[发明专利]从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法

权利要求书

1.一种从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，包括以下步骤：①压缩脱硫：将垃圾填埋气压缩脱硫，使气体中的总硫量控制在20mg/m³以下；②变压吸附：将脱硫后的气体送入变压吸附系统，脱除气体中的高沸点杂质、VOCs、CO₂、N₂，得到初步净化气；③脱氧：将初步净化气通过以钯为触媒的脱氧反应器，除去绝大部分残余的O₂，得到含有水分的甲烷气；④干燥：将含有水分的甲烷气送入等压变温干燥系统进行干燥，除去水分，回收满足机动车辆燃料要求的纯净甲烷气。

2.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述压缩脱硫步骤为：将垃圾填埋气经压缩机压缩至0.4～1.2MpaG后进入脱硫塔脱硫，脱硫剂选用活性碳和氧化铁，其配比为活性碳∶氧化铁＝2∶1体积比。

3.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述变压吸附步骤为：将脱硫后的气体送入由4～8个吸附床组成的连续运转变压吸附系统，脱除气体中的高沸点杂质、VOCs、CO₂、N₂，得到初步净化气，所述变压吸附系统的每个吸附床在一次循环中依次经过吸附、均压降压、逆向放压、抽真空、均压升压及最终产品气升压过程，吸附步骤压力为0.4～1.2MpaG，温度为10℃～40℃；含有少量氧的初步净化气通过吸附床产品端排出；逆向放压步骤由原料气入口端排放床层内吸附的大部分杂质组分，逆向放压的最终压力接近常压；抽真空步骤进一步让吸附在床层的杂质组分解吸出来，抽空压力为-0.06～0.10MpaG；均压升压为一次或多次，利用别的吸附床均压降压的气体升压，最终升压步骤利用吸附步骤所得的产品气从吸附床产品端进行升压，使其压力达到吸附压力，或用填埋气从床层原料端对吸附床进行升压，或用填埋气和变压吸附的产品气从床层原料气进口端和产品气出口端同时对吸附床进行升压，直至达到吸附压力，吸附床底装填活性氧化铝、中部装填硅胶、上部装填分子筛，装填比例为1.2～2∶4～35∶1体积比。

4.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述脱氧步骤为：将从变压吸附系统获得的初步净化气，经加热器预热至30～80℃，与外供氢气混合后从脱氧反应器的进气管进入钯催化剂脱氧反应器，在反应器中钯催化剂的作用下，初步净化气中含有的氧气与氢气反应生成水，以脱除初步净化气中的氧气，得到含有水分的甲烷气。

5.根据权利要求4所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述钯催化剂脱氧反应器包括一带有内腔(3)的外筒(2)，外筒(2)的两端通过螺栓螺母(5)分别连接有上下法兰盖(6，9)，所述法兰盖(6，9)分别连有进气管(4)、出气管(10)，所述外筒(2)的内腔(3)中套设有内芯棒(8)，所述内芯棒(8)与外筒(2)之间形成微通道(7)，所述外筒(2)的内表面及内芯棒(8)的外表面涂敷有钯催化剂涂层。

6.根据权利要求7所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述内芯棒(8)的一端设有凹槽(1)。

7.根据权利要求7或8所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述钯催化剂脱氧反应器的钯催化剂涂层的涂敷方法为，首先在外筒(2)内表面以及内芯棒(8)外表面进行阳极氧化，形成一层吸附膜，再涂覆一层具有多孔结构的γ-Al₂O₃载体，最后将钯化合物的溶液附着在载体上进行高温烧结、还原。

8.根据权利要求1所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述干燥步骤为：将含有水分的甲烷气经冷却器冷却至常温，通过气液分离器脱除甲烷气中的液态水，得到含有饱和水的甲烷气，将含有饱和水的甲烷气送入等压变温干燥系统中进行干燥，将甲烷气中饱和水除去。

9.根据权利要求8所述的从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法，其特征在于：所述等压变温干燥系统是由2台干燥器、1台辅助干燥器、1台循环气加热器、1台循环气冷却器、1台气液分离器组成的连续运转系统，干燥器底部装填活性氧化铝，其余部分装填硅胶，装填比例为1∶3～4体积比，每个干燥器在一次循环中依次经历吸附、加热再生、冷却步骤，吸附步骤的压力为0.4～1.2MpaG，温度为常温，含有饱和水的甲烷气进入干燥器进行干燥后的气体即为产品气；再生气取自还未被干燥的甲烷气，即含有饱和水的甲烷气，将再生气送入辅助干燥器，在压力为0.35～1.2MpaG，温度为常温的条件下进行辅助干燥后，经加热器升温至150℃～200℃，对干燥器进行加热再生，再生气经冷却器冷却至常温，通过气液分离器进行水气分离，再生气中所含的水分经冷却器和气液分离器排出，而其中的甲烷气再返回未被干燥的甲烷气流中；冷却步骤采用原料气即含有饱和水的甲烷气对刚加热再生完成的干燥器进行冷吹，使其温度降至吸附温度，冷却干燥器带出的热量用于辅助干燥器的再生。