專利名稱：一種沼氣干法脫硫工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種化工生產工藝方法，尤其涉及一種沼氣干法脫硫工藝。
背景技術：
面對世界性能源和氣候危機，我國在“十二五”期間對能源結構做出重大調整。而降低排放強度的首選方式是改變以煤、石油為主的能源結構，從供應端上降低碳排放強度，增加引進清潔型的可再生能源。沼氣應用正符合這一特征，因此國家將統籌規劃“十二五”沼氣建設，把以沼氣為重點的能源建設納入國家“十二五”能源發展戰略，在制定能源發展規劃、出臺扶持政策和安排項目資金時給予傾斜。沼氣提純凈化中H2S的脫除工藝，是基于沼氣脫硫工程投資、運行費用低、脫除H2S能力強、脫硫率高、產品氣H2S含量小的要求，立足于技術先進、安全有效、系統運行可靠、對 環境污染小、便于推廣的宗旨而創新的。沼氣脫硫是利用沼氣脫硫塔裝填脫硫劑在滿足工況的條件下完成脫硫，使沼氣中H2S含量達到所要求的標準。在沼氣增壓前必須進行脫硫。沼氣脫硫的目的是
I、使提純后的沼氣中H2S含量=15mg/m3,達到國家車用天然氣標準。2、防止沼氣中的H2S在增壓后對后續管道及設備造成應力腐蝕。目前的沼氣干法脫硫工藝有幾種形式一是傳統的立式塔；二是箱式塔；三是框式塔。立式塔，其結構為沼氣從塔底進入，經脫硫劑脫硫后從塔頂流出，設備制作簡單，占地面積小，但更換脫硫劑不方便，再生時溫度上升快，不易控制，適合小氣量低H2S含量的沼氣脫硫；箱式塔，阻力小，脫硫劑裝填量大，設備結構簡單，但占地面積大，僅能對大氣量高H2S含量沼氣進行脫硫；框式塔，更換脫硫劑簡單方便，只須抽走使用過的裝料框，裝上新的脫硫劑即可，但結構復雜，制造成本大。沼氣提純項目中脫硫塔是脫硫系統的核心設備，設計的好壞決定著整套提純凈化裝置的性能。脫硫塔對大氣量高H2S含量沼氣脫硫時，需要更大量脫硫劑和更大的脫硫設備，采用現有的三種脫硫塔，雖然結構簡單，但是需要更高的塔高和更大塔徑的脫硫塔來裝填脫硫劑，增大了阻力，不利于系統的正常運行。
發明內容
本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種沼氣干法脫硫工藝，該脫硫塔既保證了技術指標，又較大規模的降低了設備的高度和重量，大量節約了施工成本，減少了人工操作成本，同時降低設備的阻力，提高了脫硫效率。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案一種沼氣干法脫硫工藝，原料沼氣依次經過緩沖罐的緩沖、水分離器去除游離水分和機械雜質后由脫硫塔的底部進入到脫硫塔內，與脫硫塔內的脫硫劑充分接觸進行脫硫作業，脫硫后的沼氣從脫硫塔的頂部排出。所述脫硫塔并聯設置兩個，一用一備，切換使用，即一個脫硫塔進行脫硫作業的同時另一個脫硫塔進行脫硫劑的再生作業，脫硫塔內的操作壓力為3 — 5KPa。
所述脫硫塔包括塔體，塔體內至少設有一段填料層，塔體側部自上而下依次設有裝料孔、卸料孔、沼氣進管和排污管，裝料孔和卸料孔位于塔體的填料層外側，塔體頂部設有沼氣出管和排空管，沼氣進管連接有位于塔體內的分布器。所述塔體內在填料層內設有熱電偶。所述塔體側部設有與沼氣進管高度位置一致的人孔。所述塔體的高度與內徑比例為I: I一4: I。所述填料層設有兩段，每段填料層的高度為O. 5 — 5m。所述脫硫塔在脫硫或再生過程中，一個脫硫塔內脫硫劑達到穿透硫容、出口沼氣中硫含量超標時，就需要更換脫硫劑，切換到另一個脫硫塔進行正常的脫硫作業。所述脫硫塔在脫硫劑的再生過程中，無需扒出填料晾曬，僅需要通過調節進入脫 硫塔的進氣閥門和排空口閥門來控制再生空氣量，保障再生時的溫升符合條件即可完成整個再生過程。所述穿透硫容為單位體積脫硫劑在確保工藝凈化度指標時所能吸收硫的容量，出口沼氣中硫含量超標為H2S>10PPm。采用上述技術方案，具有以下有益效果
I)沼氣通過脫硫塔采用的下進上出的工藝，并采用獨特的進口設計，即沼氣進管在塔體內連接分布器，使沼氣分布更均勻，脫硫效果更好。在塔體底部通入沼氣，脫硫沼氣從塔體頂部流出，利用煙囪效應大大減小阻力。2)脫硫程序分脫硫和再生兩個過程，采用兩個脫硫塔并聯的方式，一用一備，一個脫硫，另一個再生，切換使用，不影響工藝的正常運行，充分提高脫硫效率。3)填料層內設置熱電偶溫度計，通過調節進入塔體的空氣量來控制溫升順利完成再生。4)塔體下部設人孔，方便檢修；填料層設置兩段，使沼氣脫硫更徹底，同時兩段填料層均設裝料孔和卸料孔更方便填料的更換，裝料孔可以用作人孔對填料層進行檢修。5)塔體的高度與內徑比例為I: I一4:1，塔體的頂部和底部使用蓋板設計，降低塔高，增大塔體內徑，這樣可以減少填料層阻力，降低全塔阻力。本發明是根據工藝單元服務于工藝流程的要求，立足于技術先進、成本低、安全有效、便于推廣的宗旨而創新的。既保證了技術指標，又較大規模的降低了設備的高度和重量，大量節約了施工成本，減少了人工操作成本，同時降低設備的阻力，提高了脫硫效率。本發明在科學性、先進性上比以往均有提高，為今后在沼氣提純凈化設備脫硫塔的設計和制造提供了一種新的技術，針對目前國內的大量沼氣提純凈化設備市場有著廣闊的應用空間。本發明脫除沼氣中的H2S,并實現脫硫劑的再生利用，工藝流程簡單，操作安全，脫硫效率高，產品氣體H2S含量低，對環境污染小，符合國家標準。
圖I是本發明的流程 圖2是本發明當中脫硫塔的結構示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發明的一種沼氣干法脫硫工藝，壓力為3—5KPa原料沼氣依次經過緩沖罐12的緩沖、水分離器13去除游離水分和機械雜質后由脫硫塔14的底部進入到脫硫塔14內，與脫硫塔14內的脫硫劑充分接觸進行脫硫作業，脫硫后的沼氣從脫硫塔14頂部排出。脫硫塔14并聯設置兩個，一用一備，切換使用，即一個脫硫塔14進行脫硫作業的同時另一個脫硫塔14進行脫硫劑的再生作業，脫硫塔14內的操作壓力為3 — 5KPa。緩沖罐12、水分離器13和兩個脫硫塔14均通過底部進行排污。脫硫塔14在脫硫或再生過程中，一個脫硫塔14內脫硫劑達到穿透硫容(單位體積脫硫劑在確保工藝凈化度指標時所能吸收硫的容量)、出口沼氣中硫含量超標(H2S>10PPm)時，就需要更換脫硫劑，切換到另一個脫硫塔14進行正常的脫硫作業。脫硫塔14在脫硫劑的再生過程中，無需扒出填料晾曬，僅需要通過調節進入 脫硫塔14的進氣閥門15和排空口閥門16來控制再生空氣量，保障再生時的溫升符合條件即可完成整個再生過程。當脫硫塔14遇到突發性停機時，水分離器13的出氣口通過一條管路17直接進入到下一工序。圖I中實心單箭頭為沼氣流向，經過脫硫塔14脫硫后的沼氣進入下一道工序；實心雙箭頭為排污流向；空心單箭頭為再生氣流向，排到大氣中。如圖2所示，脫硫塔14包括塔體I，塔體I內至少設有一段填料層2，塔體I側部自上而下依次設有裝料孔3、卸料孔4、沼氣進管5和排污管6，裝料孔3和卸料孔4位于塔體I的填料層2外側，塔體I頂部設有沼氣出管7和排空管8，沼氣進管5連接有位于塔體I內的分布器9。塔體I內在填料層2內設有熱電偶10。塔體I側部設有與沼氣進管5高度位置一致的人孔11。塔體I的高度與內徑比例為1:1 一4:1。填料層2設有兩段，每段填料層2的高度為O. 5 — 5m。下面舉一個具體的實施例壓力為3_5Kpa的沼氣從沼氣氣柜過來后經過緩沖罐12的緩沖、經過水分離器13去除水分和機械雜質后通過沼氣進管5進入脫硫塔14，沼氣自下而上運行，與脫硫塔14內的脫硫劑充分接觸完成脫硫，脫硫后的沼氣從脫硫塔14頂部的沼氣出管7排出。每個脫硫塔14裝填足夠脫硫一個月的脫硫劑。一個脫硫塔14脫硫完成后，切換到另一個脫硫塔14進行脫硫。而完成脫硫的一個脫硫塔14開始進行脫硫劑的再生。在再生過程中，無需扒出填料晾曬，僅需要通過設在沼氣進管5上的調節氣閥門15和排空管8上的排空口閥門16來控制再生空氣量，保障再生時的溫升符合條件即可完成整個再生過程。如此切換，使用高效脫硫劑可再生2-3次，按再生兩次計算。則兩臺脫硫塔可持續使用半年。一年更換一次填料即可。脫硫后的成品氣的H2S含量=15mg/Nm3，滿足沼氣提純所要求H2S含量指標。
權利要求
1.一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于原料沼氣依次經過緩沖罐的緩沖、水分離器去除游離水分和機械雜質后由脫硫塔的底部進入到脫硫塔內，與脫硫塔內的脫硫劑充分接觸進行脫硫作業，脫硫后的沼氣從脫硫塔的頂部排出。
2.根據權利要求I所述的一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于所述脫硫塔并聯設置兩個，一用一備，切換使用，即一個脫硫塔進行脫硫作業的同時另一個脫硫塔進行脫硫劑的再生作業，脫硫塔內的操作壓力為3 — 5KPa。
3.根據權利要求2所述的一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于所述脫硫塔包括塔體，塔體內至少設有一段填料層，塔體側部自上而下依次設有裝料孔、卸料孔、沼氣進管和排污管，裝料孔和卸料孔位于塔體的填料層外側，塔體頂部設有沼氣出管和排空管，沼氣進管連接有位于塔體內的分布器。
4.根據權利要求3所述的一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于所述塔體內在填料層內設有熱電偶。
5.根據權利要求3或4所述的一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于所述塔體側部設有與沼氣進管高度位置一致的人孔。
6.根據權利要求3或4所述的一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于所述塔體的高度與內徑比例為1:1—4:1。
7.根據權利要求3或4所述的一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于所述填料層設有兩段，每段填料層的高度為O. 5 — 5m。
8.根據權利要求3或4所述的一種沼氣干法脫硫工藝，其特征在于所述脫硫塔在脫硫或再生過程中，一個脫硫塔內脫硫劑達到穿透硫容、出口沼氣中硫含量超標時，就需要更換脫硫劑，切換到另一個脫硫塔進行正常的脫硫作業。
9.根據權利要求3或4所述的沼氣脫硫工藝，其特征在于所述脫硫塔在脫硫劑的再生過程中，無需扒出填料晾曬，僅需要通過調節進入脫硫塔的進氣閥門和排空口閥門來控制再生空氣量，保障再生時的溫升符合條件即可完成整個再生過程。
10.根據權利要求8所述的沼氣脫硫工藝，其特征在于所述穿透硫容為單位體積脫硫劑在確保工藝凈化度指標時所能吸收硫的容量，出口沼氣中硫含量超標為H2S>10PPm。
全文摘要
本發明公開了一種沼氣干法脫硫工藝，原料沼氣依次經過緩沖罐的緩沖、水分離器去除游離水分和機械雜質后由脫硫塔的底部進入到脫硫塔內，與脫硫塔內的脫硫劑充分接觸進行脫硫作業，脫硫后的沼氣從脫硫塔的頂部排出。所述脫硫塔并聯設置兩個，一用一備，切換使用，即一個脫硫塔進行脫硫作業的同時另一個脫硫塔進行脫硫劑的再生作業，脫硫塔內的操作壓力為3—5KPa。本發明脫除沼氣中的H2S，并實現脫硫劑的再生利用，工藝流程簡單，操作安全，脫硫效率高，產品氣體H2S含量低，對環境污染小，符合國家標準。
文檔編號B01D53/52GK102895866SQ20121036876
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者郭小衛, 張曉戈, 王好民, 康相江, 王玉柱 申請人:開封黃河空分集團有限公司