本實用新型涉及可再生能源利用領(lǐng)域，尤其是一種兩段式脫除生物質(zhì)氣中硅氧烷的裝置。

背景技術(shù)：

生物氣作為一種新型高效的可再生綠色能源,已開發(fā)沼氣發(fā)電、沼氣制熱等資源化利用技術(shù)，生物氣作為燃料，可減少溫室氣體、微小顆粒和氮氧化合物的排放，具有更廣闊的發(fā)展空間和多重的經(jīng)濟環(huán)境效益。填埋場以及污水處理廠污泥厭氧消化產(chǎn)生的生物氣除甲烷、二氧化碳等主要組分外，還含有其他組分，如硫化氫和硅氧烷等，硅氧烷的存在嚴重影響生物氣使用，阻礙生物氣的使用價值。其中硅氧烷對生物氣應(yīng)用的不利影響非常大。

近幾年來，不少研究機構(gòu)評估硅氧烷對人類和環(huán)境的風(fēng)險。丹麥環(huán)境保護局已發(fā)現(xiàn)六甲基二硅氧烷會刺激皮膚，影響腎臟，已將六甲基二硅氧烷歸為危險物質(zhì)。美國環(huán)保局和康寧公司報道指出：十甲基環(huán)五硅氧烷可能是致癌物質(zhì)。加拿大有報道指出：在市政供水中存在硅氧烷不利于魚和水生組織的生存，同時八甲基環(huán)四硅氧烷、十甲基環(huán)五硅氧烷影響荷爾蒙的分泌，從而有可能影響人類繁殖。我國是硅氧烷生產(chǎn)大國，對周圍環(huán)境造成的危害是不可低估的。

凈化硅氧烷處理主要采用吸附法，吸收法，低溫冷凝，生物方法，催化工藝，膜分離方法，氣體滲透膜分離等。

專利CN201210393660.1“一種去除可燃氣體中硅氧烷氣體的裝置及方法”介紹了一種采用硅膠吸附法去除可燃氣體中的硅氧烷的方法和裝置，這種方法利用硅膠吸附，其效率會受到氣體中水分的影響，另外，吸附劑的再生溫度較高，需要大量的再生熱，增加了成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種低成本的深度脫除生物質(zhì)氣中硅氧烷并回收甲烷的裝置。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種兩段式脫除生物質(zhì)氣中硅氧烷的裝置，包括前處理系統(tǒng)、第一段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)、第二段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)；

所述的前處理系統(tǒng)包括網(wǎng)式過濾器、氣液兩相立式分離器、甲基二乙醇胺儲液罐和壓縮機；所述的網(wǎng)式過濾器通過入口管線連接原料氣，并經(jīng)出口管線連接氣液兩相立式分離器；所述的氣液兩相立式分離器排液管設(shè)有液位控制閥，氣體出口設(shè)有除霧器；氣體經(jīng)除霧器后進入除霧器出口管線，除霧器出口管線上安裝有壓力控制閥；所述的氣液兩相立式分離器的氣體出口管線連接甲基二乙醇胺儲液罐；所述的甲基二乙醇胺儲液罐的出口連接壓縮機入口，壓縮機的出口管線連接第一段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)的入口，連接管線上裝有閥門；

所述的第一段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)包括吸收液罐、離心泵、吸收塔、連接管線和控制閥門；所述的吸收液罐里的吸收液通過離心泵送吸收塔頂部入口，吸收塔底部出口連接吸收液罐；生物質(zhì)氣從吸收塔下部進氣口進入，吸收塔的出氣口連接第二段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)的入口；

所述的第二段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)包括超聲波槽式聲化學(xué)反應(yīng)器、濃硫酸儲液罐、甲烷回收罐以及連接管線和控制閥門；濃硫酸儲液罐的入口連接吸收塔的出氣口，生物質(zhì)氣經(jīng)濃硫酸進一步脫除硅氧烷后，進入甲烷回收罐存儲。

進一步的說，為了提高濃硫酸對硅氧烷的去除效果，本實用新型所述的濃硫酸儲液罐設(shè)置于超聲波槽式聲化學(xué)反應(yīng)器中。

兩段式脫除生物質(zhì)氣中硅氧烷的方法包括以下步驟：

1)將攜帶有固相和液相雜質(zhì)的生物質(zhì)氣依此通入網(wǎng)式過濾器和氣液兩相立式分離器，去除生物質(zhì)氣中的水、泡沫及固體顆粒；

2)將步驟1)處理得到的生物質(zhì)氣通入裝有甲基二乙醇胺溶液的吸收罐，去除生物質(zhì)氣中的硫化氫；

3)將上述步驟2)得到的生物質(zhì)氣加壓后通入吸收塔，進入第一段生物質(zhì)氣凈化工藝，利用吸收劑對含有硅氧烷的生物質(zhì)氣進行吸收凈化處理，初步脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷；

4)將上述步驟3)得到的初步脫除了硅氧烷的通入外加超聲波輻照的濃硫酸中，進行第二段生物質(zhì)氣凈化工藝，進一步脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷；

5)將上述步驟4)得到的生物質(zhì)氣通入儲氣罐，存儲甲烷氣體。

進一步的說，本實用新型所述的硅氧烷為六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、六甲基環(huán)三硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、十甲基環(huán)五硅氧烷、十二甲基環(huán)六硅氧烷中的一種或至少兩種的組合。

再進一步的說，本實用新型所述的生物質(zhì)氣中硅氧烷的濃度為大于10mg/Nm³。

再進一步的說，本實用新型所述的第一段生物質(zhì)氣凈化的操作溫度為常溫。

再進一步的說，本實用新型所述的濃硫酸的濃度為92％-97％，溫度為50-65℃。

再進一步的說，本實用新型所述的吸收劑由聚乙二醇二甲醚、菲、對三聯(lián)苯和十二烷基苯磺酸鈉按照一定的比例復(fù)配而成。其中聚乙二醇二甲醚的質(zhì)量分數(shù)為45％～70％，菲的質(zhì)量分數(shù)為25％～40％，對三聯(lián)苯的質(zhì)量分數(shù)為5％～15％；所述的2-辛基十二烷基硫酸鈉占吸收劑總?cè)芤旱臐舛葹?×10-4～5×10-4mol/L。

本實用新型的有益效果是：

1.本實用新型通過采用兩段方法脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷，得到凈化的甲烷氣體，硅氧烷的脫除率可達99％以上；

2.本實用新型對減少大氣污染、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-網(wǎng)式過濾器；3-氣液兩相立式分離器；4-除霧器；5-消泡板；6-液位控制閥；7-壓力控制閥；8-甲基二乙醇胺儲液罐；9-氣體壓縮機；11-吸收塔；12-吸收塔進氣口；13-吸收塔出氣口；15-濃硫酸儲液罐；17-超聲波槽式聲化學(xué)反應(yīng)器；18-換能器；19-導(dǎo)線；20-超聲波發(fā)生器；22-甲烷回收罐；25-離心泵；27-吸收液罐；2，10，14，16，19，21，23，24，26-控制閥。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示，裝置包括預(yù)處理系統(tǒng)、第一段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)、第二段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)。

前處理系統(tǒng)包含一個網(wǎng)式過濾器1、一個氣液兩相立式分離器3、一個甲基二乙醇胺儲液罐8和一個氣體壓縮機9。原料氣通過管線進入網(wǎng)式過濾器1，去除固體顆粒后，經(jīng)出口管線進入氣液兩相立式分離器3。氣液兩相立式分離器排液管設(shè)有液位控制閥6，氣體出口設(shè)有除霧器4。氣體經(jīng)除霧器4后進入出口管線，出口管線上安裝有壓力控制閥7。氣液兩相立式分離器的氣體出口管線連接甲基二乙醇胺儲液罐，生物質(zhì)氣中的硫化氫被甲基二乙醇胺溶液吸收。甲基二乙醇胺儲液罐出口連接壓縮機入口，壓縮機出口管線連接第一段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)的入口，連接管線上裝有閥門。

第一段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)包括一個吸收液罐27、一個離心泵25、一個吸收塔11、連接管線和控制閥門。吸收液罐27里的吸收液通過離心泵25送吸收塔11頂部入口，吸收液吸收了生物質(zhì)氣中的硅氧烷后，從底部出口回到吸收液罐27。生物質(zhì)氣從吸收塔11下部進氣口進入，被吸收液除去硅氧烷后，從出氣口流出，進入第二段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)的入口。

第二段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)包括：一個超聲波槽式聲化學(xué)反應(yīng)器17、一個濃硫酸儲液罐15、一個甲烷回收罐22以及連接管線和控制閥門。從第一段生物質(zhì)氣凈化系統(tǒng)出來的生物質(zhì)氣通過管線進入濃硫酸儲液罐15的入口，生物質(zhì)氣經(jīng)濃硫酸進一步脫除硅氧烷后，進入甲烷回收罐存儲22。濃硫酸儲液罐被超聲波槽式聲化學(xué)反應(yīng)器17輻照，以提高濃硫酸對硅氧烷的去除效果。

工藝流程如下：將含硅氧烷濃度為250mg/Nm³的生物質(zhì)氣通入網(wǎng)式過濾器1，去除其中的固體顆粒。然后將氣體通入氣液兩相立式分離器3，脫除生物質(zhì)氣中的水和泡沫。在分離器內(nèi)，液體沉降于分離器的下部，經(jīng)液位控制閥6排出；氣體經(jīng)除捕霧器4去除小霧滴之后經(jīng)壓力控制閥7通入氣體壓縮機8。經(jīng)壓縮機8增壓后將生物質(zhì)氣通入吸收塔進氣口12；同時，吸收液罐27中的吸收液通過離心泵25抽送進入吸收塔11的頂部；在吸收塔內(nèi)，生物質(zhì)氣中的硅氧烷被吸收液吸收。吸收液吸收了硅氧烷后經(jīng)控制閥16返回吸收液罐27中，而脫除了硅氧烷的生物質(zhì)氣從吸收塔出氣口13進入濃硫酸儲液罐15，進一步脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷。濃硫酸的濃度為97％，溫度為60℃。從濃硫酸儲液罐15出來的生物質(zhì)氣存儲于甲烷存儲罐22中。

生物質(zhì)氣中硅氧烷在吸收塔中完成第一段凈化后，硅氧烷的脫出率為91.23％；經(jīng)過濃硫酸吸收完成第二段凈化后，硅氧烷的脫除率99.54％。

以上說明書中描述的只是本實用新型的具體實施方式，各種舉例說明不對本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后可以對以前所述的具體實施方式做修改或變形，而不背離實用新型的實質(zhì)和范圍。