本發(fā)明涉及甲烷回收技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種提高甲烷回收率的沼氣變壓吸附裝置。

背景技術(shù)：

隨著天然氣應(yīng)用越來越廣泛，沼氣提純制取天然氣技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用越來越多。填埋氣、工業(yè)沼氣及農(nóng)業(yè)沼氣，都出現(xiàn)了大批沼氣提純制備天然氣的項(xiàng)目。

沼氣提純技術(shù)主要有三種，變壓吸附法、水洗吸收法和膜分離法。變壓吸附技術(shù)是利用沼氣中甲烷、二氧化碳在吸附劑上吸附速率不同的特點(diǎn)而將沼氣分離提純，在分離前，需要先將沼氣進(jìn)行壓縮、脫硫和脫水，然后進(jìn)入變壓吸附系統(tǒng)，分離甲烷和二氧化碳。水洗吸收法則是利用甲烷和二氧化碳在水中的溶解度差別進(jìn)行分離，先將沼氣壓縮后，用水吸收二氧化碳，然后在低壓時(shí)釋放水中的二氧化碳。膜分離法則是利用有特殊孔徑的膜，將甲烷和二氧化碳分離。膜分離法也是先將沼氣壓縮、脫水、脫硫后，進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，分離甲烷和二氧化碳，這三種分離中，變壓吸附技術(shù)因?yàn)檫m用范圍廣，投資及運(yùn)行成本低，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。變壓吸附技術(shù)在沼氣提純過程中，因?yàn)槲絼┓蛛x系數(shù)的限制，在達(dá)到較高的產(chǎn)品純度時(shí)，甲烷回收率往往會下降，由于沼氣資源價(jià)值和價(jià)格都不斷提升，沼氣中甲烷的回收率會對工程的經(jīng)濟(jì)性帶來很大的影響，所以開發(fā)提高甲烷回收率的變壓吸附技術(shù)十分關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種提高甲烷回收率的沼氣變壓吸附裝置，該裝置通過增加順放、置換程序，提高了沼氣提純過程中甲烷回收率，將甲烷回收率提高到97％以上，同時(shí)減少了尾氣中甲烷排放，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，減少了溫室效應(yīng)，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種提高甲烷回收率的沼氣變壓吸附裝置，包括吸附塔組、水環(huán)真空泵、解吸氣緩沖罐、壓縮機(jī)、過濾器、氣體干燥機(jī)和置換氣緩沖罐，所述吸附塔組的出口與水環(huán)真空泵的入口通過管道連接，所述水環(huán)真空泵的出口與解吸氣緩沖罐的入口通過管道連接，所述解吸氣緩沖罐的出口與壓縮機(jī)的入口通過管道連接，所述壓縮機(jī)的出口與過濾器的入口通過管道連接，所述過濾器的出口與氣體干燥機(jī)的入口通過管道連接，所述氣體干燥機(jī)的出口與置換氣緩沖罐的入口通過管道連接，所述置換氣緩沖罐的出口與吸附塔組的入口通過管道連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述吸附塔的數(shù)量最低不少于四個(gè)最大數(shù)量不超過三十個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本裝置提供一種提高甲烷回收率的方法，在對運(yùn)行成本影響不大的前提下，通過改進(jìn)變壓吸附過程，在保證產(chǎn)品氣甲烷純度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)甲烷回收率從90％左右提高到95％以上，同時(shí)在普通真空變壓吸附工藝基礎(chǔ)上，對完成了均壓后的吸附塔，增加了順放、置換步驟，將順放出的含甲烷較高的氣體回流到壓縮機(jī)前端，減少了尾氣中甲烷排放，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，減少了溫室效應(yīng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明吸附塔組連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：101吸附塔組、102吸附塔、201水環(huán)真空泵、202解吸氣緩沖罐、203壓縮機(jī)、204過濾器、205氣體干燥機(jī)、206置換氣緩沖罐。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種提高甲烷回收率的沼氣變壓吸附裝置，包括吸附塔組101、水環(huán)真空泵201、解吸氣緩沖罐202、壓縮機(jī)203、過濾器204、氣體干燥機(jī)205和置換氣緩沖罐206，吸附塔組101的出口與水環(huán)真空泵201的入口通過管道連接，吸附塔組101包括數(shù)量最低不少于四個(gè)最大數(shù)量不超過三十個(gè)的吸附塔，吸附塔的工藝過程包括：吸附、均壓降、順放、置換、抽真空、均壓升、終升等步驟，各個(gè)吸附塔102在執(zhí)行程序的安排上相互錯(cuò)開，構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán)，以保證原料氣不斷輸入和產(chǎn)品氣連續(xù)輸出，在整個(gè)過程中，吸附塔102交替進(jìn)行吸附、再生操作，吸附塔102置換所需的回流氣，需要進(jìn)行干燥處理，水環(huán)真空泵201的出口與解吸氣緩沖罐202的入口通過管道連接，水環(huán)真空泵201對甲烷氣進(jìn)行抽空，抽真空氣體中的二氧化碳濃度從85％左右提高到95％以上，解吸氣緩沖罐202的出口與壓縮機(jī)203的入口通過管道連接，壓縮機(jī)203對含甲烷較高的氣體進(jìn)行壓縮，壓縮機(jī)203的出口與過濾器204的入口通過管道連接，過濾器204的出口與氣體干燥機(jī)205的入口通過管道連接，氣體干燥機(jī)205對回流氣進(jìn)行干燥處理，氣體干燥機(jī)205的出口與置換氣緩沖罐206的入口通過管道連接，置換氣緩沖罐206用于在吸附塔102進(jìn)行置換動作時(shí)的緩沖，置換氣緩沖罐206的出口與吸附塔102的入口通過管道連接。

在使用時(shí)：沼氣首先進(jìn)入吸附塔組，吸附塔組采用四個(gè)或四個(gè)以上的吸附塔102組成的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，每個(gè)吸附塔102在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷吸附、均壓降、順向放壓、置換、抽真空、均壓升及最終升壓步驟，吸附步驟的壓力為3～8kg/cm2(G)，吸附溫度為15～40℃，含甲烷的凈化氣通過吸附塔102產(chǎn)品端排出，順向放壓由吸附塔102的出口端回收大部分甲烷氣體，順向放壓的最終壓力接近常壓，置換步驟通過部分抽真空的尾氣經(jīng)過壓縮機(jī)203增壓、過濾器204過濾、氣體干燥機(jī)205干燥后從吸附塔102的底部進(jìn)入，通過吸附塔102的出口回收吸附塔102內(nèi)剩余的甲烷氣體，置換的最終壓力接近常壓，抽真空步驟進(jìn)一步讓吸附在吸附塔102內(nèi)的雜質(zhì)組分解吸出來，抽空壓力為-0.096MPa，均壓升利用其他吸附塔102均壓降的氣體進(jìn)行升壓，最后升壓步驟利用吸附步驟所得的產(chǎn)品氣從吸附塔102的產(chǎn)品端進(jìn)行升壓，使其壓力達(dá)到吸附壓力。

本發(fā)明提供一種提高甲烷回收率的方法，在對運(yùn)行成本影響不大的前提下，通過改進(jìn)變壓吸附過程，在保證產(chǎn)品氣甲烷純度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)甲烷回收率從90％左右提高到97％以上，同時(shí)在普通真空變壓吸附工藝基礎(chǔ)上，對完成了均壓后的吸附塔102，增加了順放、置換步驟，將順放出的含甲烷較高的氣體回流到壓縮機(jī)203的前端，減少了尾氣中甲烷排放，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，減少了溫室效應(yīng)。

本裝置在驗(yàn)證使用時(shí)吸附塔入口、吸附塔產(chǎn)品氣出口、吸附塔尾氣出口分別設(shè)置一臺流量計(jì)和一個(gè)取樣口，流量計(jì)用于記錄原料氣、產(chǎn)品氣及尾氣的實(shí)時(shí)流量。取樣口用于給在線分析儀提供取樣點(diǎn)。以下數(shù)據(jù)分為5組，每組為同一時(shí)段原料氣、產(chǎn)品氣及尾氣的流量數(shù)據(jù)和氣質(zhì)指標(biāo)。從五組數(shù)據(jù)來看，產(chǎn)品氣的甲烷純度分別為：96.5％、97.3％、97.2％、96.8％、97.5％。

而產(chǎn)品氣的回收率通過計(jì)算可知分別為：97％、97.4％、97.2％、97％、97.5％。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。