CN106590788A - 一种超低压变压吸附沼气提纯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低压变压吸附沼气提纯装置，包括沼气增压脱水单元、沼气提纯单元和抽真空解吸单元，所述沼气增压脱水单元上气体干燥机的出气口通过导管与沼气提纯单元上的吸附塔的进气口连接，并且吸附塔的出气口通过导管与沼气增压脱水单元上的沼气缓冲罐的进气口连接。变压吸附区别于常规变压吸附，采用的吸附压力为0.5～1kg/cm2，常规的为0.3～0.8kg/cm2；作用为降低分离所需的压力，减少无用的压缩做功，降低能耗；2、引入顺放工艺，回收一部分有用的甲烷气体，并通过吸附塔出口端回流至前端的原料气缓冲罐，提高了甲烷的回收率。

Description

一种超低压变压吸附沼气提纯装置
技术领域
本发明涉及沼气提纯技术领域，具体为一种超低压变压吸附沼气提纯装置。
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，这三种分离方法；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，然后进入变压吸附装置，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，进入膜分离装置，分离甲烷和二氧化碳，都需要先将沼气进行压缩后再进行提纯，得到产品气甲烷后，再进一步增压，将甲烷提升到所需压力，而分离过程的二氧化碳，则变为常压尾气而排放；在这些分离过程中，甲烷一直被增压到工作状态，压缩甲烷是必不可少的，而二氧化碳则经历了先增压后降压的过程，压缩二氧化碳的能量，则是完全消耗掉的，是提纯过程的主要成本之一；要降低沼气的提纯成本，一种重要的手段就是降低掉二氧化碳压缩过程的无用功；因为膜分离和水洗吸收都无法降低初始沼气压缩的压力，只有变压吸附法能实现低压条件下的分离。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种超低压变压吸附沼气提纯装置，装置更为简单，低了能耗，节水，压缩气体的稳定性更好，装置效率提升，引入闭式抽真空工艺，增强了装置自动化程度，同时，极大的降低了运行成本，引入顺放程序，提高了产品气的回收率，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：一种超低压变压吸附沼气提纯装置，包括沼气增压脱水单元、沼气提纯单元和抽真空解吸单元，所述沼气增压脱水单元上气体干燥机的出气口通过导管与沼气提纯单元上的吸附塔的进气口连接，并且吸附塔的出气口通过导管与沼气增压脱水单元上的沼气缓冲罐的进气口连接，所述气体干燥机出气口通过导管与抽真空解吸单元上真空泵的进气口连接，且真空泵的进气口通过导管与吸附塔的进气口连接，所述真空泵和气体干燥机通过外部控制器电连接外部电源。
作为本发明的一种优选技术方案，所述沼气增压脱水单元还包括有沼气增压风机和过滤器，且沼气增压风机的进气口通过导管与沼气缓冲罐的出气口连接，沼气增压风机的出气口通过导管与过滤器的进气口，过滤器的出气口通过导管与气体干燥机的进气口连接，所述沼气增压风机通过外部控制器电连接外部电源。
作为本发明的一种优选技术方案，所述抽真空解吸单元还包括有板式换热器、气液分离罐，板式换热器和气液分离罐的出气口均通过导管连接真空泵，且气液分离罐的出气口通过导管与板式换热器连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述沼气提纯单元还包括产品气缓冲罐，产品气缓冲罐的进气口通过导管与吸附塔的出气口连接，且产品气缓冲罐的出气口上设置有出气导管。
作为本发明的一种优选技术方案，所述吸附塔的个数不少于四个，且吸附塔并联在一起，且吸附塔所连接的导管上均设有程控阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本超低压变压吸附沼气提纯装置，降低了吸附压力，使得分离提纯过程中二氧化碳的无效压缩能耗降低，减少了均压次数，使得塔的利用率更高，减少了均压次数，减少了装置中阀门的设置，装置更为简单，压缩气体的稳定性更好，装置效率提升，引入闭式抽真空工艺，增强了装置自动化程度，同时，极大的降低了运行成本，引入顺放程序，提高了产品气的回收率。另一方面是节水，传统的开式抽真空工艺，根据规模(30～20000m3/h抽气量)，用水量为0.3～30m3/h，而闭式抽真空工艺的用水量为0.01-0.5m3/d。
附图说明
图1为本发明沼气增压脱水单元结构示意图；
图2为本发明沼气提纯单元结构示意图；
图3为本发明抽真空解吸单元结构示意图。
图中：1沼气增压脱水单元、101沼气缓冲罐、102沼气增压风机、103过滤器、104气体干燥机、2沼气提纯单元、201吸附塔、202产品气缓冲罐、3抽真空解吸单元、301真空泵、302板式换热器、303气液分离罐。
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1-3，本发明提供一种技术方案：一种超低压变压吸附沼气提纯装置包括沼气增压脱水单元1、沼气提纯单元2和抽真空解吸单元3，沼气增压脱水单元1上气体干燥机104的出气口通过导管与沼气提纯单元2上的吸附塔201的进气口连接，沼气增压脱水单元1还包括有沼气增压风机102和过滤器103，且沼气增压风机102的进气口通过导管与沼气缓冲罐101的出气口连接，通过沼气缓冲罐101对沼气缓冲，沼气增压风机102的出气口通过导管与过滤器103的进气口，沼气增压风机102对沼气增压，再通过过滤器103对沼气过滤，过滤器103的出气口通过导管与气体干燥机104的进气口连接，通过气体干燥机104对沼气干燥，吸附塔201的个数不少于四个，且吸附塔201并联在一起，且吸附塔201所连接的导管上均设有程控阀，并且吸附塔201的出气口通过导管与沼气增压脱水单元1上的沼气缓冲罐101的进气口连接，沼气提纯单元2还包括产品气缓冲罐202，产品气缓冲罐202的进气口通过导管与吸附塔201的出气口连接，通过每个吸附塔201经过一次循环，且产品气缓冲罐202的出气口上设置有出气导管，气体干燥机104出气口通过导管与抽真空解吸单元3上真空泵301的进气口连接，且真空泵301的进气口通过导管与吸附塔201的进气口连接，抽真空解吸单元3还包括有板式换热器302、气液分离罐303，板式换热器302和气液分离罐303的出气口均通过导管连接真空泵301，通过真空泵301可以将吸附塔201内抽成真空，且抽空压力为-0.096MPa，且气液分离罐303的出气口通过导管与板式换热器302连接，通过气液分离罐303可以将沼气的气体和液体分开，沼气增压风机102、真空泵301和气体干燥机104通过外部控制器电连接外部电源，使得分离提纯过程中二氧化碳的无效压缩能耗降低，减少了均压次数，使得塔的利用率更高，减少了均压次数，减少了装置中阀门的设置，装置更为简单，压缩气体的稳定性更好，装置效率提升，引入闭式抽真空工艺，增强了装置自动化程度，同时，极大的降低了运行成本，引入顺放程序，提高了产品气的回收率。
在使用时：首先将沼气抽到沼气缓冲罐101内，沼气经过沼气缓冲罐101缓冲后，进入到沼气增压风机102内，通过沼气增压风机102将沼气的压力提升至0.5～1kg/cm2G左右，增压后的沼气经过过滤器103过滤后，再经过气体干燥机104干燥后，沼气进入到沼气提纯单元2为变压吸附脱碳，沼气在沼气提纯单元2内提纯的时，通过抽真空解吸单元3的换热器302、气液分离罐303和真空泵301，对其控制压力和控制温度，经过吸附塔201组成的连续运转系统，每个吸附塔201在一次循环中依次经历吸附、一次均压降、顺向放压、抽真空、一次均压升及最终升压步骤，吸附步骤压力为0.5～1kg/cm2G，吸附温度为15～40℃，含甲烷的净化气通过吸附塔201产品端排出，顺向放压由吸附塔201出口端回收床层内大部分有用气体，顺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201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201产品端进行升压，使其压力达到吸附压力。
本发明降低了吸附压力，使得分离提纯过程中二氧化碳的无效压缩能耗降低，减少了均压次数，使得塔的利用率更高，减少了均压次数，减少了装置中阀门的设置，装置更为简单，变压吸附区别于常规变压吸附，采用的吸附压力为0.5～1kg/cm2，常规的为0.3～0.8kg/cm2；作用为降低分离所需的压力，减少无用的压缩做功，降低能耗；2、引入顺放工艺，回收一部分有用的甲烷气体，并通过吸附塔出口端回流至前端的原料气缓冲罐，提高了甲烷的回收率。
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 (5)

1.一种超低压变压吸附沼气提纯装置，包括沼气增压脱水单元(1)、沼气提纯单元(2)和抽真空解吸单元(3)，其特征在于：所述沼气增压脱水单元(1)上气体干燥机(104)的出气口通过导管与沼气提纯单元(2)上的吸附塔(201)的进气口连接，并且吸附塔(201)的出气口通过导管与沼气增压脱水单元(1)上的沼气缓冲罐(101)的进气口连接，所述气体干燥机(104)出气口通过导管与抽真空解吸单元(3)上真空泵(301)的进气口连接，且真空泵(301)的进气口通过导管与吸附塔(201)的进气口连接，所述真空泵(301)和气体干燥机(104)通过外部控制器电连接外部电源。
2.根据权利要求1所述的一种超低压变压吸附沼气提纯装置，其特征在于：所述沼气增压脱水单元(1)还包括有沼气增压风机(102)和过滤器(103)，且沼气增压风机(102)的进气口通过导管与沼气缓冲罐(101)的出气口连接，沼气增压风机(102)的出气口通过导管与过滤器(103)的进气口，过滤器(103)的出气口通过导管与气体干燥机(104)的进气口连接，所述沼气增压风机(102)通过外部控制器电连接外部电源。
3.根据权利要求1所述的一种超低压变压吸附沼气提纯装置，其特征在于：所述抽真空解吸单元(3)还包括有板式换热器(302)、气液分离罐(303)，板式换热器(302)和气液分离罐(303)的出气口均通过导管连接真空泵(301)，且气液分离罐(303)的出气口通过导管与板式换热器(302)连接。
4.根据权利要求1所述的一种超低压变压吸附沼气提纯装置，其特征在于：所述沼气提纯单元(2)还包括产品气缓冲罐(202)，产品气缓冲罐(202)的进气口通过导管与吸附塔(201)的出气口连接，且产品气缓冲罐(202)的出气口上设置有出气导管。
5.根据权利要求1所述的一种超低压变压吸附沼气提纯装置，其特征在于：所述吸附塔(201)的个数不少于四个，且吸附塔(201)并联在一起，且吸附塔(201)所连接的导管上均设有程控阀。
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