生物气净化设备制造技术

本发明专利技术涉及一种生物气净化设备，包括吸收塔、解吸塔、重沸器、换热器、冷却器、分离器、吸收剂贮槽、泵，吸收塔为上小下大的异径吸收塔，上下塔径比保持在0.75～0.85；吸收塔前原料气进入口中增设带金属丝网的捕集器；在吸收塔富液出口增设带纤维棒型过滤器。上下塔段塔内填料层高度比宜保持在0.9～1.1。吸收塔采用填料塔或筛板塔，两填料段之间设管型或槽型气、液再分配塔盘或采用截锥型再分配器。原料气进口与塔最下层填料段底部保持距离S≥DN，原料进气口与塔底液面间保持1500～1800mm空间。可用于生物气、煤层气，焦炉煤气等脱除CO2、H2S、HCN、有机硫等杂质，达到净化的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物气的净化领域，特别是一种生物气净化设备。
技术介绍
生物气是指生物体中有机质在厌氧条件下，通过微生物的降解及甲烷化过程所产生的可燃气体。人工制取的生物气主要有生活垃圾填埋后产生的填埋气(LFG)、垃圾、污水、污泥、粪便、秸杆等植物发酵产生的沼气等。其主要成份是CH4、CO2、少量的H2、CmHn以及少量H2S、有机硫等杂质。目前，国内生物气尤其是垃圾填埋气(LFG)的净化利用还是刚起步。国外填埋气净化在上世纪九十年代时，美国洛杉矶Puent Hill’s填埋场采用膜分离法净化制取汽车燃料。该工艺的优点是布置紧凑，占地少，产品中CH4含量达到96％。但有其不足：首先是限于分离工艺，当CH4浓度一定时，其生产上实际甲烷收率仅70％。若要增加收率则需增加分离级或采用膜——胺联合法，这样的话需要增加投资；膜分离在高压下(3.6MPa)进行，电耗大，设备投资增加；由于膜易损，故对原料气需较复杂、严格的预处理，如活性炭、硅胶预处理；分离膜需定期更换，进口分离膜则更增加操作费用。在欧洲，如荷兰，LFG有采用变压吸附(PSA)法，其优点是占地少，布置紧凑。国内PSA法在化工上大量应用，设备及吸附剂不必进口，能耗比较低，但也有其不足：限于工艺特性，当提高产品浓度时，其甲烷收率相应降低。试验表明当净化气CH4浓度到90％时其CH4收率也只有80％～90％；提高收率则CH4含量下降。该工艺也在压力下(0.4MPa)操作，需消耗一定电能。化学吸收法也有用于生物气净化，如采用单乙醇胺(MEA)作吸收剂的MEA法。该法优点是产品中CH4含量可大于96％，CH4收率也高。但其不足是MEA系属伯胺，其化学稳定性较差，溶液易受氧化等原因而聚合变质，故其溶质(MEA)消耗较大；二则溶液有一定腐蚀性，装置消耗不锈钢材量较大；再则化学法的热能消耗较上述方法为大。近年来，在美国也有采用MDEA(N-甲基二乙醇胺)净化生物气的报导，但都在高压下(＞2.0MPa)吸收，未见有常压下进行吸收净化的先例。专利技术专利ZL00134330.0“生物气中CO2、H2S的净化工艺”，设备包括吸收塔、解吸塔、重
沸器、换热器、冷却器、分离器、吸收剂贮槽、泵，提出采用有主溶质MDEA及多种胺为活化剂的多胺水溶液作为吸收剂，在常压或加压下对LFG进行净化。MDEA系属叔胺，化学稳定性较好，而氧化、腐蚀性很小，装置的不锈钢用量减少，故该工艺具有投资省，溶剂消耗少，成本低等特点，具有对膜法，PSA法竞争的一定优势。但限于化学法工艺特性，其热能消耗较上述方法大，电能消耗为低。此外，限于目前国内填埋场的条件，尤其是LFG产量不高，很难采用大型高压吸收净化工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生产工艺合理、设备运行稳定可靠、操作简单易行的生物气净化设备。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的：本专利技术的生物气净化设备，包括吸收塔、解吸塔、重沸器、富液换热器、净化冷却器、贫液冷却器、尾气冷却器、净化气气液分离器、尾气气液分离器、软水槽、液下泵、贫液泵、富液泵，1)所述地吸收塔为上小下大的异径吸收塔，2)所述的吸收塔前原料气进入口中增设带金属丝网的扑集器，3)在所述的吸收塔富液出口增设带纤维棒型过滤器，4)所述的重沸器与贮液槽相接。所述的上小下大吸收塔的上下塔径比保持在0.75～0.85。所述的上小下大吸收塔的上下塔段塔内填料层高度比宜保持在0.9～1.1。所述的吸收塔采用填料塔或筛板塔.当采用填料塔时，在塔径DN≥800mm时，两填料段之间设管型或槽型气、液再分配塔盘，当DN≤600mm时，采用常规的截锥型再分配器。所述的吸收塔，当塔径DN≤800mm时塔下原料气进口设在塔壁处，当DN≥800mm时，塔下原料气进口深入塔中心线，且出气口向下，当DN在600～1500mm范围内时，原料气进口与塔最下层填料段底部保持距离S≥DN，原料进气口在塔底液面间保持1500～1800mm空间。所述的扑集器顶部采用金属丝网扑雾层，其高度为200～300mm。本专利技术的主要点阐述如下：1、吸收塔由以往设计的单一直径塔改为异径，分段塔，这是基于：1)原料气中含有35～40％CO2，在塔的下段原料气进口处，由于CO2浓度大，与溶液之间传质推动力大，计算表明，ΔP1在45KPa左右(塔的总绝对压力为163kPa时)，故在全塔50％左右的传质单元(相当于填料高度)内完成了对CO285％～90％的吸收.反之，在塔的上部，由于净化气中要求含CO2含量很低，相应其分压也低.这样，虽贫液浓度不大，但其两相推动力ΔP2仅为上段推动力ΔP1的5％～8％。因此，在上塔段，需要足够多的传质单元(填料层高)来吸收余下不多的CO2量，以确保净化气质量。经计算并参考生产标定数据，建议新设计的分段塔上下段填料高度比宜在0.9～1.1；2)鉴于塔下段已有85％～90％CO2已被吸收，故塔的上段气相负荷已减少30％多，故气速大幅度降低，这对吸收的传质过程不利。为维持稳定传质过程，宜将上段塔径适当缩小，以保持全塔较为均匀气流速度。另者，缩小塔径也随之减少钢材与填料消耗量，对节省投资也有利。建议新设计上下段塔径比宜取0.75～0.85。2、为提高与稳定填料塔内传质效率，最大限度地减少气液流的“边缘效应”所述的吸收塔应采取以下措施：1)填料分层分段设计，每层填料高度(ht)与塔径比在4～6，一般不超过5m.对于DN≥800mm塔，填料层间设集液与再分配盘，使气液流均匀分布，专利技术设计采用管型或槽型再分配器。由于吸收塔液相负荷较大在40m3/m2h左右，故再分配器必须保证足够的液流通道面积。再分配器与上下填料层间距离保持500mm左右。2)对于DN≤600mm塔，则可采用简单的截锥式再分配器，截锥下口直径取0.7～0.8DN，锥体与塔壁夹角可取35°～45°。3、吸收塔LFG进口处需解决好入塔气体均匀分布与保持足够的缓冲空间。缓冲空间过小，如气体进口与底层填料间距过小，不仅影响全塔稳定操作，更可导致塔的提前出现局部液泛，故建议设计进气口与底层填料间保持一定间距，对于DN在600～1500mm范围内的塔S≥DN.进气口下方与塔底液面之间也应保持一定距离，一则是为保持足够缓冲空间，二则是考虑到事故停塔时全塔填料持液量流下，为了不致使塔内溶液由进气口外溢.填料持液量应按工艺条件具体计算，
一般按填料量5％左右已属稳妥。据此，本专利技术设计吸收塔已考虑进气口至塔底液面间留有1600～1800mm的距离，以保持有足够的缓冲空间。4、吸收塔内CO2、H2S的吸收反应速度不同，故属于选择性吸收，以主溶质MDEA与二者反应为例，H2S与其很快完成吸收反应，且其吸收能力大，气液比大(500-800)，设计的空塔速度大(1.5～2.0m/s)，但CO2与其反应速度慢，没有足够反应时间不能达到净化要求，故其适宜空塔速度仅取0.2～0.28m/s，以保持在塔内有足够反应时间。按此速度运行的生产装置取得了较好的净化效果。5、胺类溶液在吸收过程中最令人担心的是溶液的乳化、起沫、变质。引起变质起沫的主要原因是油滴以及溶液中因氧化等原因生成较多絮状聚合物等，其次是铁锈、灰尘、结垢等产生的固体微粒混入溶液。为此，本专利技术采取了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物气净化设备，包括吸收塔、解吸塔、重沸器、富液换热器、净化冷却器、贫液冷却器、尾气冷却器、净化气气液分离器、尾气气液分离器、软水槽、液下泵、贫液泵、富液泵，其特征在于：1)所述的吸收塔为上小下大的异径吸收塔，2)所述的吸收塔前原料气进入口中增设带金属丝网的捕集器，3)在所述的吸收塔富液出口增设带纤维棒型过滤器，4)所述的重沸器与贮液槽相接。

【技术特征摘要】
1.一种生物气净化设备，包括吸收塔、解吸塔、重沸器、富液换热器、净化冷却器、贫液冷却器、尾气冷却器、净化气气液分离器、尾气气液分离器、软水槽、液下泵、贫液泵、富液泵，其特征在于：1)所述的吸收塔为上小下大的异径吸收塔，2)所述的吸收塔前原料气进入口中增设带金属丝网的捕集器，3)在所述的吸收塔富液出口增设带纤维棒型过滤器，4)所述的重沸器与贮液槽相接。2.根据权利要求1所述的生物气净化设备，其特征在于所述的上小下大吸收塔的上下塔径比保持在0.75～0.85。3.根据权利要求1所述的生物气净化设备，其特征在于所述的上小下大吸收塔的上下塔段塔内填料层高度比保持在0.9～1.1。4.根据权利要求1所述的生物气净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢兵，吉聪，
申请(专利权)人：重庆鼎升生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50