CN106497621A - 一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，包括吸附塔、水环真空泵、解吸气缓冲罐、压缩机、过滤器、气体干燥机和置换气缓冲罐，所述吸附塔的出口与水环真空泵的入口通过管道连接，水环真空泵的出口与解吸气缓冲罐的入口通过管道连接，本装置提供一种提高甲烷回收率的方法，在对运行成本影响不大的前提下，通过改进变压吸附过程，在保证产品气甲烷纯度的同时，实现甲烷回收率从90％左右提高到95％以上，同时在普通真空变压吸附工艺基础上，对完成了均压后的吸附塔，增加了顺放、置换步骤，将顺放出的含甲烷较高的气体回流到压缩机前端，减少了尾气中甲烷排放，降低了系统运行成本，减少了温室效应。

Description

一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置
技术领域
本发明涉及甲烷回收技术领域，具体为一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置。
背景技术
随着天然气应用越来越广泛，沼气提纯制取天然气技术在国内应用越来越多。填埋气、工业沼气及农业沼气，都出现了大批沼气提纯制备天然气的项目。
沼气提纯技术主要有三种，变压吸附法、水洗吸收法和膜分离法。变压吸附技术是利用沼气中甲烷、二氧化碳在吸附剂上吸附速率不同的特点而将沼气分离提纯，在分离前，需要先将沼气进行压缩、脱硫和脱水，然后进入变压吸附系统，分离甲烷和二氧化碳。水洗吸收法则是利用甲烷和二氧化碳在水中的溶解度差别进行分离，先将沼气压缩后，用水吸收二氧化碳，然后在低压时释放水中的二氧化碳。膜分离法则是利用有特殊孔径的膜，将甲烷和二氧化碳分离。膜分离法也是先将沼气压缩、脱水、脱硫后，进入膜分离系统，分离甲烷和二氧化碳，这三种分离中，变压吸附技术因为适用范围广，投资及运行成本低，使用方便等优点，应用最为广泛。变压吸附技术在沼气提纯过程中，因为吸附剂分离系数的限制，在达到较高的产品纯度时，甲烷回收率往往会下降，由于沼气资源价值和价格都不断提升，沼气中甲烷的回收率会对工程的经济性带来很大的影响，所以开发提高甲烷回收率的变压吸附技术十分关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，该装置通过增加顺放、置换程序，提高了沼气提纯过程中甲烷回收率，将甲烷回收率提高到97％以上，同时减少了尾气中甲烷排放，降低了系统运行成本，减少了温室效应，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，包括吸附塔组、水环真空泵、解吸气缓冲罐、压缩机、过滤器、气体干燥机和置换气缓冲罐，所述吸附塔组的出口与水环真空泵的入口通过管道连接，所述水环真空泵的出口与解吸气缓冲罐的入口通过管道连接，所述解吸气缓冲罐的出口与压缩机的入口通过管道连接，所述压缩机的出口与过滤器的入口通过管道连接，所述过滤器的出口与气体干燥机的入口通过管道连接，所述气体干燥机的出口与置换气缓冲罐的入口通过管道连接，所述置换气缓冲罐的出口与吸附塔组的入口通过管道连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述吸附塔的数量最低不少于四个最大数量不超过三十个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置提供一种提高甲烷回收率的方法，在对运行成本影响不大的前提下，通过改进变压吸附过程，在保证产品气甲烷纯度的同时，实现甲烷回收率从90％左右提高到95％以上，同时在普通真空变压吸附工艺基础上，对完成了均压后的吸附塔，增加了顺放、置换步骤，将顺放出的含甲烷较高的气体回流到压缩机前端，减少了尾气中甲烷排放，降低了系统运行成本，减少了温室效应。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明吸附塔组连接结构示意图。
图中：101吸附塔组、102吸附塔、201水环真空泵、202解吸气缓冲罐、203压缩机、204过滤器、205气体干燥机、206置换气缓冲罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，包括吸附塔组101、水环真空泵201、解吸气缓冲罐202、压缩机203、过滤器204、气体干燥机205和置换气缓冲罐206，吸附塔组101的出口与水环真空泵201的入口通过管道连接，吸附塔组101包括数量最低不少于四个最大数量不超过三十个的吸附塔，吸附塔的工艺过程包括：吸附、均压降、顺放、置换、抽真空、均压升、终升等步骤，各个吸附塔102在执行程序的安排上相互错开，构成一个闭路循环，以保证原料气不断输入和产品气连续输出，在整个过程中，吸附塔102交替进行吸附、再生操作，吸附塔102置换所需的回流气，需要进行干燥处理，水环真空泵201的出口与解吸气缓冲罐202的入口通过管道连接，水环真空泵201对甲烷气进行抽空，抽真空气体中的二氧化碳浓度从85％左右提高到95％以上，解吸气缓冲罐202的出口与压缩机203的入口通过管道连接，压缩机203对含甲烷较高的气体进行压缩，压缩机203的出口与过滤器204的入口通过管道连接，过滤器204的出口与气体干燥机205的入口通过管道连接，气体干燥机205对回流气进行干燥处理，气体干燥机205的出口与置换气缓冲罐206的入口通过管道连接，置换气缓冲罐206用于在吸附塔102进行置换动作时的缓冲，置换气缓冲罐206的出口与吸附塔102的入口通过管道连接。
在使用时：沼气首先进入吸附塔组，吸附塔组采用四个或四个以上的吸附塔102组成的连续运转系统，每个吸附塔102在一次循环中依次经历吸附、均压降、顺向放压、置换、抽真空、均压升及最终升压步骤，吸附步骤的压力为3～8kg/cm2(G)，吸附温度为15～40℃，含甲烷的净化气通过吸附塔102产品端排出，顺向放压由吸附塔102的出口端回收大部分甲烷气体，顺向放压的最终压力接近常压，置换步骤通过部分抽真空的尾气经过压缩机203增压、过滤器204过滤、气体干燥机205干燥后从吸附塔102的底部进入，通过吸附塔102的出口回收吸附塔102内剩余的甲烷气体，置换的最终压力接近常压，抽真空步骤进一步让吸附在吸附塔102内的杂质组分解吸出来，抽空压力为-0.096MPa，均压升利用其他吸附塔102均压降的气体进行升压，最后升压步骤利用吸附步骤所得的产品气从吸附塔102的产品端进行升压，使其压力达到吸附压力。
本发明提供一种提高甲烷回收率的方法，在对运行成本影响不大的前提下，通过改进变压吸附过程，在保证产品气甲烷纯度的同时，实现甲烷回收率从90％左右提高到97％以上，同时在普通真空变压吸附工艺基础上，对完成了均压后的吸附塔102，增加了顺放、置换步骤，将顺放出的含甲烷较高的气体回流到压缩机203的前端，减少了尾气中甲烷排放，降低了系统运行成本，减少了温室效应。
本装置在验证使用时吸附塔入口、吸附塔产品气出口、吸附塔尾气出口分别设置一台流量计和一个取样口，流量计用于记录原料气、产品气及尾气的实时流量。取样口用于给在线分析仪提供取样点。以下数据分为5组，每组为同一时段原料气、产品气及尾气的流量数据和气质指标。从五组数据来看，产品气的甲烷纯度分别为：96.5％、97.3％、97.2％、96.8％、97.5％。
而产品气的回收率通过计算可知分别为：97％、97.4％、97.2％、97％、97.5％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，包括水环真空泵(201)、解吸气缓冲罐(202)、压缩机(203)、过滤器(204)、气体干燥机(205)和置换气缓冲罐(206)，其特征在于：所述水环真空泵(201)的入口通过管道连接有吸附塔组(101)，所述水环真空泵(201)的出口与解吸气缓冲罐(202)的入口通过管道连接，所述解吸气缓冲罐(202)的出口与压缩机(203)的入口通过管道连接，所述压缩机(203)的出口与过滤器(204)的入口通过管道连接，所述过滤器(204)的出口与气体干燥机(205)的入口通过管道连接，所述气体干燥机(205)的出口与置换气缓冲罐(206)的入口通过管道连接，所述置换气缓冲罐(206)的出口与吸附塔组(101)的入口通过管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，其特征在于：所述的吸附塔组(101)包括与置换气缓冲罐(206)和水环真空泵(201)形成回路的吸附塔(102)。
3.根据权利要求2所述的一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，其特征在于：所述吸附塔(102)的数量最低不少于四个最大数量不超过三十个。
4.根据权利要求2所述的一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，其特征在于：吸附塔(102)在一次循环中依次包括吸附、均压降、顺向放压、置换、抽真空、均压升及最终升压步骤。
5.根据权利要求4所述的一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，其特征在于：所述的吸附塔(102)中吸附步骤压力为3～8kg/cm2(G)，吸附温度为15～40℃。
6.根据权利要求1所述的一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，其特征在于：所述的置换气缓冲罐(206)依次包括抽真空、增压、过滤、干燥。
7.根据权利要求1所述的一种提高甲烷回收率的沼气变压吸附装置，其特征在于：抽空压力为-0.096MPa。
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