CN112358899A - 一种沼气制液化天然气的***及方法 - Google Patents

一种沼气制液化天然气的***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及生物质气提纯技术领域，尤其涉及一种沼气制液化天然气的***及方法。用于将液化过程中产生的尾气作为再生气对吸附剂进行再生。本发明实施例提供一种沼气制液化天然气的***，其特征在于，包括：预处理装置，所述预处理装置包括吸附单元，所述吸附单元包括吸附通道和解吸附通道，其中，所述解吸附通道的入口与所述吸附通道的第一入口连通，所述吸附通道内设有吸附剂，所述吸附剂用于吸附所述沼气中的臭气；液化装置，所述液化装置用于对经过所述预处理装置处理后的沼气进行液化，得到液化天然气和尾气，所述液化装置包括尾气出口，所述尾气出口与所述解吸附通道的入口连通。

Description

一种沼气制液化天然气的***及方法
技术领域
本发明涉及生物质气提纯技术领域，尤其涉及一种沼气制液化天然气的***及方法。
背景技术
沼气是有机物质(如人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物)在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃且带有臭味的气体。垃圾填埋气是沼气的一种。
沼气的主要成分是甲烷，除甲烷之外，沼气还含有二氧化碳、氮气、氧气、硫化氢等气体以及一些固体颗粒物。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种沼气制液化天然气的***及方法。用于将液化过程中产生的尾气作为再生气对吸附剂进行再生。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种沼气制液化天然气的***，包括：预处理装置和液化装置，所述预处理装置包括吸附单元，所述吸附单元包括吸附通道和解吸附通道，其中，所述解吸附通道的入口与所述吸附通道的第一入口连通，所述吸附通道内设有吸附剂，所述吸附剂用于吸附所述沼气中的臭气；所述液化装置用于对经过所述预处理装置处理后的沼气进行液化，得到液化天然气和尾气，所述液化装置包括尾气出口，所述尾气出口与所述解吸附通道的入口连通。
在一些实施例中，所述***还包括：发电装置，所述发电装置包括燃料入口；所述解吸附通道的出口与所述燃料入口连通。
在一些实施例中，所述预处理装置还包括与吸附单元的吸附通道的出口串接的脱碳单元，所述脱碳单元包括二氧化碳排气口，所述二氧化碳排气口连接有除臭罐，以及与所述除臭罐并联的旁路管道，所述旁路管道上设置有第一阀门。
在一些实施例中，所述液化装置包括多级冷凝装置和与所述多级冷凝装置中的每一级冷凝装置的出液口连通的储液罐；
所述多级冷凝装置还包括换热通道，最后一级储液罐的气体出口与所述换热通道的入口连通，所述换热通道的出口作为所述尾气出口。
在一些实施例中，所述液化装置还包括灌装通道，所述灌装通道具有灌装挥发气出口，所述灌装挥发气出口与所述换热通道的入口连通。
在一些实施例中，所述吸附单元为多个，多个所述吸附单元的吸附通道并联，且多个所述吸附单元的解吸附通道并联，每个所述吸附通道和每个所述解吸附通道上均串接有第二阀门。
在一些实施例中，所述解吸附通道包括并联的加热通道和冷却通道，所述加热通道和冷却通道均串接有第三阀门。
在一些实施例中，还包括加压管路，所述加压管路的入口与所述吸附通道的出口连通，所述加压管路的出口与所述吸附通道的第二入口和/或所述冷却通道的入口连通。
在一些实施例中，所述加热通道连接有减压阀。
在一些实施例中，还包括脱硫单元；所述脱硫单元包括喷淋吸收塔和喷淋吸收液再生装置，所述喷淋吸收塔包括喷淋吸收液入口、沼气入口和喷淋吸收液排出口，所述喷淋吸收液再生装置包括与所述喷淋吸收液排出口连通的吸收液入口和与所述喷淋吸收液入口连通的吸收液出口；所述沼气入口用于通入沼气。
另一方面，本发明的实施例提供一种沼气制液化天然气的方法，包括：
对沼气进行预处理，所述预处理包括利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附；将经过预处理后的沼气进行液化，得到液化天然气和尾气；利用液化过程中产生的尾气对所述吸附剂吸附的臭气进行解吸附。
在一些实施例中，所述预处理还包括：脱碳处理，在脱碳处理完成后，对脱碳处理后的尾气中的臭气含量进行检测，在所述脱碳处理后的尾气中的臭气含量大于预设阈值的情况下，对所述脱碳处理后的尾气进行除臭，在所述脱碳处理后的尾气中的臭气含量小于或等于预设阈值的情况下，直接排放所述脱碳处理后的尾气。
在一些实施例中，所述吸附单元包括第一吸附单元和第二吸附单元；所述利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，包括：利用所述第一吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时利用液化过程中产生的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附；持续预设时间后，利用多个第二吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用液化过程中产生的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
在一些实施例中，所述吸附单元还包括第三吸附单元；所述利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，包括：利用所述第一吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附；在持续第一预设时间之后，利用第二吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附；在持续第二预设时间之后，利用第三吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附；
在一些实施例中，在利用所述第一吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，所述制备方法还包括：对所述第三吸附单元的吸附通道进行减压处理；
对所述第二吸附单元的吸附通道进行升压处理；在利用所述第二吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，所述制备方法还包括：对所述第一吸附单元的吸附通道进行减压处理；对所述第三吸附单元的吸附通道进行升压处理；
在利用第三吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，所述制备方法还包括：对所述第二吸附单元的吸附通道进行减压处理；对所述第一吸附单元的吸附通道进行升压处理。
在一些实施例中，所述利用液化过程中产生的尾气对所述吸附剂吸附的臭气进行解吸附之前，还包括：
利用液化过程中的经过换热后的制冷剂对液化过程中所述尾气进行加热，以升高尾气的温度。
本发明的实施例提供一种沼气制液化天然气的***及方法，由于液化装置的尾气出口与解吸附通道的入口连通，因此，可以直接利用液化过程中产生的尾气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附，从而实现吸附剂的再生。在此过程中，可实现液化过程中产生的尾气的循环利用，解决了现有技术中液化过程中产生的尾气放空燃烧不利于沼气中热值的充分利用，以及尾气放空燃烧所带来的环境污染问题，另外，在对吸附剂吸附的臭气进行解吸附时，无需额外增设再生气供给装置，即可实现吸附剂再生，可节约资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种液化装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种沼气制液化天然气的***的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种沼气制液化天然气的方法的流程示意图；
图11为本发明实施例提供的再一种沼气制液化天然气的***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明的一些实施例提供一种沼气制液化天然气的***，如图1所示，包括：预处理装置1和液化装置2。预处理装置1包括吸附单元11，吸附单元11包括吸附通道111和解吸附通道112，其中，解吸附通道112的入口112a与吸附通道111的第一入口111a连通，吸附通道111内设有吸附剂，吸附剂用于吸附沼气中的臭气。液化装置2用于对经过预处理装置1处理后的沼气进行液化，得到液化天然气和尾气，液化装置2包括尾气出口21，尾气出口21与解吸附通道112的入口112a连通。
其中，为了对沼气中的臭气进行吸附，吸附通道111可以包括沼气入口111b和沼气出口111c，在通过吸附剂对沼气中的臭气进行吸附时，沼气经沼气入口进入吸附通道111，与吸附通道111内的吸附剂接触，通过吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，经过吸附后的沼气经沼气出口111c排出，完成对沼气中的臭气的吸附。
解吸附通道112和吸附通道111可以是同一个通道，吸附通道111上设置有第一入口111a，第一入口111a是不同于沼气入口111b的入口，解吸附通道112的入口112a与第一入口111a连通，在对吸附剂吸附的臭气进行解吸附时，经解吸附通道112的入口112a向吸附通道111中通入再生气，使再生气与吸附通道111中的吸附有臭气的吸附剂接触，采用再生气对吸附有臭气的吸附剂进行吹扫，即可对吸附剂吸附的臭气进行解吸附，实现吸附剂的再生。
在本发明的实施例提供的沼气制液化天然气的***中，由于液化装置2的尾气出口21与解吸附通道112的入口112a连通，因此，可以直接利用液化过程中产生的尾气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附，从而实现吸附剂的再生。在此过程中，可实现液化过程中产生的尾气的循环利用，解决了现有技术中液化过程中产生的尾气放空燃烧不利于沼气中热值的充分利用，以及尾气放空燃烧所带来的环境污染问题，另外，在对吸附剂吸附的臭气进行解吸附时，无需额外增设再生气供给装置，即可实现吸附剂再生，可节约资源。
在一些实施例中，如图2所示，该***还包括发电装置3，发电装置3包括燃料入口31，解吸附通道112的出口112b与燃料入口31连通。
在这些实施例中，通过设置发电装置3，并将发电装置3的燃料入口与解吸附通道112的出口112b连通，在利用液化过程中产生的尾气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附后，可携带有臭气的尾气作为燃料气用于发电，实现自产发电，可用于解决***中用电设备的用电需求，同时，在解吸附过程中，还可以利用液化过程中产生的尾气对臭气进行稀释，并利用臭气的燃烧热用于发电，解决了现有技术中通过燃烧的方式对臭气进行处理，无法利用臭气中的燃烧热，从而不利于经济效益提高的问题。
其中，对预处理装置1的结构不做具体限定。
在一些实施例中，如图3所示，预处理装置1除包括以上吸附单元11之外，还可以包括：脱硫单元12。脱硫单元12包括喷淋吸收塔121和喷淋吸收液再生装置122，喷淋吸收塔121包括喷淋吸收液入口121a、沼气入口121b和喷淋吸收液排出口121c。喷淋吸收液再生装置122包括与喷淋吸收液排出口121c连通的吸收液入口122a，和与喷淋吸收液入口121a连通的吸收液出口122b。沼气入口121b用于通入沼气。
在这些实施例中，通过设置喷淋吸收塔121，和喷淋吸收液再生装置122，一方面，能够使喷淋吸收液与沼气以逆流的方式进行接触，利用喷淋吸收液对沼气中的硫化氢进行吸收。另一方面，通过对吸收有硫化氢的喷淋吸收液进行再生，可实现喷淋吸收液的循环利用。
其中，对喷淋吸收塔121的结构不做具体限定，只要能够使喷淋吸收液与沼气以逆流的方式接触即可。
在一些实施例中，喷淋吸收塔121可以为多级喷淋结构，如可以为四级喷淋结构，可以实现大规模脱硫处理。
通过逆流接触之后，脱硫处理后的沼气中含有水以及单质硫。
基于此，在一些实施例中，如图3所示，喷淋吸收塔121的顶部还设置有折流板123，通过设置折流板123，可对沼气中价带的水和单质硫进行去除，降低脱硫处理后的沼气中的水和单质硫的含量，从而提高脱硫效果。
在此，以喷淋吸收液为三价铁离子溶液为例，在三价铁离子溶液与沼气以逆流的方式接触之后，沼气中的硫化氢先溶于喷淋吸收液中，与喷淋吸收液反应生成单质硫和二价铁离子溶液，从而能够将沼气中的硫化氢脱除。
其中，对喷淋吸收液再生装置122的结构不做具体限定，只要能够对喷淋吸收液进行再生即可。
在一些实施例中，如图3所示，喷淋吸收液再生装置122包括沉降塔122A和固液分离装置122B。吸收液入口122a设置在该沉降塔122A上，沉降塔122A上还设置有氧化剂入口122c和固液排出口122d。固液分离装置122B包括固液入口122e和液体出口122f，该液体出口122f作为吸收液出口122b与喷淋吸收液入口121a连通。
在这些实施例中，在需要对吸收有硫化氢的喷淋吸收液进行再生时，吸收有硫化氢的喷淋吸收液可经喷淋吸收液出口121a排至沉降塔122A内，单质硫沉降至沉降塔122的底部，上层为二价铁离子溶液，通过氧化剂入口122c向沉降塔122A内加入氧化剂，即可实现喷淋吸收液的再生。通过将下层单质硫通过固液排出口排至固液分离装置122B中，即可实现固液分离，从而实现喷淋吸收液的循环利用。在此过程中，通过设置沉降塔122A和固液分离装置122B，可实现大规模处理。
其中，沉降塔122A的底部可以为倒锥形结构。为了避免硫磺粘附在锥底，锥底可以设置有吹扫气喷嘴。
其中，对固液分离装置122B的结构不做具体限定。
在一些实施例中，该固液分离装置122B为压滤装置。通过压滤装置可将单质硫压滤成滤饼。
其中，该脱硫单元12的沼气出口可以与吸附通道111的沼气入口111b连通。也即，通过脱除沼气中大量的硫化氢之后，对沼气中的其他含硫物质进行脱除。
在一些实施例中，如图4所示，预处理装置1还包括串接在吸附单元11和液化装置2之间的脱碳单元13，脱碳单元13包括二氧化碳排气口131，二氧化碳排气口131连接有除臭罐132，以及与除臭罐132并联的旁路管道133，旁路管道133上设置有第一阀门a。
在这些实施例中，通过在脱碳单元13的二氧化碳排气口131连接除臭罐132，还能够对脱碳单元13排出的尾气进行进一步除臭，避免环境污染。另一方面，通过设置与除臭罐132并联的旁路管道133，旁路管道133上设有第一阀门a，还可以在对脱碳单元13排出的尾气进行排放之前，对脱碳单元13排出的尾气中的臭气含量进行检测，若脱碳单元13排出的尾气中的臭气含量大于或等于预设阈值，则通过控制第一阀门a关闭，对脱碳单元13排出的尾气进行除臭后排出，若脱碳单元13排出的尾气中的臭气含量小于预设阈值，则控制第一阀门a开启，可直接对脱碳单元13排出的尾气进行释放。
其中，该脱碳单元13可以包括脱碳吸附塔132，该脱碳吸附塔132中设有二氧化碳吸附剂，二氧化碳排气口131设置在脱碳吸附塔上，脱碳吸附塔132上设有减压阀132a。
通过二氧化碳吸附剂对沼气中的二氧化碳进行吸附，实现脱碳，在脱碳完成后，可以通过控制减压阀132a对脱碳吸附塔132抽真空，实现二氧化碳从二氧化碳吸附剂上解吸附，从而实现尾气外排。
在一些实施例中，如图5所示，液化装置2包括多级冷凝装置22，和与多级冷凝装置22中的每一级冷凝装置22的出液口连通的储液罐23。多级冷凝装置22还包括换热通道221，最后一级储液罐23的气体出口23a与换热通道221的入口221a连通，换热通道221的出口221b作为尾气出口21。
在这些实施例中，通过在多级冷凝装置22中设置换热通道221，并将最后一级储液罐23的气体出口23a与换热通道221的入口221a连通，换热通道221的出口221b作为尾气出口21，一方面，可以将液化过程中的氮气作为尾气用于循环，另一方面，在利用液化过程中产生的尾气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附之前，还可以使液化过程中产生的尾气与多级冷凝装置22中的制冷剂发生换热，升高液化过程中产生的尾气的温度，可充分利用能源，节省能耗。
其中，多级冷凝装置22可以为两级冷凝装置22，相应地，储液罐23也为两级。第一级冷凝装置22将沼气中的重烃冷凝下来，储存在第一级储液罐23A中，第二级冷凝装置22将沼气中的甲烷冷凝下来，储存在第二级储液罐23B中，沼气中的氮气则通过第二级储液罐23B的气体出口23a排出。
其中，为了使溶于甲烷中的氮气溢出，该第二级储液罐23B可以为精馏罐，第二级储液罐23B中可设置有传热介质通道24，通过传热介质对第二级储液罐23B中的液体进行加热，以使溶解于液体中的氮气溢出。
在一些实施例中，液化装置2还包括灌装通道25，灌装通道25具有灌装挥发气出口25a，灌装挥发气出口25a与换热通道221的入口221a连通。
在本实施例中，通过使灌装挥发气出口25a与换热通道221的入口221a连通，可以使灌装挥发气也作为液化过程中产生的尾气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附，避免放空燃烧处理，造成资源浪费的问题。
其中，以上灌装通道25还包括液化天然气入口25b，该液化天然气入口25b可以与最后一级储液罐23的液体出口23b连通。
如在以上液化装置2包括两级储液罐23的情况下，该液化天然气入口25b与第二级储液罐23B的液体出口23b连通。
为了避免装罐过程中液化天然气挥发太快，可选的，多级冷凝装置22还可以包括液化天然气冷凝通道222，该液化天然气冷凝通道222的入口222a与最后一级储液罐23的液体出口23b连通，液化天然气冷凝通道222的出口222b与液化天然气入口25b连通。也即，在对液化天然气进行灌装之前，对液化天然气进行再次冷凝，防止挥发。
其中，对以上吸附单元11的个数不做具体限定，吸附单元11可以为一个，也可以为多个。
在一些实施例中，如图6所示，吸附单元11为多个，多个吸附单元11的吸附通道111并联，且多个吸附单元11的解吸附通道112并联，每个吸附通道111和每个解吸附通道112上均串接有第二阀门b。
此处的“多个”是指大于或等于两个。
在这些实施例中，通过设置多个吸附单元11，并将多个吸附单元11的吸附通道111并联，多个吸附单元11的解吸附通道112并联，每个吸附通道111和每个解吸附通道112上均串联第二阀门b，可以通过控制第二阀门b的开启与关闭，采用部分吸附单元11中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附的同时，采用液化过程中产生的尾气对其余吸附单元11中的吸附剂吸附的臭气进行解吸附处理，从而能够实现吸附单元11中的吸附剂的循环吸附，避免发生停车。
示例的，以吸附单元11为两个，包括第一吸附单元11A和第二吸附单元11B为例，在开车时，可以通过开启第一吸附单元11A的吸附通道111上的第二阀门b，通过第一吸附单元11A中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，在第一预设时间后，关闭第一吸附单元11A的吸附通道111上的第二阀门b，开启第二吸附单元11B的吸附通道111上的第二阀门b，通过第二吸附单元11B中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时，开启第一吸附单元11A的解吸附通道112上的第二阀门b，利用液化过程中产生的尾气对第一吸附单元11A中的吸附剂吸附的臭气进行解吸附。在第二预设时间后，关闭第二吸附单元11B的吸附通道111上的第二阀门b，开启第二吸附单元11B的解吸附通道112上的第二阀门b，利用液化过程中产生的尾气对第二吸附单元11B中的吸附剂吸附的臭气进行解吸附，同时，开启第一吸附单元11A的吸附通道111上的第二阀门b，通过第一吸附单元11A中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，如此反复循环，即可在整个过程中不断对沼气中的臭气进行吸附。
在一些实施例中，如图6所示，解吸附通道112包括并联的加热通道112A和冷却通道112B，加热通道112A和冷却通道112B均串接有第三阀门c。
在这些实施例中，通过设置加热通道112A和冷却通道112B，能够对液化过程中产生的尾气进行加热和冷却处理，分别采用加热的尾气和冷却的尾气对吸附单元11中的吸附剂吸附的臭气进行解吸附，可实现加热解吸附，提高解吸附效果，并可在加热解吸附之后，通过冷却的尾气将吸附通道111的温度降低至吸附所需要的温度，提高吸附效果。
其中，加热通道112A可以通过在解吸附通道112上设置加热装置20得到。
在一些实施例中，如图6所示，***还包括加压管路14，加压管路14的入口14a与吸附通道111的沼气出口111c和/或尾气出口21连通，加压管路14的出口14b与吸附通道111的第二入口111d和/或冷却通道112B的入口连通。
在这些实施例中，通过设置加压管路14，并使加压管路14的入口14a与吸附通道111的沼气出口111c连通，加压管路14的出口14b与吸附通道111的第二入口111d和/或冷却通道112B的入口连通，能够利用除臭后的沼气对吸附通道111和/或冷却通道112B进行加压，从而能够实现升压吸附，有利于对沼气中的臭气进行吸附。
其中，第二入口111d可以为沼气入口111b，也可以为第一入口111a。在此不做具体限定。
在一些实施例中，如图6所示，加热通道112A连接有减压阀d。通过在加热通道112A上连接减压阀d，还可以实现减压解吸附，有利于臭气从吸附剂中解吸附。
在一些实施例中，如图7所示，预处理装置1还可以包括脱氧单元15，脱氧单元15用于对沼气中的氧气进行脱除。
在一些实施例中，脱氧单元15可以串接在脱碳单元13和液化装置2之间，脱氧单元15中设置有催化剂。
在这些实施例中，利用甲烷和氧气在催化剂催化作用下可生成二氧化碳和水，通过在脱氧单元15中设置催化剂，即可实现脱氧。
其中，需要说明的是，在沼气进行脱硫处理之后，并不能将沼气中的硫化氢均去除掉，而是会有大约10ppm的残留，这些硫化氢的存在会引起催化剂中毒。
基于此，在一些实施例中，如图7所示，该***还包括串接在脱碳单元13和脱氧单元15之间的精脱硫单元16，精脱硫单元16用于对沼气中的硫化氢进行再次脱除，以使沼气中的硫化氢含量小于第一预设阈值，在沼气中的硫化氢含量小于第一预设阈值的情况下，催化剂不会发生中毒。
其中，第一预设阈值可以为0.1ppm。
在一些实施例中，精脱硫单元16可以包括串联或并联的多个氧化锌吸收罐。
在一些实施例中，如图8所示，该***还可以包括串接在脱氧单元15和液化装置2之间的精脱碳单元17和脱水单元18。
在这些实施例中，通过设置精脱碳单元17，能够对沼气中的二氧化碳进行进一步脱除，避免二氧化碳含量过高会降低天然气的热值，同时，还能够防止二氧化碳在低温下凝结为固体而堵塞管道。通过设置脱水单元18，能够防止水含量过高影响天然气的热值。
在一些实施例中，精脱碳单元17可以包括碱性吸收液储罐171和碱性吸收液再生装置172。通过利用碱性吸收液对二氧化碳进行吸收，还能够对精脱硫过程中残留的少量硫化氢进行吸收，避免天然气中存在酸性气体而对金属造成腐蚀以及造成环境污染的问题。
在又一些实施例中，如图9所示，该***还可以包括串接在脱水单元18和液化装置2之间的脱汞单元19，脱汞单元19用于对沼气中的汞进行脱除。同样能够避免汞在冷凝过程中变为固体堵塞管道。
在实际应用中，可以在脱水之后对沼气中的汞含量进行检测，以决定是否需要脱汞。
在一些实施例中，如图9所示，该***还可以包括除尘单元10，除尘单元10包括沼气入口10a和沼气出口10b，沼气入口10a用于通入沼气，沼气出口10b可以与脱硫单元12的沼气入口12a连通。
也即，在脱硫处理之前，先除去沼气中的粉尘等机械杂质。
在一些实施例中，除尘单元10可以包括水洗装置，通过水洗装置对沼气进行除尘，还可以除去沼气中的部分酸性气体如二氧化碳、硫化氢等。
本发明的一些实施例提供一种沼气制液化天然气的方法，参见图10，包括：
步骤1)对沼气进行预处理，预处理包括利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附。
步骤2)将经过预处理后的沼气进行液化，得到液化天然气和尾气。
步骤3)利用液化过程中产生的尾气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附。
其中，根据沼气是一种具有臭味的可燃气体，可以得知，在对沼气进行液化之前，需要对沼气中的臭气进行去除。
其中，对吸附剂的种类不做具体限定，吸附剂可以为任何能够对沼气中的臭气进行吸附，并通过再生气吹扫可实现吸附的臭气的解吸附的任何吸附剂。如吸附剂可以为活性碳等。
在对吸附剂吸收的臭气进行解吸附时，再生气可以为惰性气体等，在此也不做具体限定。
根据沼气的主要成分包括甲烷、氮气、二氧化碳、氧气和硫化氢等气体，在需要进行液化之前，需要将沼气中的二氧化碳、硫化氢、氧气等去除，以达到管输送标准，可以得知，在液化过程中，沼气中仅含有甲烷、氮气和少量的二氧化碳和硫化氢等气体。
而根据液化过程中采用逐级冷凝的方式，可以得知，液化过程中产生的尾气包括氮气，这样一来，通过将氮气作为再生气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附，即可实现吸附剂的再生。在此过程中，能够避免额外增设再生气供给装置，并可实现液化过程中产生的尾气的循环利用。解决了现有技术中液化过程中产生的尾气放空燃烧所带来的环境污染问题，并可提高经济效益。
在一些实施例中，该预处理还包括：脱碳处理，在脱碳处理完成后，对脱碳处理后的尾气中的臭气含量进行检测，在脱碳处理后的尾气中的臭气含量大于预设阈值的情况下，对脱碳处理后的尾气进行除臭，在脱碳处理后的尾气中的臭气含量小于或等于预设阈值的情况下，直接排放脱碳处理后的尾气。
在这些实施例中，可以根据脱碳处理后的尾气中的臭气含量，对脱碳处理后的尾气进行除臭后排放或者直接排放，从而能够避免脱碳处理后的尾气污染环境。
在一些实施例中，如图9所示，吸附单元11包括第一吸附单元11A和第二吸附单元11B。利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，包括：
利用第一吸附单元11A中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时利用液化过程中产生的尾气对第二吸附单元11B中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
持续预设时间后，利用第二吸附单元11B中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用液化过程中产生的尾气对所述第一吸附单元11A中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
在这些实施例中，通过利用第一吸附单元11A中的吸附剂和第二吸附单元11B中的吸附剂交替对沼气中的臭气进行吸附，并在其中一个吸附单元的吸附剂在对沼气中的臭气进行吸附的同时，采用液化过程中产生的尾气对另一个吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，可实现第一吸附单元11A和第二吸附单元11B中的吸附剂的循环利用，避免发生停车。
在一些实施例中，如图11所示，吸附单元11还包括第三吸附单元11C；利用吸附单元11中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，包括：
利用第一吸附单元11A中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对第三吸附单元11C中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对第二吸附单元11B中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
在持续第一预设时间之后，利用第二吸附单元11B中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对第一吸附单元11A中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对第三吸附单元11C中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
在持续第二预设时间之后，利用第三吸附单元11C中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对第二吸附单元11B中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对第一吸附单元11A中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
在这些实施例中，通过采用至少三个吸附单元11中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，可以在同一时间段内，采用一个吸附单元11中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，采用加热后的尾气对一个吸附单元11中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对一个吸附单元11中的吸附剂中的臭气进行解吸附，从而能够实现一个吸附，一个加热，一个冷吹，可提高吸附和解吸附的效率，并通过在冷却条件下吸附可提高吸附效果，在加热条件下解吸附可提高解吸附效果，从而能够降低吸附剂的再生气用量。
在一些实施例中，在利用第一吸附单元11A中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对第三吸附单元11C中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对第二吸附单元11B中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，制备方法还包括：对第三吸附单元11C的解吸附通道112进行减压处理；对第二吸附单元11B的吸附通道111进行升压处理。
在利用第二吸附单元11B中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对第一吸附单元11A中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对第三吸附单元11C中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，制备方法还包括：对第一吸附单元11A的解吸附通道112进行减压处理；对第三吸附单元11C的吸附通道111进行升压处理。
在利用第三吸附单元11C中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对第二吸附单元11B中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对第一吸附单元11A中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，制备方法还包括：对第二吸附单元11B的解吸附通道112进行减压处理；对第一吸附单元11A的吸附通道111进行升压处理。
在这些实施例中，通过加热解吸附时降压处理，可以进一步提高解吸附效果，而在通过冷却解吸附时升压处理，可以为下一步吸附做好准备，提高吸附效果。
在一些实施例中，利用液化过程中产生的尾气对吸附剂吸附的臭气进行解吸附之前，还包括：利用液化过程中的经过换热后的制冷剂对液化过程中产生的尾气进行加热，以升高尾气的温度。
在这些实施例中，通过对液化过程中产生的尾气进行加热，可以使尾气便于利用，避免在后续采用加热后的尾气对吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，需要热源较多从而不利于能源有效利用的问题。
本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种沼气制液化天然气的***，其特征在于，包括：
预处理装置，所述预处理装置包括吸附单元，所述吸附单元包括吸附通道和解吸附通道，其中，所述解吸附通道的入口与所述吸附通道的第一入口连通，所述吸附通道内设有吸附剂，所述吸附剂用于吸附所述沼气中的臭气；
液化装置，所述液化装置用于对经过所述预处理装置处理后的沼气进行液化，得到液化天然气和尾气，所述液化装置包括尾气出口，所述尾气出口与所述解吸附通道的入口连通。
2.根据权利要求1所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，所述***还包括：发电装置，所述发电装置包括燃料入口；
所述解吸附通道的出口与所述燃料入口连通。
3.根据权利要求1或2所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，所述预处理装置还包括与吸附单元的吸附通道的出口串接的脱碳单元，所述脱碳单元包括二氧化碳排气口，所述二氧化碳排气口连接有除臭罐，以及与所述除臭罐并联的旁路管道，所述旁路管道上设置有第一阀门。
4.根据权利要求1或2所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，所述液化装置包括多级冷凝装置和与所述多级冷凝装置中的每一级冷凝装置的出液口连通的储液罐；
所述多级冷凝装置还包括换热通道，最后一级储液罐的气体出口与所述换热通道的入口连通，所述换热通道的出口作为所述尾气出口。
5.根据权利要求4所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，
所述液化装置还包括灌装通道，所述灌装通道具有灌装挥发气出口，所述灌装挥发气出口与所述换热通道的入口连通。
6.根据权利要求1或2所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，所述吸附单元为多个，多个所述吸附单元的吸附通道并联，且多个所述吸附单元的解吸附通道并联，每个所述吸附通道和每个所述解吸附通道上均串接有第二阀门。
7.根据权利要求1或2所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，所述解吸附通道包括并联的加热通道和冷却通道，所述加热通道和冷却通道均串接有第三阀门。
8.根据权利要求7所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，还包括加压管路，所述加压管路的入口与所述吸附通道的出口和/或所述尾气出口连通，所述加压管路的出口与所述吸附通道的第二入口和/或所述冷却通道的入口连通。
9.根据权利要求7所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，所述加热通道连接有减压阀。
10.根据权利要求1或2所述的沼气制液化天然气的***，其特征在于，还包括脱硫单元；
所述脱硫单元包括喷淋吸收塔和喷淋吸收液再生装置，所述喷淋吸收塔包括喷淋吸收液入口、沼气入口和喷淋吸收液排出口，所述喷淋吸收液再生装置包括与所述喷淋吸收液排出口连通的吸收液入口和与所述喷淋吸收液入口连通的吸收液出口；所述沼气入口用于通入沼气。
11.一种沼气制液化天然气的方法，其特征在于，包括：
对沼气进行预处理，所述预处理包括利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附；
将经过预处理后的沼气进行液化，得到液化天然气和尾气；
利用液化过程中产生的尾气对所述吸附剂吸附的臭气进行解吸附。
12.根据权利要求11所述的沼气制液化天然气的方法，其特征在于，
所述预处理还包括：脱碳处理，在脱碳处理完成后，对脱碳处理后的尾气中的臭气含量进行检测，在所述脱碳处理后的尾气中的臭气含量大于预设阈值的情况下，对所述脱碳处理后的尾气进行除臭，在所述脱碳处理后的尾气中的臭气含量小于或等于预设阈值的情况下，直接排放所述脱碳处理后的尾气。
13.根据权利要求11所述的沼气制液化天然气的方法，其特征在于，
所述吸附单元包括第一吸附单元和第二吸附单元；
所述利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，包括：
利用所述第一吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时利用液化过程中产生的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附；
持续预设时间后，利用多个第二吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用液化过程中产生的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
14.根据权利要求13所述的沼气制液化天然气的方法，其特征在于，
所述吸附单元还包括第三吸附单元；
所述利用吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，包括：
利用所述第一吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附；
在持续第一预设时间之后，利用第二吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附；
在持续第二预设时间之后，利用第三吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附。
15.根据权利要求14所述的沼气制液化天然气的方法，其特征在于，在利用所述第一吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，所述制备方法还包括：
对所述第三吸附单元的吸附通道进行减压处理；
对所述第二吸附单元的吸附通道进行升压处理；
在利用所述第二吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第三吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，所述制备方法还包括：
对所述第一吸附单元的吸附通道进行减压处理；
对所述第三吸附单元的吸附通道进行升压处理；
在利用第三吸附单元中的吸附剂对沼气中的臭气进行吸附，同时采用加热后的尾气对所述第二吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附，采用未加热的尾气对所述第一吸附单元中的吸附剂中的臭气进行解吸附的同时，所述制备方法还包括：
对所述第二吸附单元的吸附通道进行减压处理；
对所述第一吸附单元的吸附通道进行升压处理。
16.根据权利要求11～15任一项所述的沼气制液化天然气的方法，其特征在于，
所述利用液化过程中产生的尾气对所述吸附剂吸附的臭气进行解吸附之前，还包括：
对利用液化过程中的经过换热后的制冷剂对液化过程中产生的尾气进行加热，以升高尾气的温度。
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CN115854654A (zh) * 2022-12-26 2023-03-28 中国石油大学(华东) 一种基于crs技术的氮气膨胀液化脱碳的***及方法

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