[实用新型]一种一体化净化与提纯沼气的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保及可再生能源领域，特别是一种应用深冷分离技术将沼气净化与沼气提纯实现一体化的装置。

背景技术

沼气是一种具有巨大发展潜力的、宝贵的绿色能源。沼气产生于不同的环境，如垃圾填埋场、污水污泥和生物废料中有机物质的厌氧发酵都可产生沼气，此外，农村产沼气的资源也十分丰富。沼气是可燃的混合气体，要成分是CH₄、CO₂，少量的H₂S、H₂、O₂、CO、N₂等。

沼气的净化主要是对沼气中的H₂S、H₂O、CO₂和卤化混合的去除，净化的目的是防止腐蚀设备等。沼气的提纯主要是对沼气中的CO₂的去除，提纯的目的是为了提高沼气的热值。沼气净化和提纯可实现沼气资源的高效利用，使沼气可以替代石化燃气，用作车用燃料、分散居民小区供气或直接与天然气管网并网等。

沼气的净化提纯技术主要有物理吸收法、化学吸收法、变压吸附法、膜分离法和深冷分离法等。其中，物理吸收法是根据溶液在不同压力下对CO₂的溶解度不同，利用加压吸收、减压再生的方式实现CO₂的吸收与吸收液的再生；化学吸收法是指沼气中的CO₂与溶剂在吸收塔内发生化学反应实现CO₂的分离；变压吸附法是基于吸附单元操作利用不同气体组分在活性炭等吸附剂材料上的吸附特性差异实现不同组分的分离；膜分离法是在压力驱动下利用各气体组分在高分子膜表面上的吸附能力以及渗透速率差来进行分离。以上四种方法虽然已经得到广泛的关注和研究，但是目前上述四种工艺在实际中只应用于特大型的沼气工程，从经济效益角度分析它们都不适合于大、中、小型的沼气工程，因此一种新型的可适用于大、中、小型沼气工程的沼气净化提纯技术的研发迫在眉睫。

相对比较起来，深冷分离法应用物理分离原理，不需外加化学试剂，整个净化提纯过程中几乎不产生废物，分离得到的CO₂纯度高，可以进行再利用，属于一种非常环保的净化提纯工艺，特别适用于大、中型沼气工程。此外，应用深冷净化提纯技术得到的甲烷产品纯度高，并且如需进一步制取液化生物甲烷时，额外的能量需求相对其他方法来说更低。

发明内容

本实用新型的目的是应用深冷分离工艺先净化沼气，再将净化后的沼气提纯，提高沼气中甲烷的含量，提高沼气的热值。

本实用新型的技术方案是：一种一体化净化与提纯沼气的装置，该装置包括沼气预处理过滤器、储气罐、空气压缩机、反应塔一、反应塔二、控制仪表一、控制仪表二、制冷系统一、制冷系统二、液体CO₂贮存罐和沼气贮存罐；

其中，所述沼气预处理过滤器与储气罐的一端连接，所述储气罐的另一端通过所述空气压缩机与所述反应塔一下端的第一进气口连接，所述反应塔一上端的出气口与所述反应塔二下端的第二进气口连接，所述反应塔一的底部设有CO₂排出口，所述反应塔二上端的CH₄ 排出口和沼气贮存罐连接，所述反应塔二底部的CO₂排出口与所述液体CO₂贮存罐连接，所述控制仪表一和制冷系统一均与所述反应塔一连接，构成第一步净化反应系统，所述控制仪表二和制冷系统二均与所述反应塔二连接，构成第二步提纯反应系统；所述反应塔一和反应塔二内侧壁上均设置多个用于防止短流的导流板。

进一步，所述反应塔一和反应塔二外侧壁与所述导流板均采用能够承受高压、低温，并且耐腐蚀的不锈钢制成。

进一步，所述反应塔一和反应塔二内的压力均为15~25Bar。

进一步，所述反应塔一内的温度为-5~-15℃；反应塔二内的温度为-35~-55℃。