某生物科技有限公司每日4万沼气提纯制天然气项目技术方案Word格式文档下载.docx

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由于原料气（沼气）组分、流量没有确定，暂按常规沼气设计技术方案。

经济分析中的电费按每度0.7元、水费每吨2元参考计算。

本建议书中的技术参数、经济分析为参考值，实际数据待沼气组分、流量、水、电费确定后另行调整。

1.2计量单位

除非另有说明，本技术文件的将按如下的国家法定计量单位：

温度 ℃

压力 MPa（MPa.A表示绝压、MPa或MPa.G表示表压）

流量 Nm3/h（指0℃、0.101325MPa.A的气体状态）

流量 Sm3/h（指20℃、0.101325MPa.A的气体状态）

功率 kw

组成 mol%

1.3原料气

原料气参数预估值：

原料沼气每天的处理量

40000Nm3

原料气进厂压力

常压

原料气进厂温度

35—45℃

原料气组成

C02

H2S

CH4

含量（V%）

~40%

~800ppm

~60%

说明：

①、用户提供CH4组分取上限和下限的平均值，二氧化碳和H2S的组分取最大值。

②、上述分析数据不够完全，若原料气中的二氧化碳、硫化氢等的含量与设计值偏差过大，将对后续工艺流程组织有重要影响，进而对设备配置以及商务价格等有重大影响。

1.4建设地自然条件

沼气纯化装置所在地的气象资料，用户需在初步设计两个月前提供以下资料：

绝对最高/低气温

历年来月平均最低气温

大气压力

海拔高度

年平均相对湿度

年主导风向

最大风速

年平均降雨量

日最大降雨量

地震烈度

年平均雷电天数

30年最大冻土层厚度

历年平均冻土持续时间

最大积雪厚度

1.5公设施条件

1.5.1装置用电

频率50HZ±

0.5HZ

电压：

低压380V/220V三相四线中性点直接接地系统

纯化装置的电力主要供沼气压缩机、仪控系统、冷水机组、脱水装置以及其他辅助机器和泵等使用。

1.5.2装置用水

供水温度：

32℃

供水压力：

0.4MPa（G）

回水温度：

40℃

回水压力：

0.25MPa（G）

污垢系数：

3.44×

10-4m2K/W

循环水水质要求按照国家标准GB50050-2007的水质要求

腐蚀速率：

对于C.S＜0.075mm/a；

对于铜合金、不锈钢<

0.005mm/a

浓缩倍数：

N≤5（回用水水质应满足此要求）

1.5.3仪表空气

压力：

0.7MPa（G）

温度：

常温

露点：

＜-40℃

含尘量；

无尘

含油量：

油份含量控制在0.1ppm以下

第二章　产品方案和公用工程消耗

2.1生产规模和产品方案

2.1.1生产规模

原料沼气处理量为40000Nm3/d。

年开工天数按300天。

2.1.2产品方案

表2.1-1　产品气指标

净化气量：

~1000Nm3/h

净化气温度：

≤35℃

CH4含量：

98%±

1%

二氧化碳yCO2,%

≤3.0

净化气高热值：

＞31.4MJ/m3

H2S含量

H2S≤15mg/m3

CH4收率：

水露点

-50℃

符合中华人民共和国国家标准GB18047－2000车用压缩天然气技术指标。

表2.1-2　国家车用天然气指标

项目

技术指标

高位发热量,MJ/m3

＞31.4

总硫（以硫计），mg/m3

≤200

硫化氢，mg/m3

≤15

氧气yO2,%

≤0.5

水露点，℃

在汽车驾驶的特定地理区域内在最高操作压力下水露点不应高于-13℃；

当最低气温低于-8℃时，水露点应比最低气温低5℃。

2.1.3装置操作弹性范围

本沼气纯化装置的提取能力的弹性范围：

50%～105%。

2.1.4三废排放参数

类别

排放点

排放量

排放规律

二氧化碳/空气

二级解析塔

~1977.2Nm3/h

连续

2.2公用工程消耗

装置在上述产品及产量下的日消耗量见表2.2-1。

单位产品消耗见表2.2-2。

工艺装置电消耗（每方沼气）

消耗项目

消耗量

备注

脱硫

~0.031kw

按轴功率计算

脱碳

~0.209kw

加气站

~0.095kw

合计

~0.335kw

日耗电量约660kw

3.3.2循环水量：

日总循环水量460吨.日耗水量约14吨.

表2.2-2　每Nm3的产品气消耗一览表

原料气

1.67Nm3

原料气CH4含量对此项指标有重要影响

工艺性用电

kW.h

按轴功率计算，以工程设计为准

补充新鲜水

12t/d

循环率按95%，以工程设计为准

2.2.3化学品消耗量

纯碱

48吨

按每年计算

催化剂

0.288吨

脱硫剂

12吨

第三章　工艺技术方案及说明

3.4.1系统概述

本项目是以沼气为原料，经过脱硫、脱碳、脱水优化工艺和合理的流程安排，将沼气提纯制备为符合国家《车用压缩天然气》标准（GB18047）的CNG产品（国家车用天然气标准见附表1），简称沼气提纯项目。

本项目投入成本低，社会效益显着，产品效益好，符合国家产业政策，并具有较强的抵御市场风险的能力。

本方案的主要特征是：

ü

采用干法、湿法结合脱硫工艺；

脱碳工艺电耗约为每方沼气0.20kw，达到国际领先水平；

产品收率、纯度“双高”，均达到97%以上；

3.4.2项目建设的目的：

3.4.2.1有效解决了碳排放，沼气中的硫成分可回收，如有经济效益，二氧化碳也可回收。

3.4.2.2沼气经提纯加压成车用天然气，造福当地百姓，经济效益可观。

3.4.3工艺技术说明

本方案采用黄河公司独有领先技术，将生产酒精工业废水产生的沼气净化提纯加压成车用CNG。

工艺装置主要有六大板块组成：

1）计量加压系统

2）脱硫系统

3）脱碳系统

4）脱水系统

5）加压贮存系统（车用天然气母站）

6）公用工程系统（含循环水、电力供应、消防安全、环境监测等）

本方案的主要工艺技术方法是：

u沼气先通过气液分离器将游离水和机械杂质去除，然后进入湿法脱硫系统、干法脱硫系统除去H2S，防止H2S对设备和管道的腐蚀。

u脱硫沼气经压缩机将气体压缩至一定压力,进入吸收塔下部；

u工艺水与脱硫沼气逆流接触进行热质交换，吸收CO2气体；

u吸收塔出塔气即为BNG，送入分子筛吸附器，除去气体中残余硫和水分；

u合格的BNG产品经调压装置送入储存和运输系统供用户；

u吸收塔内工艺水减压到一定压力后进入一级解吸塔闪蒸CH4；

u闪蒸气送入沼气压缩机进口回收利用，CH4回收率约98％±

1%；

u出一级解吸塔的工艺水进一步减压进入二级解吸塔上塔，释放CO2；

u二级解吸塔上塔溶液进入下塔，同时从吸收塔后引入产品BNG与该溶液逆流接触，充分解吸CO2；

u下塔一部分水进入冷水机组形成制冷循环，另一部分水经水泵增压送入吸收塔进行，循环吸收CO2；

其主要设备为水分离器、沼气压缩机、缓冲罐、闪蒸气回收罐、脱硫塔、吸收塔、解析塔、冷水机组、工艺水泵、工艺循环水泵、循环水泵和脱水塔等。

参考平面布置图见附图2

工艺流程图见附图3

3.4.3.1脱硫原理介绍：

本项目粗沼气气量比较大，对于硫含量没有进行检测，根据硫含量不同，采取不同的工艺选择。

本方案假设含硫量高，预采用湿法脱硫与干法脱硫结合的工艺进行脱硫。

在管路的布置上，干式脱硫塔在后，既可以与湿法脱硫系统串联，进一步脱除H2S，又可以与湿法脱硫系统并联操作，在湿法脱硫系统检修时或事故时作为备用系统，以保证系统的正常运行。

脱硫后的沼气H2S含量小于15mg/Nm3。

符合国家车用天然气标准。

脱硫流程示意图：

湿式脱硫塔

风机加压

干脱硫塔

发酵罐

原料沼气

提纯系统

再生槽槽

反应槽

液封槽

脱硫原理：

脱硫过程的化学反应过程（以Na2CO3为碱源）

（1）对H2S吸收的化学反应

H2S+Na2CO3==NaHS+NaHCO3

（2）催化氧化析硫反应

2NaHS+O2==2NaOH+2S

（3）副反应

Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3

2NaHS+2O2==　Na2S2O3+H2O

2Na2S2O3+O2==2Na2SO4+2S

为克服系统中的阻力，先采用罗茨风机对原料沼气进行加压，然后进入湿式脱硫塔。

沼气中的含硫大部分在湿式脱硫塔中除去，然后进入干式脱硫塔进一步脱硫，脱硫后的沼气H2S含量小于15mg/Nm3，进入沼气提纯系统。

吸收了H2S的Na2CO3溶液，从湿式脱硫塔底经液封槽进入富液槽，再由富液泵加压打入再生槽，在再生槽内，溶液中的HS-离子氧化为单质硫。

硫泡沫浮于再生槽顶，利用位差流入硫泡沫池，槽顶放出溶液。

硫泡沫经吊斗装入熔硫釜，经过蒸汽加热后，从熔硫釜底部得到硫膏，流入模具冷却干燥后入库。

再生槽的溶液入贫液池，经贫液泵加压后送入湿式脱硫塔循环使用。

由于脱硫过程吸收H2S，催化剂不断消耗需要补充。

每日增加的溶液用量桶配好，倒入清液池再用泵送到贫液池。

3.4.3.2脱碳工艺介绍：

本方案脱碳工艺采用我公司专利加压水洗工艺。

其特点是：

1）设备投资小，工艺简单，操作方便；

2）用水做吸收剂价廉易得、无毒、易于再生；

3）水对沼气中各组分均无化学反应，对设备腐蚀小；

4）循环水可以循环使用，对环境无污染；

5）产品气体回收率较高；

6）操作简单，便于推广。

选用依据：

生物沼气中CO2含量高（45％）CO2分压较大，产品气体的净化度要求较低（≤3.0％）。

在不同压力和温度下，CO2和CH4有不同的溶解度，CO2的溶解度远大于CH4，选择吸附塔工作压力和喷淋水的流量和温度使CH4回收率达到最大。

3.4.3.3脱水工艺介绍：

脱水工艺采用吸附法。

其工艺特点是

1）脱水净化度高，适合深度脱水工艺。

2）工艺流程简单，操作方便。

3）脱除天然气中水分的同时，还可以吸附部分酸性组分，提高气体净化度。

3.2.4压缩、贮存、运输

3.3设备设计原则

3.3.5.1.工艺标准及规范

GB50187-1993《工业企业总平面设计规范》

HG/T20561-1994《总图运输施工图设计文件编制深度规定》

HG/T20695-