[发明专利]沼气提纯净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用压力水洗法，根据二氧化碳和硫化氢与甲烷在水中的溶解度的差异，将沼气中二氧化碳和硫化氢去除的沼气提纯净化系统。

背景技术

沼气是一种具有较高热值的可燃气体，主要成分为甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)和少量的氮气(N₂)、氢气(H₂)、氧气(O₂)、硫化氢(H₂S)等气体。目前，大量的沼气利用还是以低品位的热利用为主，但随着集中式沼气工程不断发展，单个沼气工程沼气产量不断增大，沼气的中高端利用途径不断扩展，其中沼气净化提纯后用于车用燃料、并入天然气管网等是今后沼气利用的重要发展方向。沼气净化提纯后用于车用燃料需符合车用压缩天然气标准(GB 18047-200)，即甲烷含量≥95％，二氧化碳≤3％，硫化氢≤15mg/m³。

然而，沼气净化提纯却增加了生产成本，目前已经存在变压吸附、化学吸收等沼气提纯技术，不论是变压吸附还是化学吸收，都将涉及到吸附剂或者是吸收剂的使用，操作麻烦，系统复杂，且成本高，不环保。因此寻找一个净化提纯过程能耗低、效率高，并且气体中甲烷含量高、环保、成本低、系统结构简单的沼气净化提纯系统成为了目前人们急需要解决的问题。

另外，现有化学吸附法，将会导致大量的水资源的浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、不需要填料、鲍尔环和吸附剂、成本低、环保、能耗低的沼气提纯净化系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种沼气提纯净化系统，包括沼气增压装置、缓冲罐、水洗塔、干燥器、解析塔、鼓风机和储水罐，其特征在于：所述沼气增压装置的气体出口与缓冲罐的进气口连通，缓冲罐的气体出口与水洗塔的进气口连通，所述水洗塔包括至少两层塔体，最下层塔体的下端设有储液段，所述储液段的底端设有排水阀，所述水洗塔的进气口设置在储液段的上部，所述储液段上还设有一上一下的两个液位窗，其中位于上方的液位窗位于水洗塔的进气口的下方，每层塔体内的顶部设有喷水装置，所述喷水装置包括喷水管和安装在喷水管上的喷嘴，所有喷水管的进水口伸出塔体外，最上层塔体的顶部设有除雾段，所述二氧化碳水洗塔的顶端设有排气阀，所述排气阀通过管道与干燥器连通，每层塔体上还设有有视镜体；

所述排水阀通过管道与位于解析塔上部的进液口连通，所述解析塔的下部设有气体进口，所述鼓风机的出风口通过管道与解析塔的气体进口相连；所述解析塔的下端设有出水口，上端设有排气口，所述解析塔的出水口通过管道接到储水罐；

所述喷水管的进水口通过管道分别与布水器相连，所述布水器的进水口通过管道连接到储水罐，在布水器与储水罐连接的管道上设有泵。

采用上述技术方案。本发明的提纯系统通过物理吸收过程，实现CO₂和H₂S与甲烷的分离。压力对提纯效果有很大影响，其对溶解度的影响遵循Henry法则：Pi＝H·Cmax。其中：Pi为压力[Pa]，H为Henry系数[Pa·m³/mol]，Cmax为饱和浓度[mol/m³]。

二氧化碳、硫化氢和甲烷在水中的溶解度情况见表1

表1沼气中主要化合物在水中溶解情况

当压力增加时，三种气体在水中的溶解度增加，由于CH₄的Henry系数最大，其在水中的溶解度就最小，调节合适的压力参数就能很好的分离甲烷和二氧化碳等气体。

利用这一点，沼气通过增压装置增压至≥2MPa后通过缓冲罐后从水洗塔的进气口进入水洗塔。

打开泵向布水器中充水，水从喷水装置喷淋到塔体内，待水位至储液段上一个液位窗时，打开储液段底部的排水阀和塔体顶端的排气阀，来调节塔内压力。