CN203411519U - 沼气净化系统 - Google Patents
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Abstract
一种沼气净化系统，其特征在于，包括：一级入口分离器，用于脱除沼气源产生的沼气中的颗粒状固体物质和水分形成第一净化沼气；一级压缩机，与一级入口分离器连通，用于压缩第一净化沼气形成第一压缩沼气；二级压缩机，与一级压缩机连通，用于压缩第一压缩沼气形成第二压缩沼气；二级入口分离器，与二级压缩机连通，用于脱除第二压缩沼气中的颗粒状固体物质及水分形成第二净化沼气；洗涤塔，与二级入口分离器连通，用于使用胺液脱除第二净化沼气中的杂质气体得到提纯后的沼气及吸附了杂质气体的胺液；及胺液循环设备，与洗涤塔连通，用于脱除吸附了杂质气体的胺液中的杂质气体得到胺液回收液。上述沼气净化系统可以提高沼气中甲烷含量。
Description
技术领域
本实用新型涉及沼气能源利用领域，特别是涉及一种沼气净化系统。
背景技术
沼气是有机质在厌氧条件下经微生物发酵产生的一种可燃性气体，其主要组分为甲烷。一般的，沼气由50%～80%甲烷(CH4)、20%～40%二氧化碳(CO2)、0%～5%氮气(N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4%的氧气(O2)与0.1%～3%硫化氢(H2S)等气体组成。
沼气热值高，污染少，是一种清洁能源。我国在二十世纪二十年代开始推广应用，目前已经取得可喜成绩。但是传统的沼气源，比如沼气池，产生的沼气中甲烷的含量较低，限制了沼气的使用。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种提高沼气中甲烷含量的沼气净化系统。
一种沼气净化系统，包括：
一级入口分离器，用于脱除沼气源产生的沼气中的颗粒状固体物质和水分形成第一净化沼气；
一级压缩机，与所述一级入口分离器连通，用于压缩所述第一净化沼气形成第一压缩沼气；
二级压缩机，与所述一级压缩机连通，用于压缩所述第一压缩沼气形成第二压缩沼气；
二级入口分离器，与所述二级压缩机连通，用于脱除所述第二压缩沼气中的颗粒状固体物质及水分形成第二净化沼气；
洗涤塔，与所述二级入口分离器连通，用于使用胺液脱除所述第二净化沼气中的杂质气体得到提纯后的沼气及吸附了杂质气体的胺液；及
胺液循环设备，与所述洗涤塔连通，用于脱除所述吸附了杂质气体的胺液中的杂质气体得到胺液回收液，并将胺液回收液输送至所述洗涤塔。
在其中一个实施例中，所述胺液循环设备包括闪蒸罐及汽提塔；所述闪蒸罐与所述洗涤塔连通，用于脱除所述吸附了杂质气体的胺液中的至少部分杂质气体得到净化的富液；所述汽提塔与所述闪蒸罐及所述洗涤塔连通，所述汽提塔用于脱除所述净化的富液中的杂质气体形成胺液回收液，并将所述胺液回收液输送至所述洗涤塔。
在其中一个实施例中，所述胺液循环设备还包括与所述闪蒸罐及所述汽提塔连通的热交换器，所述汽提塔设有再沸器，从所述再沸器输出的胺液回收液与所述闪蒸罐输出的净化的富液通过所述热交换器进行热交换。
在其中一个实施例中，所述胺液循环设备还包括胺液回收液冷却器，与所述热交换器及所述洗涤塔连通，用于对经过热交换的胺液回收液进一步降温并输出到所述洗涤塔。
在其中一个实施例中，所述胺液循环设备还包括：
冷却器，与所述汽提塔连通，用于将所述汽提塔输出的气体进行冷却使气体中气化的胺液冷凝成为胺液；
胺分离器，与所述冷却器及所述洗涤塔连通，用于将冷却器输出的杂质气体及重新液化后的胺液分离；
胺液回收液缓冲罐，与所述胺分离器、所述汽提塔及所述洗涤塔连通，用于收容胺分离器生成的胺液及所述汽提塔生成的胺液回收液，并将所述胺液及胺液回收液输送至所述洗涤塔。
在其中一个实施例中，还包括一级缓冲罐，所述一级缓冲罐与所述一级压缩机及所述第二压缩机连通，用于缓冲所述第一压缩沼气的压力。
在其中一个实施例中，还包括二级缓冲罐，所述二级缓冲罐与所述洗涤塔连通，用于缓冲所述提纯后的沼气的压力。
在其中一个实施例中，还包括：
三级压缩机，与所述二级缓冲罐连通，用于压缩所述提纯后的沼气形成高压沼气；
沼气储存装置，与所述三级压缩机连通，用于灌装所述高压沼气。
在其中一个实施例中，还包括与所述一级压缩机及所述二级压缩机连通的脱氧塔，所述脱氧塔用于脱除所述第一压缩沼气中的氧气及氮气中的至少一种。
上述沼气净化系统，通过一级入口分离器，脱除沼气中的颗粒状固体物质和部分水分形成第一净化沼气，通过一级压缩机能够将第一净化沼气压缩至0.1Mpa～0.8Mpa形成第一压缩沼气，再通过二级压缩机能够将第一压缩沼气压缩至2.5Mpa～8Mpa形成第二压缩沼气，通过二级入口分离器和洗涤塔脱除第二压缩沼气中的颗粒状固体物质、水分和二氧化碳等杂质后得到提纯后的沼气，从而可以有效提高沼气中甲烷含量，该沼气净化系统能够将沼气中甲烷含量提高至95%（体积百分数）以上，可以作为天然气汽车的燃料，相比于传统的沼气装置，有效的扩宽了沼气的使用范围；同时，胺液循环设备可以对胺液进行回收利用，可以降低成本。
附图说明
图1为一实施方式的沼气净化系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。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。
请参阅图1，一实施方式的沼气净化系统10，包括一级入口分离器110、一 级压缩机120、一级缓冲罐130、脱氧-氮塔140、二级压缩机150、二级入口分离器164、洗涤塔166、二级缓冲罐170、三级压缩机180、沼气储存装置185和胺液循环设备190。
一级入口分离器110与沼气源90连通，用于脱除沼气源90产生的沼气中的颗粒状固体物质和水分形成第一净化沼气。一级入口分离器110的脱水率为50%以上。一级入口分离器110的结构类似于旋风分离器。沼气进入一级入口分离器110后，部分明显固相颗粒沉降分离，部分较大粒径的固相颗粒和液相颗粒通过旋风流道分离，更小的固液颗粒则通过丝网床层分离。
需要说明的是，沼气源90用于提供沼气。沼气源90可以是自然形成的沼气池，也可以是人工建设的沼气发生池或者是工业化的沼气罐等沼气产生装置，在此不作限定，只要能产生沼气即可。
一级压缩机120与一级入口分离器110连通，用于压缩第一净化沼气形成第一压缩沼气。本实施方式中，一级压缩机120将第一净化沼气压缩至0.1Mpa～0.8Mpa。当然，在其他实施例中，第一压缩沼气的气压也可以根据需要进行调整。需要说明的是，在其他实施例中，还可以在沼气源90及一级入口分离器110之间设置增压风机（图未示），可以提高进入一级入口分离器110的沼气的气压，这样可以使进入一级压缩机的原料气质量提高，从而延长一级压缩机120的使用寿命。
一级缓冲罐130与一级压缩机120连通，用于缓冲经过一级压缩机120处理后得到的第一压缩沼气的压力。一级缓冲罐130能够对第一压缩沼气起稳压、稳流的作用，起到平衡流程物料的作用，使第一压缩沼气被二级压缩机150压缩形成第二压缩沼气时更加安全。
脱氧-氮塔140与一级缓冲罐130连通，用于脱除从一级缓冲罐130输出的第第一压缩沼气中的氧气及氮气中的一种。脱氧-氮塔是一种用于脱除沼气中含有的氧气（或者氮气）的一种塔式设备。其结构类似于：在塔器中按照格栅-陶瓷珠-不锈钢网-吸附剂（固定于床层上）-不锈钢网-陶瓷珠-格栅的顺序安置填料，气体下进上出。若以去除氧气为主，则可以采用铁系复合吸附剂、锰系复合吸附剂或者活性炭吸附剂，优选为铁系复合吸附剂；若以去除氮气为主，则可以 选择硅氟石吸附剂（或硅氟石分子筛），或者活性铝球（Al2O3），若要氧氮都去除，则应根据各气体组分确定不同吸附剂，进行配比投料。
二级压缩机150与脱氧-氮塔140连通，用于将从脱氧-氮塔140中输出的脱除了氧气及氮气中的至少一种的第一压缩沼气压缩形成第二压缩沼气。本实施方式中，第二压缩沼气的气压为2.5Mpa～8Mpa，当然，在其他实施例中，第二压缩沼气的气压也可以根据需要进行调整。
二级入口分离器164与第二压缩机150连通，用于脱除第二压缩沼气中的颗粒状固体物质及水分形成第二净化沼气。二级入口分离器164的脱水率为30%以上。二级入口分离器164与一级入口分离器110结构类似，更为精密，可以进一步脱除颗粒状固体物质及水分。
洗涤塔166与二级入口分离器164连通，用于使用胺液脱除第二净化沼气中的杂质气体得到提纯后的沼气及吸附了杂质气体的胺液。从洗涤塔166中输出的吸附了杂质气体的胺液即为富液。杂质气体为二氧化碳、水分和硫化氢等杂质。采用胺液吸附的方法实现脱除二氧化碳，其原理是在一个塔器中，气体从下部输入，气路在塔器中上行，从塔器顶部输送胺液，与气路方向相反，塔器中可以设计成多管结构以增加胺液和气体的接触面积，从而增加胺液对沼气中二氧化碳的洗涤效果。去除沼气中的水分、其他杂质主要依靠一级入口分离器110及二级入口分离器164，在使用胺液吸附的情况下，残存的水分和其他杂质会被胺液截留。本实施方式中，胺液中的溶质为乙醇胺，胺液的体积浓度为20～50%。在其他实施例中，胺液也可为二乙醇胺（DEA）溶液及N-甲基乙二醇胺(MDEA)溶液混合形成的混合溶液，其中，DEA溶液中DEA体积浓度为15～60%，MDEA溶液中MDEA的体积浓度为20～60%，二乙醇胺（DEA）溶液与N-甲基乙二醇胺(MDEA)溶液的体积比为1：4～1：2；二乙醇胺（DEA）溶液的溶剂为能够溶解二乙醇胺（DEA）且不与二乙醇胺（DEA）发生反应的溶剂，比如：水；N-甲基乙二醇胺(MDEA)溶液中的溶剂为能够溶解N-甲基乙二醇胺(MDEA)且不与N-甲基乙二醇胺(MDEA)发生反应的溶剂，比如：水。
二级缓冲罐170与洗涤塔166连通，用于缓冲提纯后的沼气的压力。二级缓冲罐170能对提纯后的沼气起稳压、稳流的作用，使提纯后的沼气被三级压 缩机180压缩形成高压沼气时更加安全。
三级压缩机180与二级缓冲罐170连通，用于将从二级缓冲罐170输出的提纯后的沼气压缩至15～30Mpa，形成高压沼气。
沼气储存装置185与三级压缩机180连通，用于灌装三级压缩机180压缩形成的高压沼气。沼气储存装置185为储存罐或储存瓶。
胺液循环设备190包括节流阀182、闪蒸罐191、热交换器192、汽提塔193、胺液回收液冷却器195、胺液回收液缓冲罐196、冷却器197、胺分离器198和胺缓冲罐199。
节流阀182设置于洗涤塔166及闪蒸罐191之间，节流阀182可以控制洗涤塔166输出的吸附了杂质气体的胺液的流速。
闪蒸罐191与节流阀182连通，用于脱除吸附了杂质气体的胺液中的至少部分杂质气体，得到净化的富液。杂质气体为二氧化碳、水分和硫化氢等杂质。净化的富液中杂质气体的脱除率约为30%。
汽提塔193通过与热交换器192与闪蒸罐191连通。汽提塔193用于脱除通过热交换器192输送至汽提塔193的净化的富液中的杂质气体，使净化的富液中的杂质气体自净化的富液中脱除形成胺液回收液。胺液回收液为在汽提塔脱除99%以上的杂质气体的胺液，也称贫液。自汽提塔193输出的气体中不但含有吸附在净化的富液中的杂质气体，还有部分气化的胺液。
汽提塔193设有再沸器194，且再沸器194设置在汽提塔193的底部。再沸器194用于对净化的富液进行加热加温。汽提塔193生成的胺液回收液输送至热交换器192，与闪蒸罐191输出的净化的富液通过热交换器192进行热交换，经过热交换后的净化的富液进入汽提塔193。
胺液回收液冷却器195与热交换器192连通，用于对经过热交换的胺液回收液进一步降温。
胺液回收液缓冲罐196与胺液回收液冷却器195连通。胺液回收液缓冲罐196通过胺液泵（图未示）与洗涤塔166连通。胺液回收液缓冲罐196用于缓冲经过胺液回收液冷却器195进一步降温的胺液回收液，并通过胺液泵将其输送至洗涤塔166。胺液回收液缓冲罐196设置有胺液添加口，该添加口用于添加和 补充胺液。胺液回收液缓冲罐196能对经过胺液回收液冷却器195进一步降温的胺液回收液起稳压、稳流的作用，使其输送至洗涤塔166时更加安全。
冷却器197与汽提塔193连通，用于将汽提塔193输出的气体进行冷却使气体中气化的胺液冷凝成为胺液。
胺分离器198与冷却器197连通。胺分离器198通过胺循环泵（图未示）与汽提塔193连通。胺分离器198用于将冷却器197输出的杂质气体与重新液化后的胺液分离，并通过胺循环泵将胺液输送至胺缓冲罐199，杂质气体排空。
胺缓冲罐199与胺液回收液缓冲罐196及胺分离器198连通，用于收集胺分离器198产生的液氨，对胺液进行缓冲处理，并将胺缓冲罐199中的液氨输送至胺液回收液缓冲罐196。
进一步的，沼气净化系统10还包括撬装式箱体（图未示），一级入口分离器110、一级压缩机120、一级缓冲罐130、脱氧-氮塔140、二级压缩机150、二级入口分离器164、洗涤塔166、二级缓冲罐170、三级压缩机180和沼气储存装置185设置在撬装式箱体内。这样沼气净化系统10可以较为方便的移动、运输。当然，在处理量较小（40000立方米/天）的情况下，本系统各装置可以集成在一个撬装式箱体中，但是在大处理量的情况下，可能本系统的一个单元或数个单元独立成撬，整个系统可有由多个撬拼成，从功能上并没有区别。
上述沼气净化系统，通过一级入口分离器110可以脱除第一压缩沼气中的颗粒状固体物质和部分水分得到第一净化沼气，通过一级压缩机120能够将一级净化沼气压缩至0.1Mpa～0.8Mpa形成第一压缩沼气，再通过二级压缩机150能够将第一净化沼气压缩至2.5Mpa～8Mpa形成第二压缩沼气，通过二级入口分离器164和洗涤塔166脱除第二压缩沼气中的颗粒状固体物质、水分和二氧化碳等杂质后得到提纯后的沼气，该沼气净化系统能够将沼气中甲烷含量提高至95%（体积百分数）以上，使得沼气中甲烷的含量较高，将提纯后的沼气压缩至高压钢瓶中灌装，可以作为天然气汽车的燃料，有效的扩宽了沼气的使用范围。
该沼气净化系统压缩沼气终端压力范围在15Mpa～30Mpa，采用了三级压缩，使用一级压缩机120、二级压缩机150及三级压缩机180三者配合，即分次将气体压力提升至目标压力范围，这样每级压缩机较小，成本较低，同时，每级压 缩机后的压力容器按照压力范围制作即可，避免若采用一次压缩到位，使用的压缩机将会非常庞大，价格非常昂贵，从而可以降低成本；此外，从一开始就将压力升至目标压力，其后所有的设备都必须按照该压力级别制作，代价非常大，且具有极大的安全隐患，使用三级压缩压缩的方式可以提高安全性，降低设备成本。
洗涤塔上述沼气净化系统通过设置胺液循环设备190，能够脱除洗涤塔166输出的吸附了杂质气体的胺液中的杂质气体生成胺液回收液，可以对胺液进行回收利用，提高了胺液的利用效率，降低了成本。
可以理解，当从沼气源90输出的沼气流量比较平稳时，一级缓冲罐130可以省略，此时脱氧-氮塔140与一级压缩机120连通，第一压缩沼气直接被通入脱氧-氮塔，如果沼气源90产生的沼气中氧含量较低时，脱氧-氮塔140可以省略，此时一级压缩机120与二级压缩机150直接连通即可。二级缓冲罐170也可以省略，此时洗涤塔166和三级压缩机180连通，经过洗涤塔166提纯后的沼气直接被三级压缩机180压缩至15～30Mpa。三级压缩机180和沼气储存装置185也可以省略，此时提纯后的沼气可以直接用作其他用途。当从洗涤塔166输出的吸附了杂质气体的胺液流速较平稳且流量不大时，节流阀182也可以省略，此时洗涤塔166和闪蒸罐191连通。热交换器192也可以省略，此时闪蒸罐191和汽提塔193连通，闪蒸罐191输出的净化的富液直接输送至汽提塔193脱除其中的杂质气体。汽提塔193与胺液回收液冷却器195连通。胺液回收液冷却器195也可以省略，此时汽提塔193和胺液回收液缓冲罐196连通，汽提塔193将胺液回收液输送至胺液回收液缓冲罐196。胺液回收液缓冲罐196也可以省略，此时汽提塔193和洗涤塔166连通，汽提塔193将胺液回收液输送至洗涤塔166。冷却器197、胺分离器198和胺缓冲罐199也可以省略，此时从汽提塔193输出的气体可以用其他方法排出。
请参考图1，一实施方式的沼气净化方法，包括以下步骤：
步骤S110、使用一级入口分离器110脱除沼气中的颗粒状固体物质和水分形成第一净化沼气。
沼气由沼气源90提供。沼气源90可以是自然形成的沼气池，也可以是人 工建设的沼气发生池或者是工业化的沼气罐等沼气产生装置，在此不作限定，只要能产生沼气即可。
优选的，经过步骤S110处理的第一净化沼气的脱水率为50%以上。
需要说明的是，在步骤S110之前还可以对沼气进行增压处理。本实施方式中，增压处理时使沼气的气压增大至不超过150kPa，从而使原料气质量提高。
步骤S120、使用一级压缩机120压缩第一净化沼气形成第一压缩沼气。
优选的，第一压缩沼气的气压为0.1Mpa～0.8Mpa，当然，在其他实施例中，第一压缩沼气的气压也可以根据需要进行调整。
步骤S130、使用一级缓冲罐130对第一压缩沼气进行缓冲处理。
将第一压缩沼气进行缓冲处理能够对第一压缩沼气起稳压、稳流的作用。
步骤S140、使用脱氧-氮塔140脱除第一压缩沼气中的氧气及氮气中的至少一种。
脱氧-氮塔是一种用于脱除沼气中含有的氧气（或者氮气）的一种塔式设备。其结构类似于：在塔器中按照格栅-陶瓷珠-不锈钢网-吸附剂（固定于床层上）-不锈钢网-陶瓷珠-格栅的顺序安置填料，气体下进上出。若以去除氧气为主，则可以采用铁系复合吸附剂、锰系复合吸附剂或者活性炭吸附剂，优选为铁系复合吸附剂；若以去除氮气为主，则可以选择硅氟石吸附剂（或硅氟石分子筛），或者活性铝球（Al2O3），若要氧氮都去除，则应根据各气体组分确定不同吸附剂，进行配比投料。
步骤S150、使用二级压缩机150压缩脱除了氧气的第一压缩沼气形成第二压缩沼气。
本实施方式中，第二压缩沼气的气压为2.5Mpa～8Mpa，当然，在其他实施例中，第二压缩沼气的气压也可以根据需要进行调整。
步骤S160、使用二级入口分离器164脱除第二压缩沼气中的颗粒状固体物质和水分形成第二净化沼气。
优选的，步骤S160中第二净化沼气的脱水率为30%以上。
步骤S170、在洗涤塔166中使用胺液脱除第二净化沼气中的杂质气体得到提纯后的沼气及吸附了杂质气体的胺液。
本实施方式中，将经过二级入口分离器164净化的第二净化沼气，使用洗涤塔166进一步脱除其中包含的二氧化碳和水分等杂质，得到提纯后的沼气。
步骤S180、使用二级缓冲罐170对提纯后的沼气进行缓冲处理。
二级缓冲罐170能对提纯后的沼气起稳压、稳流的作用，以使三级压缩机180将提纯后的沼气压缩形成高压沼气时更安全。
将提纯后的沼气输入二级缓冲罐170进行缓冲处理后，还可以进行以下步骤：
步骤S190、使用三级压缩机180压缩提纯后的沼气形成高压沼气。
本实施方式中，高压沼气的气压为15Mpa～30Mpa。
步骤S200、使用沼气储存装置185灌装高压沼气。
灌装的提纯后的沼气可以用作天然气汽车的燃料。
步骤S210、使用胺液循环设备190脱除吸附了杂质气体的胺液中的杂质气体得到胺液回收液，并将胺液回收液输送至洗涤塔166。
在本实施方式中，步骤S210分为以下步骤：
步骤S211、使用闪蒸罐191脱除吸附了杂质气体的胺液中的至少部分杂质气体得到净化的富液。
具体在本实施方式中，净化的富液中杂质气体的脱除率约为30%。
步骤S212、使用汽提塔193将闪蒸罐得到的净化的富液中的其他杂质气体脱除，形成胺液回收液。
汽提塔193通过热交换器192与闪蒸罐191连通。汽提塔193用于脱除通过热交换器192输送至汽提塔193的净化的富液中的杂质气体，使富液中的杂质气体自净化的富液中脱除形成胺液回收液。自汽提塔193输出的气体中不但含有吸附在净化的富液中的杂质气体，还有部分气化的胺液。
汽提塔193设有再沸器194，且再沸器194设置在汽提塔193的底部。再沸器194对净化的富液进行加热。
步骤S213、使用热交换器193将胺液回收液与净化的富液进行热交换。
在该步骤中，自汽提塔193输送的胺液回收液的温度较高，与输送至汽提塔193的净化的富液进行热交换后可以提高净化的富液的温度，节约能源。步 骤S214、使用胺液回收液冷却器195将经过热交换的胺液回收液进一步降温。
步骤S215、使用胺液回收液缓冲罐196对经过进一步降温的胺液回收液进行缓冲处理并将其输送至洗涤塔166。
使用胺液回收液缓冲罐196对经过进一步降温的胺液回收液缓冲处理可以对胺液回收液起稳压、稳流的作用，使其输送至洗涤塔166时更加安全。
具体的，胺液回收液缓冲罐196中的胺液回收液通过胺液泵（图未示）输送至洗涤塔166。
进一步的，步骤S212中，使用汽提塔193脱除净化的富液中的杂质气体形成胺液回收液的过程中，还生成含有杂质气体及气化的胺液的气体，对该气体的处理包括以下步骤：
步骤S310、将汽提塔193输出的气体使用冷却器197冷却使气体气化的胺液冷凝成为胺液。
步骤S320、使用胺分离器198将冷却器197输出的杂质气体及重新液化后的胺液分离。
本实施方式中，使用胺分离器198将冷却器197输出的气体及胺液分离后将杂质气体排空。
步骤S330、使用胺缓冲罐199对胺液进行缓冲处理并将胺液输送至胺液回收液缓冲罐196。
当然，也可以使用胺缓冲罐199对胺液进行缓冲处理并将胺液直接输送至洗涤塔166中。
上述沼气净化方法通过一级入口分离器110，脱除沼气中的颗粒状固体物质和部分水分形成第一净化沼气，通过一级压缩机120能够将第一净化沼气压缩至0.1Mpa～0.8Mpa形成第一压缩沼气，再通过二级压缩机150能够将第一压缩沼气压缩至2.5Mpa～8Mpa形成第二压缩沼气，通过二级入口分离器164和洗涤塔166脱除第二压缩沼气中的颗粒状固体物质、水分和二氧化碳等杂质后得到提纯后的沼气，从而可以有效提高沼气中甲烷含量，该沼气净化系统能够将沼气中甲烷含量提高至95%（体积百分数）以上，可以作为天然气汽车的燃料，相比于传统的沼气装置，有效的扩宽了沼气的使用范围。
通过三次压缩，即分次将气体压力提升至目标压力范围，这样每级压缩机较小，成本较低，同时，每级压缩机后的压力容器按照压力范围制作即可，避免若采用一次压缩到位，使用的压缩机将会非常庞大，价格非常昂贵，从而可以降低成本；此外，从一开始就将压力升至目标压力，其后所有的设备都必须按照该压力级别制作，代价非常大，且具有极大的安全隐患，使用三级压缩压缩的方式可以提高安全性，降低设备成本。
上述沼气净化方法通过脱除洗涤塔166输出的吸附了杂质气体的胺液中的杂质气体生成胺液回收液，可以对胺液进行回收利用，提高了胺液的利用效率，降低了成本。
可以理解，步骤S130可以省略。步骤S180也可以省略，此时经过洗涤塔166净化的提纯后的沼气直接输出到三级压缩机180。步骤S190和步骤S200也可以省略，此时经过洗涤塔166处理的提纯后的沼气可以直接用作其他用途。当沼气中含氧量及含氮量较低时，步骤S140可以省略。步骤S213也可以省略，此时闪蒸罐191输出的净化的富液直接输送至汽提塔193，汽提塔193脱除净化的富液中的杂质气体形成胺液回收液并将其输送至胺液回收液冷却器195。步骤S214也可以省略，此时汽提塔193输出的胺液回收液直接输送至胺液回收液缓冲罐196。步骤S215也可以省略，此时汽提塔193输出的胺液回收液直接输送至洗涤塔166。步骤S310、步骤S320和步骤S330也可以省略，此时从汽提塔193输出的气体可以用其他方法排出。同时，上述沼气净化方法不限于采用上述列出的次序执行，比如步骤S210不限于在步骤S180、步骤S190及步骤S200之后执行，也可以与步骤S180、步骤S190或步骤S200同步执行，步骤S310也可以与步骤S213、步骤S214或步骤S215同步执行。
下表为沼气净化系统在一次使用过程中原料及各主要装置输出的气体的参数值
表1沼气气源参数
| 组分名称 | 体积含量（%） | 其他参数 | 参数值 |
| 甲烷 | 65 | 温度 | 30℃ |
| 氮气 | 2.3 | 压力 | 0.02Mpa |
| 二氧化碳 | 29.7 | ||
| 硫化氢 | 1.7 | ||
| 水蒸气 | 0.45 | ||
| 氧气 | 0.4 | ||
| 氢气 | 0.45 |
表2一级压缩机出口输出的第一压缩沼气的参数
| 组分名称 | 体积含量（%） | 其他参数 | 参数值 |
| 甲烷 | 65 | 温度 | 45℃ |
| 氮气 | 2.3 | 压力 | 0.7Mpa |
| 二氧化碳 | 29.7 | ||
| 硫化氢 | 1.7 | ||
| 水蒸气 | 0.45 | ||
| 氧气 | 0.4 | ||
| 氢气 | 0.45 |
表3脱氧-氮塔出口输出的脱除了氧气的第一压缩沼气的参数
| 组分名称 | 体积含量（%） | 其他参数 | 参数值 |
| 甲烷 | 65.26 | 温度 | 60℃ |
| 氮气 | 2.31 | 压力 | 0.65Mpa |
| 二氧化碳 | 29.82 | ||
| 硫化氢 | 1.71 | ||
| 水蒸气 | 0.45 | ||
| 氧气 | 0 | ||
| 氢气 | 0.45 |
表4二级压缩机出口输出的第二压缩沼气的参数
| 组分名称 | 体积含量（%） | 其他参数 | 参数值 |
| 甲烷 | 65.26 | 温度 | 60℃ |
| 氮气 | 2.31 | 压力 | 5Mpa |
| 二氧化碳 | 29.82 | ||
| 硫化氢 | 1.71 | ||
| 水蒸气 | 0.45 | ||
| 氧气 | 0 | ||
| 氢气 | 0.45 |
表5洗涤塔出口输出的提纯后的沼气的参数
| 组分名称 | 体积含量（%） | 其他参数 | 参数值 |
| 甲烷 | 95.33 | 温度 | 41.62℃ |
| 氮气 | 3.44 | 压力 | 4.45Mpa |
| 二氧化碳 | 0.36 | ||
| 硫化氢 | 0 | ||
| 水蒸气 | 0.21 | ||
| 氧气 | 0 | ||
| 氢气 | 0.66 |
表6三级压缩机输出的高压沼气的参数
| 组分名称 | 体积含量（%） | 其他参数 | 参数值 |
| 甲烷 | 95.33 | 温度 | 65℃ |
| 氮气 | 3.44 | 压力 | 25.6Mpa |
| 二氧化碳 | 0.36 | ||
| 硫化氢 | 0 | ||
| 水蒸气 | 0.21 |
| 氧气 | 0 | ||
| 氢气 | 0.66 |
从表5及表6可以看出，提纯后的沼气及高压沼气中甲烷的体积含量为95.33%，相较于表1中沼气中甲烷的体积含量65%有了较大的提高。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种沼气净化系统，其特征在于，包括：
一级入口分离器，用于脱除沼气源产生的沼气中的颗粒状固体物质和水分形成第一净化沼气；
一级压缩机，与所述一级入口分离器连通，用于压缩所述第一净化沼气形成第一压缩沼气；
二级压缩机，与所述一级压缩机连通，用于压缩所述第一压缩沼气形成第二压缩沼气；
二级入口分离器，与所述二级压缩机连通，用于脱除所述第二压缩沼气中的颗粒状固体物质及水分形成第二净化沼气；
洗涤塔，与所述二级入口分离器连通，用于使用胺液脱除所述第二净化沼气中的杂质气体得到提纯后的沼气及吸附了杂质气体的胺液；及
胺液循环设备，与所述洗涤塔连通，用于脱除所述吸附了杂质气体的胺液中的杂质气体得到胺液回收液，并将胺液回收液输送至所述洗涤塔。
2.根据权利要求1所述的沼气净化系统，其特征在于，所述胺液循环设备包括闪蒸罐及汽提塔；所述闪蒸罐与所述洗涤塔连通，用于脱除所述吸附了杂质气体的胺液中的至少部分杂质气体得到净化的富液；所述汽提塔与所述闪蒸罐及所述洗涤塔连通，所述汽提塔用于脱除所述净化的富液中的杂质气体形成胺液回收液，并将所述胺液回收液输送至所述洗涤塔。
3.根据权利要求2所述的沼气净化系统，其特征在于，所述胺液循环设备还包括与所述闪蒸罐及所述汽提塔连通的热交换器，所述汽提塔设有再沸器，从所述再沸器输出的胺液回收液与所述闪蒸罐输出的净化的富液通过所述热交换器进行热交换。
4.根据权利要求3所述的沼气净化系统，其特征在于，所述胺液循环设备还包括胺液回收液冷却器，与所述热交换器及所述洗涤塔连通，用于对经过热交换的胺液回收液进一步降温并输出到所述洗涤塔。
5.根据权利要求2所述的沼气净化系统，其特征在于，所述胺液循环设备还包括：
冷却器，与所述汽提塔连通，用于将所述汽提塔输出的气体进行冷却使气体中气化的胺液冷凝成为胺液；
胺分离器，与所述冷却器及所述洗涤塔连通，用于将冷却器输出的杂质气体及重新液化后的胺液分离；
胺液回收液缓冲罐，与所述胺分离器、所述汽提塔及所述洗涤塔连通，用于收容胺分离器生成的胺液及所述汽提塔生成的胺液回收液，并将所述胺液及胺液回收液输送至所述洗涤塔。
6.根据权利要求1所述的沼气净化系统，其特征在于，还包括一级缓冲罐，所述一级缓冲罐与所述一级压缩机及所述第二压缩机连通，用于缓冲所述第一压缩沼气的压力。
7.根据权利要求1所述的沼气净化系统，其特征在于，还包括二级缓冲罐，所述二级缓冲罐与所述洗涤塔连通，用于缓冲所述提纯后的沼气的压力。
8.根据权利要求7所述的沼气净化系统，其特征在于，还包括：
三级压缩机，与所述二级缓冲罐连通，用于压缩所述提纯后的沼气形成高压沼气；
沼气储存装置，与所述三级压缩机连通，用于灌装所述高压沼气。
9.根据权利要求1所述的沼气净化系统，其特征在于，还包括与所述一级压缩机及所述二级压缩机连通的脱氧塔，所述脱氧塔用于脱除所述第一压缩沼气中的氧气及氮气中的至少一种。
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|---|---|---|---|---|
| CN104073311A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-10-01 | 重庆市科学技术研究院 | 沼气提纯净化系统 |
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