[发明专利]垃圾填埋气分离提纯工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对垃圾填埋气进行分离提纯，以获得纯度较高的甲烷气体和二氧化碳气体来便于利用的垃圾填埋气分离提纯的工艺及装置。

背景技术

在21世纪的今天，人类正面临两个严重的环境问题挑战，一方面是垃圾管理问题，另一方面是温室效应加剧问题。

常用生活垃圾处理方式有：（1）卫生填埋；（2）堆肥化处理；（3）焚烧处理。其中卫生填埋是处理城市生活垃圾的主要方式。目前，我国有80%以上的生活垃圾采取卫生填埋方式处理。垃圾填埋所产生的垃圾填埋气的组成成分为二氧化碳、甲烷、氮气、氧气、氨气、硫化氢以及其他有机气体。该垃圾填埋气是一种潜在的清洁能源，其热值一般为7450~22350KJ/m³，脱水除去CO₂等杂质组分后，可将热值进一步提高，达到或接近天然气的热值。典型的垃圾填埋气中，甲烷含量约为45%~55%，二氧化碳含量约为40%~55%。如果垃圾填埋气直接排放会产生较强的温室效应。据统计，在美国、德国等一些发达国家，垃圾填埋场已经成为第一大温室气体排放源。然而，目前大部分净化设备只对垃圾填埋气中的甲烷进行提纯，而二氧化碳被当成废气排入到大气中，加剧温室效应。

例如专利号为ZL200410081272.5的发明专利，其采用了脱硫、冷冻分液、变温吸附、变压吸附的集成工艺从垃圾填埋气中提纯甲烷，该工艺采用低温操作，能耗高，投资大，并且无法进一步脱除垃圾填埋气中的O₂，造成产品气甲烷纯度低，仅为80%～90%。专利号为ZL200510004873.0的发明专利，其对填埋气进行压缩，冷冻干燥，多级过滤，吸附干燥后，再进行高压吸附，并流均压，常压再生的变压吸附循环工艺，产品气甲烷纯度96％左右，但其仍然是仅针对甲烷气体。专利号为ZL200910085020.2的发明专利，其对垃圾填埋气进行脱硫、一级变压吸附、变温吸附、二级变压吸附来制取甲烷，但无法获得高纯度的CO₂。

如果对垃圾填埋气进行分离提纯，可以同时回收二氧化碳和甲烷，从而保护环境，同时实现废弃物资源化利用，这在能源日益紧张、大力提倡节约型社会的今日尤其具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够同时提纯回收二氧化碳和甲烷，从而便于其利用的垃圾填埋气分离提纯工艺以及该工艺采用的装置

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种垃圾填埋气分离提纯工艺，包括如下流程：

（1）采用甲基二乙醇胺法将垃圾填埋气分离为富含甲烷的气体和吸收有二氧化碳的溶液；

（2）将富含甲烷的气体脱水后经变压吸附而分离获得甲烷产品气；对吸收有二氧化碳的溶液进行闪蒸使其释放出含有二氧化碳的气体，将含有二氧化碳的气体脱水后经变压吸附而分离获得二氧化碳产品气。

优选的，所述的垃圾填埋气先经过压缩和脱硫后再采用甲基二乙醇胺法进行分离。

一种应用上述工艺的垃圾填埋气分离提纯装置，包括设置有甲基二乙醇胺溶液的吸收塔、甲烷脱水装置、甲烷变压吸附装置、闪蒸塔、二氧化碳脱水装置、二氧化碳变压吸附装置；

所述的吸收塔包括吸收塔上段和吸收塔下段；所述的吸收塔下段的进气口与原料气源相连接，所述的甲烷脱水装置的进气口与所述的吸收塔上段顶的出气口相连接，所述的甲烷脱水装置的出气口与所述的甲烷变压吸附装置的进气口相连接；所述的甲烷变压吸附装置具有甲烷产品气出气口和尾气出气口；

所述的闪蒸塔包括闪蒸塔上段和闪蒸塔下段；所述的吸收塔下段底的出液口与所述的闪蒸塔下段的进液口相连接，所述的闪蒸塔下段底的出液口与所述的闪蒸塔上段的进液口相连接，所述的闪蒸塔上段底的出液口与所述的吸收塔下段顶的进液口相连接；所述的闪蒸塔下段顶具有废气出口，所述的闪蒸塔上段顶的出气口与所述的二氧化碳脱水装置的进气口相连接，所述的二氧化碳脱水装置的出气口与所述的二氧化碳变压吸附装置的进气口相连接，所述的二氧化碳变压吸附装置具有产品气出气口和尾气出气口。

优选的，其还包括再生塔，所述的闪蒸塔上段底的出液口还与所述的再生塔的进液口相连接，所述的再生塔顶的出液口与所述的吸收搭上段顶的进液口相连接。

优选的，所述的再生塔顶的出液口经冷却器后与所述的吸收搭上段顶的进液口相连接。

优选的，所述的闪蒸塔上段顶的出气口经冷干机后与所述的二氧化碳脱水装置的进气口相连接，所述的冷干机的水汽出口回连至所述的闪蒸塔上段顶。