本發(fā)明涉及一種厭氧沼氣利用，尤其涉及一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法。

背景技術(shù)：

1、高濃度有機(jī)廢水采用厭氧技術(shù)處理會產(chǎn)生大量沼氣，該部分沼氣產(chǎn)生的產(chǎn)量和濃度由于來水水質(zhì)水量的波動有所波動，不太適合作為發(fā)電或用在其他場合，所以需要現(xiàn)場處理。

2、現(xiàn)有的處理污水站厭氧沼氣的裝置包括mdea脫硫脫碳塔、貧液再生塔、貧液罐、富液罐、空氣預(yù)熱器和貧富液熱交換器。厭氧沼氣通過專門通道進(jìn)入mdea脫硫脫碳塔進(jìn)行凈化處理，去除其中的硫化氫和二氧化碳。

3、當(dāng)前沼氣處理工藝中，co2脫除效率不足和高吸附熱導(dǎo)致的再生能耗過大是兩大核心問題。傳統(tǒng)mdea法雖能去除大部分co2，但受限于化學(xué)吸收平衡，出口沼氣中co2濃度仍高達(dá)2-5％，難以滿足高純度甲烷的使用需求。此外，現(xiàn)有的處理工藝在co2吸附過程中存在吸附熱較高、解析能耗大的問題，這不僅限制了co2的高效脫除，還增加了整個工藝的能耗和成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，包括：s1、對沼氣通過冷凝脫水和干法脫硫進(jìn)行預(yù)處理；

3、s2、將預(yù)處理后的沼氣，通過mdea脫硫脫碳塔進(jìn)行主脫碳；

4、s3、將主脫碳后的沼氣，采用介孔二氧化硅/水滑石復(fù)合材料精處理脫碳；

5、s4、精脫碳后的氣體通過分子篩深度干燥凈化；

6、s5、凈化后的氣體用于鍋爐自用或壓縮保存。

7、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，在步驟s1中，預(yù)處理的具體步驟為：

8、沼氣通入管殼式冷凝器中，設(shè)置冷卻溫度為5-10℃，出口沼氣露點(diǎn)≤15℃；冷卻后的氣體放入旋流分離器和聚結(jié)過濾器內(nèi)去除水分，設(shè)置操作壓力為常壓下0.1-0.2mpa；去除水分后的氣體通入氧化鐵填料床，設(shè)置空速為100-200h-1，脫硫容量達(dá)到15～20gh2s/kg脫硫劑。

9、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，步驟s2中，主脫碳的步驟為：配置20-30％濃度的mdea水溶液；在mdea脫碳塔塔底通入經(jīng)過預(yù)處理的沼氣，將mdea水溶液從mdea脫碳塔塔頂噴淋，得到噴淋后的沼氣；將噴淋后的沼氣通過貧富液熱交換器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后的沼氣通入貧液再生塔中用蒸汽加熱到100-105℃。

10、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，mdea為甲基二乙醇胺。

11、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，在步驟s3中，精處理脫碳具體步驟為：

12、將經(jīng)過s2處理的沼氣通入吸附塔內(nèi)，溫度設(shè)置55±2℃，空速為300-500h-1(即每立方米吸附劑處理500m3/h沼氣)；其中，在吸附塔內(nèi)裝填復(fù)合材料(密度0.65g/cm3，裝填高度3m)。

13、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，復(fù)合材料的具體制備過程為：

14、將k2co3嵌入介孔二氧化硅，得到介孔二氧化硅/k2co3；將介孔二氧化硅/k2co3與鎂鋁水滑石復(fù)合，得到復(fù)合材料。

15、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，在復(fù)合材料的具體制備步驟中，將k2co3嵌入介孔二氧化硅的具體步驟為：

16、s31、按照質(zhì)量比為1-2:10-12將k2co3溶于乙醇-水混合液，并超聲分散20-30min，得到k2co3溶液；

17、s32、將介孔二氧化硅粉末置于真空浸漬裝置中，抽真空至10-2pa；

18、s33、在s32后加入k2co3溶液，保持真空狀態(tài)浸漬5-6h；

19、s34、在s33處理后在60-70℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，80-90℃干燥11-12h；

20、s35、s34干燥后在200-300℃下煅燒3-4h，k2co3以納米顆粒形式錨定于介孔二氧化硅孔道內(nèi)(粒徑<5nm)，得到介孔二氧化硅/k2co3。

21、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，介孔二氧化硅的具體制備過程為：

22、s321、按照質(zhì)量比為3-5:110-130將p123溶于hcl中，30-40℃攪拌至完全溶解；

23、s322、在s31后逐滴加入teos，30-40℃持續(xù)攪拌22-24h，形成白色凝膠；

24、s323、將白色凝膠轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，90-100℃靜態(tài)水熱22-24h；

25、s324、將靜態(tài)水熱的白色凝膠，用水洗滌至中性，70-80℃干燥11-12h；

26、s325、干燥后的白色凝膠在500-550℃下燒5-6h(升溫速率1℃/min)，得到白色介孔二氧化硅粉末(比表面積～800m2/g，孔徑6-8nm)。

27、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，復(fù)合材料的具體制備過程中，將介孔二氧化硅/k2co3與鎂鋁水滑石復(fù)合的具體步驟為：

28、s36、按照質(zhì)量比為0.5-2:1-3:50-60將介孔二氧化硅/k2co3與鎂鋁水滑石粉末混合加入水中，超聲分散20-30min，得到混合物；

29、s37、將混合物進(jìn)行離心，并在70-80℃干燥11-12h，得到最終復(fù)合材料。

30、本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，在步驟s4中，具體步驟為：

31、經(jīng)過s3處理的沼氣通過兩個裝滿干燥劑小球的塔；其中露點(diǎn)從15℃降到-40℃；

32、其中，分子篩為裝滿干燥劑小球的塔。

33、本發(fā)明解決了背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明具備以下有益效果：

34、(1)通過設(shè)置預(yù)處理-mdea主脫碳-介孔二氧化硅/水滑石精處理的協(xié)同工藝，對于沼氣進(jìn)行分批次的梯度吸附，實(shí)現(xiàn)沼氣中co2和h2s的高效脫除，最終產(chǎn)出高純度甲烷；強(qiáng)化對于co2的吸附，吸附效果可以從85％提升到98％，同時降低吸附熱，相比于現(xiàn)有技術(shù)，極大地提升對于co2的吸附，同時，增強(qiáng)對于co2的解析能力也顯著提高，吸附效果好的同時有著較強(qiáng)的吸附再生。

35、(2)對于在介孔二氧化硅/水滑石精處理中，采用介孔二氧化硅/水滑石納米復(fù)合材料，首先合成介孔二氧化硅，將k2co3嵌入介孔二氧化硅，得到介孔二氧化硅/k2co3，制備鎂鋁水滑石后將介孔二氧化硅/k2co3與水滑石復(fù)合，得到復(fù)合材料；通過納米限域效應(yīng)分散k2co3活性位點(diǎn)，削弱強(qiáng)化學(xué)鍵合，介孔通道促進(jìn)物理吸附與擴(kuò)散動力學(xué)，水滑石表面復(fù)合構(gòu)建梯度堿性界面；相比于現(xiàn)有技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)吸收co2的情況下降低吸附熱，并提高co2解析能力。

技術(shù)特征：

1.一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：在步驟s1中，預(yù)處理的具體步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：步驟s2中，主脫碳的步驟為：配置20-30％濃度的mdea水溶液；在mdea脫碳塔塔底通入經(jīng)過預(yù)處理的沼氣，將mdea水溶液從mdea脫碳塔塔頂噴淋，得到噴淋后的沼氣；將噴淋后的沼氣通過貧富液熱交換器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后的沼氣通入貧液再生塔中用蒸汽加熱到100-105℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：mdea為甲基二乙醇胺。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：在步驟s3中，精處理脫碳具體步驟為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：復(fù)合材料的具體制備過程為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：在復(fù)合材料的具體制備步驟中，將k2co3嵌入介孔二氧化硅的具體步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：介孔二氧化硅的具體制備過程為：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：復(fù)合材料的具體制備過程中，將介孔二氧化硅/k2co3與鎂鋁水滑石復(fù)合的具體步驟為：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種厭氧沼氣現(xiàn)場就地利用的方法，包括：通過設(shè)置預(yù)處理?MDEA主脫碳?介孔二氧化硅/水滑石精處理的協(xié)同工藝，對于沼氣進(jìn)行分批次的梯度吸附，實(shí)現(xiàn)沼氣中CO<subgt;2</subgt;和H<subgt;2</subgt;S的高效脫除；MDEA預(yù)處理降低CO<subgt;2</subgt;負(fù)荷，介孔二氧化硅/水滑石精處理突破化學(xué)吸收平衡限制，兩級工藝使總脫碳效率＞99.5％，對于在介孔二氧化硅/水滑石精處理中，形成物理吸附(介孔)?弱化學(xué)吸附(LDH)?強(qiáng)化學(xué)吸附(K<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;)梯度吸附路徑，通過納米限域效應(yīng)分散K2CO3活性位點(diǎn)，削弱強(qiáng)化學(xué)鍵合，介孔通道促進(jìn)物理吸附與擴(kuò)散動力學(xué)，水滑石表面復(fù)合構(gòu)建梯度堿性界面；實(shí)現(xiàn)吸收CO<subgt;2</subgt;的情況下降低吸附熱，并提高CO<subgt;2</subgt;解析能力。

技術(shù)研發(fā)人員：章明,鄭勇,周佚芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海明諾環(huán)境科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15