[发明专利]从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合气的分离、净化和回收技术领域，具体地说涉及一种从垃圾填埋气中净化回收甲烷的方法。

背景技术

垃圾填埋场内的有机垃圾经过厌氧降解所产生的气体称为垃圾填埋气(Landfill Gas，缩写为LFG)，每吨垃圾能产生100～200m³填埋气。垃圾填埋气的成分复杂，主要成分有CH₄、N₂、CO₂、O₂、H₂S，此外还含有一些其他杂质，包括H₂O，高沸点杂质硫化物、氯化物等，以及一些含量极低(总体积浓度小于1％)的其他微量挥发性有机物杂质(简称VOCs)，包括氯代烃类、苯系物、卤代烃等140多种微量成分。由于垃圾填埋气中CH₄含量高达40％～65％，因而是一种可回收利用的再生能源。但由于垃圾填埋气成分复杂，尤其含有高沸点的硫化物，氯化物及其它有机物，净化难度大，使其利用价值较低，影响了其产业化的形成和发展：垃圾填埋气中含量较高的CO₂和N₂会降低其作为燃料的热值、增加成本；过多的含水量将会引起降温作用，并且阻滞气体的流动，导致气体产量的降低，并且在燃烧过程中，垃圾填埋气中的H₂S、H₂O和卤化物会形成腐蚀性酸；含量低、毒性大的微量VOCs不仅会造成二次污染、危害人类健康，其中的卤代烃和硫化物还能引起腐蚀，降低锅炉和内燃机的寿命，并对填埋气的燃烧特性施加不利影响。因此，在利用之前，应进行浓缩与净化处理，除去其中的惰性组份(如CO₂、N₂、H₂O等)和有害的微量组份(H₂S、氯代烃类、苯系物、卤代烃等)，以增加燃烧热值、降低成本、提高垃圾填埋气的利用价值。目前，垃圾填埋气高值利用主要有两条途径，一种是生产车用替代燃料，一种是作为化工原料。这两种途径对CH₄的纯度要求均较高，需要CH₄浓度高达一定值(80％以上)。为了提高CH₄浓度，使其作为一种高效、洁净的能源和化工原料，实现其较高的利用价值，需尽量脱除其中的杂质，特别是将回收的CH₄用作机动车辆替代燃料时，由于机动车辆对所使用燃料气中的O₂、H₂O的含量有特殊要求(O₂含量低于0.5％，V/V；露点＜-40℃)，所以为了使净化后的甲烷气能作为机动车辆的替代燃料，除了脱除垃圾填埋气中的CO₂、H₂S、N₂以外，还必须尽量脱除其中的O₂、H₂O，以保证燃料气的安全、可靠。

由于垃圾填埋气组分的复杂多变，根据其最终用途，联合多种工艺对其进行净化处理。中国专利ZL 200410081272.5对从垃圾填埋气中回收CH₄做过介绍，其采用的工艺为脱硫、冷冻分液、变温吸附、变压吸附联合工艺，该专利的工艺流程长，能耗高，投资大，在这套联合工艺中，由于采用低温操作，会消耗大量能量，同时对气体中VOCs的量也提出了苛刻的要求，而当VOCs浓度低于4.5x10^-7mol/L时，会导致装置运行成本大大提高；并且由于该工艺没有对垃圾填埋气中的O₂作进一步脱除，该工艺所得CH₄很难直接用作机动车辆的替代燃料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足之处，提供一种从垃圾填埋气中回收可直接用作机动车辆替代燃料的甲烷气体的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：