CN107090321A - 一种生物质沼气提纯工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于沼气生产技术领域，提供了一种生物质沼气提纯工艺，厌氧罐发酵产生的沼气进入微粒滤过器，将颗粒物和冷凝物去除，得沼气一；沼气经干燥塔干燥，除去水蒸气，得沼气二；沼气二经脱氮塔，除去氮化物，得沼气三；沼气三经脱硫塔，除去硫化物，得沼气四；沼气四进入二氧化碳吸附塔，后过压缩机压缩，经第一回冷器降温，将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的二氧化碳从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，即得到纯净的甲烷。本发明可以将原料气中的二氧化碳，硫化氢等硫化物，氮气，及少量颗粒物去除掉，提纯效率高。

Description

一种生物质沼气提纯工艺
技术领域
本发明属于沼气生产技术领域，具体地，涉及一种生物质沼气提纯工艺。
背景技术
沼气是由微生物产生的一种可燃性混合气体，其主要成分是甲烷，含量约为50-75％，其次是25-45％的二氧化碳，此外还有其它气体，如硫化氢、一氧化碳、氮气、水蒸气、氧气等。
沼气的净化主要是对沼气中的硫化氢、二氧化碳、二氧化硫、卤化混合气体和硅氧烷的去除，如果沼气燃烧放出二氧化硫，会比硫化氢造成更大的危害，二氧化硫会降低露点，溶于水后生成亚硫酸有腐蚀性；如果导气管中积累了水会溶解硫化氢而腐蚀管道，此外当沼气被加压储存时，为了防止因为凝结水而冻坏储气罐，所以必须对水进行去除；去除二氧化碳是因为二氧化碳降低了沼气的能量密度，如果所用的沼气需要达到天然气标准或者被用作汽车燃料，那么就必须对其中的二氧化碳进行去除。在可再生能源发展受到高度重视的现状下，沼气提纯制取生物天然气，扩大沼气用途尤为重要，特别是沼气内一部分杂质未能彻底去除限制了沼气应用领域；又因成本和环境的原因，导致成本过高，工艺复杂，可循环性差，不能很好的发展沼气应用。
因此，需要提供一种净化效率高，操作简单，成本低廉，适应性好的生物质沼气提纯方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种生物质沼气提纯工艺，可以将原料气中的二氧化碳，硫化氢等硫化物，氮气，及少量颗粒物去除掉，提纯效率高。
根据本发明提供的一种生物质沼气提纯工艺，包括如下步骤：
（1）去除颗粒物：厌氧罐发酵产生的沼气进入微粒滤过器，将颗粒物和冷凝物去除，得沼气一；
（2）去除水蒸气：沼气经干燥塔干燥，除去水蒸气，得沼气二；
（3）去除氮化物：沼气二经脱氮塔，除去氮化物，得沼气三；
（4）去除硫化物：沼气三经脱硫塔，除去硫化物，得沼气四；
（5）去除二氧化碳：沼气四进入二氧化碳吸附塔，后过压缩机压缩，经第一回冷器降温，将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的二氧化碳从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，即得到纯净的甲烷。
优选地，所述步骤（4）中所述脱硫是指在常温常压下采用烟气循环流化床法去除硫化物。
优选地，所述脱硫剂以干态的消石灰粉作为吸收剂。
优选地，所述步骤（5）压缩是将沼气压缩到20-21MPa。
优选地，所述步骤（5）所述低温提纯塔内温度控制在45-50℃。
优选地，所述步骤（5）经过第二回冷器热交换后的沼气温度为5-10℃。
优选地，所述步骤（5）交替对二氧化碳进行吸附，吸附剂为钙基二氧化碳吸附剂，是以碳酸钠和氯化钙为原料，吐温80及聚乙二醇作为添加剂，共同在水溶液中反应析出，得到吸附剂前驱体，吸附剂前驱体经煅烧，得到钙基二氧化碳吸附剂。
优选地，所述步骤（3）二氧化氮吸附剂包括氧化钙 55-60份、氧化铝 10-30份、氢氧化钠 20-40份。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明可有效去除硫化氢、水蒸气、二氧化碳、二氧化氮等气体，且沼气提纯率高，采用本发明方法提纯后甲烷浓度达到99％以上；
（2）本发明与二氧化碳反应速率快，能在10分钟内达到总转化率的80%，从而大大降低了能耗；
（3）本发明二氧化氮吸附剂以氧化钙、氧化铝和氢氧化钾作为主体材料，对二氧化氮气体具有较好的吸附性能，吸附过程不产生副产物；
（4）本发明脱硫工艺采用烟气循环流化床法方法，操作简单，脱硫效率高；
（5）本发明通过有效的控制压力及温度，分离甲烷与二氧化碳气体，且是在低温提纯塔内来实现，不采用溶剂吸 附等复杂方式，成本低、操作简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明的目的是提供一种生物质沼气提纯工艺，可以将原料气中的二氧化碳，硫化氢等硫化物，氮气，及少量颗粒物去除掉，提纯效率高。
根据本发明提供的一种生物质沼气提纯工艺，包括如下步骤：
（1）去除颗粒物：厌氧罐发酵产生的沼气进入微粒滤过器，将颗粒物和冷凝物去除，得沼气一；
（2）去除水蒸气：沼气经干燥塔干燥，除去水蒸气，得沼气二；
（3）去除氮化物：沼气二经脱氮塔，除去氮化物，得沼气三；
（4）去除硫化物：沼气三经脱硫塔，除去硫化物，得沼气四；
（5）去除二氧化碳：沼气四进入二氧化碳吸附塔，后过压缩机压缩，经第一回冷器降温，将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的二氧化碳从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，即得到纯净的甲烷。
优选地，所述步骤（4）中所述脱硫是指在常温常压下采用烟气循环流化床法去除硫化物。
优选地，所述脱硫剂以干态的消石灰粉作为吸收剂。
优选地，所述步骤（5）压缩是将沼气压缩到20-21MPa。
优选地，所述步骤（5）所述低温提纯塔内温度控制在45-50℃。
优选地，所述步骤（5）经过第二回冷器热交换后的沼气温度为5-10℃。
优选地，所述步骤（5）交替对二氧化碳进行吸附，吸附剂为钙基二氧化碳吸附剂，是以碳酸钠和氯化钙为原料，吐温80及聚乙二醇作为添加剂，共同在水溶液中反应析出，得到吸附剂前驱体，吸附剂前驱体经煅烧，得到钙基二氧化碳吸附剂。
优选地，所述步骤（3）二氧化氮吸附剂包括氧化钙55-60份、氧化铝10-30份、氢氧化钠20-40份。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明可有效去除硫化氢、水蒸气、二氧化碳、二氧化氮等气体，且沼气提纯率高，采用本发明方法提纯后甲烷浓度达到99％以上；
（2）本发明与二氧化碳反应速率快，能在10分钟内达到总转化率的80%，从而大大降低了能耗；
（3）本发明二氧化氮吸附剂以氧化钙、氧化铝和氢氧化钾作为主体材料，对二氧化氮气体具有较好的吸附性能，吸附过程不产生副产物；
（4）本发明脱硫工艺采用烟气循环流化床法方法，操作简单，脱硫效率高；
（5）本发明通过有效的控制压力及温度，分离甲烷与二氧化碳气体，且是在低温提纯塔内来实现，不采用溶剂吸 附等复杂方式，成本低、操作简单。
实施例1
本实施例提供的一种生物质沼气提纯工艺，包括如下步骤：
（1）去除颗粒物：厌氧罐发酵产生的沼气进入微粒滤过器，将颗粒物和冷凝物去除，得沼气一；
（2）去除水蒸气：沼气经干燥塔干燥，除去水蒸气，得沼气二；
（3）去除氮化物：沼气二经脱氮塔，除去氮化物，得沼气三；
（4）去除硫化物：沼气三经脱硫塔，除去硫化物，得沼气四；
（5）去除二氧化碳：沼气四进入二氧化碳吸附塔，后过压缩机压缩，经第一回冷器降温，将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的二氧化碳从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，即得到纯净的甲烷。
所述步骤（4）中所述脱硫是指在常温常压下采用烟气循环流化床法去除硫化物。
所述脱硫剂以干态的消石灰粉作为吸收剂。
所述步骤（5）压缩是将沼气压缩到21MPa。
所述步骤（5）所述低温提纯塔内温度控制在45℃。
所述步骤（5）经过第二回冷器热交换后的沼气温度为10℃。
所述步骤（5）交替对二氧化碳进行吸附，吸附剂为钙基二氧化碳吸附剂，是以碳酸钠和氯化钙为原料，吐温80及聚乙二醇作为添加剂，共同在水溶液中反应析出，得到吸附剂前驱体，吸附剂前驱体经煅烧，得到钙基二氧化碳吸附剂。
所述步骤（3）二氧化氮吸附剂包括氧化钙60份、氧化铝10份、氢氧化钠40份。
实施例2
本实施例提供的一种生物质沼气提纯工艺，包括如下步骤：
（1）去除颗粒物：厌氧罐发酵产生的沼气进入微粒滤过器，将颗粒物和冷凝物去除，得沼气一；
（2）去除水蒸气：沼气经干燥塔干燥，除去水蒸气，得沼气二；
（3）去除氮化物：沼气二经脱氮塔，除去氮化物，得沼气三；
（4）去除硫化物：沼气三经脱硫塔，除去硫化物，得沼气四；
（5）去除二氧化碳：沼气四进入二氧化碳吸附塔，后过压缩机压缩，经第一回冷器降温，将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的二氧化碳从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，即得到纯净的甲烷。
所述步骤（4）中所述脱硫是指在常温常压下采用烟气循环流化床法去除硫化物。
所述脱硫剂以干态的消石灰粉作为吸收剂。
所述步骤（5）压缩是将沼气压缩到20MPa。
所述步骤（5）所述低温提纯塔内温度控制在50℃。
所述步骤（5）经过第二回冷器热交换后的沼气温度为5℃。
所述步骤（5）交替对二氧化碳进行吸附，吸附剂为钙基二氧化碳吸附剂，是以碳酸钠和氯化钙为原料，吐温80及聚乙二醇作为添加剂，共同在水溶液中反应析出，得到吸附剂前驱体，吸附剂前驱体经煅烧，得到钙基二氧化碳吸附剂。
所述步骤（3）二氧化氮吸附剂包括氧化钙55份、氧化铝30份、氢氧化钠20份。
实施例3
本实施例提供的一种生物质沼气提纯工艺，包括如下步骤：
（1）去除颗粒物：厌氧罐发酵产生的沼气进入微粒滤过器，将颗粒物和冷凝物去除，得沼气一；
（2）去除水蒸气：沼气经干燥塔干燥，除去水蒸气，得沼气二；
（3）去除氮化物：沼气二经脱氮塔，除去氮化物，得沼气三；
（4）去除硫化物：沼气三经脱硫塔，除去硫化物，得沼气四；
（5）去除二氧化碳：沼气四进入二氧化碳吸附塔，后过压缩机压缩，经第一回冷器降温，将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的二氧化碳从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，即得到纯净的甲烷。
所述步骤（4）中所述脱硫是指在常温常压下采用烟气循环流化床法去除硫化物。
所述脱硫剂以干态的消石灰粉作为吸收剂。
所述步骤（5）压缩是将沼气压缩到21MPa。
所述步骤（5）所述低温提纯塔内温度控制在48℃。
所述步骤（5）经过第二回冷器热交换后的沼气温度为8℃。
所述步骤（5）交替对二氧化碳进行吸附，吸附剂为钙基二氧化碳吸附剂，是以碳酸钠和氯化钙为原料，吐温80及聚乙二醇作为添加剂，共同在水溶液中反应析出，得到吸附剂前驱体，吸附剂前驱体经煅烧，得到钙基二氧化碳吸附剂。
所述步骤（3）二氧化氮吸附剂包括氧化钙59份、氧化铝20份、氢氧化钠3份。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种生物质沼气提纯工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）去除颗粒物：厌氧罐发酵产生的沼气进入微粒滤过器，将颗粒物和冷凝物去除，得沼气一；
（2）去除水蒸气：沼气经干燥塔干燥，除去水蒸气，得沼气二；
（3）去除氮化物：沼气二经脱氮塔，除去氮化物，得沼气三；
（4）去除硫化物：沼气三经脱硫塔，除去硫化物，得沼气四；
（5）去除二氧化碳：沼气四进入二氧化碳吸附塔，后过压缩机压缩，经第一回冷器降温，将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的二氧化碳从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，即得到纯净的甲烷。
2.根据权利要求1所述的生物质沼气提纯工艺，其特征在于：所述步骤（4）中所述脱硫是指在常温常压下采用烟气循环流化床法去除硫化物。
3.根据权利要求2所述的生物质沼气提纯工艺，其特征在于：所述脱硫剂以干态的消石灰粉作为吸收剂。
4.根据权利要求1所述的生物质沼气提纯工艺，其特征在于：所述步骤（5）压缩是将沼气压缩到20-21MPa。
5.根据权利要求1所述的生物质沼气提纯工艺，其特征在于：所述步骤（5）所述低温提纯塔内温度控制在45-50℃。
6.根据权利要求1所述的生物质沼气提纯工艺，其特征在于：所述步骤（5）经过第二回冷器热交换后的沼气温度为5-10℃。
7.根据权利要求1所述的生物质沼气提纯工艺，其特征在于：所述步骤（5）交替对二氧化碳进行吸附，吸附剂为钙基二氧化碳吸附剂，是以碳酸钠和氯化钙为原料，吐温80及聚乙二醇作为添加剂，共同在水溶液中反应析出，得到吸附剂前驱体，吸附剂前驱体经煅烧，得到钙基二氧化碳吸附剂。
8.根据权利要求1所述的生物质沼气提纯工艺，其特征在于：所述步骤（3）二氧化氮吸附剂包括氧化钙55-60份、氧化铝10-30份、氢氧化钠20-40份。
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