[实用新型]净化沼气的设备

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种沼气净化的设备，具体地说是将沼气进行除尘、脱硫化氢、二氧化碳、氧气和水的方法和设施。净化后的沼气可以作为车用燃气或灌输天然气入网使用，属于化学工程与技术、农林废弃物利用、可再生能源等领域。

(二)背景技术

生物质通过厌氧发酵得到的沼气，或称生物燃气，其甲烷含量大约为65％，另外含有30～35％的二氧化碳、1～12g/L的硫化氢和少量水分、有机硫、氧气等。硫化氢不仅有毒，而且会对设备、管道造成腐蚀；CO₂含量高降低了沼气的热值；导致沼气的使用范围有限，效率不高。如果对沼气进行净化处理，使其满足车用燃气的标准(二氧化碳体积分数＜3％、氧气体积分数＜0.5％、硫化氢质量浓度＜15mg/L，则高位热值可以达到31.4MJ/Nm³)和管输天然气的标准，可以供交通等领域的内燃机使用，或者直接输入到天然气输送管路。高效利用净化后的沼气，可以减少人类对化石燃料的消耗，缓解能源危机，减少温室气体的排放。

欧洲许多国家的沼气净化已经进入了产业化应用阶段，并以大中型沼气工程为主。生物燃气的绿色、清洁、环保等特性使欧盟国家越来越多的使用生物燃气。德国2009年有30家沼气工厂提纯1.8亿立方米的生物甲烷，纯化至符合天然气标准，进入天然气管网，供应50000个家庭生物燃气和车用燃气。瑞典沼气年总产量折合1.3亿立方米天然气当量，占燃气消费总量的13％，全国有98个生物燃气加气站，13407辆轿车、369辆重型车和760辆巴士使用生物燃气，同时瑞典还拥有世界上第一辆沼气火车。

我国已经有一些沼气净化方面的专利，如：孙法雄等申请了“利用沼气生产汽车燃气新工艺”(申请号：200710054335.1)，采用碱性液体和螺旋管处理沼气中的CO₂、H₂S，然后经过除湿得到车用燃气，但是需要消耗碱液，成本高，也没有对氧气进行脱除。潘文智申请了“沼气脱硫装置”(申请号：201010103812.0)，采用循环脱硫液将沼气中的硫化氢降到了10ppm以下。贺少君申请了“沼气制备无硫天然气的方法及其装置”(申请号：200910105224.8)，包括分离器、脱硫塔、加压装置、吸收塔、冷却脱水装置以及精滤器，依次经过脱杂质、脱硫、脱二氧化碳、脱水，得到无硫天然气。王洪升等申请了“沼气净化压缩替代汽车燃油装置”的实用新型专利(授权号：CN201227990Y)，采用先脱硫、再脱碳、最后干燥的净化步骤，灌装于低、中、高压储气井。但是这些专利基本上都没有除氧装置，不能对沼气中携带的氧气进行脱除。

(三)实用新型内容

本实用新型要克服现有沼气净化技术不能脱除氧气的缺点，提供一种将沼气中的尘土、硫化氢、二氧化碳、氧气和水分脱除的净化沼气的设备，以便于高效、洁净利用沼气中的甲烷气体。

沼气净化的设备，依次连接有用于输送沼气的风机1、第一过滤器2、生物脱硫罐3、用于增加流道内气压的第一压缩机5、缓冲罐6、吸收二氧化碳和硫化氢的填料塔7、冷干机15、固定床脱水装置18、用于压缩净化后的沼气的第二压缩机19、净化气储罐20；所述的生物脱硫罐3，为釜式反应器，脱硫细菌分散在水中，沼气从反应釜底部进入，经分布器后以鼓泡的方式进行气液接触反应；其特征在于：

所述的生物脱硫罐3与第一压缩机5之间连接有用于脱氧装置，所述的脱氧装置包括依次连接的一台用于加热沼气的加热器、一台用于使氧气与甲烷气体反应的固定床反应器4和一台冷却沼气冷却器；在所述的固定床反应器4中使用的脱氧催化剂，是以氧化铝、氧化钛、分子筛或活性炭为载体，以钯、铂、银、铜、钴或钼为催化剂活性组分的负载催化剂。

进一步，所述的填料塔7的富液回收管依次连接用于回收能量的水力透平9、闪蒸罐10，所述的闪蒸罐10的闪蒸气管连接所述的第一压缩机5；所述的闪蒸罐10的液体输出管连接解吸塔13，所述的解吸塔13的贫液输出管依次连接缓冲罐16、离心泵17、第二过滤器14、冷却器8、填料塔7。

再进一步，所述的固定床脱水装置18包括两台装填有分子筛或氧化铝的固定吸附床，一台吸附、一台再生，交替使用，将沼气的露点降低到-15℃以下，同时吸附硫化氢和二氧化碳。