沼氣多元化利用的膜分離耦合工藝的研究.pdf

1、沼氣是重要的可再生資源，分離提純后可作為天然氣的有效補(bǔ)充，應(yīng)用于民用燃?xì)夂蛙囉萌細(xì)獾阮I(lǐng)域。目前，沼氣的加工利用存在產(chǎn)品單一、資源浪費(fèi)、尾氣排放造成環(huán)境污染等問題，亟需能夠?qū)崿F(xiàn)沼氣資源多元化綜合利用的新型分離提純工藝，在提高利用率、降低分離能耗的同時(shí)避免環(huán)境污染。在現(xiàn)有一級二段膜分離工藝的基礎(chǔ)之上，本文從鄉(xiāng)鎮(zhèn)燃?xì)獾膶?shí)際需求、沼氣資源的組成特性等方面出發(fā)，提出分級提純/利用、尾氣催化燃燒無害化、富二氧化碳產(chǎn)品化等多種改進(jìn)方式，有效解決了沼氣

2、加工過程中面臨的關(guān)鍵問題，為推進(jìn)我國生物甲烷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一種可行的方案。
　　首先，針對家用低品位燃?xì)馀c車用高品位燃?xì)馔瑫r(shí)需求的鄉(xiāng)鎮(zhèn)市場特性，本文確定了與鄉(xiāng)鎮(zhèn)管網(wǎng)燃?xì)夂蛙囉萌細(xì)饣Q的不同規(guī)格生物甲烷的標(biāo)準(zhǔn)，提出了規(guī)模為分離提純1000m3/h厭氧發(fā)酵的低品位沼氣的生產(chǎn)方案，生產(chǎn)滿足普通規(guī)模鄉(xiāng)鎮(zhèn)每天日常生活所必需的2000m3民用生物甲烷和1000輛轎車每天行駛一百公里的9.73×103m3車用生物甲烷，與此同時(shí)從提純工藝尾氣無

3、害化和產(chǎn)品化的角度分別設(shè)計(jì)了膜，催化燃燒耦合工藝和膜-精餾耦合工藝流程，并應(yīng)用HYSYS軟件分別對不同規(guī)格生物甲烷連續(xù)性生產(chǎn)和間歇性生產(chǎn)兩種工藝方案進(jìn)行了模擬優(yōu)化分析，在模擬優(yōu)化過程中以經(jīng)濟(jì)效益作為工藝評價(jià)和優(yōu)化的主要標(biāo)準(zhǔn)，并對影響經(jīng)濟(jì)效益的主要因素壓力等條件進(jìn)行了優(yōu)化分析。
　　在沼氣多元化利用的低能耗尾氣無害化膜-催化燃燒耦合工藝中，在確定了間歇性生產(chǎn)民用生物甲烷和車用生物甲烷為工藝最優(yōu)生產(chǎn)方案的同時(shí)，通過對工藝尾氣熱量的綜合

4、利用的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅可以實(shí)現(xiàn)尾氣無害化生產(chǎn)民用生物甲烷和車用生物甲烷，而且降低了工藝能耗并副產(chǎn)5.0 MPa的中壓蒸汽和70℃的熱水，使經(jīng)濟(jì)效益由單一換熱過程的550.18萬元/年，增加到了583.81萬元/年。
　　在沼氣多元化利用的低能耗尾氣產(chǎn)品化膜-精餾耦合工藝中，充分考慮了精餾塔頂尾氣循環(huán)利用對工藝經(jīng)濟(jì)效益的影響，確定了連續(xù)性生產(chǎn)民用生物甲烷和車用生物甲烷為最優(yōu)生產(chǎn)方案，與此同時(shí)對二氧化碳液化的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使工