[发明专利]从净化后的垃圾填埋气中提纯甲烷液体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体低温精馏分离技术领域，特别是一种从净化后的垃圾填埋气中提纯甲烷液体的装置。

背景技术

随着人口急剧增长和自然资源的不断开发，工业垃圾、生活垃圾所产生的气体严重导致全球气候变暖、威胁人类健康的问题引起世界各国科学家重视。为使将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，防止剧烈的气候改变对人类造成伤害，在日本京都通过了《京都议定书》，规定发达国家、发展中国家承担减少碳排放量的义务，我国开始承担温室气体减排的任务。

目前,有二十多个国家的几百个垃圾填埋场安装了垃圾填埋气的回收利用装置,利用方式包括:1）直接燃烧产生蒸汽,用于生活或工业供热；2）通过内燃机发电,作为运输工具的动力燃料；3）用于二氧化碳工业；4）用于制造甲醇的原料；5）经深度净化处理后用作管道煤气等。其中发电、民用燃料和汽车燃料是三种最为普遍的利用方式。

我国出台《中国城市垃圾垃圾填埋气体收集利用国家行动方案》，垃圾填埋气的回收利用继在鞍山、杭州、南京等地起步后,得到各级领导的高度重视和支持，在全国各地广泛开发，并已成功掌握垃圾垃圾填埋气前处理技术，但多数以直接燃烧为主，近期也有利用TSA和PSA工艺回收二氧化碳和甲烷实例，但存在产品纯度低、成本高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种产品纯度高的从净化后的垃圾填埋气中提纯甲烷液体的装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种从净化后的垃圾填埋气中提纯甲烷液体的装置，它包括预处理单元、分子筛吸附单元、主换热器、低温精馏塔、氮制冷循环单元以及控制器；其中，

预处理单元，包括依次连接的垃圾填埋气稳压罐和垃圾填埋气压缩机；

分子筛吸附单元，由多个并联组成的吸附塔吸附垃圾填埋气中的二氧化碳和水，吸附塔的塔底与所述预处理单元中的垃圾填埋气压缩机连通；

低温精馏塔，由上冷凝蒸发器、填料型精馏塔体和下冷凝蒸发器组成；

氮制冷循环单元与主换热器连通；

所述主换热器的一端与分子筛吸附单元吸附塔的塔顶连通，主换热器的另一端与低温精馏塔中的上冷凝蒸发器、填料型精馏塔体连通。

进一步的，所述上冷凝蒸发器内设有第一换热器，下冷凝蒸发器内设有第二换热器以及将液态氮与液态甲烷分离的隔板；所述氮制冷循环单元由构成回路的氮气稳压罐、氮气压缩机、冷却器、氮换热器和气液分离器组成，所述氮换热器内设有氮气输出管和氮气输入管，氮气输入管和氮气输出管之间设有膨胀机，膨胀机上连接有控制膨胀机转速的制动器；所述主交换器内设有输入管道、单一气体输出管道以及混合气体输出管道，单一气体输出管道的输入端与氮气输出管相连通，输出端与氮气稳压罐连通，气液混合物管道的输入端与吸附塔的塔顶连通，输出端与填料型精馏塔体连通，混合气体输出管道的输入端与第一换热器的顶端连通，输出端与吸附塔连通；气液分离器分别与下冷凝蒸发器的底端和上冷凝蒸发器的侧部连通，下冷凝蒸发器的侧部与氮气输入管连通。

进一步的，所述分子筛吸附单元由吸附塔以及吸附塔与管道间连接的第一程控阀门组件组成，并由控制器实现阀门的开启和关闭。各吸附塔采用并列连接，根据时序要求安装若干第一程控阀门，由控制器实现阀门的开启与关闭，几个吸附塔在时间上互相错开，交替吸附即可实现连续分离提纯的目的。

进一步的，所述下冷凝蒸发器中盛放液态甲烷处连通有液态甲烷槽。将提纯之后的甲烷液体输送到液态甲烷槽中。

进一步的，所述输入管道的输入端与吸附塔之间设有过滤气液混合物中的粉尘的过滤器。

进一步的，所述混合气体输出管道的输出端与吸附塔之间设有电加热器。混合气经电加热器加热之后，进入到处于饱和状态的吸附塔中，对该吸附塔进行活化再生。

进一步的，所述主换热器与电加热器之间的混合气体输出管道、气液分离器与氮换热器之间的氮气输入管、气液分离器与下冷凝蒸发器的底端连通的管道、气液分离器与上冷凝蒸发器连通的管道、氮气输入管与下冷凝蒸发器的侧部连通的管道、氮气输出管与单一气体输出管道连通的管道以及输入管道与填料型精馏塔体连通的管道上分别设有第二程控阀门组件，并由控制器实现阀门的开启和关闭。