沼气净化工艺设计①

科技创新导报3No.25Science and Technology Innov工业技术沼气净化工艺设计0②刘传芳安徽省皖西学院材料与化工学院安徽六安237012摘要:该文针对原生沼气中主要杂质CO2、且S为酸性气体的原因,采用湿法一碱嗫收技术,设计了沼气净化工艺。所设计的沼气净化工艺流程简单、操作方便、设备投资少、能耗低、沼气净化鈍度高及无二次污染等优点关键词:沼气工程沼气净化碱吸收工艺设计中图分类号:TE09文献标识码:A文章编号:1674-098X(2013)09(a)-0047-02原生沼气有效成分CH4含量为NaOH等碱发生反应5)脱水干燥工段。该工段把经净化的55%-65%,其余为CO2(30%-45%及少CO2(g)+Ca(OH):(aq)→高纯沼气,通过筛板型冷凝塔冷凝除水蒸量的O2、N2、H2S、氨气和N2等不可利用的CaCO3(s)+H2O(1)气而得到干燥的沼气产品杂质和有害气体。研究表明,沼气经深度CO2(g)+2NaOH(aq)→工艺流程如下:净化后可得甲烷含量达90%以上的高纯沼Na2CO3(aq)+H2O()原生沼气水洗一段石灰乳吸收二段石气。这种高纯沼气可直接供用户作为清洁H2S(g)+Ca(OH)2(aq)→灰乳吸收NaOH碱洗干燥高纯沼气燃料,也可并入天然气网供远程用户使用,CaS(s)+2H2O()进口气压力100kPa,温度298K。气或作为燃气汽车的燃料。我国目前的沼气应H2S(g)+2NaoH(aq)→体经吸收塔的底部进入吸收塔,从顶部引出用仍局限于一家一户的小型化。随着化石能Na2S(aq)+2H2O(1)并就从下一吸收塔底部进入。在净化设备源的消耗和替代能源的开发需求,以及新沼气中有效成分CH4不与碱反应而保的尾端安装一台1.5MPa的空气压缩机农村建设的能源集中供应模式选择,沼气留在气体中。经上述碱吸收反应后,可是沼净化沼气接压缩机进气口,以通过抽吸力工程大型化和沼气净化处理的工业化势在气中甲烷含量达到90%以上,从而达到净化促使沼气通过净化设备,压缩机出口接净化必行。沼气的作用沼气储罐,再经管道输送到用户。我们在前期沼气净化工艺参数研究的1.3沼气净化工艺路线基础上,采用湿法一碱吸收技术,设计了沼沼气净化工艺分为五个2工艺参数设计与计算气净化工艺。一作为沼气工程建设的净化(1)水洗工段。该工段通过水洗除去原2.1水洗工段物料衡算和设备选型工艺设计方案。声沼气中的氨气、粉尘科里及部分H2S。消耗水量:按2.5kg/m(沼气)计算(2)一段石灰乳吸收。该工段通过石灰日处理3000m原生沼气需7500kg,约合1设计依据和方案乳中Ca(OH)2对原生沼气中的部分CO2和7.5m3/d1.1生产规模和产品指标H2S吸收反应,达到初步净化水洗塔选型:水洗采用间歇式,水洗塔本设计生产规模为日处理3000m原(3)二段石灰乳吸收。该工段使初步净为一个。按0.5h一个周期,塔盛水量为7.5/生沼气(CH4含量按60%计),获得高纯沼气化的沼气再次通过Ca(OH)2吸收反应,除去(8/0.5)=0.47m3。塔内水位为塔的2(CH含量为90%以上)约1800m3,日工H2S和绝大部分℃O2气体,使得沼气中CH4水洗塔体积为0.71m3。选圆柱形水洗塔,作时按10h计算,采用间歇式操作程序,实的纯度达到近85%-90%。经此步净化后的内径为0.5m,塔高为:0.71/(0.252×3.14际产期时间按8h计算气已经达到天然气燃气标准3.6m。2设计原理(4)NaOH溶液吸收。该工段的目的是进口气流量:3000m3/8h=375m3/沼气中氨气易溶于水,经水洗后可除得到纯度更高的沼气,这种沼气经加压后,h=0.104m3/s去氨气。CO2和H2S等酸性气体与石灰乳和可作为燃气汽车的燃料。出口气流量:出口气流量按进口气流量的98%计算(损耗2%),为368m3/h=0.102m3/s,出口气总量为2940m3/d气体流动方式:气体从塔底部流入,顶部流出,后面各段吸收塔的气体流动方式均与此相同。2.2石灰乳吸收工段物料衡算与设备选型595%化霜气石灰乳吸收采用两段喷淋逆流吸收方式,主要是吸收沼气中的CO2气体(H2S气体含量极少,计算中予以忽略)段石灰乳吸收生气口气组成:CH4(61%)、CO2(37.5N2(1.5%);出口气组成为CH4(80%)CO2(18%)、N2(2%);混合气总量:2242m3进口气CO2总量:2940×0.375=11031—水吸收塔;2—-段吸收塔;3一二段吸收塔:4-NaOH吸收塔;5—干燥塔;6一空气压缩机;7、出口气CO2总量:404m3,CO2吸收量:699π8、9、10—加液槽;11一放液阀.吸收率:63.4%氢氧化钙与二氧化图1沼气净化工艺简图中国煤化工,吸收CO,体积为①基金项目:安徽省教育厅自然科学基金项目(K2009B038)。CNMHG②项目编号:国家发明专利项目(专利号:ZL200610096998.5)46科技创新导报 Science and Technology Innovation herald工业技术Science and T3a科技创新导报699m3,n(CO2)≈28213mol,根据反应2收塔总体积为4.93×3/2/16=斜塔板冷凝器技术。原理为:将净化后的高式Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O,需消耗0.46m3,取内径为0.4m,塔高为0.46/纯沼气从干燥塔底部通入塔内,高纯沼气与CaO的摩尔数为n(CaO)=28213/0.8=(0.22×3.14)=3.66m。喷淋接触时阃设计塔内的斜塔板接触,随着气体的不断上升,35266mol,合1975kg。为10s,喷淋流速为0.317dm3/s气体的温度逐渐降低,以至最后水蒸气经设备选型:石灰乳配制比例为2.3NaoH碱吸收工段物料衡算与设备选型过凝结成为液体而与气体分离,从而达到干生石灰:水=1:5(质量比),用水量为为进一步提高净化沼气的纯度,我们增燥的目的。为提高干燥效率和效果,设计塔975×5=9875kg,合9.875m3。石灰乳加了NaOH碱吸收工段,出口气CH4含量可径为0.5m,塔高为8-10m总质量为11850kg,按密度1050kg·m3达95%以上计算得石灰乳总体积为11.29m3。设0.5h进口混合气组成:CH:(90%)、3沼气净化工艺简图进行一个周期的操作,石灰乳占吸收塔体CO2(8.8%)、N2(2.2%);混合气总量:沼气净化工艺简图如图所示。积2/3,吸收塔总体积为1.06m3,去内1993m3;CO2总量:175径为0.6m,塔高为1.06/(0.32×3.14)出口高纯沼气组成:CH4(95%)、4结语3.75m。喷淋接触时间设计为10s,喷淋CO2(2.9%)、N2(2.1%);高纯沼气总量:本设计按照日处理3000m3原生沼气及流速为0.39dm3/sl888m3;吸收CO2体积120m3,吸收率最终净化沼气纯度达95%的规模,初步设计2.2.2二段石灰乳吸收68.7%了三段净化(含NaOH碱吸收)工艺流程,以及进口气组成:CH4(80%)、CO2(18%)NaoH溶液用量计算:反应率按90%及各步净化的物料衡算和设备选型等。若要N2(2%),混合气总量为2242m3;进口气NaOH溶液配比按NaOH:水=1:6计,建设一个完整的相应规模的净化沼气能源工CO总量:404m3。收CO2摩尔数n(CO2)=4843mol,根据反程项目,还需进行沼气池、储气柜、沼气输送及出口气组成:CH4(90%)、CO2(8.8%)、应式2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,需消耗环保方案等方面的设计等工作N2(2.2%);出口混合气总量:1993m3;NaOH的摩尔数为n(NaOH)=9686mol,出口气CO2总量:175mCO2吸收量:合426.2kg,用水量为2557kg,和参考文献229m3,吸收率:56.7%2.557m3。溶液总量2983.2kg,体积为[1]宫徽,徐恒,左剑恶,等.沼气精制技石灰乳用量计算:氢氧化钙与二氧(按水的密度计)2.983m术的发展与应用[J].可再生能源化碳的反应率按80%计算,吸收CO2体积aOH碱吸收塔设备选型:该吸2013,31(5):103-108为299m3,n(CO2)≈12326mol,需消耗收段吸收方式与水洗攻读相同,即气[2]刘建辉,尹泉生,颜庭勇,等生物沼气的CaO的摩尔数为n(CaO)=12326/0.8=体冲击鼓泡搅拌吸收。设NaOH溶液应用与提纯[J.节能技术,2013,31(2)5407mol,合863kg。石灰乳配制比占吸收塔体积2/3,吸收塔总体积为例为生石灰:水=1:5(质量比),用水量为2.983×3/2/16)=0.28m3,取内径[3]韩芳.沼气净化技术及储存方式优化863×5=4315kg,合4.315m3。石灰乳总为0,塔高为0.28/(0.22×3.14)分析一以沼气工程为例[J].中国沼质量为5176kg,按密度1050kgm3计算=2.2气,2012,30(2):50-53得石灰乳总体积为4.93m3。2.4干燥塔设计4]宋灿辉,肖波,史晓燕,等.沼气净化技术设备选型:设石灰乳占吸收塔体积设计原理是冷凝法去除水蒸气,采用现状[J中国沼气,2007,25(4):23-27(上接45页当中也应该注意很多问题。5结语作为管道的基础了,其换土的宽度一般是(1)首先,在管道的铺设过程当中,必须总而言之,我们在软弱的基础当中进基础的两边各加上50cm左右;而当直径要根据其具体的埋深、管道的具体用途、在行给排水的管线施工的过程中,往往会遇1000mm的时侯则一般是在基础的底标进行工作时的压力管道具体的管径以及它到很多的来自软土土质的负面影响的,它们高面再往下挖弃大概30~50cm左右的厚的造价等各个客观的因素来具体的衡量并当中,最为主要的是在承载力以及沉降方软土然后再把它们回填石渣作为管道的基采用最为合理的安装措施面会影响具体管线的铺设和使用,所以我础进行施工,换土的宽度也一般是基础两边(2)与此同时,还要结合管道的具体布们在进行实际的管线设计和施工的过程当各加上30cm左右局情况,从而可以来客观的处理一些施工中,就必须要选择更加合理的材料,并采取水的管道处理,在进行一般的土质位置处的道路基础,同时还要以此来满足更加合理的处理措施,也只有利用了这些情况处理的时候,我们主要是采用300mm安装的时候所需要的一些特定的条件。有利的条件之后才可以更好的来帮助我们左右厚的中粗砂来作为基础的,它的宽度也(3)那么,我们在排水管道穿过软弱的实现软弱基础上的管线施工,并保证其质基本上是于沟槽同宽的。在遇到土质相对土质进行施工的时候,除了要采用一些适当量。来说比较差的情况的时侯,还必须要在基的地基去处理,并采取一些防腐的措施之础的底标高面基础上再往下挖弃50cm左外,同时还必须要利用柔性的连接来进参考文献右的厚软土,然后再回填石渣,之后再用不步的提高管线的自身的柔性,而且也可以增[1]陆键旭试论排水管道软基基础处理小于10cm左右的厚的粗砂来进行找平工强它的抗变形的能力。总之,管道的全线如的方法和策略[J]科协论坛(下半月)作,其换土的宽度一般是基础的两边各加上果是采用了柔性的连接,就可以很好的来克2009(5)30cm左右服软弱地基的负面影响,这是其中的一个主[2]康宁,黎志愿,臧海燕.软土管道基础的处理与施工[J.中国西部科技4软弱基础敷设给排水管线的主要施(4)另外,在进行施工的过程当中还可2009(13).工要点以利用土工布、碎石或者是粗砂等来作为[3]鄂勇毅城市排水管道基础处理的关键我们在进行施工的时候,如果我们确实主要的垫层,这样可以帮助管道的基础来问题研究分析[门.内江科技,2009(2)是遇到了软弱的淤泥地基,在面对这样的进行必要的排水处理4]王菁,张毅.不良地质条件下管道基础处地质情况的时侯,就需要我们在设计当中采(5)施工的管材在进行施工的时候还H中国煤化工用,而且再完成了这些基础的处理之后就必还要对回填土的质量进行严格的控制,只有CNMHG须要尽快的安装管道,在安装管道的过程这样才能够满足管道的具体使用年限科技创新导报 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