[发明专利]一种脱除沼气中酸性气体的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及沼气净化领域，尤其是一种脱除沼气中酸性气体的工艺。

背景技术

沼气是一种绿色环保可再生能源，经过净化后可用作居民生活燃料、工业燃料、车用燃料、发电燃料及化工原料，从而能够起到弥补能源短缺、保护环境等目的。

通常采用牲畜粪便、生物化工下脚废料及城市生活垃圾等作为沼气发酵的原料，发酵产生的沼气中，通常含有55～70%甲烷、30～45%二氧化碳，少量的氨气、氢气、一氧化碳，以及硫化氢、硫醇、硫酚、硫醚等。不同的原料产生的沼气中，硫化氢的含量也有所差异，通常硫化氢的的含量为1.5～8g/m³。

脱除沼气中的酸性气体主要包括脱硫和脱碳，脱硫主要是指去除沼气中的硫化氢、硫醇、硫酚、硫醚等，脱碳主要是指去除沼气中的二氧化碳。由于在潮湿环境下，含硫气体会强烈腐蚀管道、计量仪以及燃烧器等燃烧设备，同时，含硫酸气燃烧后会产生SO₂和SO₃，从而造成更大的危害，因此，沼气在使用前必须进行脱硫。脱碳能够去除沼气中的CO₂，提高单位体积气体的能量值，改善沼气品质，使其达到车用燃料或者输入天然气网的标准，从而提升沼气的经济价值。

目前，工业上的沼气脱硫工艺主要包括液相氧化还原法和生物法等。液相氧化还原法（如蒽醌二磺酸盐法、双核酞菁钴磺酸等）采用一种金属离子作为催化剂，将硫化氢催化氧化为单质硫。该方法能够将气态硫化氢转化为单质硫，从而解决硫化氢的脱除问题。但该方法对有机硫的脱除效果不佳，同时，在脱硫过程中，生成的单质硫容易堵塞吸收塔，造成操作不稳定。生物法脱硫是利用硫菌种将沼气中的硫化物转化为固体或液体形式而使沼气得以净化。该方法使用的菌种对环境和气源的要求较为苛刻，同时，其前期投入较大，转化效率较低，脱硫后沼气中的硫化氢含量不能满足相应的国家标准。

沼气脱碳工艺主要有胺法（单乙醇胺（MEA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等）、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚法和变压吸附法等。中国专利ZL200710012457.4公开了生物气净化设备及其净化工艺，该工艺采用MDEA净化沼气，但该工艺中使用的MDEA容易被沼气中的氧气所降解，装置运行稳定性较差。中国专利ZL01103983.3公开了利用垃圾沼气制备富甲烷气的工艺方法及装置，该方法采用碳酸丙烯酯和聚乙二醇二甲醚处理沼气，然而该工艺对甲烷的吸收率偏高，造成沼气中有效组分损失较大，总烃的收率偏低。

目前，沼气的脱硫脱碳工艺普遍存在回收率低、操作稳定性差、设备成本较高的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种脱除沼气中酸性气体的工艺，其能够有效对沼气进行脱碳脱硫。本发明对沼气净化时，烷烃损失较少，回收率高，同时，操作简单，稳定性好，设备投入小，能够有效降低生产成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种脱除沼气中酸性气体的工艺，包括如下步骤：

（1）吸收：将沼气与吸收塔中的吸收溶剂逆向接触，分别在吸收塔顶部和底部得到脱除酸性气体的沼气和酸性吸收溶剂；

（2）解吸：将步骤（1）中得到的酸性吸收溶剂减压，再使用加热、惰性气体气提中的一种或两种对其进行再生，酸性吸收溶剂中的酸性气体被脱除，再生后的吸收溶剂进入步骤（1）的吸收塔中循环使用；

步骤（1）中的吸收溶剂为N–甲酰吗啉或N–甲酰吗啉的复合溶剂。

所述N–甲酰吗啉的复合溶剂由N–甲酰吗啉与N-乙酰吗啉、吗啉、N-丙酰吗啉、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-丙基吗啉、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚、水中的一种或几种组成。

所述步骤（1）采用至少一级吸收。

所述步骤（1）中，吸收塔中的压力为0.75～3.5MPa，温度为-15~35℃。

所述步骤（2）中，减压的压力为-0.05～3.0MPa。

所述步骤（2）中，采用分级减压。

所述步骤（2）中，加热的温度为50～120℃。

所述步骤（2）中，采用氮气进行气提。

将步骤（2）中脱除的部分分级减压酸性气体进行增压后，与沼气原料混合。

目前，沼气脱硫和脱碳通常分两步进行，生产成本较高。本发明提供的脱除沼气中酸性气体的工艺，既能用于沼气脱硫，又可用于沼气脱碳，能够有效降低生产成本。本发明不仅能脱除硫化氢，而且能部分脱除硫醇、噻酚、硫醚等有机硫化物。