CN115975689A - 一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统 - Google Patents
一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115975689A CN115975689A CN202310090025.4A CN202310090025A CN115975689A CN 115975689 A CN115975689 A CN 115975689A CN 202310090025 A CN202310090025 A CN 202310090025A CN 115975689 A CN115975689 A CN 115975689A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biogas
- low
- purified
- purification
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本申请公开了一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统，涉及沼气处理领域技术领域，包括以下步骤：S1：预处理；S2：净化；S3：除水；S4：将步骤S3中除水后的待提纯沼气通入压缩机，经过压缩机压缩后送入冷却器中，降温到膜分离装置所需的温度；S5：将步骤S4中待提纯沼气通入膜分离装置，穿过膜的CO2进入渗透侧，被截留的CH4则进入渗余侧；S6：将被截留的CH4通过汽轮机进行降压后得到高纯度的CH4，余压带动汽轮机进行工作，汽轮机与电机共同拖动压缩机工作。本申请利用汽轮机通过对渗余气余压回收动能直接用于压缩机拖动，比用于透平发电效率高，回收的能量更多，在提纯的CH4纯度不低于现有技术的情况下，本申请的能耗更少。
Description
技术领域
本申请涉及沼气处理领域技术领域，更具体的说，涉及一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统。
背景技术
一般沼气中含有50％-70％的CH4和30％-50％CO2，如直接排放到大气中还会引起全球气候变暖，同时杂质气体还具有一定腐蚀性，而如果能去除CO2提纯CH4加以充分利用的话，却拥有广泛的市场价值。低品位沼气经过净化提纯后得到的高品质CH4可以作为一种清洁能源使用，可用于汽车行驶燃料或城市生活燃气，为了提高沼气燃烧热值，同时避免杂质气体对运输设备和储存设备的腐蚀，沼气的分离技术对提高甲烷品质，减少碳排放量并实现其与天然气的互通互用具有重要意义。
越来越多的带有沼气净化装置的沼气厂在国外兴起，许多国家得到的生物天然气产品已经可以注入天然气管网或直接作为车辆燃气使用。与欧洲国家相比，我国的生物沼气分离技术仍处于起始阶段，部分关键技术还需从国外引进，大大提高了技术成本，限制了生物沼气的规模化利用，无法实现其使用价值的最大化。
当前，常用沼气提纯技术包括吸收分离技术、吸附分离技术及膜分离技术，旨在利用气体成分的物理、化学、热力学或传输特性的不同来实现分离。吸收分离法因其吸收效率高及吸收剂可再生等优势受到了广泛的关注，但运行能耗偏高；在吸附分离法中，吸附分离法的效果与吸附剂的性能有很大关联，PSA工艺在运行中需要定期进行吸附剂的再生，不仅增加了操作的复杂性，还增加了投资成本；膜分离技术因其占地面积小，能耗低、效率高以及对环境污染小等优势在沼气提纯领域受到广泛的关注。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术不足之处，在膜分离技术的基础上，针对传统膜分离工艺能耗有进一步降低空间，提出了一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统，保证了高效率膜分离以及减少环境污染的同时，进一步降低了工艺运行时的能耗。
本申请提供了一种技术方案：
第一方面，本申请提供了一种低品位沼气低能耗提纯的方法，包括以下步骤：
S1：预处理；将待提纯沼气通过过滤网进行过滤；
S2：净化；将步骤S1中过滤后的待提纯沼气通入净化装置中进行吸附净化，去除待提纯沼气中含量较低的气体杂质；
S3：除水；将步骤S2中脱硫后的待提纯沼气通入除水器中进行冷凝除水，除去待提纯沼气中含有的水分；
S4：将步骤S3中除水后的待提纯沼气通入压缩机，经过压缩机压缩后送入冷却器中，使得待提纯沼气的温度达到膜分离装置所需的温度；
S5：将步骤S4中达到膜分离装置所需温度的待提纯沼气通入膜分离装置，穿过膜的CO2进入渗透侧，被截留的CH4则进入渗余侧；
S6：将被截留的CH4通过汽轮机进行降压后得到高纯度的CH4，回收的余气余压带动汽轮机进行工作，汽轮机与电机共同拖动压缩机工作。
进一步的，步骤S1中的过滤网设置为100-300目。
进一步的，步骤S2中的含量较低的气体杂质为H2S。
进一步的，步骤S3中除水器内的温度为4-8℃。
进一步的，步骤S4中的经过压缩机压缩是将待提纯沼气经压缩机压缩到1.25-1.35Mpa。
进一步的，步骤S4中的待提纯沼气的温度达到膜分离装置所需的温度的范围是38-42℃。
进一步的，步骤S6中的将被截留的CH4通过汽轮机进行降压的降压范围是0.55-0.65Mpa。
第二方面，本申请还提供了一种低品位沼气低能耗提纯的系统，用于执行本申请任意实施例提供的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，包括：净化装置，净化装置连接除水器，除水器连接压缩机，压缩机连接冷却器，冷却器连接膜分离装置，膜分离装置连接汽轮机，汽轮机与电机共同拖动压缩机。
进一步的，净化装置的前端设置有沼气管道入口，在净化装置的后端设置有沼气管道出口，沼气管道入口设置有过滤网。
进一步的，汽轮机设置有燃料气体管道出口，膜分离装置设置有二氧化碳出口和甲烷出口，除水器设置有出水口和进水口。
本申请具有如下有益效果：本申请提出了在膜分离工艺后，利用汽轮机对渗余气余压回收产生的动能拖动压缩机工作，减少电机的能耗；利用汽轮机通过对渗余气余压回收动能直接用于压缩机拖动，比用于透平发电效率高，回收的能量更多，数据表明本申请的汽轮机带动发电机发电效率一般为95％，电机拖动效率一般为92％，而现有技术在不考虑电能传输等其它损失情况下，利用透平机发电再拖动效率只有直接拖动压缩机87.4％，实际更低；同时，在提纯的CH4纯度不低于现有技术的情况下，本申请的能耗更少，提纯的CH4纯度能够达到96％以上，回收率达到97％以上。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用于来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种低品位沼气低能耗提纯的方法的流程示意图；
图2是本申请实施例的一种低品位沼气低能耗提纯的系统的结构示意图；
图3是本申请实施例的汽轮机与电机同轴共同拖动压缩机工作示意图。
附图标记：
1、过滤网；2、净化装置；21、沼气管道入口；3、除水器；31、出水口；32、进水口；4、压缩机；5、冷却器；6、膜分离装置；61、二氧化碳出口；7、汽轮机；71、燃料气体管道出口；8、电机。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
请参阅图1，图1是本申请实施例的一种低品位沼气低能耗提纯的方法的流程示意图，本申请的一个较佳实施例，一种低品位沼气低能耗提纯的方法，包括：
S1：预处理；将待提纯沼气通过过滤网进行过滤；
在本步骤中，过滤网设置为100-300目，对待提纯沼气进行预处理，过滤网设置于净化装置前端的沼气管道入口内。
S2：净化；将步骤S1中过滤后的待提纯沼气通入净化装置中进行吸附净化，去除待提纯沼气中含量较低的气体杂质；
在本步骤中，主要为了去除待提纯沼气中含量交底的气体杂质，主要包括H2S等硫化物，净化装置的前端设置有沼气管道入口，在净化装置的后端设置有沼气管道出口。
S3：除水；将步骤S2中脱硫后的待提纯沼气通入除水器中进行冷凝除水，除去待提纯沼气中含有的水分；
在本步骤中，除水器内的温度为4-8℃，保证最大限度的去除沼气中的水分。
S4：将步骤S3中除水后的待提纯沼气通入压缩机，经过压缩机压缩后送入冷却器中，使得待提纯沼气的温度达到膜分离装置所需的温度；
在本步骤中，将待提纯沼气经压缩机压缩到1.25-1.35Mpa后送入冷却器，再将待提纯沼气的温度降至膜分离装置所需的温度的范围，具体温度的范围是38-42℃。
S5：将步骤S4中达到膜分离装置所需温度的待提纯沼气通入膜分离装置，穿过膜的CO2进入渗透侧，被截留的CH4则进入渗余侧；
S6：将被截留的CH4通过汽轮机进行降压后得到高纯度的CH4，回收的余气余压带动汽轮机进行工作，汽轮机与电机共同拖动压缩机工作；
在本步骤中，将被截留的CH4通过汽轮机进行降压的降压范围是0.55-0.65Mpa。
实施例2
请参阅图2，图2是本申请实施例的一种低品位沼气低能耗提纯的系统的结构示意图，本申请的一个较佳实施例，一种低品位沼气低能耗提纯的系统，用于执行本申请任意实施例提供的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，包括：净化装置，净化装置连接除水器，除水器连接压缩机，压缩机连接冷却器，冷却器连接膜分离装置，膜分离装置连接汽轮机，汽轮机与电机共同拖动压缩机。
净化装置的前端设置有沼气管道入口，在净化装置的后端设置有沼气管道出口，沼气管道入口设置有过滤网，汽轮机与电机共同拖动压缩机工作。
汽轮机设置有燃料气体管道出口，膜分离装置设置有二氧化碳出口和甲烷出口，除水器设置有出水口和进水口。
请参阅图3，图3是本申请实施例的汽轮机与电机同轴共同拖动压缩机工作示意图，待提纯沼气经汽轮机进行降压后，得到高纯度低压的CH4后，送入燃气管道，在降压过程中，直接利用汽轮机替代减压阀回收压力，回收的余气余压动能直接用于压缩机的拖动，比用于透平发电效率高，回收的能量更多，整体能耗更低。
实施例3
本申请的工作原理为：如附图1所示，现有低品位沼气原料气1000m3/min，其中含有60％的CH4和39％CO2，其余为杂质，如H2S等气体杂质，首先通过100目的过滤网完成预处理工作，通过净化装置的前端的沼气管道入口进入净化装置进行净化，去除H2S等硫化物杂质，完成净化后，进入除水器进行除水，降温析出沼气中含有的多数水分后，经压缩机增压到1.25Mpa后，送入冷却器中，冷却到38℃，再进入膜分离装置，膜分离装置采用两级分离流程，分离完成后渗余侧富集CH4气体，纯度96％，回收率97％，则渗余侧流量大约为594m3/min，压力约为1Mpa，通过汽轮机进行降压，降压到0.55Mpa送入到燃料气管道，在降压过程中，直接利用汽轮机替代减压阀回收压力，即流量594m3/min，压力1Mpa甲烷气体通过汽轮机后，排出气流量594m3/min，压力0.55Mpa甲烷气体。
实施例4
现有低品位沼气原料气1000m3/min需要进行提纯，其中含有60％的CH4和39％CO2，其余为杂质，如H2S等气体杂质，首先通过200目的过滤网完成预处理工作，通过净化装置的前端的沼气管道入口进入净化装置进行净化，去除H2S等硫化物杂质，完成净化后，进入除水器进行除水，降温析出沼气中含有的多数水分后，经压缩机增压到1.3Mpa后，送入冷却器中，冷却到40℃，再进入膜分离装置，膜分离装置采用两级分离流程，分离完成后渗余侧富集CH4气体，纯度96.5％，回收率97.5％，则渗余侧流量大约为594m3/min，压力约为1Mpa，通过汽轮机进行降压，降压到0.6Mpa送入到燃料气管道，在降压过程中，直接利用汽轮机替代减压阀回收压力，即流量594m3/min，压力1Mpa甲烷气体通过汽轮机后，排出气流量594m3/min，压力0.6Mpa甲烷气体。
实施例5
现有低品位沼气原料气1000m3/min需要进行提纯，其中含有60％的CH4和39％CO2，其余为杂质，如H2S等气体杂质，首先通过300目的过滤网完成预处理工作，通过净化装置的前端的沼气管道入口进入净化装置进行净化，去除H2S等硫化物杂质，完成净化后，进入除水器进行除水，降温析出沼气中含有的多数水分后，经压缩机增压到1.35Mpa后，送入冷却器中，冷却到42℃，再进入膜分离装置，膜分离装置采用两级分离流程，分离完成后渗余侧富集CH4气体，纯度96.1％，回收率97.2％，则渗余侧流量大约为594m3/min，压力约为1Mpa，通过汽轮机进行降压，降压到0.65Mpa送入到燃料气管道，在降压过程中，直接利用汽轮机替代减压阀回收压力，即流量594m3/min，压力1Mpa甲烷气体通过汽轮机后，排出气流量594m3/min，压力0.65Mpa甲烷气体。
由甲烷气体拖动运行的汽轮机输出直接通过与沼气压缩机电机轴相联，如图3所示，共同拖动压缩机工作，降低压缩机的运行电耗，按实施例4简单计算，回收压力可降低压缩机原电机电耗10-15％。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式；但本申请的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低品位沼气低能耗提纯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：预处理；将待提纯沼气通过过滤网进行过滤；
S2：净化；将步骤S1中过滤后的待提纯沼气通入净化装置中进行吸附净化，去除待提纯沼气中含量较低的气体杂质；
S3：除水；将步骤S2中脱硫后的待提纯沼气通入除水器中进行冷凝除水，除去待提纯沼气中含有的水分；
S4：将步骤S3中除水后的待提纯沼气通入压缩机，经过所述压缩机压缩后送入冷却器中，使得待提纯沼气的温度达到膜分离装置所需的温度；
S5：将步骤S4中达到所述膜分离装置所需温度的待提纯沼气通入所述膜分离装置，穿过膜的CO2进入渗透侧，被截留的CH4则进入渗余侧；
S6：将被截留的CH4通过汽轮机进行降压后得到高纯度的CH4，回收的余气余压带动所述汽轮机进行工作，所述汽轮机与电机共同拖动所述压缩机工作。
2.根据权利要求1所述的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，其特征在于，步骤S1中的所述过滤网设置为100-300目。
3.根据权利要求2所述的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，其特征在于，步骤S2中的所述含量较低的气体杂质为H2S。
4.根据权利要求1或2所述的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，其特征在于，步骤S3中所述除水器内的温度为4-8℃。
5.根据权利要求1所述的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，其特征在于，步骤S4中的经过所述压缩机压缩是将待提纯沼气经压缩机压缩到1.25-1.35Mpa。
6.根据权利要求5所述的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，其特征在于，步骤S4中的待提纯沼气的温度达到膜分离装置所需的温度的范围是38-42℃。
7.根据权利要求6所述的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，其特征在于，步骤S6中的将被截留的CH4通过汽轮机进行降压的降压范围是0.55-0.65Mpa。
8.一种低品位沼气低能耗提纯的系统，其特征在于，用于执行权利要求1-7任一项的一种低品位沼气低能耗提纯的方法，所述系统包括：净化装置，所述净化装置连接除水器，所述除水器连接压缩机，所述压缩机连接冷却器，所述冷却器连接膜分离装置，所述膜分离装置连接汽轮机，所述汽轮机与电机共同拖动所述压缩机。
9.根据权利要求8所述的一种低品位沼气低能耗提纯的系统，其特征在于，所述净化装置的前端设置有沼气管道入口，在所述净化装置的后端设置有沼气管道出口，所述沼气管道入口设置有过滤网。
10.根据权利要求9所述的一种低品位沼气低能耗提纯的系统，其特征在于，所述汽轮机设置有燃料气体管道出口，所述膜分离装置设置有二氧化碳出口和甲烷出口，所述除水器设置有出水口和进水口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310090025.4A CN115975689A (zh) | 2023-01-17 | 2023-01-17 | 一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310090025.4A CN115975689A (zh) | 2023-01-17 | 2023-01-17 | 一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115975689A true CN115975689A (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=85962542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310090025.4A Pending CN115975689A (zh) | 2023-01-17 | 2023-01-17 | 一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115975689A (zh) |
-
2023
- 2023-01-17 CN CN202310090025.4A patent/CN115975689A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210340328U (zh) | 一种一体式连续制氧制氮装置 | |
| CN114857856A (zh) | 一种锅炉烟道气同步回收氮气和二氧化碳的系统和方法 | |
| CN111232924A (zh) | 一种从含氢燃料气中提纯回收氢气的装置及方法及应用 | |
| CN112880302A (zh) | 一种天然气液化联产高纯氦气的方法和设备 | |
| CN216481836U (zh) | 一种锅炉烟道气同步回收氮气和二氧化碳的系统 | |
| CN111871159A (zh) | 一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气co2装置和方法 | |
| CN114849424A (zh) | 一种多塔联用的大型vpsa氮氧联产装置 | |
| CN109173593A (zh) | 液化天然气装置压力能量的回收方法 | |
| CN110408446B (zh) | 膜分离与变温吸附组合的液化天然气预处理设备和方法 | |
| CN211619943U (zh) | 一种膜分离制氮装置 | |
| CN115976575B (zh) | 一种带干燥、提纯功能的小型制氢系统 | |
| CN115975689A (zh) | 一种低品位沼气低能耗提纯的方法及系统 | |
| CN113061475B (zh) | 一种可调二氧化碳浓度的从临界沼气中分离二氧化碳的液化工艺方法及装置 | |
| CN106390679B (zh) | 变压吸附净化餐厨垃圾厌氧发酵制氢的方法 | |
| CN214243809U (zh) | 一种荒煤气制氢联产lng系统 | |
| CN215404564U (zh) | 一种氢气制备及纯化装置 | |
| CN111961509B (zh) | 一种沼气膜提纯系统及方法 | |
| CN213977579U (zh) | 一种填埋气提纯系统 | |
| CN209786090U (zh) | 燃料电池阳极气高效制取氢燃料电池用氢气的系统 | |
| CN210366993U (zh) | 一种空分设备污氮气回收装置 | |
| CN109921073B (zh) | 燃料电池阳极气高效制取氢燃料电池用氢气的方法和系统 | |
| CN220907442U (zh) | 垃圾填埋气提浓供给系统 | |
| CN111471500A (zh) | 一种单级膜分离法沼气提纯的系统及工艺方法 | |
| CN205687915U (zh) | 一种沼气提纯和罐装的系统 | |
| CN217188711U (zh) | 一种采用氢尾气回收二氧化碳装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |