[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

说明书

本发明公开了一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置，属于可再生能源利用技术领域。本发明通过真空冷冻技术对沼气进行压缩冷冻净化提纯，不需外加化学试剂，整个净化提纯过程中几乎不产生废物，分离得到的硫化氢、CO₂可以进行再利用，节能环保，同时，通过对净化提出后的沼气中主要杂质的含量进行检测，提纯后的沼气浓度可达到98％以上，应用本发明的技术得到的甲烷产品纯度高，适合推广；本发明的沼气净化提纯装置通过缓存检测箱与外部输气管连接处设有泄露检测元件，当缓存检测箱与外部输气管连接处发生泄漏时，进行及时检测，并将检测结果发送至远程监控模块，便于及时发现泄漏尽早处理，避免发生事故。

技术领域

本发明属于可再生能源利用技术领域，具体涉及一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置。

背景技术

沼气是一种具有巨大发展潜力的、宝贵的绿色能源，沼气产生于不同的环境，如垃圾填埋场、污水污泥和生物废料中有机物质的厌氧发酵都可产生沼气，此外，农村产沼气的资源也十分丰富。沼气是可燃的混合气体，要成分是CH₄、CO₂，少量的H₂S、H₂、O₂、CO、N₂等。

沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。沼气，顾名思义就是沼泽里的气体，人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下发酵，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。

沼气的净化主要是对沼气中的H₂S、H₂O、CO₂和卤化混合的去除，净化的目的是防止腐蚀设备等，沼气的提纯主要是对沼气中的CO₂的去除，提纯的目的是为了提高沼气的热值，沼气净化和提纯可实现沼气资源的高效利用，使沼气可以替代石化燃气，用作车用燃料、分散居民小区供气或直接与天然气管网并网等，沼气的净化提纯技术主要有物理吸收法、化学吸收法、变压吸附法、膜分离法和深冷分离法等。

深冷分离法物理分离原理，不需外加化学试剂，整个净化提纯过程中几乎不产生废物，本发明是利用真空冷冻技术对沼气进行净化提纯，与深冷分离法原理基本相同，能够解决现有技术中对净化后的沼气中硫化氢、CO₂的含量不能逐一检测，使提纯后的沼气浓度低，提纯效果不佳的问题，而且，现有沼气净化提纯设备不能检测沼气储存池与外部输气管之间发生的泄露的问题，容易发生安全事故，同时，还不能进行远程操控和监控，智能化程度低的问题。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供一种净化纯度高、节能环保以及安全可靠的基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置。

本发明的技术方案是：一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法，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；