[发明专利]便携式气体提纯装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用气体扩散法提纯甲烷气体的便携式提纯装置。

背景技术

沼气未经提纯处理时主要由50%～70%甲烷和30%～50%二氧化碳等气体组成，热值一般在20.16MJ/m³ ～28.98MJ/m³ 之间，能量密度低，长期以来只能作为民用能源使用。高纯度的甲烷(97%～100%)的热值为38.22MJ/m³，可作为石油替代品直接用作发动机燃料。若能从普通沼气与垃圾填埋气中获得高纯度甲烷，则可拓宽我国可再生能源沼气的应用领域，解决汽车燃油短缺等现实问题。

目前沼气提纯有四种方法可以实现，分别是吸收法、变压吸附法、低温冷凝法和膜分离方法。吸收提纯法是利用有机胺溶液与二氧化碳的物理化学吸收特性来实现的。变压吸附提纯法是利用吸附剂（如分子筛等）对二氧化碳的选择性吸附特点, 即在吸附剂上二氧化碳相对其他气态组分有较高的分离系数, 来达到对沼气中二氧化碳进行脱除的目的。低温冷凝提纯法是利用二氧化碳液化温度高的特点，通过低温作用使沼气中的二氧化碳被液化，甲烷组分作为不凝气以提纯产品气排出。膜分离提纯法是利用不同气体组分在压力驱动下通过膜的渗透性作用的不同来实现的，通常情况下二氧化碳的渗透速度快，作为快气以透过气排出，甲烷的渗透速度慢，作为慢气以透余气形式获得提纯产品气。在工业生产中，为了提高甲烷气的浓度，常采用多级膜分离工艺。

膜分离法由于技术成熟度和经济性等原因应用得还很少，特别是在小型的沼气提纯设备上，基本不采用膜分离设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种便携式气体提纯装置，便于运输，能够随时随地进行气体的提纯处理。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：便携式气体提纯装置，包括依次连接的活性炭过滤器、脱水净化器、第一脱硫器、气体压缩机、脱油净化器、第二脱水净化器、缓冲罐、脱水净化器组、第二脱硫器，所述第二脱硫器连接膜式气体分离器。

采用上述技术方案时，本发明通过一系列的处理设备，将沼气或天然气中混合的杂质和气体分离，同时，采用了膜式气体分离器，在常温状态下即可分离甲烷和二氧化碳，使提纯后的甲烷含量达到97%～100% ，可直接用作发动机的高效燃料。

进一步，所述膜式气体分离器的出口端连接了气体压缩装置。通过设置气体压缩装置，能够直接将提纯后的气体进行压缩装罐，实现及时的存储，便于运输和使用。

进一步，所述第二脱硫器的出口端还连接了减压装置，所述减压装置连接了燃气发动机，所述燃气发动机驱动气体压缩机和气体压缩装置。将初步处理的沼气原料用于燃气发动机，再通过燃气发动机带动提纯设备中的气体压缩机和气体压缩装置，可以就地取材，在缺少燃油和电能供应的地点也可以随时使用该设备。

进一步，为了方便运输，本体设置在带有移动轮的底板上。上述设计，可以将装置通过车载或牵引的方式运输，达到便携运输的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明便携式气体提纯装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明便携式气体提纯装置，将混合气体通入，首先经过过滤器，过滤器内装有活性炭，对气体中的固体杂质进行吸附去除。之后进入净化器A，净化器A用于脱出气体中的水份。之后进入脱硫塔A，用于脱出所混合的含硫气体，如H₂S。之后气体通过压缩机A进行增压，增压后进入净化器B脱出气体经过压缩机A之后所夹杂的润滑油。之后进入净化器C，再次除水。除水后的气体进入缓冲罐中，缓冲罐用于储存气体，保持提纯装置中气压的稳定。从缓冲罐中出来的气体进入净化器组，用于再次脱出水份。之后再进入脱硫罐B，再次脱出其中的含硫气体。最后进入膜分离器，快气二氧化碳的渗透速度快，以透过气排出或进行收集处理，甲烷作为慢气以透余气形式获得提纯产品气。

之后，经过膜分离器提纯的甲烷可以通过减压器A和压缩机B收集起来，例如可以压缩装罐，方便运输和使用。再者，在脱硫塔B处增加一个气体出口，气体经过脱硫塔B之后进入减压器B，再用作燃气发动机A和燃气发动机B的燃料，其中，燃气发动机A用于驱动压缩机A，而燃气发动机B用于驱动压缩机B，可以在没有外界动力输入的前提下，仅仅依靠初步净化的甲烷气体作为燃料供给整个系统运转。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，例如，整个提纯装置可以设置在带有移动轮的底板上，利用汽车牵引或是直接安装在汽车上，可以方便运输，随时随地运送到气源地进行净化提纯。另外，整个提纯装置的可以布置在8立方米的空间之内，方便运输和转运，这些也应该视为本发明的保护范围。