生物天然氣制備裝置及其制備的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了生物天然氣制備裝置及其制備的方法，該裝置包括順次通過管道連接第一螺桿壓縮機(jī)、第一凈化罐、氣體緩沖罐及第一膜組件系統(tǒng)，第一膜組件系統(tǒng)的高壓出口連接產(chǎn)品氣體輸送管道，低壓出口通過管道依次連接第二螺桿壓縮機(jī)、第二凈化罐及第二膜組件系統(tǒng)，第二膜組件系統(tǒng)的高壓出口連接氣體緩沖罐，低壓出口接廢氣排放管道。該方法包括：將原始?xì)怏w經(jīng)第一螺桿壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入第一凈化罐及第一膜組件系統(tǒng)，高壓產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣體輸送管道輸出，低壓氣體進(jìn)入第二螺桿壓縮機(jī)加壓后順次進(jìn)入第二凈化罐及第二膜組件系統(tǒng)，濃縮氣回流進(jìn)入氣體緩沖罐，剩余廢氣排出。本發(fā)明采用兩級(jí)壓縮及兩級(jí)膜分離，在減小壓縮機(jī)功率同時(shí)減少膜用量，處理成本低。
【專利說明】生物天然氣制備裝置及其制備的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣制備領(lǐng)域，具體涉及生物天然氣制備裝置及其制備的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]沼氣及垃圾填埋氣通過提純?yōu)樯锾烊細(xì)馔瑫r(shí)銷售天然氣或制備壓縮天然氣(Compressed Natural Gas, CNG)進(jìn)行銷售。沼氣在提純過程中用到氣體膜分離技術(shù)。氣體膜分離技術(shù)是近年來被應(yīng)用于制備生物天然氣的最前沿技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于沼氣及垃圾填埋氣制備生物天燃?xì)馐袌?chǎng)。該技術(shù)與傳統(tǒng)的其他脫碳工藝(胺洗法、變壓吸附法、高壓水洗)有明顯的優(yōu)勢(shì)，比如:操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，占地省、無任何污染及運(yùn)行費(fèi)用低。
[0003]現(xiàn)有的生物天然氣制備方法:經(jīng)過脫硫后的沼氣，進(jìn)入氣體緩沖罐，然后被壓縮機(jī)加壓，通過預(yù)處理部分，即氣體干燥裝置、活性炭過濾器、過濾罐及恒溫裝置后，去除氣體中的水蒸氣及壓縮機(jī)產(chǎn)生的油脂及氣體中的顆粒，在溫度控制范圍內(nèi)進(jìn)入膜組件系統(tǒng)，通過兩級(jí)直接串聯(lián)的膜組件分離產(chǎn)生三個(gè)出口氣。第一部分為直接生成產(chǎn)品氣，氣體在高壓狀態(tài)，第二部分為回流氣，在低壓狀態(tài)，該部分回流氣與進(jìn)氣合并經(jīng)緩沖罐進(jìn)入壓縮機(jī)，第三部分在低壓，是富集二氧化碳?xì)怏w被排除。
[0004]現(xiàn)有的利用沼氣制備生物天然氣的裝置，所得到的生物天然氣處理氣體的成本較聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種處理成本低的生物天然氣制備裝置。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0008]一種生物天然氣制備裝置，包括順次通過管道連接第一螺桿壓縮機(jī)、第一凈化罐，所述第一凈化罐通過管道連接氣體緩沖罐，所述氣體緩沖罐通過管道連接第一膜組件系統(tǒng)，所述第一膜組件系統(tǒng)的高壓出口連接產(chǎn)品氣體輸送管道，所述第一膜組件系統(tǒng)的低壓出口通過管道連接第二螺桿壓縮機(jī)，所述第二螺桿壓縮機(jī)通過管道連接第二凈化罐，所述第二凈化罐通過管道連接第二膜組件系統(tǒng)，所述第二膜組件系統(tǒng)的高壓出口連接氣體回流管的一端，所述氣體回流管的另一端連氣體緩沖罐，所述第二膜組件系統(tǒng)的低壓出口連接廢氣排放管道。
[0009]本發(fā)明還提供一種使用上述的生物天然氣制備裝置制備生物天然氣的方法，包括以下步驟:
[0010]將原始?xì)怏w經(jīng)第一螺桿壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入第一凈化罐進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的氣體進(jìn)入第一膜組件系統(tǒng)，產(chǎn)生的高壓產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣體輸送管道輸出，低壓氣體進(jìn)入第二螺桿壓縮機(jī)加壓后順次進(jìn)入第二凈化罐及第二膜組件系統(tǒng)，得到的濃縮氣通過氣體回流管回流進(jìn)入氣體緩沖罐，剩余的低壓廢氣通過廢氣排放管道排出。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1.本發(fā)明采用兩級(jí)壓縮及兩級(jí)膜分離技術(shù)，因?yàn)榇蟠蠼档土藲怏w的回流比，與傳統(tǒng)工藝相比氣體回流比減少一倍，大大減小壓縮機(jī)總裝機(jī)功率，同時(shí)也減少膜用量，與傳統(tǒng)工藝相比減少40%膜用量。使產(chǎn)品在一次性投資及運(yùn)行成本上都大大降低，與傳統(tǒng)工藝相比減少30-40%。
[0013]2.由于膜組件材料優(yōu)質(zhì)特性省略傳統(tǒng)工藝中繁瑣預(yù)處理設(shè)備，本發(fā)明不需要?dú)怏w干燥器、活性炭過濾罐、恒溫裝置等裝置，與傳統(tǒng)工藝相比使工藝路線更簡(jiǎn)單，便于操作維護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的生物天然氣制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:
[0017]1-第一螺桿壓縮機(jī)；2_廢氣排放管道；3_第一凈化罐；4_氣體緩沖罐；5_第一膜組件系統(tǒng)；6_產(chǎn)品氣體輸送管道；7_第二螺桿壓縮機(jī)；8_第二凈化罐；9_第二膜組件系統(tǒng)；10-氣體回流管。

【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]參見圖1，一種生物天然氣制備裝置，包括順次通過管道連接第一螺桿壓縮機(jī)I及第一凈化罐3，第一凈化罐3通過管道連接氣體緩沖罐4，氣體緩沖罐4通過管道連接第一膜組件系統(tǒng)5，第一膜組件系統(tǒng)5的高壓出口連接有產(chǎn)品氣體輸送管道6，第一膜組件系統(tǒng)5的低壓出口通過管道連接第二螺桿壓縮機(jī)7，第二螺桿壓縮機(jī)7通過管道連接第二凈化罐8，第二凈化罐8通過管道連接第二膜組件系統(tǒng)9，第二膜組件系統(tǒng)9的高壓出口連接氣體回流管10的一端，氣體回流管10的另一端連氣體緩沖罐4，第二膜組件系統(tǒng)9的低壓出口連接廢氣排放管道2。
[0020]本發(fā)明的生物天然氣制備裝置通過兩級(jí)壓縮及兩級(jí)膜分離，生產(chǎn)的產(chǎn)品氣成本低。高壓出口指出口氣體壓力為10-12個(gè)大氣壓，低壓出口指出口氣體壓力為I個(gè)大氣壓。高壓和低壓是指兩個(gè)相對(duì)而言。
[0021]本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第一螺桿壓縮機(jī)1、第一凈化罐3、氣體緩沖罐
4、第一膜組件系統(tǒng)5、第二螺桿壓縮機(jī)7、第二凈化罐8及第二膜組件系統(tǒng)9設(shè)置在集裝箱內(nèi)。
[0022]本發(fā)明的設(shè)備占地省，所有設(shè)備都撬裝在集裝箱內(nèi)，安裝方便，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷調(diào)整系統(tǒng)使用量，最大節(jié)省能耗。適合偏遠(yuǎn)地區(qū)安裝。
[0023]本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第一凈化罐和第二凈化罐均包括依次設(shè)置的主管路過濾機(jī)、油霧過濾器及微油霧過濾器，通過第一凈化罐凈化后使氣體中粉塵含量小于0.3um,油霧小于0.01ppm0第二凈化罐凈化處理去除氣體通過第二螺桿壓縮機(jī)加壓后帶來的油及雜質(zhì)，通過第二凈化罐的處理后氣體中粉塵小于0.3um,油霧小于
0.01ppm0
[0024]本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第一膜組件系統(tǒng)8和第二膜組件系統(tǒng)9均包括兩個(gè)以上并聯(lián)連接的膜組件，所述膜組件包括膜及外殼，所述膜安裝在所述外殼內(nèi)。
[0025]本發(fā)明的裝置通過多個(gè)膜組件并聯(lián)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的膜分離。
[0026]優(yōu)選的，膜為聚醚醚酮樹脂膜。
[0027]本發(fā)明的膜采用工程塑料聚醚醚酮(PEEK)樹脂為原料制備的膜，聚醚醚酮(PEEK)樹脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，膜在抗腐蝕性，抗高溫及液態(tài)水上有著非常突出的特征，沼氣前凈化只需要對(duì)粉塵及殘留油需要處理，處理達(dá)到粉塵小于0.3UM，油脂含量小于0.01ppm，對(duì)水，烴類及溫度沒有預(yù)處理要求，所以與傳統(tǒng)膜預(yù)處理工藝相比，省略了除水干燥裝置、去除烴的活性炭?jī)艋藜氨Ｗo(hù)膜效率的恒溫裝置三個(gè)設(shè)備及步驟，大大節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0028]本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第一膜組件系統(tǒng)8與第二膜組件系統(tǒng)9中的膜的總面積的比例為4-5:1。即第一膜組件系統(tǒng)8中膜的總面積為第二膜組件系統(tǒng)9中膜的總面積的4-5倍，這種比例設(shè)置可以使沼氣提純到一級(jí)天然氣標(biāo)準(zhǔn)，甲烷含量大于95%。
[0029]本發(fā)明還提供一種使用上述的生物天然氣制備裝置制備生物天然氣的方法，包括以下步驟:
[0030]將原始?xì)怏w經(jīng)第一螺桿壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入第一凈化罐進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的氣體進(jìn)入第一膜組件系統(tǒng)，產(chǎn)生的高壓產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣體輸送管道輸出，低壓氣體進(jìn)入第二螺桿壓縮機(jī)加壓后順次進(jìn)入第二凈化罐及第二膜組件系統(tǒng)，得到的濃縮氣通過氣體回流管回流進(jìn)入氣體緩沖罐，剩余的低壓廢氣通過廢氣排放管道排出。
[0031]本發(fā)明生產(chǎn)的高壓產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣體輸送管道輸出，高壓指10-12個(gè)大氣壓,低壓氣體指I個(gè)大氣壓，其余的低壓氣體進(jìn)入第二螺桿壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入第二凈化罐再次進(jìn)行凈化處理去除壓縮機(jī)加壓帶來的油及雜質(zhì)，然后再進(jìn)入第二膜組件系統(tǒng)進(jìn)行膜分離，分離后的高壓氣體通過管道回流進(jìn)入氣體緩沖罐，剩余的低壓廢氣排出。本發(fā)明采用兩級(jí)壓縮及兩級(jí)膜分離，與傳統(tǒng)工藝比減小壓縮機(jī)功率同時(shí)減少膜用量，預(yù)處理變簡(jiǎn)單，處理成本低。本發(fā)明基于氣體膜分離技術(shù)，通過兩級(jí)壓縮及兩級(jí)膜分離的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)主要?dú)怏w甲烷和二氧化碳的分離，最終達(dá)到天然氣使用標(biāo)準(zhǔn)。
[0032] 優(yōu)選地，本發(fā)明的原始?xì)怏w為沼氣或垃圾填埋氣，所述原始?xì)怏w進(jìn)入第一螺桿壓縮機(jī)之前需要預(yù)先進(jìn)行脫硫處理。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了利用沼氣和垃圾填埋氣制備生物天然氣，產(chǎn)品氣中甲烷的體積百分含量在95%以上，二氧化碳的體積百分含量在3%以下。
[0033]優(yōu)選地，第一螺桿壓縮機(jī)將原始?xì)怏w加壓后的壓力為10-12個(gè)大氣壓，經(jīng)第二螺桿壓縮機(jī)加壓后的壓力為10-12個(gè)大氣壓。
[0034]優(yōu)選地，所述原始?xì)怏w中甲烷的體積百分含量為45-60%，二氧化碳的體積百分含量為 40-50%。
[0035]下面通過一個(gè)對(duì)比例來對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0036]所使用的氣體及對(duì)產(chǎn)品氣的要求:
[0037]1、粗沼氣
[0038]

【權(quán)利要求】
1.一種生物天然氣制備裝置，包括順次通過管道連接第一螺桿壓縮機(jī)、第一凈化罐，其特征在于，所述第一凈化罐通過管道連接氣體緩沖罐，所述氣體緩沖罐通過管道連接第一膜組件系統(tǒng)，所述第一膜組件系統(tǒng)的高壓出口連接產(chǎn)品氣體輸送管道，所述第一膜組件系統(tǒng)的低壓出口通過管道連接第二螺桿壓縮機(jī)，所述第二螺桿壓縮機(jī)通過管道連接第二凈化罐，所述第二凈化罐通過管道連接第二膜組件系統(tǒng)，所述第二膜組件系統(tǒng)的高壓出口連接氣體回流管的一端，所述氣體回流管的另一端連氣體緩沖罐，所述第二膜組件系統(tǒng)的低壓出口連接廢氣排放管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物天然氣制備裝置，其特征在于，所述第一螺桿壓縮機(jī)、第一凈化罐、氣體緩沖罐、第一膜組件系統(tǒng)、第二螺桿壓縮機(jī)、第二凈化罐及第二膜組件系統(tǒng)設(shè)置在集裝箱內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物天然氣制備裝置，其特征在于，所述第一凈化罐和第二凈化罐均包括依次設(shè)置的主管路過濾機(jī)、油霧過濾器及微油霧過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的生物天然氣制備裝置，其特征在于，所述第一膜組件系統(tǒng)和第二膜組件系統(tǒng)均包括兩個(gè)以上并聯(lián)連接的膜組件，所述膜組件包括膜及外殼，所述膜安裝在所述外殼內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物天然氣制備裝置，其特征在于，所述膜為聚醚醚酮樹脂膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物天然氣制備裝置，其特征在于，所述第一膜組件系統(tǒng)與第二膜組件系統(tǒng)中的膜的總面積的比例為4-5:1。
7.一種使用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的生物天然氣制備裝置制備生物天然氣的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將原始?xì)怏w經(jīng)第一螺桿壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入第一凈化罐進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的氣體進(jìn)入第一膜組件系統(tǒng)，產(chǎn)生的高壓產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣體輸送管道輸出，低壓氣體進(jìn)入第二螺桿壓縮機(jī)加壓后順次進(jìn)入第二凈化罐及第二膜組件系統(tǒng)，得到的濃縮氣通過氣體回流管回流進(jìn)入氣體緩沖罐，剩余的低壓廢氣通過廢氣排放管道排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述原始?xì)怏w為沼氣或垃圾填埋氣，所述原始?xì)怏w進(jìn)入第一螺桿壓縮機(jī)之前需要進(jìn)行脫硫處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一螺桿壓縮機(jī)將原始?xì)怏w加壓后的壓力為10-12個(gè)大氣壓，經(jīng)第二螺桿壓縮機(jī)加壓后的壓力為10-12個(gè)大氣壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述原始?xì)怏w中甲烷的體積百分含量為45-60 %，二氧化碳的體積百分含量為40-50 %。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK104073309SQ201410333926
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】康一群 申請(qǐng)人:北京海珍志闊科技有限公司