一种沼气提纯甲烷工艺 |
|||||||
| 申请号 | CN202311456582.X | 申请日 | 2023-11-03 | 公开(公告)号 | CN117683575A | 公开(公告)日 | 2024-03-12 |
| 申请人 | 四川亚联氢能科技股份有限公司; | 发明人 | 张济体; 胡高荣; 符代钱; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种沼气提纯甲烷工艺，涉及沼气提纯技术领域。本发明包括如下步骤：将沼气先进行 风 机加压；沼气完成加压后进行 脱硫 ；脱硫后的沼气进行压缩，压缩后的沼气达到变压 吸附 所需压 力 ；压缩后的沼气进行精脱硫；精脱硫后的沼气进行变压吸附，产生作为产品气的甲烷和 解吸 气；其中，变压吸附采用多吸附塔多次均压，每个吸附塔会经历吸附、均压降、顺放（相对于沼气在床层的吸附方向进行顺向放气）、抽 真空 、均压升和终冲步骤的循环；顺放步骤中，通过调节 阀 的压力控制，将顺放气（回收气）返回至风机加压，顺放气与压力小于10kpaG的沼气混合。本发明提高沼气 净化 中甲烷的回收率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种沼气提纯甲烷工艺，其特征在于，包括如下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种沼气提纯甲烷工艺技术领域[0001] 本发明涉及沼气提纯技术领域，具体涉及一种沼气提纯甲烷工艺。 背景技术[0002] 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,或经重整后生产合成气。沼气经净化提纯后即为生物天然气,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。生物天然气是沼气通过净化提纯后得到的绿色、低碳、清洁环保的可再生燃气，与常规天然气成分、热值等基本一致。它的使用为传统沼气产业开辟了新的应用领域，提高了传统沼气工程的经济性，促进了沼气工程运营的持续性和稳定性，具有广阔的市场前景。 [0003] 现有技术中，沼气净化中的最后一环是脱碳工段，一般需要使脱碳后的净化气达到车载燃气标准，像沼气这样气体组成的原料气用变压吸附（PSA）工艺处理时，由于杂质含量大（一般为35%～50%），系统操作压力较低（0.3mapg～0.8mpag），为了提高CH4的回收率，PSA需要采用抽真空工艺。然而，目前CH4的回收率通常在90%‑92%，回收率有待提高。 发明内容[0004] 本发明的目的是开发一种提高沼气净化中甲烷的回收率的沼气提纯甲烷工艺。 [0005] 本发明通过如下的技术方案实现：一种沼气提纯甲烷工艺，包括如下步骤： S1.将沼气先进行风机加压，沼气加压至30kapg 50kapg； ~ S2.沼气完成加压后进行脱硫； S3.脱硫后的沼气进行压缩，对沼气二次加压以补充由于前面步骤的压力降造成的沼气压力下降，同时去除沼气中的部分杂质，压缩后的沼气达到变压吸附所需压力； S4.压缩后的沼气进行精脱硫； S5.精脱硫后的沼气进行变压吸附，产生作为产品气的甲烷和解吸气； 其中，步骤S5中变压吸附采用多吸附塔多次均压，每个吸附塔会经历吸附、均压降、顺放（相对于沼气在床层的吸附方向进行顺向放气）、抽真空、均压升和终冲步骤的循环； 顺放步骤中，通过调节阀的压力控制，将顺放气（回收气）返回至风机加压，顺放气与压力小于10kpaG的沼气混合。 [0007] 可选的，所述步骤S5中产生的富含CO2的解吸气就地排放或去CO2回收做工业或食品级CO2。 [0008] 可选的，所述步骤S5中变压吸附用到的变压吸附装置包括：吸附塔； 顺放罐和真空泵，分别与吸附塔管路连通； 其中，所述吸附塔与顺放罐之间的管路上设有顺放控制阀，所述顺放罐上设有将顺放气送至所述步骤S1进行风机加压的回收气管路，所述回收气管路上设有压力调节阀； 所述吸附塔与真空泵之间的管路上设有真空控制阀。 [0009] 可选的，通过打开所述顺放控制阀使吸附塔执行顺放步骤，并通过设置的所述顺放罐和压力调节阀，将顺放步骤释放的富CH4气返回步骤S1进行风机加压实现回收，与原料沼气混合后CH4含量会高于原料沼气的CH4含量，所述压力调节阀控制阀后压力与原料沼气压力匹配。 [0010] 可选的，所述压力调节阀控制阀后压力为5kpag～10kpag。 [0011] 可选的，顺放步骤完成后，关闭所述顺放控制阀，打开所述真空控制阀，执行抽真空步骤，使吸附塔床层中的CO2、H2O杂质解吸并抽吸出吸附塔，完成吸附剂的彻底再生，为下一个吸附循环做准备。 [0012] 本发明的有益效果是：由于顺放气中CH4的含量会大于原料沼气中CH4的含量，将顺放气返回风机加压工段实现回收能明显提高CH4的收率，另外，吸附塔内装填活性氧化铝和PSA专用硅胶搭配，提高CO2、H2S等杂质与CH4的分离系数，也利于CH4收率的提高，使得CH4的最终收率可达95%以上，达到了降低沼气提纯能耗和沼气综合利用效率的目的。 附图说明 [0013] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0014] 图1为本发明工艺流程图；图2为变压吸附中用到的变压吸附装置的结构图。 具体实施方式[0015] 在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明创造的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。 [0016] 下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 [0017] 如图1所示，本发明公开了一种沼气提纯甲烷工艺，包括如下步骤：S1.将沼气先进行风机加压，沼气加压至30kapg 50kapg； ~ S2.沼气完成加压后进行脱硫； S3.脱硫后的沼气进行压缩，对沼气二次加压以补充由于前面步骤的压力降造成的沼气压力下降，同时去除沼气中的部分杂质，压缩后的沼气达到变压吸附所需压力； S4.压缩后的沼气进行精脱硫； S5.精脱硫后的沼气进行变压吸附，产生作为产品气的甲烷和解吸气； 其中，步骤S5中变压吸附采用多吸附塔多次均压，每个吸附塔会经历吸附、均压降、顺放（相对于沼气在床层的吸附方向进行顺向放气）、抽真空、均压升和终冲步骤的循环；顺放步骤中，通过调节阀的压力控制，将顺放气（回收气）返回至风机加压，顺放气与压力通常小于10kpaG的沼气混合； 步骤S5中吸附塔的数量根据沼气气量、具体组分和系统设计压力可设置3台 10~ 台，吸附塔内装填活性氧化铝和PSA专用硅胶搭配。 [0018] 上述沼气提纯甲烷工艺中，步骤S5中变压吸附用到的变压吸附装置如图2所示，包括吸附塔，吸附塔分别与顺放罐及真空泵管路连通。 [0019] 吸附塔与顺放罐之间的管路上设有顺放控制阀KV001，顺放罐上设有将顺放气（回收气）送至风机加压的回收气管路，回收气管路上设有压力调节阀PV001。 [0020] 吸附塔与真空泵之间的管路上设有真空控制阀KV002。 [0021] 通过打开顺放控制阀KV001使吸附塔执行顺放步骤，并通过设置的顺放罐和罐后的压力调节阀PV001，将顺放步骤释放的富CH4气返回步骤S1进行风机加压实现回收，与原料沼气混合后CH4含量会高于原料沼气的CH4含量，压力调节阀PV001控制阀后压力与原料沼气压力匹配，一般控制阀后压力为5kpag～10kpag。 [0022] 顺放步骤完成后，关闭顺放控制阀KV001，打开真空控制阀KV002，执行抽真空步骤，使吸附塔床层中的CO2、H2O等杂质解吸并抽吸出吸附塔，完成吸附剂的彻底再生，为下一个吸附循环做准备。另外，PSA根据抽真空步骤是否连续来考虑是否设置真空缓冲罐。 [0023] 富含CO2的解吸气可就地排放或去CO2回收做工业或食品级CO2。 [0024] 由于顺放气中CH4的含量会大于原料沼气中CH4的含量，将顺放气返回风机加压工段实现回收能明显提高CH4的收率，另外，吸附塔内装填活性氧化铝和PSA专用硅胶搭配，提高CO2、H2S等杂质与CH4的分离系数，也利于CH4收率的提高，使得CH4的最终收率可达95%以上，达到了降低沼气提纯能耗和沼气综合利用效率的目的。 |
||||||
