一種沼氣處理方法及沼氣處理系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種沼氣處理系統，包括：濕法脫硫塔、脫碳塔、干燥器、斜板沉淀池；所述濕法脫硫塔的氣體出口與所述脫碳塔下部的氣體入口相連通；所述脫碳塔上部的氣體出口與所述干燥器的氣體入口相連通；所述脫碳塔的上部開有氫氧化鈣溶液進口；所述脫碳塔下部的液體出口與所述斜板沉淀池的液體入口相連通。與現有技術相比，本發明通過濕法脫硫塔得到硫磺，脫碳塔得到碳酸鈣和生物天然氣，實現了硫磺、生物天然氣、碳酸鈣三種有價值資源的回收，達到了沼氣最大資源化利用，同時，采用氫氧化鈣溶液作為脫碳塔的吸收液，且吸收液無需蒸汽或電加熱再生，降低了生產成本，得到的碳酸鈣可用于造紙廠本身的生產，實現了資源的綜合利用。
【專利說明】一種沼氣處理方法及沼氣處理系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于資源再生【技術領域】，尤其涉及一種沼氣處理方法及沼氣處理系統。
【背景技術】
[0002]造紙廠生產過程中的有機廢水經過厭氧消化處理后會產生沼氣，沼氣的主要成分是甲烷、二氧化碳、少量的硫化氫、水分和其他組分。沼氣中硫化氫的含量通常在1000Oppm~30000ppm，會嚴重腐蝕管道及設備等，并且其燃燒后會生成二氧化硫，對環境造成嚴重污染；沼氣中二氧化碳的含量約為35%~40%，會降低沼氣的燃燒熱值，從而無法滿足管道天然氣和車用天然氣的氣質標準，因此沼氣的處理過程中一般要除去以上兩種組分。
[0003]現有脫硫常用的方法有三種:干法脫硫、濕法脫硫與生物脫硫。其中，干法脫硫是利用氧化鐵、活性炭等固體顆粒脫硫劑，通過物理化學吸附作用，去除沼氣中的硫化氫，這種方法的脫硫劑吸附容量小，吸附飽和后需要更換，且更換勞動強度較大，同時廢棄的脫硫劑處置不當又會造成新的污染。因此，干法脫硫更適用于硫化氫含量低的沼氣精脫硫處理。 [0004]濕法脫硫 以碳酸鈉為堿源，利用其水溶液與沼氣接觸時的酸堿反應吸收掉沼氣中的硫化氫組分，同時利用碳酸鈉水溶液中的一種酞菁鈷系催化劑在空氣中氧氣的協同作用下，將吸收液中的HS_氧化為單質S，使S從整個脫硫裝置中分離出來作為商品出售，除硫后的溶液得到再生而重新具有吸附硫化氫的能力，從而達到循環利用，實際生產過程中，只需要補充少量損耗的堿源和催化劑。濕法脫硫適用于氣量大、硫化氫含量高的場合，而且對沼氣負荷波動較大的工況也有很好的適應力。
[0005]生物脫硫是以碳酸鈉或氫氧化鈉為堿源，利用其水溶液與沼氣接觸時的酸堿反應吸收掉沼氣中的硫化氫組分，然后利用微生物的氧化還原生命活動，并在空氣中氧氣的協同作用下，將吸收液中的HS_氧化為單質S，使S從整個脫硫裝置中分離出來作為商品出售，除硫后的溶液得到再生而重新具有吸附硫化氫的能力，循環利用，微生物在此過程中經歷生長、繁殖、死亡的生命旅程。生物脫硫主要依賴微生物的正常生命活動而得以完成，因此，對操作、控制、氣源特性和外部環境的穩定性都有很苛刻的要求，一旦出現不利因素，微生物的處理效率便會急劇下降，甚至菌種大量死亡而導致裝置無法運行。目前生物脫硫還只是處于中試階段，離工程應用還有大量的基礎研究和工程開發工作要做。
[0006]脫碳常用的方法包括:化學吸收法、PSA法、水洗法與膜分離法。其中，化學吸收法采用堿性溶液(醇胺類物質)，利用酸堿反應，吸收沼氣中的二氧化碳，再通過溶液的加熱，氣提過程，釋放出被吸收的二氧化碳使吸收液得到再生，重新具備脫碳功能。該方法的甲烷收率可達99.9%以上，甲烷含量可達99%以上，而凈化氣中二氧化碳含量小于0.1 %，但由于溶液的再生需要用到蒸汽，對于沒有蒸汽的企業，此法略有局限性，但可通過增設蒸汽鍋爐來解決。
[0007]PSA法是利用吸附劑對不同組分的吸附能力不同，且吸附在吸附劑上的吸附容量隨吸附質的分壓上升而增加，隨溫度的上升而下降的特性，實現沼氣中不同組分的分離，同時也可實現吸附劑在高壓下吸附在低壓下解吸再生，使吸附劑的吸附與再生循環，達到連續分離的目的。此方法自動化程度較高，操作簡單，但甲烷的吸收率低，只有85%~93%，浪費甲烷資源，且運行過程的氣路切換需要用到大量的程控閥，一使容易由于粉塵堵塞，導致系統運行不穩定，另一方面廢棄的吸附劑會帶來新的污染。
[0008]水洗法是利用二氧化碳在高壓常溫或低壓低溫下于水中的溶解度較大，而甲烷在此條件下溶解度較小的特性，實現沼氣中甲烷與二氧化碳的分離。此法可同時去除部分的硫化氫組分，且水來源廣，但水洗后產品氣含水量增加，加大了脫水負荷，且裝置能耗較高。
[0009]膜分離法是利用沼氣中國不同組分在高分子膜上的溶解-擴散速率不同，實現脫碳凈化目的。此法不會產生廢液及廢棄固體，比較環保，但其動力消耗高，甲烷收率很低，且膜生產技術尚不成熟，目前仍以實驗室以及中試研究為主。
[0010]現有造紙廠對沼氣的處理，主要有(I)直接燃燒法；(2)濕法脫硫回收硫磺，而脫硫后的沼氣作為鍋爐燃料；(3)先采用濕法脫硫，再采用化學吸收法或PSA法或水洗法脫除二氧化碳，去硫去碳后的沼氣經后處理并入城市管網或作為車用天然氣。但上述方法均不能回收利用二氧化碳。
【發明內容】
[0011]有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種沼氣處理方法及沼氣處理系統，該處理方法可回收利用二氧化碳。
[0012]本發明提供了一種沼氣處理方法，包括:
[0013]將沼氣進行濕法脫硫處理后，得到脫硫后的氣體；
[0014]將所述脫硫后的氣體與氫氧化鈣溶液混合，進行脫碳處理，得到脫碳后的氣體與懸浮液；
[0015]將所述脫碳后的氣體進行干燥后，得到生物天然氣；
[0016]將所述懸浮液進行靜置沉淀，得到碳酸鈣。
[0017]優選的，所述脫碳處理采用脫碳塔進行；所述脫碳塔的傳質段分為三層；下層與中間層均采用防堵型螺旋噴頭進行氫氧化鈣溶液分布；上層采用塑料填料。
[0018]優選的，所述氫氧化鈣溶液的濃度為1.4~1.7g/L ;所述氫氧化鈣溶液的pH值為9.0 ~12.5o
[0019]本發明還提供了一種沼氣處理系統，包括:濕法脫硫塔(3)、脫碳塔(15)、干燥器
(17)、斜板沉淀池(20)；
[0020]所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通；
[0021]所述脫碳塔(15)上部的氣體出口與所述干燥器(17)的氣體入口相連通；
[0022]所述脫碳塔(15)的上部開有氫氧化鈣溶液進口 ；
[0023]所述脫碳塔(15)下部的液體出口與所述斜板沉淀池(20)的液體入口相連通。
[0024]優選的，所述脫碳塔(15)的傳質段分為三層；下層與中間層均采用防堵型螺旋噴頭進行氫氧化鈣溶液分布；上層采用塑料填料。
[0025]優選的，所述塑料填料為鮑爾環或矩鞍環。
[0026]優選的，所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口通過干式脫硫塔(5)與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通。[0027]優選的，所述濕法脫硫塔(3)的液體出口與溶液再生器(6)的液體進口相連通；所述溶液再生器(6)開有空氣進口。
[0028]優選的，所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口通過燃氣壓縮機(14)與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通。
[0029]優選的，所述所述脫碳塔(15)下部的液體出口通過初沉池(19)與所述斜板沉淀池的液體入口相連通。
[0030]本發明提供了一種沼氣處理系統，包括:濕法脫硫塔(3)、脫碳塔(15)、干燥器
(17)、斜板沉淀池(20);所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通；所述脫碳塔(15)上部的氣體出口與所述干燥器(17)的氣體入口相連通；所述脫碳塔(15)的上部開有氫氧化鈣溶液進口 ；所述脫碳塔(15)下部的液體出口與所述斜板沉淀池(20)的液體入口相連通。與現有技術相比，本發明通過濕法脫硫塔得到硫磺，脫碳塔得到碳酸鈣，實現了硫磺、生物天然氣、碳酸鈣三種有價值資源的回收，達到了沼氣最大資源化利用，同時，采用氫氧化鈣溶液作為脫碳塔的吸收液，且吸收液無需蒸汽或電加熱再生，降低了生產成本，得到的碳酸鈣可用于造紙廠本身的生產，實現了資源的綜合利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031 ] 圖1為本發明脫 硫系統不意圖；
[0032]圖2為本發明脫碳及回收碳酸鈣系統示意圖；
[0033]圖3為本發明提供的沼氣處理系統總工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0034]請參閱圖1與圖2,圖1為脫硫系統示意圖,其中I為前置分離器，2為鼓風機,3為濕法脫硫塔，4為第一氣液分離器，5為干式脫硫塔，6為溶液再生器，7為溶液再生器內部的分布孔板，8為風干槽，9為緩沖罐，10為脫硫泵，11為配液槽，12為配液泵；圖2為脫碳及回收碳酸鈣系統示意圖，其中13為除塵過濾器，14為燃氣壓縮機，15為脫碳塔，16為第二氣液分離器，17為干燥器,18為液位調節閥，19為初沉池,20為斜板沉淀池,21為泥衆泵,22為調節池，23為泵。
[0035]本發明提供了一種沼氣處理系統，包括:濕法脫硫塔(3)、脫碳塔(15)、干燥器
(17)、斜板沉淀池(20);所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通；所述脫碳塔(15)上部的氣體出口與所述干燥器(17)的氣體入口相連通；所述脫碳塔(15)的上部開有氫氧化鈣溶液進口 ；所述脫碳塔(15)下部的液體出口與所述斜板沉淀池(20)的液體入口相連通。
[0036]按照本發明，所述濕法脫硫塔(3)用于沼氣的濕法脫硫，所述沼氣為本領域技術人員熟知的沼氣即可，并無特殊的限制，本發明中優選為造紙廠生產過程中的有機廢水經厭氧消化處理后產生的沼氣。沼氣中含有水分，因此，本發明優選還包括前置分離器(I);所述前置分離器(I)的氣體出口與所述濕法脫硫塔(3)的氣體進口相連通。前置分離器用于分離出沼氣中的水分。
[0037]沼氣經前置分離器(I)脫水后，優選進入鼓風機(2)中，經鼓風機加壓后進入濕法脫硫塔(3)中，即所述前置分離器(I)的氣體出口優選通過鼓風機(2)與所述濕法脫硫塔(3)的氣體進口相連通。鼓風機用于對進入濕法脫硫塔(3)中的氣體進行加壓，優選加壓至15 ~30kPao
[0038]濕法脫硫塔(3)的氣體進口位于下部，即加壓后的沼氣從濕法脫硫塔(3)的下部進入，從下而上與從塔頂噴淋而下的脫硫液逆流接觸，硫化氫被吸收而轉入至脫硫液中，從而使凈化后的沼氣中硫化氫的含量脫除至50ppm以下；所述脫硫液中含有堿源與鈦青鈷系載氧催化劑；所述堿源為本領域技術人員熟知的堿源即可，并無特殊的限制，優選為碳酸鈉。
[0039]本發明中濕法脫硫塔(3)的液體出口優選與溶液再生器(6)的液體進口相連通；所述溶液再生器(6)開有空氣進口。凈化后的脫硫液經液體出口進入溶液再生器中，優選凈化后的脫硫液在濕法脫硫塔的底部停留15~20min后，再進入溶液再生器中。所述溶液再生器的液體進口位于底部，且溶液再生器的內部優選含有液體分布器，凈化后的脫硫液通過液體分布器作均勻分布，壓縮空氣經溶液再生器出)的空氣進口進入，經溶液再生器內的氣體分布器進行分布，與凈化后的脫硫液混合，氣液混合物再經過溶液再生器(6)內部的分布孔板(7)再均布后一起向上運行，凈化后的脫硫液中的鈦青鈷系載氧催化劑將溶液中HS—氧化為單質S，同時通過接納空氣中的氧重新成為載氧催化劑而實現再生。
[0040]所述溶液再生器(6)的頂部優選與風干槽(8)相連通；所述溶液再生器(6)的液體出口優選通過緩沖罐(9)與脫硫泵(10)相連通；所述風干槽(8)的液體出口優選通過緩沖罐(9)與脫硫泵(10)相連通。單質硫被具有巨大表面積的空氣氣泡所攜帶吸附而富集于溶液再生器(6)的頂部，并通過溢流進入風干槽(8)，濾余物為硫膏，可作為商品出售，而濾液送回系統重新參與濕法脫硫過程。經過再生去硫后的脫硫液重新具備吸收功能，脫硫液與濾液流入緩沖罐(9)中，并經過脫硫泵(10)送入濕法脫硫塔(3)頂部，進行循環使用。
[0041]為了避免長時間 反應導致脫硫液中堿源及催化劑的消耗減少而影響凈化速率及效果，本發明優選還包括配液槽(11)，所述配液槽(11)的液體出口通過配液泵(12)與緩沖罐(9)相連通。凈化過程中消耗的少量堿源與催化劑在配液槽(11)中進行調整，并經配液泵(12)補充進入脫硫系統中。
[0042]為了減少凈化后的沼氣中水分及硫原子含量，所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口優選與干式脫硫塔(5)的氣體入口相連通。在干式脫硫塔(5)中通過氧化鐵床層，進一步將硫化氫含量降至Ippm以下。
[0043]為了加強干式脫硫的效果以及減少凈化后的沼氣中的水分，所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口優選通過第一氣液分離器(4)與干式脫硫塔(5)的氣體入口相連通。通過第一氣液分離器(4)可分離并回收夾帶的少量脫硫液。
[0044]按照本發明，所述干式脫硫塔(5)的氣體出口優選通過燃氣壓縮機(14)與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通。其中，為了降低脫硫后氣體中的灰塵雜質，優選干式脫硫塔(5)的氣體出口通過除塵過濾器(13)與燃氣壓縮機(14)相連通。脫硫后的氣體經燃氣壓縮機增壓，優選增壓至0.6~1.0MPa之后，進入脫碳塔(15)。
[0045]脫碳塔(15)的上部開有氫氧化鈣溶液進口，脫硫后的氣體在脫碳塔(15)中從下而上與從塔頂噴淋而下的氫氧化鈣溶液逆流接觸，氣體中的二氧化碳被溶液吸收而與甲烷分離，C02+Ca(OH)2 = CaC03+H20 ;被富集的甲烷成為生物天然氣從脫碳塔頂部排出。
[0046]為避免二氧化碳與氫氧化鈣反應產生的碳酸鈣粉末堵塞脫碳塔，本發明中所述脫碳塔(15)的傳質段優選為三層:下層、中間層與上層；下層與中間層均采用防堵型螺旋噴頭進行氫氧化鈣溶液分布；上層采用塑料填料。脫碳塔(15)下部與中間的氣體中二氧化碳濃度較高，產物碳酸鈣的濃度也較高，采用防堵塞螺旋噴頭進行氫氧化鈣溶液的分布可很好地解決設備的堵塞問題，同時也可起到較好的吸收效果。上層采用大規格的塑料填料，優選為鮑爾環或矩鞍環。利用填料較大的比表面積與較快的傳質液面更新速度，可實現對氣體中微量的二氧化碳進行精脫處理，使最終得到的生物天然氣中甲烷含量及二氧化碳含量滿足《車用壓縮天然氣》氣質標準，同時也具有較好的抗堵效果。
[0047]從脫碳塔(15)頂部出來的生物天然氣因濕度較大，無法達到民用或工業用天然氣的露點要求，需要經過進一步干燥。所述脫碳塔(15)上部的氣體出口與所述干燥器(17)的氣體入口相連通。所述干燥器(17)中優選包含分子篩、硅膠與氧化鋁吸附劑中的一種或兩種，利用變溫吸附原理，實現生物天然氣的干燥，使其露點達到_45°C，并可通過控制系統的調整，實現露點的調節，干燥后的生物天然氣送往后續工序可并入城市管網或制備車用壓縮天然氣。
[0048]本發明優選還包括第二氣液分離器(16);所述脫碳塔(15)上部的氣體出口通過第二氣液分離器(16)與所述干燥器(17)的氣體入口相連通。通過第二氣液分離器(16)可回收挾帶的少量氫氧化鈣溶液，減少進入干燥器(17)中氣體的水分，進而降低干燥器(17)的負荷。
[0049]所述脫碳塔(15)下部的液體出口與所述斜板沉淀池(20)的液體入口相連通。脫碳塔(15)中產生的碳酸鈣組分隨溶液一起通過脫碳塔(15)下部的液體出口排入斜板沉淀池(20)，所述脫碳塔(15)液體出口出優選還包括液位調節閥(18)用于調節溶液的流量。
[0050]按照發明，所述脫碳塔(15)下部的液體出口優選通過初沉池(19)與所述斜板沉淀池(20)的液體入口相連通。初沉池(19)起到對溶液的緩沖作用，同時也可實現碳酸鈣的一次沉淀；在初沉池(19)中停留的時間優選為40~60min。從初沉池上部溢流出來的含有少量碳酸鈣顆粒物的溶液流入斜板沉淀池(20)，進一步將細小的碳酸鈣顆粒捕集沉淀下來；溶液在斜板沉淀池(20)中的停留時間優選為30~40min。所述初沉池(19)與所述斜板沉淀池(20)的底部均優選采用斗型設計，以利于沉淀物的集聚。由于脫硫階段已將硫化氫處理干凈，因此，脫碳工序副產物碳酸鈣的純度較高。
[0051]初沉池(19)與斜板沉淀池(20)中底部均優選與泥漿泵(21)相連通。底部沉積物可通過泥漿泵(21)定期抽出來送往精加工車間，制備成滿足造紙車間生產用的碳酸鈣填料。
[0052]所述斜板沉淀池(20)的液體出口優選與調節池(22)相連通。斜板沉淀池(20)中流出來的上層液體流入調節池(22)中，在調節池(22)中通過補充氫氧化鈣及調節pH值后，通過泵送入脫碳塔(15)中開始新的吸收凈化循環。
[0053]圖3為本發明提供的沼氣處理系統總工藝示意圖；本發明通過濕法脫硫塔得到硫磺，脫碳塔得到碳酸鈣，實現了硫磺、生物天然氣、碳酸鈣三種有價值資源的回流，達到了沼氣最大資源化利用，同時，采用氫氧化鈣溶液作為脫碳塔的吸收液，且吸收液無需蒸汽或電加熱再生，降低了生產成本，得到的碳酸鈣可用于造紙廠本身的生產，實現了資源的綜合利用。
[0054]本發明還提供了一種應用上述沼氣處理系統處理沼氣的方法，包括:將沼氣進行濕法脫硫處理后，得到脫硫后的氣體；將所述脫硫后的氣體與氫氧化鈣溶液混合，進行脫碳處理，得到脫碳后的氣體與懸浮液；將所述脫碳后的氣體進行干燥后，得到生物天然氣；將所述懸浮液進行靜置沉淀，得到碳酸鈣。
[0055]其中，所述沼氣同上所述，在此不再贅述。
[0056]所述沼氣優選先經過除水處理，分離出液態水后，再進行濕法脫硫處理。經過處理處理后，可減少沼氣中水分的含量。所述濕法脫硫處理的方法為本領域技術人員熟知的濕法脫硫的方法即可，并無特殊的限制，本發明優選采用含有堿源與鈦青鈷系載氧催化劑的溶液為脫硫液；所述堿源為本領域技術人員熟知的堿源即可，并無特殊的限制，優選為碳酸鈉；脫硫液中堿源的濃度優選為3~7g/L，總堿度優選為0.3~0.6N ;所述脫硫液的pH值優選為8.5~9.0。凈化后的脫硫液中的鈦青鈷系載氧催化劑將溶液中HS—氧化為單質S，同時通過接納空氣中的氧重新成為載氧催化劑而實現再生，經過再生去硫后的脫硫液重新具備吸收功能，可重復作為濕法脫硫的脫硫液使用。
[0057]為了減少凈化后的沼氣中的水分及硫原子含量，濕法脫硫處理后的氣體優選再進行干式脫硫處 理，通過氧化鐵床層，進一步將硫化氫含量降至Ippm以下，得到脫硫后的氣體。
[0058]為了加強干式脫硫處理的效果，以及減少脫硫后的氣體中的水分，濕法脫硫處理后的氣體優選先經過除水處理，再進行干式脫硫處理。
[0059]所述脫硫后的氣體優選經過除塵處理后，再與氫氧化鈣溶液混合，進行脫碳處理，得到脫碳處理后的氣體與懸浮液。其中，所述氫氧化鈣溶液的濃度優選為1.4~1.7g/L ；所述氫氧化鈣溶液的PH值優選為9.0~12.5。
[0060]所述脫碳處理優選采用脫碳塔進行，所述脫碳塔同上所述，在此不再贅述。
[0061]脫硫后的氣體中的二氧化碳與氫氧化鈣反應，生成碳酸鈣；將所述懸浮液進行靜置沉淀，得到碳酸鈣。所述靜置沉淀的方法為本領域技術人員熟知的方法即可，并無特殊的限制，本發明中優選采用二次沉淀，第一次沉淀的時間優選為40~60min，第二次沉淀的時間優選為30~40min。
[0062]按照本發明，將所述脫碳后的氣體進行干燥后，得到生物天然氣。其中，所述干燥的方法為本領域技術人員熟知的方法即可，并無特殊的限制，本發明優選采用吸附劑進行干燥；所述吸附劑為本領域技術人員熟知的吸附劑即可，并無特殊的限制，本發明優選采用分子篩、硅膠與氧化鋁吸附劑中的一種或兩種，利用變溫吸附原理，實現生物天然氣的干燥，使其露點達到_45°C。
[0063]為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的一種沼氣處理方法及沼氣處理系統進行詳細描述。
[0064]以下實施例中所用的試劑均為市售。
[0065]實施例1
[0066]1.1提供圖1與圖2所示的沼氣處理系統:濕法脫硫塔(3)、脫碳塔(15)、干燥器
(17)、斜板沉淀池(20);前置分離器(I)的氣體出口通過鼓風機(2)與濕法脫硫塔(3)的氣體進口相連通；濕法脫硫塔(3)的氣體出口通過第一氣液分離器(4)與干式脫硫塔(5)相連通；濕法脫硫塔(3)的液體出口與溶液再生器(6)的液體進口相連通；所述溶液再生器
(6)開有空氣進口 ；溶液再生器(6)的液體出口與風干槽⑶相連通；干式脫硫塔(5)依次通過除塵過濾器(13)與燃氣壓縮機(14)與脫碳塔(15)的氣體入口相連通；脫碳塔(15)的氣體出口通過第二氣液分離器(16)與干燥器(17)相連通；脫碳塔(15)的液體出口通過液位調節閥(18)與初沉池(19)相連通；初沉池(19)的液體出口與斜板沉淀池(20)相連通；初沉池(19)與斜板沉淀池(20)的底部分別與泥漿泵(21)相連通。其中，脫碳塔(15)的傳質段分為三層:下層、中間層與上層；下層與中間層采用防堵型螺旋噴頭進行氫氧化鈣溶液的分布；上層采用鮑爾環進行填料。
[0067]1.2脫硫:濕法脫硫+干法精脫硫；從厭氧消化罐或氣柜來的常壓沼氣在經前置分離器(I)分離出液態水后，進入鼓風機(2)增加至20kPa然后進入濕法脫硫塔(2)的下部，從下而上與從塔頂噴淋而下的脫硫液(碳酸鈉水溶液含有酞菁鈷系載氧催化劑，脫硫液的PH值為8.5)逆流接觸，硫化氫被吸收而轉入至脫硫液中，凈化氣中硫化氫含量脫除至50ppm以下，凈化氣進入第一氣液分離器(4)中，分離并回收挾帶的少量脫硫液，在進入干式脫硫塔(5)，通過氧化鐵床層進一步將硫化氫含量降至Ippm以下，并經過除塵過濾器(13)之后通入燃氣壓縮機(14)中；
[0068]吸收了硫化氫的脫硫液在濕法脫硫塔(3)底部停留ISmin后，通入溶液再生器(6)底部，并通過液體分布器作均勻分布，同時在溶液再生器出)的底部通過氣體分布器通入壓縮空氣，氣液混合物再經過分布孔板(7)再均布后一起向上運行，脫硫液中的酞菁鈷系載氧催化劑將溶液中的HS—氧化為單質S，同時通過接納空氣中的氧重新成為載氧催化劑而實現再生，單質S被具有巨大 表面積的空氣氣泡所攜帶吸附而負極于溶液再生器(6)頂部，并通過溢流進入風干槽(8)，濾余物為硫膏，可作為商品出售；而濾液流入配液槽(11)中，再經配液泵(12)通入緩沖罐(9)中，并經過脫硫泵(10)送入濕法脫硫塔(3)塔頂，循環使用。脫硫過程中消耗的少量碳酸鈉及酞菁鈷系載氧催化劑在配液槽(11)中調整。
[0069]1.3脫碳:脫硫后的凈化氣通過燃氣壓縮機(14)增壓至0.SMPa后，通入脫碳塔(15)的下部，從下而上與從塔上部噴淋而下的氫氧化鈣溶液(氫氧化鈣溶液的pH值為9.5)逆流接觸，上層填料為5m高，直徑為IOOmm的塑料鮑爾環填料，氣體中的二氧化碳被溶液吸收生成碳酸鈣而與甲烷分離，被富集的甲烷成為生物天然氣從脫碳塔(15)的頂部排出，經第二氣液分離器(16)通入干燥器(17)中，干燥器(17)中包含分子篩與硅膠作為吸附劑，利用變溫吸附原理，使生物天然氣的露點達到_45°C。
[0070]1.4碳酸鈣沉降分離:碳酸鈣組分隨溶液一起通過脫碳塔(15)底部的液位調節閥
(18)排入初沉池(19)中，停留50min，實現碳酸鈣的一次沉淀，從初沉池(19)上部溢流出來的含有少量碳酸鈣顆粒物的溶液流入斜板沉淀池(20)中，停留35min，進一步將細小的碳酸鈣顆粒捕集沉降下來。初沉池(19)與斜板沉淀池(20)的底部均采用斗型設計，采用泥漿泵(21)定期將沉淀下的碳酸鈣抽出來送往精加工車間，制備成滿足造紙車間生產用的碳酸鈣填料。
[0071]從斜板沉淀池(20)流出的上層液流入調節池(22)中，通過補充氫氧化鈣及調節PH值至9.5后，被泵(23)送入脫碳塔(15)的頂部，進行循環脫碳。
[0072]根據GB/T11060.1-1998對1.2中濕法脫硫后的凈化氣與干式脫硫后的凈化氣中的硫化氫含量進行測定，碘量法測定后，得到結果濕法脫硫后的凈化氣中的硫化氫含量為45ppm，干式脫硫后的凈化氣中的硫化氫的含量為0.1ppm0
[0073]根據GB/T2449-2006工業硫磺對1.2中得到的硫膏進行測定，得到其中硫含量為80%。
[0074]根據GB/T13610-1992天然氣的組成分析，采用氣相色譜法對1.3中得到的生物天然氣進行分析，得到其中甲烷的含量為97%，二氧化碳的含量為2.5%。
[0075]根據HG/T3249.1-2008造紙工業用重質碳酸鈣對1.4中得到的碳酸鈣進行分析，得到其中碳酸鈣含量大于98.8%。
[0076]實施例2
[0077]2.1采用實施例1提供的沼氣處理系統。
[0078]2.2脫硫:濕法脫硫+干法精脫硫；從厭氧消化罐或氣柜來的常壓沼氣在經前置分離器(I)分離出液態水后，進入鼓風機(2)增加至20kPa然后進入濕法脫硫塔(2)的下部，從下而上與從塔頂噴淋而下的脫硫液(碳酸鈉水溶液含有酞菁鈷系載氧催化劑，脫硫液的PH值為8.5)逆流接觸，硫化氫被吸收而轉入至脫硫液中，凈化氣中硫化氫含量脫除至50ppm以下，凈化氣進入第一氣液分離器(4)中，分離并回收挾帶的少量脫硫液，在進入干式脫硫塔(5)，通過氧化鐵床層進一步將硫化氫含量降至Ippm以下，并經過除塵過濾器(13)之后通入燃氣壓縮機(14)中；
[0079]吸收了硫化氫的脫硫液在濕法脫硫塔(3)底部停留ISmin后，通入溶液再生器(6)底部，并通過液體分布器作均勻分布，同時在溶液再生器出)的底部通過氣體分布器通入壓縮空氣，氣液混合物再經過分布孔板(7)再均布后一起向上運行，脫硫液中的酞菁鈷系載氧催化劑將溶液中的HS—氧化為單質S，同時通過接納空氣中的氧重新成為載氧催化劑而實現再生，單質S被具有巨大表面積的空氣氣泡所攜帶吸附而負極于溶液再生器(6)頂部，并通過溢流進入風干槽(8 )，濾余物為硫膏，可作為商品出售；而濾液流入配液槽(11)中，再經配液泵(12)通入緩沖罐(9)中，并經過脫硫泵(10)送入濕法脫硫塔(3)塔頂，循環使用。脫硫過程中消耗的少量碳酸鈉及酞菁鈷系載氧催化劑在配液槽(11)中調整。
[0080]2.3脫碳:脫硫后的凈化氣通過燃氣壓縮機(14)增壓至1.2MPa后，通入脫碳塔
(15)的下部，從下而上與從塔上部噴淋而下的氫氧化鈣溶液(氫氧化鈣溶液的pH值為
9.5)逆流接觸，上層填料為5m高，直徑為IOOmm的塑料鮑爾環填料，氣體中的二氧化碳被溶液吸收生成碳酸鈣而與甲烷分離，被富集的甲烷成為生物天然氣從脫碳塔(15)的頂部排出，經第二氣液分離器(16)通入干燥器(17)中，干燥器(17)中包含分子篩與硅膠作為吸附劑，利用變溫吸附原理，使生物天然氣的露點達到_45°C。
[0081]2.4碳酸鈣沉降分離:碳酸鈣組分隨溶液一起通過脫碳塔(15)底部的液位調節閥
(18)排入初沉池(19)中，停留50min，實現碳酸鈣的一次沉淀，從初沉池(19)上部溢流出來的含有少量碳酸鈣顆粒物的溶液流入斜板沉淀池(20)中，停留35min，進一步將細小的碳酸鈣顆粒捕集沉降下來。初沉池(19)與斜板沉淀池(20)的底部均采用斗型設計，采用泥漿泵(21)定期將沉淀下的碳酸鈣抽出來送往精加工車間，制備成滿足造紙車間生產用的碳酸鈣填料。
[0082]從斜板沉淀池(20)流出的上層液流入調節池(22)中，通過補充氫氧化鈣及調節PH值至9.5后，被泵(23)送入脫碳塔(15)的頂部，進行循環脫碳。
[0083]根據GB/T11060.1-1998對2.2中濕法脫硫后的凈化氣與干式脫硫后的凈化氣中的硫化氫含量進行測定，碘量法測定后，得到結果濕法脫硫后的凈化氣中的硫化氫含量為45ppm，干式脫硫后的凈化氣中的硫化氫的含量為0.1ppm0[0084]根據GB/T2449-2006工業硫磺對1.2中得到的硫膏進行測定，得到其中硫含量為80%。
[0085]根據GB/T13610-1992天然氣的組成分析，采用氣相色譜法對1.3中得到的生物天然氣進行分析，得到其中甲烷的含量為97.5 %，二氧化碳的含量為2.1 %。
[0086]根據HG/T3249.1-2008造紙工業用重質碳酸鈣對2.4中得到的碳酸鈣進行分析，得到其中碳酸鈣含量大于98.8%，D50 = 2.5ym0
[0087]實施例3
[0088]3.1采用實施例1中提供的沼氣處理系統。
[0089]3.2脫硫:濕法脫硫+干法精脫硫；從厭氧消化罐或氣柜來的常壓沼氣在經前置分離器(I)分離出液態水后，進入鼓風機(2)增加至20kPa然后進入濕法脫硫塔(2)的下部，從下而上與從塔頂噴淋而下的脫硫液(碳酸鈉水溶液含有酞菁鈷系載氧催化劑，脫硫液的PH值為8.5)逆流接觸，硫化氫被吸收而轉入至脫硫液中，凈化氣中硫化氫含量脫除至50ppm以下，凈化氣進入第一氣液分離器(4)中，分離并回收挾帶的少量脫硫液，在進入干式脫硫塔(5)，通過氧化鐵床層進一步將硫化氫含量降至Ippm以下，并經過除塵過濾器(13)之后通入燃氣壓縮機(14)中；
[0090]吸收了硫化氫的脫硫液在濕法脫硫塔(3)底部停留ISmin后，通入溶液再生器(6)底部，并通過液體分布器作均勻分布，同時在溶液再生器出)的底部通過氣體分布器通入壓縮空氣，氣液混合物再經過分布孔板(7)再均布后一起向上運行，脫硫液中的酞菁鈷系載氧催化劑將溶液中的HS—氧化為單質S，同時通過接納空氣中的氧重新成為載氧催化劑而實現再生，單質S被具有巨大表面積的空氣氣泡所攜帶吸附而負極于溶液再生器(6)頂部，并通過溢流進入風干槽(8)，濾余物為硫膏，可作為商品出售；而濾液流入配液槽(11)中，再經配液泵(12)通入緩沖罐(9)中，并經過脫硫泵(10)送入濕法脫硫塔(3)塔頂，循環使用。脫硫過程中消耗的少量碳酸鈉及酞菁鈷系載氧催化劑在配液槽(11)中調整。
[0091]3.3脫碳:脫硫后的凈化氣通過燃氣壓縮機(14)增壓至1.2MPa后，通入脫碳塔
(15)的下部，從下而上與從塔上部噴淋而下的氫氧化鈣溶液(氫氧化鈣溶液的PH值為12)逆流接觸，上層填料為5m高，直徑為IOOmm的塑料鮑爾環填料，氣體中的二氧化碳被溶液吸收生成碳酸鈣而與甲烷分離，被富集的甲烷成為生物天然氣從脫碳塔(15)的頂部排出，經第二氣液分離器(16)通入干燥器(17)中，干燥器(17)中包含分子篩與硅膠作為吸附劑，利用變溫吸附原理，使生物天然氣的露點達到_45°C。
[0092]3.4碳酸鈣沉降分離:碳酸鈣組分隨溶液一起通過脫碳塔(15)底部的液位調節閥
(18)排入初沉池(19)中，停留50min，實現碳酸鈣的一次沉淀，從初沉池(19)上部溢流出來的含有少量碳酸鈣顆粒物的溶液流入斜板沉淀池(20)中，停留35min，進一步將細小的碳酸鈣顆粒捕集沉降下來。初沉池(19)與斜板沉淀池(20)的底部均采用斗型設計，采用泥漿泵(21)定期將沉淀下的碳酸鈣抽出來送往精加工車間，制備成滿足造紙車間生產用的碳酸鈣填料。
[0093]從斜板沉淀池(20)流出的上層液流入調節池(22)中，通過補充氫氧化鈣及調節PH值至12后，被泵(23)送入脫碳塔(15)的頂部，進行循環脫碳。
[0094]根據GB/T11060.1-1998對3.2中濕法脫硫后的凈化氣與干式脫硫后的凈化氣中的硫化氫含量進行測定，碘量法測定后，得到結果濕法脫硫后的凈化氣中的硫化氫含量為45ppm，干式脫硫后的凈化氣中的硫化氫的含量為0.lppm。
[0095]根據GB/T2449-2006工業硫磺對3.2中得到的硫膏進行測定，得到其中硫含量為80%。
[0096]根據GB/T13610-1992天然氣的組成分析，采用氣相色譜法對3.3中得到的生物天然氣進行分析，得到其中甲烷的含量為98%，二氧化碳的含量為1.3%。
[0097]根據HG/T3249.1-2008造紙工業用重質碳酸鈣對3.4中得到的碳酸鈣進行分析，得到其中碳酸鈣含量大于98.8%，D50 = 2.5ym0
[0098]以上所述僅是本發明的 優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種沼氣處理方法，其特征在于，包括: 將沼氣進行濕法脫硫處理后，得到脫硫后的氣體； 將所述脫硫后的氣體與氫氧化鈣溶液混合，進行脫碳處理，得到脫碳后的氣體與懸浮液； 將所述脫碳后的氣體進行干燥后，得到生物天然氣； 將所述懸浮液進行靜置沉淀，得到碳酸鈣。
2.根據權利要求1所述的沼氣處理方法，其特征在于，所述脫碳處理采用脫碳塔進行；所述脫碳塔的傳質段分為三層；下層與中間層均采用防堵型螺旋噴頭進行氫氧化鈣溶液分布；上層采用塑料填料。
3.根據權利要求1所述的沼氣處理方法，其特征在于，所述氫氧化鈣溶液的濃度為0.1~1.7g/L ;所述氫氧化鈣溶液的pH值為9.0~12.5。
4.一種沼氣處理系統，其特征在于，包括:濕法脫硫塔(3)、脫碳塔(15)、干燥器(17)、斜板沉淀池(20)； 所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通； 所述脫碳塔(15)上部的氣體出口與所述干燥器(17)的氣體入口相連通； 所述脫碳塔(15)的上部開有氫氧化鈣溶液進口 ； 所述脫碳塔(15)下部的液體出口與所述斜板沉淀池(20)的液體入口相連通。
5.根據權利要求4所述的沼氣處理系統，其特征在于，所述脫碳塔(15)的傳質段分為三層；下層與中間層均采用防堵型螺旋噴頭進行氫氧化鈣溶液分布；上層采用塑料填料。
6.根據權利要求4所述的沼氣處理系統，其特征在于，所述塑料填料為鮑爾環或矩鞍環。
7.根據權利要求4所述的沼氣處理系統，其特征在于，所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口通過干式脫硫塔(5)與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通。
8.根據權利要求4所述的沼氣處理系統，其特征在于，所述濕法脫硫塔(3)的液體出口與溶液再生器(6)的液體進口相連通；所述溶液再生器(6)開有空氣進口。
9.根據權利要求4所述的沼氣處理系統，其特征在于，所述濕法脫硫塔(3)的氣體出口通過燃氣壓縮機(14)與所述脫碳塔(15)下部的氣體入口相連通。
10.根據權利要求4所述的沼氣處理系統，其特征在于，所述所述脫碳塔(15)下部的液體出口通過初沉池(19)與所述斜板沉淀池的液體入口相連通。
【文檔編號】B01D53/62GK103980971SQ201410234310
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】朱贊強, 賀少君 申請人:湖南和道資源科技有限公司