[发明专利]一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置

权利要求书

1.一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

（1）预处理：对未经处理的粗沼气进行过滤，除去粗沼气中的灰尘和固体杂质，得到预处理沼气；

（2）净化：首先，将步骤（1）得到的预处理沼气抽至压缩机中，加压至10-13bar，并将加压后的沼气抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-8~3℃的条件下冷冻干燥15-25min，去除沼气中的水分，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至-20 ~ -15℃，并保持25-30min，使沼气中的部分H₂S、NH₃冷凝析出，并通过气液分离器将液态的H₂S、NH₃冷凝与沼气分离，同时，对析出的液态H₂S和NH₃进行回收利用；

（3）提纯：将净化后的沼气抽至压缩机中，加压至20-25bar，并将加压后的沼气再次抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-20 ~ -15℃的条件下冷冻干燥15-25min，对沼气再次干燥，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至-55 ~ -35℃，并保持35-45min，将沼气中的CO₂冷凝析出，并通过气液分离器将液态的CO₂与沼气分离，得到最终提纯净化后的沼气，同时，对析出的液态二氧化碳进行回收利用；

（4）成品检测：将步骤（3）得到的沼气存储，并通过检测仪器对最终的沼气纯度进行检测，若处理后的沼气纯度合格，则备用，若不合格，则将上述沼气重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格；

所述步骤（4）中沼气进行纯度检测时，通过硫化氢浓度检测仪检测沼气中的H₂S的浓度，通过溶解氧测定仪对沼气中的溶解氧含量进行检测，通过二氧化碳检测仪对沼气中的CO₂进行检测，当溶解氧含量0.05-0.10mg/L，H₂S浓度小于10mg/m³，CO₂浓度8g/m³即可排放，否则，重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格；

所述方法所使用的一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯的装置，主要包括对未处理的粗沼气进行储存且内部设有过滤件（10）的暂存箱（1）、对所述暂存箱（1）预处理后的沼气加压处理的压缩机（2）、对加压后的沼气冷冻干燥并除去水分的真空冷冻干燥机（3）、对所述真空冷冻干燥机（3）处理后的气体换热降温的换热器（4）、与所述换热器（4）连接的气液分离器（5）、与气液分离器（5）和压缩机（2）连接的缓存检测箱（6）、智能控制装置（7）、与各个电气元件电性连接的电源；

所述暂存箱（1）与压缩机（2）之间、压缩机（2）与真空冷冻干燥机（3）之间、真空冷冻干燥机（3）与换热器（4）之间、换热器（4）与气液分离器（5）之间、气液分离器（5）与缓存检测箱（6）之间以及缓存检测箱（6）与压缩机（2）之间均设有单向电磁阀（9）；

所述缓存检测箱（6）上设有检测沼气中的H₂S的浓度的硫化氢浓度检测仪（60）、对沼气中的溶解氧含量进行检测的溶解氧测定仪（61）、对沼气中的CO₂进行检测的二氧化碳检测仪（62）；

所述智能控制装置（7）包括控制各个电气元件正常运行的控制器（70）、用于检测沼气压力的电子压力表（71）、用于检测沼气温度的温度表（72）、对沼气中的液体检测的湿度检测传感器（73）；

所述暂存箱（1）上端设有盖板（11）和入气口（12），且所述盖板（11）上端设有与外部起吊设备连接的钩环（110），盖板（11）下端设有液压缸（111），所述过滤件（10）水平设于暂存箱（1）内壁，且过滤件（10）上端通过连接绳索与液压缸（111）底端连接；

所述过滤件（10）包括固定设于暂存箱（1）内壁的安装固定框（100）、能够卡接于所述安装固定框（100）上且由上而下均匀分布的多个目数依次增加的过滤网格（101），每个所述过滤网格（101）的各个侧边处均铰接有转动扩板（1010），每个所述转动扩板（1010）底端均设有插接固定柱（1011），且各个过滤网格（101）对应侧边处的转动扩板（1010）均通过连接线与所述液压缸（111）底端连接，安装固定框（100）上对应各个转动扩板（1010）处均设有卡接框（1000），所述卡接框（1000）各侧壁设有与插接固定柱（1011）对应的插接槽（1001）；

所述缓存检测箱（6）与外部输气管连接处设有泄露检测元件（63），所述泄露检测元件（63）包括设于缓存检测箱（6）与外部输气管连接处并且侧壁设有检测孔（631）的检测扣罩（630）、设于所述检测扣罩（630）上的压力传感器（632）、设于所述检测孔（631）内的安装架（633）、中心通过转动轴与所述安装架（633）连接的微型叶片（634）、设于所述转动叶片（634）中心处的转速传感器（635），检测孔（631）外设有封盖（6310）。

2.根据权利要求1所述方法所使用的一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯的装置，其特征在于，所述暂存箱（1）侧壁设有检修口（13），且所述检修口（13）处设有检修爬梯（130）。