沼氣脫硫脫碳純化系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種沼氣脫硫脫碳純化系統，包括脫硫裝置、脫碳裝置、脫水裝置、壓縮機、儲氣罐，以及管道和閥門。脫硫裝置采用噴淋堿性溶液的方法去除沼氣中的H2S，通過氣體均勻分布器和液體均勻分布器分別擴散沼氣和堿性溶液，并通過兩級反應板，使沼氣中的H2S氣體充分與堿性溶液反應，本實用新型專利技術結構簡單、設計合理，有效提高脫硫效率和脫硫溶液的利用率；同時，該裝置可有效使CO2氣體充分與堿性溶液相接觸，同時利用傳感器和電控閥實時提供新的堿性溶液，保證堿性溶液的濃度，以保證持續較高的脫碳效率。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于沼氣處理設備
，特別涉及一種沼氣脫硫脫碳純化系統。
技術介紹
沼氣的成分一般有甲烷、二氧化碳、氧氣、氮氣、一氧化碳、氫氣、水和硫化氫等其它氣體組成。沼氣的純化工藝主要保留其可燃和助燃成分甲烷、氧氣、一氧化碳和氫氣，對沼氣中的H2S，H2O，CO2和其它雜質進行去除。脫硫是為了避免硫化氫(H2S)腐蝕設備和管道，硫化氫在沼氣發動機及內燃機中會使軸承和一些配合表面腐蝕，使發動機的潤滑油變質，從而加快發動機磨損；而且泄露的H2S會引起中毒，其燃燒放出的產物SO2、SO3是造成酸雨的罪魁禍首，比H2S造成的危害還要大。脫水是因為導氣管中如果積累了水會溶解硫化氫(H2S)而腐蝕管道，此外當沼氣在后期被加壓儲存時，為了防止因為凝結水而凍壞儲氣罐，也必須對水進行去除。去除沼氣中CO2是因為CO2降低了沼氣的能量密度、熱值、燃燒速度，且增大了沼氣的點火溫度，如果所用的沼氣需要達到天然氣標準或者被用作汽車燃料，那么就必須對其中的CO2進行去除。脫除氣體中的硫化氫的方法很多，一般可分為干法和濕法兩大類。濕法脫硫按溶液的吸收與再生性質又可分為氧化法、化學吸收法、物理吸收法。氧化法是借溶液中載氧體的催化作用，把被吸收的硫化氫轉化為硫磺，使溶液獲得再生。主要有氨水法、砷堿法和蒽醌二磺酸鈉法等。化學吸收法以弱堿性溶液為吸收劑，與硫化氫進行化學反應形成化合物，當富液溫度升高壓力降低時，該化合物就分懈，使硫化氫放出。這類方法有<br>烷基醇胺、堿性溶液法等。物理吸收法常用有機溶劑為吸收劑，其吸收完全為物理過程，當富液降低壓力時，硫化氫就完全放出。這類方法有聚乙二醇二甲醚法，冷甲醇法等。盡管濕法脫硫精度差，需大大降低氣體溫度，但它可以處理較高硫化氫含量的原料氣，運行費用低，適合大規模生產等特點而在工業上廣泛使用。干法脫硫按原理和方法可分為化學吸附法、化學吸收法和催化加氫法三種。化學吸附法即脫硫劑吸附氣體中的硫化物從而達到脫硫的目的，活性炭和分子篩即屬于此類；化學吸收法即脫硫劑與氣體中的硫化物反應將硫化物脫除的過程，其脫硫劑有氧化鐵、氧化鋅、氧化錳等；催化加氫法即含硫氣體在鈷鉬、鎳鉬等催化劑存在時，使有機硫轉化為H2S然后將其脫除。干法脫硫中最早使用的是氧化鐵和活性炭法，而近代工業上也常用干法脫硫作為脫除有機硫和精細脫硫的手段。由于碳酸鈉溶液呈堿性，能吸收酸性氣體，而且由于弱酸性的緩沖作用，在吸收酸性氣體時，pH值不會很快發生變化，保證了系統的操作穩定性。此溶液對H2S吸收的化學反應方程式為：Na2CO3+H2S＝NaHCO3+NaHS。在采用堿性溶液法去除H2S的工藝中，堿性溶液和H2S反應，會降低堿性溶液的濃度，從而使吸收效率降低；工業中利用堿性溶液法去除H2S，一種是直接將氣體通入堿性溶液中，另一種是采用噴淋的方法，前一種方法浪費堿性溶液，而后一種方法普遍存在的問題是噴淋霧液與H2S氣體不能有效的充分接觸，導致脫硫率較低。沼氣中的脫碳方法主要是液體吸收法和固體吸附法，液體吸收法分為兩大類：一類是物理吸收法，即利用CO2能溶于某些液體的這一特性將其從混合物中分離出來，不同的溶劑吸收CO2的能力不同，最終達到的純化度也不一樣，但一般都比化學吸收的純化度低。另一類是化學吸收法，根據CO2是酸性氣體的特性，利用堿性吸收劑與CO2進行化學反應來去除。化學吸收法在不太高的壓力下就可將氣體中的CO2精制到很高的程度。但當用化學吸收時，當化學吸收劑完全反應完后就不再具有吸收CO2的特性，所以化學吸收劑的吸收能力是有限的。在采用堿性溶液法去除CO2的工藝中，通常直接將氣體通入堿性溶液中，存在CO2氣體不能有效的充分與堿性溶液接觸問題，導致脫硫率較低；同時，堿性溶液和CO2反應，會降低堿性溶液的濃度，從而使吸收效率降低。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種沼氣脫硫脫碳純化系統。該系統可有效使噴淋堿性霧液與H2S氣體充分接觸，提高脫硫效率和脫硫溶液的利用率；同時，該系統可有效使CO2氣體充分與堿性溶液相接觸，同時利用傳感器和電控閥實時提供新的堿性溶液，保證堿性溶液的濃度，以保證持續較高的脫碳效率。本技術采用以下技術方案來實現：一種沼氣脫硫脫碳純化系統，包括脫硫裝置、脫碳裝置、脫水裝置、壓縮機、儲氣罐，以及管道和閥門。所述脫硫裝置包括脫硫塔、第一堿性溶液罐、以及電控閥和管道；脫硫塔設置有脫硫塔進氣口、脫硫塔出氣口、脫硫塔進液口和脫硫塔出液口；所述脫硫塔進氣口設置在脫硫塔的底端，脫硫塔進氣口設置有第七閥門，脫硫塔進氣口高出脫硫塔的底面，且脫硫塔進氣口的正上方設置有傘罩，以防止噴淋產生的液體進入進氣口；所述脫硫塔出氣口設置在脫硫塔的頂端，在脫硫塔出氣口處設置有第一氣體檢測傳感器，用于檢測H2S氣體的濃度；所述脫硫塔進液口設置在脫硫塔的頂端，脫硫塔進液口處設置有噴頭，噴頭通過管道與第一堿性溶液罐相聯通，在噴頭與第一堿性溶液罐相聯通的管道上設置有第一電控閥，用于控制調節堿性溶液的流量；所述脫硫塔出液口設置在脫硫塔的底端，脫硫塔出液口設置有第六閥門；在脫硫塔的內部從下至上依次設置有氣體均勻分布器、第一級反應板、第二級反應板和液體均勻分布器；所述氣體均勻分布器為平板結構，其上均勻分布有第一通孔，通過第一通孔可以使進氣口進來的沼氣均勻擴散到脫硫塔內部；所述液體均勻分布器為平板結構，其上均勻分布有第二通孔，液體均勻分布器設置有圓形側壁，液體均勻分布器下表面為平面，液體均勻分布器上表面從中心向圓周具有一定斜度(斜度范圍為：與水平方向夾角10-25度)，噴淋液體時，液體可從中心位置擴散至四周，并透過第二通孔，從而達到均勻擴散液體的目的；所述脫碳裝置包括脫碳罐、第二堿性溶液罐、廢液收集罐，以及電控閥和管道；脫碳罐設置有脫碳罐進氣口、脫碳罐出氣口、脫碳罐進液口和脫碳罐出液口；所述脫碳罐進氣口設置在脫碳罐的底端，沼氣從脫碳罐進氣口進入脫碳罐內部；所述脫碳罐出氣口設置在脫碳罐的頂端，在脫碳罐出氣口處設置有第二氣體檢測傳感器，用于檢測二氧化碳氣體的濃度；所述脫碳罐進液口通過管道與第二堿性溶液罐相聯通，在脫碳罐進液口與第二堿性溶液罐相聯通的管道上設置有第二電控閥，用于控制調節堿性溶液的流量；所述脫碳罐出液口設置在脫碳罐的底端，脫碳罐出液口通過管道與廢液收集罐相連，在脫碳罐出液口與廢液收集罐相連的管道上設置有第三電控閥；脫碳罐的內部設置有氣體分散裝置，所述氣體分散裝置由氣體分散裝置主氣管和氣體分散裝置分氣管組成，氣體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種沼氣脫硫脫碳純化系統，包括脫硫裝置、脫碳裝置、脫水裝置、壓縮機、儲氣罐、管道和閥門，其特征在于：所述脫硫裝置包括脫硫塔、第一堿性溶液罐、電控閥和管道；脫硫塔設置有脫硫塔進氣口、脫硫塔出氣口、脫硫塔進液口和脫硫塔出液口；所述脫硫塔進氣口設置在脫硫塔的底端，脫硫塔進氣口設置有第七閥門，脫硫塔進氣口高出脫硫塔的底面，且脫硫塔進氣口的正上方設置有傘罩；所述脫硫塔出氣口設置在脫硫塔的頂端，在脫硫塔出氣口處設置有第一氣體檢測傳感器；所述脫硫塔進液口設置在脫硫塔的頂端，脫硫塔進液口處設置有噴頭，噴頭通過管道與第一堿性溶液罐相聯通，在噴頭與第一堿性溶液罐相聯通的管道上設置有第一電控閥；所述脫硫塔出液口設置在脫硫塔的底端，脫硫塔出液口設置有第六閥門；在脫硫塔的內部從下至上依次設置有氣體均勻分布器、第一級反應板、第二級反應板和液體均勻分布器；所述氣體均勻分布器為平板結構，其上均勻分布有第一通孔；所述液體均勻分布器為平板結構，其上均勻分布有第二通孔，液體均勻分布器設置有圓形側壁，液體均勻分布器下表面為平面，液體均勻分布器上表面從中心向圓周具有斜度；所述脫碳裝置包括脫碳罐、第二堿性溶液罐、廢液收集罐、電控閥和管道；脫碳罐設置有脫碳罐進氣口、脫碳罐出氣口、脫碳罐進液口和脫碳罐出液口；所述脫碳罐進氣口設置在脫碳罐的底端，沼氣從脫碳罐進氣口進入脫碳罐內部；所述脫碳罐出氣口設置在脫碳罐的頂端，在脫碳罐出氣口處設置有第二氣體檢測傳感器；所述脫碳罐進液口通過管道與第二堿性溶液罐相聯通，在脫碳罐進液口與第二堿性溶液罐相聯通的管道上設置有第二電控閥；所述脫碳罐出液口設置在脫碳罐的底端，脫碳罐出液口通過管道與廢液收集罐相連，在脫碳罐出液口與廢液收集罐相連的管道上設置有第三電控閥；脫碳罐的內部設置有氣體分散裝置，所述氣體分散裝置由氣體分散裝置主氣管和氣體分散裝置分氣管組成，氣體分散裝置分氣管呈圓形均勻分布且與氣體分散裝置主氣管相聯通，氣體分散裝置主氣管與脫碳罐進氣口相聯通；脫硫塔出氣口通過管道與脫碳罐進氣口聯通，在脫硫塔出氣口與脫碳罐進氣口聯通的管道上設置有第一閥門和第二閥門，所述第二閥門設置在脫碳罐進氣口處，第二閥門為單向閥；脫碳罐出氣口通過管道與脫水裝置進氣口聯通，在脫碳罐出氣口與脫水裝置聯通的管道上設置有第三閥門；脫水裝置出氣口通過管道與壓縮機聯通，在脫水裝置出氣口與壓縮機聯通的管道上設置有第四閥門；壓縮機通過管道與儲氣罐聯通，在壓縮機與儲氣罐聯通的管道上設置有第五閥門。...

【技術特征摘要】
1.一種沼氣脫硫脫碳純化系統，包括脫硫裝置、脫碳裝置、脫水裝置、壓縮機、儲
氣罐、管道和閥門，其特征在于：
所述脫硫裝置包括脫硫塔、第一堿性溶液罐、電控閥和管道；脫硫塔設置有脫硫塔
進氣口、脫硫塔出氣口、脫硫塔進液口和脫硫塔出液口；所述脫硫塔進氣口設置在脫硫
塔的底端，脫硫塔進氣口設置有第七閥門，脫硫塔進氣口高出脫硫塔的底面，且脫硫塔
進氣口的正上方設置有傘罩；所述脫硫塔出氣口設置在脫硫塔的頂端，在脫硫塔出氣口
處設置有第一氣體檢測傳感器；所述脫硫塔進液口設置在脫硫塔的頂端，脫硫塔進液口
處設置有噴頭，噴頭通過管道與第一堿性溶液罐相聯通，在噴頭與第一堿性溶液罐相聯
通的管道上設置有第一電控閥；所述脫硫塔出液口設置在脫硫塔的底端，脫硫塔出液口
設置有第六閥門；在脫硫塔的內部從下至上依次設置有氣體均勻分布器、第一級反應板、
第二級反應板和液體均勻分布器；所述氣體均勻分布器為平板結構，其上均勻分布有第
一通孔；所述液體均勻分布器為平板結構，其上均勻分布有第二通孔，液體均勻分布器
設置有圓形側壁，液體均勻分布器下表面為平面，液體均勻分布器上表面從中心向圓周
具有斜度；
所述脫碳裝置包括脫碳罐、第二堿性溶液罐、廢液收集罐、電控閥和管道；脫碳罐
設置有脫碳罐進氣口、脫碳罐出氣口、脫碳罐進液口和脫碳罐出液口；所述脫碳罐進氣
口設置在脫碳罐的底端，沼氣從脫碳罐進氣口進入脫碳罐內部；所述脫碳罐出氣口設置
在脫碳罐的頂端，在脫碳罐出氣口處設置有第二氣體檢測傳感器；所述脫碳罐進液口通
過管道與第二堿性溶液罐相聯通，在脫碳罐進液口與第二堿性溶液罐相聯通的管道上設
置有第二電控閥；所述脫碳罐出液口設置在脫碳罐的底端，脫碳罐出液口通過管道...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高衛華，
申請(專利權)人：天紫環保投資控股有限公司，
類型：新型
國別省市：天津;12