[實用新型]沼氣脫硫脫碳純化系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520220871.4
• 申請日: 2015-04-13
• 公開（公告）號: CN204656306U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 高衛(wèi)華
• 申請（專利權）人: 天紫環(huán)保投資控股有限公司
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/78;B01D53/52;B01D53/62;C10L3/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 田陽

技術領域

本實用新型屬于沼氣處理設備技術領域，特別涉及一種沼氣脫硫脫碳純化系統(tǒng)。

背景技術

沼氣的成分一般有甲烷、二氧化碳、氧氣、氮氣、一氧化碳、氫氣、水和硫化氫等其它氣體組成。沼氣的純化工藝主要保留其可燃和助燃成分甲烷、氧氣、一氧化碳和氫氣，對沼氣中的H₂S，H₂O，CO₂和其它雜質進行去除。

脫硫是為了避免硫化氫(H₂S)腐蝕設備和管道，硫化氫在沼氣發(fā)動機及內燃機中會使軸承和一些配合表面腐蝕，使發(fā)動機的潤滑油變質，從而加快發(fā)動機磨損；而且泄露的H₂S會引起中毒，其燃燒放出的產物SO₂、SO₃是造成酸雨的罪魁禍首，比H₂S造成的危害還要大。脫水是因為導氣管中如果積累了水會溶解硫化氫(H₂S)而腐蝕管道，此外當沼氣在后期被加壓儲存時，為了防止因為凝結水而凍壞儲氣罐，也必須對水進行去除。去除沼氣中CO₂是因為CO₂降低了沼氣的能量密度、熱值、燃燒速度，且增大了沼氣的點火溫度，如果所用的沼氣需要達到天然氣標準或者被用作汽車燃料，那么就必須對其中的CO₂進行去除。

脫除氣體中的硫化氫的方法很多，一般可分為干法和濕法兩大類。濕法脫硫按溶液的吸收與再生性質又可分為氧化法、化學吸收法、物理吸收法。氧化法是借溶液中載氧體的催化作用，把被吸收的硫化氫轉化為硫磺，使溶液獲得再生。主要有氨水法、砷堿法和蒽醌二磺酸鈉法等。化學吸收法以弱堿性溶液為吸收劑，與硫化氫進行化學反應形成化合物，當富液溫度升高壓力降低時，該化合物就分懈，使硫化氫放出。這類方法有烷基醇胺、堿性溶液法等。物理吸收法常用有機溶劑為吸收劑，其吸收完全為物理過程，當富液降低壓力時，硫化氫就完全放出。這類方法有聚乙二醇二甲醚法，冷甲醇法等。盡管濕法脫硫精度差，需大大降低氣體溫度，但它可以處理較高硫化氫含量的原料氣，運行費用低，適合大規(guī)模生產等特點而在工業(yè)上廣泛使用。干法脫硫按原理和方法可分為化學吸附法、化學吸收法和催化加氫法三種。化學吸附法即脫硫劑吸附氣體中的硫化物從而達到脫硫的目的，活性炭和分子篩即屬于此類；化學吸收法即脫硫劑與氣體中的硫化物反應將硫化物脫除的過程，其脫硫劑有氧化鐵、氧化鋅、氧化錳等；催化加氫法即含硫氣體在鈷鉬、鎳鉬等催化劑存在時，使有機硫轉化為H₂S然后將其脫除。干法脫硫中最早使用的是氧化鐵和活性炭法，而近代工業(yè)上也常用干法脫硫作為脫除有機硫和精細脫硫的手段。

由于碳酸鈉溶液呈堿性，能吸收酸性氣體，而且由于弱酸性的緩沖作用，在吸收酸性氣體時，pH值不會很快發(fā)生變化，保證了系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性。此溶液對H₂S吸收的化學反應方程式為：Na₂CO₃+H₂S＝NaHCO₃+NaHS。在采用堿性溶液法去除H₂S的工藝中，堿性溶液和H₂S反應，會降低堿性溶液的濃度，從而使吸收效率降低；工業(yè)中利用堿性溶液法去除H₂S，一種是直接將氣體通入堿性溶液中，另一種是采用噴淋的方法，前一種方法浪費堿性溶液，而后一種方法普遍存在的問題是噴淋霧液與H₂S氣體不能有效的充分接觸，導致脫硫率較低。

沼氣中的脫碳方法主要是液體吸收法和固體吸附法，液體吸收法分為兩大類：一類是物理吸收法，即利用CO₂能溶于某些液體的這一特性將其從混合物中分離出來，不同的溶劑吸收CO₂的能力不同，最終達到的純化度也不一樣，但一般都比化學吸收的純化度低。另一類是化學吸收法，根據(jù)CO₂是酸性氣體的特性，利用堿性吸收劑與CO₂進行化學反應來去除。化學吸收法在不太高的壓力下就可將氣體中的CO₂精制到很高的程度。但當用化學吸收時，當化學吸收劑完全反應完后就不再具有吸收CO₂的特性，所以化學吸收劑的吸收能力是有限的。

在采用堿性溶液法去除CO₂的工藝中，通常直接將氣體通入堿性溶液中，存在CO₂氣體不能有效的充分與堿性溶液接觸問題，導致脫硫率較低；同時，堿性溶液和CO₂反應，會降低堿性溶液的濃度，從而使吸收效率降低。