[发明专利]一种同步分离纯化沼气中甲烷与二氧化碳的膜装置

说明书

技术领域：本发明涉及一种同步分离纯化沼气中甲烷与二氧化碳的膜装置，所属技术领域为生物质能源。它是对沼气分离纯化装置进行的结构与功能改进。它主要通过压力调节器5、91、92，可控温加热装置9和膜分离控制装置10的连接转换，从膜分离装置的不同出口获得不同浓度的甲烷与二氧化碳，以满足不同民用与工业用途需求。该装置整体也可以设置在可移动的撬板上，以备方便快捷使用。

背景技术：沼气未经处理时的成分主要由50％～70％甲烷和30％～50％二氧化碳等气体组成，热值一般在20.16MJ/m³～28.98MJ/m³之间，能量密度低，长期以来只能作为民用能源使用。高纯度甲烷(99％～100％)的热值为38.22MJ/m³，可作为石油替代品直接用作发动机燃料。若能从普通沼气与垃圾填埋气中获得高纯度甲烷，则可拓宽我国可再生能源沼气的应用领域，解决汽车燃油短缺等现实问题。若获得高纯度二氧化碳，则可用于工业领域。该装置将低碳理念和循环经济完美结合，考虑到不同纯度的甲烷和二氧化碳有不同的用途，通过设计的调控装置，可实现不同纯度的甲烷和二氧化碳的分离纯化。

本发明装置就是针对沼气纯化利用过程中，副产品二氧化碳不能有效进行利用而直接被排入大气这一不足之处，而提供一种同步分离纯化沼气中甲烷与二氧化碳的膜装置，它主要是利用多个单元膜组件并联构成单元膜组块，膜组块间通过串联组成多级膜组块，再通过压力调节器、可控温加热装置和，对进入膜组件气体的压力、温度与流量进行控制，实现从膜分离器的不同出口获得沼气中甲烷与二氧化碳的不同纯度高品质分别分离纯化与回收的目的，它主要是由气体压缩系统、精密过滤系统、可控温加热装置、膜分离控制装置等部分组成，其主要技术特点是膜分离装置中的膜块分离组件可根据气体流量与气体回收率，进行多个单元膜组件的多级串联与并联，配以压力调节器和可控温加热装置和气体管路控制转换器，实现不同纯度的甲烷和二氧化碳的同步分离纯化。

发明内容：本发明设计目的是设计并提供一种沼气纯化处理关键部件装置，通过分级复合设计，利用多个单元膜组件并联构成单元膜组块，膜组块间通过串联组成多级膜组块，再通过压力调节器、可控温加热装置和气体管路控制转换器，对进入膜组件气体的压力、温度与流量进行控制，兼顾回收效率与分离效率，考虑多级渗余气与渗透气中甲烷和二氧化碳的百分含量适宜比，进行多级膜回流重脱工艺方案设计，实现沼气中甲烷与二氧化碳的不同纯度高品质分别分离纯化与回收。利用本装置可以将甲烷含量最高提高至98％，二氧化碳含量也可提高至95％以上。该装置整体也可以设置在可移动的撬板上，以备方便快捷使用。

本发明用于大中型沼气工程、垃圾填埋气中甲烷与二氧化碳提纯用，具有如下的有益效果、优点和特点：

1、合理的单元膜组件并联与串联设计，可以满足不同气流量和不同气体回收纯度的需要。

2、用此部件进行纯化前，气体只需要简单除杂、脱水、脱硫；

3、可根据需要，进行不同纯度的甲烷与二氧化碳的分离与回收；

4、可以实现甲烷高纯度回收用以做车用燃料；

5、清洁卫生，无环境污染。

附图说明：

图1：本发明装置的工作流程图；

图2：本发明装置的膜单元组件结构示意图；

图3：本发明装置的膜分离控制组件工作示意说明图。