背景介紹

隨著可再生能源需求的增長(zhǎng)，生物氣（如沼氣、填埋氣）作為綠色能源的重要性日益凸顯。然而，生物氣中常含30%-50%的CO?及微量雜質(zhì)（如H?S、水蒸氣），導(dǎo)致其熱值低、腐蝕設(shè)備且難以直接利用。傳統(tǒng)凈化技術(shù)（如化學(xué)吸收、變壓吸附）雖有效，但存在能耗高、化學(xué)試劑消耗大、工藝復(fù)雜等缺陷。

膜分離技術(shù)憑借其低能耗、無(wú)化學(xué)添加、模塊化設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，成為生物氣提純（尤其是CH?/CO?分離）的理想選擇。該技術(shù)利用CO?與CH?在膜材料中滲透速率的顯著差異，在分壓差驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)高效分離，可將沼氣提升至車(chē)用燃?xì)猓?gt;95% CH?）或管道天然氣標(biāo)準(zhǔn)。在“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，膜分離技術(shù)因其環(huán)境友好性和經(jīng)濟(jì)性，正逐步成為生物氣資源化利用的核心工藝之一。

膜分離器安裝特點(diǎn)

在該項(xiàng)目中選用的生物氣提純專(zhuān)用膜，采用立式安裝。該膜分 離器有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)：

1、安裝緊湊，不占空間；

2、操作、維修方便；

3、產(chǎn)品氣純度高，回收率高。

膜分離的工藝流程

工藝流程可分為預(yù)處理和膜分離兩部分。

經(jīng)初步凈化的生物氣進(jìn)入膜分離界區(qū)，與二級(jí)膜分離器出來(lái)的滲透氣混合后進(jìn)入緩沖罐，從緩沖罐上部出來(lái)后進(jìn)入壓縮機(jī)，加壓至1.5MPa后進(jìn)入冷卻器降溫至10℃，冷卻后的原料氣進(jìn)入氣液分離器，脫除原料氣中的油、水和烴類(lèi)等液相成分；然后進(jìn)入精細(xì)過(guò)濾器，除去0.01μm以上的固體和液體顆粒。

凈化后的原料氣進(jìn)入電加熱器被加熱至30℃，使原料氣遠(yuǎn)離露點(diǎn)，并提供穩(wěn)定的操 作工況，保證性能的穩(wěn)定。通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥與溫度變送器聯(lián)合實(shí)現(xiàn)原料氣溫度的調(diào)節(jié)、 指示、報(bào)警及聯(lián)鎖。加熱后的氣體進(jìn)入一級(jí)膜分離器組進(jìn)行分離，在低壓側(cè)獲得0.02MPa 的富含二氧化碳的一級(jí)滲透氣，離開(kāi)膜分離界區(qū)并入用戶(hù)管網(wǎng)；一級(jí)非滲透氣進(jìn)入二級(jí)膜分離器進(jìn)行分離，得到1.28MPa左右的二級(jí)非滲透氣（產(chǎn)品氣），然后送出膜分離界區(qū)；二級(jí)滲透氣則返回至緩沖罐與界區(qū)原料氣進(jìn)行混合。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有自動(dòng)聯(lián)鎖系統(tǒng)，對(duì)膜分離器進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)滿(mǎn)足下列任一條件時(shí)，一級(jí)和二級(jí)膜前后管線(xiàn)上的調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，放空線(xiàn)上的調(diào)節(jié)閥打開(kāi)。

A．膜入口原料氣高、低溫度，TSHH；

B．過(guò)濾器高液位，LSHH；

C．緊急停車(chē)；

D．壓縮機(jī)跳閘；

整個(gè)膜分離系統(tǒng)基本上無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，控制回路及監(jiān)控點(diǎn)少，開(kāi)停車(chē)方便快捷，甚少 維修，開(kāi)工率極高。

處理效果

在正常流量時(shí)，甲烷濃度約95%，二氧化碳濃度3%，甲烷回收率97%。