沼氣脫硫脫碳系統(tǒng)設計及工藝研究

【摘要】：沼氣是微生物在厭氧條件下發(fā)酵有機質形成的一種可燃性氣體,是多種氣體的混合物,主要成分為甲烷(CH4)約占50%-75%,二氧化碳(CO2)約占20%-45%,其余為硫化氫(H2S)等。沼氣中占比較大的二氧化碳會降低沼氣的熱值。沼氣中的硫化氫為帶有刺激性氣味的酸性有毒氣體,具有腐蝕性,對人體有害,而且對環(huán)境、設備、管道以及儀表等產生污染和腐蝕的影響。因此利用沼氣時,脫除沼氣中二氧化碳和硫化氫對于沼氣的工業(yè)化利用來說具有重要的意義。 本試驗的目的就是脫除沼氣中的硫化氫和二氧化碳,提純沼氣。脫除硫化氫采用的方法是干式脫硫法,由于干法脫硫工藝在占地、造價、操作、調節(jié)、維護、副產品無二次污染等方面的優(yōu)點,為此,本研究采用干式脫硫法。脫除二氧化碳采用的方法是變壓吸附法,變壓吸附法與其它傳統(tǒng)的膜吸附法、吸收法、變溫吸附法等方法相比,具有產品氣純度高、設備簡單、操作成本低等優(yōu)點,因此本試驗最終選取變壓吸附法作為提純二氧化碳的方法。本文試驗分為四個部分,首先是干式脫硫劑和脫碳吸附劑的選擇,其次是脫碳裝置及其控制系統(tǒng)的設計,然后是變壓吸附裝置工藝流程的研究,最后是沼氣脫硫脫碳工藝的研究。 脫硫劑的選取,在沼氣的提純凈化過程中,為防止脫碳吸附劑中毒,因此在脫碳之前需要對沼氣進行脫硫。本試驗采用了干式脫硫法,脫硫劑選取了活性炭、氧化鋅、沸石和氧化鐵四種脫硫劑進行對比,實驗裝置為手動兩塔脫硫裝置,試驗內容為利用手動兩塔脫硫裝置進行試驗,選取脫硫效果最佳的脫硫劑作為本工藝的干式脫硫劑,從試驗結果得出,氧化鐵的脫硫效果更優(yōu),并且得出結論,在使用氧化鐵作為脫硫劑時,當脫硫時間持續(xù)到70h時,脫硫劑會出現吸附飽和現象,此時需要更換脫硫劑,因此得出結論,本干式脫硫裝置在使用氧化鐵作為脫硫劑是,其最佳換料時間為70h。 吸附劑的選擇。首先介紹幾種主要用來脫除二氧化碳的三種吸附劑,ZGA一高強度活性氧化鋁、5A分子篩和13X-APG空分專用分子篩,并分別測定三種吸附劑對甲烷和二氧化碳的分離效果,具體試驗內容為,在不同吸附壓力條件下(0.1～0.8MPa),利用氣相色譜分別測定三種吸附劑吸附塔出口端各氣體的含量,通過試驗得出以下結論：得到了5A分子篩在0.7MPa下,獲得甲烷的濃度最高,為90.26%,因此本試驗選取5A分子篩作為變壓吸附劑,并且其最佳工作壓力為0.7MPa。 變壓吸附裝置及控制系統(tǒng)設計。本試驗用來脫除二氧化碳的裝置為實驗室自主設計的兩塔變壓吸附脫碳裝置,該裝置由兩塔變壓吸附系統(tǒng)和電動控制系統(tǒng)組成,通過電動控制系統(tǒng)實現對變壓吸附過程的循環(huán)控制。 變壓吸附裝置脫碳工藝研究內容為：首先對變壓吸附脫碳工藝參數進行確定,即吸附時間、均壓時間、充壓時間及脫附時間的確定,以5A分子篩為吸附劑,分別對典型的工藝參數進行測定,獲得此兩塔變壓吸附裝置的最佳工藝參數為：在0.7Mba下,降壓點為0.1MPa,進氣流量為25L·min-1時,吸附塔的充壓時間為230s,吸附時間為220s,均壓時間為8s,抽真空時間為520s,此時獲得甲烷濃度最高。 本文的最后一個部分是沼氣循環(huán)脫硫和脫碳工藝的設計研究,通過流程化設計,首先將干燥處理過的沼氣通過干式脫硫系統(tǒng)進行脫硫,然后經過空氣泵增壓繼續(xù)通入變壓吸附裝置進行脫碳處理,經過試驗,該工藝設計可以達到沼氣脫硫脫碳的目的。 【關鍵詞】：沼氣 二氧化碳 硫化氫 脫碳 脫硫 沼氣提純
【學位授予單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ221.11
【目錄】：

• CONTENTS5-8
• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 1 前言12-21
• 1.1 研究的目的和意義12-13
• 1.2 國內外研究的現狀13-14
• 1.3 脫除硫化氫的主要方法14-16
• 1.3.1 生物脫硫法15
• 1.3.2 濕式脫硫法15-16
• 1.3.3 干式脫硫法16
• 1.4 分離二氧化碳的主要方法16-19
• 1.4.1 吸收法16-17
• 1.4.2 膜分離法17-18
• 1.4.3 吸附法18-19
• 1.5 研究內容與技術路線19-21
• 1.5.1 研究內容19
• 1.5.2 技術路線19-21
• 2 干式脫硫劑和脫碳吸附劑的選擇21-35
• 2.1 干式脫硫劑的選擇21-26
• 2.1.1 幾種主要的脫硫劑21-24
• 2.1.2 脫硫裝置及試驗流程24-26
• 2.2 吸附劑的比較研究26-34
• 2.2.1 幾種吸附劑的介紹26-29
• 2.2.2 測定吸附劑試驗裝置及試驗流程29-34
• 2.3 小結34-35
• 3 變壓吸附試驗裝置的設計35-43
• 3.1 脫碳塔裝置設計35-38
• 3.1.1 脫碳塔主體設計35-36
• 3.1.2 強度校核36
• 3.1.3 輸送系統(tǒng)36-38
• 3.2 脫碳控制系統(tǒng)設計38-41
• 3.2.1 兩塔變壓吸附裝置自動控制系統(tǒng)的設計38
• 3.2.2 測控參數的確定38-39
• 3.2.3 硬件的選擇39-40
• 3.2.4 系統(tǒng)電路設計40-41
• 3.3 脫碳的工藝設計41
• 3.4 小結41-43
• 4 沼氣脫硫脫碳工藝設計43-48
• 4.1 沼氣脫碳裝置的工藝參數確定43-46
• 4.1.1 變壓吸附循環(huán)操作時序43
• 4.1.2 混合氣吸附時間43-44
• 4.1.3 混合氣均壓時間44-45
• 4.1.4 混合氣解吸時間45
• 4.1.5 混合氣充壓時間45-46
• 4.2 沼氣脫硫脫碳工藝設計46-47
• 4.3 小結47-48
• 5 結論48-49
• 致謝49-50
• 參考文獻50-54
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文54

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

用于分離CH_4/CO_2的分子篩型PAN-ACF的制備和性能　    陸安慧,鄭經堂

燃煤煙氣中CO_2脫除方法的分析與探討    馬雙忱;韓劍;方文武;梁丕昭;

活性炭纖維及其在氣體分離中的應用展望    張健,張永春,宋偉杰

應用變壓吸附法分離回收CO_2    唐莉,王寶林,陳健

高溫CO_2化學吸收劑的最新研究進展    鄔劍明;于麗雅;晏泓;

濕法石灰石/石灰-石膏脫硫技術應用綜述    林永明,韋志高

合成氣脫氧催化劑及凈化工藝研究    徐賢倫;馬軍;湯愛華;譚淑鳳;安立敦;

煙氣脫硫技術研究與進展    陳兵,張學學

氧化鐵脫硫劑脫除煤氣中硫化氫的技術探討    孫小娟;陳曉明;

CH_4與CO_2催化重整制合成氣研究進展    牛春艷;徐占林;

近十年常溫干法精脫硫專利技術發(fā)展動態(tài)    彭勇,胡典明,孔渝華

低水工況常溫氧化鐵精脫硫劑的研制    彭勇,張林

脫碳吸收裝置的化學循環(huán)清洗技術    周靈丹;湯立新;

沼肥研究與開發(fā)前景    鄒長明;劉正;余海兵;汪建飛;

貴池區(qū)沼氣肥營養(yǎng)成分及應用效果    吳群;張自立;曹順;

碳減排經濟手段及其應用    王文秀;吳開亞;劉曉薇;朱勤;

燃煤煙氣氨法脫硫工藝探討    張慶剛;

循環(huán)鎂法煙氣脫硫產物MgSO_3的熱解回用工藝研究    張曉偉;魯軍;

鋯酸鋰的合成及其吸收CO_2性能研究    王銀杰;代克化;馮華君;朱永雙;其魯;

1850—2008年中國及世界主要國家的碳排放——碳排放與社會發(fā)展Ⅰ    朱江玲;岳超;王少鵬;方精云;

燃煤電廠煙氣中的二氧化碳捕集技術研究    杜云貴;聶華;蒙劍;喻江濤;秦福初;

AC催化氧化法脫除煙氣中SO_2技術    韓東升;郭家秀;尹華強;楚英豪;梁娟;

利用木質剩余物和二氧化碳制備一氧化碳    李光祿;王育紅;王林山;

基于新型膜CO_2吸收技術的沼氣凈化實驗研究    晏水平;陳競翱;艾平;王媛媛;張衍林;

基于修正STIRPAT模型的山東省碳排放分析及其預測研究    紀建悅;欒紹朔;姜興坤;

中國生物質能源(沼氣)工程研究與前景展望    裴建川;張亦斌;張文;馮磊;陳偉芬;

煙氣中CO_2化學吸收法脫除技術分析與進展    方夢祥;晏水平;王金蓮;駱仲泱;

中國沼氣工程發(fā)展現狀    裴建川;謝正苗;林伯儒;劉秀艷;

二氧化碳溫室氣體減排技術研究進展    王華;李孔齋;魏永剛;敖先權;何方;

沼氣研究和利用的現狀與發(fā)展趨勢    趙新波;祝詩平;

活性半焦低溫催化氧化脫除煙氣中NO的研究    高健

固定化微生物凈化低濃度SO_2煙氣研究    黃兵

利用臭氧及活性分子協(xié)同脫除多種污染物的實驗及機理研究    姜樹棟

MCFB煙氣凈化系統(tǒng)的多種污染物協(xié)同脫除研究    劉海蛟

膜吸收和化學吸收分離CO_2特性的研究    晏水平

鋯酸鋰材料的設計、合成及高溫CO_2吸附性能    尹先升

（Salen）MX-季銨（鏻）鹽催化CO_2與環(huán)氧化合物反應    郭麗萍

栲膠脫硫工藝副產物生成機理及影響因素的研究    牛艷霞

改性吸附材料對惡臭氣體的吸附效應與機理研究    劉南

Ni基催化劑上甲烷二氧化碳重整制合成氣的研究    張安杰

湖北省農村沼氣產業(yè)化發(fā)展模式與對策研究    劉瑩玉

已建池農戶沼氣消費偏好的影響因素分析    王維薇

變壓吸附管道流體動力學特性研究    蘇超

生物過濾法凈化及回收含氨廢氣研究    楊松波

臭氧果蔬保鮮設備的研制    崔強

利用鋼廠赤泥和堿廠白泥研制燃氣（H_2S）脫硫劑    王志濤

改性高分子吸附劑的吸附性能研究及應用    錫林哈斯

廣石化電站CFB脫硫技術的優(yōu)化與示范效果    涂偉升

二氧化碳在有機胺中吸收及解吸動力學研究    張寧

不同炭質多孔材料對二氧化碳的吸附性能比較    葛明

中國經濟增長對碳排放的影響分析    王中英;王禮茂;

二氧化碳的吸收方法及機理研究    宿輝;崔琳;

噴氨法吸收燃煤電廠CO_2的可行性分析    胡志光;葉秋生;程立國;

K元素的摻雜對鋯酸鋰材料吸收CO_2性能的影響    王銀杰,其魯,杜柯,聞雷

鋯酸鋰的合成及其吸收CO_2性能研究    王銀杰;代克化;馮華君;朱永雙;其魯;

活性炭吸附二氧化碳性能的研究    張麗丹;王曉寧;韓春英;郭坤敏;

K的摻雜對硅酸鋰吸收CO_2性能的影響    王銀杰;其魯;江衛(wèi)軍;

絡合活化熱鉀堿法脫碳液的開發(fā)    張耀萍;

天然氣-二氧化碳-水蒸氣-氧轉化制合成氣的研究——稀土助劑的作用    史克英,徐恒泳,張桂玲,王玉忠,徐國林,韋永德

CeO_2和Co_3O_4助劑對鎳基催化劑上CH_4積碳和CO_2消碳性能的影響    楊詠來,李文釗,徐恒泳

番禺200kW磷酸燃料電池工作原理及運行    隋靜

甲烷/二氧化碳吸附劑研究    李喜

大中型沼氣工程的沼氣凈化技術研究    黎良新

熱等離子體重整天然氣和二氧化碳制合成氣研究    蘭天石

CH_4-CO_2等離子體重整制合成氣的研究    原麗軍

車用沼氣純化裝置試驗研究    周磊

變壓吸附制氧技術的研究    吳昊

沼氣脫硫技術研究    王鋼;王欣;劉偉;高德玉;赫大新;陳薇;

濮陽龍豐紙業(yè)沼氣脫硫工程投入運行    

龍豐紙業(yè)沼氣脫硫工程投入運行    

沼氣脫硫系統(tǒng)存在的問題及解決措施    路敦濤;楊艷紅;張振忠;

介紹一種新型沼氣脫硫裝置    金堯;

沼氣脫硫    韋文虎;張金林;查忠秀;

沼氣脫硫運行中幾個問題的探討    張榕林;賈平麗;

沼氣脫硫技術研究新進展    胡明成,龍騰瑞,李學軍

沼氣脫硫系統(tǒng)存在的問題及解決措施    路敦濤;張振忠;

沼氣脫硫技術的探討    李曉紅;

廢水脫氮與沼氣脫硫耦聯(lián)反應動力學研究    魏本平

沼氣脫硫脫碳系統(tǒng)設計及工藝研究    黃丞