[发明专利]一种沼气净化提纯制取CNG的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及环保能源领域，尤其涉及一种可连续、稳定、安全运转产出纯净甲烷CNG产品气的沼气净化提纯工艺。

背景技术

沼气是有机物质，如秸秆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥、工业有机废水等在厌氧环境和一定条件下，经过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类厌氧微生物的分解代谢，最后形成以CH₄和CO₂为主的混合气体，是一个生物化学过程。沼气的主要成分是甲烷CH₄，通常占沼气总体积的50%~70%，其次是二氧化碳，约占沼气总体积的25%~40%，其余硫化氢、氮气、氧气、氢气和一氧化碳等气体占沼气总体积的5%左右。沼气中的甲烷、一氧化碳、氢气、硫化氢是可燃气体，氧气是助燃气体，二氧化碳和氮气是惰性气体。未经燃烧的沼气是一种无色、有臭味、有毒（硫化氢）、比空气轻、易扩散、难容于水的可燃性混合气体。沼气经过充分燃烧后即变为一种无毒、无臭味、无烟尘的气体。沼气作为生物质能源的一种，在我国有近百年的应用历史。它是一种宝贵的可再生能源，可以直接用作燃料，或经过重整后生产合成气。沼气经过净化提纯后即为生物甲烷，作为一种生物燃气，具有清洁、高效、安全和可再生四大特征，其高效制备与综合利用是极具代表性的双向清洁过程，作为新型能源必将在能源格局中占有一席之地。沼气作为厌氧反应的副产品，曾经被忽略、随意排放、造成安全隐患。随着技术的进步，以及国家在节能减排政策层面的鼓励，越来越多的沼气提纯后并网、作车用燃气（CNG）、通过锅炉、发电（热电联产）等被利用起来。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种可连续、稳定、安全运转产出纯净甲烷CNG产品气的沼气净化提纯工艺。

本发明实现上述技术效果所采用的技术方案为：

一种沼气净化提纯制取CNG的工艺，包括步骤：

S1、采用干法氧化铁精脱硫工艺除原料沼气中的H₂S；

S2、对步骤S1中输出的原料沼气采用变压吸附法脱除CO₂；

S3、对步骤S2中输出的原料沼气采用分子筛吸附法进行深度脱水；

S4、对步骤S3中输出的净化沼气进行压缩存储，作为CNG加气站的产品气。

进一步地，在上述的沼气净化提纯制取CNG的工艺中，在所述步骤S1中，原料沼气经罗茨鼓风机增压至30kpa，然后进入脱硫装置的预处理单元，从预处理单元出来的气体进入由至少一台粗脱硫塔构成的脱硫净化装置。

进一步地，在上述的沼气净化提纯制取CNG的工艺中，所述步骤S2包括步骤：

S21、第一次压缩，经步骤S1处理的原料沼气由压缩机增压至0.8～1.0MPa；

S22、变压吸附脱CO₂，对经压缩机加压到0.8～1.0MPa的原料沼气进行预处理，然后引入吸附塔底部进入预先设定好控制时序的脱碳甲烷提纯装置，使原料沼气中的高沸点组分CO₂被吸附剂吸附，不容易吸附的低沸点组分CH₄作为产品气从吸附塔顶部引出；

S23、压力调节，将步骤S22中制得的气体引入压缩机进行第二次压缩；

S24、颗粒过滤，压力调节完毕后将制得的气体进行固体颗粒过滤。

进一步地，在上述的沼气净化提纯制取CNG的工艺中，将经过所述步骤S24处理的脱碳中间气体从上而下通过变温吸附脱水装置中的干燥塔，制得脱水中间气体。

进一步地，在上述的沼气净化提纯制取CNG的工艺中，对经过所述步骤S24的脱水中间气体进行压缩存储。

进一步地，在上述的沼气净化提纯制取CNG的工艺中，在所述步骤S22中，吸附塔采用变压吸附脱CO₂，吸附剂中的高沸点杂质组分采用降压/抽空的方式解吸。

进一步地，在上述的沼气净化提纯制取CNG的工艺中，在所述步骤S22中，还包括吸附剂的再生步骤S221：在均压过程结束后，采用抽真空的方式进一步降低杂质分压压力，在抽空过程结束后吸附剂的再生完成。

进一步地，在上述的沼气净化提纯制取CNG的工艺中，还包括吸附塔的稳压步骤S222：在吸附剂再生完成后，对吸附塔进行充压使其达到规定的吸附压力-0.07～-0.09MPa，在升压的同时回收其它吸附塔中死空间内的有效组分CH₄，吸附塔之间采用两两对应的方式进行压力均衡。