一种甲烷提纯系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种甲烷提纯系统，包括：沼气集气单元、甲烷收集单元，以及设置在所述沼气集气单元和甲烷收集单元之间、相互串联连接的脱硫单元、脱碳单元和干燥单元，该系统还包括：氮氧脱除单元，所述氮氧脱除单元内部设置有将氮气、氧气与甲烷进行分离的吸附剂，所述氮氧脱除单元设置在所述沼气集气单元与甲烷收集单元之间的串联通路中。本实用新型专利技术具有如下显著优点：（１）最终得到的提纯甲烷气体纯度很高，可达到甲烷高纯利用的标准；（２）无需投入较高的费用；（３）整个系统可以是一体化设计，也可以将该系统整体地设置成通过撬装件实现的撬装式。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及沼气处理，特别地涉及一种曱烷(CH4)提纯系统，属于 环境保护和可再生能源利用领域。
技术介绍
沼气，是各种有机物质(例如，秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等废弃物)， 在隔绝空气(还原条件)，以及适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵 作用产生的一种可燃烧气体，其主要成分曱烷是一种无色无味、与适量空气混 合后即能燃烧的理想气体燃料。基于沼气的上述特性，近年来随着全球化石能源的日益减少以及人们环保 意识的逐渐增强，沼气作为一种新型可再生能源受到越来越多的关注，随着人 们对沼气中曱烷提纯的技术不断发展，对沼气的利用已经不仅仅局限于炊事、 供暖等低端模式，近年来，利用净化处理后的沼气进行发电的模式也开始逐步 在有条件的地区推广，而对沼气提纯净化后用来制备车用燃料的高值模式也正 再为越来越多的科研机构和厂家进行研究，这必将进一步地扩大沼气的应用范 围，^提高沼气的利用率。目前，常用的沼气提纯处理方式包括化学吸收、膜分离和变压吸附等，其 中，变压吸附技术实现简单、调节能力强、能耗低、维护工作量小并且可靠性 也较高，因此在国内外应用中应用较广。变压吸附技术是将气体通过吸附床层， 利用不同的吸附剂对不同气体的吸附能力不同，让混合气体中的 一种(或几种)气体的大部分被吸附在床层上，小部分流出；而混合气体中的另外一种(或几 种)气体的大部分流出，小部分被吸附在床层上；从而达到提高出端气体浓度 的目的。但是目前利用变压吸附技术进行沼气提纯的过程中，通常不考虑从作 为原料气体的沼气中脱除氮气，而氮气通常在沼气中的含量为0 5%，在某些 情况下甚至能达到10%,由此通常很难只通过变压吸附处理直接得到纯度99%以上的曱烷。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种曱烷提纯系统，使得能够从沼气中直接提纯得到纯度99%以上的甲烷。为了达到上述目的，本技术提供一种曱烷提纯系统，包括沼气集气单元、曱烷收集单元，以及设置在所述沼气集气单元和曱烷收集单元之间、相 互串联连接的脱硫单元、脱碳单元和干燥单元，该系统还包括氮氧脱除单元， 所述氮氧脱除单元内部设置有将氮气、氧气与曱烷进行分离的吸附剂，所述氮 氧脱除单元设置在所述沼气集气单元与曱烷收集单元之间的串联通路中。进一步地，所述氮氧脱除单元^:置在所述脱石友单元与所述曱烷收集单元之间。进一步地，所述氮氧脱除单元是变压吸附塔。更进一步地，所述变压吸附塔是2 8个，且相互并联。进一步地，所述脱石危单元是填装有脱好u剂的两个并if关吸附塔。进一步地，该系统还包括，气体压缩单元，所述气体压缩单元设置在所述沼气集气单元与脱碳单元之间的串联通路中。进一步地，所述脱碳单元为填装有脱碳吸附剂的变压吸附塔，所述变压吸附塔的解吸气输出端与所述气体压缩单元的输入端连接。 更进一步地，所述变压吸附塔是2 8个，且相互并联。 进一步地，所述干燥单元为填装有用于干燥的吸附剂的两个并联吸附塔。 进一步地，该系统还包括撬装板，所述沼气集气单元、曱烷收集单元，脱硫单元、脱碳单元、干燥单元和氮氧脱除单元设置在所述撬装板上。与现有技术相比，本技术具有如下显著优点(1) 利用本技术所提出的曱烷提纯系统对沼气进行提纯，除了与现 有技术类似地对曱烷进行提纯，还先后对原料气进行了脱硫、脱水、脱氮氧等 气体净化处理，所以最终得到的提纯曱烷气体纯度很高，应用范围更广。(2) 利用本技术所提出的曱烷提纯系统对沼气进行提纯，可以直接对沼气中的氮气、氧气进行脱除，省去了外部脱氧设备的投资，显然在得到高纯度甲烷的同时，无需投入较高的费用；(3)用本技术所提出的曱烷提纯系统进行较高纯度甲烷提纯时，整 个系统可以是一体化设计，固定设置在某个确定地点；也可以将该系统整体地 设置成通过撬装件实现的撬装式，便于实现车载、移动式等不同的应用场景， 尽可能扩大设备的应用范围和频率。附图说明图i为本技术实施例中一种曱烷提纯系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步的介绍，但不作为对本 技术的限定。如图l所示， 一种曱烷提纯系统，包括沼气集气单元l、脱硫单元2、气 体压缩单元3、脱碳单元4、干燥单元5、氮氧脱除单元6以及曱烷收集单元7， 其中所述沼气集气单元l,用于存储作为原料气的沼气，其输入端可以通过管 道与沼气发生器、沼气池等外部沼气发生装置连通，才艮据外部控制来收集原料 气(沼气)，输出端通过管路与脱硫单元2连通；示例性地，所述沼气集气单 元l可以选用气体集气罐，而进一步地，为了使曱烷提纯系统能够持续运行， 其可以采用可控的方式(例如，在管路中设置压力调节阀)在集气罐内形成某 一压力值，并且该压力值足以使得沼气集气单元1内部相对于与其输入端连通 的外部沼气采集装置是负压，而相对于与其输出端连通的脱石克单元是正压；所述脱硫单元2，用于对原料气进行脱石克净化处理，其输入端通过管路与 所述沼气集气单元1的输出端连通，其输出端与所述气体压缩单元3的输入端 连通，在该单元内部脱硫的方式可以采用现有技术中的催化脱碌u、吸附脱石克或 者生物脱硫的方式，且在较优的实施方式中，所述脱碌u单元2可以采用如图1 中所示的两个吸附塔并联的方式，使得其中 一个吸附塔再生或者替换脱硫剂 时，另一个吸附塔继续工作，仍能保证所述甲烷提纯系统的持续正常工作；所述气体压缩单元3，用于对原料气进行压缩，使其达到预定的理想压力 值，其输入端与所述脱硫单元2的输出端连接，输出端与所述脱碳单元4的输 入端连通；所述脱碳单元4，利用变压吸附的方式进行原料气中的曱烷提纯，其中， 所述脱碳单元4中填装有脱碳吸附剂，且在较优的实施方式中，所述脱碳单元 4可以采用2 8个吸附塔并联的方式(图1中仅示出2塔的方式)，根据处理 量和技术指标的要求，来确定吸附塔的数量，从而实现一次或多次均压，以及 单塔或多塔吸附等工序，保证各塔交替连续稳定运行。例如，2个吸附塔并联 装置，当其中一塔吸附时，另一塔则处于再生状态，两塔完成一次均压以回收 塔中残留的甲烷气体；类似的，对于6个塔并联时，每个塔依次完成吸附、均 压降、逆放、抽真空、均压升和终充等过程，为了有效回收曱烷气体，均压过 程可以是多次，吸附方式也可以是单塔或多塔同时吸附，另外在各个吸附塔中 的吸附剂再生可以采用抽真空或吹扫方式来实现；原料气经过所述脱碳单元4 中的变压吸附处理后，净化气通过净化气输出端输出至干燥单元5，而解吸气 则可以从解吸气输出端输出，在不同的实例中，解吸气可以釆用不同的后续处 理方式，例如，将其输入到外部其他净化装置中进行处理(未示出)，或者将 其重新输入到气体压缩单元3中，即，如图1中所示，将所述脱碳单元4的解 吸气输出端与所述气体压缩单元3的输入端连通，将解吸气进行回流；所述干燥单元5，用于对净化气进行干燥，如图l所示，该单元示例性地 可以选用填装有分子筛干燥吸附剂的双吸附塔结构，两个塔内的吸附剂交替间 歇干燥，其中， 一个吸附塔对气体进行干燥，另一个吸附塔可以进行吸附剂脱 水再生，从而能够保证整个曱烷提纯系统的连续可靠运行；经过干燥后的气体 从所述干燥单元5的出端输出；所述氮氧脱除单元6,其可以利用变压吸附的方式对混合气体中的曱烷继 续进行分离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲烷提纯系统，包括：沼气集气单元、甲烷收集单元，以及设置在所述沼气集气单元和甲烷收集单元之间、相互串联连接的脱硫单元、脱碳单元和干燥单元，其特征在于，所述甲烷提纯系统还包括：氮氧脱除单元，所述氮氧脱除单元内部设置有将氮气、氧气与甲烷进行分离的吸附剂，所述氮氧脱除单元设置在所述沼气集气单元与甲烷收集单元之间的串联通路中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓舟，胡益铭，夏洲，
申请(专利权)人：北京健坤伟华新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[]