一種沼氣膜分離脫碳裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種沼氣膜分離脫碳裝置，包括壓縮機(jī)、干燥脫水系統(tǒng)、一級膜系統(tǒng)、二級膜系統(tǒng)、CO2回收裝置和甲烷存儲(chǔ)裝置，通過利用各氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴(kuò)散速率不同，依照氣體滲透通過膜的速率快慢，可把氣體分成“快氣”和“慢氣”。各氣體組分在膜兩側(cè)分壓差的作用下導(dǎo)致其滲透通過纖維膜壁的速率不同而分離，從而分離出二氧化碳的達(dá)到沼氣提純脫碳的目的。工藝流程簡單，能耗低，設(shè)備維護(hù)簡單。
【專利說明】一種沼氣膜分離脫碳裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于沼氣脫碳【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種沼氣膜分離脫碳裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]沼氣是一種具有較高熱值的可燃?xì)怏w，是一種高效、無污染的生物質(zhì)能，替代煤炭、石油和天然氣等化石燃料是世界今后解決能源緊缺的一種有效手段，沼氣工程及其脫碳提純利用技術(shù)是治理有機(jī)廢棄物環(huán)境污染、轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物為純凈高熱值天然氣、獲取綠色能源等可利用物質(zhì)的十分有效技術(shù)和更為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的手段，從我國沼氣產(chǎn)量潛力、利用技術(shù)水平、市場需求和政策導(dǎo)向的發(fā)展趨勢來看，沼氣利用的產(chǎn)業(yè)化將有突破性進(jìn)展。在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的大背景下，大力推廣沼氣工程與脫碳提純利用技術(shù)顯得尤為重要。
[0003]目前在國內(nèi)外沼氣脫碳項(xiàng)目比較成熟的工藝方法主要有化學(xué)吸收技術(shù)、水洗工藝、變壓吸附(PSA)工藝以及膜分離工藝等。
[0004]變壓吸附(PSA)工藝:讓氣體通過吸附床層，利用固體吸附劑對不同氣體的吸附能力不同，讓混合氣體中的一種(或幾種)氣體的大部分被吸附在床層上，小部分流出；讓混合氣體中的另外一種(或幾種)氣體的大部分流出，小部分被吸附在床層上；從而達(dá)到提高出口氣體濃度提高的目的。變壓吸附工藝因硫化氫會(huì)在吸附劑上發(fā)生不可逆吸附、水分破壞吸附劑結(jié)構(gòu)，所以原料氣需要精細(xì)預(yù)處理，而且每隔一段時(shí)間就要更換吸附劑；該工藝控制復(fù)雜、需要高度的自動(dòng)化控制。
[0005]壓力水洗工藝:以水為溶劑，根據(jù)二氧化碳和甲烷在水中溶解性的差異來達(dá)到氣體分離的目的，在低溫、高壓下二氧化碳比甲烷的溶解性更好。在吸收塔，二氧化碳溶解在水中，而甲烷在氣相濃度增加，直至達(dá)到提純產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)后從吸收塔塔頂排出進(jìn)入后續(xù)工藝，離開吸收塔的水被送到閃蒸罐，回收溶解在水中的部分甲烷后，進(jìn)入解吸塔與空氣逆流接觸，二氧化碳被釋放出來，水得以再生，再生后的水循環(huán)回吸收塔繼續(xù)吸收操作。水洗工藝，大規(guī)模項(xiàng)目投資較少，但是需要預(yù)先脫硫和后處理干燥工藝；再生工藝增加能耗；定期會(huì)有一定量的廢水排放。
[0006]化學(xué)吸收:采用胺液(MEA\MDEA)作為吸收劑，二氧化碳與液相中的胺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于化學(xué)反應(yīng)選擇性很強(qiáng)，所以甲烷損失可低于0.1%。因二氧化碳與胺發(fā)生的是化學(xué)鍵合，因此要加熱再生。吸收劑加熱再生，能耗高；有機(jī)吸收劑由于熱解或熱聚合以及原料中的氧氣會(huì)加速其分解等原因，有機(jī)吸收劑使用一段時(shí)間需要更換，費(fèi)用較高。
[0007]膜分離工藝:是利用各氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴(kuò)散速率不同，因而在膜兩側(cè)分壓差的作用下導(dǎo)致其滲透通過纖維膜壁的速率不同而分離。推動(dòng)力(膜兩側(cè)相應(yīng)組分的分壓差)、膜面積及膜的分離選擇性，構(gòu)成了膜分離的三要素。膜分離技術(shù)在歐洲、日本、美國等國已有廣泛使用。該技術(shù)工藝:流程簡單、運(yùn)行費(fèi)用低、操作和維護(hù)方便、不使用化學(xué)品、沒有廢水排放。
[0008]通過以上分析，膜分離技術(shù)具有系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性高、產(chǎn)品氣體質(zhì)量高、原料氣綜合利用程度高、排放尾氣無須二次處理要求，投資處理成本經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。而國外的沼氣膜提純脫碳技術(shù)無法結(jié)合我國沼氣脫碳提純處理的實(shí)際情況，國內(nèi)又缺少能夠是沼氣脫碳提純得到大量推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供了一種沼氣膜分離脫碳裝置，包括壓縮機(jī)、干燥脫水系統(tǒng)、一級膜系統(tǒng)、二級膜系統(tǒng)、C02回收裝置和甲烷存儲(chǔ)裝置，其中，壓縮機(jī)的輸出端口與干燥脫水系統(tǒng)輸入口相連，干燥脫水系統(tǒng)的輸出口與一級膜系統(tǒng)的輸入端口連接一級膜系統(tǒng)的兩個(gè)輸出端口分別與C02回收裝置和二級膜系統(tǒng)的輸入端口相連，透過一級膜系統(tǒng)的氣體進(jìn)入C02回收裝置，未透過的氣體進(jìn)入二級膜系統(tǒng)；二級膜系統(tǒng)的兩個(gè)輸出端口分別與甲烷存儲(chǔ)裝置和壓縮機(jī)的輸入端口相連，透過二級膜系統(tǒng)的氣體回流至壓縮機(jī)，未透過的氣體進(jìn)入甲烷存儲(chǔ)裝置；C02回收裝置設(shè)有兩個(gè)輸出端口，透過C02回收裝置的氣體通過其中一個(gè)端口回流至壓縮機(jī)，未透過的氣體通過另一個(gè)輸出端口進(jìn)行收集或者排出。
[0010]甲烷存儲(chǔ)裝置的輸出端與城市的燃?xì)夤艿老噙B。
[0011]本實(shí)用新型通過利用各氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴(kuò)散速率不同，依照氣體滲透通過膜的速率快慢，可把氣體分成“快氣”和“慢氣”。各氣體組分在膜兩側(cè)分壓差的作用下導(dǎo)致其滲透通過纖維膜壁的速率不同而分離，從而分離出二氧化碳的達(dá)到沼氣提純脫碳的目的。工藝流程簡單，能耗低，設(shè)備維護(hù)簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0014]脫硫、初步脫水的沼氣經(jīng)壓縮機(jī)I壓縮后，壓縮氣體先經(jīng)過干燥脫水系統(tǒng)2，然后經(jīng)管道均勻進(jìn)入一級膜系統(tǒng)3進(jìn)行分離，透過一級膜系統(tǒng)的氣體進(jìn)入二氧化碳回收裝置5，未透過的氣體進(jìn)入二級膜系統(tǒng)4進(jìn)行分離，由此分離出高純度甲烷，送入甲烷存儲(chǔ)裝置6中，透過二級膜系統(tǒng)4的氣體回流至壓縮機(jī)1，進(jìn)入膜分離脫碳裝置；二氧化碳回收裝置4分離出高純度二氧化碳，未透過氣回流至壓縮機(jī)1，進(jìn)入膜分離脫碳裝置；高純度的二氧化碳可通過管道匯集后收集也可排入大氣，而制得的所需濃度的甲烷氣可通過城市管網(wǎng)作為燃?xì)馐褂靡部赏ㄟ^加壓后作為汽車燃料使用。
[0015]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種沼氣膜分離脫碳裝置，包括壓縮機(jī)、干燥脫水系統(tǒng)、一級膜系統(tǒng)、二級膜系統(tǒng)、CO2回收裝置和甲烷存儲(chǔ)裝置，其特征是:壓縮機(jī)的輸出端口與干燥脫水系統(tǒng)輸入口相連，干燥脫水系統(tǒng)的輸出口與一級膜系統(tǒng)的輸入端口連接，一級膜系統(tǒng)的兩個(gè)輸出端口分別與CO2回收裝置和二級膜系統(tǒng)的輸入端口相連，透過一級膜系統(tǒng)的氣體進(jìn)入CO2回收裝置，未透過的氣體進(jìn)入二級膜系統(tǒng)；二級膜系統(tǒng)的兩個(gè)輸出端口分別與甲烷存儲(chǔ)裝置和壓縮機(jī)的輸入端口相連，透過二級膜系統(tǒng)的氣體回流至壓縮機(jī)，未透過的氣體進(jìn)入甲烷存儲(chǔ)裝置；CO2回收裝置設(shè)有兩個(gè)輸出端口，透過CO2回收裝置的氣體通過其中一個(gè)端口回流至壓縮機(jī)，未透過的氣體通過另一個(gè)輸出端口進(jìn)行收集或者排出。
2.如權(quán)利要求1所述的沼氣膜分離脫碳裝置，其特征是:甲烷存儲(chǔ)裝置的輸出端與城市的燃?xì)夤艿老噙B。
【文檔編號】C10L3/10GK203474745SQ201320506348
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】施軍營, 何清玉, 喬如林, 薛方亮, 曹亞文 申請人:鄭州藍(lán)德環(huán)?？萍加邢薰?br>