沼氣是一種無色、有氣味、有毒的氣體,其主要成分為CH4和CO2,此外還有CO、H2S、NH3、O2等。其中CH4體積分?jǐn)?shù)通常為50%-75%,CO2體積分?jǐn)?shù)為30%-40%,其他幾種氣體體積分?jǐn)?shù)之和一般不超過2%。
經(jīng)凈化后的沼氣,先進(jìn)入沼氣壓縮機(jī),將沼氣壓力升至0.6MPa,經(jīng)緩沖罐后按順序進(jìn)入脫碳裝置和脫水裝置。沼氣經(jīng)脫碳、脫水后的組成與常規(guī)天然氣已無區(qū)別。然后沼氣進(jìn)入天然氣壓縮機(jī),壓力提高到25.0MPa,成為壓縮天然氣。再通過加氣柱給氣瓶車充氣。當(dāng)氣瓶車在外執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)而使加氣柱沒有充氣對(duì)象時(shí),壓縮天然氣可以暫存于高壓儲(chǔ)氣瓶組內(nèi)。等氣瓶車回到廠內(nèi)時(shí),先用存儲(chǔ)氣瓶通過加氣柱對(duì)氣瓶車充氣,當(dāng)儲(chǔ)氣瓶組內(nèi)天然氣壓力降低到10-12MPa后,再改用壓縮機(jī)對(duì)氣瓶車充氣。
工藝系統(tǒng)中的脫碳,是指將沼氣中的CO2脫除,以提高甲烷體積分?jǐn)?shù)和沼氣熱值。經(jīng)脫碳后的沼氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)可以達(dá)到96%左右,低熱值可以達(dá)到34.4MJ/m3。
變壓吸附與膜分離技術(shù)的比較:
(1)對(duì)沼氣進(jìn)口溫度和壓力要求
變壓吸附和膜分離技術(shù)對(duì)沼氣進(jìn)口溫度和壓力要求是一致的,都為常溫和0.60-0.80MPa。
變壓吸附技術(shù)要求沼氣進(jìn)口粉塵顆粒粒徑≤1.0μm,粉塵較大質(zhì)量濃度≤5.0mg/m3。膜分離技術(shù)要求沼氣進(jìn)口粉塵顆粒粒徑≤0.1μm,殘油質(zhì)量濃度<0.1mg/m3。
變壓吸附技術(shù)的吸附劑使用壽命通常不小于15a,而膜分離技術(shù)采用的分離膜因受粉塵或者殘油污染原因,其使用壽命通常不超過8a。
采用變壓吸附技術(shù),吸附分離后的天然氣CH4體積分?jǐn)?shù)可達(dá)到96%,甚至更高,沼氣提純后的CH4得率不低于92%。采用膜分離技術(shù),分離后的天然氣CH4體積分?jǐn)?shù)可達(dá)到95%左右,但是沼氣提純后的CH4得率一般不會(huì)高于92%。
由于膜分離技術(shù)采用的分離膜設(shè)備造價(jià)較高,使其總造價(jià)高于變壓吸附技術(shù)。對(duì)處理相同規(guī)模的沼氣,膜分離技術(shù)的總造價(jià)一般為變壓吸附技術(shù)的1.2-1.3倍,膜分離技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用一般為變壓吸附技術(shù)的1.2-1.3倍。
變壓吸附技術(shù)由于具有對(duì)分離設(shè)備進(jìn)口沼氣的雜質(zhì)要求低、吸附劑使用壽命長(zhǎng)、CH4得率相對(duì)較高等優(yōu)勢(shì),目前在沼氣脫碳提純方面的應(yīng)用多于膜分離技術(shù),??????無論哪種工藝都存在著優(yōu)與劣的兩個(gè)方面。尤其是膜分離技術(shù),如果對(duì)聚硅氧烷膜材料進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn),使其在使用壽命和價(jià)格方面有所改善,相信會(huì)取得較好的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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