[实用新型]一种增加沼气膜分离装置中甲烷纯度和回收率的系统

说明书

本实用新型涉及厌氧发酵产生的沼气或者垃圾填埋场产生的填埋气、主要杂质为CO₂的煤层气等的脱碳净化生产系统，具体为一种增加沼气膜分离装置中甲烷纯度和回收率的系统。该系统的沼气池出口与脱硫装置入口连接，脱硫装置出口与气体增压装置入口连接，气体增压装置出口与气体冷却装置入口连接，气体冷却装置出口与气体过滤装置入口连接，气体过滤装置出口与膜处理装置入口连接，一阶膜处理器的渗透气出口分别连接真空泵入口与真空泵副线手阀入口，真空泵与真空泵副线手阀并联设置；用以原料沼气中CO₂含量随着沼气组成以及流量的波动，系统更好的满足生产的需求，同时增加真空泵与真空泵副线手阀，增加系统的灵活性。

技术领域

本实用新型涉及厌氧发酵产生的沼气或者垃圾填埋场产生的填埋气、主要杂质为CO₂的煤层气等的脱碳净化生产系统，具体为一种增加沼气膜分离装置中甲烷纯度和回收率的系统。

背景技术

为了应对能源短缺和环境恶化，近年来世界各国都大力推动可再生能源和清洁能源的开发与利用。沼气是有机生物质经过厌氧发酵生成的，是一种宝贵的可再生清洁能源，沼气经过净化提纯后可以与石化天然气相媲美，被称为生物天然气。生物天然气可以压缩成车用燃料(CNG)，相对汽油和柴油等化石能源使用生物天然气不仅可以降低汽车尾气排放造成的空气污染，而且温室气体的净排放量减少75％～200％。生物天然气可以混入现有的天然气管网，降低对石化能源的依赖。石化天然气的价格近年来不断攀升，所以沼气提纯后能源利用效率和经济价值都大幅度提高。世界在生物天然气的生产和利用领域近年来已经取得显著进展，中国也开始研究生物天然气的大规模生产及高效利用。

沼气的成分随原料和发酵方式而有所差异，主要成分是甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)，以及少量的水蒸气、硫化氢、小分子烷烃。CO₂在沼气中含量高，不仅降低了沼气的热值，而且对天然气管道具有腐蚀作用，因此，实现沼气中CO₂与CH₄的分离是将沼气转化成生物天然气的关键。沼气提纯领域常用的CO₂与CH₄的分离技术包括变压吸附法(PSA)、水洗法、化学吸收法、气体分离法以及膜分离法。变压吸附法、水洗法和化学吸收法由于设备和技术工艺比较成熟，在沼气提纯领域的市场份额超过90％。气体分离膜技术最近几年中发展迅速，目前，在沼气提纯领域的市场份额已经升至5％。与其它几种分离方法相比，气体分离膜技术的优势包括设备紧凑占地面积小，处理规模可大可小，操作简单灵活，可连续也可以间断运行，维修保养容易，不使用化学试剂和水，不会造成环境污染等。因此气体分离膜法被认为是未来大中型沼气工程中制备生物天然气的一种非常有潜力的技术。

气体分离膜法工艺中，沼气在进入膜分离器前通常进行预处理，以除去沼气中的硫化氢(H₂S)，水(H₂O)，小分子有机物以及颗粒物等，预处理过程的目的有两个方面：(1)避免酸性气体硫化氢(H₂S)与水反应形成腐蚀性气体，对系统中的压缩机和管道产生损坏；(2)避免小分子有机物和颗粒物对聚合物膜造成污染。常用的脱硫技术有化学吸附法和催化氧化法，由于沼气中硫化氢(H₂S)的含量通常很少，因此吸附剂多选择活性炭和分子筛。另外氧化铁脱硫法在沼气精制领域应用也比较广泛。脱湿的方法有冷凝法和干燥剂吸附法。小分子有机物对于聚合物膜具有破坏作用，需要通过脱油器等去除。沼气中可能含有少量无机固体颗粒物，可以通过过滤器来去除。