生物科技公司每日万沼气提纯制天然气项目技术方案.doc

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合作建设建议书
开封黄河空分集团
2022年8月
第一章装置设计根底条件......................................
1
..............................................
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........................................
............................................
其次章产品方案和公用工程消耗................................
.....................................
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第三章工艺技术方案及说明....................................
.........................................
3
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第四章设备供货范围和供货状态................................
第五章投资概算及经济分析 12
...............................................
..............................................
附一:沼气各种利用方式效益比照................................
附二:近三年来沼气提纯相关专利................................
第一章装置设计根底条件
工程概况
本沼气合作建设建议书是为利用*****公司年产50000吨酒精工程工业废水每天所产生40000方沼气的综合利用而编制的,利用开封黄河空分集团国内领先技术提纯加压制取CNG,旨在提高沼气综合利用价值,取得更可观的社会效益和经济效益。
由于原料气〔沼气〕组分、流量没有确定,暂按常规沼气设计技术方案。、水费每吨2元参考计算。
本建议书中的技术参数、经济分析为参考值,实际数据待沼气组分、流量、水、电费确定后另行调整。
计量单位
除非另有说明,本技术文件的将按如下的国家法定计量单位:温度 ℃
压力 MPa〔、〕
流量 Nm3/h〔指0℃、〕
流量 Sm3/h〔指20℃、〕
功率 kw
组成 mol%
原料气
原料气参数预估值:
原料沼气每天的处理量
原料气进厂压力原料气进厂温度
40000Nm3
常压
35—45℃
原料气组成
C0
2
HS
2
CH
4
含量〔V%〕
~40%
~800ppm
~60%
说明:
①、用户供给CH4组分取上限和下限的平均值,二氧化碳和H2S的组分取最大值。
②、上述分析数据不够完全,假设原料气中的二氧化碳、硫化氢等的含量与设计值偏差过大,将对后续工艺流程组织有重要影响,进而对设备配置以及商务价格等有重大影响。
建设地自然条件
沼气纯扮装置所在地的气象资料,用户需在初步设计两个月前供给以下资料:确定最高/低气温
历年来月平均最低气温大气压力
海拔高度
年平均相对湿度年主导风向
最大风速
年平均降雨量日最大降雨量地震烈度
年平均雷电天数
30年最大冻土层厚度历年平均冻土持续时间最大积雪厚度
公设施条件
装置用电
频率 50HZ±
电压:低压 380V/220V三相四线中性点直接接地系统
纯扮装置的电力主要供沼气压缩机、仪控系统、冷水机组、脱水装置以及其他关心机器和泵等使用。
装置用水
供水温度:32℃
供水压力:〔G〕回水温度:40℃
回水压力:〔G〕
污垢系数:×10-4m2K/W
循环水水质要求依据国家标准GB50050-2022的水质要求
腐蚀速率:<;对于铜合金、不锈钢<
浓缩倍数:N≤5〔回用水水质应满足此要求〕
仪表空气
压力: 〔G〕
温度: 常温
露点: <-40℃
含尘量; 无尘
含油量:
其次章产品方案和公用工程消耗
生产规模和产品方案
生产规模
原料沼气处理量为40000Nm3/d。年开工天数按300天。
产品方案
-1 产品气指标
净化气量:
净化气温度:
CH4含量:
二氧化碳yCO2,%净化气高热值:H2S含量
CH4收率:
水露点
~1000Nm3/h
≤35℃
98%±1%
≤
>≤15mg/m398%±1%
-50℃
符合GB18047-2022车用压缩自然气技术指标。
-2 国家车用自然气指标
项目
技术指标
高位发热量,MJ/m3
总硫〔以硫计〕,mg/m3硫化氢,mg/m3
>
≤200
≤15
二氧化碳yCO2,%
≤
氧气yO2,%
≤
在汽车驾驶的特定地理区域内在最高操作压力下水露点不应
水露点,℃
高于-13℃;当最低气温低于-8℃时,水露点应比最低气温低5℃。
装置操作弹性范围
本沼气纯扮装置的提取力量的弹性范围:50%~105%。
类别
排放点
排放量
排放规律
三废排放参数
二氧化碳/空气
二级解析塔
~
连续
公用工程消耗
-1。-2。
工艺装置电消耗〔每方沼气〕
消耗工程
消耗量
备注
脱硫
~
按轴功率计算
脱碳
~
按轴功率计算
加气站
~
按轴功率计算
合计
~
日耗电量约660kw
:.
-2 每Nm3的产品气消耗一览表
消耗工程
消耗量
备注
原料气
工艺性用电


原料气CH含量对此项指标有重要影响
4
按轴功率计算,以工程设计为准
补充颖水
12t/d
循环率按95%,以工程设计为准

消耗工程
消耗量
备注
纯碱
48吨
按每年计算
催化剂

按每年计算
脱硫剂
12吨
按每年计算
第三章工艺技术方案及说明
系统概述
本工程是以沼气为原料,经过脱硫、脱碳、脱水优化工艺和合理的流程安排,将沼气提纯制备为符合国家《车用压缩自然气》标准〔GB18047〕的CNG产品〔国家车用自然气标准见附表1〕,简称沼气提纯工程。本工程投入本钱低,社会效益显着,
产品效益好,符合国家产业政策,并具有较强的抵挡市场风险的力量。本方案的主要特征是:
承受干法、湿法结合脱硫工艺;
,到达国际领先水平;
产品收率、纯度“双高”,均到达97%以上;
工程建设的目的:
有效解决了碳排放,沼气中的硫成分可回收,如有经济效益,二氧化碳也可回收。
沼气经提纯加压成车用自然气,造福当地百姓,经济效益可观。
工艺技术说明
本方案承受黄河公司独有领先技术,将生产酒精工业废水产生的沼气净化提纯加压成车用CNG。工艺装置主要有六大板块组成:
计量加压系统
脱硫系统
脱碳系统
脱水系统
加压贮存系统〔车用自然气母站〕
公用工程系统〔含循环水、电力供给、消防安全、环境监测等〕本方案的主要工艺技术方法是:
沼气先通过气液分别器将游离水和机械杂质去除,然后进入湿法脱硫系统、
干法脱硫系统除去HS,防止HS对设备和管道的腐蚀。
2 2
脱硫沼气经压缩机将气体压缩至肯定压力,进入吸取塔下部;
工艺水与脱硫沼气逆流接触进展热质交换,吸取CO
2
气体;
吸取塔出塔气即为BNG,送入分子筛吸附器,除去气体中剩余硫和水分;
合格的BNG产品经调压装置送入储存和运输系统供用户;
吸取塔内工艺水减压到肯定压力后进入一级解吸塔闪蒸CH;
4
闪蒸气送入沼气压缩机进口回收利用,CH
4
回收率约98%±1%;
出一级解吸塔的工艺水进一步减压进入二级解吸塔上塔,释放CO;
2
二级解吸塔上塔溶液进入下塔,同时从吸取塔后引入产品BNG与该溶液逆流
接触,充分解吸CO;
2
下塔一局部水进入冷水机组形成制冷循环,另一局部水经水泵增压送入吸取
塔进展,循环吸取CO;
2
其主要设备为水分别器、沼气压缩机、缓冲罐、闪蒸气回收罐、脱硫塔、吸取塔、解析塔、冷水机组、工艺水泵、工艺循环水泵、循环水泵和脱水塔等。
参考平面布置图见附图2
工艺流程图见附图3
脱硫原理介绍:本工程粗沼气气量比较大,对于硫含量没有进展检测,依据硫含量不同,实行不同的工艺选择。本方案假设含硫量高,预承受湿法脱硫与干法脱硫结合的工艺进展脱硫。在管路的布置上,干式脱硫塔在后,既可以与湿法脱硫系统
串联,进一步脱除HS,又可以与湿法脱硫系统并联操作,在湿法脱硫系统检修时或
2
事故时作为备用系统,以保证系统的正常运行。脱硫后的沼气HS含量小于15mg/Nm3。
2
发酵罐再生槽
脱硫原原料理沼:气
风机加压
反响槽
湿式脱硫塔
液封槽
干脱硫塔提纯系统
符合国家车用自然气标准。脱硫流程示意图:
脱硫过程的化学反响过程〔以NaCO为碱源〕
2 3
对HS吸取的化学反响
2
HS+NaCO==NaHS+NaHCO
2 2 3 3
催化氧化析硫反响
催化剂
2NaHS+O2==2NaOH+2S
(3)副反响
Na2CO+CO
+HO==2NaHCO
3 2 2 3
2NaHS+2O==NaSO+HO
2 223 2
2NaSO+O==2NaSO
+2S
223 2 2 4
为抑制系统中的阻力,先承受罗茨风机对原料沼气进展加压,然后进入湿式脱硫
塔。沼气中的含硫大局部在湿式脱硫塔中除去,然后进入干式脱硫塔进一步脱硫,脱硫后的沼气HS含量小于15mg/Nm3,进入沼气提纯系统。
2
吸取了HS的NaCO溶液,从湿式脱硫塔底经液封槽进入富液槽,再由富液泵加
2 2 3
压打入再生槽,在再生槽内,溶液中的HS-离子氧化为单质硫。硫泡沫浮于再生槽顶,
利用位差流入硫泡沫池,槽顶放出溶液。硫泡沫经吊斗装入熔硫釜,经过蒸汽加热后,从熔硫釜底部得到硫膏,流入模具冷却枯燥后入库。
再生槽的溶液入贫液池,经贫液泵加压后送入湿式脱硫塔循环使用。
由于脱硫过程吸取HS,催化剂不断消耗需要补充。每日增加的溶液用量桶配好,
2
倒入清液池再用泵送到贫液池。
脱碳工艺介绍:本方案脱碳工艺承受我公司专利加压水洗工艺。其特点是:1〕设备投资小,工艺简洁,操作便利;2〕用水做吸取剂价廉易得、无毒、易于再生;3〕水对沼气中各组分均无化学反响,对设备腐蚀小;4〕循环水可以循环使用,对环境无污染;
产品气体回收率较高;
操作简洁,便于推广。
选用依据:生物沼气中CO
2
含量高〔45%〕CO
2
分压较大,产品气体的净化度要求
较低〔≤%〕。
在不同压力和温度下,CO
2

和CH
4

有不同的溶解度,CO
2

的溶解度远大于CH,选
4
择吸附塔工作压力和喷淋水的流量和温度使CH
4
回收率到达最大。
脱水工艺介绍:
脱水工艺承受吸附法。其工艺特点是1〕脱水净化度高,适合深度脱水工艺。
工艺流程简洁,操作便利。
脱除自然气中水分的同时,还可以吸附局部酸性组分,提高气体净化度。
、贮存、运输


GB50187-1993《工业企业总平面设计标准》
HG/T20561-1994《总图运输施工图设计文件编制深度规定》HG/T20695-1987《化工管道设计标准》
HG20519-1992《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》