一种垃圾生物质燃气的增氢装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及生物质燃气增氢领域，具体而言，涉及一种垃圾生物质燃气的增 氢装置。
【背景技术】
[0002] 生活垃圾、秸杆、枝桠柴等统称为垃圾生物质。垃圾生物质通过卧式气化炉可制得 热值约5000kcal/m 3的燃气，该燃气含CO 2约22%，脱去CO 2后燃气热值约6200kcal/m3。国 家标准规定天然气热值应> 7500kcal/m3。热值6200kcal/m3的燃气不能并入城市天然气 管网，也不能供加气站给汽车加气。这就需要采用甲烷化将其燃气热值提高到> 7500kcal/ m3。甲烷化工艺要求原料气组分中的H2:C0比为3:1，但生物质燃气经脱氧工序，燃气中的 0与H 2生成H 20排出，燃气中基本不含H2或者H 2极少，CO含量却高达40%，所以必须增H 2， 否则无法甲烷化。
[0003] 增H2的原理是：向燃气中加入水蒸气，在设定压力、温度及催化剂条件下发生 CCHH2O - H2+C0/变换反应，使燃气组分中的CO减少，H 2增加。这种增H 2技术也叫CO变换 技术。现有变换技术有：煤制天然气变换技术、煤制甲醇变换技术、合成氨变换技术等，其设 备投资都很大，其中：
[0004] (1)煤制天然气变换及其甲烷化，是要将煤气中的部分CO变换成H2，使H 2:C0比达 3 :1，然后在甲烷化合成塔中进行如下反应：3H2+C0 - CH4+H20,经干燥将邮排掉，煤制天然 气CH4含量达94-96%。我国已批准建设的煤制天然气项目，变换及其甲烷化部分的投资没 有低于100亿元的，其中变换增4部分的投资约占40%。我国煤制天然气变换及其甲烷化 为引进技术，共3种：①英国戴维甲烷化技术（CRG)、②丹麦托普索甲烷化技术（TREMPTM)、 ③德国齐鲁甲烷化技术（Lurgi)。国内设计院只能在引进工艺包基础上进行工程化，不能改 变其工艺包参数。
[0005] (2)合成氨项目吨/氨投资视原料不同（煤、天然气、焦炉煤气），通常为0.3万 元-0. 4万元/吨氨，年产30万t合成氨项目，投资10亿元左右，其中变换技术设备的投 资占很大比例。合成氨的变换属于深度变换，因为CO对合成氨催化剂有毒害作用，所以， 要求合成气中CO和CO 2体积分数小于10X 10 Λ其中，出变换炉的变换气CO体积分数应 < 0. 4%，这不能少于三级变换，1套变换增H2设备约28台，所以投资很大。
[0006] (3)煤制甲醇项目规模，通常不小于年产甲醇20万t，投资不小于8-9亿元，其核 心是变换及其甲烷化设备（国家发改委文件规定年产小于100万t甲醇的项目不批）。
[0007] 以上现有变换技术的设备投资很大，不适用于垃圾生物质制燃气项目，因此，现 有变换技术无法套用到垃圾生物质制燃气项目上。我国区县城区日产出生活垃圾通常 < 300t/d，这种规模的垃圾制气项目总投资约1500万元，其变换增H2及其甲烷化设备工程 应< 400万元，其中，增H2设备工程应< 150万元。若投资过大，项目财务内部收益率（IRR) 和财务净现值（NPV)不可行。
[0008] 有鉴于此，特提出本实用新型。 【实用新型内容】
[0009] 针对现有煤制天然气变换技术、煤制甲醇变换技术、合成氨变换技术，反应热不是 在一个内循环系统中循环，而是输送至锅炉生产过热蒸汽，过热蒸汽输送至蒸汽轮机发电， 流程复杂，投资大；本实用新型提供了一种垃圾生物质燃气的增氢方法，该方法是将垃圾生 物质制得的燃气，置于一个内循环系统中实现增H 2，流程简单，投资大大缩减。
[0010] 本实用新型还提供了一种实施所述的垃圾生物质燃气的增H2方法的装置，该装置 具有如下特点：流程简单，投资小。按气化垃圾300t/d (12. 5t/h)，产出热值> 7500kcal/Nm3 生物质燃气1250^113/11，增H2及其甲烷化设备彡50吨，其中增H2设备彡20吨，非常经济。 [0011] 为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：
[0012] 一种垃圾生物质燃气的增氢方法，包括以下步骤：
[0013] (a)、将垃圾生物质制得的燃气与饱和蒸汽混合，得到饱和燃气；
[0014] (b)、所述饱和燃气中的CO和H2O反应，生成HjPCO2，得到增氢的燃气；
[0015] (c)、将所述增氢的燃气降温后排出即为甲烷化的原料气。
[0016] 本实用新型提供的一种垃圾生物质燃气的增氢方法，是将垃圾生物质制得的燃气 与饱和蒸汽混合得到饱和燃气，饱和燃气中CO与H 2O反应生成4与CO 2，来增加燃气中的氢 气含量，得到的增氢的燃气降温后即可作为甲烷化的原料气。该方法简单，成本低，无废气 产生，安全无污染。
[0017] 优选地，步骤（a)中饱和蒸汽的能量来源于步骤（b)反应所释放的热量。通过热 量回收，节约能源。
[0018] 为了进一步回收热量，优选地，步骤（a)中饱和蒸汽的能量还来源于步骤（c)中增 氢的燃气降温释放的热量。
[0019] 进一步地，释放的热量通过气液交换进行回收，液体得到的热量用于生产饱和蒸 汽；
[0020] 所述液体优选为除氧水；生产饱和蒸汽的水为脱盐水。
[0021] 经验证，本实用新型回收步骤（b)和步骤（C)的热量而形成循环，其中，步骤（b) 在增4炉内发生CCHH 2O - H2+C02反应，此为放热反应，反应热通过增H2炉内列管中的除氧 水吸收转移至汽包，用于生产饱和蒸汽；另外，步骤（c)中的增氢的燃气降温产生的热量也 经除氧水转移至汽包。汽包产生的饱和蒸汽与燃气混合，使燃气成为含有大量水蒸气的饱 和燃气并送增H 2炉进行增H2反应，反应热如上循环往复。该内循环系统无需外来热能，也 不对外输出热能，靠系统自身反应热进行循环完成增H 2。很好的解决了现有煤制天然气变 换技术、煤制甲醇变换技术、合成氨变换技术中，反应热不是在一个内循环系统中循环，而 是输送至锅炉生产过热蒸汽，过热蒸汽输送至蒸汽轮机发电，流程复杂，投资大的缺陷。
[0022] 为了使燃气中的CO与H2O发生充分的反应，优选地，在步骤（a)中，所述燃气与所 述饱和蒸汽的体积比为1:0. 2-0. 6。
[0023] 优选地，在步骤（b)中，CO和H2O反应的压力小于3. 65MPa，优选为2. 0-2. 5MPa。
[0024] 现有煤制天然气变换、煤制甲醇变换、合成氨变换的压力，同一变换工程既有高压 (> 6. OMPa)，也有中压（3. 0-4. OMPa)和低压（< 2. OMPa)。本实用新型中增4系统的工 作压力只能<3.65MPa，不能彡3.65MPa。这既是工艺所必须，又使流程简单化。工艺所必 须是指：卧式气化炉产出的垃圾生物质燃气含(：2-(；烷烃约14%，该烷烃的临界压力与临界 温度如表1所示。
[0025] 表1不同烷烃的临界压力与临界温度
【主权项】
1. 一种垃圾生物质燃气的增氢装置，其特征在于，包括依次连接的汽包、混合器、增氢 炉、除氧水预热器。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述增氢炉内设置有多组列管，管道与炉 壁的管间空腔内设置有催化剂。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述增氢炉内的列管与汽包连通。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除氧水预热器设置有变换气入口、变 换气出口、除氧水入口、除氧水出口、放空口、排污口、管束； 所述变换气入口位于所述除氧水预热器上部的放空口的下方； 所述变换气出口位于所述除氧水预热器下部； 所述除氧水入口位于所述除氧水预热器上封头顶端； 所述除氧水出口位于所述除氧水预热器上封头顶端； 所述放空口位于所述除氧水预热器上部； 所述排污口位于所述除氧水预热器的下封头的底端； 所述管束设置于所述除氧水预热器上下封头之间。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述除氧水预热器的管束与所述汽包连 通。
6. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述催化剂为C0变换催化剂；优选为 EB-6系列中压耐硫变换催化剂。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合器设置有蒸汽入口、燃气入口、 饱和燃气出口； 所述蒸汽入口位于所述混合器上部； 所述燃气入口位于所述混合器上封头顶部； 所述饱和燃气出口位于所述混合器上封头顶部。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述混合器还设置有手孔、排污口和液位 计； 所述手孔位于所述混合器上部； 所述排污口位于所述混合器的下封头的底端； 所述液位计位于所述混合器下部。
9. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述增氢炉顶端设置有饱和燃气入口，底 端设置有变换气出口； 所述增氢炉内设置有多组列管，每组所述列管的一端设置有除氧水进口，另一端设置 有除氧水出口； 所述增氢炉上还设置有热电偶接口。
10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述汽包设置有纯液态除氧水入口、汽 液混合除氧水入口、饱和蒸汽出口、安全阀接口、除氧水出口、远传液位计、就地液位计、压 力表接口、除沫装置； 所述纯液态除氧水入口位于所述汽包的下部； 所述汽液混合除氧水入口位于所述汽包的中部； 所述饱和蒸汽出口位于所述汽包上封头的顶端； 所述安全阀接口位于所述汽包上封头的顶端； 所述除氧水出口位于所述汽包下封头的底端； 所述远传液位计和就地液位计均位于所述汽包下部； 所述压力表接口位于所述汽包上封头顶端； 所述除沫装置为筒节状物，设置于所述汽包内的最上部。
【专利摘要】本实用新型涉及生物质燃气增氢领域，具体而言，涉及一种垃圾生物质燃气的增氢装置，包括：混合器：用于将垃圾生物质制得的燃气与饱和蒸汽混合；增氢炉：用于使CO和H2O发生反应；除氧水预热器：用于增氢的燃气降温；汽包：用于提供饱和蒸汽。本实用新型提供的装置不仅小型化，而且单位投资较小；该设备简单易行，极大的降低了生产成本。
【IPC分类】C10L3-00
【公开号】CN204400936
【申请号】CN201520060257
【发明人】史金麟, 史惠元, 施俊鹏
【申请人】唐山信德燃气化工程有限公司, 史惠元, 史金麟
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月28日