具体实施方式

参照图1，本发明一方面，提供一种沼气生产高纯氢的气体转化提纯装置，它包括沼气气柜1、水封罐2、沼气增压机3、脱碳装置4、气体增压机5、煤气预热器6、预热炉7、转化炉8、废热锅炉9、煤气初预热器10、锅炉给水预热器11、脱盐水预热器12、分离器13、转化气空冷器14、气液分离器15、常温氧化锌脱硫槽16、新鲜气过滤器17、变压吸附提氢装置18、氢气压缩机19；

所述沼气气柜1出口通过所述水封罐隔断2与所述沼气增压机3进口相连，

所述沼气风机3出口与所述脱碳装置4相连，脱除沼气中的CO₂，

所述脱碳装置4出口与所述气体增压机5进口相连，所述气体增压机5出口与所述煤气预热器6壳程进口相连，

所述气体增压机5出口与所述煤气预热器6壳程进口之间的管道有来自所述废热锅炉9蒸汽出口的饱和蒸汽通入，蒸汽通入量根据沼气的流量来调节，

所述煤气预热器6壳程出口与所述预热炉7下部进口相连，对沼气与蒸汽的混合气进行加热，

所述预热炉7上部进口与所述废热锅炉9蒸汽出口相连，对饱和蒸汽进行加热，

所述预热炉7上部出口与空分来的氧气管道相连，蒸汽与氧气混合后与所述转化炉8进口相连，

所述预热炉7下部出口与转化炉8进口相连，混合气在预热炉上部进行转化反应，

所述转化炉8出口与所述废热锅炉9转化气进口相连，

所述废热锅炉9转化气出口与所述煤气预热器6管程进口相连，

所述煤气预热器6管程出口与所述煤气初预热器10壳程进口相连，

所述煤气初预热器10壳程出口与所述锅炉给水预热器11管程进口相连，

所述锅炉给水预热器11管程出口与所述脱盐水预热器12管程进口相连，

所述脱盐水预热器12管程出口与所述分离器13进口相连，之后转化气经过所述转化气空冷器14冷却，在经过所述气液分离器15分离出冷却水，

所述气液分离器15出口与所述常温氧化锌脱硫槽16进口相连，

所述常温氧化锌脱硫槽16出口与所述新鲜气过滤器17进口相连，

所述新鲜气过滤器17出口与所述变压吸附提氢装置18进口相连，

所述变压吸附提氢装置18出口与所述氢气压缩机19相连，所述氢气压缩机19与氢气装车鹤管连接。

本发明的另一方面，提供一种沼气生产高纯氢的气体转化提纯方法，包括如下步骤：

a、沼气增压后进行脱碳处理，降低沼气中CO₂的浓度，以减轻CO₂对转化效率的影响；

b、脱碳后的沼气添加蒸汽，然后通过煤气预热器和预热炉逐级加热；

c、加热后的沼气送入转化炉，在转化炉中与来自空分的氧气进行反应；

d、反应后的转化气经过给热锅炉、煤气预热器、煤气初预热器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收转化气热量；

e、回收热量的转化气经过分离器、转化气空冷器、气液分离器、常温氧化锌脱硫槽、新鲜气过滤器净化处理；

f、净化后的转化气送入变压吸附提氢装置经行提氢，氢气纯度可达99.99%；

g、氢气压缩机与氢气装车鹤管连接，氢气通入装车出售。

本发明依托现有焦炉煤气制甲醇系统中的焦炉煤气转化装置，将沼气中的CH₄转化为H₂和CO₂的混合气，之后通入变压吸附系统进行提纯，生产高纯氢。该装置提高了沼气的附加值，实现了工业、农业生产的有机结合，为沼气的利用开辟出了新的途径。

具体工艺流程：沼气依次经过气柜、水封罐来到沼气增压机，加压后的沼气经过脱碳装置脱除CO₂，脱碳后的沼气CH₄含量在95%以上。脱碳后的沼气经过增压机加压，压力约2.3MPa，温度常温送入转化工段。为CH₄转化反应的需要，同时为防止沼气在高温下析碳，在沼气中加入2.5MPa的饱和蒸汽，蒸汽流量根据沼气的流量来调节。加入蒸汽后的沼气经焦炉气预热器加热至420℃后，再经预热炉预热至630℃进入转化炉上部。来自空分的氧气加入经过预热炉预热的蒸汽后进入转化炉，氧气流量根据转化炉出口温度来调节(控制<960℃)，沼气和氧气分别进入转化炉上部后立即进行反应，转化气由转化炉底部引出，温度≤960℃，压力约2.2MPa。进入废热锅炉回收热量副产蒸汽，转化气温度降为约540℃，然后经焦炉气预热器加热入炉焦炉气和蒸汽，温度降为370℃进入焦炉气初预热器，温度降至270℃后，经锅炉给水预热器、脱盐水预热器进一步回收反应热后，用转化气冷却器（蒸发式冷却器）冷却至40℃，经气液分离器分离工艺冷凝液后，经氧化锌脱硫槽脱除气体中残余的硫。出脱硫槽的转化气温度40℃，压力约2.0MPa。再经过过滤器，送往变压吸附提氢装置进行提氢。提氢后的氢气含量可达99.99%，之后通过氢气压缩机加压至17MPa后送入装车站进行装车。