[实用新型]集装箱式沼气净化膜法提纯系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及沼气处理技术，特别是涉及一种集装箱式沼气净化膜法提纯系统。

背景技术

沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、农作物秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气发酵装置内，在厌氧条件下进行发酵，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是多种气体的混合物，一般含有甲烷50%-70%，二氧化碳20%-40%，其余为少量的水蒸气、氮气、氢气和硫化氢等。经过净化去除杂质气体，提纯去除二氧化碳气体，得到的产品气可达国家车用天然气标准。

根据国家标准GB18047－2000车用压缩天然气技术指标，车用压缩天然气中二氧化碳含量应≤3.0％。二氧化碳是沼气中的不可燃组分，含量过高会降低天然气的燃烧热值，沼气中的二氧化碳的去除，称为沼气提纯。

目前，实际应用的沼气提纯的方法主要分为以下几种：

物理法：变压吸附法，加压水洗法，高分子膜分离法等；

化学法：本菲尔法，复合催化法，空间位阻按法，BV钾碱液法，氨水法等；

物理化学法：环丁砜—乙醇胺法，MDEA法等。

化学法的工作原理是用化学试剂对沼气中的二氧化碳进行吸收，由于需要化学试剂量较大，成本较高。

物理法中的三种沼气提纯方法在目前沼气提纯领域应用较多：

变压吸附法的工作原理是利用沼气中各组分在吸附剂上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化的原理，通过周期性的压力变化实现气体的分离。为了保证对气体的连续处理要求，变压吸附法至少需要两个吸附塔，也可是三塔、四塔或更多。

加压水洗法的工作原理是利用原料沼气中的CO₂在加压的条件下用水吸收。根据亨利定律的理论，等温下气体在水中的溶解度与压力成正比。水吸收CO₂时采用高压及低温，气体解吸时采用低压或加温。

膜分离法的工作原理是利用沼气中各种气体的分压在高分子膜-聚酰亚胺中空纤维丝管的高压侧（原料侧）与低压侧（渗透侧）所形成的驱动力--分压差作用下，溶解系数和扩散系数大的气体（如CO₂、H₂S）优先透过管壁，其余气体（CH₄）相对受到阻隔，从而达到分离的目的。

变压吸附法和加压水洗法都具有占地面积大、不可移动、工艺复杂的缺点。加压水洗操作费用高、高压、低温、技术难度大，吸收塔易堵塞。

脱硫、除杂、粗脱水后的沼气采用变压吸附法进行提纯，先对沼气进行压缩，然后进入冷干机脱出水分，然后进入由两台吸附塔组成的变压吸附装置，利用两台吸附塔中中装填的专用碳分子筛吸附剂选择性地吸附掉O₂、CO₂等杂质气体组分，甲烷从塔顶排出。

脱硫、除杂、粗脱水后的沼气采用加压水洗法进行提纯，进入沼气压缩机将气体压缩送入吸收塔下部，与上部喷淋下来的冷却水逆流接触进行热质交换，吸收CO₂气体。吸收塔出塔气一部分返回到三级解吸塔；另一部分送入分子筛吸附器，除去气体中残余水分和微量CO₂残余，即为合格的产品气。

脱硫、除杂、粗脱水后的沼气采用膜分离法进行提纯，先对沼气进行压缩，压缩后的沼气进入冷干机脱水，经过过滤器精细去除灰尘、油分进行净化，净化后的沼气换热后进入膜组进行提纯。

变压吸附提纯沼气因需要定期更换分子筛及阀门，维修费用高。加压水洗需要大量的循环水对CO₂进行吸收，所需控制仪表阀门也需定期更换，维修费用高。变压吸附与加压水洗都需建造庞大的吸附塔（吸收塔），占地面积大，不可移动，工艺复杂。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种集装箱式沼气净化膜法提纯系统，以克服传统的沼气提纯方法变压吸附、加压水洗等占地面积大、投资高、能耗高、运行成本高的缺陷，实现没有污染物、废水等的排放，经济环保，移动性好，灵活性好等优势。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种集装箱式沼气净化膜法提纯系统，其包括：设置在可移动集装箱内依次连接的脱硫脱水单元、压缩机、净化单元、热交换器和膜组提纯制气单元，所述脱硫脱水单元连接厌氧发酵罐产生的沼气气源。