[發(fā)明專利]一種沼氣凈化方法及其系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710019153.0
• 申請日: 2007-11-06
• 公開（公告）號: CN101428190A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王林軍;李金平;敏政;王春龍;袁吉;岳華;常素玲;武磊;王磊磊;王立璞;梁海雷;楊文潔
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;B01D53/14;C10L3/10;B01J3/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 董 斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及沼氣的凈化分離技術(shù)。

背景技術(shù)

沼氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、綠色、環(huán)保的燃料，其主要成分為60～70％的甲烷、30～40％的二氧化碳、0.5～1.5％的硫化氫。二氧化碳是一種溫室氣體、影響沼氣的燃燒效率；硫化氫是一種劇毒氣體，它不但會造成管道和設(shè)備的腐蝕，而且會危及人們的健康。

目前普遍采用分步提純的方法從沼氣制取高純度甲烷氣，即先除去二氧化碳和硫化氫氣體中的一種，最后除去剩余的另一種。普遍采用變壓吸附法和水洗法的方法除去沼氣中的二氧化碳。除去沼氣中的硫化氫的方法主要有干法、濕法和生物脫除法等：干法常采用Fe₂O₃和活性碳作脫硫劑，濕法主要有堿液吸收和加壓水洗等，生物脫硫需要培養(yǎng)專門的脫硫菌來除硫。

關(guān)于沼氣凈化分離方面的現(xiàn)有技術(shù)還有：

“民用沼氣脫硫裝置”(專利號ZL200320124021)，該裝置由U型連通管構(gòu)成。在U型連通管兩根豎管上部均有上管口，上管口有管口蓋蓋封，兩根豎管上部各有通氣連接管連通管外，在U型連通管的底部，有底部管口，其上有管口蓋蓋封。

“民用沼氣凈化和穩(wěn)壓裝置”(專利號ZL200320124023)，該裝置集沼氣脫水、脫硫和穩(wěn)壓于一體，脫硫器采用U形連通管，兩根豎管上部有上管口，底部有底部管口，均有蓋分別旋封，兩根豎管上部各有通氣連接管。氣水分離器底部裝有排水控制閥。穩(wěn)壓器采用彈簧、膜片、螺桿聯(lián)動機構(gòu)調(diào)整設(shè)定較優(yōu)壓力，保證輸出沼氣壓力穩(wěn)定，不受輸入沼氣壓力波動而變化。

“水合物法處理水溶液的方法及裝置”(專利號200510089108)，該專利采用上部設(shè)置有水合物生成元件的反應(yīng)器，且該反應(yīng)器被所述水合物生成元件分隔為上部的低壓區(qū)和下部的高壓區(qū)，待處理的水溶液置于該反應(yīng)器中，液面與水合物生成元件不接觸；水合物生成氣被壓縮至溫度高于其水合物生成溫度后通入反應(yīng)器內(nèi)，并從待處理水溶液中通過，夾帶出水蒸氣并與之在水合物生成元件上形成水合物；所形成的水合物在反應(yīng)器上部的低壓區(qū)分解，收集分離出的水，而處理后的濃溶液從反應(yīng)器下部放出。

上述現(xiàn)有技術(shù)有的解決了沼氣脫硫的技術(shù)問題，有的解決了沼氣凈化的民用化問題等。但由于二氧化碳和硫化氫氣體物性差異較大，無法利用一種技術(shù)方法一次性同時除去硫化氫和二氧化碳，得到高純度甲烷氣。現(xiàn)有技術(shù)方法和裝置不僅需要分步驟進行，工藝比較復(fù)雜，水資源消耗較大，分離效果不理想，使沼氣的規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于氣體水合物法從沼氣獲得高純甲烷氣的方法和系統(tǒng)裝置。

本發(fā)明的沼氣凈化方法，在相同溫度下，首先將壓力控制在低于甲烷水合物生成的壓力下，使二氧化碳和硫化氫生成水合物，然后將甲烷氣體從沼氣的分離出來。

實現(xiàn)本發(fā)明方法的沼氣凈化系統(tǒng)，有沼氣分離罐6，沼氣儲罐1，在沼氣分離罐6中儲有液體水，其特征在于沼氣儲罐1通過一裝有閥門的管道與壓縮機2連通，壓縮機2通過一裝有閥門的管道與沼氣分離罐6連通，在沼氣分離罐6內(nèi)壁上盤繞有制冷管7，制冷管7的兩端分別安裝在位于沼氣分離罐6之外的制冷機8上，在沼氣分離罐6與甲烷儲罐9之間由一裝有閥門的管道連通，在沼氣分離罐6上分別安裝有沼氣采樣器A，壓力傳感器P，溫度傳感器T。

本發(fā)明的有益效果是：沼氣中的甲烷、二氧化碳和硫化氫在相同溫度下生成水合物時的壓力存在很大差別。相同溫度下，甲烷水合物生成壓力最高，二氧化碳次之，硫化氫最低。通過控制水合物反應(yīng)器中的壓力，以保證硫化氫、二氧化碳在生成水合物的時候，甲烷氣體不與水反應(yīng)生成水合物，從而實現(xiàn)了甲烷氣體從沼氣的分離。本發(fā)明只需經(jīng)過一次分離就可以得到高純度的甲烷氣，分離設(shè)備簡單，分離技術(shù)可靠且成本低，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，附圖標(biāo)記及對應(yīng)名稱為：沼氣罐1，壓縮機2，閥門3，閥門4，閥門5，沼氣分離罐6，制冷管7，制冷機8，甲烷儲罐9，沼氣采樣器A，壓力傳感器P，溫度傳感器T。

具體實施方式

本發(fā)明的沼氣凈化方法，在相同溫度下，首先將壓力控制在低于甲烷水合物生成的壓力下，使二氧化碳和硫化氫生成水合物，將溫度和壓力保持在二氧化碳水合物與硫化氫水合物維持相平衡的溫度和壓力，然后將甲烷氣體從沼氣中分離出來。