專利名稱：從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的方法及其專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體混合物分離技術(shù)領(lǐng)域，具體說是從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，從沼氣中提取甲烷的方法，包括高壓傳輸沼氣，通過有選擇性透明膜，提取甲烷。這種方法在技術(shù)上是艱難而漫長的，因為它需要特殊的設(shè)備來形成高壓，需要進(jìn)行額外的操作，還與再生膜相關(guān)。此外，由于二氧化碳和甲烷之間的擴散率差異很小，沼氣分離的系數(shù)和提取甲烷的純度也很低。另外的一種從沼氣中提取甲烷的方法是在低溫下將沼氣冷凝成固態(tài)，對冷凝沼氣加熱，加溫時未達(dá)到二氧化碳熔點情況下，提取甲烷，如烏克蘭專利專利號10307A，分類號B01D53/00，時間1996，加溫冷凝沼氣在溫度未達(dá)到二氧化碳熔點前執(zhí)行，這個方法對甲烷的提取不需要專業(yè)設(shè)備制造高壓，也不需要額外的操作，還與再生膜無關(guān)。但是這種方法是加熱冷凝沼氣，加溫時未達(dá)到二氧化碳熔點情況下進(jìn)行提取甲烷，如果在甲烷前提取二氧化碳的話，那么提取的甲烷純度就不是很高，再提純的話，需要消耗額外的能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的方法及其專用裝置，能夠提高甲烷純度，無需消耗額外的能量。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。

一種從沼氣中提取甲烷的方法，包括下列步驟
1)凈化沼氣，去除硫化氫和水蒸氣；
2)將凈化后沼氣輸入分離室內(nèi)，冷卻分離室使沼氣冷凝，其中冷凝沼氣時是將溫度降溫到甲烷熔點前的溫度進(jìn)行，即是在甲烷熔點前即高于甲烷熔點溫度下將沼氣冷凝成固態(tài)；
3)對冷凝成固態(tài)的沼氣進(jìn)行加熱，甲烷從分離室內(nèi)蒸發(fā)出來并收集到甲烷氣瓶中，其中加熱時從甲烷熔點溫度到熔點溫度的1. 15倍，在升溫中提取甲烷。一種從沼氣中提取甲烷的裝置，其特征在于所述從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的裝置包括分離室、冷卻裝置、甲烷氣瓶和管道，管道前端設(shè)有進(jìn)口閥，后端設(shè)有出口閥，管道連接有抽吸裝置，分離室放置在冷卻裝置內(nèi)，分離室與管道連接且在分離室與管道設(shè)有第一氣閥，甲烷氣瓶與管道連接且在甲烷氣瓶與管道之間設(shè)有第二氣閥，分離室還加裝有加熱裝置。所述冷卻裝置包括杜瓦瓶，分離室放置在杜瓦瓶內(nèi)，在杜瓦瓶內(nèi)填充制冷劑，所述分離室連接有真空壓力表，甲烷氣瓶連接有真空壓力表，所述管道前端的第一進(jìn)口閥之前安裝有氣量計，氣量計之前設(shè)有第二進(jìn)口閥。
所述抽吸裝置為真空泵或抽水裝置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點。通過本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)，通過特定的冷凝和冷凝沼氣加熱的條件，能夠提高甲烷的純度，而無需消耗額外的能量。通過本發(fā)明所述的方法與結(jié)構(gòu)，解決了從沼氣中提取甲烷，沼氣在低溫條件下冷凝成固態(tài)，冷凝沼氣加熱和加溫時未達(dá)到二氧化碳熔點情況下提取甲烷。在本發(fā)明中，在溫度降低到甲烷的熔點溫度時冷凝沼氣，而甲烷提取時是在甲烷熔點溫度到甲烷熔點溫度的1.15倍時進(jìn)行。沼氣的冷凝在低于甲烷熔點溫度下是不合適的，因為沼氣冷卻時會消耗大量能量，而下一次加熱從沼氣中蒸發(fā)甲烷其實是不可能發(fā)生的；冷凝沼氣加熱時溫度大于甲烷熔點溫度的1. 15倍的溫度，甲烷從沼氣中開始部分蒸發(fā)，這種情況，需用額外的能量。所以在本發(fā)明中，本質(zhì)上冷凝沼氣時是將溫度降溫到甲烷熔點前的溫度進(jìn)行，而提取甲烷時是在冷凝固態(tài)沼氣加熱時進(jìn)行。這樣，由于沼氣成分之間存在較大的蒸汽彈性差異，即甲烷的蒸汽彈性值大于二氧化碳的蒸汽彈性值，故先蒸發(fā)甲烷。甲烷密集蒸發(fā)沒有二氧化碳混合物，升溫從甲烷熔點溫度到甲烷熔點溫度1. 15倍，此時升溫便可提取甲烷。由于在提取甲烷前不提取二氧化碳，所以可以提高甲烷的純度，而不增加能量的消耗。


圖1為本發(fā)明從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式一種從沼氣中提取甲烷的方法，包括下列步驟
1)凈化沼氣，去除硫化氫和水蒸氣；
2)將凈化后沼氣輸入分離室內(nèi)，冷卻分離室使沼氣冷凝，其中冷凝沼氣時是將溫度降溫到甲烷熔點前的溫度進(jìn)行，即是在甲烷熔點前即高于甲烷熔點溫度下將沼氣冷凝成固態(tài)；
3)對冷凝成固態(tài)的沼氣進(jìn)行加熱，甲烷從分離室內(nèi)蒸發(fā)出來并收集到甲烷氣瓶中，其中加熱時從甲烷熔點溫度到熔點溫度的1. 15倍，在升溫中提取甲烷。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的裝置作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明從沼氣中提取甲烷的裝置，包括分離室2、冷卻裝置、甲烷氣瓶4和管道1，管道I前端設(shè)有進(jìn)口閥12，后端設(shè)有出口閥9，管道I連接有抽吸裝置，分離室2放置在冷卻裝置內(nèi)，分離室2與管道I連接且在分離室2與管道I設(shè)有第一氣閥5，甲烷氣瓶4與管道I連接且在甲烷氣瓶4與管道I之間設(shè)有第二氣閥6，分離室2還加裝有加熱裝置。其中冷卻裝置包括杜瓦瓶3，分離室2放置在杜瓦瓶3內(nèi)，在杜瓦瓶3內(nèi)填充制冷齊U。分離室2連接有真空壓力表7，甲烷氣瓶4連接有真空壓力表8。抽吸裝置為真空泵或抽水裝置。管道I前端的第一進(jìn)口閥12之前安裝有氣量計10， 氣量計10之前設(shè)有第二進(jìn)口閥 11。使用方法打開閥第一氣閥5、第二氣閥6、出口閥9,關(guān)閉第二進(jìn)口閥11和第一進(jìn)口閥12，啟動抽吸裝置，使分離室2、甲烷氣瓶4內(nèi)的壓力至10帕。然后關(guān)閉第一氣閥5、第二氣閥6、出口閥9，在杜瓦瓶3內(nèi)填充制冷劑液氮。接下來，通往室2打開第二進(jìn)口閥11和第一進(jìn)口閥12和第一氣閥5，向分離室2輸入指定數(shù)量的沼氣，輸入前清除硫化氫和水蒸氣。在甲烷熔點前即高于甲烷熔點溫度下將冷凝沼氣成固態(tài)，沼氣冷凝結(jié)束后關(guān)閉第二進(jìn)口閥11和第一進(jìn)口閥12，撤除杜瓦瓶3，關(guān)閉第二氣閥6。分離時冷凝沼氣的溫度由加熱裝置如溫度泵和真空壓力表7來進(jìn)行調(diào)節(jié)。加熱甲烷從熔點溫度到熔點溫度的1. 15倍，甲烷從分離室2內(nèi)蒸發(fā)出來的只是甲烷，這些甲烷都收集到甲烷氣瓶4中。甲烷收集的數(shù)量由真空壓力表8來調(diào)節(jié)。冷凝沼氣溫度平衡到熔點溫度的1. 15倍時，甲烷氣瓶4上的第二氣閥6和第一氣閥5關(guān)閉,發(fā)酵留在分離室2內(nèi)的混合氣體和富含二氧化碳的氣體。米樣，隨后用LHM-80色譜儀進(jìn)行分析，便可測量甲烷氣瓶4內(nèi)甲烷的濃度。通過本發(fā)明所述技術(shù)方案提取純甲烷提取純甲烷事先清理沼氣內(nèi)的硫化氫和水蒸汽，甲烷含量為60%，輸送溫度已冷卻至91K即甲烷熔點的溫度，且分離室2內(nèi)的溫度也為甲烷熔點的溫度。這樣分離室2內(nèi)冷凝沼氣有68NL。由于冷凝沼氣加熱由此蒸發(fā)甲烷，收集到甲烷氣瓶4內(nèi)。溫度加熱到105K即1. 15倍的甲烷熔點溫度，持續(xù)3分鐘提取33NL甲烷，純度為99%，耗損液氮不超過1. 5升。從沼氣中提取甲烷為49%。通過現(xiàn)有的方法提取甲烷提取純甲烷事先去除硫·化氫和水蒸氣，甲烷成分為60%，輸入輸送溫度已冷卻至100K，且分離室2內(nèi)的溫度也為100K，此時分離室2內(nèi)已有冷凝沼氣68NL，由于冷凝沼氣加熱由此蒸發(fā)甲烷，收集到甲烷氣瓶4內(nèi)。溫度加熱到216. 5K，持續(xù)3分鐘提取33NL甲燒，純度為90%。消耗液氮不超過1. 5升。從沼氣中提取甲烷為59%。通過比較，用本發(fā)明所述技術(shù)方案提取甲烷的純度是99%，而現(xiàn)有的方法提取甲烷的純度為90%。并且本發(fā)明所述技術(shù)方案提取甲烷不消耗多余的能量。
權(quán)利要求
1.一種從沼氣中提取甲烷的方法，包括下列步驟1)凈化沼氣，去除硫化氫和水蒸氣；2)將凈化后沼氣輸入分離室內(nèi)，冷卻分離室使沼氣冷凝，其中冷凝沼氣時是將溫度降溫到甲烷熔點前的溫度進(jìn)行，即是在甲烷熔點前即高于甲烷熔點溫度下將沼氣冷凝成固態(tài)；3)對冷凝成固態(tài)的沼氣進(jìn)行加熱，甲烷從分離室內(nèi)蒸發(fā)出來并收集到甲烷氣瓶中，其中加熱時從甲烷熔點溫度到熔點溫度的1. 15倍，在升溫中提取甲烷。
2.一種專用于權(quán)利要求1所述方法的從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的裝置，包括分離室(2)、 冷卻裝置、甲烷氣瓶(4)和管道(1)，管道(I)前端設(shè)有進(jìn)口閥(12)，后端設(shè)有出口閥(9)，管道(I)連接有抽吸裝置，分離室(2)放置在冷卻裝置內(nèi)，分離室(2)與管道(I)連接且在分離室(2)與管道(I)設(shè)有第一氣閥(5)，甲烷氣瓶(4)與管道(I)連接且在甲烷氣瓶(4)與管道(I)之間設(shè)有第二氣閥(6 )，分離室(2 )還加裝有加熱裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的裝置，其特征在于所述冷卻裝置包括杜瓦瓶(3)，分離室(2)放置在杜瓦瓶(3)內(nèi)，在杜瓦瓶(3)內(nèi)填充制冷劑，所述分離室(2)連接有真空壓力表(7)，甲烷氣瓶(4)連接有真空壓力表(8)，所述管道(I)前端的第一進(jìn)口閥(12)之前安裝有氣量計(10)，氣量計(10)之前設(shè)有第二進(jìn)口閥(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從沼氣雜質(zhì)中提取甲烷的裝置，其特征在于所述抽吸裝置為真空泵或抽水裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了從沼氣中提取甲烷的方法，包括下列步驟(1)凈化沼氣，去除硫化氫和水蒸氣；(2)將凈化后沼氣輸入分離室內(nèi)，冷卻分離室使沼氣冷凝，其中冷凝沼氣時是將溫度降溫到甲烷熔點前的溫度進(jìn)行，即是在甲烷熔點前即高于甲烷熔點溫度下將沼氣冷凝成固態(tài)；(3)對冷凝成固態(tài)的沼氣進(jìn)行加熱，甲烷從分離室內(nèi)蒸發(fā)出來并收集到甲烷氣瓶中，其中加熱時從甲烷熔點溫度到熔點溫度的1.15倍，在升溫中提取甲烷。本發(fā)明還公開一種作用裝置。通過本發(fā)明所述的技術(shù)方案，能夠提高甲烷純度，無需消耗額外的能量。
文檔編號C07C9/04GK103044178SQ20131000604
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者王如漢, 蘆茂國, 唐日海 申請人:廣州貝龍環(huán)保熱力設(shè)備股份有限公司