一種垃圾填埋氣/沼氣中硅氧烷的脫除方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體分離領(lǐng)域，尤其涉及一種垃圾填埋氣硅氧烷的脫除方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]垃圾填埋氣體又稱填埋氣，是垃圾在填埋后生物降解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，具有危害性；填埋氣體主要成分是甲烷、二氧化碳，其中甲烷約為45°/『50%，二氧化碳為40°/『60%，還含有少量的有害雜質(zhì)包括硫化氫和硅氧烷等；進(jìn)行過(guò)加工處理的填埋氣，可以直接供給工業(yè)及溫室用戶，其中用于供暖或工業(yè)生產(chǎn)這種方式沼氣的熱效率最高；填埋氣經(jīng)收集后，經(jīng)壓縮機(jī)加壓輸送至內(nèi)燃機(jī)組，經(jīng)燃燒轉(zhuǎn)化成電能傳輸?shù)诫娏ι龎赫?，輸送到?dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供用戶使用；填埋氣除了用于供熱供電以外，還可作為運(yùn)輸工具的動(dòng)力燃料，經(jīng)脫水凈化處理后作為管道氣體，應(yīng)用于二氧化碳工業(yè)，用作生產(chǎn)甲醇的燃料等。
[0003]硅氧烷產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，化妝品、蠟和磨光劑等產(chǎn)品中含有揮發(fā)性硅氧烷氣體，化妝品、清潔產(chǎn)品和紡織品中含有非揮發(fā)性硅氧烷液體，這些揮發(fā)性的和非揮發(fā)性的硅氧烷會(huì)以工業(yè)垃圾或生活垃圾的形式通過(guò)垃圾填埋場(chǎng)散發(fā)到填埋氣中；垃圾填埋氣中硅氧烷的另一個(gè)來(lái)源是用于密封劑、涂料、橡膠等產(chǎn)品中的硅橡膠和硅樹(shù)脂，燃燒含揮發(fā)性硅氧烷的生物氣會(huì)在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)壁表面產(chǎn)生二氧化硅層，二氧化硅覆蓋層將縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用時(shí)間，提高更換氣缸蓋和火花塞的頻率。
[0004]專利CN200910025512.2 “低濃度硅氧烷氣體的凈化方法及裝置”介紹了一種采用活性炭吸附法去除沼氣中的硅氧烷的方法和裝置，這種方法利用活性炭吸附，活性炭的再生溫度較高，需要大量的再生熱，增加了成本。
[0005]專利CN201110338779.4“一種穩(wěn)定連續(xù)脫除可燃?xì)怏w中硅氧烷的裝置”，介紹了一種采用冷凝分離法去除沼氣中的硅氧烷的方法和裝置，這種方法需要在低溫下進(jìn)行，要進(jìn)行制冷，能耗尚，成本尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種便于應(yīng)用、安全且低成本的脫除垃圾填埋氣中硅氧烷的工藝方法及裝置。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明的技術(shù)方案之一:一種用于脫除垃圾填埋氣、沼氣中硅氧烷的方法。
[0008]I)將含有多種雜質(zhì)的填埋氣增壓后通入氣液分離器，脫除填埋氣中的游離水、泡沫及固體顆粒。
[0009]2)將上述步驟I)得到的填埋氣通入裝有碳酸鈉溶液的吸收罐，去除填埋氣中的硫化氫。
[0010]3)將上述步驟2)得到的填埋氣通入膜分離處理單元對(duì)含有硅氧烷的填埋氣進(jìn)行膜分離操作；混合氣體通過(guò)膜分離處理單元的中空纖維膜接觸器，硅氧烷在膜絲內(nèi)外壓差和濃度差的作用下從滲透?jìng)?cè)滲透出來(lái)通入正己烷有機(jī)溶劑中溶解，回收硅氧烷。
[0011]4)將上述步驟3)得到的尾氣通入填充了氯化鈣的干燥塔，脫除甲烷氣體攜帶的水蒸氣后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，存儲(chǔ)甲烷氣體。
[0012]本發(fā)明所述硅氧烷包括:六甲基環(huán)三硅氧烷(D3)、八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)、十甲基環(huán)五硅氧烷(D5)、六甲基二硅氧烷(L2)、八甲基三硅氧烷(L3)、十甲基四硅氧烷(L4)。
[0013]本發(fā)明所述垃圾填埋氣中硅氧烷的濃度為l~140mg/Nm3。
[0014]所述的膜分離處理單元至少包括兩個(gè)串聯(lián)的中空纖維膜接觸器；所述的中空纖維膜為硅橡膠中空纖維膜(PDMS)，其外徑130~190 μπι，厚度20~50 μ m，膜數(shù)3000~6000，膜面積0.1-0.6 m2;根據(jù)需要，經(jīng)過(guò)一級(jí)中空纖維膜接觸器處理過(guò)的尾氣可以依次通過(guò)第二、三、……N級(jí)中空纖維膜接觸器再次進(jìn)行處理。
[0015]本發(fā)明所述膜分離操作的操作溫度為18~30°C。
[0016]本發(fā)明所述的中空纖維膜接觸器的滲透?jìng)?cè)通過(guò)采用真空泵抽真空產(chǎn)生負(fù)壓，各級(jí)膜分離滲透測(cè)的真空度保持在0.3-0.7at?
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案之二:一種用于脫除垃圾填埋氣、沼氣中硅氧烷的裝置。
[0018]一種用于脫除垃圾填埋氣、沼氣中硅氧烷的裝置，其特征在于:所述裝置包括前處理單元、膜分離單元和甲烷回收單元。
[0019]前處理單元包含一個(gè)帶有捕霧器的氣液分離器和一個(gè)吸收罐；氣液分離器上裝有入口管線，連接原料氣池，入口管線上安裝有閥門；氣液分離器下部設(shè)有排液管，排液管上裝有液位控制閥門；氣液分離器的底部設(shè)有排污孔，用于定期排出累積在底部的固體污垢；分離器的氣液界面上設(shè)有消泡板；分離器的上部出口設(shè)有一個(gè)絲網(wǎng)捕霧器，氣體經(jīng)捕霧器后進(jìn)入出口管線，出口管線上安裝有壓力控制閥；氣液分離器的出口管線連接裝有碳酸鈉溶液的吸收罐，連接管線上裝有閥門；裝有碳酸鈉溶液的吸收罐的出口管線連接膜分離單
J L.ο
[0020]進(jìn)一步地，連接原料氣池的入口管線通過(guò)氣體壓縮機(jī)與原料氣池連接。
[0021]膜分離單元至少包括兩個(gè)串聯(lián)的中空纖維膜接觸器，即相互串聯(lián)的第一級(jí)中空纖維膜接觸器和第二級(jí)中空纖維膜接觸器，第一級(jí)中空纖維膜接觸器和第二級(jí)空纖維膜接觸器之間通過(guò)連接管相連，在該連接管上安裝有閥門；第一級(jí)中空纖維膜接觸器的進(jìn)氣管與前處理單元中裝有碳酸鈉溶液的吸收罐相連，其所述的進(jìn)氣管上安裝有進(jìn)氣閥門；第二級(jí)中空纖維膜接觸器通過(guò)出氣管與甲烷回收單元的進(jìn)氣管相連，出氣管上安裝有出氣閥門；在第一、二級(jí)中空纖維膜接觸器的滲透?jìng)?cè)均通過(guò)管線與真空泵相連，管線上裝有閥門；真空泵的出口管線與正己烷儲(chǔ)液罐相連。
[0022]甲烷回收單元包括一個(gè)填充氯化鈣的干燥塔和一個(gè)甲烷儲(chǔ)氣罐，干燥塔入口管線連接膜分離單元中第二級(jí)中空纖維膜接觸器出口，入口管線上裝有閥門；氯化鈣干燥塔的出口管線連接儲(chǔ)氣罐，出口管線上裝有閥門。
[0023]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果為:
1.本發(fā)明通過(guò)采用膜分離工藝，脫除垃圾填埋氣中的硅氧烷，得到凈化的甲烷氣體，硅氧燒的脫除率可達(dá)93%以上；
2.本發(fā)明與現(xiàn)有的方法相比具有操作條件簡(jiǎn)單(可在常溫下操作)、處理負(fù)荷大、硅氧烷脫除率高和安全性高的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明對(duì)垃圾填埋氣的資源化綜合利用提供了保障，對(duì)于改善和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少大氣污染具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
[0025]其中:1_氣體壓縮機(jī)；2_氣液分離器；3_碳酸鈉溶液罐；4，第一控制閥；
8，第二控制閥；9，第三控制閥；10，第五控制閥；15，壓力控制閥；16，液位控制