热器，螺旋片电加热器通过气体分布器连接到再生塔底部的溶液停留区下部；
所述再生塔顶端依次连接气气换热器、第二气液冷却器、第二气液分离器，所述气液分离器通过排液阀连接到脱碳液贮槽。
6.根据权利要求5所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法的设备，其特征在于：所述回流泵连接一PLC控制系统。
7.根据权利要求5所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法的设备，其特征在于：所述吸收塔顶端依次连接第一气液冷却器、第一气液分离器，所述第一气液分离器通过排液阀连接到脱碳溶液贮槽。
8.根据权利要求5所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法的设备，其特征在于：所述气气换热器与鼓风机之间设置有精密过滤器。
9.根据权利要求5所述的从沼气中脱除二氧化碳的恒温吸收方法的设备，其特征在于：所述螺旋片电加热器和电加热器分别在出口管设置有温控装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HE SHAOJUN Free format text: FORMER OWNER: HUNAN HARMONY RESOURCE TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150520 |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150520 Address after: 403 room 18, building 26, 412007 Zhujiang South Road, Tianyuan District, Hunan, Zhuzhou Applicant after: He Shaojun Address before: Nine, No. 1986 Zhuzhou Road, Taishan West Road, Tianyuan District, Hunan 412007, China Applicant before: Hunan He Dao resource Science and Technology Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190121 Address after: 412007 Ninth Floor of Zhishan Science and Technology Building, 1986 Taishan Road, Tianyuan District, Zhuzhou City, Hunan Province Patentee after: Hunan He Dao resource Science and Technology Ltd. Address before: 412007 No. 26 Zhujiang South Road, Tianyuan District, Zhuzhou City, Hunan Province, 18 403 Rooms Patentee before: He Shaojun |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160727 Termination date: 20190324 |