[发明专利]联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备装置及方法

说明书

本发明属于生物天然气技术领域，涉及一种联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备装置及方法。它包括沼气池，储气柜，还包括沼气净化单元，沼气脱碳提纯单元，气体混合器，电解水制氢单元，甲烷化单元，换热器，气液分离器，水箱和控温器。本发明在提纯沼气中的生物天然气的同时，利用沼气中的二氧化碳加氢甲烷化制备生物天然气，既避免了现有沼气提纯装置中产生的二氧化碳污染，同时还提高了沼气制备生物天然气的产量。

技术领域

本发明属于生物天然气技术领域，涉及一种联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备装置及方法。

背景技术

中国的沼气资源十分丰富，但利用方式比较传统，除少数获得发电上网补贴的企业外，主要为烧锅炉、发电自用。近年来，出现了较多高产量沼气工程，日产沼气量达到10000～150000Nm³，远远大于企业自用所需的气量，多余沼气往往通入锅炉不完全燃烧甚至直接排放，造成环境污染和资源浪费。在当前节能减排严峻趋势下，利用沼气精制生物天然气是必然的发展趋势。由于沼气主要组分除CH₄和CO₂外，此外还有CO、H₂S、NH₃、O₂等气体。生物天然气按国家标准(GB17820-1999)二类气标准为：高位发热量≥31.4MJ/m³，二氧化碳≤3％，硫化氢≤20mg/m³。如何制得甲烷含量高的生物天然气是当今的重要研究领域。

如中国专利[CN201420368954]公开了一种沼气净化所得的生物天然气制液化天然气的装置。该装置在将生物天然气制成液化天然气的同时把生物天然气中的其他组分气体分离出来。然而占有沼气气体分数30％-40％的CO₂无法得到利用。中国专利[CN201310572355]公开了一种沼气制备生物天然气工艺，通过设置的第一储存罐，第二储存罐确保了供气的稳定性、连续性、高效性，然而该工艺复杂，难以大规模利用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备装置。

本发明的另一目的是供一种联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备装置，包括沼气池，储气柜，还包括沼气净化单元，沼气脱碳提纯单元，气体混合器，电解水制氢单元，甲烷化单元，换热器，气液分离器，水箱和控温器，所述的沼气池、储气柜、沼气净化单元和沼气脱碳提纯单元经管道依次相连，沼气脱碳提纯单元设有二氧化碳出口和生物天然气出口，沼气脱碳提纯单元的二氧化碳出口和气体混合器的气体入口相连，电解水制氢单元的氢气出口和气体混合器的气体入口相连，气体混合器的气体出口和甲烷化单元气体入口相连，甲烷化单元气体出口和换热器相连，换热器出口和气液分离器相连，气液分离器的液体出口和水箱的入口相连，水箱的出口经管道通过换热器分别与沼气池和控温器相连。

在上述的联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备装置中，所述的沼气净化单元包括经管道依次相连的风机、过滤器、干燥塔、脱硫塔。

在上述的联合沼气脱碳提纯技术与二氧化碳加氢甲烷化的生物天然气制备装置中，所述的沼气脱碳提纯单元包括提纯段和净化段，所述的沼气净化单元的气体出口和提纯段相连，提纯段的二氧化碳气体出口和气体混合器的气体入口相连，提纯段的混合气体出口和净化段相连，净化段设有二氧化碳出口和生物天然气出口，净化段的二氧化碳出口和气体混合器的气体入口相连。