[發明專利]用于去除水、硅氧烷、硫、氧、氯化物和揮發性有機化合物的集成式沼氣清潔系統

有效

• 申請號: 201180042760.3
• 申請日: 2011-07-15
• 公開（公告）號: CN103079682A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 阿拉赫·普拉薩德;凱文·馬錢德
• 申請（專利權）人: 夸德羅吉動力系統公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/46;C01B17/16;C01B7/01
• 代理公司: 北京金思港知識產權代理有限公司 11349
• 代理人: 邵毓琴

1.一種用于凈化沼氣廢物流以形成可燃清潔生物燃料的沼氣清潔系統，所述沼氣廢物流包含甲烷、二氧化碳和水以及可能包括硫、鹵化物、硅氧烷和揮發性有機化合物的雜質，所述沼氣清潔系統包括：

（a）用于將氫氣混合到沼氣廢物流中的氣體控制系統，所述氣體控制系統具有氫流動控制器和氫端口；

（b）脫氧催化劑床，所述脫氧催化劑床流體地聯接在所述氣體控制系統的下游，用來接收被混合的氫并使所述被混合的氫與所述沼氣中的殘留氧催化燃燒，從而將氧基本上從所述沼氣去除，并將所述沼氣流加熱；

（c）加氫脫硫催化劑床，所述加氫脫硫催化劑床流體地聯接在所述脫氧催化劑床的下游，該加氫脫硫催化劑床接收被加熱的沼氣流以便基本上將硫物種氫化為硫化氫并基本上將氯物種氫化為氯化氫；

（d）第一硫化氫去除吸附床，所述第一硫化氫去除吸附床流體地聯接在所述加氫脫硫催化劑床的下游，以便基本上將硫從所述沼氣去除；

（e）熱傳感器控制器，所述熱傳感器控制器用于測量沼氣流溫度并與所述氣體控制系統通信，

其中當操作并接收沼氣流時，將氫與所述沼氣混合，然后將氧基本上去除，通過發熱燃燒將所述沼氣流充分加熱，使得所述硫物種被所述加氫脫硫催化劑床氫化而被主要轉換為硫化氫，然后將被轉換的硫化氫從所述吸附床基本上去除，并且響應于所述熱傳感器控制器來進一步控制氫混合率。

2.根據權利要求1所述的沼氣清潔系統，其中所述氣體控制系統提供大于2%的增加氫濃度，并且所述沼氣流在所述脫氧劑床處的燃燒率在所述加氫硫化催化劑床之前提供了在250℃和400℃之間的沼氣溫度。

3.根據權利要求1所述的沼氣清潔系統，該沼氣清潔系統進一步包括：

（f）硫精處理吸附床，所述硫精處理吸附床流體地聯接在所述第一硫化氫去除吸附床的下游，以便從所述沼氣去除在還原或氧化狀態下部分地由銅或鎳構成的痕量硫水平。

4.根據權利要求1所述的沼氣清潔系統，該沼氣清潔系統進一步包括換熱器回路，

（g）節能換熱器，所述節能換熱器流體地聯接在脫氧催化劑床的上游并且聯接至退出所述硫化氫去除吸附床的被加熱的沼氣流，其中冷換熱側包括進入的沼氣流和離開的被冷卻的清潔沼氣，熱換熱回路由離開的清潔的被加熱沼氣流和脫氧催化劑床上游的沼氣流；

（h）輔助加熱器，所述輔助加熱器位于所述熱換熱回路內，用于在所述脫氧催化劑床中的發熱溫升不足時將所述脫氧催化劑床的上游的沼氣流加熱到250℃和400℃之間，以足夠用于基本將氧去除；

（i）輔助冷卻器，所述輔助冷卻器位于所述熱換熱回路內，用于冷卻所述沼氣流，所述冷卻器選擇在第二換熱器上以降低清潔的被加熱沼氣流的溫度，以及沼氣流動控制器，所述沼氣流動控制器流體地聯接至所述硫吸附床、換熱器和離開的被冷卻的清潔沼氣流，并且能操作成響應于表示在所述脫氧催化劑床內存在過度發熱溫升的熱傳感器而將熱的清潔沼氣流分布在熱或冷交換回路和換熱器之間，

其中在操作時返回到所述節能換熱器的熱沼氣的流動和溫度能被調節以將所述脫氧催化劑床的下游的沼氣溫度維持在250℃到不高于400℃的范圍內。

5.根據權利要求1所述的沼氣清潔系統，該沼氣清潔系統進一步包括：

（j）位于所述第一硫去除吸附劑床上游的氯去除吸附劑床。

6.根據權利要求4所述的沼氣清潔系統，該沼氣清潔系統進一步包括：

（k）硅氧烷去除吸附床，所述硅氧烷去除吸附床位于所述換熱器的上游，用于將硅氧烷從所述沼氣去除。

7.根據權利要求4所述的沼氣清潔系統，該沼氣清潔系統進一步包括流體地聯接在氫端口上游的沼氣預冷卻器，該沼氣預冷卻器從提供小于近似－10°F以將水和污染物冷凝的制冷劑回路、提供在－10°F和32°F之間以將水和一些污染物冷凝的制冷劑回路和能在32°F和50°F之間操作以基本上將水量冷凝出的水冷凝器的組中選擇。

8.根據權利要求4所述的沼氣清潔系統，該沼氣清潔系統進一步包括流體地聯接在氫端口上游的沼氣預冷卻器，該沼氣預冷卻器由噴水器和水分離器形成，用于將沼氣預冷卻并吸收水中的諸如氧化硫和硫化氫之類的雜質中的一些雜質。

9.根據權利要求6所述的沼氣清潔系統，其中所述硅氧烷吸附床由從活性炭、硅膠、分子篩或沸石的組中選擇的一個的形成。