[发明专利]一种用于工业沼气的提纯工艺

说明书

技术领域

本发明属于沼气生产技术领域，具体地，涉及一种用于工业沼气的提纯工艺。

背景技术

沼气是一种具有巨大发展潜力的绿色能源。其主要是一些有机物，如秸秆、树叶、人畜粪便等废弃物在一定温度、湿度和酸度条件下，隔绝空气，经过微生物作用或发酵而产生的可燃性气体。普通沼气CH₄含量为50-70%，其他的杂质CO₂为20-30%，H₂S为0.2-3%，燃点为500℃，发热量为20-25MJ/m³。由于普通沼气含有H₂S，因此燃烧时略带有臭气味，当CH₄低于45%时，要用明火才能将沼气点燃。由于普通沼气CH₄含量低，杂质多，普通沼气只能民用或用于发电，无法作为工业沼气使用。且普通沼气燃烧时，其中的硫化氢会转化为腐蚀性很强的亚硫酸雾，不仅污染环境，而且硫化氢溶于水后产生氢硫酸对管道、贮罐和用气设备造成严重腐蚀。二氧化碳是主要的温室气体，对温室的贡献最大，并且在沼气中所占的比例较大，必须除去沼气中的二氧化碳，以便提高沼气的燃烧效率。

将沼气净化、提纯，可以制备成品位更高的无硫天然气，直接并入城市供气管网或者经过加压、液化后成为压缩液化天然气，具有更好的经济效益；不但能提升沼气工程的整体技术水平，而且可以通过净化后出售天然气带来较高的经济回报；是治理有机废弃物环境污染、将有机废弃物转化为纯净高热值天然气、获取绿色可再生能源等可利用物质十分有效的技术和更为经济、实用的手段；用于工业，节能环保，降低生产成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于工业沼气的提纯工艺，目的是解决普通沼气CH₄含量低、杂质多无法作为工业沼气用的技术问题。

本发明用于工业沼气的提纯工艺，将普通沼气经压缩、离子交换吸附、增效后，一次性，高效分离二氧化碳和硫化氢，使其可以用作工业沼气。

根据本发明提供的一种用于工业沼气的提纯工艺，包括如下步骤：

（1）将沼气进行增压处理，增压后的沼气压力控制在0.6MPa-1.3MPa之间；

（2）将增压后的沼气通入吸附二氧化碳和硫化氢的离子交换柱进行离子交换，并吸附二氧化碳和硫化氢，交换吸附后的沼气中甲烷含量高于94%；

（3）将吸附后的沼气进行冷却并进行脱水处理，得到净化沼气；

（4）对净化沼气进行压缩处理，使净化沼气的压力处于20MPa-23MPa之间；

（5）按质量分数称取十二烷基磺酸钠19-21份、三亚乙基四胺23-25份、咪唑啉阳离子化合物5-7份、丙醇49-51份，搅拌混匀后制得催化剂；

（6）向压缩后的沼气扩散催化剂，制得工业沼气；

（7）将上述制得的工业沼气充装进入用于存储工业沼气的压力罐内。

优选地，所述步骤（2）当沼气中甲烷含量低于94%时，通过阀门自动切换到另一组离子交换柱。

优选地，所述步骤（2）离子交换柱内填充离子交换纤维或离子交换树脂。

优选地，所述离子交换树脂为苯乙烯系树脂。

优选地，所述离子交换纤维选用含季胺基－NR₃OH官能团、伯胺基-NH₂、酰胺CONH₂或叔胺基-NR₂官能团。

优选地，所述离子交换纤维以腈纶纤维为基础骨架，依次通过胺化、季铵化反应，在纤维结构中引入季铵基强碱基团。

优选地，所述离子交换纤维制备方法为：将腈纶纤维按照1∶3-7的固液重量比浸没在液体多胺基化合物中，于80-110℃反应2-10h得到多胺纤维；然后将多胺纤维用去离子水洗净并于50-60℃下烘干，将其与缩水甘油三甲基氯化铵在溶剂中于20-70℃进行季铵化反应2-10h，制备出强碱性阴离子交换纤维；反应结束后将纤维取出，用去离子水洗净，在50-60℃温度下烘干至恒重。

优选地，所述多胺纤维、缩水甘油三甲基氯化铵、溶剂体积比＝1∶1.3-4∶40-60。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的用于工业沼气的提纯工艺，将普通沼气经压缩、离子交换吸附、增效后，一次性，高效分离二氧化碳和硫化氢，使其可以用作工业沼气；