阅读说明：本技术 基于沼气温度自提升的膜法分离法制备甲烷系统 (Membrane-method separation method methane preparation system based on methane temperature self-lifting ) 是由 乔楠 王刚 席瑞鑫 王利平 郝学威 赵屾 郎曼 柏永青 李晓华 曹彦林 武春林 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于沼气温度自提升的膜法分离法制备甲烷系统,解决了现有工艺用膜法分离法制备甲烷时存在电能耗费大导致生产成本高的问题。在冷干机与模组之间设置空空换热器,对冷干机输出的去除了水分和杂质的沼气进行加热,空空换热器的热源气体采用经压缩机压缩后的温度较高的被压缩的沼气,实现沼气温度的自提升,使经压缩机压缩后的沼气两用,充分利用了压缩机的工作热量,又省掉了电加热器环节,起到节能,降低生产成本的作用。(The invention discloses a methane preparation system based on a membrane separation method for methane temperature self-elevation, which solves the problem of high production cost caused by large electric energy consumption in the process of preparing methane by using the membrane separation method in the prior art. The air-air heat exchanger is arranged between the cooling dryer and the module, the marsh gas which is output by the cooling dryer and is removed of moisture and impurities is heated, the heat source gas of the air-air heat exchanger adopts the compressed marsh gas which is compressed by the compressor and has higher temperature, the temperature of the marsh gas is automatically raised, the marsh gas compressed by the compressor is dual-purpose, the working heat of the compressor is fully utilized, the link of the electric heater is omitted, and the effects of saving energy and reducing the production cost are achieved.)

基于沼气温度自提升的膜法分离法制备甲烷系统

技术领域

本发明涉及一种高纯度甲烷的制备系统，特别涉及一种在用膜法分离法分离制备甲烷过程中提升沼气温度的系统及提升方法。

背景技术

用沼气提纯制取甲烷，一般采用的方法有变压吸附法、水洗法、膜法分离法等几种；其中的膜法分离法是通过膜组对通入膜组的沼气进行解析和分离得到高纯度的甲烷，这种方法是基于沼气中不同的气体分子通过膜组中膜丝的速率是不同的，比较常见的工艺是沼气先通过第一级膜组进行解析分离，再进入第二级膜组再次进行解析分离，得到甲烷，在此方法中，膜组对通入到膜组中的沼气的工艺压力和工艺温度是有一定要求的，工艺温度一般要求达到40℃，才能达到最佳的解析分离的效果；但由于沼气中含有大量的水分和杂质，通入到膜组前，需要对沼气进行加压，并去除其中的水分和杂质，现有工艺流程是先将沼气通入到压缩机中进行压缩，经压缩后的沼气再进入到冷干机中去去除水分和杂质，但是，经冷干机处理后的沼气的温度会降低到10℃左右，不能满足沼气的工艺温度要达到40℃的要求，一般在冷干机与膜组之间设置电加热器，通过电加热的方法将沼气的温度提升到所需工艺温度，这种工艺方法消耗了大量的电能，也提高了生产成本。

发明内容

本发明提供了一种基于沼气温度自提升的膜法分离法制备甲烷系统，克服了现有工艺用膜法分离法制备甲烷时存在电能耗费大导致生产成本高的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：在冷干机与膜组之间设置空空换热器，对冷干机输出的去除了水分、油分和多种VOC成分杂质后的沼气进行加热，空空换热器的热源气体采用经压缩机压缩后的温度较高的被压缩的沼气，实现沼气温度的自提升，使经压缩机压缩后的沼气两用，充分利用了压缩机的工作热量，又省掉了电加热器环节，起到节能，降低生产成本的作用。

一种基于沼气温度自提升的膜法分离法制备甲烷系统，包括沼气输入管道、压缩机、冷干机和膜组，在压缩机的气源输入口上连接有沼气输入管路，在压缩机的压缩气输出口上连接有压缩沼气输出管路，压缩沼气输出管路的另一端与冷干机的输入口连通在一起，在冷干机的输出口上连接有低温沼气输送管路，低温沼气输送管路的另一端与空空换热器的换热气输入口连通在一起，在空空换热器的换热气输出口上连接有升温后沼气输送管路，升温后沼气输送管路的另一端与分离解析膜组的气体输入口连通，在分离解析膜组的气体输出口上连接有甲烷输出管路，在压缩沼气输出管路与空空换热器的热源气输入口之间连接有压缩沼气输出分支管路，在压缩机的气源输入口上连接的沼气输入管路与空空换热器的换热后的热源气输出口之间连接有换热后压缩沼气回送管路。

冷干机的输入口上通入的压缩沼气的气量与空空换热器的热源气输入口上通入的气量的比为5：2；在升温后沼气输送管路上并联有电加热器。

本发明利用了沼气压缩机在压缩过程中产生的热量对低温沼气进行加热，使甲烷制备工艺中所排放的热能得到充分地利用，即降低了电能的消耗，又简化了生产工艺设备，温度调节控制操作简洁容易。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种基于沼气温度自提升的膜法分离法制备甲烷系统，包括沼气输入管道1、压缩机2、冷干机4和膜组8，在压缩机2的气源输入口上连接有沼气输入管路1，在压缩机2的压缩气输出口上连接有压缩沼气输出管路3，压缩沼气输出管路3的另一端与冷干机4的输入口连通在一起，在冷干机4的输出口上连接有低温沼气输送管路5，低温沼气输送管路5的另一端与空空换热器6的换热气输入口连通在一起，在空空换热器6的换热气输出口上连接有升温后沼气输送管路7，升温后沼气输送管路7的另一端与膜组8的气体输入口连通，在膜组8的气体输出口上连接有甲烷输出管路9，在压缩沼气输出管路3与空空换热器6的热源气输入口之间连接有压缩沼气输出分支管路10，在压缩机2的气源输入口上连接的沼气输入管路1与空空换热器6的换热后的热源气输出口之间连接有换热后压缩沼气回送管路11。

冷干机4的输入口上通入的压缩沼气的气量与空空换热器6的热源气输入口上通入的气量的比为5：2；在升温后沼气输送管路7上并联有电加热器12，作为备用加热器。

压缩机2在压缩沼气时，因机械摩擦和对气体压缩做功，使压缩后的沼气温度升高到80℃左右，本发明设置了压缩沼气输出分支管路10，压缩机2输出的高温压缩沼气分两路输送，大部分经压缩沼气输出管路3进入到冷干机4中，进行水分和杂质的去除，处理后沼气的温度被降低到10℃左右，小部分高温压缩沼气经压缩沼气输出分支管路10进入到空空换热器6中，作为热源气体，与从冷干机4输送来的低温沼气进行空空换热，将纯净的低温沼气加热升温到40℃左右，满足膜组8对输入沼气的温度要求，换热后的热源气体回到压缩机2的输入口，进入压缩机2中再次被压缩，被压缩后重新输出到压缩沼气输出管路3中，使这部分沼气被循环利用，本发明的这种沼气温度自提升结构，即省去了电加热器及电能的消耗，又实现了沼气气源的循环利用；本发明可采用安装管路温度传感器与设定温度目标实时比对的集中控制方法及时对管路电动阀门进行调控，达到调整气量达到设定目标的功能。