本發(fā)明屬于沼氣生產技術領域，具體地，涉及一種用于工業(yè)沼氣的提純工藝。
背景技術：
沼氣是一種具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源。其主要是一些有機物，如秸稈、樹葉、人畜糞便等廢棄物在一定溫度、濕度和酸度條件下，隔絕空氣，經過微生物作用或發(fā)酵而產生的可燃性氣體。普通沼氣ch4含量為50-70%，其他的雜質co2為20-30%，h2s為0.2-3%，燃點為500℃，發(fā)熱量為20-25mj/m3。由于普通沼氣含有h2s，因此燃燒時略帶有臭氣味，當ch4低于45%時，要用明火才能將沼氣點燃。由于普通沼氣ch4含量低，雜質多，普通沼氣只能民用或用于發(fā)電，無法作為工業(yè)沼氣使用。且普通沼氣燃燒時，其中的硫化氫會轉化為腐蝕性很強的亞硫酸霧，不僅污染環(huán)境，而且硫化氫溶于水后產生氫硫酸對管道、貯罐和用氣設備造成嚴重腐蝕。二氧化碳是主要的溫室氣體，對溫室的貢獻最大，并且在沼氣中所占的比例較大，必須除去沼氣中的二氧化碳，以便提高沼氣的燃燒效率。
將沼氣凈化、提純，可以制備成品位更高的無硫天然氣，直接并入城市供氣管網或者經過加壓、液化后成為壓縮液化天然氣，具有更好的經濟效益；不但能提升沼氣工程的整體技術水平，而且可以通過凈化后出售天然氣帶來較高的經濟回報；是治理有機廢棄物環(huán)境污染、將有機廢棄物轉化為純凈高熱值天然氣、獲取綠色可再生能源等可利用物質十分有效的技術和更為經濟、實用的手段；用于工業(yè)，節(jié)能環(huán)保，降低生產成本。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于工業(yè)沼氣的提純工藝，目的是解決普通沼氣ch4含量低、雜質多無法作為工業(yè)沼氣用的技術問題。
本發(fā)明用于工業(yè)沼氣的提純工藝，將普通沼氣經壓縮、離子交換吸附、增效后，一次性，高效分離二氧化碳和硫化氫，使其可以用作工業(yè)沼氣。
根據本發(fā)明提供的一種用于工業(yè)沼氣的提純工藝，包括如下步驟：
（1）將沼氣進行增壓處理，增壓后的沼氣壓力控制在0.6mpa-1.3mpa之間；
（2）將增壓后的沼氣通入吸附二氧化碳和硫化氫的離子交換柱進行離子交換，并吸附二氧化碳和硫化氫，交換吸附后的沼氣中甲烷含量高于94%；
（3）將吸附后的沼氣進行冷卻并進行脫水處理，得到凈化沼氣；
（4）對凈化沼氣進行壓縮處理，使凈化沼氣的壓力處于20mpa-23mpa之間；
（5）按質量分數稱取十二烷基磺酸鈉19-21份、三亞乙基四胺23-25份、咪唑啉陽離子化合物5-7份、丙醇49-51份，攪拌混勻后制得催化劑；
（6）向壓縮后的沼氣擴散催化劑，制得工業(yè)沼氣；
（7）將上述制得的工業(yè)沼氣充裝進入用于存儲工業(yè)沼氣的壓力罐內。
優(yōu)選地，所述步驟（2）當沼氣中甲烷含量低于94%時，通過閥門自動切換到另一組離子交換柱。
優(yōu)選地，所述步驟（2）離子交換柱內填充離子交換纖維或離子交換樹脂。
優(yōu)選地，所述離子交換樹脂為苯乙烯系樹脂。
優(yōu)選地，所述離子交換纖維選用含季胺基－nr3oh官能團、伯胺基-nh2、酰胺conh2或叔胺基-nr2官能團。
優(yōu)選地，所述離子交換纖維以腈綸纖維為基礎骨架，依次通過胺化、季銨化反應，在纖維結構中引入季銨基強堿基團。
優(yōu)選地，所述離子交換纖維制備方法為：將腈綸纖維按照1∶3-7的固液重量比浸沒在液體多胺基化合物中，于80-110℃反應2-10h得到多胺纖維；然后將多胺纖維用去離子水洗凈并于50-60℃下烘干，將其與縮水甘油三甲基氯化銨在溶劑中于20-70℃進行季銨化反應2-10h，制備出強堿性陰離子交換纖維；反應結束后將纖維取出，用去離子水洗凈，在50-60℃溫度下烘干至恒重。
優(yōu)選地，所述多胺纖維、縮水甘油三甲基氯化銨、溶劑體積比＝1∶1.3-4∶40-60。
與現有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
（1）本發(fā)明的用于工業(yè)沼氣的提純工藝，將普通沼氣經壓縮、離子交換吸附、增效后，一次性，高效分離二氧化碳和硫化氫，使其可以用作工業(yè)沼氣；
（2）本發(fā)明通過離子交換柱，能夠將沼氣中的甲烷與硫化氫、二氧化碳同時分離。降低了沼氣分離提純的處理成本，在有效降低環(huán)境污染，提升了經濟效益，具有良好的推廣前景；同時，向壓縮后的沼氣擴散催化劑，該催化劑在混合過程中可起到乳化、凈化、活化、催化和快速滲透等作用，有效提高硫化氫、二氧化碳的去除率，提高沼氣的純度；
（3）本發(fā)明催化劑在使用過程中，同時可防止容器和管道的腐蝕并去除污垢，實現容器和管道的自清潔，防止管道堵塞；
（4）本發(fā)明催化劑在使用過程中可均勻快速擴散，與凈化沼氣充分混均，對凈化沼氣具有催化、重整的功效，從而改變沼氣燃氣的燃燒性能，在此過程中能把沼氣燃氣的碳鏈炸碎，使沼氣燃氣充分燃燒，以達到提高沼氣燃氣的利用率和熱效，使其為工業(yè)用沼氣。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的目的是提供一種用于工業(yè)沼氣的提純工藝，目的是解決普通沼氣ch4含量低、雜質多無法作為工業(yè)沼氣用的技術問題。
本發(fā)明用于工業(yè)沼氣的提純工藝，將普通沼氣經壓縮、離子交換吸附、增效后，一次性，高效分離二氧化碳和硫化氫，使其可以用作工業(yè)沼氣。
根據本發(fā)明提供的一種用于工業(yè)沼氣的提純工藝，包括如下步驟：
（1）將沼氣進行增壓處理，增壓后的沼氣壓力控制在0.6mpa-1.3mpa之間；
（2）將增壓后的沼氣通入吸附二氧化碳和硫化氫的離子交換柱進行離子交換，并吸附二氧化碳和硫化氫，交換吸附后的沼氣中甲烷含量高于94%；
（3）將吸附后的沼氣進行冷卻并進行脫水處理，得到凈化沼氣；
（4）對凈化沼氣進行壓縮處理，使凈化沼氣的壓力處于20mpa-23mpa之間；
（5）按質量分數稱取十二烷基磺酸鈉19-21份、三亞乙基四胺23-25份、咪唑啉陽離子化合物5-7份、丙醇49-51份，攪拌混勻后制得催化劑；
（6）向壓縮后的沼氣擴散催化劑，制得工業(yè)沼氣；
（7）將上述制得的工業(yè)沼氣充裝進入用于存儲工業(yè)沼氣的壓力罐內。
優(yōu)選地，所述步驟（2）當沼氣中甲烷含量低于94%時，通過閥門自動切換到另一組離子交換柱。
優(yōu)選地，所述步驟（2）離子交換柱內填充離子交換纖維或離子交換樹脂。
優(yōu)選地，所述離子交換樹脂為苯乙烯系樹脂。
優(yōu)選地，所述離子交換纖維選用含季胺基－nr3oh官能團、伯胺基-nh2、酰胺conh2或叔胺基-nr2官能團。
優(yōu)選地，所述離子交換纖維以腈綸纖維為基礎骨架，依次通過胺化、季銨化反應，在纖維結構中引入季銨基強堿基團。
優(yōu)選地，所述離子交換纖維制備方法為：將腈綸纖維按照1∶3-7的固液重量比浸沒在液體多胺基化合物中，于80-110℃反應2-10h得到多胺纖維；然后將多胺纖維用去離子水洗凈并于50-60℃下烘干，將其與縮水甘油三甲基氯化銨在溶劑中于20-70℃進行季銨化反應2-10h，制備出強堿性陰離子交換纖維；反應結束后將纖維取出，用去離子水洗凈，在50-60℃溫度下烘干至恒重。
優(yōu)選地，所述多胺纖維、縮水甘油三甲基氯化銨、溶劑體積比＝1∶1.3-4∶40-60。
與現有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
（1）本發(fā)明的用于工業(yè)沼氣的提純工藝，將普通沼氣經壓縮、離子交換吸附、增效后，一次性，高效分離二氧化碳和硫化氫，使其可以用作工業(yè)沼氣；
（2）本發(fā)明通過離子交換柱，能夠將沼氣中的甲烷與硫化氫、二氧化碳同時分離。降低了沼氣分離提純的處理成本，在有效降低環(huán)境污染，提升了經濟效益，具有良好的推廣前景；同時，向壓縮后的沼氣擴散催化劑，該催化劑在混合過程中可起到乳化、凈化、活化、催化和快速滲透等作用，有效提高硫化氫、二氧化碳的去除率，提高沼氣的純度；
（3）本發(fā)明催化劑在使用過程中，同時可防止容器和管道的腐蝕并去除污垢，實現容器和管道的自清潔，防止管道堵塞；
（4）本發(fā)明催化劑在使用過程中可均勻快速擴散，與凈化沼氣充分混均，對凈化沼氣具有催化、重整的功效，從而改變沼氣燃氣的燃燒性能，在此過程中能把沼氣燃氣的碳鏈炸碎，使沼氣燃氣充分燃燒，以達到提高沼氣燃氣的利用率和熱效，使其為工業(yè)用沼氣。
實施例1
本實施例提供的一種用于工業(yè)沼氣的提純工藝，包括如下步驟：
（1）將沼氣進行增壓處理，增壓后的沼氣壓力控制在1.3mpa；
（2）將增壓后的沼氣通入吸附二氧化碳和硫化氫的離子交換柱進行離子交換，并吸附二氧化碳和硫化氫，交換吸附后的沼氣中甲烷含量高于94%；
（3）將吸附后的沼氣進行冷卻并進行脫水處理，得到凈化沼氣；
（4）對凈化沼氣進行壓縮處理，使凈化沼氣的壓力為20mpa；
（5）按質量分數稱取十二烷基磺酸鈉21份、三亞乙基四胺23份、咪唑啉陽離子化合物7份、丙醇49份，攪拌混勻后制得催化劑；
（6）向壓縮后的沼氣擴散催化劑，制得工業(yè)沼氣；
（7）將上述制得的工業(yè)沼氣充裝進入用于存儲工業(yè)沼氣的壓力罐內。
所述步驟（2）當沼氣中甲烷含量低于94%時，通過閥門自動切換到另一組離子交換柱。
所述步驟（2）離子交換柱內填充離子交換纖維或離子交換樹脂。
所述離子交換樹脂為苯乙烯系樹脂。
所述離子交換纖維選用含季胺基－nr3oh官能團、伯胺基-nh2、酰胺conh2或叔胺基-nr2官能團。
所述離子交換纖維以腈綸纖維為基礎骨架，依次通過胺化、季銨化反應，在纖維結構中引入季銨基強堿基團。
所述離子交換纖維制備方法為：將腈綸纖維按照1∶7的固液重量比浸沒在液體多胺基化合物中，于80℃反應10h得到多胺纖維；然后將多胺纖維用去離子水洗凈并于50℃下烘干，將其與縮水甘油三甲基氯化銨在溶劑中于70℃進行季銨化反應2h，制備出強堿性陰離子交換纖維；反應結束后將纖維取出，用去離子水洗凈，在60℃溫度下烘干至恒重。
所述多胺纖維、縮水甘油三甲基氯化銨、溶劑體積比＝1∶1.3∶60。
實施例2
（1）將沼氣進行增壓處理，增壓后的沼氣壓力控制在0.6mpa；
（2）將增壓后的沼氣通入吸附二氧化碳和硫化氫的離子交換柱進行離子交換，并吸附二氧化碳和硫化氫，交換吸附后的沼氣中甲烷含量高于94%；
（3）將吸附后的沼氣進行冷卻并進行脫水處理，得到凈化沼氣；
（4）對凈化沼氣進行壓縮處理，使凈化沼氣的壓力處于23mpa之間；
（5）按質量分數稱取十二烷基磺酸鈉19份、三亞乙基四胺25份、咪唑啉陽離子化合物5份、丙醇51份，攪拌混勻后制得催化劑；
（6）向壓縮后的沼氣擴散催化劑，制得工業(yè)沼氣；
（7）將上述制得的工業(yè)沼氣充裝進入用于存儲工業(yè)沼氣的壓力罐內。
所述步驟（2）當沼氣中甲烷含量低于94%時，通過閥門自動切換到另一組離子交換柱。
所述步驟（2）離子交換柱內填充離子交換纖維或離子交換樹脂。
所述離子交換樹脂為苯乙烯系樹脂。
所述離子交換纖維選用含季胺基－nr3oh官能團、伯胺基-nh2、酰胺conh2或叔胺基-nr2官能團。
所述離子交換纖維以腈綸纖維為基礎骨架，依次通過胺化、季銨化反應，在纖維結構中引入季銨基強堿基團。
所述離子交換纖維制備方法為：將腈綸纖維按照1∶3的固液重量比浸沒在液體多胺基化合物中，于110℃反應2h得到多胺纖維；然后將多胺纖維用去離子水洗凈并于60℃下烘干，將其與縮水甘油三甲基氯化銨在溶劑中于20℃進行季銨化反應10h，制備出強堿性陰離子交換纖維；反應結束后將纖維取出，用去離子水洗凈，在50℃溫度下烘干至恒重。
所述多胺纖維、縮水甘油三甲基氯化銨、溶劑體積比＝1∶4∶40。
實施例3
（1）將沼氣進行增壓處理，增壓后的沼氣壓力控制在1.1mpa；
（2）將增壓后的沼氣通入吸附二氧化碳和硫化氫的離子交換柱進行離子交換，并吸附二氧化碳和硫化氫，交換吸附后的沼氣中甲烷含量高于94%；
（3）將吸附后的沼氣進行冷卻并進行脫水處理，得到凈化沼氣；
（4）對凈化沼氣進行壓縮處理，使凈化沼氣的壓力處于22mpa；
（5）按質量分數稱取十二烷基磺酸鈉19份、三亞乙基四胺23份、咪唑啉陽離子化合物6份、丙醇51份，攪拌混勻后制得催化劑；
（6）向壓縮后的沼氣擴散催化劑，制得工業(yè)沼氣；
（7）將上述制得的工業(yè)沼氣充裝進入用于存儲工業(yè)沼氣的壓力罐內。
所述步驟（2）當沼氣中甲烷含量低于94%時，通過閥門自動切換到另一組離子交換柱。
所述步驟（2）離子交換柱內填充離子交換纖維或離子交換樹脂。
所述離子交換樹脂為苯乙烯系樹脂。
所述離子交換纖維選用含季胺基－nr3oh官能團、伯胺基-nh2、酰胺conh2或叔胺基-nr2官能團。
所述離子交換纖維以腈綸纖維為基礎骨架，依次通過胺化、季銨化反應，在纖維結構中引入季銨基強堿基團。
所述離子交換纖維制備方法為：將腈綸纖維按照1∶5的固液重量比浸沒在液體多胺基化合物中，于90℃反應7h得到多胺纖維；然后將多胺纖維用去離子水洗凈并于55℃下烘干，將其與縮水甘油三甲基氯化銨在溶劑中于40℃進行季銨化反應5h，制備出強堿性陰離子交換纖維；反應結束后將纖維取出，用去離子水洗凈，在58℃溫度下烘干至恒重。
所述多胺纖維、縮水甘油三甲基氯化銨、溶劑體積比＝1∶2.5∶55。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。