[发明专利]一种生物质沼气提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及资源与环境技术领域。更具体地，涉及一种生物质沼气提纯方法。

背景技术

沼气工程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，含量约为50—75％，其次是25—45％的二氧化碳，此外还有其它气体，如硫化氢、一氧化碳、氮气、水蒸气、氧气等。沼气与天然气组分相差很大，天然气甲烷含量高达96％，热值达33500KJ/m³，而沼气热值只达到天然气的一半左右，这就限制了沼气的用途，主要用于照明、民用和商业灶具、工业热源、沼气发电等，可代替秸秆、薪柴、煤炭等燃料。

沼气的净化主要是对沼气中的H₂S、H₂O、CO₂、卤化混合气体和硅氧烷的去除，如果沼气燃烧放出SO₂，会比H₂S造成更大的危害，SO₂会降低露点，溶于水后生成亚硫酸有腐蚀性；如果导气管中积累了水会溶解H₂S而腐蚀管道，此外当沼气被加压储存时，为了防止因为凝结水而冻坏储气罐，所以必须对水进行去除；去除CO₂是因为CO₂降低了沼气的能量密度，如果所用的沼气需要达到天然气标准或者被用作汽车燃料，那么就必须对其中的CO₂进行去除。目前，国内沼气工程开展沼气提纯工作缓慢，沼气大多只作为农村灶具燃料使用，用途少，使用价值低，在可再生能源发展受到高度重视的现状下，沼气提纯制取生物天然气，扩大沼气用途尤为重要，特别是沼气内一部分杂质未能彻底去除限制了沼气应用领域；又因成本和环境的原因，导致成本过高，工艺复杂，可循环性差，不能很好的发展沼气应用。

因此，需要提供一种净化效率高，操作简单，成本低廉，灵活可靠、适应性好的生物质沼气提纯方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种净化效率高，操作简单，成本低廉，灵活可靠、适应性好的生物质沼气提纯方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种生物质沼气提纯方法，包括如下步骤：

第一步：将沼气通入微粒滤过器，待颗粒物与冷凝物分离后，经干燥塔干燥；

第二步：将干燥后的沼气通入脱硫塔进行脱硫，然后经过压缩机压缩，再经第一回冷器降温；

第三步：将降温后的沼气通入低温提纯塔，沼气中液化的CO₂从低温提纯塔下部析出，纯净的甲烷气体经低温提纯塔上方流入第二回冷器，与第二回冷器热交换后，通过控制阀门排出，由CNG储罐收集，得到纯净的甲烷。

优选地，第二步所述脱硫是根据化学原理，在常温常压下采用干法脱硫连续再生工艺去除硫化物；脱硫剂以氧化铁为主要活性催化组分。

脱硫剂还包括多种助催化剂与载体，脱硫率可达90％以上。

多种催化剂主要由石灰石、碳酸钠、乙醇胺化合物、碱性硫酸铝、氧化钙、氧化镁构成。载体为活性炭、活性焦或活性碳纤维中的任何一种，其比表面积为150～2500m²·g^-1。

优选地，第二步所述压缩是将沼气压缩到21-24.5MPa。

优选地，第三步所述低温提纯塔内温度控制在-56℃。

脱除CO₂是根据物理原理，经脱硫后的沼气，主要成分为甲烷与二氧化碳气体，三相点是指在热力学里，可使一种物质三相(气相，液相，固相)共存的一个温度和压力的数值。CO₂的三相点参数为：温度-56摄氏度，压力0.52MPa。干冰在三相点以上吸热时融化为液态二氧化碳；在三相点和三相点一下吸热时，则直接升华为二氧化碳蒸气。由于CO₂在气体与液体中的溶解度有限，当温度低于固体CO₂形成温度时，气体或液体中CO₂的含量超过其饱和溶解度后，就会有CO₂析出。

优选地，第三步所述经过第二回冷器(8)热交换后的沼气温度为11-14℃。

本发明的有益效果如下：

1、本发明方法可有效去除H₂S、H₂O、CO₂、卤化混合等气体，且沼气提纯率高，采用本发明方法提纯后甲烷浓度达到99％以上。

2、脱硫工艺采用干法脱硫连续再生方法，操作简单，具有可连续性。