一种沼气膜提纯系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种沼气膜提纯系统及方法，系统包括：冷干机设有净化沼气入口，该冷干机后端的出气口与所述过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器、提纯膜组和天然气压缩机顺次连接；天然气压缩机设有成品天然气出口；缓冲罐、沼气压缩机、提纯膜组和天然气压缩机上均设有排放空气的放空口。通过在提纯膜组前端设置依次连接的冷干机、过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器，能使经脱硫净化的原料沼气依次进行脱水干燥‑过滤‑压缩‑加热等处理再进入提纯膜组的膜系统，通过过滤将水滴、油滴、气溶胶等截留下来以免对膜造成污染。具有工艺流程简单，能耗低，设备维护简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种沼气膜提纯系统及方法
本专利技术涉及沼气提纯领域，尤其涉及一种沼气膜提纯系统及方法。
技术介绍
近年来，受中国的减煤增气政策推动，天然气成为中国近年来需求增长最快的能源产品。面对我国天然气消费需求快速上涨的形势，发展生物天然气有助于优化天然气供给结构，发展现代新能源产业。发展生物天然气，立足国内，内生发展，作为常规天然气的重要补充，有利于补齐天然气供需短板，降低进口依存度，提高能源安全保障程度。推进生物质能转型升级，加快可再生能源在燃气领域应用，培育发展可再生能源新兴产业。生物天然气在我国发展已经十余年，但由于重视度不够以及商业模式不清晰，盈利水平低等因素影响，导致我国生物天然气发展十分缓慢。生产生物天然气的关键一步是将沼气净化、压缩后作为天然气。沼气的主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)。甲烷占50％～70％，二氧化碳占30％～50％，还有少量其他惰性气体。甲烷是天然气的主要成份，容易燃烧、热值较高，燃烧时不会产生烟尘，是一种清洁能源。对沼气进行提纯处理，提纯后的沼气中CH4含量为95％以上，CO4含量为2％～5％，使之达到与天然气一样的品质，可实现与天然气的互联互通。因此，沼气净化提纯将成为沼气高附加值利用的一种主要途径。目前沼气高附加值利用的主要方法有：化学吸收法(胺液吸收法为主导)、PSA(变压吸附法)、压力水洗法、膜法等，每种方法各有千秋，最终都是要将沼气中的甲烷含量提升至95％以上。其中，气体膜分离是指在压力差或压力比的作用下，利用气体混合物中各组分在气体分离膜中渗透速率的不同而使各组分分离的过程。气体膜分离过程的关键是膜材料，理想的气体分离膜材料应该同时具有良好的分离性能、优良的热和化学稳定性、较高的机械强度。现有利用气体膜分离进行沼气提纯的系统构成主要包括：沼气压缩系统、膜前气体净化系统、膜组分离系统、生物燃气增压系统和加气系统；其中，沼气压缩系统的作用是：为了实现膜组的最佳分离效果，原料气必须被压缩到适合膜组工作的工艺压力。该系统采用无油润滑压缩机，保证沼气不被润滑油二次污染，为膜分离单元提供洁净的气体；膜前气体净化系统的作用是：沼气中除甲烷和二氧化碳等气体外，一般还包含多种自由液体、固体颗粒和微生物等杂质，气体净化系统进一步将沼气中的水、油、固体颗粒等杂质去除，从而达到膜组分离系统的运行要求。气体净化系统是保证净化装置稳定工作的条件，并可提高膜组分离系统的使用寿命；膜组分离系统的作用是：采用进口膜组件，将沼气中含有的二氧化碳气体和水蒸气分离出来，得到较高纯度的甲烷气体。通过科学设计的多级分离工艺，膜组分离系统出口的甲烷纯度可达97％以上，甲烷回收率可达97％以上；生物燃气增压系统的作用是：为保证净化后的生物燃气达到车用燃气或者其它用气端的压力要求，需要对净化后的生物燃气进一步增压，系统采用运行稳定可靠的压缩机，可将生物燃气增压到25MPa或者其它用气端的压力要求；加气系统的作用是：系统配置加气柱一台，将生物燃气增压系统排出的高压气体输送给CNG集装管束车进行储存，当管束车加气压力达到设定压力时，生物燃气增压系统自动停止压缩供气。但目前这种气体膜分离技术主要的问题是：膜元件价格昂贵，易损坏，塑化和老化会缩短膜的寿命，维护费用较高；膜元件对油和粉尘敏感，前期除油除尘要求苛刻；CH4回收率(≥95％)偏低。
技术实现思路
基于现有技术所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种沼气膜提纯系统及方法，能解决现有利用气体膜分离进行沼气提纯的系统，所存在的膜元件价格昂贵，易损坏，塑化和老化会缩短膜的寿命，维护费用较高；膜元件对油和粉尘敏感，前期除油除尘要求苛刻；CH4回收率偏低问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术实施方式提供一种沼气膜提纯系统，包括：冷干机、过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器、提纯膜组和天然气压缩机；其中，所述冷干机设有净化沼气入口，该冷干机后端的出气口与所述过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器、提纯膜组和天然气压缩机顺次连接；所述天然气压缩机设有成品天然气出口；所述缓冲罐、沼气压缩机、提纯膜组和天然气压缩机上均设有排放空气的放空口。本专利技术实施方式还提供一种沼气膜提纯方法，采用本专利技术所述的沼气膜提纯系统，包括以下步骤：使待提纯的净化沼气进入所述沼气膜提纯的系统冷干机进行冷冻干燥去除水分；去除水分后的沼气进入所述沼气膜提纯系统的过滤器过滤去除杂质和油类；过滤后的沼气进入所述沼气膜提纯系统的缓冲罐与回流沼气混合后进入沼气压缩机压缩，压缩后的沼气依次经所述沼气膜提纯的第二冷干机、换热器、加热器进行干燥、过滤和加热到预设温度后，均匀进入提纯膜组进行膜分离提纯，提纯后的成品气通过天然气压缩机压缩到需要的压力输出进行后续利用；处理过程中，所述缓冲罐、沼气压缩机、提纯膜组、天然气压缩机内的空气经放空口排出。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的沼气膜提纯系统及方法，其有益效果为：通过在提纯膜组前端设置依次连接的冷干机、过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器，能使经脱硫净化的原料沼气依次进行脱水干燥-过滤-压缩-加热等处理再进入提纯膜组的膜系统，通过过滤将水滴、油滴、气溶胶等截留下来以免对膜造成污染。具有工艺流程简单，能耗低，设备维护简单等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的沼气膜提纯系统的构成示意图；图2为本专利技术实施例提供的沼气膜提纯系统的提纯膜组的二级膜组的示意图；图3为本专利技术实施例提供的沼气膜提纯系统的提纯膜组的三级膜组的示意图；图中各标记对应的部件为：1-冷干机；2-过滤器；3-缓冲罐；4-沼气压缩机；5-第二冷干机；6-换热器；7-加热器；8-提纯膜组；811-二级膜组的原料沼气入口；812-一级膜组件；813-二级膜组件；814-产品气出口；815-一级膜组件的放空口；D-二级膜组件的渗透气回流口；821-三级膜组的原料沼气入口；822-一级膜组件；823-二级膜组件；824-三级膜组件；825-三级膜组件的放空口；826-二级膜组件的产品气出口；D-二级膜组件的渗透气回流口；E-一级膜组件的渗透气回流口；F-三级膜组件的渗透气回流口；9-天然气压缩机；A-待提纯净化沼气入口；B-成品天然气出口；C-总放空口。具体实施方式下面结合本专利技术的具体内容，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例中未作详细描述的内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沼气膜提纯系统，其特征在于，包括：/n冷干机、过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器、提纯膜组和天然气压缩机；其中，/n所述冷干机设有净化沼气入口，该冷干机后端的出气口与所述过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器、提纯膜组和天然气压缩机顺次连接；/n所述天然气压缩机设有成品天然气出口；/n所述缓冲罐、沼气压缩机、提纯膜组和天然气压缩机上均设有排放空气的放空口。/n

【技术特征摘要】
1.一种沼气膜提纯系统，其特征在于，包括：
冷干机、过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器、提纯膜组和天然气压缩机；其中，
所述冷干机设有净化沼气入口，该冷干机后端的出气口与所述过滤器、缓冲罐、沼气压缩机、第二冷干机、换热器、加热器、提纯膜组和天然气压缩机顺次连接；
所述天然气压缩机设有成品天然气出口；
所述缓冲罐、沼气压缩机、提纯膜组和天然气压缩机上均设有排放空气的放空口。


2.根据权利要求1所述的沼气膜提纯系统，其特征在于，所述提纯膜组采用二级膜组或三级膜组。


3.根据权利要求2所述的沼气膜提纯系统，其特征在于，所述二级膜组由顺次连接的一级膜组件和二级膜组件组成；
所述一级膜组件上设置排放空气的放空口；
所述二级膜组件设有产品气出口和渗透气回流口，该渗透气回流口回连至所述一级膜组件的入口。


4.根据权利要求2所述的沼气膜提纯系统，其特征在于，所述三级膜组包括：一级膜组件、二级膜组件和三级膜组件；其中，
所述一级膜组件与二级膜组件顺次连接；
所述一级膜组件设有渗透气回流口，该渗透气回流口与所述三级膜组件连接；
所述二级膜组件设有第二渗透气回流口和产...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛芳州，刘成，彭光霞，李彩斌，
申请(专利权)人：北京中持绿色能源环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11