[發明專利]生物氣凈化設備及其凈化工藝

無效

• 申請號: 200710012457.4
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN101108988A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 計中堅;劉士軍
• 申請（專利權）人: 遼寧凱田再生能源環保有限公司
• 主分類號: C10L3/00
• 分類號: C10L3/00;C10K1/00
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司
• 代理人: 孔金滿;王際復

技術領域

本發明涉及生物氣的凈化領域，特別是一種生物氣凈化設備及其凈化工藝。可用于生物氣，也可用于其它工業氣體，如煤層氣，焦爐煤氣等脫除CO₂、H₂S、HCN、有機硫等雜質，達到凈化的要求。

背景技術

生物氣是指生物體中有機質在厭氧條件下，通過微生物的降解及甲烷化過程所產生的可燃氣體。人工制取的生物氣主要有生活垃圾填埋后產生的填埋氣(LFG)、垃圾、污水、污泥、糞便、秸桿等植物發酵產生的沼氣等。其主要成份是CH₄、CO₂、少量的H₂、C_mH_n以及少量H₂S、有機硫等雜質。目前，國內生物氣尤其是垃圾填埋氣(LFG)的凈化利用還是剛起步。國外填埋氣凈化在上世紀九十年代時，美國洛杉磯Puent?Hill’s填埋場采用膜分離法凈化制取汽車燃料。該工藝的優點是布置緊湊，占地少，產品中CH₄含量達到96％。但有其不足：首先是限于分離工藝，當CH₄濃度一定時，其生產上實際甲烷收率僅70％。若要增加收率則需增加分離級或采用膜——胺聯合法，這樣的話需要增加投資；膜分離在高壓下(3.6MPa)進行，電耗大，設備投資增加；由于膜易損，故對原料氣需較復雜、嚴格的預處理，如活性炭、硅膠預處理；分離膜需定期更換，進口分離膜則更增加操作費用。在歐洲，如荷蘭，LFG有采用變壓吸附(PSA)法，其優點是占地少，布置緊湊。國內PSA法在化工上大量應用，設備及吸附劑不必進口，能耗比較低，但也有其不足：限于工藝特性，當提高產品濃度時，其甲烷收率相應降低。試驗表明當凈化氣CH₄濃度到90％時其CH₄收率也只有80％～90％；提高收率則CH₄含量下降。該工藝也在壓力下(0.4MPa)操作，需消耗一定電能。

化學吸收法也有用于生物氣凈化，如采用單乙醇胺(MEA)作吸收劑的MEA法。該法優點是產品中CH₄含量可大于96％，CH₄收率也高。但其不足是MEA系屬伯胺，其化學穩定性較差，溶液易受氧化等原因而聚合變質，故其溶質(MEA)消耗較大；二則溶液有一定腐蝕性，裝置消耗不銹鋼材量較大；再則化學法的熱能消耗較上述方法為大。

近年來，在美國也有采用MDEA(N-甲基二乙醇胺)凈化生物氣的報導，但都在高壓下(＞2.0MPa)吸收，未見有常壓下進行吸收凈化的先例。發明專利ZL00134330.0“生物氣中CO₂、H₂S的凈化工藝”，設備包括吸收塔、解吸塔、重沸器、換熱器、冷卻器、分離器、吸收劑貯槽、泵，提出采用有主溶質MDEA及多種胺為活化劑的多胺水溶液作為吸收劑，在常壓或加壓下對LFG進行凈化。MDEA系屬叔胺，化學穩定性較好，而氧化、腐蝕性很小，裝置的不銹鋼用量減少，故該工藝具有投資省，溶劑

消耗少，成本低等特點，具有對膜法，PSA法競爭的一定優勢。但限于化學法工藝特性，其熱能消耗較上述方法大，電能消耗為低。此外，限于目前國內填埋場的條件，尤其是LFG產量不高，很難采用大型高壓吸收凈化工藝。

發明內容

本發明的目的是提供一種生產工藝合理、設備運行穩定可靠、操作簡單易行的生物氣凈化設備及其凈化工藝。

本發明的另一個目的是提供一種利用上述生物氣凈化設備的凈化工藝。

本發明的目的是通過下述技術方案來實現的：

本發明的生物氣凈化設備，包括吸收塔、解吸塔、重沸器、富液換熱器、凈化冷卻器、貧液冷卻器、尾氣冷卻器、凈化氣氣液分離器、尾氣氣液分離器、軟水槽、液下泵、貧液泵、富液泵，其特征在于：

1)所述的吸收塔為上小下大的異徑吸收塔，

2)所述的吸收塔前原料氣進入口中增設帶金屬絲網的撲集器，

3)在所述的吸收塔富液出口增設帶纖維棒型過濾器。

4)所述的重沸器與貯液槽相接。

所述的上小下大吸收塔的上下塔徑比保持在0.75～0.85。

所述的上小下大吸收塔的上下塔段塔內填料層高度比宜保持在0.9～1.1。

所述的吸收塔采用填料塔或篩板塔.當采用填料塔時，在塔徑DN≥800mm時，兩填料段之間設管型或槽型氣、液再分配塔盤，當DN≤600mm時，采用常規的截錐型再分配器.