本發(fā)明涉及一種垃圾填埋氣脫硫脫硅等去除有毒有害雜質(zhì)的提純方法，特別是一種填埋氣提純方法。
背景技術(shù)：
在21世紀(jì)的今天，人類正面臨兩個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題挑戰(zhàn)，一方面是垃圾管理問(wèn)題，另一方面是溫室效應(yīng)加劇問(wèn)題。
常用生活垃圾處理方式有：(1)衛(wèi)生填埋；(2)堆肥化處理；(3)焚燒處理。其中衛(wèi)生填埋是處理城市生活垃圾的主要方式。目前，我國(guó)有80％以上的生活垃圾采取衛(wèi)生填埋方式處理。垃圾填埋所產(chǎn)生的垃圾填埋氣的組成成分為二氧化碳、甲烷、氮?dú)?、氧氣、氨氣、硫化氫以及其他有機(jī)氣體。該垃圾填埋氣是一種潛在的清潔能源，其熱值一般為7450～22350KJ/m3，脫水除去CO2等雜質(zhì)組分后，可將熱值進(jìn)一步提高，達(dá)到或接近天然氣的熱值。典型的垃圾填埋氣中，甲烷含量約為45％～55％，二氧化碳含量約為40％～55％。如果垃圾填埋氣直接排放會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的溫室效應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)、德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，垃圾填埋場(chǎng)已經(jīng)成為第一大溫室氣體排放源。然而，目前大部分凈化設(shè)備只對(duì)垃圾填埋氣中的甲烷進(jìn)行提純，而二氧化碳被當(dāng)成廢氣排入到大氣中，加劇溫室效應(yīng)。
垃圾填埋氣體又稱填埋氣，是垃圾在填埋后生物降解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，具有危害性；填埋氣體主要成分是甲烷、二氧化碳，其中甲烷約為45％～50％，二氧化碳為40％～60％，還含有少量的有害雜質(zhì)包括硫化氫和硅氧烷等；進(jìn)行過(guò)加工處理的填埋氣，可以直接供給工業(yè)及溫室用戶，其中用于供暖或工業(yè)生產(chǎn)這種方式沼氣的熱效率最高；填埋氣經(jīng)收集后，經(jīng)壓縮機(jī)加壓輸送至內(nèi)燃機(jī)組，經(jīng)燃燒轉(zhuǎn)化成電能傳輸?shù)诫娏ι龎赫荆斔偷疆?dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供用戶使用；填埋氣除了用于供熱供電以外，還可作為運(yùn)輸工具的動(dòng)力燃料，經(jīng)脫水凈化處理后作為管道氣體，應(yīng)用于二氧化碳工業(yè)，用作生產(chǎn)甲醇的燃料等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種填埋氣提純方法，具有良好的填埋氣凈化預(yù)處理效果，有效去除雜質(zhì)氣以及有毒有害雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)填埋氣的提純，從而便于生產(chǎn)生活的利用，降低提純的難度和成本，并提高提純效率。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法，包括如下步驟：經(jīng)過(guò)預(yù)處理的填埋氣在沼氣緩沖罐進(jìn)行緩沖，而后進(jìn)入沼氣壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，而后經(jīng)過(guò)冷干機(jī)進(jìn)行冷卻以去除水分，再經(jīng)除油器除油除水，而后經(jīng)換熱器進(jìn)行換熱回收余熱，而后經(jīng)加熱器對(duì)氣體進(jìn)行加熱，再經(jīng)膜分離器分離除去過(guò)量的氧氣和二氧化碳及其它雜質(zhì)氣體，從而獲得提純后的產(chǎn)品氣。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法的一種改進(jìn)，膜分離器串聯(lián)的地設(shè)置有至少兩級(jí)中空纖維膜接觸器組，中空纖維膜接觸器組中的中空纖維膜為硅橡膠中空纖維膜，該硅橡膠中空纖維膜外徑130～190μm，壁厚20～50μm；各組中每個(gè)中空纖維膜接觸器中膜面積1～6m2。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法的一種改進(jìn)，膜分離器中中空纖維膜接觸器組按照串聯(lián)層次分級(jí)，前一級(jí)中空纖維膜接觸器組處理過(guò)的填埋氣依次進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)行處理。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法的一種改進(jìn)，同一級(jí)的中空纖維膜接觸器組中包括并聯(lián)設(shè)置的至少兩個(gè)中空纖維膜接觸器。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法的一種改進(jìn)，除油器的吸附界面上還設(shè)有吸附板。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法的一種改進(jìn)，吸附板包括剛性的芯部和包覆在芯部外側(cè)的多孔泡沫結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步優(yōu)選的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其表面孔徑為3-8mm；本方案以較大的表面孔徑，增加氣體與多孔泡沫表面的接觸和吸附性，特別是在存在懸浮液滴油相時(shí)，則使其被直接吸附到孔表面，并順利滑落，從而避免因孔徑過(guò)小而使油滴在長(zhǎng)大過(guò)程中極易堵塞孔結(jié)構(gòu)，過(guò)大則不僅影響到接觸面積還會(huì)影響到泡沫強(qiáng)度；進(jìn)一步優(yōu)選的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其材質(zhì)為，聚偏氟乙烯10-20重量份；聚氯乙烯7-15重量份；聚氨酯3-8重量份；無(wú)機(jī)添加劑1-4.0重量份，通過(guò)不同表面性能的材料之間的組配，從而對(duì)泡沫表面性能從而增加其表面對(duì)油相的吸引能力，同時(shí)又具有良好的光潔度，從而使油相易于從吸附面滑落，從而增加易清潔性。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法的一種改進(jìn)，吸附板的芯部為鐵質(zhì)。優(yōu)選的，芯部表面還具有凸出其表面的取向結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步優(yōu)選的，凸出部分的長(zhǎng)度為0.01-0.03mm。本方案通過(guò)采用適當(dāng)凸出長(zhǎng)度的纖維增強(qiáng)過(guò)渡結(jié)構(gòu)(凸出部分)，其凸出在芯部表面特定的長(zhǎng)度，從而在芯部與外包層之間形成適當(dāng)?shù)摹搬斣保⑶彝ㄟ^(guò)對(duì)該長(zhǎng)度的控制，避免過(guò)短而“釘扎”效果不明顯，對(duì)兩者之間的連接增強(qiáng)作用不顯著而影響到產(chǎn)品的性能，同時(shí)避免過(guò)長(zhǎng)以在使用過(guò)長(zhǎng)中受力時(shí)而在突出界面處形成較大力矩而是突出部在界面處發(fā)生斷裂，從而影響整體的使用性能，由此在此長(zhǎng)度下是的兩者之間具有極好的結(jié)合加強(qiáng)性能，而增強(qiáng)材料的耐磨損和腐蝕性能，并且避免了材料的層間剝離。同時(shí)，該釘扎結(jié)構(gòu)還可以有效地優(yōu)化吸附板外保持結(jié)構(gòu)的缺陷，從而提升吸附板的整體耐腐蝕性能。并且以該釘扎結(jié)構(gòu)在邊沿出還可以形成較為獨(dú)特的邊緣微型鋸齒結(jié)構(gòu)從而產(chǎn)生有效的剪切效應(yīng)而增強(qiáng)消泡的效果。進(jìn)一步優(yōu)選的，纖維增強(qiáng)過(guò)渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為至少部分取向的鐵汞齊。以主體結(jié)構(gòu)的多孔表面以鐵質(zhì)薄層形成誘導(dǎo)面并進(jìn)一步地涂刷汞鹽溶液，從而實(shí)現(xiàn)鐵汞齊的形成，同時(shí)通過(guò)對(duì)溶液濃度和環(huán)境溫度從而實(shí)現(xiàn)取向。該方案中通過(guò)采用的表面生長(zhǎng)的鐵汞齊，從而提高表面結(jié)合能力，以其生長(zhǎng)的固態(tài)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，從而提高了與外包結(jié)構(gòu)的結(jié)合性能，從而提升防腐耐磨性能，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法的一種改進(jìn)，吸附板為由小塊的板單元經(jīng)過(guò)鏈合而成?？梢栽黾舆吔玳L(zhǎng)度，并配合邊緣獨(dú)特的鋸齒從而有效增強(qiáng)消泡效果。
本發(fā)明公開(kāi)的填埋氣提純方法，具有良好的填埋氣提純效果和較高的提純效率，有效去除有毒有害雜質(zhì)以及影響使用安全性和正常使用的雜質(zhì)氣體，從而提高產(chǎn)品的使用安全性和便利性，并且降低提純成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中，填埋氣提純方法，包括如下步驟：經(jīng)過(guò)預(yù)處理的填埋氣在沼氣緩沖罐進(jìn)行緩沖，而后進(jìn)入沼氣壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，而后經(jīng)過(guò)冷干機(jī)進(jìn)行冷卻以去除水分，再經(jīng)除油器除油除水，而后經(jīng)換熱器進(jìn)行換熱回收余熱，而后經(jīng)加熱器對(duì)氣體進(jìn)行加熱，再經(jīng)膜分離器分離除去過(guò)量的氧氣和二氧化碳及其它雜質(zhì)氣體，從而獲得提純后的產(chǎn)品氣。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，膜分離器串聯(lián)的地設(shè)置有兩級(jí)中空纖維膜接觸器組(還可以設(shè)置有三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)或者更多級(jí))，中空纖維膜接觸器組中的中空纖維膜為硅橡膠中空纖維膜，該硅橡膠中空纖維膜外徑130μm(外徑還可以為包括而不限于如下任一：135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190以及130～190μm范圍內(nèi)的其它任意值)，壁厚20μm(外徑還可以為包括而不限于如下任一：35、40、45、50、25、30以及20～50μm范圍內(nèi)的其它任意值)；各組中每個(gè)中空纖維膜接觸器中膜面積1m2(每個(gè)中空纖維膜接觸器中膜面積還可以為包括而不限于如下任一：1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2、2.05、2.1、2.15、2.2、2.25、2.3、2.35、2.40、2.45、2.50、2.55、2.60、2.65、2.70、2.75、2.80、2.85、2.90、2.95、3、3.05、3.1、3.15、3.2、3.25、3.3、3.35、3.40、3.45、3.50、3.55、3.60、3.65、3.70、3.75、3.80、3.85、3.90、3.95、4、4.05、4.1、4.15、4.2、4.25、4.3、4.35、4.40、4.45、4.50、4.55、4.60、4.65、4.70、4.75、4.80、4.85、4.90、4.95、5、5.05、5.1、5.15、5.2、5.25、5.3、5.35、5.40、5.45、5.50、5.55、5.60、5.65、5.70、5.75、5.80、5.85、5.90、5.95、6以及1～6m2范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，膜分離器中中空纖維膜接觸器組按照串聯(lián)層次分級(jí)，前一級(jí)中空纖維膜接觸器組處理過(guò)的填埋氣依次進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)行處理。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，同一級(jí)的中空纖維膜接觸器組中包括并聯(lián)設(shè)置的至少兩個(gè)中空纖維膜接觸器。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，除油器的吸附界面上還設(shè)有吸附板。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，吸附板包括剛性的芯部和包覆在芯部外側(cè)的多孔泡沫結(jié)構(gòu)。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其表面孔徑為3mm(多孔泡沫結(jié)構(gòu)其表面孔徑還可以為包括而不限于如下任一：3.05、3.1、3.15、3.2、3.25、3.3、3.35、3.40、3.45、3.50、3.55、3.60、3.65、3.70、3.75、3.80、3.85、3.90、3.95、4、4.05、4.1、4.15、4.2、4.25、4.3、4.35、4.40、4.45、4.50、4.55、4.60、4.65、4.70、4.75、4.80、4.85、4.90、4.95、5、5.05、5.1、5.15、5.2、5.25、5.3、5.35、5.40、5.45、5.50、5.55、5.60、5.65、5.70、5.75、5.80、5.85、5.90、5.95、6、6.05、6.1、6.15、6.2、6.25、6.3、6.35、6.40、6.45、6.50、6.55、6.60、6.65、6.70、6.75、6.80、6.85、6.90、6.95、7、7.05、7.1、7.15、7.2、7.25、7.3、7.35、7.40、7.45、7.50、7.55、7.60、7.65、7.70、7.75、7.80、7.85、7.90、7.95、8以及3-8mm范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其材質(zhì)為，聚偏氟乙烯10重量份(聚偏氟乙烯用量還可以為包括而不限于如下任一：10.50、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20以及10-20重量份范圍內(nèi)的其它任意值)；聚氯乙烯7重量份(聚氯乙烯用量還可以為包括而不限于如下任一：7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.50、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15以及7-15重量份范圍內(nèi)的其它任意值)；聚氨酯3重量份(聚氨酯用量還可以為包括而不限于如下任一：3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8以及3-8重量份范圍內(nèi)的其它任意值)；無(wú)機(jī)添加劑1重量份(無(wú)機(jī)添加劑用量還可以為包括而不限于如下任一：1.5、2、2.5、3、3.5、4以及1-4重量份范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，吸附板的芯部為鐵質(zhì)。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，芯部表面還具有凸出其表面的取向結(jié)構(gòu)。
與上述實(shí)例相區(qū)別的，凸出部分的長(zhǎng)度為0.01mm(凸出部分的長(zhǎng)度還可以為包括而不限于以下列舉中的任一：0.02、0.03、0.014、0.016、0.017、0.019、0.022、0.023、0.025、0.027、0.028、0.029以及0.01-0.03mm范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實(shí)施例相區(qū)別的，纖維增強(qiáng)過(guò)渡結(jié)構(gòu)(即凸出部分)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊。
與上述實(shí)施例相區(qū)別的，纖維增強(qiáng)過(guò)渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊。
與上述實(shí)施例相區(qū)別的，纖維增強(qiáng)過(guò)渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊，取向方向?yàn)榇怪庇诠柘鹉z表面。
與上述實(shí)施例相區(qū)別的，纖維增強(qiáng)過(guò)渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊，取向方向?yàn)榕c硅橡膠表面傾斜。
與上述實(shí)施例相區(qū)別的，纖維增強(qiáng)過(guò)渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊，取向方向?yàn)榕c硅橡膠表面傾斜，其傾斜角度為30度(傾斜角度還可以為包括而不限于以下列舉中的任一：31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45以及30-45度范圍內(nèi)的其它任意值)。該傾斜角度范圍的內(nèi)的鐵汞齊使得硅橡膠與復(fù)合保護(hù)層之間的結(jié)合性能與其他方向取向時(shí)相比得到增強(qiáng)30-50％的效果，這是利用了釘扎和傾角的嵌合之間配合獲得的。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，填埋氣提純方法，提高采用包括接收預(yù)處理后的填埋氣的沼氣緩沖罐、沼氣壓縮機(jī)、過(guò)濾器、冷干機(jī)、除油器、換熱器、加熱器、膜分離器的設(shè)備對(duì)預(yù)處理后的填埋氣進(jìn)行提純，其中過(guò)濾器在管線方向先后連接設(shè)置有多個(gè)，膜分離器串聯(lián)的地設(shè)置有兩級(jí)中空纖維膜接觸器組，其中第一級(jí)包括一個(gè)中空纖維膜接觸器，第二級(jí)包括并聯(lián)的兩個(gè)中空纖維膜接觸器，中空纖維膜接觸器組中的中空纖維膜為硅橡膠中空纖維膜，該硅橡膠中空纖維膜外徑137μm，壁厚28μm；各組中每個(gè)中空纖維膜接觸器中膜面積4.3m2，并且吸附板包括剛性的芯部和包覆在芯部外側(cè)的多孔泡沫結(jié)構(gòu)，芯部表面形成有取向傾斜角度為35.5度長(zhǎng)度0.0173mm的鐵汞齊。本實(shí)施例提高該設(shè)備，在寧波周邊垃圾填埋場(chǎng)對(duì)填埋氣進(jìn)行預(yù)處理后再經(jīng)過(guò)預(yù)處理的填埋氣進(jìn)行提純，得到產(chǎn)品氣中甲烷含量不低于88.81％、二氧化碳不高于2.54％、氧氣不高于0.46％、余量為氮?dú)饧拔⒘侩s質(zhì)，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行10萬(wàn)小時(shí)，設(shè)備各部分均表面無(wú)明顯損壞，吸附板無(wú)明顯裂紋損壞。
本實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的填埋氣，1500Nm3/h，壓力10-30kpa，甲烷含量56％、二氧化碳37.5％、氧氣1％、氮?dú)?.5％、硫化氫5ppm，在沼氣緩沖罐進(jìn)行緩沖后提高填埋氣輸出的穩(wěn)定性，進(jìn)入沼氣壓縮機(jī)進(jìn)行加壓提高氣體壓力，而后經(jīng)過(guò)冷干機(jī)進(jìn)行冷卻以去除水分，再經(jīng)除油器除油除水，而后經(jīng)換熱器進(jìn)行換熱提高余熱利用率，而后經(jīng)加熱器對(duì)氣體進(jìn)行適度加熱從而便于后續(xù)工序提高提純效率，再經(jīng)膜分離器分離氧氣和二氧化碳及其它雜質(zhì)氣體，從而使得產(chǎn)品氣900Nm3/h，壓力1.0-1.2Mpa，甲烷含量88.81％、二氧化碳2.54％、氧氣0.46％、氮?dú)?.18％。
本方法中，還可以在設(shè)備間設(shè)置多個(gè)過(guò)濾器(如沼氣壓縮機(jī)與冷干機(jī)之間、冷干機(jī)與除油器之間、除油器與換熱器之間等)，以盡可能地除雜降低雜質(zhì)的影響。
本處實(shí)施例對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)范圍中點(diǎn)值未窮盡之處以及在實(shí)施例技術(shù)方案中對(duì)單個(gè)或者多個(gè)技術(shù)特征的同等替換所形成的新的技術(shù)方案，同樣都在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)；同時(shí)本發(fā)明方案所有列舉或者未列舉的實(shí)施例中，在同一實(shí)施例中的各個(gè)參數(shù)僅僅表示其技術(shù)方案的一個(gè)實(shí)例(即一種可行性方案)，而各個(gè)參數(shù)之間并不存在嚴(yán)格的配合與限定關(guān)系，其中各參數(shù)在不違背公理以及本發(fā)明述求時(shí)可以相互替換，特別聲明的除外。
本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。