[发明专利]一种沼气变压吸附提浓的方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源利用技术领域，具体地说是一种沼气变压吸附提浓的方法。

背景技术

随着石花燃料的缺乏，开发二次能源已成为世界各国的主要发展战略，国家在“十一 五”规划中把发展可再生能源提到了一个新高度。近年来畜禽养殖业迅猛发展，并逐步形 成系列化、专业化生产，与此同时也带来了一系列的环境问题。据监测，养殖场废水的COD 超标50～60倍，BOD超标70～80倍，SS超标12～20倍，若未经处理就地排放，则将在 周边环境形成严重的污染面源。在这种形势下国内养殖业污染控制迫切需要经济实用的技 术支持以使畜禽养殖场粪污向无害化、减量化、资源化方向发展，农村沼气建设受到国家 高度重视。

农村沼气建设直接产品是沼气，沼气是由微生物产生的一种可燃性混合气体，其主要 成分是甲烷(CH₄)，甲烷在沼气中的含量55％；其次是二氧化碳(CO₂)40％；此外还有其它 气体，如硫化氢、一氧化碳、氮气、水蒸气等。沼气与天然气组分相差很大，天然气甲烷 含量达96％，热值达33500kJ/m³，而沼气热值只有天然气的50％还不到，这就限制了沼气的 用途，作为管道输送是一种优质清洁的燃料，用于照明、民用和商业灶具、工业热源、沼 气发电等用途，可替代秸秆、薪柴、煤炭等。天然气用途更为广泛，除了沼气所有的用途 外，天然气也可用作化工原料。以天然气为原料的一次加工产品主要有合成氨、甲醇、炭 黑等近20个品种，经二次或三次加工后的重要化工产品则包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯 等50个品种以上。天然气可用作汽车燃料，其一氧化碳、氮氧化物与碳氢化合物排放水 平都大大低于汽油、柴油发动机汽车，不积碳，不磨损，运营费用很低，是一种环保型替 代能源。

目前，国内沼气只做为农村灶具燃料使用，用途不广，使用价值低，尚未开展沼气提 浓工作，沼气提浓只是刚起步，在发展可再生能源提到了一个新高度的新形势下，沼气提 浓具有一定前途。

发明内容

本发明的目的是提供一种沼气变压吸附提浓的方法，将农业生态产生的沼气最大限度 地利用，有利于生态循环和可持续发展。

本发明为三床六步工艺，将沼气经压縮机压缩至0.35～0.7mpa，在常温下通过吸附塔， 在吸附阶段将沼气中的二氧化碳吸附在吸附剂上，出气即为提浓的生物天然气，吸附阶段 结束后，吸附剂进行降压冲洗，将吸附剂吸附的二氧化碳析出，吸附剂得到再生，用于下 一个吸附阶段，循环使用。

本发明的原理：利用固态吸附剂对沼气中的二氧化碳、甲烷、一氧化碳、氮气等组分 在吸附剂上的平衡吸附量、扩散速率的差异以及吸附量随压力升高而增加，随压力降低而 减少的特性。在加压条件下完成沼气中二氧化碳的吸附和甲烷提浓过程。在减压条件下二 氧化碳解析而放出，吸附剂完成再生过程。从而达到沼气组分分离提浓，吸附剂再生的循 环过程。

本发明通过压縮机、三个并联的吸附塔和缓冲罐等设备称三床流程来实现。

本发明每个吸附塔依次经历以下六个步骤：

第一步吸附：在0.35～0.7mpa，温度为常温下进入吸附塔(C2a)，沼气中大部分二氧 化碳被吸附剂吸附，其它组分即为生物天然气排出至生物天然气贮罐H3内，吸附30分钟。

第二步均压：关C2a塔的V1a和V2a阀，与已再生的处于低压的C2c塔用Vc3相连， 相连后的平均压力約为原来压力的一半，此时C2a塔的吸附前沿向前推进，但仍未达到出 口，均压气体的纯度和产品气基本一样，不影响产品气质量，均压5分钟，累计35分钟。

第三步顺向放压：C2a塔的气体用V4a节流到低压贮罐H4内，用来冲洗已经逆向放压 的C2b，顺向放压的压力控制到吸附前沿刚好到达C2a出口而尚未穿透为止。此步排出的 气体杂质含量比产品气高，基本上还尚属纯的，作为冲洗气。顺向放压10分钟，累计45 分钟。

第四步逆向放压：C2a塔的剩余压力打开V5a阀，将压力降低至常压，将吸附剂吸附 的二氧化碳排出。逆向放压10分钟，累计55分钟。

第五步冲洗：利用产品气贮罐H3的气体，开V6a和V4a阀，按顺压放气流程，将部 分产品气进入C2a冲洗剩余二氧化碳，冲洗气进入低压贮罐H4，进入压縮机进口回收。冲 洗20分钟，累计75分钟。