CN204752650U - 一种利用深冷分离的沼气提纯与生物天然气液化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用深冷分离的沼气提纯与生物天然气液化装置，其特征在于，该装置包括由脱水干燥单元、净化提纯单元和甲烷液化单元组成；脱水干燥单元利用沼气各组分在特定压力下液化点的不同，通过变压冷却脱除常压沼气中的水分；净化提纯单元利用冷氮的剩余冷量同时冷冻脱除干燥后的沼气中的硫化氢与二氧化碳并加以进一步分离回收；甲烷液化单元利用液氮液化提纯的甲烷气体，同时制取生物LNG。本实用新型适用范围广，运行可靠，可用于实现大中型沼气项目的产品的高值利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种沼气净化提纯装置，具体涉及一种利用深冷分离的沼气提纯与生物天然气(LNG)液化装置。
背景技术
在我国的能源结构中，煤炭仍是主要的发电燃料。燃煤电厂排放的CO2、SO2、NOx、烟尘是我国大气污染的主要来源。据不完全统计，燃煤电厂的NOx排放量占我国NOx排放总量的80％。电厂大气污染物的排放对人体健康、农作物和建筑物都产生了不同程度的影响，造成了巨大的经济损失。
沼气作为绿色可再生能源，可以大大地减少SO2、NOx、烟尘的排放。同时由于沼气的生产有效地降低了有机废弃物自然堆放过程中释放的CH4的排放，有利于缓和温室效应。据测算，每减少1吨CH4的排放，相当于减少25吨CO2的排放。
《中华人民共和国可再生能源法》(简称《可再生能源法》)的通过和实施推动了包括沼气在内的可再生能源的发展。国家发改委已经制订了到2020年我国可再生能源中长期发展规划和第11个五年计划发展目标。其中，治理工农业有机废水的沼气工程到2020年将达到年产能200亿m3，按热值计，超过了2000万t煤炭，其中，用于发电的沼气约100亿m3，年发电160亿kWh，装机300万kW，年替代560万tce(约800万t煤炭)。在国家政策支持与能源需求增长的大背景下，发展沼气技术将具有良好的前景。
沼气主要成分是CH4，通常占总体积的60～70％，热值在20930～25120kJ/m3，抗爆性能好，完全燃烧时仅剩CO2和水，是一种高热值的清洁燃料，可用于替代天然气或液化气向居民集中供应，也可以作为工业原料。CH4占沼气总体积60～70％，对沼气进行提纯净化，去处其中大部分CO2和H2S，可达到国家车用天然气标准替代天然气，是一种优良的可再生能源。
在我国农村，大量的小型沼气池所产的沼气主要是用于炊事和照明。由于装置的简陋分散，利用水平低下，其热力学效率极低，没有发挥出更大的经济效益。而在欧洲和北美，生产的沼气通过净化并入天然气网、用于沼气燃料电池发电、热电联产或用作汽车燃料，能产生更大的经济效益。国外很多农场甚至将玉米、大麦、黑麦和草用来发酵产沼气，因为沼气发电的利润比养殖牲畜的利润更大。由于国情原因，我国厌氧产沼技术和后续的应用工程工艺技术都比较落后，导致了我国在沼气利用上停留在一种低效率生产，低经济价值利用的阶段。如果把热值低、规模小、经济性差、后端产业链延伸性差的沼气集中、分离、提纯、加工成是生物天然气，同时利用副产品的CO2和SO2，可以极大的增大企业盈利的空间和商业运营范围。
沼气中的主要成分CH4、H2S、CO2等具有差异较大的凝沸点，故可利用冷却方法将其分离。深冷分离不仅可直接将沼气制作成便于运输的液化天然气(LNG)，也可同时可除去水分、CO2、H2S等杂质并加以回收利用，不需要为脱水、脱硫环节另设装置，是实现沼气的提纯与高值利用的有效方式。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种利用深冷分离的沼气提纯与生物天然气液化装置，该装置通过变压冷却脱除沼气中的水分，通过液氮冷冻脱除沼气中的硫化氢与二氧化碳并加以进一步分离回收，并利用液氮液化提纯的甲烷气体，同时制取生物LNG。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种利用深冷分离的沼气提纯与生物天然气液化装置，其特征在于，该装置包括由脱水干燥单元、净化提纯单元和甲烷液化单元组成；所述脱水干燥单元包括沼气压缩机、沼气-冷水换热器和气水分离器，所述沼气压缩机的进口与沼气源通过管线连接，其出口与所述沼气-冷水换热器的热流体进口通过管线连接；所述沼气-冷水换热器的热流体出口与所述气水分离器的进口通过管线连接，其冷流体进口与冷却水源通过管线连接，其冷流体出口与冷却水循环系统通过管线连接；所述气水分离器的液体出口与沼气脱除水处理装置或环境水体通过管线连接；所述净化提纯单包括沼气-冷氮换热器、回冷换热器、甲烷分离器、二氧化碳-硫化氢膨胀阀和二氧化碳-硫化氢分离器，所述沼气-冷氮换热器的热流体进口与所述气水分离器的气体出口通过管线连接，其热流体出口与所述回冷换热器的热流体进口通过管线连接，其冷流体出口与氮气回收处理装置或大气通过管线连接；所述回冷换热器的热流体出口与所述甲烷分离器的进口通过管线连接，其冷流体出口通过管线和所述二氧化碳-硫化氢膨胀阀与所述二氧化碳-硫化氢分离器的进口连接；所述二氧化碳-硫化氢分离器的液体出口与硫化氢收集利用装置通过管线连接，其固体出口与干冰收集利用装置通过传送带连接；所述甲烷分离器的液体出口与所述回冷换热器的冷流体进口通过管线连接；所述甲烷液化单元包括液氮-甲烷换热器，所述液氮-甲烷换热器的热流体进口与所述甲烷分离器的气体出口通过管线连接，其热流体出口与LNG收集利用装置通过管线连接，其冷流体进口与液氮源通过管线连接，其冷流体出口与所述沼气-冷氮换热器的冷流体进口通过管线连接。
在一个优选的实施例中，所述沼气-冷水换热器、沼气-冷氮换热器、回冷换热器和液氮-甲烷换热器为板式换热器，所述甲烷分离器为低温气液分离器，所述二氧化碳-硫化氢膨胀阀为低温膨胀阀，所述二氧化碳-硫化氢分离器为低温固液离心分离器。
本实用新型利用液氮液化分离出的甲烷气体，制取生物LNG。同时利用沼气各组分在特定压力下液化点的不同，对沼气进行脱水，并利用冷氮的剩余冷量同时脱除二氧化碳与硫化氢。本实用新型具有以下优点：
(1)通过单一换热流程同时实现生物LNG的制取与二氧化碳、硫化氢的回收利用，装置紧凑。
(2)流程不涉及化学反应，不需频繁更换吸附剂、吸收剂等，运行可靠，维护简单。
(3)装置利用二氧化碳与硫化氢在特定压力下三相点的区别，将二氧化碳与硫化氢混合物中的二氧化碳以干冰形式脱离，实现二氧化碳与硫化氢的高效分离利用。且分离出的产品处于易于储运的低温低压状态，附加值较高。
(4)工艺中的液氮可使用LNG气化时制取的冷能空分的产品，实现能量的循环再用，从而节约宝贵的电能，具有节能减排的社会经济效益。
(5)本发明适用范围广，运行可靠，可用于实现大中型沼气项目的产品的高值利用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中标记如下：
1脱水干燥单元，11沼气压缩机，12沼气-冷水换热器，13气水分离器，2净化提纯单元，21沼气-冷氮换热器，22回冷换热器，23甲烷分离器，24二氧化碳-硫化氢膨胀阀，25二氧化碳-硫化氢分离器，3甲烷液化单元，31液氮-甲烷换热器，BIOGAS沼气入口，WI冷却水入口，WO冷却水出口，WATER脱除水出口，H2S分离硫化氢出口，CO2分离二氧化碳出口，SC1硫化氢-二氧化碳混合物流，LN液氮进口，NGAS冷氮气物流，N2氮气排出口，LNG液化天然气产品，A-E为沼气主物流。
具体实施方式
以下结合实施例及说明书附图对本实用新型做进一步说明。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型由脱水干燥单元1、净化提纯单元2和甲烷液化单元3组成。
其中，脱水干燥单元1包括沼气压缩机11、沼气-冷水换热器12和气水分离器13，沼气压缩机11的进口与沼气源通过管线连接，其出口与沼气-冷水换热器12的热流体进口通过管线连接。沼气-冷水换热器12的热流体出口与气水分离器13的进口通过管线连接，其冷流体进口与冷却水源通过管线连接，其冷流体出口与冷却水循环系统通过管线连接。气水分离器13的液体出口与沼气脱除水处理装置或环境水体通过管线连接。
净化提纯单,2包括沼气-冷氮换热器21、回冷换热器22、甲烷分离器23、二氧化碳-硫化氢膨胀阀24和二氧化碳-硫化氢分离器25，沼气-冷氮换热器21的热流体进口与气水分离器13的气体出口通过管线连接，其热流体出口与回冷换热器22的热流体进口通过管线连接，其冷流体出口与氮气回收处理装置或大气通过管线连接。回冷换热器22的热流体出口与甲烷分离器23的进口通过管线连接，其冷流体出口通过管线和二氧化碳-硫化氢膨胀阀24与二氧化碳-硫化氢分离器25的进口连接。二氧化碳-硫化氢分离器25的液体出口与硫化氢收集利用装置通过管线连接，其固体出口与干冰收集利用装置通过传送带连接。甲烷分离器23的液体出口与回冷换热器22的冷流体进口通过管线连接。
甲烷液化单元3包括液氮-甲烷换热器31，液氮-甲烷换热器31的热流体进口与甲烷分离器23的气体出口通过管线连接，其热流体出口与LNG收集利用装置通过管线连接，其冷流体进口与液氮源通过管线连接，其冷流体出口与沼气-冷氮换热器21的冷流体进口通过管线连接。
在一个优选的实施例中，沼气-冷水换热器12、沼气-冷氮换热器21、回冷换热器22和液氮-甲烷换热器31为板式换热器，甲烷分离器23为低温气液分离器，二氧化碳-硫化氢膨胀阀24为低温膨胀阀，二氧化碳-硫化氢分离器25为低温固液离心分离器。
本实用新型在工作时，其各单元的工作流程如下：
1、脱水干燥单元1
常压沼气经由管线进入沼气压缩机11，压力提升至约8bar，然后经管线进入冷水-沼气换热器12，使水汽遇冷冷凝。冷却后的沼气通过管线进入气水分离器13进行气液分离，分离其中水分。
2、净化提纯单元2
干燥后的沼气进入沼气-冷氮换热器21，被冷氮冷却，再经管线进入回冷换热器22进一步冷却，其中二氧化碳与硫化氢冷凝析出。冷却后的沼气通过管线进入甲烷分离器23进行气液分离，二氧化碳与硫化氢与作为液相被分离，通过管线进入回冷换热器22回收部分冷能，再通过管线进入二氧化碳-硫化氢膨胀阀24，经节流膨胀，压力下降至1bar左右，成为硫化氢液体与干冰混合浆体。浆体经管线进入二氧化碳-硫化氢分离器25进行固液分离，分离出干冰与硫化氢液体。
3、甲烷液化单元3
经过甲烷分离器23的气相部分为净化后的甲烷，其纯度可达95％以上。净化甲烷进管线进入液氮-甲烷换热器31，与液氮换热并被液化为LNG，可进行收集利用。换热后的液氮作为冷氮通过管线进入沼气-冷氮换热器21回收剩余冷量。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种利用深冷分离的沼气提纯与生物天然气液化装置，其特征在于，该装置包括由脱水干燥单元、净化提纯单元和甲烷液化单元组成；
所述脱水干燥单元包括沼气压缩机、沼气-冷水换热器和气水分离器，所述沼气压缩机的进口与沼气源通过管线连接，其出口与所述沼气-冷水换热器的热流体进口通过管线连接；所述沼气-冷水换热器的热流体出口与所述气水分离器的进口通过管线连接，其冷流体进口与冷却水源通过管线连接，其冷流体出口与冷却水循环系统通过管线连接；所述气水分离器的液体出口与沼气脱除水处理装置或环境水体通过管线连接；
所述净化提纯单包括沼气-冷氮换热器、回冷换热器、甲烷分离器、二氧化碳-硫化氢膨胀阀和二氧化碳-硫化氢分离器，所述沼气-冷氮换热器的热流体进口与所述气水分离器的气体出口通过管线连接，其热流体出口与所述回冷换热器的热流体进口通过管线连接，其冷流体出口与氮气回收处理装置或大气通过管线连接；所述回冷换热器的热流体出口与所述甲烷分离器的进口通过管线连接，其冷流体出口通过管线和所述二氧化碳-硫化氢膨胀阀与所述二氧化碳-硫化氢分离器的进口连接；所述二氧化碳-硫化氢分离器的液体出口与硫化氢收集利用装置通过管线连接，其固体出口与干冰收集利用装置通过传送带连接；所述甲烷分离器的液体出口与所述回冷换热器的冷流体进口通过管线连接；
所述甲烷液化单元包括液氮-甲烷换热器，所述液氮-甲烷换热器的热流体进口与所述甲烷分离器的气体出口通过管线连接，其热流体出口与LNG收集利用装置通过管线连接，其冷流体进口与液氮源通过管线连接，其冷流体出口与所述沼气-冷氮换热器的冷流体进口通过管线连接。
2.如权利要求1所述的一种利用深冷分离的沼气提纯与生物天然气液化装置，其特征在于，所述沼气-冷水换热器、沼气-冷氮换热器、回冷换热器和液氮-甲烷换热器为板式换热器，所述甲烷分离器为低温气液分离器，所述二氧化碳-硫化氢膨胀阀为低温膨胀阀，所述二氧化碳-硫化氢分离器为低温固液离心分离器。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105567361A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-11 | 前海天乙投资管理（深圳）有限公司 | 一种液化生物天然气的制备方法及其制备系统 |
| CN106121616A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-11-16 | 中石化南京工程有限公司 | 一种基于煤炭地下气化气体净化分离的方法 |
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| FR3050656A1 (fr) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | Air Liquide | Procede de production de biomethane liquide par separation cryogenique |
| WO2019030688A1 (en) * | 2017-08-09 | 2019-02-14 | Universita' Degli Studi Di Bari Aldo Moro | PROCESS FOR TREATING A GASEOUS MIXTURE COMPRISING METHANE, HYDROGEN, CARBON OXIDE AND CARBON DIOXIDE |
| CN110938480A (zh) * | 2018-09-25 | 2020-03-31 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 包含杂质凝固的由生物气料流生产生物甲烷的方法 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105567361A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-11 | 前海天乙投资管理（深圳）有限公司 | 一种液化生物天然气的制备方法及其制备系统 |
| CN106121616A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-11-16 | 中石化南京工程有限公司 | 一种基于煤炭地下气化气体净化分离的方法 |
| CN106121616B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-07-24 | 中石化南京工程有限公司 | 一种基于煤炭地下气化气体净化分离的方法 |
| FR3050655A1 (fr) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | Air Liquide | Procede de production de biomethane mettant en œuvre un flux d'azote |
| FR3050656A1 (fr) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | Air Liquide | Procede de production de biomethane liquide par separation cryogenique |
| WO2019030688A1 (en) * | 2017-08-09 | 2019-02-14 | Universita' Degli Studi Di Bari Aldo Moro | PROCESS FOR TREATING A GASEOUS MIXTURE COMPRISING METHANE, HYDROGEN, CARBON OXIDE AND CARBON DIOXIDE |
| CN110938480A (zh) * | 2018-09-25 | 2020-03-31 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 包含杂质凝固的由生物气料流生产生物甲烷的方法 |
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