[发明专利]一种利用变压吸附原理高效提纯沼气的方法和装置

权利要求书

1.一种利用变压吸附原理高效提纯沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预处理；

S11、将厌氧发酵后产生的沼气通入脱硫塔(1)中，利用脱硫塔(1)中的脱硫剂脱出沼气中的硫化物；

S12、将经步骤S11脱硫处理后的沼气通入干燥塔(2)中，脱除脱硫沼气中的水分，使脱硫沼气的含水量为2～9mg/kg，得到干燥沼气；

S13、将步骤S12所得干燥沼气通入过滤塔(3)中，去除干燥沼气中的不溶性杂质；将过滤塔(3)出气进行调压至0.5～1.0MPa，得到压缩沼气；

S2、变压吸附；

S21、将步骤S13所得压缩沼气间歇性通入一级吸附塔(4)中，利用一级吸附塔(4)中填充的提纯吸附剂对压缩沼气中的CO₂进行吸附，得到初级净化沼气；其中，控制压缩沼气的流量为1～3m³/h，进气间歇时间为3～5min，进气温度为50～150℃；

S22、将步骤S21所得初级净化沼气调压至1.0～1.5MPa，然后间歇性通入二级吸附塔(5)中，利用二级吸附塔(5)中填充的提纯吸附剂对压缩沼气中的CO₂进行吸附，得到净化沼气；其中，控制初级净化沼气的流量为2～5m³/h，进气间歇时间为1～3min，进气温度为150～250℃；

S3、解吸再生；

当一级吸附塔(4)中吸附的CO₂达到饱和时，停止向一级吸附塔(4)中通入压缩沼气，同时对一级吸附塔(4)和二级吸附塔(5)进行抽真空操作，使一级吸附塔(4)和二级吸附塔(5)中吸附于提纯吸附剂上的CO₂气体解吸，并进行释放，实现提纯吸附剂再生；

步骤S11中，所述脱硫剂由以下重量份的原料构成：有机胺脱硫剂15～30份、亚砜8～15份、聚乙二醇1～8份、碳酸丙烯酯5～16份、去离子水20～35份；

所述脱硫剂的制备方法为：将有机胺脱硫剂与亚砜、聚乙二醇、混合并进行反应，控制反应pH值为6～8，生成胶体沉淀物；将所述胶体沉淀物用富氧气体进行氧化，然后进行过滤分离；将过滤后的沉淀物水洗2～5次后与碳酸丙烯酯、去离子水均匀混合，混合后的物料在成型机上挤压成型，自然干燥即得脱硫剂；

步骤S12中，所述干燥塔(2)中所用干燥剂为复合干燥剂，所述复合干燥剂由以下重量份的原料复合而成：硫酸镁16～33份、碳酸钠12～21份、氯化钙10～20份、碳酸钙8～23份、氢化钙7～19份、去离子水10～25份；

步骤S13中，所述过滤塔(3)中滤膜为聚酰胺纤维膜、聚酰亚胺中空纤维膜、聚偏氟乙烯中空纤维膜中的一种；

步骤S21中，所述提纯吸附剂由以下重量份的原料构成：氧化铝15～26份、碳分子筛5～18份、硫酸钠8～17份、沸石10～23份、去离子水18～30份。

2.一种适用于权利要求1的利用变压吸附原理高效提纯沼气的装置，其特征在于，包括脱硫塔(1)、干燥塔(2)、过滤塔(3)、一级吸附塔(4)和二级吸附塔(5)；所述脱硫塔(1)、干燥塔(2)、过滤塔(3)、一级吸附塔(4)和二级吸附塔(5)依次通过导管连接，脱硫塔(1)内部从上至下依次设置有罗茨风机(10)和脱硫组件(11)，所述罗茨风机(10)的出风口通过导管与所述干燥塔(2)连接，脱硫塔(1)侧壁下端设置有进风口(12)，所述脱硫组件(11)包括固定套管(110)、透气板(111)和脱硫剂载体架(112)，所述固定套管(110)竖直设置在脱硫塔(1)内部，所述透气板(111)和脱硫剂载体架(112)依次套设在固定套管(110)上，且透气板(111)位于脱硫剂载体架(112)下端，脱硫剂载体架(112)上设置有脱硫剂；所述干燥塔(2)内部设置有干燥剂放置架(20)，所述干燥剂放置架(20)包括外套管(200)和内套管(201)，所述内套管(201)套设在外套管(200)内部，且内套管(201)和外套管(200)设置有连接板(202)，所述连接板(202)成对设置有5-8组，5-8组连接板(202)将内套管(200)和外套管(201)围成的区域分割成5-8个干燥区(203)和进气区(204)，每个连接板(202)上均设置有开孔，所述干燥区(203)内部设置有干燥剂；所述过滤塔(3)内部设置有过滤芯(30)，所述过滤芯(30)上下两端分别通过安装板(31)与过滤塔(3)固定连接，且过滤芯(30)下端封闭，上端贯穿安装板(31)，过滤塔(3)下端的安装板(31)上均匀设置有通孔(310)，所述通孔(310)位于过滤芯(30)的外侧；所述一级吸附塔(4)内部上下两端均设置有匀气板(40)，两个匀气板(40)之间设置有放置网筒(41)，所述放置网筒(41)内部设置有提纯吸附剂，一级吸附塔(4)上端设置有解吸口(42)，所述解吸口(42)上设置有控制阀(420)，所述二级吸附塔(5)与一级吸附塔(4)的结构相同，二级吸附塔(5)上设置有排气口(50)，所述排气口(50)上设置所述控制阀(420)，且二级吸附塔(5)、一级吸附塔(4)和过滤塔(3)之间的连接导管上均设置有所述控制阀(420)；

所述透气板(111)和脱硫剂载体架(112)成对设置有3-6个；

所述过滤芯(30)设置有5-8个，5-8个过滤芯(30)均匀分布在两个安装板(31)之间；

所述脱硫剂载体架(112)成对设置有3-6个。