CN201104074Y - 撬装式沼气纯化液化装置 - Google Patents
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Abstract
一种撬装式沼气纯化液化装置，沼气罐通过气管依次串联气泵、第一吸收塔、第二吸收塔后，与甲烷储气罐的进气口相接；甲烷储气罐的出气口与增压器的进口连通，从该增压器出口接出的气管分为两路，一路串联散热器后，与LNG分离器相通，另一路与膨胀机的进气口连接，膨胀机的出气口通过气管接在散热器的冷媒进气口上，散热器的冷媒出气口与甲烷储气罐的回气口相通；从所述LNG分离器中还接出两条管路，其中一条与所述甲烷储气罐的回气口相通，另一条与LNG储液罐连接。本装置集沼气纯化液化为一体，是用低品质再生能源沼气生产高品质液化天然气LNG能源的一体化设备；采用撬装式结构，具有结构紧凑，制造和运行成本低，生产效率高，性能稳定，维护方便等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种沼气处理设备，尤其涉及撬装式沼气纯化液化装置。
背景技术
沼气不是一种纯净物质，而是一种混合气体。沼气的主要成分是甲烷，约占沼气总体积的50％～70％；其次是二氧化碳，约占总体积的30％～40％；还有少量的硫化氢、氢气、氮气、氧气等。沼气的性质主要由甲烷决定，甲烷在常温常压下是一种无色、无味的气体，容重比空气轻近一半，分子直径很小，水溶解度也很小。
甲烷能够燃烧，其燃烧的浅蓝色火焰温度约为2000℃，每立方米甲烷燃烧的热值为39580KJ。而每立方米沼气的热值为17928～25100KJ，相当于1kg原煤的发热量，所以沼气是一种分布最广、最容易获得的可再生生物质能源。
通过科学的方法和先进的技术提纯沼气，去除其中的二氧化碳、硫化氢等成分，可获得高纯度甲烷气体，即天然气；再对其进行液化处理，即可获得高纯度的液化天然气LNG。
液化天然气LNG是世界公认的清洁能源，其应用有利于生态环境保护，目前世界上环保先进的国家都在推广应用LNG。中国作为一个农业人口大国，也是一个耗能大国，如何针对城市、农村固体废弃物进行综合治理，化害为利，生产沼气；如何利用低品质的沼气再生能源来生产高品质的LNG清洁能源，是目前我国沼气利用的主要发展方向。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能用低品质再生能源沼气生产高品质液化天然气LNG的撬装式沼气纯化液化装置。
本实用新型的技术方案如下：一种撬装式沼气纯化液化装置，包括沼气罐，其关键在于：
A、所述沼气罐通过气管串联气泵后，与第一吸收塔的进气口相接，该第一吸收塔的出气口与第二吸收塔的进气口连通，第二吸收塔的出气口通过管路与甲烷储气罐的进气口相接；
B、所述甲烷储气罐的出气口与增压器的进口连通，从该增压器出口接出的气管分为两路，一路串联散热器后，与LNG分离器相通，另一路与膨胀机的进气口管路连接，所述膨胀机的出气口通过气管接在散热器的冷媒进气口上，散热器的冷媒出气口与所述甲烷储气罐的回气口相通；
C、在所述甲烷储气罐内装有冷却交换器，并且甲烷储气罐的底部开设有除冰口；
D、从所述LNG分离器中还接出两条管路，其中一条与所述甲烷储气罐的回气口相通，另一条与LNG储液罐连接。
本实用新型利用甲烷难溶于水，而二氧化碳、硫化氢等酸性气体易溶于水的特性，采用结构简单、成本低、操作简便、甲烷回收率高的双塔式NaOH水溶液溶解吸收法：首先将原料沼气从沼气罐泵入第一吸收塔，用处理水吸收大部分的二氧化碳和硫化氢；经过第一吸收塔处理的原料气，再进入第二吸收塔，通过NaOH溶液的进一步吸收，即可获得高纯度的甲烷气体。
经过纯化处理的甲烷气体为含湿量较高的气体，引入甲烷储气罐后，在冷却交换器的作用下，水份冷凝后从除冰口排出，干的甲烷气体引入气-气增压器升压至高压后：一部分高压甲烷供给膨胀机，气体在膨胀机内膨胀降温，变成低温冷媒气体，进入散热器；另一部分高压甲烷直接进入散热器，与冷媒气体交换热量而变为液化天然气LNG。LNG分离器将未液化的甲烷与LNG分离，LNG由LNG储液罐储存，而未液化的甲烷气体重新引至甲烷储气罐，进行新一轮液化循环，直至完全液化为止。
上述第一吸收塔为喷淋塔，该喷淋塔下部的进气口通过气管与气泵连接，喷淋塔顶部的出气口与第二吸收塔的进气口相通；所述喷淋塔底部的出液口通过管路与第一级循环水箱的进口连接，从第一级循环水箱出口接出的管路串联循环泵后，与位于喷淋塔内腔上部的喷淋管相通。循环泵将第一级循环水箱内的水向上泵起，至喷淋管后向下喷淋，这样引入喷淋塔内的原料沼气与下喷的水逆流接触，能够达到良好的吸收二氧化碳和硫化氢的效果。
上述第二吸收塔也为喷淋塔，该喷淋塔下部的进气口与第一吸收塔的出气口相通，喷淋塔顶部的出气口通过管路与甲烷储气罐的进气口相接；所述喷淋塔底部的出液口通过管路与第二级循环溶液箱的进口连接，从第二级循环溶液箱出口接出的管路串联循环泵后，与位于喷淋塔内腔上部的喷淋管相通。循环泵将第二级循环溶液箱内的NaOH水溶液向上泵起，至喷淋管后向下喷淋，这样引入第二吸收塔内经初次处理的原料沼气与下喷的NaOH水溶液逆流接触，两者接触充分，能保证甲烷气体达到高纯度的要求。
在上述甲烷储气罐底部除冰口的正下方设置有收集箱，以便于收集处理从甲烷储气罐掉出的冰块。
本实用新型的有益效果是：
1、本装置集沼气纯化液化为一体，是用低品质再生能源沼气生产高品质液化天然气LNG能源的一体化设备；采用撬装式(可移动)结构，具有结构紧凑、体积小，制造和运行成本低，生产效率高，性能稳定，操作简单，维护方便等特点。
2、整套装置以压缩空气为动力能源，通过气-气转换机构，可高效地保证装置运行，能耗指标低。
3、采用甲烷气体直接进入膨胀机，可省去专门生产、运输、储存制冷剂的相关费用。
4、采用增压器，可方便地通过提高膨胀机进口压力和降低膨胀机出口压力来增加等熵焓降，从而提高液化率，等熵效率可达92％。
5、膨胀机是利用介质流动时的速度变化来进行能量转换的，不仅可以为液化装置提供冷量，而且膨胀机产生的功还可以直接驱动空气压缩机，补充压缩空气动力能源，从而降低LNG单位体积的能耗。
6、使沼气成为“商品原料气”，可以极大地调动农民的积极性，家家户户都可生产低成本的沼气，从而形成一个巨大的再生能源库，这对减少环境污染，提高农民经济收入，缓解国家能源压力有着重要的辅助作用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，第一吸收塔3和第二吸收塔4均为喷淋塔，从沼气罐1接出的气管与气泵2的进口连接，气泵2的出口通过气管与第一吸收塔3下部的进气口相接，第一吸收塔3底部的出液口通过管路与第一级循环水箱13的进口连接，从第一级循环水箱13出口接出的管路串联循环泵14后，与位于第一吸收塔3内腔上部的喷淋管15相通。所述第一吸收塔3顶部的出气口通过气管与第二吸收塔4下部的进气口相通，第二吸收塔4底部的出液口通过管路与第二级循环溶液箱16的进口连接，从第二级循环溶液箱16出口接出的管路串联循环泵17后，与位于第二吸收塔4内腔上部的喷淋管18相通。所述第二吸收塔4顶部的出气口通过管路与甲烷储气罐5的进气口相接。
从图1中可知，甲烷储气罐5的出气口通过气管与增压器6的进口连通，从该增压器6出口接出的气管分为两路，一路气管20串联散热器7后，通过管路21与LNG分离器8相通，另一路气管22与膨胀机9的进气口管路连接，所述膨胀机9的出气口通过气管23接在散热器7的冷媒进气口上，散热器7的冷媒出气口通过气管24与所述甲烷储气罐5的回气口相通；在甲烷储气罐5内装有冷却交换器10，并且甲烷储气罐5的底部开设有除冰口11，除冰口11的正下方设置有收集箱19。
从图1中进一步可知，从LNG分离器8中还接出两条管路25、26，其中一条管路25接在气管24上，并通过气管24与所述甲烷储气罐5的回气口相通，另一条管路26与LNG储液罐12连接。
本实用新型的工艺流程分为纯化处理和液化处理两个阶段。
纯化处理原理为：利用甲烷难溶于水，而二氧化碳、硫化氢等酸性气体易溶于水的特性，首先将原料沼气从沼气罐1泵入第一吸收塔3，此时循环泵14将第一级循环水箱13的水向上泵起，至喷淋管15后向下喷淋，这样引入第一吸收塔3内的原料沼气与下喷的水逆流接触，吸收大部分的二氧化碳和硫化氢；经过第一吸收塔3处理的原料气，再进入第二吸收塔4，此时循环泵17将第二级循环溶液箱16的NaOH水溶液向上泵起，至喷淋管18后向下喷淋，这样引入第二吸收塔4内经初次处理后的原料沼气与下喷的NaOH水溶液逆流接触，通过NaOH溶液的进一步吸收，即可获得高纯度的甲烷气体。
液化处理原理为：经过纯化处理的甲烷气体为含湿量较高的气体，引入甲烷储气罐5后，在冷却交换器10的作用下，水份冷凝后从除冰口11排出，干的甲烷气体引入气-气增压器6升压至高压后：一部分高压甲烷供给膨胀机9，气体在膨胀机9内膨胀降温，变成低温冷媒气体，通过气管23进入散热器7；另一部分高压甲烷通过气管20直接进入散热器7，与冷媒气体交换热量而变为液化天然气LNG。LNG分离器8将未液化的甲烷与LNG分离，LNG通过管路26由LNG储液罐12储存，而未液化的甲烷气体通过管路25和气管24，重新引至甲烷储气罐5，进行新一轮液化，直至完全液化为止。
本实用新型中，第一吸收塔3和第二吸收塔4也可以选用喷射塔或其它等同的设备；根据实际生产的需要，还可以增设二级、三级或多级散热器，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1、一种撬装式沼气纯化液化装置，包括沼气罐(1)，其特征在于：
A、所述沼气罐(1)通过气管串联气泵(2)后，与第一吸收塔(3)的进气口相接，该第一吸收塔(3)的出气口与第二吸收塔(4)的进气口连通，第二吸收塔(4)的出气口通过管路与甲烷储气罐(5)的进气口相接；
B、所述甲烷储气罐(5)的出气口与增压器(6)的进口连通，从该增压器(6)出口接出的气管分为两路，一路串联散热器(7)后，与LNG分离器(8)相通，另一路与膨胀机(9)的进气口管路连接，所述膨胀机(9)的出气口通过气管接在散热器(7)的冷媒进气口上，散热器(7)的冷媒出气口与所述甲烷储气罐(5)的回气口相通；
C、在所述甲烷储气罐(5)内装有冷却交换器(10)，并且甲烷储气罐(5)的底部开设有除冰口(11)；
D、从所述LNG分离器(8)中还接出两条管路，其中一条与所述甲烷储气罐(5)的回气口相通，另一条与LNG储液罐(12)连接。
2、根据权利要求1所述的撬装式沼气纯化液化装置，其特征在于：所述第一吸收塔(3)为喷淋塔，该喷淋塔下部的进气口通过气管与气泵(2)连接，喷淋塔顶部的出气口与第二吸收塔(4)的进气口相通；所述喷淋塔底部的出液口通过管路与第一级循环水箱(13)的进口连接，从第一级循环水箱(13)出口接出的管路串联循环泵(14)后，与位于喷淋塔内腔上部的喷淋管(15)相通。
3、根据权利要求1或2所述的撬装式沼气纯化液化装置，其特征在于：所述第二吸收塔(4)也为喷淋塔，该喷淋塔下部的进气口与第一吸收塔(3)的出气口相通，喷淋塔顶部的出气口通过管路与甲烷储气罐(5)的进气口相接；所述喷淋塔底部的出液口通过管路与第二级循环溶液箱(16)的进口连接，从第二级循环溶液箱(16)出口接出的管路串联循环泵(17)后，与位于喷淋塔内腔上部的喷淋管(18)相通。
4、根据权利要求1所述的撬装式沼气纯化液化装置，其特征在于：在所述甲烷储气罐(5)底部除冰口(11)的正下方设置有收集箱(19)。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20080820 Termination date: 20091207 |