[發(fā)明專利]一種沼氣增濕脫硫脫碳的系統(tǒng)及其工作方法

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• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111500332A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉蓉;王曉龍;肖天存;劉練波;郜時旺
• 申請（專利權）人: 中國華能集團有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開的一種沼氣增濕脫硫脫碳的系統(tǒng)及其工作方法，屬于沼氣除雜提純技術領域。包括加濕裝置、干燥裝置、第一給料裝置、第二給料裝置、混合器、氣流床反應器、除塵裝置和干燥裝置。通過加濕裝置和干燥裝置對堿性氧化物固體廢棄物原料進行預處理，從而降低碳酸化反應所需的溫度條件，并通過調節(jié)濕度可以在原料表面形成液膜，來提高CO₂和H₂S吸附速率；通過沼氣配濕和氣流床反應器內的增濕噴嘴，利用水蒸氣活化堿性氧化物固體廢棄物原料的孔隙結構，從而加快礦化速率；使用氣流床反應器來提高反應接觸時間。工藝簡單、反應條件溫和、能耗少、成本低、脫硫脫碳效率高、無二次污染、可同時實現脫硫脫碳，具有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于沼氣除雜提純技術領域，具體涉及一種沼氣增濕脫硫脫碳的系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術

沼氣是有機物在厭氧條件下經微生物的發(fā)酵作用生產的一種可燃性混合氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳，此外還有少量氫、氮氣、一氧化碳、硫化氫和氨等，二氧化碳的體積含量在25％-40％。沼氣中硫化氫的濃度受發(fā)酵原料或發(fā)酵工藝的影響，其含量變化很大，一般在0.8-14.5g/m³，這一數值己經超出了國家標準，因此在使用沼氣前，必須首先對沼氣進行除雜提純處理。通過沼氣除雜提純凈化不僅能實現能量的回收替代傳統(tǒng)能源，還能極大地降低碳排放量對溫室效應的影響，具有理想的碳減排效益。

脫硫脫碳是除雜提純的核心工藝。脫硫是為了避免硫化氫腐蝕壓縮機、儲氣罐及管道、發(fā)動機，以及避免造成催化劑中毒；脫碳是因為二氧化碳使沼氣的熱值、能量密度及燃燒速度降低，以及增大了沼氣點火溫度；脫水是為了避免水在導氣管道中積累后會使溶解硫化氫和氨氣等氣體而腐蝕壓縮機、儲氣罐及管道、發(fā)動機，以及防止沼氣在加壓儲存時冷凝或結冰。

脫除沼氣中CO₂和H₂S的方法很多，現有的沼氣除雜提純方法主要是溶劑法脫硫脫碳，采用醇胺類溶劑對天然氣中所含的CO₂和H₂S等多種有害組分進行脫除。工業(yè)上常用的醇胺主要有乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)等。溶劑法脫硫脫碳存在無選擇性，溶劑易發(fā)泡及降解變質，腐蝕性強，蒸汽壓高、蒸發(fā)損失量大等問題。

膜分離脫硫脫碳技術具有較多優(yōu)點，但目前尚未在工業(yè)上廣泛應用。主要原因是復雜的制膜工藝使得生產成本高昂，以及受目前工業(yè)生產水平的限制，膜的性能穩(wěn)定性較差。目前，膜分離技術無法保證在任何情況下使天然氣的凈化度達到管輸標準，因此還需增加傳統(tǒng)處理技術作為最終的凈化步驟。

發(fā)明內容

為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種沼氣增濕脫硫脫碳的系統(tǒng)及其工作方法，工藝簡單、反應條件溫和、能耗少、成本低、脫硫脫碳效率高、無二次污染、可同時實現脫硫脫碳，具有良好的應用前景。

本發(fā)明通過以下技術方案來實現：

本發(fā)明公開了一種沼氣增濕脫硫脫碳的系統(tǒng)，包括加濕裝置、干燥裝置、第一給料裝置、第二給料裝置、混合器、氣流床反應器、除塵裝置和干燥裝置；

加濕裝置的入口連接有堿性氧化物固體廢棄物進料管，加濕裝置的出口與干燥裝置的入口連接，干燥裝置的出口與第一給料裝置的入口連接，第一給料裝置的出口與氣流床反應器底部的文丘里管入口連接；

混合器的入口分別連接有第一進水管和沼氣進氣管，第一進水管上設有加熱裝置，混合器的出口與氣流床反應器頂部的文丘里管連通；氣流床反應器的出口與除塵裝置的入口連接，除塵裝置的氣體出口與干燥裝置的入口連接，干燥裝置的出口連接有凈化氣排出管；除塵裝置的固體出口與第二給料裝置的入口連接，除塵裝置的固體出口還連接有固體排出口，第二給料裝置的出口與氣流床反應器底部的文丘里管入口連接；

氣流床反應器內部設有若干增濕噴嘴，增濕噴嘴連接有第二進水管。