[发明专利]水溶解法脱除沼气中二氧化碳和硫化氢的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用水溶解法脱除沼气中二氧化碳和硫化氢的装置及方法，属于可再生能源领 域。

背景技术

沼气是一种清洁能源，原料来源广泛，目前在我国，沼气主要用于农村炊事、供热和发 电，其主要成分是甲烷、二氧化碳、硫化氢和一些其他微量成分。但是CO₂和H₂S的存在不仅 会降低沼气的燃烧热值，而且大量的酸性气体也会对储气设备造成严重的腐蚀，所以必须除 去沼气中的CO₂和H₂S。通过分离CO₂和H₂S，不仅可以使沼气中的甲烷含量提高到97％-99％， 沼气的热值也会显著提高，气体的性能也更加稳定，使用安全性也显著增强；而且燃烧沼气 不会再造成二氧化碳的增加，对缓解全球温室效应的加剧有着积极的意义。

目前很多学者对于上述方面进行了大量的研究，但研究方向偏向于理论、机理模型研究， 而且大都使用化学试剂或者膜分离的方法来脱除CO₂和H₂S，并不能达到很好的效果，而使用水 来脱除CO₂和H₂S，并且将之工程化、规模化的研究比较欠缺。

S.Rasi在Landfill gas upgrading with countercurrent water wash一文中指出，在压 力3Mpa，气体流量50-100L/min，水流量5-10L/min时，垃圾填埋气中CO₂和H₂S经水脱除后CH₄含量接近或者超过90％，CO₂含量为3.2％-4.8％，H₂S含量低于检测值。文中提到的脱除二氧化碳 和硫化氢的装置包括1个吸收塔、1个解析塔、2个气体储气罐、1个水储气罐。上述装置虽然 也能将CH₄含量提高到接近或者超过90％，但是其仍存在以下缺点：①使用的压力较高，对装 置的要求较高；②水不能循环使用，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用水溶解法脱除沼气中的二氧化碳和硫化氢的装置及方法。 该方法是利用水中各种气体的不同溶解度来到达到脱除CO₂和H₂S的。

水溶解法脱除沼气中二氧化碳和硫化氢的装置，其主要设备有原料气罐、气体压缩机、 气体缓冲罐、吸收塔、富液罐、换热器、鼓风机、再生塔、水泵、贫液罐、过滤装置，其中， 原料气罐的出口经压缩机与气体缓冲罐底部进气口相连，气体缓冲罐顶部出气口与吸收塔底 部进气口相连，吸收塔顶部出气口与过滤装置进气口相连，贫液罐底部出液口经水泵与吸收 塔顶部进液口相连，吸收塔底部出液口与富液罐进液口相连，富液罐下侧经过换热器与再生 塔顶部进液口相连，再生塔底部出液口与贫液罐底部进液口相连，鼓风机出气口与再生塔底 部进气口相连。

吸收塔如图2所示，为不锈钢填料塔，由3-4节塔体组成，高径比为6∶1，塔内所装填 料为θ型不锈钢填料(见图3)，其为直径4mm，高4mm的不锈钢θ环。在塔体每节相连的地 方设有再分布器，再分布器上装填一层直径6mm，高6mm的稍大的不锈钢θ环。

在吸收塔中水由塔顶均匀的喷洒在填料表面上，气体由塔底自下而上与水在填料表面上 进行接触，沼气中的二氧化碳和硫化氢被水溶解，为了避免填料装填不十分均匀而引起部分 近塔壁处的水沿塔壁流动，需在每节塔的连接处加上再分布器，在再分布器处装填一层直径 稍大的不锈钢θ环使沿塔壁流下的液体进行重新分配，还能使吸收塔内压降降低，不容易出 现液泛现象；

富液罐的作用体现在富液罐本身不带压力，而吸收塔内压力为0.8-1.2Mpa，由于压差使 原本溶解在水中的一部分CO₂和H₂S释放出来，产生的压力推动富液罐中的水进入再生塔；但 是由于富液罐中的水温度一般大都在30-40℃，为了达到更好的再生效果，富液罐中水在进 入再生塔之前首先要经过换热器降低温度至18-20℃后再进入再生塔。