[發明專利]用于凈化富甲烷氣流的方法和裝置

有效

• 申請號: 200680038297.4
• 申請日: 2006-08-17
• 公開（公告）號: CN101287691A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: M·A·德巴斯;J·凱帕;J·德帕特
• 申請（專利權）人: 氣體處理服務公司
• 主分類號: C07C7/00
• 分類號: C07C7/00;F16J12/00;C07C9/04;B01J3/00;F25J3/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉冬;范赤

本發明涉及氣體處理的方法和裝置，特別用于凈化富甲烷氣流，例如由廢棄物或其它類型的有機物質的轉化得到的氣體(“沼氣”)。更具體而言，本發明涉及凈化的沼氣(例如填埋氣、消化池氣)的制備，它們具有作為有效能源的用途。因此，本發明涉及凈化這種富甲烷氣體的方法及裝置，以獲得品質可及天然氣的氣體。

用有機物質制備沼氣的各種方法是眾所周知的，例如通過有機廢棄物(包括糞肥、廢水污泥、城市固體廢棄物等)的厭氧消化處理。這些發酵過程除了會產生甲烷外，通常還會同時產生大量的CO₂(通常生成氣體體積的約30-50vol.％可能是CO₂)和少量的硫化物及諸如氯乙烯的化合物以及其它雜質。必須用機械功移置氣體，然后進行處理才可以將其用作能源。凈化的氣體可以在氣瓶中運輸、在低溫貯槽中液化、用于現場發電或用管道輸送至附近的需求能量處。后兩種選擇方案似乎具有最廣泛的發展潛力。

例如在填埋點及某些污水處理工程中，甲烷氣體的生成量是很大的。目前僅在較少的場所對其進行了回收，而這一具有潛在價值的能量儲備的大部份卻損失掉了。填埋氣、消化池氣及其它類型的沼氣的利用一直受到限制，特別的原因在于，沒有包括氣體凈化的能經濟地將氣體處理成可運輸形式的設備。最好設備本身應是可運輸的，因為在許多情況下(例如填埋點)，氣體源僅在有限的時間里產生持續數量的氣體，安裝永久性的設備是沒有理由的。

為了凈化填埋氣、消化池氣和沼氣作為有效率的能源，清除水分、H₂S、SO₂、鹵素、硅氧烷和/或其它污染物是必要的。雖然已經有了幾種公認的技術，但提供凈化填埋氣、消化池氣和沼氣的可行方法仍然還是一個問題。用于此目的的各種氣體處理方法是已知的。這些方法集中在降低水分含量、CO₂萃取、除去H₂S或除去氣體混合物中存在的一種或多種污染物。已知方法的缺點是，不能在充分的程度上除去上述種類氣體中包含的多種不合需要的物質。此外，就發動機腐蝕水平、磨損、維護成本、產生的工藝廢物、處理成本和作為終端產物的氣體混合物的組成而言，目前的方法也并非完全沒有缺點。最后來說，先有技術并未指出如何能夠重新使用被清除的物質。

GB-A-1565615中描述了一種從甲烷中分離CO₂的方法，其中冷卻兩種化合物的混合物，形成氣/液混合物，隨后對該氣/液混合物進行分餾。

US-A-4?681?612中描述了一種分離填埋氣制備CO₂產物流和燃料級甲烷產物流的方法。該方法涉及用以制備燃料級甲烷流的低溫蒸餾及膜分離步驟。

在現有技術中，用以清除大部分污染物的污染物吸收過程也是眾所周知的，例如基于活性炭過濾器的過程。然而，活性炭的再生成本和處理成本較高。加之炭過濾器對水分具有很大的親和力，因此降低了吸附效率。此外也應用諸如分子膜過濾器、活化聚合物膜過濾器和硅膠的其它吸收方法。然而，所用的方法仍無法達到用作高效能源所需的質量水平。

其它吸收方法包括通過有機分解的污染物消除。該方法在實踐中是相當復雜的，因為所針對的污染物是高度揮發性的。由于其對水或CO₂具有化學親和力，因此也可以通過采用冷凝法清除硅氧烷。然而一般而言，通過這種方法取得的清除水平較低。

填埋氣、消化池氣和沼氣的化學成分隨地點的不同而不同。某些地點的硫含量可能較高，而另些處的硅氧烷痕量可能較高，還有另些處則可能含有痕量的重質烴，后者在氣體在應用于燃氣發動機時可能會增加發動機爆震的危險。因此，必須依照污染物的水平和發動機的要求對每個地點的氣體處理系統進行具體規劃。表1中給出了沼氣用于燃氣發動機的一般要求。