[發(fā)明專利]一種沼氣處理方法及沼氣處理系統(tǒng)

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2014-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103980971A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱贊強(qiáng);賀少君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南和道資源科技有限公司
• 主分類號(hào): C10L3/10
• 分類號(hào): C10L3/10;B01D53/75;B01D53/78;B01D53/62;B01D53/52;C01F11/18;C01B17/05
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于資源再生技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沼氣處理方法及沼氣處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

造紙廠生產(chǎn)過(guò)程中的有機(jī)廢水經(jīng)過(guò)厭氧消化處理后會(huì)產(chǎn)生沼氣，沼氣的主要成分是甲烷、二氧化碳、少量的硫化氫、水分和其他組分。沼氣中硫化氫的含量通常在10000ppm～30000ppm，會(huì)嚴(yán)重腐蝕管道及設(shè)備等，并且其燃燒后會(huì)生成二氧化硫，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；沼氣中二氧化碳的含量約為35％～40％，會(huì)降低沼氣的燃燒熱值，從而無(wú)法滿足管道天然氣和車用天然氣的氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此沼氣的處理過(guò)程中一般要除去以上兩種組分。

現(xiàn)有脫硫常用的方法有三種：干法脫硫、濕法脫硫與生物脫硫。其中，干法脫硫是利用氧化鐵、活性炭等固體顆粒脫硫劑，通過(guò)物理化學(xué)吸附作用，去除沼氣中的硫化氫，這種方法的脫硫劑吸附容量小，吸附飽和后需要更換，且更換勞動(dòng)強(qiáng)度較大，同時(shí)廢棄的脫硫劑處置不當(dāng)又會(huì)造成新的污染。因此，干法脫硫更適用于硫化氫含量低的沼氣精脫硫處理。

濕法脫硫以碳酸鈉為堿源，利用其水溶液與沼氣接觸時(shí)的酸堿反應(yīng)吸收掉沼氣中的硫化氫組分，同時(shí)利用碳酸鈉水溶液中的一種酞菁鈷系催化劑在空氣中氧氣的協(xié)同作用下，將吸收液中的HS^-氧化為單質(zhì)S，使S從整個(gè)脫硫裝置中分離出來(lái)作為商品出售，除硫后的溶液得到再生而重新具有吸附硫化氫的能力，從而達(dá)到循環(huán)利用，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，只需要補(bǔ)充少量損耗的堿源和催化劑。濕法脫硫適用于氣量大、硫化氫含量高的場(chǎng)合，而且對(duì)沼氣負(fù)荷波動(dòng)較大的工況也有很好的適應(yīng)力。

生物脫硫是以碳酸鈉或氫氧化鈉為堿源，利用其水溶液與沼氣接觸時(shí)的酸堿反應(yīng)吸收掉沼氣中的硫化氫組分，然后利用微生物的氧化還原生命活動(dòng)，并在空氣中氧氣的協(xié)同作用下，將吸收液中的HS^-氧化為單質(zhì)S，使S從整個(gè)脫硫裝置中分離出來(lái)作為商品出售，除硫后的溶液得到再生而重新具有吸附硫化氫的能力，循環(huán)利用，微生物在此過(guò)程中經(jīng)歷生長(zhǎng)、繁殖、死亡的生命旅程。生物脫硫主要依賴微生物的正常生命活動(dòng)而得以完成，因此，對(duì)操作、控制、氣源特性和外部環(huán)境的穩(wěn)定性都有很苛刻的要求，一旦出現(xiàn)不利因素，微生物的處理效率便會(huì)急劇下降，甚至菌種大量死亡而導(dǎo)致裝置無(wú)法運(yùn)行。目前生物脫硫還只是處于中試階段，離工程應(yīng)用還有大量的基礎(chǔ)研究和工程開(kāi)發(fā)工作要做。

脫碳常用的方法包括：化學(xué)吸收法、PSA法、水洗法與膜分離法。其中，化學(xué)吸收法采用堿性溶液(醇胺類物質(zhì))，利用酸堿反應(yīng)，吸收沼氣中的二氧化碳，再通過(guò)溶液的加熱，氣提過(guò)程，釋放出被吸收的二氧化碳使吸收液得到再生，重新具備脫碳功能。該方法的甲烷收率可達(dá)99.9％以上，甲烷含量可達(dá)99％以上，而凈化氣中二氧化碳含量小于0.1％，但由于溶液的再生需要用到蒸汽，對(duì)于沒(méi)有蒸汽的企業(yè)，此法略有局限性，但可通過(guò)增設(shè)蒸汽鍋爐來(lái)解決。

PSA法是利用吸附劑對(duì)不同組分的吸附能力不同，且吸附在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨溫度的上升而下降的特性，實(shí)現(xiàn)沼氣中不同組分的分離，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)吸附劑在高壓下吸附在低壓下解吸再生，使吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達(dá)到連續(xù)分離的目的。此方法自動(dòng)化程度較高，操作簡(jiǎn)單，但甲烷的吸收率低，只有85％～93％，浪費(fèi)甲烷資源，且運(yùn)行過(guò)程的氣路切換需要用到大量的程控閥，一使容易由于粉塵堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，另一方面廢棄的吸附劑會(huì)帶來(lái)新的污染。

水洗法是利用二氧化碳在高壓常溫或低壓低溫下于水中的溶解度較大，而甲烷在此條件下溶解度較小的特性，實(shí)現(xiàn)沼氣中甲烷與二氧化碳的分離。此法可同時(shí)去除部分的硫化氫組分，且水來(lái)源廣，但水洗后產(chǎn)品氣含水量增加，加大了脫水負(fù)荷，且裝置能耗較高。

膜分離法是利用沼氣中國(guó)不同組分在高分子膜上的溶解-擴(kuò)散速率不同，實(shí)現(xiàn)脫碳凈化目的。此法不會(huì)產(chǎn)生廢液及廢棄固體，比較環(huán)保，但其動(dòng)力消耗高，甲烷收率很低，且膜生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，目前仍以實(shí)驗(yàn)室以及中試研究為主。

現(xiàn)有造紙廠對(duì)沼氣的處理，主要有(1)直接燃燒法；(2)濕法脫硫回收硫磺，而脫硫后的沼氣作為鍋爐燃料；(3)先采用濕法脫硫，再采用化學(xué)吸收法或PSA法或水洗法脫除二氧化碳，去硫去碳后的沼氣經(jīng)后處理并入城市管網(wǎng)或作為車用天然氣。但上述方法均不能回收利用二氧化碳。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種沼氣處理方法及沼氣處理系統(tǒng)，該處理方法可回收利用二氧化碳。

本發(fā)明提供了一種沼氣處理方法，包括：

將沼氣進(jìn)行濕法脫硫處理后，得到脫硫后的氣體；

將所述脫硫后的氣體與氫氧化鈣溶液混合，進(jìn)行脫碳處理，得到脫碳后的氣體與懸浮液；