一种城市湿垃圾制氢装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制氢技术领域，尤其涉及一种城市湿垃圾制氢装置及方法，具体步骤为原料沼气进入沼气脱碳塔，经MDEA溶液吸收二氧化碳后，依次进入钼钴加氢反应器、脱硫槽、转化炉、中变炉，在催化剂作用下进行反应后，输出中变气，经中变气脱碳塔中的MDEA溶液吸收二氧化碳后，输出粗制氢气至多个并联设置的吸附塔，进行变压吸附提纯后，得到纯度至少为99.999%的氢气。利用本发明专利技术的装置及方法以湿垃圾处理过程中产生的沼气为原料制取氢气，增加了能源的回收率，减少碳排放，提高了湿垃圾处理的经济性和环保性。对于工艺中产生的热能、废气进行循环利用，减少了冷却所需的循环水消耗，同时也起到节约能耗的作用。到节约能耗的作用。到节约能耗的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种城市湿垃圾制氢装置及方法


[0001]本专利技术涉及制氢
，尤其涉及一种城市湿垃圾制氢装置及方法。

技术介绍

[0002]在城市湿垃圾处理过程中会产生大量的沼气，沼气的主要成分为甲烷，其次为二氧化碳。对于沼气资源的再利用，主要是经过脱硫后作为燃料和沼气发电等。由于沼气中除了含有60%左右的甲烷可燃产生能量之外，还有40%左右的二氧化碳本身并不产生热量，相反，还会带走部分甲烷燃烧过程中的热量而排入大气中，因此造成沼气发电总体能量利用率不高。
[0003]氢能源是一种优秀的清洁可再生能源，能够与电能实现高效的相互转换，被视作为最具发展潜力的清洁能源之一。利用城市湿垃圾处理产生的沼气制氢是典型的生物质制氢工艺，可以减少碳排放用，对节能减排可起到重要的作用。随着国内垃圾分类的进一步推广，湿垃圾处理量逐步增加，利用湿垃圾处理产生的沼气制氢作为，不仅增加沼气的附加使用价值，还能为氢气的生产，提供一种可再生的原料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种城市湿垃圾制氢装置及方法，利用湿垃圾处理过程中产生的沼气为原料，制取纯度至少99.999%的氢气，增加了能源的回收率，减少碳排放，提高了湿垃圾处理的经济性和环保性；对于制氢工艺流程中产生的热能、废气进行循环利用，减少了冷却所需的循环水消耗，同时也起到节约能耗的作用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种城市湿垃圾制氢装置，其特征在于：包括第一脱碳单元、脱碳气转化造气单元、第二脱碳单元和提纯单元，第一脱碳单元包括洗涤塔、沼气脱碳塔、沼气脱碳再生塔，脱碳气转化造气单元包括压缩机、钴钼加氢反应器、脱硫槽、转化炉和中变炉，第二脱碳单元包括中变气脱碳塔和中变气脱碳再生塔，提纯单元包括若干个并联设置的吸附塔；所述洗涤塔上分别设置有原料进口和出口，所述出口与沼气脱碳塔底部相连通，沼气脱碳塔底部还设置有第一MDEA溶液出料口，第一MDEA溶液出料口与沼气脱碳再生塔相连通，沼气脱碳塔内设置有填料层，沼气脱碳塔顶部设置有沼气脱碳气出口和第一MDEA溶液进料口，第一MDEA溶液进料口与沼气脱碳再生塔相连通，所述沼气脱碳气出口与压缩机的进气口相连通，压缩机的出气口与钴钼加氢反应器的进气口相连通，钴钼加氢反应器的出气口与脱硫槽的进口相连通，脱硫槽的出口与转化炉的进气口相连通，转化炉的出口与中变炉的进口相连通，中变炉的出口与中变气脱碳塔的底部相连通，中变气脱碳塔底部还设置有第二MDEA溶液出料口，第二MDEA溶液出料口与中变气脱碳再生塔相连通，中变气脱碳塔内设置有填料层，中变气脱碳塔顶部设置有中变脱碳气出口和第二MDEA溶液进料口，第二MDEA溶液进料口与中变气脱碳再生塔相连通，中变脱碳气出口与吸附塔的进口相连通，多个吸附塔并联设置。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述沼气脱碳再生塔底部设置有第一再沸器。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述中变气脱碳再生塔底部设置有第二再沸器。
[0008]一种城市湿垃圾制氢的方法，其特征在于：具体工艺流程包括沼气MDEA脱碳、脱碳气转化造气、中变气MDEA脱碳和变压吸附提纯，具体步骤为，a 沼气MDEA脱碳原料沼气流入沼气洗涤塔内，用脱盐水对原料沼气进行循环洗涤后，输送至沼气脱碳塔底部，经MDEA溶液脱碳吸收沼气中的二氧化碳，沼气脱碳气从顶部流出，被输送至脱碳气转化造气单元；b 脱碳气转化造气将沼气脱碳气加压至2.1~2.8MPaG，预热至340~380℃后，输送至钴钼加氢反应器，在催化剂的作用下进行加氢反应，流入脱硫槽进行脱硫处理，使其中硫含量降至0.4ppm以下，将脱硫后的气体与水蒸气混合，并预热至500~650℃后，进入转化炉，在催化剂的作用下，烃类与水蒸汽反应生成含有氢气和二氧化碳的转化气，转化气流入中变炉，在催化剂的作用下，生成中变气，中变气经逐渐降温并分离出冷凝水后，经冷凝器冷却至30~50℃，分离出冷凝水后，送入第二脱碳单元；c 中变气MDEA脱碳中变气被输送至中变气脱碳塔底部，经MDEA溶液吸收中变气中的二氧化碳，中变气脱碳气从顶部流出，被输送至提纯单元；d 变压吸附提纯中变气脱碳气流入吸附塔中，经过交替进行的吸附、解吸过程，以连续生产氢气，所制取的氢气纯度至少达到99.999%。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述变压吸附提纯采用6
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3/P工艺，即6个吸附塔，1塔吸附，3次均压，常压解吸，其中每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附(A)、一均降(EDI)、二均降（E2D）、三均降（E3D）、顺放（PP）、逆放（D）、冲洗（P）、三均升（E3R）、二均升（E2R）、一均升（E1R）以及终充（FR）的步骤。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术以湿垃圾处理过程中产生的沼气为原料，经过MDEA脱碳、脱碳气转化造气、中变气MDEA脱碳和变压吸附提纯等工艺流程，制取氢气的纯度至少达到99.999%。利用本专利技术的装置及方法增加了能源的回收率，减少碳排放，提高了湿垃圾处理的经济性和环保性。沼气MDEA脱碳工艺中，沼气脱碳再生塔的加热源中，一部分来自于脱碳气转化造气工艺中所产生的蒸汽。变压吸附提纯工艺中产生的解吸气，经回收后，输送至转化炉，可作为燃料使用。对于工艺中产生的热能、废气进行循环利用，减少了冷却所需的循环水消耗，同时也起到节约能耗的作用。
[0011]【附图说明】图1是本专利技术的城市湿垃圾制氢装置的结构示意图。
[0012]图2是本专利技术的城市湿垃圾制氢方法的工艺流程图。
[0013]【具体实施方式】下面将结合实施例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。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本发
明保护的范围。
[0014]一种城市湿垃圾制氢装置，包括第一脱碳单元、脱碳气转化造气单元、第二脱碳单元和提纯单元。
[0015]第一脱碳单元，包括洗涤塔、沼气脱碳塔、沼气脱碳再生塔和第一再沸器。所述洗涤塔上分别设置有原料进口和出口，所述出口与沼气脱碳塔底部相连通，沼气脱碳塔底部还设置有第一MDEA溶液出料口，第一MDEA溶液出料口与沼气脱碳再生塔相连通，沼气脱碳再生塔底部设置有第一再沸器。沼气脱碳塔内设置有填料层，沼气脱碳塔顶部设置有沼气脱碳气出口和第一MDEA溶液进料口，第一MDEA溶液进料口与沼气脱碳再生塔相连通。所述沼气脱碳气出口与压缩机的进气口相连通。
[0016]脱碳气转化造气单元，包括压缩机、钴钼加氢反应器、脱硫槽、转化炉和中变炉。压缩机的出气口与钴钼加氢反应器的进气口相连通，钴钼加氢反应器内设置有催化剂，钴钼加氢反应器的出气口与脱硫槽的进口相连通，脱硫槽的出口与转化炉的进气口相连通，转化炉内设置有催化剂，转化炉的出口与中变炉的进口相连通，中变炉内设置有催化剂，中变炉的出口与中变气脱碳塔的底部相连通。
[0017]第二脱碳单元包括中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市湿垃圾制氢装置，其特征在于：包括第一脱碳单元、脱碳气转化造气单元、第二脱碳单元和提纯单元，第一脱碳单元包括洗涤塔、沼气脱碳塔、沼气脱碳再生塔，脱碳气转化造气单元包括压缩机、钴钼加氢反应器、脱硫槽、转化炉和中变炉，第二脱碳单元包括中变气脱碳塔和中变气脱碳再生塔，提纯单元包括若干个并联设置的吸附塔；所述洗涤塔上分别设置有原料进口和出口，所述出口与沼气脱碳塔底部相连通，沼气脱碳塔底部还设置有第一MDEA溶液出料口，第一MDEA溶液出料口与沼气脱碳再生塔相连通，沼气脱碳塔内设置有填料层，沼气脱碳塔顶部设置有沼气脱碳气出口和第一MDEA溶液进料口，第一MDEA溶液进料口与沼气脱碳再生塔相连通，所述沼气脱碳气出口与压缩机的进气口相连通，压缩机的出气口与钴钼加氢反应器的进气口相连通，钴钼加氢反应器的出气口与脱硫槽的进口相连通，脱硫槽的出口与转化炉的进气口相连通，转化炉的出口与中变炉的进口相连通，中变炉的出口与中变气脱碳塔的底部相连通，中变气脱碳塔底部还设置有第二MDEA溶液出料口，第二MDEA溶液出料口与中变气脱碳再生塔相连通，中变气脱碳塔内设置有填料层，中变气脱碳塔顶部设置有中变脱碳气出口和第二MDEA溶液进料口，第二MDEA溶液进料口与中变气脱碳再生塔相连通，中变脱碳气出口与吸附塔的进口相连通，多个吸附塔并联设置。2.根据权利要求1所述的一种城市湿垃圾制氢装置，其特征在于：所述沼气脱碳再生塔底部设置有第一再沸器。3.根据权利要求1所述的一种城市湿垃圾制氢装置，其特征在于：所述中变气脱碳再生塔底部设置有第二再沸器。4.一种城市湿垃圾制氢的方法，其特征在于：具体工艺流程包括沼气MDEA...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炜炜，
申请(专利权)人：上海浦江特种气体有限公司，
类型：发明
国别省市：