本实用新型属于沼气脱碳技术领域，具体涉及一种沼气膜分离脱碳系统。
背景技术：
沼气是微生物在厌氧条件下发酵有机质形成的一种可燃性气体，是多种气体的混合物，主要成分为甲烷（CH4）约占50%～75%，二氧化碳（CO2）约占20%～45%，其余为硫化氢（H2S）等。沼气中的硫化氢带有刺激性气味的酸性有毒气体，具有腐蚀性，对人体、环境、设备、管道以及仪表等产生污染和腐蚀的影响，可以采用干法脱硫的方式来处理硫化氢气体。而沼气中占较大比例的二氧化碳会降低沼气的纯度，影响沼气的发热值，使沼气无法直接作为CNG汽车的燃料来使用。因此脱除沼气中二氧化碳对于工业化利用来说具有重要的意义。传统的二氧化碳脱除方法有物理吸收法、化学吸收法、物理化学吸收法、变压吸附法，这些脱碳方法大都具有设备机构复杂，公用配套设施庞大，占地面积大，操作维护麻烦，基建投资大的缺点。为了弥补上述脱碳技术的不足，市场上也相继出现了一些投资较低、配套设施相对较简单的沼气膜分离脱碳技术。但是这些技术由工艺设计上的缺陷，普遍存在硫碳效果不佳，净化气纯度偏低，净化气的发热值低的现象，难于在工业上得到广泛的应用。因此，研制一种占地面积小、可移动性强、基建投资低、操作维护简便、脱碳效果好、净化气体纯度高的沼气膜分离脱碳系统是客观需要的。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种占地面积小、可移动性强、基建投资低、操作维护简便、脱碳效果好，净化气体纯度高的沼气膜分离脱碳系统。
本实用新型的目的是这样实现的，包括依次顺序连接的预处理系统、脱碳系统和后处理系统，预处理系统包括顺序连接的第一缓冲罐、前过滤器、沼气压缩机、冷干脱水机、第一后过滤器、第二后过滤器和加热器；脱碳系统包括一级膜组件和二级膜组件，一级膜组件上设置有两个输出端口，一个输出端口为渗余气出口，与二级膜组件的输入端口连接，另一个输出端口为CO2出口，与CO2回收装置连接；二级膜组件上设置有两个输出端口，一个输出端口为天然气出口，与后处理系统连接，另一个输出端口为甲烷含量较高的渗透气出口，与第一缓冲罐连接；后处理系统包括第二缓冲罐和天然气压缩机，天然气压缩机的末端连接天然气存储装置。
本实用新型通过在脱碳系统前端设置预处理系统，脱硫后沼气经预处理系统过滤、加压、脱水和加热后再进入脱碳系统进行脱碳，经过预处理的沼气在成分、含水率、压力和温度上都满足了脱碳工工艺的要求，能有效地提高了脱碳反应的速度，保证了脱碳反应的正常进行。同时，本用实新型将脱碳系统设置成一级膜组件和二级膜组件，经过两级膜组件脱碳后，二氧化碳浓度能降低到3%以下，脱碳效果好，气体净化纯度高。另外，本实用新型还在脱碳系统末端设置了后处理系统，经过脱碳后的净化气再进入到后处理系统处理压缩后，就能达到天然气的生产控制指标。由于本实用新型在脱碳系统前端设置了预处理系统，后端设置了后处理系统，有效地提高了脱碳反应的速度，保证了较佳的脱碳效果，提高了气体净化纯度，并且整个系统占地面积小、可移动性强、基建投资低、操作维护简便，值得在生产中推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图中：1-第一缓冲罐，2-前过滤器，3-沼气压缩机，4-冷干脱水机，5-第一后过滤器，6-第二后过滤器，7-加热器，8-一级膜组件，9-二级膜组件，10-第二缓冲罐，11-天然气压缩机，12-天然气存储装置，13-CO2回收装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型包括依次顺序连接的预处理系统、脱碳系统和后处理系统，预处理系统包括顺序连接的第一缓冲罐1、前过滤器2、沼气压缩机3、冷干脱水机4、第一后过滤器5、第二后过滤器6和加热器7；脱碳系统包括一级膜组件8和二级膜组件9，一级膜组件8上设置有两个输出端口，一个输出端口为渗余气出口，与二级膜组件9的输入端口连接，另一个输出端口为CO2出口，与CO2回收装置13连接；二级膜组件9上设置有两个输出端口，一个输出端口为天然气出口，与后处理系统连接，另一个输出端口为甲烷含量较高的渗透气出口，与第一缓冲罐1连接；后处理系统包括第二缓冲罐6和天然气压缩机11，天然气压缩机11的末端连接天然气存储装置12。
进一步地，为了保证各工序的正常进行，满足生产的要求，预处理系统、脱碳系统和后处理系统的设备之间通过管道连接，管道上设置有与管道型号相适配的阀门。
进一步地，前过滤器2的过滤精度是3微米，第一后过滤器5的过滤精度是1微米，第二后过滤器6的过滤精度是0.01微米。经过以上三级过滤器过滤后，能将沼气中95%的固体杂质和油去除掉。
进一步地，一级膜组件8和二级膜组件9中设置的过滤组件为聚酰亚胺中空纤维膜丝。将经过过滤、干燥、加压、加热后的沼气送入到膜组件中对沼气进行脱碳分离，膜分离为两级分离，沼气经过一级膜组件8进行初步分离，分离出的粗天然气进入二级膜组件9进行进一步的分离，得到最终的纯净的天然气；一级膜组件8分离出的含甲烷较多的杂质气体再返回第一缓冲罐1中进行再次处理。从二级膜组件9分离出的纯净天然气进入天然气压缩机11，分离出的杂质气体进入到CO2回收装置13中。
进一步地，本实用新型所使用的沼气压缩机3和天然气压缩机11为无油润滑压缩机，可以减少润滑油对沼气的污染。
进一步地，沼气压缩机3和天然气压缩机11上均配置有调压阀。可以维持整个分离过程稳定的运行压力。
本实用新型的工作原理是这样的，脱硫后沼气经过预处理系统中的前过滤器2过滤出去大部分粉尘，经沼气压缩机3加压至设计压力，经冷干脱水机4脱除水分，再经第一后过滤器5和第二后过滤器6脱除油份和粉尘后，进入加热器7升温至设计温度，再进入脱碳系统进行脱碳。脱碳系统包括一级膜组件8和二级膜组件9，预处理后沼气进入一级膜组件8，一级膜组件8渗透气主要成分为二氧化碳，渗余气为大部分甲烷；一级渗余气再进入二级膜组件9进行分离，渗余气为产品气，控制二氧化碳浓度低于3%，产品气经天然气压缩机11压缩后出售，二级渗透气甲烷含量较高返回第一缓冲罐1中再次处理，提高了系统甲烷的回收率。