[发明专利]一种沼气提纯除氧系统及沼气提纯除氧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沼气提纯除氧系统及沼气提纯除氧方法。

背景技术

沼气作为一种生物质能源，在能源紧缺的今天，具有十分重要的意义和广阔的发展潜力。沼气还可以进一步提纯为压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）。沼气的成分与厌氧发酵的原料和操作方式有关，主要组成为甲烷（CH₄，40%～75%）、二氧化碳（CO₂，15%～60%），还有少量的水、硫化氢、有机硫、硅氧烷、卤代烃、氨、氧气、一氧化碳和氮气等。若为垃圾填埋场所产生的沼气，则成分更加复杂，并可能含有较多的氧气（0～5%）。

沼气提纯为压缩天然气使用，根据GB18047-2000《车用压缩天然气》的规定，沼气的热值和组分必须满足一定的要求，其中，氧气含量要求小于0.5%。液化天然气对氧气含量的要求更高，若氧气含量大于以上标准，会产生爆炸危险，严重危害生命财产。所以在沼气提纯过程中，将氧气含量降低到允许值以下是必要的单元。

但在实际使用过程，绝大多数的沼气提纯和净化工艺都关注于除水、脱硫和脱除二氧化碳，极少关注于氧气的脱除。如专利CN201210009074描述的沼气提纯技术，经过过滤、干燥、脱硫和吸附，使沼气浓度达到98%，没有除氧单元。专利CN201410350212描述的一种沼气提纯净化工艺，通过水洗、干燥的方式，去除其中的二氧化碳、硫化氢和水，同样没有除氧单元。事实上，通过此工艺，氧气是去除不了的，氧气含量会不降反升。发明专利CN201310166484描述了一种沼气提纯系统及工艺，通过预处理系统，再通过核心处理单元-膜分离系统，提纯沼气，同样的，在预处理单元中，没有除氧单元。

公开了一种从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其脱氧步骤为：将从变压吸附系统获得的初步净化气，经加热器预热至30~80℃，与外供氢气混合后从脱氧反应器的进气管进入钯催化剂脱氧反应器，在反应器中钯催化剂的作用下，初步净化气中含有的氧气与氢气反应生成水，以脱除初步净化气中的氧气，得到含有水分的甲烷气。所述钯催化剂脱氧反应器包括一带有内腔的外筒，外筒的两端通过螺栓螺母分别连接有上下法兰盖，所述法兰盖分别连有进气管、出气管，所述外筒的内腔中套设有内芯棒，所述内芯棒与外筒之间形成微通道，所述外筒的内表面及内芯棒的外表面涂覆有钯催化剂涂层。因此，该装置中催化剂的接触面积较小，使得除氧效率较低，并且催化剂失效后更换不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种除氧效率高的沼气提纯除氧系统及沼气提纯除氧方法。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种沼气提纯除氧系统，包括用于除去沼气中的氧气的除氧反应器，所述的除氧反应器包括具有内部容腔的外筒、具有内部容腔且设置在所述的外筒内的内筒、安装在所述的内筒内的加热装置、形成在所述的内筒的上部且供所述的沼气和氢气通入的进气口、形成在所述的内筒的下部和/或底部且供气体通过的通孔、形成在所述的外筒上且供脱除氧气后的气体排出的出气口、形成在所述的内筒和所述的外筒之间用于装填颗粒状或圆柱形的钯催化剂的容置空间、形成在所述的外筒的下部用于卸料的卸料口。

具体地，所述的沼气提纯除氧系统还包括与所述的进气口相连通用于向所述的除氧反应器内通入所述的沼气的第一进气管、与所述的进气口或所述的第一进气管相连通用于向所述的除氧反应器内通入所述的氢气的第二进气管、设置在所述的第二进气管上用于调节通入的氢气流量的调节阀组、设置在所述的第二进气管上用于计量通入的氢气流量的流量计。

更具体地，所述的调节阀组位于所述的流量计和所述的第二进气管的进气口之间。

更具体地，所述的调节阀组包括依次设置在所述的第二进气管上的第一手动阀、自动阀、第二手动阀，所述的沼气提纯除氧系统还包括设置在所述的第二进气管上的旁通管、设置在所述的旁通管上的旁通阀。

具体地，所述的沼气提纯除氧系统还包括具有进口、出口、冷却水进口、冷却水出口和冷凝水出口的冷却器，设置在所述的冷却器的出口处用于监测残余氧气含量的在线监测仪表，设置在所述的冷却器的冷凝水出口处的冷凝水排放阀；所述的冷却器的进口与所述的除氧反应器的出气口相连通。

更具体地，所述的冷却器为列管式冷却器。

具体地，所述的加热装置包括至少一根电加热棒。

具体地，所述的沼气提纯除氧系统还包括监控点设置在所述的内筒的内部的第一温控仪、监控点设置在所述的外筒和所述的内筒之间的第二温控仪。