[发明专利]用于加压水洗提纯沼气的方法及真空解吸出料系统

说明书

一种用于加压水洗提纯沼气的方法及真空解吸出料系统，它包括沼气压缩机，换热器，干燥器，增压泵，闪蒸塔，降压塔，解吸塔，储水箱，解吸塔真空泵，解吸塔真空出料泵；将沼气经沼气压缩机加压经换热器冷却之后送入吸收塔；水经冷水机组降温、经增压泵加压之后从吸收塔上部进入，在吸收塔内沼气自下而上与水逆向接触，富CH₄气从吸收塔的顶部排出；从吸收塔底部排出的水进入闪蒸塔，释放出的CH₄和CO₂混合气体回储气罐重新与原料气混合再次参与洗涤分离；从闪蒸塔底部排出的水进入降压塔，解吸出来的二氧化碳从降压塔的顶部排出；之后从降压塔底部排出的水进入解吸塔，解吸出来的气体从解吸塔顶部排出，从解吸塔底部排出的水经解吸塔真空出料泵进入储水箱。

技术领域

本方案涉及气液传质技术领域，尤其涉及一种用于加压水洗提纯沼气的方法及真空解吸出料系统。

背景技术

沼气是一种重要的清洁可再生能源，不仅能够替代燃煤发电和供热，而且经过净化提纯后能够作为天然气的替代品。沼气净化提纯主要涉及脱硫、脱碳、脱水、除尘等工序，其中沼气脱碳是沼气净化提纯的关键步骤。脱碳方法主要有变压吸附、膜分离、物理吸收、化学吸收、深冷分离和原位提纯等，其中物理吸收法是利用CO₂与烃类在物理溶剂中的溶解度的差异完成脱碳任务，常用的物理溶剂有水、甲醇、多乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、多乙二醇甲基异丙基醚和环丁砜等，而加压水洗工艺是目前欧洲工业化使用较多的沼气脱碳方法，而后几种溶剂多用于天然气脱硫脱碳。

加压水洗提纯沼气的原理是在加压条件下，将CO₂溶解于水中而减小其在沼气中的含量，其过程通常为：将沼气加压后送入吸收塔，水作为吸收剂从顶部进入，在吸收塔内沼气自下而上与水流逆向接触，沼气中的大部分CO₂和少量CH₄被水溶解，富CH₄气从吸收塔的上端被引出，进一步干燥后得到生物天然气；从吸收塔底部排出的水进入闪蒸塔将溶解在水中的CH₄和大部分CO₂从水中释放出来，这部分混合气体重新与原料气混合再次参与洗涤分离；从闪蒸塔排出的水进入气提塔进行解吸，利用减压或空气进行吹脱再生（吹脱也称为气提），之后作为吸收剂返回吸收塔。

加压水洗提纯沼气工艺的优点包括：水的来源丰富，无毒，易再生；CO₂去除效率高，甲烷损失较少；可同时去除CO₂和H₂S；工艺简单，操作温度低，不消耗化学试剂和蒸汽，过程环保。

沼气提纯系统中，减压解吸法操作简单、动力消耗小，且可以回收较高纯度的二氧化碳，然而减压解吸完成后吸收液中的二氧化碳仍处于饱和状态，如果脱吸液返回吸收塔重新利用将影响吸收的效率；空气吹脱可以将吸收液中的二氧化碳脱除完全，然而完全利用空气吹脱解吸则需要很大的空气流量，会增大风机的能耗。因此CN101837227A公开了一种沼气提纯系统中吸收液解吸方法，吸收液通过第一级降压解吸，压力从0.6～1.6 MPa降到0.1 MPa，脱除大部分二氧化碳，然后通过第二级空气吹脱解吸，解吸完成后吸收液中二氧化碳基本脱除完全，循环至吸收塔继续利用。该工艺虽然可以回收较高纯度的二氧化碳，但也采用了空气吹脱解吸的方法，引入了大量空气，并将空气中的大量热量传递给水，这些水需要在降温后再进入吸收塔，而降温过程需要消耗大量能量。

ZL201520937365.7公开了一种用于加压水洗提纯沼气的解吸装置，设置有超声波振盒以强化解吸过程，用于加压水洗提纯沼气制备生物天然气工艺时，解吸彻底，能够避免常规流程中采用的吹脱过程。但是，实际实验中发现由于受到气液平衡的限制，即使采用了超声波强化解吸过程，解吸后的水中仍然含有少量的CO₂，即解吸仍然不彻底。

发明内容

本发明的目的在于弥补已有技术的不足，提供一种用于加压水洗提纯沼气的方法及真空解吸出料系统，以降低由于解吸过程引起的沼气提纯工艺能耗高的问题。