CN219050829U - 一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，包括粗沼气缓冲罐、压缩机、1号换热器、2号换热器、过滤器、回热器、脱硫塔、吸附塔、真空泵和产品气罐，粗沼气缓冲罐出口端与压缩机进口端连通，压缩机出口端与1号换热器进口端连通，1号换热器出口端与2号换热器进口端连通，2号换热器出口端与过滤器进口端连通，过滤器出口端与回热器进口端连通，回热器出口端与脱硫塔进口端连通，脱硫塔出口端与吸附塔底部沼气进口端连通，吸附塔顶部出口端与产品气罐和吸附塔底部的沼气回收进口端连通，吸附塔底部废气出口端与真空泵连通。本实用新型操作灵活性高，能高效地除去沼气中的水、油和硫等杂质，提高了甲烷回收率和净化度，达到天然气品质要求。
Description
技术领域
本实用新型属于沼气净化提纯技术领域，具体地说是一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置。
背景技术
随着沼气行业的飞速发展，但是生产出来的沼气由于含有较多杂质，品质较低，很难在工业和日常生活中大规模应用，所以需要对沼气进行净化提纯达到天然气品质要求。
沼气净化提纯包括脱硫、脱碳、脱水、除尘等。例如中国发明专利CN112191665A公开的一种餐厨垃圾和畜禽粪污协同处理制备生物天然气系统及其制备方法，包括餐厨垃圾预处理系统、餐厨垃圾处理后与畜禽粪污混合系统，厌氧发酵系统、沼气净化提纯系统、厌氧发酵后消化液制备有机肥系统，通过将处理后的餐厨垃圾与畜禽粪污混合后厌氧发酵，再将沼气净化提纯进行脱水、脱硫、脱碳后制备生物天然气。系统能够协同处理餐厨垃圾和畜禽粪污制备生物天然气，厌氧发酵沼液和沼渣得以有效利用生产有机肥，整个系统无污染物排放，真正实现有机废弃物资源化利用。
但是现阶段所使用的净化提纯工艺流程复杂、投入成本过高、占地面积大、除去杂质效率低、导致管道腐蚀、设备损坏、产品气品质低，同时传统的变压吸附甲烷回收率低，净化度低等问题，严重制约了沼气行业的发展，因此提出了一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于改良一种变压吸附沼气净化提纯装置，同时为了克服上述技术存在的缺陷而改良的变压吸附沼气净化提纯装置，该装置操作灵活性高，能高效地除去沼气中的水、油和硫等杂质，极大地提高了甲烷回收率和净化度，达到天然气品质要求。
本实用新型为解决上述技术问题所提供的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，包括粗沼气缓冲罐、压缩机、1号换热器、2号换热器、过滤器、回热器、脱硫塔、吸附塔、真空泵和产品气罐，所述粗沼气缓冲罐出口端通过1号管道与所述压缩机进口端连通，所述压缩机出口端通过2号管道与1号换热器进口端连通，所述1号换热器出口端通过3号管道与所述2号换热器进口端连通，所述2号换热器出口端通过4号管道与所述过滤器进口端连通，所述过滤器出口端通过5号管道与所述回热器进口端连通，所述回热器出口端通过6号管道与所述脱硫塔进口端连通，所述脱硫塔出口端通过7号管道与所述吸附塔底部沼气进口端连通，所述吸附塔顶部出口端一方面通过8号管道与所述产品气罐连通，另一方面通过9号管道与所述吸附塔底部的沼气回收进口端连通，所述吸附塔底部废气出口端通过10号管道与所述真空泵连通。
为了降低沼气中含水量与颗粒物，在沼气缓冲罐出口侧设置除尘器,进行第一次过滤水分和颗粒物杂质。
进一步改进发现，所述压缩机为单级油润滑螺杆压缩机，设有油过滤系统。
进一步改进发现，分别通过所述1号换热器和2号换热器冷却高温沼气，更高效地析出水汽、油和有机化合物经过滤器分离收集。
进一步改进发现,所述回热器利用1号换热器的余热加热提高沼气温度，有利于活性炭吸附更多的硫化氢，提高脱硫效率。
进一步改进发现,所述脱硫塔为干式脱硫塔，填充的材料为碘化钾浸渍的活性炭。
进一步改进发现,所述吸附塔为主副四塔结构式装置，填充的吸附材料为碳分子筛，实现对二氧化碳等杂质组分的优先吸附，同时碳分子筛可实现在高压下吸附而在低压下解吸再生。
进一步改进发现，四塔错序周期交替进行吸附-降压-再生-加压，沼气从底部进入吸附塔之一，完成吸附后切换到下一个新再生的吸附塔，确保连续的输出甲烷气体。
进一步改进发现，四塔结构式装置，其中一台始终处于吸附状态，其余三台处于再生的不同阶段，通过降压回收吸附塔内余压和床层死空间的有效气体，提高甲烷回收率。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1.本实用新型将压缩后的沼气分两次进行冷却，高效地除去沼气中的水、油和有机化合物等杂质；
2.利用1号换热器余热通过回热器加热沼气，提高沼气温度，有利于活性炭吸附更多的硫；
3.整个装置操作简单，维修量极少，同时克服了化学脱碳的起泡带液、易腐蚀、耗蒸汽等缺点；
4.吸附材料为碳分子筛，可实现对二氧化碳等杂质组分的优先吸附而使其它组分得以提纯，同时碳分子筛可实现在高压下吸附而在低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯甲烷的目的；
5.吸附塔采用四塔结构式脱碳装置，错序周期交替进行吸附-降压-再生-加压，彻底改变了传统变压吸附甲烷回收率低，净化度低等问题；
6.四塔错序周期交替进行吸附-降压-再生-加压，回收吸附塔内余压和床层死空间的有效气体，提高甲烷回收率。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图。
图中：1-粗沼气缓冲罐，2-压缩机，3-1号换热器，4-2号换热器，5-过滤器，6-回热器，7-脱硫塔，8-吸附塔，9-真空泵，10-产品气罐,11-1号管道，12-2号管道，13-3号管道，14-4号管道，15-5号管道，16-6号管道，17-7号管道，18-8号管道，19-9号管道，20-10号管道。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，都属于本实用新型的保护范围。
参见图1，本实用新型一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，包括粗沼气缓冲罐1、压缩机2、1号换热器3、2号换热器4、过滤器5、回热器6、脱硫塔7、吸附塔8、真空泵9和产品气罐10。
在沼气缓冲罐1出口侧设置除尘器(图中未示出),进行第一次过滤水分和颗粒物杂质。
压缩机2为单级油润滑螺杆压缩机，设有油过滤系统。粗沼气缓冲罐1的出口端通过1号管道11与压缩机2的进口端连通，压缩机2的出口端通过2号管道12与1号换热器3的进口端连通，1号换热器3的出口端通过3号管道13与2号换热器4进口端连通，2号换热器4的出口端通过4号管道14与过滤器5的进口端连通，经压缩后的气体经过1号换热器3和2号换热器4进行两次换热冷却，析出的冷凝物将被过滤器5分离，通过过滤器5将冷却析出的水汽、油和有机化合物分离收集。1号换热器3中高温介质为沼气，低温介质为冷却水，2号换热器4中高温介质为沼气，低温介质为冷冻水。
过滤器5的出口端通过5号管道15与回热器6进口端连通，通过回热器6提高沼气的温度，回热器6利用1号换热器3的余热加热提高沼气温度，利于活性炭吸附更多的硫化氢，提高脱硫效率。
回热器6的出口端通过6号管道16与脱硫塔7进口端连通，脱硫塔7中填充的材料为碘化钾浸渍的活性炭，通过脱硫塔7中的活性炭吸附硫化氢，硫化氢被吸附在活性炭的内表面上，并且与残余的氧气发生化学反应，用催化剂碘化钾浸渍活性炭或者提高反应气温度都能够有利于化学反应的进行，从而使活性炭更多地吸附硫。在脱硫塔7的出口端定期收集气体样本并检测其中的硫化氢含量，确保活性炭的过滤效果。
脱硫塔7的出口端通过7号管道与吸附塔8底部沼气进口端连通，吸附塔8为四塔结构式装置，填充的吸附材料为碳分子筛，其中一台吸附塔8始终处于吸附状态，其余三台吸附塔8处于降压-再生-加压的不同阶段，四塔错序周期交替进行吸附-降压-再生-加压，确保连续输出甲烷气体。通过降压回收吸附塔内余压和床层死空间的有效气体，可以提高甲烷回收率。
所有吸附塔8的顶部出口端一方面通过8号管道18与产品气罐10连通，通过吸附塔8中的碳分子筛对沼气中的二氧化碳和氮气进行高压吸附，剩余甲烷通过吸附塔8塔顶的8号管道18输送到产品气罐10中。另一方面，所有吸附塔8的顶部出口端通过9号管道19与所有吸附塔8底部的沼气回收进口端连通，回收塔内预压和床层死空间的有效气体。
所有吸附塔8底部的废气出口端通过10号管道20与真空泵9连通，通过真空泵9降低吸附塔8内的压力将二氧化碳等杂质解吸出来，达到分离提纯甲烷的目的。
在吸附阶段，沼气进入其中一座吸附塔8的底部，二氧化碳等吸附质将被吸附在碳分子筛吸附剂内表面，提纯后的甲烷产品气通过吸附塔8进入顶部，在吸附剂被吸附质完全饱和后，停止吸附，通过均压降与再生后的吸附塔8连通，回收塔内预压和床层死空间的有效气体，最后通过真空泵降低吸附塔压力，将二氧化碳等杂质排出，吸附剂得到完全再生，便可进入下一个吸附阶段。
本实用新型装置操作灵活性高，高效地除去沼气中的水、油、有机化合物和硫等杂质，极大地提高了甲烷回收率和净化度，达到天然气品质要求。
Claims (9)
1.一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，包括粗沼气缓冲罐、压缩机、1号换热器、2号换热器、过滤器、回热器、脱硫塔、吸附塔、真空泵和产品气罐，所述粗沼气缓冲罐出口端通过1号管道与所述压缩机进口端连通，所述压缩机出口端通过2号管道与1号换热器进口端连通，所述1号换热器出口端通过3号管道与所述2号换热器进口端连通，所述2号换热器出口端通过4号管道与所述过滤器进口端连通，所述过滤器出口端通过5号管道与所述回热器进口端连通，所述回热器出口端通过6号管道与所述脱硫塔进口端连通，所述脱硫塔出口端通过7号管道与所述吸附塔底部沼气进口端连通，所述吸附塔顶部出口端一方面通过8号管道与所述产品气罐连通，另一方面通过9号管道与所述吸附塔底部的沼气回收进口端连通，所述吸附塔底部废气出口端通过10号管道与所述真空泵连通。
2.如权利要求1所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，在沼气缓冲罐一侧设置除尘器,进行第一次过滤水分和颗粒物杂质。
3.如权利要求1所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，所述压缩机为单级油润滑螺杆压缩机，设有油过滤系统。
4.如权利要求1所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，分别通过所述1号换热器和2号换热器冷却高温沼气，更高效地析出水汽、油和有机化合物经过滤器分离收集。
5.如权利要求1所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，所述回热器利用1号换热器的余热加热提高沼气温度，有利于活性炭吸附更多的硫化氢，提高脱硫效率。
6.如权利要求1所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，所述脱硫塔为干式脱硫塔，填充的材料为碘化钾浸渍的活性炭。
7.如权利要求1所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，所述吸附塔为主副四塔结构式装置，填充的吸附材料为碳分子筛，实现对二氧化碳杂质组分的优先吸附，同时碳分子筛可实现在高压下吸附而在低压下解吸再生。
8.如权利要求7所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，四塔错序周期交替进行吸附-降压-再生-加压，沼气从其中一座吸附塔底部进入，完成吸附后切换到下一个新再生的吸附塔，确保连续输出甲烷气体。
9.如权利要求8所述的一种改良的变压吸附沼气净化提纯装置，其特征在于，四塔结构式装置，其中一台始终处于吸附状态，其余三台处于再生的不同阶段，通过降压回收吸附塔内余压和床层死空间的有效气体，提高甲烷回收率。
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| CN118615839A (zh) * | 2024-08-13 | 2024-09-10 | 广东优气科技有限公司 | 一种工业气体提纯装置 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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