專利名稱：一種提取沼氣中的甲烷氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取沼氣中甲烷氣體的工藝。屬吸附分離工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
普通沼氣是由有機(jī)廢物經(jīng)過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體，其主要成分為甲烷(甲烷濃度 小于65%體積比)及二氧化碳，同時由于有機(jī)廢物中硫酸根離子及復(fù)雜的組分，在產(chǎn)酸菌 群及甲烷生成菌群的代謝作用下，厭氧發(fā)酵過程中還將產(chǎn)生少量的H2S、其他有機(jī)及無機(jī)氣 態(tài)組分，以及沼氣夾帶的物理水和飽和水蒸氣。普通沼氣由于其甲烷濃度低，(小于65%體 積比)現(xiàn)階段主要是將其經(jīng)過氣液分離、壓力緩沖后作為民用燃料使用。隨著國家對可再生能源重視程度的日益加深，可再生能源的開發(fā)和利用技術(shù)也得 到了極大的提高。其中之一就包括有機(jī)廢物厭氧發(fā)酵生成的普通沼氣。普通沼氣在作為普通燃料使用時，不需要進(jìn)行特殊的處理。但在作為工業(yè)原料 和特殊燃料時，對沼氣中的甲烷濃度就有嚴(yán)格的要求，例如作為一般公共燃?xì)獾奶烊粴鈺r 要求甲烷氣的含量高于95% (V%)；在做車用天然氣時就要求甲烷氣的含量要高于97% (V% )。沼氣中含有的雜質(zhì)組分主要是二氧化碳，現(xiàn)有技術(shù)在提取沼氣中甲烷氣體時采用的 是傳統(tǒng)“脫碳”技術(shù)。傳統(tǒng)“脫碳”技術(shù)主要包括化學(xué)吸收法脫碳和吸附法脫碳?！缎『铣砂睆S工藝技術(shù)與設(shè)計手冊》P.665披露了兩種“化學(xué)吸收法脫碳”技術(shù)。化 學(xué)吸收法是基于堿性溶劑對二氧化碳的高溶解度，使氣體在通過吸收塔時其中的二氧化碳 被堿性溶劑吸收，吸收飽和后的堿性溶劑通過再生塔脫出二氧化碳后循環(huán)使用，但是由于 化學(xué)吸收法脫碳流程長，操作相對復(fù)雜；利用化學(xué)吸收法脫碳需要原料氣具有較高的操作 壓力。操作費用及能耗較高、投資大，存在一定污染。因此目前還難以被應(yīng)用于提取沼氣中 甲烷氣體，尤其是在規(guī)模比較小時。傳統(tǒng)“脫碳“技術(shù)在進(jìn)行提取時利用壓縮機(jī)進(jìn)行升壓至較高壓力。吸附法脫碳技術(shù)因其工作原理利用的是以不同吸附劑對不同的物質(zhì)有著不同的 吸附容量(吸附能力)，和相同吸附劑對同一種物質(zhì)隨著壓力的升高吸附容量增大，壓減小 吸附量減少的特性。因受吸附劑自身性能的影響，同樣需要原料氣體具有的工作壓力，《新 型變壓吸附脫碳技術(shù)的開發(fā)和利用》一文中介紹的吸附法脫碳技術(shù)，其適用于原料氣壓力 范圍為0. 7 1. 3MPa。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)“脫碳”技術(shù)的上述缺點，提出一種采用壓力小于0. 3MPa 交替吸附_真空再生的物理分離法來提取沼氣中甲烷氣體的方法。本發(fā)明的提取沼氣中的甲烷氣體的方法，其過程為1、將預(yù)處理后的沼氣引入裝 有吸附劑的塔中，在常壓 0. 3Mpa的壓力下完成吸附；2、在真空狀態(tài)下再生，解吸出來的 組分利用真空泵抽離吸附塔；3、完成抽空過程后，利用部分產(chǎn)品甲烷氣體將吸附塔壓力升 至系統(tǒng)的工作壓力，進(jìn)行吸附的準(zhǔn)備過程。
本發(fā)明的優(yōu)點是1)普通沼氣的壓力通常很低，本發(fā)明采用低壓吸附，因而配置的壓縮機(jī)排氣壓力 要求低，其電耗相應(yīng)也低；同時設(shè)備耐壓要求低，制造成本低，運行安全性高。2)設(shè)備少。采用物理分離時，塔數(shù)的多少取決于均壓次數(shù)的多少，本發(fā)明在低壓下 吸附，需要的均壓次數(shù)較少，相應(yīng)塔數(shù)就少。
3)甲烷收率高。甲烷氣體濃度達(dá)到95%以上，甲烷氣體的收率可達(dá)到92%以上。本發(fā)明的內(nèi)容結(jié)合以下實施例作更進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實施 例中所涉及的內(nèi)容。


圖1是本實施例的流程示意圖
具體實施例方式參見圖1，為方便敘述，下面以A、B、C三個吸附塔為例來說明本發(fā)明。其中，塔A處 于吸附過程，塔B處于準(zhǔn)備過程，塔C處于再生過程。下面將每個塔的工作狀態(tài)簡述如下吸附過程本實施例采用單塔吸附，即在任何時候都只有一個塔處于吸附步驟，吸附時間根 據(jù)產(chǎn)品純度的不同可自由調(diào)整。將原料沼氣經(jīng)過氣液分離、脫硫、升壓預(yù)處理，沼氣壓力為0. 2MPa。經(jīng)閥門Ia從塔 A底部進(jìn)入，沼氣中的二氧化碳等高沸點雜質(zhì)部分被吸附劑吸附，通過吸附后沼氣的甲烷氣 含量可達(dá)95%以上。該甲烷氣體經(jīng)閥門2a從塔A頂部出來，一部分作為產(chǎn)品氣送用戶使 用；另一部分作為準(zhǔn)備氣源對B塔進(jìn)行升壓使用。塔A達(dá)到飽和狀態(tài)后切換到塔B吸附、塔 B達(dá)到飽和狀態(tài)后切換到塔C吸附。形成三塔循環(huán)。再生過程再生過程包括均壓、逆放和抽空。均壓在塔A吸附的同時，完成吸附步驟的塔C，經(jīng)閥門4C、4B與塔B進(jìn)行壓力平 均，塔C內(nèi)所有有效空間的甲烷氣回收在塔B中，從而提高甲烷氣收率；逆放完成均壓步驟的塔C，經(jīng)閥門3C逆著吸附的方向，將吸附塔壓力從0. 2MPa, 降低至0. 02MPa,因壓力降低吸附容量減少，被吸附劑吸附的雜質(zhì)組分解吸一部分，產(chǎn)生的 解吸氣體經(jīng)放空總管排出；抽空完成逆放后的塔C內(nèi)的吸附劑還有很大一部分的雜質(zhì)沒有解吸，需要通過 抽空進(jìn)一步降低吸附劑的吸附容量。本實施例將抽空分成兩步進(jìn)行，第一步是將塔C內(nèi)的 氣體通過閥門3C進(jìn)行抽空，在抽空的同時通過閥門5、6與真空緩沖罐Vl進(jìn)行壓力平均；第 二步，關(guān)閉閥門5，直接使用真空泵Pl對塔C進(jìn)行抽空，使塔C內(nèi)的壓力降低至-0. OSMpa以 下，剩余雜質(zhì)隨之排出塔外。完成抽空后，關(guān)閉閥門6，開啟閥門5利用真空泵Pl將真空緩 沖罐Vl抽至規(guī)定的真空度。即完成塔C的再生過程。吸附準(zhǔn)備過程吸附準(zhǔn)備過程包括均壓和升壓兩個過程。均壓即前所述，來自塔C的濃度很高的甲烷氣體經(jīng)過閥門4c、4b利用壓差流入塔B內(nèi)，通過均壓使塔B內(nèi)的壓力得到了增加，同時塔C內(nèi)的有效組分甲烷氣也同時得到回 收；升壓在均壓過程結(jié)束后，塔B內(nèi)的壓力與系統(tǒng)操作壓力之間還存在一定差值，為保證裝置穩(wěn)定、安全的運行，利用產(chǎn)品甲烷氣經(jīng)閥門4B、7從塔B頂部進(jìn)入，將塔B壓力升至 吸附壓力0. 2MPa。完成其吸附準(zhǔn)備過程。塔A達(dá)到飽和狀態(tài)后切換到塔B吸附，塔A轉(zhuǎn)入再生過程、塔C轉(zhuǎn)入吸附準(zhǔn)備過程。三個吸附塔在通過上面的步驟，構(gòu)成一個循環(huán)，保證了原料氣的連續(xù)進(jìn)料和產(chǎn)品 氫氣的連續(xù)輸出。實踐證明，在常壓至0.3MPa的壓力范圍內(nèi)吸附，都可以獲得上述結(jié)果。
權(quán)利要求
一種提取沼氣中的甲烷氣體的方法，其特征是所述的方法為1)、將預(yù)處理后的沼氣引入裝有吸附劑的塔中，在常壓～0.3Mpa的壓力下完成吸附；2)、在真空狀態(tài)下再生，解吸出來的組分利用真空泵抽離吸附塔；3)、完成抽空過程后，利用部分產(chǎn)品甲烷氣體將吸附塔壓力升至系統(tǒng)的工作壓力，進(jìn)行吸附準(zhǔn)備過程。
全文摘要
一種提取沼氣中的甲烷氣體的方法，屬吸附分離工程技術(shù)領(lǐng)域。所述的方法為1)將預(yù)處理后的沼氣引入裝有吸附劑的塔中，在常壓～0.3MPa的壓力下完成吸附；2)在真空狀態(tài)下再生，解吸出來的組分利用真空泵抽離吸附塔；3)完成抽空過程后，利用部分產(chǎn)品甲烷氣體將吸附塔壓力升至系統(tǒng)的工作壓力，進(jìn)行吸附準(zhǔn)備過程。優(yōu)點是電耗更低；在低壓下吸附，需要的均壓次數(shù)較少，使相應(yīng)塔數(shù)就少。甲烷含量大于95％的沼氣甲烷收率可達(dá)到92％以上。特別適用于從普通沼氣中濃縮提取甲烷氣體。
文檔編號C07C7/12GK101817715SQ20091006028
公開日2010年9月1日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者張學(xué)文, 肖軍, 鐘婭玲, 鐘雨明, 陳天洪 申請人:四川亞連科技有限責(zé)任公司