[发明专利]一种利用微通道混合装置对沼气进行加压水吸收脱碳的装置及方法

权利要求书

1.一种利用微通道混合装置对沼气进行加压水吸收脱碳的装置，其特征在于，包括微通道混合器(1)、气水分离塔(2)、气体脱水器(3)、减压阀(4)、第一换热器(5)、再生塔(6)、第二换热器(7)、鼓气塔(8)以及第三换热器(9)；

其中，所述的微通道混合器(1)设有沼气进料口和加压水进料口，微通道混合器(1)的出料口与气水分离塔(2)连接，将沼气与加压水混合的气水混合物导入气水分离塔(2)中；

所述气水分离塔(2)顶部通过气体排出管路连接外部的甲烷气储罐，气体脱水器(3)位于所述的气体排出管路上；气水分离塔(2)底部通过排水管连接第一换热器(5)，减压阀(4)位于所述的排水管上；

所述第一换热器(5)的出料口与再生塔(6)连接，将气水分离塔(2)内的吸收水升温后导入再生塔(6)内；

所述再生塔(6)的顶部通过气体排出管路连接外部的CO₂收集罐，底部通过排水管依次连接第二换热器(7)和鼓气塔(8)，将再生塔(6)中的再生水降温后送入鼓气塔(8)内；

所述鼓气塔(8)底部侧面设有空气进气口，顶部侧面设有废气排气口，将空气鼓入鼓气塔(8)内与再生水进行接触；

所述鼓气塔(8)的底部通过排水管连接第三换热器(9)，将鼓气塔(8)内排出的再生水降至常温后回收循环利用。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的微通道混合器(1)材质为不锈钢，其微通道结构为交叉指型、T型、Y型、心型或柱型，微通道横截面宽为40～200μm，高度为40～1000μm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的气水分离塔(2)高径比为8:1～10:1，气水混合物由塔顶部侧面的塔壁引入塔内。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的气体脱水器(3)为吸附式脱水器，吸附剂为硅胶、氧化铝、分子筛中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的再生塔(6)高径比为8:1～10:1，吸收水由塔顶部侧面通过泵送至塔内，经过液体分布器自上而下喷淋。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的鼓气塔(8)高径比为4:1～5:1，再生水由塔顶部通过泵送至塔内，经过液体分布器自上而下喷淋。

7.采用权利要求所述装置对沼气进行加压水吸收脱碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将已经过脱硫处理的沼气与水分别增压至0.8～1.5Mpa，然后分别通入微通道混合器(1)中保持在5～25℃下进行混合，得到气水混合物；

步骤二：将步骤一得到的气水混合物导入气水分离塔(2)中，气水分离温度保持10～20℃，从气水混合物中溢出的净化气，经由水分离塔(2)顶部的气体排出管路排出，脱水后收集于甲烷气储罐内；调节减压阀，将压力降至0.11～0.12Mpa，使得吸收水经由水分离塔(2)底部的排水管进入第一换热器(5)并升温至37～40℃，然后送至再生塔(6)内；

步骤三：控制再生塔(6)内温度为37～40℃，吸收水由塔顶部侧面通过泵送至塔内，经过液体分布器自上而下喷淋，从吸收水中溢出的CO₂经由再生塔(6)顶部的气体排出管路排出并存于CO₂收集罐中；再生塔(6)内的再生水经由塔底的排水管进入第二换热器(7)并温降至27～30℃，然后送至鼓气塔(8)内；

步骤四：再生水由塔顶部侧面通过泵送至鼓气塔(8)内，经过液体分布器自上而下喷淋，通过鼓入空气，除去水中残留的CO₂，并通过顶部侧面废气排气口排出；鼓气塔(8)的再生水经由塔底的排水管进入第三换热器(9)并温降至常温并回收循环利用。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤二中，气水分离塔(2)中液体装填系数控制在40～50vt％范围内。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤三中，再生塔(6)中液体装填系数控制在40～50vt％范围内。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤四中，鼓气塔(8)内液体装填系数控制在30～40vt％范围内。