CN103725338A

CN103725338A - 一种去除可燃气体中硅氧烷气体的装置及方法

Info

Publication number: CN103725338A
Application number: CN201210393660.1A
Authority: CN
Inventors: 程宏斌; 宋燕民; 杨军华
Original assignee: Shidai Taoyuan Environment Science And Technology Co Ltd Beijing
Current assignee: Shidai Taoyuan Environment Science And Technology Co Ltd Beijing
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-04-16

Abstract

本发明公开了一种去除可燃气体中硅氧烷气体的装置及方法。该装置包括一抽气升压装置、一过滤除湿装置、两个以上的吸附罐，一过滤装置，一发电机组，吸附罐上设有高温气体入管、气体入管、排气口和气体出管，且分别设置阀门。其工作过程为可燃气体经升压处理后脱除其中的水分和灰尘，然后进入吸附罐进行脱硅氧烷处理，之后再经过滤得到发电机组可以使用的可燃气体；吸附罐为两个以上，且至少有一个吸附罐处于备用状态，当吸附罐吸附满时，使用高温空气对其进行解吸附，同时使用其他吸附罐进行吸附处理。

Description

一种去除可燃气体中硅氧烷气体的装置及方法

技术领域

本发明属于可再生能源利用领域，具体涉及一种去除可燃气体中硅氧烷气体的装置及方法

背景技术

硅氧烷是无毒的有机硅化合物，被用来添加到许多产品中如除臭剂、洗涤剂等以改善其手感和质感。随着这类物质使用量的增加，随之排放的也越来越多，目前生活垃圾与污水中都可测到，几乎所有的垃圾填埋场和沼气池也都能检测到硅氧烷，与30年前大不相同。新的垃圾填埋场硅氧烷的浓度有升高的趋势，表明人们使用含硅氧烷类产品越来越多了

硅氧烷属于挥发性物质，它会随着填埋气迁移进入内燃机、锅炉乃至火炬。当填埋气燃烧时，绝大多数气态物质都会发生反应，硅氧烷也不例外，但是它的燃烧产物是非常细密的固体晶体硅，就好像沙子一样，会粘接在高温部件上，时间长了可以结成一层致密坚硬的白色绝热层，尤其对内燃机气缸的影响巨大。就会需要大量的备件备品，严重时可缩短检修周期从25000小时到9000小时不到。火花塞的寿命更是有可能短到400小时。内燃机、燃气轮机以及锅炉，几乎所有的燃烧设备都会受到影响。

目前最佳的办法自然是在气体进入燃烧室之前就去除掉硅氧烷。常规方法有：冷冻法、吸附法以及循环吸附法，都取得了不同程度的成功但同时也有一些问题。活性炭吸附可以去除硅氧烷以及其他的物质，但其再生困难。冷冻法可以去除约一半的硅氧烷，但这达不到处理的要求，而且耗能大。

美国一项发明专利:硅氧烷去除***(公开号:US 2004/0045440Al)采用一套配有两个蒸发器的制冷***，使来流的垃圾填埋气通过预冷器后交替地通过两个蒸发器，被冷却处理后的气体再回到预冷器用来冷却未流的垃圾填埋气。经实验证明，该***存在以下问题:

1、该***阀门切换过程中，来流的垃圾填埋气在两蒸发器转换时温度回升很高，在切换后，***将来流气体处理到设定温度需要一个稳定过程，该阶段对气体的处理达不到要求，不能实现真正连续脱除硅氧烷;

2、该***的除霜方式为过冷除霜，在制冷剂循环***中，易造成吸气带液，且制冷剂循环***在两蒸发器中的温度、压力等参数变化很大，***的稳定性下降;

3、该***管道***和控制***复杂，且当处理气体达不到预设温度时，对来流气体的预冷效果也下降，进而加大制冷***的负荷，对整个***的运行处理造成恶性循环。

中国专利发明CN 102382701A公开了一种用于脱除可燃气体中硅氧炕的装置，属于可再生能源利用净化领域。该装置包括制冷循环***和两个用于交替冷却的蒸发器，虽然其可以达到一定去除瓦斯气体内硅氧烷的目的，但是其仍然存在着耗能大的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有装置能耗大以及脱硅氧烷效率差的问题，为此本发明提供了一种利用可再生吸附***进行去除可燃气体内硅氧烷的装置及方法，其通过对于硅氧烷的吸附实现了硅氧烷的去除。

本发明所述的装置主要包括：

一抽气升压装置1、一过滤除湿装置2、两个以上的吸附罐3，一个过滤装置5，一发电机组，吸附罐3上设有高温气体入管、气体入管、排气口和气体出管，且分别设置阀门；

其中抽气升压装置1与气体产生装置相连，抽气升压装置1与过滤除湿装置2相连，过滤除湿装置2的出气口通过支管和吸附罐3的气体入管相连，该支管上设置阀门；吸附罐3的气体出管通过管路和过滤装置5相连，该管路上也设置阀门；吸附罐3的高温气体入管和外部高温气源相连，该高温气体入管上设置阀门；过滤装置5和发电机组相连。

所述抽气升压装置1为一罗茨风机或者其他可以起到类似作用的装置，其可以将气体的压力提升到30kPa，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。

所述过滤除湿装置2为一除湿和除尘装置，其具体的选择为本领域的公知常识。比如，通常会采用的旋风分离方式，可以有效地把液滴及大的固体颗粒分离出去。***可配备低温除湿装置，可以较大地将气体中的水分除去，使其露点温度降到15°C左右，这样也有利于保护后面的吸附剂。低温的方式可以通过工业制冷机形成，也可以采用直燃机制冷。

所述吸附罐3为一可以吸附硅氧烷的装置，其内填充有一定量的吸附剂。可以使用的吸附剂包括活性炭、活性氧化铝、硅胶以及沸石分子筛等，由于这些吸附剂在吸附的时候发生的均为物理吸附，在高温时可以发生脱吸附过程，进行吸附剂的再生。优选硅胶吸附剂可以有效的提高吸附效果。吸附罐3应当具有一定的体积和吸附容量，以保证吸附效率和连续脱硅氧烷气体，比如以1000方每小时的流量来看，吸附罐3单罐容积0.35立方，高径比2.5的话，罐直径为：0.55米，高1.4米可以满足实际应用需求。吸附罐3的数目可以为2个及以上，具体数目的选择根据要处理的气体以及吸附剂实际的吸附容量确定。

所述过滤装置5用于将气体中的杂质去除，使气体可以直接进入发电机组发电，保证颗粒的粒径小于3微米，为实现此效果，本领域技术人员可以选用多种过滤装置，比如微滤膜，比如采用PP滤布过滤，过滤精度为可以达到1微米，由此，一个满足过滤精度为0.5-3微米的微滤膜均满足本发明的需求。

利用上述装置进行脱硅氧烷的方法主要包括：

1、抽气升压，将气压提升到约30kPa；

2、过滤除去气体中的颗粒物以及凝结水；

3、气体进入吸附罐，气体中的硅氧烷类物质被吸附剂吸附，产品气的硅氧烷含量约1mg/m³；

4、一组吸附罐吸附满后切换至另一组吸附罐工作，切换后的原吸附罐组引入高温空气，对吸附剂进行再生，再生完成后关闭空气阀，待机；

5、气体经过过滤后送入发电机组发电。

所述步骤1内升压原因为气源一般为堆体或者沼气池的气压较低，***首先采用罗茨风机抽气，将气压提升到约30kPa，以方便后续处理，优选使用罗茨风机。

所述步骤2中过滤除湿装置可以除去气体中的颗粒物以及凝结水，所采用的装置为本领域技术人员的公知常识，比如旋风分离方式，可以有效地把液滴及大的固体颗粒分离出去。更进一步的***还可以配备低温除湿装置，可以较大地将气体中的水分除去，使其露点温度降到15°C左右，这样也有利于保护后面的吸附剂。低温的方式可以由工业制冷机形成，也可以采用直燃机制冷。

所述步骤3中气体进入变温吸附罐，气体中的硅氧烷类物质被吸附剂吸附，使产品气的硅氧烷含量达到1mg/m³。工作时，关闭出气口上、高温空气入管的阀门，打开气体入管和气体出管的阀门，气体可以经吸附罐而流出。而当脱吸附使，则关闭气体入管和气体出管的阀门，并打开高温气体入管、出气口上的阀门，让高温气体进入吸附罐，吸附的硅氧烷则直接排放至大气中。

所述吸附罐吸附满后切换至另一吸附罐工作，切换后的吸附罐引入高温空气，对吸附剂进行再生，再生完成后关闭高温气体入管上的空气阀，待机；当另一吸附塔也吸附满时，则切换至已待机的吸附罐，同时对吸附满的吸附罐进行高温脱硅氧处理。

所述再生用的高温空气可以采用尾气锅炉产生，不仅节省了外部能源，而且避免了造成环境污染；其也可以采用其他外部的热源加热空气而得到

所述骤5中的过滤可以使可燃气体内的颗粒粒度小于1微米。

利用本发明所述的装置可以实现可燃气体内硅氧烷气体的脱除，并且该装置结构简单，吸附剂均可以再生，此体系设置灵活；并且由于不采用压缩机等深冷装置，相对于现有技术对环境更加友好。

附图说明

图1本发明的装置示意图

1、抽气升压装置 2、过滤除湿装置 3、吸附罐 4、罗茨风机 5、过滤装置

具体实施方式

以下为本发明的两个最优选实施例，其为对本发明的解释而不是限制。

实施例1

本发明所涉及的装置如下：

垃圾堆或者发酵物所在的气体产生装置与一抽气升压装置1（在本实施例中为罗茨风机）连接，抽气升压装置1与一过滤除湿装置2（在本实施例中为旋风分离器），过滤除湿装置2的气体出口分为两支管，两支管分别和两个吸附罐3的气体入管分别相连，吸附罐3上设置有高温气体入管、气体入管、出气口和气体出管，其中的气体出管和过滤装置5相连，气体经过滤装置5（PP膜，过滤精度1微米）过滤后直接进入发电机组，发电机组的热烟气可以对罗茨风机4鼓入的空气加热并进入高温烟气入管。另外，在高温气体入管、气体入管、出气口和气体出管上分别设置阀门。

2个并列的吸附罐3，体积为0.35m³，罐内装有吸附剂（硅胶FalF-1200kg，市售，北京时代桃源环境科技有限公司生产，再生温度<200摄氏度），工作时一个罐投入运行，另一个备用，当第一个吸附满之后切换到第二个运行。吸附工作时，关闭出气口上、高温空气入管的阀门，打开气体入管和气体出管的阀门，气体可以经吸附罐3而流出。而在脱吸附工作过程中，启动罗茨风机，利用发动机组热烟气将空气升温到200摄氏度后进入吸附罐3的罐内对吸附剂进行再生，此时则关闭气体入管和气体出管的阀门，并打开高温气体入管、出气口上的阀门，让高温气体进入吸附罐3，吸附的硅氧烷则直接排放至大气中。

再生完成后停止空气，备用，两个罐就可以循环往复使用。

工作时，可燃气体先经抽气升压装置1升压，然后由过滤除湿装置2过滤除水和尘，然后进入吸附罐3内，由吸附罐3吸附硅氧烷，脱除硅氧烷的可燃气体则经过过滤器5的过滤进入发电机组进行发电。当一个吸附罐3吸附满时，则开始使用另一个吸附罐3，对吸附满的吸附罐进行再生。

本***就可以稳定工作，将气体中的硅氧烷类物质去除到1mg/m³，达到发电机组的要求。

实施例2

和实施例1相比，本装置有3个并列的吸附罐3，体积均为0.35m³，罐内装有吸附剂（硅胶FalF-1200kg，市售，北京时代桃源环境科技有限公司生产，再生温度<200摄氏度），工作时一个罐投入运行，另外两个备用，当第一个吸附满之后切换到第二个运行，或者同时其余两个同时运行。吸附工作时，关闭出气口上、高温空气入管的阀门，打开气体入管和气体出管的阀门，气体可以经吸附罐3而流出。而当脱吸附时，罗茨风机启动，利用发电机组热烟气将空气升温到200摄氏度后进入吸附满的罐内对吸附剂进行再生，此时则关闭气体入管和气体出管的阀门，并打开高温气体入管、出气口上的阀门，让高温气体进入吸附罐3，吸附的硅氧烷则直接排放至大气中。

再生完成后停止鼓入空气，备用，三个罐就可以循环往复使用。

工作时，可燃气体先经升压装置升压，然后过滤除水和尘，然后进入吸附罐3内进行吸附硅氧烷，脱除硅氧烷的可燃气体则经过过滤器的过滤进入发电机组进行发电。当一个吸附罐吸附满时，则开始使用另外的吸附罐，通过对吸附满的吸附罐进行再生。

本***就可以稳定工作，将气体中的硅氧烷类物质去除到1mg/m³，达到发动机的要求。

Claims

1.一种去除可燃气体中硅氧烷气体的装置，其特征在于，包括一抽气升压装置（1）、一过滤除湿装置（2）、两个以上的吸附罐（3），一过滤装置（5），一发电机组，吸附罐上设有高温气体入管、气体入管、排气口和气体出管，且分别设置阀门：

所述的抽气升压装置（1）与外部的气体产生装置相连，所述抽气升压装置（1）还与所述过滤除湿装置（2）相连，所述过滤除湿装置（2）的出气口通过支管和吸附罐（3）的气体入管相连，所述吸附罐（3）的气体出管和所述过滤装置（5）相连，所述过滤装置（5）和所述发电机组相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的抽气升压装置（1）为罗茨风机。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的吸附罐（3）填充物为硅胶。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的过滤装置（5）包括微滤膜。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的微滤膜过滤精度为1微米。

6.一种利用权利要求1～5任一所述的装置进行脱除可燃气体中硅氧烷气体的方法，包括：

可燃气体经升压处理后脱除其中的水分和灰尘，然后进入吸附罐进行脱硅氧烷处理，之后再经过滤得到发电机组使用的可燃气体；

所述吸附罐为两个以上，且至少有一个吸附罐（3）处于备用状态，当吸附罐吸附满时，使用高温空气对其进行解吸附后备用，同时使用其他吸附罐进行吸附处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的高温空气温度为200℃。