生物气净化设备及其净化工艺制造技术

本发明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及其净化工艺，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，其特征在于：１）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。２）吸收塔前原料气进入口中增设带金属丝网的捕集器，３）在吸收塔富液出口增设带纤维棒型过滤器。工艺以ＭＤＥＡ为主溶质的多种胺为活化剂的水溶液为吸收液，操作参数为：塔内操作压：３０～４０ｋＰａ，塔顶温度：４５℃～５５℃，塔底温度：５０℃～６０℃，气液比：２５～３５（ｍ↑［３］Ｇ／ｍ↑［３］Ｌ），吸收液浓度在２．５６～４．２８Ｋｍｏｌ／ｍ↑［３］，贫液浓度：１～２．５ＬＣＯ↓［２］／Ｌ溶液。可用于生物气、煤层气，焦炉煤气等脱除ＣＯ↓［２］、Ｈ↓［２］Ｓ、Ｈ↓［Ｃ］Ｎ、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及其净 化工艺。可用于生物气，也可用于其它工业气体，如煤层气，焦炉煤气等脱除0)2、 H2S、 HeN、有机硫等杂质，达到净化的要求。技术背景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曱 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CH" C02、少量的仏、C儿以及少量H2S、有才;w危 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，美国洛杉肌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，其生产上实际曱烷收率仅70%。若要增加收率则需增加 分离级或采用膜一一胺联合法，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 分离膜则更增加搮: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，其曱烷收率相应降低。试验表明当净化气CH4浓度到90% 时其CH,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-曱基二乙醇胺)净化生物气的报导， 但都在高压下(〉2. OMPa)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C02、 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法竟争的一定优势。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及其净化工艺。本专利技术的另一个目的是提供一种利用上述生物气净化设备的净化工艺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，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朴集器，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。所述的解吸塔底采用热虹吸式重沸器，与贮液槽相接。所述的朴集器顶部采用金属丝网朴雾层，其高度为200 ~ 300mm。一种利用所述的生物气净化设备的净化工艺，以MDEA为主溶质的多 种胺为活化剂的水溶液为吸收液，其特征在于由鼓风机将LFG自填埋场 气井中抽出，压缩至36 40Kpa，经朴集器除去液滴、灰尘后入吸收塔下 部，在吸收》荅内，LFG自下而上，吸收液贫液自上而下在填料层逆向4妄 触进行吸收净化反应以去除其中C02、 H2S等杂质，净化后的净化填埋气 (CLFG)自塔顶逸出经净化气冷却器用水冷却，产生的凝液与气体一并 入净化气气液分离器，除去凝液后CLFG自分离器顶导出，作为产品输出 入净化气气拒，操作参数为1) 吸收塔塔内操作压30~40kPa，塔顶温度45°C~55°C,塔底 温度50°C~60°C，气液比25 ~ 35 ( m3G/m3L ),吸收液浓度在2. 5b ~ 4. 28Kmol/m3，贫液浓度1 ~ 2. 5跳/L溶液，2) 穿过朴雾网气流速度为2.2 2.8m/s,以除去〉10jam的液(油)滴 及固体颗粒，3) 吸收塔生产时保持较低的空塔速度0. 2~0, 28m/s,4) 保持整个系统水平衡及吸收塔不积水，为此，要求CLFG冷却后温 度应高于鼓风机前原料LFG的温度1 ~ 2°C ，贫液入塔温度应高于吸收塔 顶温度2。C左右，5) 富液与热贫液换热，换热后温度应保持在84°C~88°C,然后于解 吸塔顶导入富液，解吸塔底温度保持在102°C~108°C，重沸器出口温度 应在ll(TC ~ 112°C，解吸塔顶温度在9(TC左右，以使贫液浓度保持在1 ~ 2. 5LC02/L溶液的要求，其分解尾气中CH4 < 0. 5%, C02 > 98%。本专利技术在联合国全球环境基金(UNGEF)资助下，中试取得了很好成 果，并以此为依据设计并建成了首套采用常压多胺溶液净化LFG制取汽 车燃料的工业装置，运行稳定，并经生产标定，取得了较好的结果净化填埋气(CLFG) tCH4〉96%，热值Qh在38MJ/m3左右；CLFG中C02 < 3%, H2S < 5mg/m3;曱烷回收率>96%,解吸塔分解尾气中CH4<0. 5%，C02>98%。 其产品CLFG完全符合车用压缩天然气标准及天然气II级气质标准。 其lm3CLFG可替代汽油1升。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、 C02、少量的H2、 CA以及少量H2S、有机硫等杂质。本专利技术提出采用 以MDEA为主溶质的多种胺为活化剂的水溶液为吸收液。经MDEA为例，其吸收原理是MDEA与其它烷基醇胺一样，呈^5咸性，因而能吸收生本文档来自技高网...

【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】

【专利技术属性】
技术研发人员：计中坚，刘士军，
申请(专利权)人：辽宁凯田再生能源环保有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]