CN108273359A - 一种低温沼气纯化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温沼气纯化装置，包括填料床，所述填料床主要构成捕集系统，所述填料床上的出入口端均连接有在线检测仪器，所述捕集系统耦合一再生/冷却系统组成耦合装置，实现不同运行阶段持续运行。在沼气初始条件及捕集阶段消耗相同的情况下，本方法相较于传统的真空变压吸附方法具有床体占用空间小，CH4纯度、产率及回收率高，能耗低优势，且适当改变床体温度，可对H2S具有良好的去除效果，操作简便。

Description

一种低温沼气纯化装置
技术领域
本发明涉及沼气纯化技术领域，具体涉及一种低温沼气纯化装置。
背景技术
沼气是一种可再生能源,是由各种有机物质，在隔绝空气，并在适宜的温度、pH值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧的气体。其热值一般为7450～2350kJ/m3，与其他燃气相比，抗爆性能较好，是一种潜在的清洁能源，既可代替秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。沼气的综合利用，可以改善生产条件，提高企业经济效益，治理环境污染(处理粪便、垃圾、有机废水、废渣)，沼气工程已成为治理污染、生产清洁能源和有机肥料(饲料)、实施可持续发展的重要措施。沼气的主要成分是甲烷，约占50～70％；其次是二氧化碳，约占25～45％；其余是少量的硫化氢、氢气、饱和水蒸气和硅氧烷等。沼气的燃烧主要靠甲烷，甲烷是一种无色无臭气体，它和一定数量的空气混合起来，点火便能燃烧起来，发出蓝色火焰和大量的热。沼气中的二氧化碳是一种温室气体，对环境造成极大危害,同时二氧化碳的存在会降低沼气作为燃料的热值，增加集输费用。硫化氢燃烧会产生对人体和环境有害的二氧化硫，还会生成硫酸造成设备、管道的腐蚀。燃烧时硅氧烷在高温下能转化为氧化硅，这种白色粉末会堵塞或损坏设备。因此，沼气再利用之前，必须对其进行纯化处理。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种低温沼气纯化装置。
本发明的技术方案:一种低温沼气纯化装置，包括填料床，所述填料床主要构成捕集系统，所述填料床的出入口端均连接有在线检测仪器，所述捕集系统耦合一再生/冷却系统组成耦合装置，实现不同运行阶段持续运行；
所述耦合装置的入口管路上设置有沼气原料气进口；
所述耦合装置的出口管路上设置有沼气原料气出口；
所述捕集系统包括由所述沼气原料气进口以管路串联的空气压缩机C-1、制冷机A、填料床以及设置于空气压缩机C-2的沼气原料气出口构成；
所述耦合装置的出口管路的旁路上设置有再生气入口；
所述耦合装置的入口管路的旁路上设置有再生气出口；
所述再生/冷却系统包括由再生气入口以管路串联的空气压缩机C-3、制冷机B、填料床和再生气出口构成。
所述捕集系统与所述再生/冷却系统同时交替工作。
所述填料床设置有两个，为并联结构。
所述再生气为干燥空气。
所述在线检测仪器为气相色谱仪或近红外光谱仪。
所述再生气入口和再生气出口之间设置有连接管路和连通阀。
与现有技术相比，本发明具有的优点：在沼气初始条件及捕集阶段消耗相同的情况下，本方法相较于传统的真空变压吸附方法具有床体占用空间小，CH4纯度、产率及回收率高，能耗低优势，且适当改变床体温度，可对H2S具有良好的去除效果，操作简便。
具有以下优点：
1、本发明能够有效地去除沼气中的二氧化碳，同时避免低温下二氧化碳沉积造成的堵塞现象，以及后续带来的热传质速率下降和由此产生的机械应力等问题。
2、本发明能够有效地去除沼气中的硫化氢，得到的甲烷纯度、产率及回收率高，且填料床初始温度越低，纯度越高。
3、本发明中所使用的填料床构造简单、占地面积小，填料价格低廉，投资成本低。
4、本发明中再生气采用与原料气进气方向相反的逆流模式，提高再生效率。
5、本发明中获得的产品温度低，易于对产品进行液化，从而进一步降低成本。
附图说明
图1为本发明低温沼气纯化装置结构示意图。
附图标记:1-沼气原料气进口，2-沼气原料气出口，3-空气压缩机C-1，4-制冷机A，5-填料床，6-空气压缩机C-2，7-在线检测仪器，8-再生气入口，9-再生气出口，10-空气压缩机C-3，11-制冷机B。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
如图1所示，本发明一种低温沼气纯化装置，包括填料床5，本实施例中所述填料床5设置有两个，为并联结构，所述填料床5主要构成捕集系统，所述填料床5上的出入口端均连接有在线检测仪器7，本实施例中所述在线检测仪器7为气相色谱仪或近红外光谱仪，所述捕集系统耦合一再生/冷却系统组成耦合装置，所述捕集系统与所述再生/冷却系统同时交替工作，实现不同运行阶段持续运行。所述耦合装置的入口管路上设置有沼气原料气进口1，所述耦合装置的出口管路上设置有沼气原料气出口2，所述捕集系统包括由所述沼气原料气进口1以管路串联的空气压缩机C-1 3、制冷机A4、填料床5以及设置于空气压缩机C-2 6的沼气原料气出口2构成；所述耦合装置的出口管路的旁路上设置有再生气入口8，所述再生气为干燥空气，所述耦合装置的入口管路的旁路上设置有再生气出口9，所述再生/冷却系统包括由再生气入口8以管路串联的空气压缩机C-3 10、制冷机B11、填料床5和再生气出口9构成。
本发明填料床5所采用的填料规格如下：
为了调节再生气流量，调整部分再生气回流混合，在所述再生气入口8和再生气出口9之间设置有一条副线，由管路和连通阀构成。
本发明工作过程如下：捕集系统包括由所述沼气原料气进口1以管路串联的空气压缩机C-1 3、制冷机A4、填料床5以及设置于空气压缩机C-2 6的沼气原料气出口2构成，填料床5内捕集H2S、CO2等杂质气体，捕集纯化完后由空气压缩机C-2 6加压后从沼气原料气出口2排出。填料床5上的出入口端均连接有在线检测仪器7在线检测浓度变化，当填料床5内的出入口端气体浓度没有变化，表明填料发生穿透需要进行再生，尾部气体组分与入口处组分接近时，可切换至恢复阶段，为了不影响连续捕集，启动并联的另一套填料床进行纯化；同时该填料床启动再生，再生/冷却系统包括由再生气入口8以管路串联的空气压缩机C-3 10、制冷机B11、填料床5和再生气出口9构成，向填料床5内通入干燥空气进行再生后备用。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种低温沼气纯化装置，包括填料床，其特征在于，所述填料床主要构成捕集系统，所述填料床的出入口端均连接有在线检测仪器，所述捕集系统耦合一再生/冷却系统组成耦合装置，实现不同运行阶段持续运行；
所述耦合装置的入口管路上设置有沼气原料气进口；
所述耦合装置的出口管路上设置有沼气原料气出口；
所述捕集系统包括由所述沼气原料气进口以管路串联的空气压缩机C-1、制冷机A、填料床以及设置于空气压缩机C-2的沼气原料气出口构成；
所述耦合装置的出口管路的旁路上设置有再生气入口；
所述耦合装置的入口管路的旁路上设置有再生气出口；
所述再生/冷却系统包括由再生气入口以管路串联的空气压缩机C-3、制冷机B、填料床和再生气出口构成。
2.根据权利要求1所述的低温沼气纯化装置，其特征在于，所述捕集系统与所述再生/冷却系统同时交替工作。
3.根据权利要求1所述的低温沼气纯化装置，其特征在于，所述填料床设置有两个，为并联结构。
4.根据权利要求1所述的低温沼气纯化装置，其特征在于，所述再生气为干燥空气。
5.根据权利要求1所述的低温沼气纯化装置，其特征在于，所述在线检测仪器为气相色谱仪或近红外光谱仪。
6.根据权利要求1所述的低温沼气纯化装置，其特征在于，所述再生气入口和再生气出口之间设置有连接管路和连通阀。
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