从含有甲烷的原煤气中分离二氧化碳的方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种通过使用物理溶剂的压力洗涤方法从含有甲烷的原煤气，尤其是沼气中去除二氧化碳的处理方法，其中，受污染的洗涤液再生后循环在回路中。本发明专利技术进一步涉及一种实施该处理过程的设备。潜在的目的是，很大程度上减少由于甲烷滑脱上升的甲烷损失，并提高处理过程中的整体能量平衡。为了实现该目的，提供的洗涤液是获取自第一气体抽提阶段之前的至少一闪蒸阶段的压力洗涤的处理负载洗涤液。此外，从闪蒸阶段排出的包含氮、氧气、二氧化碳和甲烷的气体混合物，在洗涤阶段由来自第二气体抽提气阶段排出且逆向提供的纯化洗涤液纯化，以形成高纯度的甲烷气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种通过使用物理溶剂的压力洗涤方法从含有甲烷的原煤气，尤其是沼气中去除二氧化碳的处理方法，其中，受污染的洗涤液再生后循环在回路中。本专利技术进一步涉及一种实施该处理过程的设备。潜在的目的是，很大程度上减少由于甲烷滑脱上升的甲烷损失，并提高处理过程中的整体能量平衡。为了实现该目的，提供的洗涤液是获取自第一气体抽提阶段之前的至少一闪蒸阶段的压力洗涤的处理负载洗涤液。此外，从闪蒸阶段排出的包含氮、氧气、二氧化碳和甲烷的气体混合物，在洗涤阶段由来自第二气体抽提气阶段排出且逆向提供的纯化洗涤液纯化，以形成高纯度的甲烷气体。【专利说明】从含有甲烷的原煤气中分离二氧化碳的方法及设备
本专利技术涉及一种通过使用物理活性溶剂(physically acting solvent)的压力洗涤方法从含有甲烷的原煤气，尤其是沼气中去除二氧化碳的方法。其中，受污染的洗涤液再生后循环在回路中。此外，本专利技术涉及一种实施该方法的设备。
技术介绍
从含有甲烷的原煤气，尤其是沼气中去除二氧化碳的压力洗涤过程，是基于将气体溶于液体的操作原理。在专利DE102008025971A1和DE10200806030A1中，已知纯化原料或沼气的方法。在这两个专利中，水被用作为去除CO2的洗涤液。为了减少甲烷损失，在多步下行纯化步骤中，通过抽提空气或抽提空气和氧气，从受污染的洗涤液中分离溶入洗涤液的甲烷，产生燃烧品质级的氧气抽提气。实践中已知的天然气脱硫方法中，聚乙二醇醚，尤其是乙二醇二甲醚被用作物理活性溶剂。这种方法也被看作为一种压力洗涤方法。这种压力水洗涤方法的主要优点为:0)2更加溶于洗涤液(聚乙二醇醚，Selexol)，因此损耗被极大的降低。这种洗涤液的缺点为:相比于水，有机化合物和无机化合物更易于溶于该洗涤液。另一主要缺点为，受污染的洗涤液仅在温度为55°C?80°C时再生，从而损失大量的甲烷，且存在其他的有机可燃物质的损失，其中，有0.1 %以上的其它有机可燃物质包含在沼气中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种通过采用物理活性洗涤剂的压力洗涤、从含有甲烷的原煤气尤其是沼气中去除二氧化碳的方法，使得由于甲烷滑脱导致的甲烷损失显著降低，且该方法的整体能量平衡得到改善。根据本专利技术，这一目的通过权利要求1中说明的特征得以实现。本专利技术的优选发展是权利要求2-14的主题。适合于实施本专利技术方法的设备是权利要求14的主旨。权利要求16和17涉及设备权利要求的附加实施例。根据所提出的方法，在第一气体抽提阶段上行的至少一个闪蒸阶段(flashstage)处理压力洗涤后生成的负载洗涤液。优选的，通过将系统压力降低到1.5?5巴(bar),以给压力负载洗漆液降压。在闪蒸塔(flash column)中，负载洗漆液的温度可至少被升高5°C，由此强化从洗涤液中去除甲烷。为了确保本方法实施的经济性，将洗涤阶段合并入成套设备是很重要的。在该洗涤阶段中，从闪蒸阶段排出的包含氮、氧气、二氧化碳和甲烷的气体混合物，由第二气体抽提气阶段排出且逆向提供的洗涤液纯化。闪蒸气体中的甲烷含量为20?40%，且构成总甲烷含量的至少7%。通过在具有已被纯化的洗涤液的整体设备中，处理该闪蒸气体，将产生具有体积超过90%甲烷含量的高纯度甲烷气体。该甲烷气体可用作其他目的。溶解平衡的发展导致以下不期望的过程发生，尤其当聚乙二醇醚被用作洗涤剂的成分时:在压力洗涤过程中，由于沼气中的甲烷含量增加，更多的甲烷结合到洗涤液中，导致甲烷损失大量增加。当水被用作洗涤剂的时候，这个影响的程度减小。当水被用作洗涤齐IJ的时候，相比于聚乙二醇醚，减少50 %的甲烷损失。所提出的方法，使得在闪蒸阶段溶解到洗涤液中的气体成分、氮、氧气、二氧化碳和甲烷，释放为气体混合物。并通过在回路中循环的纯化洗涤液，将二氧化碳从气体混合物中洗出，以便洗涤塔的顶部排出高纯度的甲烷气体。由此，滑脱到整个系统的甲烷，可减少到0.2%以下。在洗涤过程中，仅需要较小部分数量的纯化洗涤液。大部分数量的纯化洗涤液用于压力洗涤。现有的通过含有乙二醇醚的洗涤液从沼气中去除二氧化碳的方法的另一缺点为，虽然洗涤液有高吸水率，但可实现沼气的露点仅上升每标方(Nm3)200?500mg水。由此，需要额外的吸附干燥，以实现沼气中的水含量为50mg/Nm3。优选的，从在第二气体抽提阶段产生的纯化洗涤液中去除一部分数量。然后，加热这个部分数量到超过100°c，并提供给一容器。在该容器中来自热洗涤液的残留水被去除。冷却后，几乎无水的该洗涤液被重加到纯化洗涤液中。加热洗涤液的所需的能量在设备内重新获得。由此，采用含有乙二醇醚的洗涤液来纯化沼气的方法的经济性极大的提高了。在第一气体抽提阶段和第二气体抽提阶段，分别将缺氧或含氧的气体和预压空气用作气体抽提气。这取决于上行脱硫作用的氧气需求量。将第一闪蒸塔底部产生的残余负载洗涤液，以及洗涤阶段的洗涤塔底部产生的负载洗涤液提供给第一气体抽提阶段的第一气体抽提塔。基于提供给压力洗涤器的被纯化沼气的数量，以0.1?0.2%的量使用提供的氧气气体抽提气。气体抽提过程可在温度20?120°C，压力1.5?5巴(bar)时实施。溶解于洗涤液的至少90%的甲烷由此被去除。将来自第一气体抽提阶段的负载洗涤液提供给第二气体抽提阶段，且将其减压到标准压力。仍包含在洗涤液中的溶解的二氧化碳，由吹脱气去除，使得其残余含量至少低于IOOmg/1。通过这种方式产生的洗涤液可完全再生,并循环。在第二气体抽提塔的底部产生的纯化洗涤液被分成两个部分流，其中一部分流提供给洗涤塔，另一部分流提供给压力洗涤。为了确保整个方法的效率，使用的原煤气或沼气在上行的有效压力洗涤中被完全脱硫是非常重要的。优选的，即将被脱硫的原煤气与含有微生物的悬浮体接触，其中，悬浮体含有溶解氧。由于从第一气体抽提阶段排出的氧气气体混合物与悬浮体的接触，使得溶解氧到达悬浮体。脱硫阶段洗去的硫化氢，在微生物的作用下氧化为SO4，并转换为硫酸。通过提供给第一气体抽提阶段的气体抽提气的氧气浓度测算生物硫化的氧气需求量。第一气体抽提阶段后产生的气体混合物，以气体混合物与原沼气比例为1:3?1:20的量被加入原沼气。优选的，该比例为1:6?1:12。通过所提出的方法，去除二氧化碳，以使生物甲烷中的二氧化碳残余量按体积计低于4%，同时去除水，其值低于100mg/Nm3。适合于实施该方法的设备的细节将通过以下实例进行进一步说明。以下通过结合附图中实施该方法的设备的功能示意图对本专利技术进行解释说明。实例I沼气(biogas)来源于沼气发生设备的沼气池，其包含以下成分: 中烷按体积计52%:氧化碳按体枳计44%水按体积计3.4%氢按体枳汁0.05% 氧气按体积计0.01%氮按体积计0.2% ￥￥ OI ΟΛΛ I viz OOJTl 麵*i JTNil； 250 ppmA:脱硫作用将38°C的沼气(250Nm3/h)从消化器中经管线01直接提供给生物脱硫单元。该生物脱硫单元包括用作吸收体(absorber)的洗涤塔K0、反应容器BO和回路管线21、22。其中，第一泵PO整合到该回路管线中。反应容器BO包含具有微生物的水悬浮液、已形成的硫酸和结合硫酸铵(boun本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯化含有甲烷和硫化氢的原煤气，尤其是沼气的方法，其中，产生的原煤气经脱硫作用，通过逆向提供的物理活性洗涤液进行压力洗涤从所述原煤气中去除二氧化碳，使二氧化碳溶解到所述洗涤液中，其中，纯化沼气(甲烷气体)排出；通过至少两个连续的气体抽提阶段，第一和第二气体抽提阶段，纯化负载洗涤液，然后，重新提供给所述压力洗涤；其特征在于，在第一气体抽提阶段上行的至少一个闪蒸阶段处理产生自压力洗涤的负载洗涤液；此外，从闪蒸阶段排出的包含氮、氧气、二氧化碳和甲烷的气体混合物，在洗涤阶段由来自第二气体抽提气阶段排出且逆向提供的纯化洗涤液纯化，以产生高纯度的甲烷气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：L·刚瑟，
申请(专利权)人：DGE京特博士工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE