CN110172368A - 一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，具体涉及一种可以分为多种模式分别对沼气中的有害气体进行单独、重复、多样、同步去除一种或多种的设备，解决了大多装置是只可单一去除沼气中的某种气体或连接多种处理器去除沼气中杂气的问题。包括提纯反应器，提纯反应器的内部设置有反应器组，所述反应器组包括由下至上的第一反应器、第二反应器和第三反应器，在所述提纯反应器的顶部设置有用于对经反应器组提纯后检测达标的气体进行干燥的干燥单元。

Description

一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置
技术领域
本发明涉及一种气体的提纯装置，具体是一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置。
背景技术
近年，我国沼气产量持续增长，是可再生能源的重要组成部分。沼气的成分主要为：甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢气、氧气和氮气等气体，其中的CO2含量较高(约占45％)，使沼气直接燃烧的效率非常的低，而H2S是有毒且有腐蚀性的气体，会对人生安全和设备造成危害，因此对沼气进行提纯去除其中的杂气是沼气产业化的关键所在，是整个沼气工程中的重要一环，是我国沼气工程发展的主要制约因素。
沼气提纯的方式有很多，如变压吸附法、有机溶剂吸收法、分离法、湿法等，湿法提纯由于具有成本低、能耗低、无污染、设备运行维护简单而被大中型沼气工程所广泛采用。
现有技术中，一种沼气脱硫干燥贮存一体式装置提供了一种沼气脱硫干燥贮存一体式装置，其特征在于，由下至上包括脱硫区、干燥区和储气区，本装置兼具脱硫、干燥、贮存三个功能，在增强处理效果和效率的前提下，大大节省了其占地面积，以期在有限的空间内实施完整的工艺。但药剂用量大，处理效率低，且只提取了沼气中的硫化氢，而其中二氧化碳含量远高于硫化氢，处理后的沼气燃烧率也非常低。且沼气含量因产地及原料不同存在较大差异，现今技术中，大多装置是只可单一去除沼气中的某种气体或连接多种处理器去除沼气中杂气，占地面积大，达不到一个装置可整体去除或根据需求逐级去除。
发明内容
基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本发明提供了一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置。
本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：
一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，包括提纯反应器，提纯反应器的内部设置有反应器组，所述反应器组包括由下至上的第一反应器、第二反应器和第三反应器，在所述提纯反应器的顶部设置有用于对经反应器组提纯后检测达标的气体进行干燥的干燥单元。
作为本发明进一步的方案：所述第一反应器的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第一喷气管，在第一反应器的上方设置第一储药器，在所述第一储药器上设置有供药液进入的第一进药口，第一储药器下部开设供药液排出并连通第一布药器的第一下药口。
作为本发明再进一步的方案：所述第一反应器上开设有供检测合格的沼气排出的第一排气口，第一排气口连通位于提纯反应器顶部的干燥单元。
作为本发明再进一步的方案：所述干燥单元包括均布于干燥单元中的干燥器，干燥单元上方连通供干燥后的沼气排出的出气管，且在第一反应器的底部设置有用于将喷淋后的废液排出的排药口。
作为本发明再进一步的方案：所述第一排气口通过第一换向阀连通第一集气管，第一集气管连通第二反应器，在所述第二反应器的上方设置有第二储药器，第二储药器上开设有第二进药口，第二储药器的下部通过第二下药口连通第二布药器，所述第二反应器通过第二排气口连通干燥单元。
作为本发明再进一步的方案：所述第二反应器底部连通第一药剂过渡罐，第一药剂过渡罐底部设置有连通第一储药器上第一进药口的第一出药口；所述第一出药口处设置有阀门，在第一药剂过渡罐上开设有第一排液口。
作为本发明再进一步的方案：所述第二排气口处设置有第二换向阀，第二排气口通过第二换向阀连通第二集气管，第二集气管连通第三反应器，在第三反应器的上方设置第三储药器，第三储药器的上方设置有第三进药口，第三储药器下部通过第三下药口连通第三布药器；所述第三反应器通过第三集气管连通干燥单元。
作为本发明再进一步的方案：所述第三反应器的底部连通第二药剂过渡罐，第二药剂过渡罐底部通过第二出药口连通第二进药口；所述第二出药口处设置有阀门，在第二药剂过渡罐上开设有第二排液口。
作为本发明再进一步的方案：所述第二反应器的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第二喷气管，第三反应器的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第三喷气管，其中，第一喷气管连通第一排气管，第二喷气管连通第二排气管，第三喷气管连通第三排气管，且第一排气口、第二排气口以及第三排气口分别独立连通干燥单元。
采用以上结构后，本发明相较于现有技术，具备以下优点：该装置能够实现根据沼气应用的领域需求不同，所需沼气的纯度不同进行提纯。根据领域需要去除沼气中的某种气体，气体从下至上提纯，不仅使药剂重复应用，达到最大应用范围，且气体与药剂接触充分，去除效率更高；另外，还可根据需求选择逐级去除，每反应器处理一种不需要的气体，可随时排出所需提纯后的气体。本装置占地面积小，处理费用低，且具有随时性。
附图说明
图1为提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置的内部结构示意图。
图2为提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置的整体外部结构示意图。
图中：1、提纯反应器；2、第一喷气管；3、第一储药器；4、第一出药口；5、第一药剂过渡罐；6、第一排液口；7、第一排气管；8、第一喷气口；9、第二药剂过渡罐；10、第二出药口；11、第二排液口；12、第二排气管；13、第二喷气口；14、第三布药器；15、第三排气管；16、出气管；17、第一布药器；18、第一下药口；19、第一反应器；20、第二反应器；21、第一集气管；22、第一进药口；23、第二布药器；24、第二下药口；25、第三反应器；26、第二进药口；27、第二储药器；28、干燥单元；29、第二储药器；30、第二集气管；31、第三进药口；32、排药口；33、第一排气口；34、第二排气口；35、干燥器。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
实施例1
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，包括提纯反应器1，提纯反应器1的内部设置有反应器组，反应器组包括由下至上的第一反应器19、第二反应器20和第三反应器25，其中，在提纯反应器1的顶部还设置有用于对经反应器组提纯后检测达标的气体进行干燥的干燥单元28，通过第一反应器19或第一反应器19与第二反应器20的组合或第一反应器19与第二反应器20以及第三反应器25的组合对不同情况下的沼气进行提纯。
具体来说，所述第一反应器19的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第一喷气管2，在第一反应器19的上方设置第一储药器3，进一步地，在所述第一储药器3上设置有供药液进入的第一进药口22，第一储药器3下部开设供药液排出并连通第一布药器17的第一下药口18，当只要去除沼气中某种易去除的气体时，通过第一喷气管2将沼气水平喷入第一反应器19中，药液通过第一进药口22进入第一储药器3中，第一储药器3中的药液通过第一下药口18进入第一布药器17中对第一反应器19中的沼气进行喷淋处理，去除其中的杂质气体；
再进一步地，由于上述喷淋液中含有水分，故处理后的沼气中必然存在水气，为了将沼气中的水分去除，所述第一反应器19上开设有供检测合格的沼气排出的第一排气口33，第一排气口33连通位于提纯反应器1顶部的干燥单元28，通过干燥单元28对检测合格后的沼气进行脱水；所述干燥单元28包括均布于干燥单元28中的干燥器35，干燥单元28上方连通供干燥后的沼气排出的出气管16，且在第一反应器19的底部设置有用于将喷淋后的废液排出的排药口32，检测合格后的沼气经过干燥单元28中的干燥器35吸收水分最终从出气管16排出合格的沼气，而喷淋的药液通过位于第一反应器19的底部的排药口32顺利排出提纯反应器1中。
上述沼气在第一布药器17的工作下并不能够将沼气中的易去除气体全部去除，因此就会存在沼气检测不合格的情况，为了解决在第一布药器17的作用下依然不能使得沼气达标问题，所述第一排气口33通过第一换向阀连通第一集气管21，第一集气管21连通第二反应器20，在所述第二反应器20的上方设置有第二储药器29，第二储药器29上开设有第二进药口26，第二储药器29的下部通过第二下药口24连通第二布药器23，在第一布药器17喷淋处理后沼气依然检测不达标的情况下，通过第一集气管21将沼气排入到第二反应器20中，经第二进药口26向第二储药器29中注入药液，再经第二布药器23再次喷淋，二次处理；另外，所述第二反应器20通过第二排气口34连通干燥单元28，在第二反应器20中二次处理后的沼气合格后通过第二排气口34进入干燥单元28中干燥处理，需要说明但是第一换向阀可是实现第一排气口33同第一集气管21或干燥单元28之间的切换连通，只有在第一反应器19中的沼气检测合格后才会使得第一排气口33连通干燥单元28，反之检测不合格则连通第一集气管21。
为了对第二反应器20中喷淋的药液进行二次利用，所述第二反应器20底部连通第一药剂过渡罐5，第一药剂过渡罐5底部设置有连通第一储药器3上第一进药口22的第一出药口4，第二反应器20中喷淋的药液喷洒后聚集于第一药剂过渡罐5中，并通过第一出药口4连通第一进药口22，从而进入第一储药器3中，最后从第一储药器3下方的第一下药口18进入第一布药器17中对第一反应器19中的沼气进行喷淋，实现逐级提纯。
实施例2
显然，上述实施例只是针对沼气中相对易去除的气体，对于沼气中混杂的难去除气体时依旧不能提纯，为此，本发明另一实施例中，一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，所述第二排气口34处设置有第二换向阀，第二排气口34通过第二换向阀连通第二集气管30，第二集气管30连通第三反应器25，在第三反应器25的上方设置第三储药器27，第三储药器27的上方设置有第三进药口31，第三储药器27下部通过第三下药口连通第三布药器14，对于难去除的气体，分别通过上述实施例1中的第一反应器19和第二反应器20对沼气进行处理，而后沼气进入第三反应器25，在第三布药器14的作用下进行三次处理；所述第三反应器25通过第三集气管连通干燥单元28，第三反应器25的底部连通第二药剂过渡罐9，第二药剂过渡罐9底部通过第二出药口10连通第二进药口26，如此实现三次逐级处理提纯，三次处理后的沼气经第三集气管进入干燥单元28中干燥，最后完成，药液经第三反应器25、第二反应器20最终从第一反应器19底部的排药口32排出。
实施例3
上述实施例1或实施例2均是针对同一种气体的去除，对于需要添加不同药液进行不同气体的去除时是不适用的，为此，本发明又一实施例中，一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，所述第一出药口4和第二出药口10处均设置有阀门，在第一药剂过渡罐5和第二药剂过渡罐9上分别开设有第一排液口6和第二排液口11，通过在第一储药器3、第二储药器29和第三储药器27中分别添加去除不同气体的药液，沼气经第一反应器19、第二反应器20和第三反应器25中喷洒不同种类的药液对不同气体进行去除，最后经干燥单元28处理后排出，达到对多种气体的去除，其中，三个反应器中的废弃药液分别通过排药口21、第一排液口6和第二排液口11排出，各个反应器中的药液相互分离不干扰。
实施例4
根据沼气的应用领域不同，需要对沼气中的特殊气体分别同时处理，为此，本发明再一实施例中，提供了一种可同时分别提纯沼气中的需要去除的气体的提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，所述第二反应器20的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第二喷气管8，第三反应器25的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第三喷气管13，其中，第一喷气管2连通第一排气管7，第二喷气管8连通第二排气管12，第三喷气管13连通第三排气管15，且第一排气口33、第二排气口34以及第三排气口分别独立连通干燥单元28，通过第一排气管7将沼气通过第一喷气管2喷入第一反应器19中，第二排气管12将沼气通过第二喷气管8喷入第二反应器20中，第三排气管将沼气通过第三喷气管13喷入第三反应器25中，分别对沼气中的不同气体进行去除，第一反应器19、第二反应器20、第三反应器25中处理后的气体先后进入干燥单元28，待前一个反应器内气体排干净后再通入下一个反应器内的气体。
根据上述实施例的具体描述，易知本发明的工作原理是：通过第一反应器19或第一反应器19与第二反应器20的组合或第一反应器19与第二反应器20以及第三反应器25的组合对不同情况下的沼气进行提纯，当只要去除沼气中某种易去除的气体时，通过第一喷气管2将沼气水平喷入第一反应器19中，药液通过第一进药口22进入第一储药器3中，第一储药器3中的药液通过第一下药口18进入第一布药器17中对第一反应器19中的沼气进行喷淋处理，去除其中的杂质气体，通过干燥单元28对检测合格后的沼气进行脱水，检测合格后的沼气经过干燥单元28中的干燥器35吸收水分最终从出气管16排出合格的沼气，而喷淋的药液通过位于第一反应器19的底部的排药口32顺利排出提纯反应器1中，在第一布药器17喷淋处理后沼气依然检测不达标的情况下，通过第一集气管21将沼气排入到第二反应器20中，经第二进药口26向第二储药器29中注入药液，再经第二布药器23再次喷淋，二次处理，在第二反应器20中二次处理后的沼气合格后通过第二排气口34进入干燥单元28中干燥处理，需要说明但是第一换向阀可是实现第一排气口33同第一集气管21或干燥单元28之间的切换连通，只有在第一反应器19中的沼气检测合格后才会使得第一排气口33连通干燥单元28，反之检测不合格则连通第一集气管21，第二反应器20中喷淋的药液喷洒后聚集于第一药剂过渡罐5中，并通过第一出药口4连通第一进药口22，从而进入第一储药器3中，最后从第一储药器3下方的第一下药口18进入第一布药器17中对第一反应器19中的沼气进行喷淋，实现逐级提纯，对于难去除的气体，分别通过上述实施例1中的第一反应器19和第二反应器20对沼气进行处理，而后沼气进入第三反应器25，在第三布药器14的作用下进行三次处理，第二药剂过渡罐9底部通过第二出药口10连通第二进药口26，如此实现三次逐级处理提纯，三次处理后的沼气经第三集气管进入干燥单元28中干燥，最后完成，药液经第三反应器25、第二反应器20最终从第一反应器19底部的排药口32排出，通过在第一储药器3、第二储药器29和第三储药器27中分别添加去除不同气体的药液，沼气经第一反应器19、第二反应器20和第三反应器25中喷洒不同种类的药液对不同气体进行去除，最后经干燥单元28处理后排出，达到对多种气体的去除，其中，三个反应器中的废弃药液分别通过排药口21、第一排液口6和第二排液口11排出，各个反应器中的药液相互分离不干扰，通过第一排气管7将沼气通过第一喷气管2喷入第一反应器19中，第二排气管12将沼气通过第二喷气管8喷入第二反应器20中，第三排气管将沼气通过第三喷气管13喷入第三反应器25中，分别对沼气中的不同气体进行去除，第一反应器19、第二反应器20、第三反应器25中处理后的气体先后进入干燥单元28，待前一个反应器内气体排干净后再通入下一个反应器内的气体。
需要说明的是，本申请中布药器和换向阀为现有技术的应用，可根据沼气应用的领域需求不同，所需沼气的纯度不同进行提纯。其中，可根据领域需要去除沼气中的某种气体(如二氧化碳、硫化氢)，气体从下至上提纯，不仅使药剂重复应用，达到最大应用范围，且气体与药剂接触充分，去除效率更高；还可根据需求选择逐级去除，每反应器处理一种不需要的气体，可随时排出所需提纯后的气体。本装置还设有干燥单元，使提纯后的沼气可立即使用，提高了沼气的应用效率。同时，本装置占地面积小，处理费用低，且具有随时性为本申请的创新点，其有效解决了现有技术中药剂用量大，处理效率低，且只提取了沼气中的硫化氢，而其中二氧化碳含量远高于硫化氢，处理后的沼气燃烧率也非常低的问题。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

Claims (9)

1.一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，包括提纯反应器(1)，提纯反应器(1)的内部设置有反应器组，其特征在于，所述反应器组包括由下至上的第一反应器(19)、第二反应器(20)和第三反应器(25)，在所述提纯反应器(1)的顶部设置有用于对经反应器组提纯后检测达标的气体进行干燥的干燥单元(28)。
2.根据权利要求1所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述第一反应器(19)的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第一喷气管(2)，在第一反应器(19)的上方设置第一储药器(3)，在所述第一储药器(3)上设置有供药液进入的第一进药口(22)，第一储药器(3)下部开设供药液排出并连通第一布药器(17)的第一下药口(18)。
3.根据权利要求1所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述第一反应器(19)上开设有供检测合格的沼气排出的第一排气口(33)，第一排气口(33)连通位于提纯反应器(1)顶部的干燥单元(28)。
4.根据权利要求1所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述干燥单元(28)包括均布于干燥单元(28)中的干燥器(35)，干燥单元(28)上方连通供干燥后的沼气排出的出气管(16)，且在第一反应器(19)的底部设置有用于将喷淋后的废液排出的排药口(32)。
5.根据权利要求3所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述第一排气口(33)通过第一换向阀连通第一集气管(21)，第一集气管(21)连通第二反应器(20)，在所述第二反应器(20)的上方设置有第二储药器(29)，第二储药器(29)上开设有第二进药口(26)，第二储药器(29)的下部通过第二下药口(24)连通第二布药器(23)，所述第二反应器(20)通过第二排气口(34)连通干燥单元(28)。
6.根据权利要求2所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述第二反应器(20)底部连通第一药剂过渡罐(5)，第一药剂过渡罐(5)底部设置有连通第一储药器(3)上第一进药口(22)的第一出药口(4)；所述第一出药口(4)处设置有阀门，在第一药剂过渡罐(5)上开设有第一排液口(6)。
7.根据权利要求5所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述第二排气口(34)处设置有第二换向阀，第二排气口(34)通过第二换向阀连通第二集气管(30)，第二集气管(30)连通第三反应器(25)，在第三反应器(25)的上方设置第三储药器(27)，第三储药器(27)的上方设置有第三进药口(31)，第三储药器(27)下部通过第三下药口连通第三布药器(14)；所述第三反应器(25)通过第三集气管连通干燥单元(28)。
8.根据权利要求7所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述第三反应器(25)的底部连通第二药剂过渡罐(9)，第二药剂过渡罐(9)底部通过第二出药口(10)连通第二进药口(26)；所述第二出药口(10)处设置有阀门，在第二药剂过渡罐(9)上开设有第二排液口(11)。
9.根据权利要求8所述的一种提纯及去除沼气中有害气体的一体化装置，其特征在于，所述第二反应器(20)的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第二喷气管(8)，第三反应器(25)的内壁上固定并连通有用于供沼气进入的第三喷气管(13)，其中，第一喷气管(2)连通第一排气管(7)，第二喷气管(8)连通第二排气管(12)，第三喷气管(13)连通第三排气管(15)，且第一排气口(33)、第二排气口(34)以及第三排气口分别独立连通干燥单元(28)。
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