净化提纯设备

 

一、应用领域
沼气膜法净化提纯设备是一种利用先进的中空纤维气体分离技术,将二氧化碳从沼气(或填埋气)中去除的沼气工程配套设备,适用于沼气和垃圾填埋气的净化提纯沼气净化后可作为天然气替代产品使用,甲烷浓度可达到95%以上通过压缩/加气一体化装置同步加压后可提供标准的25MPa 车用燃气(CNG)产品,增压至天然气管网的压力标准后就近接入当地燃气管网。

       二、工作原理

        膜法沼气净化提纯设备是基于气体膜对混合气体中各组分渗透速率不同的特点进行开发设计的,图1和图2显示了气体膜对混合气体中各组分选择性渗透的情况。沼气的成分主要是甲烷和二氧化碳,沼气净化提纯主要就是将沼气中的二氧化碳气体分离去除,从图中可以看出沼气中CO2渗透速率要高于CH4气体,利用气体膜选择性渗透的特性对沼气中的CH4和CO2等成分进行快速分离,从而达到沼气净化提纯的目的。

 

图1  气体分离膜的选择性渗透       图2  甲烷和二氧化碳气体分离原理

膜法沼气净化提纯工艺流程如图3所示,整套设备结构简单,除初级压缩机外无气体动设备,故障率低,整体能耗较低。

 

          图3  膜法沼气净化提纯工艺流程图

 

技术特点
  • 工艺流程简洁、操作管理简便,劳动定员减少50%以上;
  • 投资及运行费用低,较化学吸收法和加压水洗法低15-25%;
  • 占地面积小,采用标准集装箱集成,并可实现模块化扩展;
  • 产品纯度高、回收率高,CH4纯度≥95%,回收率≥98%;
  •  

    具有同步脱水功能,无需前端脱水。

四、系统构成
沼气膜法净化提纯设备构成如下: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、加气系统等。
沼气压缩系统: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: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。
3、膜组分离系统
采用世界上最先进的进口膜组件,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95%以上,甲烷回收率可达98%以上。
膜组分离系统的应用为沼气提纯工艺提供最佳性能,具有如下特点: 
  • 相比其它物理法沼气提纯技术,具有更高效的回收率
  • 膜组分离系统本身不消耗能源,无须再生 ;
  • 膜组分离系统配有压力超控安全装置和进气关闭系统,在遇到紧急情况时,进气被自动关闭来保护纤维膜组件
  • 在膜组分离系统出口,通过单向阀防止回流和压力过高等问题
4、生物燃气增压系统
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。
5、加气系统
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。

五、工程实例 

 

     图4  沼气膜法净化提纯设备(脱碳/压缩/加气一体化装置)

        图5  沼气膜法净化提纯设备内部组件(局部)

 

六、技术参数

                     主要型号及技术参数表

序号

型号

及规格

设备尺寸  (L×B×m)

进气量(m3/d)

原料气CH4纯度(%)

产品CH4纯度(%)

CH4回收率(%)

1

TRJH-25 2500m3/d

12.3×2.4×2.5

2500

50-70

≥96.8

≥99.09

2

TRJH-50 5000m3/d

12.3×2.4×2.5

5000

50-70

≥96.5

≥99.57

3

TRJH-80 8000m3/d

12.3×2.4×2.5

8000

50-70

≥96.5

≥99.35

4

TRJH-100 10000m3/d

2×12.3×2.4×2.5

10000

50-70

≥96.6

≥98.31

说明:设备配置需根据具体待处理进气量、CO2含量及相关参数设计主、辅设备,也可根据实际需求补充在线分析监控等配套设备及仪器仪表。


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