【正文】 下，也難以獨(dú)善其身，加之國(guó)內(nèi)已步入經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型期，各類矛盾開(kāi)始顯現(xiàn)并需要著力應(yīng)對(duì)，未來(lái)相當(dāng)一個(gè)時(shí)期，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度將比以前的高增長(zhǎng)有所 放緩。此外，在年均 GDP 增量 8%～ 9%情況下，天然氣消費(fèi)增量年增長(zhǎng) %～ %，我國(guó)天然氣消費(fèi)量將有可觀增長(zhǎng)，特別是與世界天然氣消費(fèi)水平相比較。 另外，有關(guān)研究認(rèn)為，我國(guó)未來(lái)天然氣消費(fèi)品種開(kāi)發(fā)重點(diǎn)應(yīng)按 如下 順序進(jìn)行：生活和商業(yè)用天然氣領(lǐng)域、城市的冷熱電聯(lián)產(chǎn)（調(diào)峰電廠和供暖合并）、車用、高附加值化工（或化工燃料）、普通化工，其中普通化工應(yīng)限制。 價(jià)格 預(yù)測(cè) 及確定 ****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 15 產(chǎn)品價(jià)格分析及預(yù)測(cè) 本項(xiàng)目產(chǎn)品 標(biāo)準(zhǔn)比車用天然氣標(biāo)準(zhǔn)要高，其 價(jià)格可參考目前國(guó)內(nèi) 車用天然氣 市場(chǎng)價(jià)格（含稅價(jià)）確定， 暫定 天然氣 價(jià)格 元 /Nm179。 主要原輔材料、動(dòng)力價(jià)格 確定 成本是推動(dòng)價(jià)格上漲的重要因素。 沼氣 成本 價(jià)格暫定為 元 /Nm179。 3 生產(chǎn) 規(guī)模及 產(chǎn)品 方案 生產(chǎn) 規(guī)模 及產(chǎn)品方案 生產(chǎn) 規(guī)模 正常年操作小時(shí)： 8400；年操作日： 350 天 。 /d，年處理沼氣 2100179。 。 /d，彈性177。 天然氣 產(chǎn)量 20200～ 30000Nm179。 /d，天然氣年產(chǎn)量 1397179。 。 /d 1397179。 /a 2 硫磺 1125t/a 副產(chǎn) 產(chǎn)品 的質(zhì)量指標(biāo) 天然氣 分子式： CH4 本項(xiàng)目提純的天然氣 通過(guò)管道輸送到 **************集團(tuán)新上 45萬(wàn)噸 /年銅版紙項(xiàng)目 界區(qū)內(nèi)供使用 ，因銅版紙項(xiàng)目為進(jìn)口設(shè)備，根據(jù)其設(shè)備燃燒要求，天然氣必須滿足 GB180472020 要求， 因發(fā)熱量要求，甲烷含量 要求 ≥ 97%，低位發(fā)熱值必須＞ 179。 最終產(chǎn)品 組分如表 所示， 技術(shù)指標(biāo) 如表 所示 表 天然氣參數(shù)表 組 分 甲烷（ V/V） 總硫 （ mg/Nm179。 ） 氧氣、氮?dú)獾葰怏w 雜質(zhì) 直徑 （μm） 溫度 （℃） 壓力 （ MPa） 參數(shù) ≥ 97% ≤ 140 ≤ 8 ≤ % ≤ 5 ≤ 50 ≥ 表 天然氣技術(shù)指標(biāo) 值對(duì)比 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) GB180472020 本項(xiàng)目天然氣指標(biāo)值 低位發(fā)熱值 MJ/Nm179。 ≤ 200 ≤ 140 硫化氫 mg/Nm179。 ****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 17 4 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案選擇 回收綜合利用 工藝選擇的理由 沼氣中成分較多較雜，有一些氣體夾雜在沼氣中在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)工藝、設(shè)備、環(huán)境都將造成一定的影響，如硫化氫、二氧化碳等。而且硫化氫在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生二氧化硫?qū)θ说纳眢w和環(huán)境的危害較大，因此沼氣在使用過(guò)程中應(yīng)除去硫化氫；沼氣中的二氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味氣體，溶于水形成碳酸，對(duì)金屬有腐蝕作用。因此在這類氣體的使用過(guò)程中，只有將二氧化碳降低到較低的含量，才能達(dá)到使用要求，提高設(shè)備效率，降低使用要求，因此在沼氣提純中須進(jìn)行脫碳處理。 因此， 本項(xiàng)目 采用以 廢水厭氧處理過(guò)程產(chǎn)生的 沼氣 為原料 ，通過(guò)脫硫、脫碳 工藝 制取 天然氣 。干法是利用硫化氫的還原性和可燃性，以固體氧化劑或吸附劑來(lái)脫硫或直接燃燒，其中包括克勞斯法、氧化鐵法 、活性炭法和卡太蘇耳弗法等。液體吸收法中有利用堿性溶液的化學(xué)吸收法和利用有機(jī)溶劑的物理吸收法，以及物理化學(xué)吸收法。 工藝技術(shù)方案的比較 濕法脫硫 濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。 以上三種脫硫的方法中， 物理 吸收法 和化學(xué) 吸收法 存在硫化氫再處理問(wèn)題 。 國(guó)內(nèi)濕式氧化法 主要 以改良 ADA 法、栲膠法、 PDS 法等為代表。其主要反應(yīng)如下： 脫硫塔中 的 反應(yīng) ： 以 PH=～ 的稀堿液吸收硫化氫生成硫氫化物。 2ADA（還原態(tài)） +O2 2ADA（氧化態(tài)） +2H2O 改良 ADA 溶液組分中，碳酸鈉（ Na2CO3）作吸收劑， ADA 為析硫的載氧體，偏釩酸鹽為 ADA 析硫過(guò)程的催化劑。該方法還具有硫磺回收率高，回收的硫磺純度高，溶液對(duì)人和生物無(wú)毒害作用，對(duì)碳鋼無(wú)腐蝕作用的優(yōu)點(diǎn) 。 ****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 20 （ 2）栲膠法 ：栲膠是聚酚類（丹寧）物質(zhì)，可代替 ADA作載氧體，價(jià)格低廉。其缺點(diǎn)是配制脫硫液和往系統(tǒng)中補(bǔ)加栲膠時(shí)都要經(jīng)過(guò)加熱溶化制備過(guò)程。 PDS脫硫與其它各 種濕式氧化法脫硫具有相同的生產(chǎn)工藝，因此由 ADA 法或栲膠法改為 PDS 脫硫不需要更改原有工藝，只是以 PDS代替脫硫液中得 ADA 或栲膠即可。溶液再生時(shí) 產(chǎn)生 硫泡沫的硫晶體粒子大，易于分離，故脫硫液中 的 懸浮硫含量較低。 PDS 對(duì)人體無(wú)毒害作用，脫硫液對(duì)設(shè)備基本無(wú)腐蝕。 另外最新的脫 硫劑主要代表有 SY7 和 888，它們是針對(duì) PDS 的缺點(diǎn)而改進(jìn)的催化劑，也具有催化活性好，用量少，消耗低的特點(diǎn)。干法脫硫具有流程短，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣體凈化度高，操作平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。由于受脫硫劑硫容量（單位質(zhì)量脫硫劑能脫除硫的最大數(shù)量）的限制，干法脫硫一般用于含硫量較低的情況。 項(xiàng)目 工藝技術(shù)方案選擇 本項(xiàng)目 采用濕法氧化法脫硫 +干法脫硫的脫硫方法 ，具體工藝技術(shù)****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 21 及設(shè)備由 **************恒能環(huán)保能源設(shè)備有限公司 提供。濕法碳酸鈉 的優(yōu)點(diǎn)是 能夠 耐受氣體氣量和硫化氫含量沖擊，干法氧化鐵脫硫的優(yōu)點(diǎn)是脫硫精度高。剩余小部分未被濕法脫硫吸收的硫化氫，被干法脫硫的氧化鐵脫硫劑吸收，經(jīng)過(guò)濕法脫硫和干法脫硫相結(jié)合的脫硫后硫化氫含量 ＜8mg/Nm3。工藝采用的 化 工 原料 和設(shè)備，均無(wú)毒、無(wú)害，操作方便，無(wú)安全隱患。該工藝沿用以往煤氣脫硫成熟的栲膠脫硫的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多次更新?lián)Q代，已達(dá)到國(guó)際同行業(yè)先進(jìn)水平。 脫碳工藝技術(shù)方案的比較和選擇 國(guó)內(nèi)外技術(shù)概況 沼氣是多種氣體的混合物，主要含有甲烷和二氧化碳，一般甲烷占45%～ 60%，二氧化碳占 30%左右。在沼氣脫除二氧化碳方面， 瑞士、瑞典、愛(ài)爾蘭、德國(guó)、法國(guó)、加拿大和澳大利亞等在這方面做了大量的研究，取得了杰出的成就 ， 目前在歐美國(guó)家實(shí)際生產(chǎn)常采用的脫碳技術(shù)主要有變壓吸附（ PSA）、壓力水 洗 、化學(xué)吸收、物理吸收、膜分離和低溫分離等。根據(jù)歐 洲各國(guó) 2020 年生產(chǎn)資料，采用變壓吸附工藝的沼氣脫碳處理廠占 33%，采用水 洗 工藝的占 32%，采用吸收法的占 16%。在沼氣提純民用方面的研究很少，一般的處理工藝和設(shè)備，都存在能耗高、提純精度低、甲烷損失大、運(yùn)行成本高等問(wèn)題。 干法有變壓吸附法（ PSA）、變溫吸附法（ TSA）；濕法分物理吸收法和化學(xué)吸 收法，物理吸收法有高壓水洗法、低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法（ Fluor）等。 變壓吸附法（ PSA） 變壓吸附脫碳工藝過(guò)程之所以得以實(shí)現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中所具有的兩個(gè)性質(zhì)：一是對(duì)不同組分的吸附能力不同，二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。 變壓吸附的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，較少的操作人員 ； 壓力選擇范圍寬，動(dòng)力消耗低 ； 主要設(shè)備少，材料可用碳鋼制造，所有設(shè)備均可國(guó)產(chǎn)化 ；因此投資少 、 維護(hù)費(fèi)用低 ； 甲烷收率 90%以上。在低溫下，甲烷的溶解能力很差，二氧化碳相對(duì)較高，二氧化碳被吸收后，甲烷含量能達(dá)到 97%以上，被吸收的二氧化碳通過(guò)曝氣釋放，釋放到空氣中。對(duì)二氧化碳含量 30%以上的工藝氣體脫 出，所需壓力高動(dòng)力消****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 23 耗高，此工藝不被采用。此工藝甲烷收率高 ， 大于 97%，但低溫操作對(duì)設(shè)備和管道要求高，為了收回冷量換熱設(shè)備多，流程復(fù)雜，需冷凍設(shè)備。 物理吸收法 脫碳提純較有競(jìng)爭(zhēng)力的工藝是碳丙法（ Fluor）和 NHD法（ Selexol）。 碳丙法和 NHD 法甲烷回收率均高于 97%，吸收劑吸收 CO2能力強(qiáng)、無(wú)毒、穩(wěn)定性好，設(shè)備較少投資較低，但操作較為復(fù)雜，消耗動(dòng)力高，輔助材 料主要是電和循環(huán)水。 該工藝脫碳?jí)毫Φ停僮鬏^簡(jiǎn)單，甲烷收率高于 97%， CO2 去 除 效果好，設(shè)備少。另外雖然動(dòng)力消耗低，只有物理吸收電耗的一半，但吸收劑再生需要蒸汽，電耗加蒸汽消耗成本較物理吸附高 20～ 30%。由于氣體分離效率受膜材料、氣體組成、壓差、 分離系數(shù)以及溫度等多種 因素的影響，且對(duì)原料氣的清潔度有一定要求，膜組件價(jià)格昂貴，因此氣體膜分離法一般不單獨(dú)使用，常和溶劑吸收、變壓吸附、深冷分離、滲透蒸發(fā)等工藝聯(lián)合使用。另外變壓吸附法與化學(xué)吸收法相比，沒(méi)有其他藥劑的加入，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性，幾乎無(wú)“三廢”產(chǎn)生，不會(huì)造成新的環(huán)境污染，且常溫下操作，可以省去加熱或者冷卻的能耗，降低運(yùn)行成本。同時(shí)， 采用變壓吸附工藝提純?cè)O(shè)施規(guī)模靈活，在較中、小規(guī)模的提純項(xiàng)目上尤其有優(yōu)勢(shì)?？梢?jiàn)，變壓吸附法是沼氣提純中的首選技術(shù)。 ****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 25 （ 2）根據(jù) 沼氣產(chǎn)量有波動(dòng)的實(shí)際情況，該工藝技術(shù)方案在動(dòng)力設(shè)備的選用上做出科學(xué)配置：一 是按單臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備滿足半負(fù)荷生產(chǎn)需要設(shè)置，既能相互備用，也能滿足最大負(fù)荷生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)投資最少；二是設(shè)置變頻電機(jī)及控制，既滿足生產(chǎn)需要，又實(shí)現(xiàn)能耗最低化。 （ 3）由于產(chǎn)品氣輸出壓力僅為 ～ ，因此工藝操作壓力選擇為略高于此的 ～ ，避免加高壓后再降壓輸出而浪費(fèi)能耗。 （ 5）靜止設(shè)備按露天布置、運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備按室內(nèi)集中布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 工藝 流程和消耗定額 項(xiàng)目 工藝流程 及說(shuō)明 工藝流程簡(jiǎn)述 脫硫 工段 氣體流程：氣體從厭氧池出來(lái)， 通過(guò)管道輸送 進(jìn)入 水封罐，在水封罐洗滌去除氣體中的液態(tài)水和微塵等后，從濕法脫硫塔的中下部進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)與從頂部噴淋下來(lái)的脫硫液逆流接觸，氣體中的硫化氫被部分去除后，從脫硫塔頂部排出，進(jìn)入第二級(jí)濕法脫硫塔。 液體流程：貧液泵從地上貧液池中抽取脫硫液， 送入脫硫塔頂部，從脫硫塔內(nèi)部頂端噴淋，與氣體逆行， 此逆行過(guò)程中 吸收氣體中的硫化氫。其中空氣中的氧氣被富液中的催化劑吸收，形成氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)。過(guò)濾后形成的固體主要是 硫磺膏和 單質(zhì)硫。 脫碳 工段 脫硫后的沼氣以不低于 2kPa 的壓力進(jìn)入沼氣壓縮機(jī)，經(jīng)兩級(jí)加壓后達(dá)到 ，并降溫冷卻，然后進(jìn)入沼氣精制（ SPSA）裝置進(jìn)行脫水脫碳， 凈化成天然氣， 經(jīng) 調(diào)壓計(jì)量 后 送往燃?xì)夤艿?供銅版紙項(xiàng)目 使用。 SPSA 裝置脫除的水、二氧化碳等雜質(zhì)氣體則通過(guò)真空泵部分排入大氣中，部分進(jìn)行回收進(jìn)入二級(jí)變壓吸附裝置將甲烷氣濃縮后回收到沼氣壓縮機(jī)入口進(jìn)行再生產(chǎn)。 SPSA 裝置采用 623V 串 211V 變壓 吸附工藝，即 SPSA 系統(tǒng)由兩級(jí)組成：一級(jí)六個(gè)吸附塔構(gòu)成，原料氣經(jīng)吸附塔后去產(chǎn)品氣系統(tǒng)；其中二個(gè)吸附塔始終進(jìn)料，三次均壓，抽真空的解吸方式實(shí)現(xiàn)再生。 吸附塔在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，需要經(jīng)歷吸附、均壓降、逆放、抽空、均壓升、終 充 等步驟。吸附在吸附劑中的高沸點(diǎn)雜質(zhì)組分，采 用降壓 /抽 真 空的方式解吸出來(lái)，即通過(guò)均壓和逆放降低壓力