四、沼气分离提纯制取“生物天然气”技术与装备研究

作者:   更新时间:2013-10-18


沼气是多种气体的混合物,除含有甲烷外,还含有CO2H2SH2ON2O2、硅氧烷和细小颗粒物等。通过提纯,对沼气进行深度净化处理,把其转化成高品位的清洁能源,可以替代天然气,输入天然气管网或用作车用燃料,是实现沼气高效、高值利用的重要途径。近几年在欧美发达国家得到了迅速的发展。我研究团队目前已成功开发出水洗提纯技术和化学吸收提纯技术,其中水洗提纯技术获得了授权发明专利。

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水洗提纯技术
根据沼气中各种组分在水中具有不同的溶解度这一原理脱除CO2H2S。水洗技术工艺包括脱CO2H2S、冷凝脱水、水的再生系统三部分。原料沼气在常压下由风机增压泵增压、一定温度下进入原料气缓冲罐,保持一定压力,从吸收塔底部进入吸收塔,水从顶部进入进行反向流动吸收,脱除其中的CO2H2S,净化气从塔顶排出,再经冷凝脱水系统脱除其中的游离水,最后获得合格的产品气。富液由吸收塔底部排出,进入再生塔利用减压或空气吹托再生,再生后的水再进入吸收塔,循环往复。只用普通自来水作吸收剂,不使用任何其他物质,水作为吸收剂可以循环使用,不产生任何污染物,是一种完全绿色环保技术。同时,用水吸收可以同时去除CO2H2S,甲烷的损失量小,提纯浓度高,投资运行成本也低。除此之外,水对设备也没有腐蚀,可以减少设备费用。

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化学吸收提纯技术
采用液相溶液,通过化学反应选择性地自气相中脱除易溶于吸收液成分的一种方法。沼气化学吸收提纯技术实质是利用吸收剂溶液与沼气中的CO2接触并发生化学反应,形成不稳定的盐类,而盐类在一定的条件下会逆向分解释放出CO2再生,从而将CH4CO2从分离开来。其工艺路线为:发酵罐产生的沼气通过沼气泵通入装有填料的吸收塔中,同时脱除二氧化碳、硫化氢,然后将产品气冷凝脱水后,生产出高品味的车用或民用“生物天然气”。吸收溶液通过再生塔再生,返回至吸收塔中,循环利用。化学吸收法具有工艺流程简单、能耗低、脱除精度高等优点。
    两种技术都可以达到如下技术指标:甲烷含量≥97%CO2≤3%H2S≤20 ppmv,完全符合国家车用压缩天然气标准。


   

     
“水洗提纯技术”工艺流程示意图       “化学吸收提纯技术”工艺流程示意图               一体化提纯设备