高压水洗沼气提纯毕业设计
水洗法提纯沼气的建模与试验论证
随着能源和环境问题的日益严峻， 世界各国都加强了对 可再生能源， 特别是生物质能源的研究， 因此沼气作为一种来 ［1 ］ 可再生的清洁能源受到各国的重视 。 沼气是一种可 源广、 燃的混合气体， 可利用农业废弃物如秸秆、 猪粪等厌氧发酵得 约 占 60% ） 、 二氧化碳 到。沼气的 主 要 成 分 为 甲 烷 （ CH4 ， （ CO2 ， 约占 40% ） ， 如直接燃烧， 不仅效率低， 还会造成相当 大的浪费， 因此需要对沼气进行提纯处理， 去除其中的二氧化 ［2 ］ 碳。当甲烷浓度高于 90% 以上时就能达到天然气的品质 ， 可作为天然气的替代品。 目前， 沼气的提纯方法主要有有机溶剂吸收法 、 膜分离 法、 变压吸附法以及物理分离法。 有机溶剂吸收法虽然有很 但是吸收二氧化碳后的溶剂还原耗能大， 而且 高的分离效率， 本身有较大的污染； 膜分离中膜的制造成本高， 容易被阻塞污 染； 变压吸附的运行成本大， 也很难大规模地推广； 水洗法提 在目前沼气提纯中运用得较为普遍。 纯沼气属于物理分离法， 水洗法提纯沼气有成本低、 环保、 安全等优势 碳后的水经过闪蒸或者暴晒处理即可还原。
收稿日期： 2015 － 09 － 10 项目基金： 江苏省教育厅产业化推进项目（ 编号： JHDZ2012 － 8 ） 。 作者简介： 陈启东（ 1962 —） ， 男， 江苏常熟人， 教授， 主要从事沼气综 合利用的研究。E － mail： xl18951112945@ sina． com。 ［ 11］Kittas C， Papadakis G， Boulard T． Greenhouse ventilation rates through combined roof and side openings： an experimental study ［ J］． Acta Horticulturae， 1997 ， 443 ： 31 － 38． ［ 12］Beiley B J． Constraints， limitations and achievements in greenhouse natural ventilation ［J］ ． Acta Horticulturae， 2000 ， 534 ： 21 － 30． ［ 13］Bot G， Van de Braak N， Challa H， et al． The solar greenhouse： state of the art in energy saving and sustainable energy supply［J］ ． Acta Horticulturae， 2005 ， 691 （ 2 ） ： 501 － 503． ［ 14］王 怡， 文 福， 姚海兵． 大开口自然通风流量系数特性分析 ［ J］． 暖通空调， 2008 ， 38 （ 11 ） ： 17 － 20．
沼气提纯知识
沼气提纯知识-------甲醇洗脱除酸性气体(二氧化碳、硫化氢等)技术2011-07-14 08:59甲醇洗脱除酸性气体技术常用的脱碳技术有：低温甲醇洗、MDEA（N-甲基二乙醇胺）、NHD（聚乙二醇二甲醚）、DEA （苯菲尔/热钾碱法）。
甲醇洗：甲醇对酸性气体有选择性吸收的特性，酸性气体包括有二氧化碳、硫化氢和有机硫化物。
甲醇洗法脱碳技术是利用甲醇溶液在高压低温将合成气中的二氧化碳(CO2)和其他酸性气体吸收，并在降压和升温的情况下，二氧化碳(CO2)又从溶液中解吸出来，同时溶液得到再生。
甲醇洗脱除酸性气体技术主要应用于以下几个领域：德士古煤气、壳牌煤气、水煤气的脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫天然气脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫1. 变换气脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫技术特点利用甲醇对酸性气体选择性吸收的特性，通过降压闪蒸解吸出大量的酸性气体，因此，能耗很低。
甲醇溶液对酸性气体的负载量大，循环液量小，电耗低。
甲醇洗法净化气体，脱除酸性气体的同时，水份也被深度脱除，可以省略后续的脱水系统。
1. 对有机硫的溶解度大，可以一次完成二氧化碳、硫化氢和有机硫的脱除。
技术原理甲醇是有机极性溶剂，由于其凝固点低、沸点低、粘度低、对有机硫化物具有很大的亲和力，且价廉易得，是脱除二氧化碳、含硫化合物、氰化物、轻烃物质等的良好的物理吸收剂。
以甲醇为物理吸收剂的净化工艺有两种：常温甲醇洗法，以甲醇为主体加入少量的化学吸收剂，并添加少量的缓蚀剂，在常温加压下，将硫化物和二氧化碳吸收脱除。
1. 低温甲醇洗法，以纯甲醇为吸收剂，在低于0℃，并加压下脱除原料气中的硫化物和二氧化碳优缺点：投资较高，需要配制制冷装置，运行费用低，净化度高，一般多用与大装置。
本稿为中国LNG网沼气提纯知识-------化学吸附法在沼气脱碳提纯中的应用2011-07-14 09:20化学吸附法在沼气脱碳提纯中的应用`导语：随着全球经济的高速增长，能源和环保问题日益突出。
高中沼气教案设计方案模板
课题：高中沼气课时：2课时年级：高中一年级教材：《化学》教学目标：1. 让学生了解沼气的产生原理、组成、性质和应用。
2. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。
3. 培养学生的环保意识，提高学生对可持续发展的认识。
教学重点：1. 沼气的产生原理和组成。
2. 沼气的性质和应用。
教学难点：1. 沼气产生过程中的化学反应。
2. 沼气在环保和能源领域的应用。
教学准备：1. 多媒体课件2. 实验器材：沼气池、沼气收集瓶、气体检测仪等3. 沼气相关资料教学过程：第一课时一、导入1. 提问：同学们，你们知道什么是沼气吗？它有什么用途？2. 学生回答，教师总结：沼气是一种可再生能源，主要用于照明、取暖、发电等。
1. 沼气的产生原理和组成a. 沼气产生的过程：有机物质在无氧条件下，通过微生物的作用分解产生沼气。
b. 沼气的组成：主要成分为甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）。
2. 沼气的性质a. 无色、无味、无毒。
b. 可燃性：在空气中燃烧时，火焰呈蓝色。
c. 不支持燃烧：在空气中，沼气不能使火苗继续燃烧。
3. 沼气的应用a. 照明：沼气燃烧产生的热量可用于照明。
b. 取暖：沼气燃烧产生的热量可用于取暖。
c. 发电：沼气燃烧产生的热量可用于发电。
三、课堂小结1. 沼气是一种可再生能源，具有广泛的应用前景。
2. 沼气产生过程中，有机物质在无氧条件下通过微生物的作用分解。
3. 沼气在环保和能源领域具有重要作用。
四、课后作业1. 查阅资料，了解沼气在农业、工业、生活等方面的应用。
2. 思考：如何提高沼气的产量和质量？第二课时一、复习导入1. 复习沼气的产生原理、组成、性质和应用。
2. 提问：同学们，你们知道如何提高沼气的产量和质量吗？1. 沼气产生过程中的化学反应a. 有机物质在无氧条件下，通过微生物的作用分解产生沼气。
b. 沼气产生过程中的化学反应方程式：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O。
国内外沼气净化提纯工艺汇总
国内外沼气净化提纯工艺汇总国内外沼气净化提纯工艺汇总沼气净化提出的程度取决于沼气的用途。
沼气供热需要脱硫化氢、水，沼气发电需要脱硫化氢、水、有机卤化物；沼气作汽车燃料需要脱硫化氢、水、有机卤化物、二氧化碳；沼气并入天然气网需要脱硫化氢、水、有机卤化物、二氧化碳以及金属。
本文将就沼气脱水、脱硫和脱碳的常用工艺进行汇总详述。
一、脱硫工艺沼气脱硫是为了避免硫化氢腐蚀设备、硫化氢中毒，以及防止沼气燃烧时，硫化氢被氧化成二氧化硫或三氧化硫造成更大的危害。
其脱除方法如下：1.生物降解工艺沼气中的硫可以通过微生物被去除。
大部分的硫氧化细菌都属于硫杆菌属，且大多都是自养的，即他们可以利用沼气中的二氧化碳来满足其C营养的需要，主要生成物是单质硫，也有部分硫酸根，在溶液中形成硫酸会造成腐蚀。
根据沼气中不同不同的硫化氢含量，可以往沼气中通入2%-6%的空气，以满足生物氧化硫化物的需要。
最直接和简单的方法是直接往厌氧消化罐或储气罐中通入一定量的氧或空气并保持一定时间，因为硫杆菌随处可见，所以并不需要接种。
消化物的表面可以提供给他们一个微观好氧环境和必须的营养以供它们生长，并会形成菌落上面附着一层黄色的硫。
适当的温度、反应时间和空气量可以使硫化氢减少至50ppm。
对于不同的甲烷含量，沼气在空气中的爆炸范围为6%-12%，所以必须采取一定的安全措施以避免给沼气中通入过量的空气。
2.生物滤床工艺在大型厌氧消化罐生产沼气中，水洗和生物脱硫常常被联合起来用以去除硫化氢。
可以使用废水或者消化罐中的上清液从滤床顶部通入，沼气从底部通入，进入滤床前的沼气中通入4%-6%的空气，滤床为水吸收硫化氢和脱硫微生物的生长都提供了一个充足的接触面。
在丹麦，有几家工业污水处理厂和很多农场发酵产沼都在使用此种工艺净化沼气。
3.消化污泥中加氯化铁工艺直接往消化污泥中加入氯化铁，氯化铁会和硫化氢反应而形成硫化铁盐颗粒。
这种方法可以使硫化氢的产生量大为减少，但不能减少到天然气或汽车燃料所要求的水平，需要再进一步处理。
沼气纯化的方法
目前实际应用的脱碳工艺（不包括实验室正在研究的）就三种：1. 变压吸附：用活性炭分子筛，做得好的话能耗相对低一点，但甲烷损失相对高，目前运行案例中有的损失高达10%以上，需要预先脱硫。
2. 化学吸收：比如胺法，甲烷损失可以非常低，好的可以达到0.1%。
但需要大量的热量以及购买化学药剂，同样也需要预先脱硫。
3. 高压水洗：这个比较浅显易懂。
高压水洗也有一个甲烷损失的问题，好的能够控制到1%，甚至0.5%一下，差一些的也可达到10%的。
有误解经常说高压水洗的能耗高，其实其能耗主要是用在沼气增压，而提纯后沼气本来就需要增压，去掉这一部分能耗的话，高压水洗的能耗也不高。
水洗用的水可以循环利用，实际消耗水量很低。
可以根据浓度确定脱硫S浓度虽然不高，但为了健康考虑，建议还是处理一下吧。
方法和位置，尾气中H2文献中还报道的方法比如膜法、有机溶剂吸收、冷冻液化等等，目前实际应用还很少。
注：A. 变压吸附任何一种吸附对于同一被吸附气体（吸附质）来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。
反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。
因此，气体的吸附分离方法，通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。
变压吸附是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点：⑴产品纯度高。
⑵一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济。
⑶设备简单，操作、维护简便。
⑷连续循环操作，可完全达到自动化。
因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。
图1变压吸附示意图(氮气为例)图2 过滤器组如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。
可见，变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。
吸附常常是在压力环境下进行的，变压吸附提出了加压和减压相结合的方法，它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附--解吸系统。
在等温的情况下，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。
水合物法提纯沼气技术研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第1期·68·化 工 进展水合物法提纯沼气技术研究进展孟凡飞，王海波，廖昌建（中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，辽宁 大连 137800）摘要：沼气是一种重要的可再生能源，对沼气进行充分高值利用对于缓解我国能源需求和环境压力具有重要意义。
沼气在高值利用前必须进行脱碳提纯处理，本文介绍了一种可用于沼气提纯的新技术——水合物分离技术。
介绍了水合物分离技术的基本理论，调研总结了水合物法提纯沼气和可用于沼气体系（CH 4/CO 2）的水合物分离技术研究进展，包括相平衡研究、热力学促进剂、动力学促进剂、机械强化、外场强化、添加多孔介质/纳米流体等和采用油/水乳液促进技术，并对各种水合物分离促进技术进行了分析：相平衡研究为水合物法提纯沼气提供了理论基础；合理地选用热力学和动力学促进剂能够有效改善气体水合物相平衡条件，促进水合物生成，增加储气效果和提高分离效率；机械强化及外场作用通过强化水合反应过程的传质传热效果促进水合物生成；添加多孔介质和纳米流体等能够增大气液接触面积，对水合过程发挥促进作用；采用油/水乳液不但能够强化气液接触，而且微乳状态下的水合物具有很好的流动性，具有良好工业应用前景。
最后对水合物法提纯沼气技术进行了展望，水合物提纯沼气研究虽处在起步阶段，但随着研究的不断深入，该技术凭借操作条件温和，对原料气要求低，并且具有操作简单灵活、安全性高、环保无污染等优点，必将在我国沼气产业发展过程中发挥作用。
关键词：水合物；沼气；分离；提纯；甲烷；二氧化碳中图分类号：TQ028.8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）01–0068–12 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0798Research progress of hydrate separation technology for biogaspurificationMENG Fanfei ，WANG Haibo ，LIAO Changjian（Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals ，SINOPEC ，Dalian 137800，Liaoning ，China ）Abstract ：Biogas is an important renewable energy source ，and the full use of biogas is of great significance to alleviate energy demand and environmental pressure. Biogas must be purified by decarbonization before high value utilization. A new technology——hydrate-based separation technology ，for the biogas purification is introduced. The basic theories of hydrate-based separation technology were introduced ，and the research progress of hydrate-based separation technology biogas（CH 4/CO 2）was summarized ，including phase equilibrium research ，thermodynamic promotors ，kinetic promotors ，mechanical strengthening ，field strengthening ，adding porous media/nano-fluids ，and using oil/water emulsion. Various technologies of hydrate-based separation were analyzed. Phase equilibrium study provided the theoretical basis for the purification of biogas by hydrate method. Reasonable selection of thermodynamic and kinetic promoters could effectively improve gas hydrate phase equilibrium conditions ，promote hydrate formation ，increase gas storage effect and improve separation efficiency. Mechanical strengthening and field action promoted hydrate formation by enhancing the mass and heat transfer effect in the hydration process. Adding porous media/nano-fluids could increaseE-mail ：***************************。
沼气提纯可行性研究报告
沼气提纯可行性研究报告一、可行性研究目的本报告旨在对沼气提纯技术的可行性进行研究，探讨沼气提纯技术的发展现状、优缺点及未来发展趋势，分析沼气提纯技术在实际应用中的优势和存在的挑战，为相关行业的技术研发和推广提供参考依据。
二、沼气提纯技术的现状目前，沼气提纯技术主要包括物理吸附法、化学吸收法、膜分离法、压力吸附法等多种方法。
这些技术在提纯效率、操作成本、废弃物处理等方面存在差异，各有优劣点。
1. 物理吸附法物理吸附法是一种通过吸附剂将沼气中的杂质分离出来的方法，常用的吸附剂包括活性炭、分子筛等。
物理吸附法操作简单、设备投资少、运行稳定，但吸附效率较低，需要定期更换吸附剂，且存在废弃物处理难题。
2. 化学吸收法化学吸收法是利用化学溶剂将沼气中的杂质吸收、分离出来的方法，常用的溶剂包括氨水、乙二醇等。
化学吸收法能够有效提取沼气中的二氧化碳和硫化氢等杂质，但操作成本高，溶剂需定期更换和回收，可能对环境造成污染。
3. 膜分离法膜分离法是利用不同大小的孔径或选择性通透性的膜将沼气中的杂质分离出来的方法，常用的膜包括多孔膜、反渗透膜等。
膜分离法具有分离效率高、能耗低、操作简单的特点，但膜的寿命短，易受污染影响分离效果。
4. 压力吸附法压力吸附法是利用各种吸附材料对沼气进行压缩、脱压、吸附的方法。
压力吸附法能够有效提取沼气中的杂质，操作简单，但设备复杂、能耗高，对操作人员技术要求较高。
三、沼气提纯技术的优势和挑战1. 优势（1）减少环境污染：沼气提纯可以有效去除沼气中的硫化氢、氨气等有害气体，减少对环境的污染。
（2）提高利用效率：提纯后的沼气热值更高，燃烧效率更好，可用于发电、供暖、工业生产等领域。
（3）节约能源成本：提纯后的沼气可以直接用于城市燃气管道输送，替代天然气，节约能源成本。
2. 挑战（1）设备投资高：沼气提纯设备投资成本较高，对生产厂家和用户都是一定的挑战。
（2）材料与技术要求高：沼气提纯技术对材料的选择和操作技术要求高，对操作人员技能水平提出挑战。
一文全面了解变压吸附法、化学吸收法、压力水洗法沼气提纯技术
一文全面了解变压吸附法、化学吸收法、压力水洗法沼气提纯技术沼气是一种具有较高热值的可燃气体，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源。
目前全国沼气工程建设量不断增加，随着沼气产量的不断增加，沼气的使用领域相继拓宽，对沼气的质量要求不断提高。
沼气净化提纯后可用于热电联产、并入天然气管网、车用燃料、化工燃料以及燃料电池等。
本文针对变压吸附法、化学吸收法、压力水洗法三种沼气提纯技术做出对比，以便大家更直观的了解这三种沼气提纯技术！一、沼气提纯技术介绍1、变压吸附法变压吸附（Pressure Swing Adsorption.简称PSA）是以压力为参量，根据不同气体在吸附剂上的吸附能力差异，扩散速率的不同（如N2、O2分离）或气体分子大小不同来实现气体的分离。
变压吸附一般在常温下进行，并在较高压力下气体组分吸附，减压下被吸附组分解吸，放出气体组分，吸附剂得到再生。
变压吸附法是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点：1）品纯度高；2）一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济；3）设备简单，操作、维护简便；4）连续循环操作，可完全达到自动化；5）无废水产生，环保性能好。
2、化学吸收法化学吸收法是利用二氧化碳和吸收液之间的化学反应将二氧化碳从排气中分离出来的方法。
二氧化碳气体在常温常压的情况下极易溶于化学吸收液（贫液）中形成富液，富液在高温的情况下，二氧化碳气体又很容易被解吸出来，从而实现二氧化碳气体的分离，达到沼气净化的目的。
化学吸收法对二氧化碳和甲烷气体的选择性很强，溶液和二氧化碳等酸性气体反应迅速，但甲烷气体不发生化学反应，通过该法进行的沼气净化提纯具有甲烷气体纯度高、甲烷气体损失率小等特点。
3、压力水洗法压力水洗法脱除二氧化碳是物理吸收过程，根据沼气中主要组分甲烷和二氧化碳在水中的溶解度不同而实现气体分离，在整个过程温度变化不大的条件下，甲烷在水中的溶解度随压力变化不大，CO2和H2S在较高压力下在水中溶解度大，在较低压力情况下因CO2和H2S在水中的溶解度小而释放出来，从而实现对二氧化碳气体分离完成沼气净化提纯。
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毕业设计报告(论文) 高压水洗提纯自动控制系统 所属系 化工与制药工程系 专 业 化学工程与工艺 学 号 06111205 姓 名 张 冬 燕 指导教师 杨 世 品 起讫日期 2015.1 --- 2015.6 设计地点 东南大学成贤学院 东南大学成贤学院毕业设计报告（论文） 诚 信 承 诺
本人承诺所呈交的毕业设计报告（论文）及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。
学生签名： 日 期： 东南大学成贤学院毕业论文
I 高压水洗提纯自动控制系统
摘要 沼气提纯有吸收法、变压吸附法、低温冷凝法和膜分离方法四种方法可以实现。我国对于沼气的利用率还不是特别高，而高压水洗沼气提纯工艺尚处于起步阶段。文章选用高压水洗吸收法提纯沼气。利用Aspen plus设计高压水洗的整套流程图并对塔进行模拟计算，通过计算算出进水量、进气量、塔压、水位等参数，再通过计算出的控制参数利用西门子PLC软件进行程序设计，采用PID控制算法进行编程，以充分提高沼气中甲烷的含量。 关键词：沼气提纯；高压水洗；aspen plus；西门子PLC；PID控制 东南大学成贤学院毕业论文
II The Automatic Control System of Purifying by High Pressure Water Washing Abstract The four ways for biogas purification is absorption、PSA、cryocondensation law and membrane separation processes. For the utilization of biogas is not particularly high in the China and high pressure washing biogas purification technology is still in its infancy. This article choose high-pressure water absorption purified biogas. Aspen plus is used to desgin the entire flow chart of the high pressure washing biogas and tower simulation. When calculate the amount of water、intake air 、pressure of the tower、the water level and other parameters, I will use Siemens PLC design automatic control system.I use PID control algorithm control the sysiem in order to fully enhance the methane content of the biogas,then improve the utilization of methane.
Key words: Biogas purification;High pressure washing;Aspen plus;Siemens PLC;PID controling 东南大学成贤学院毕业论文
III 目录 摘要 ............................................................................................................................................ I 关键词 ........................................................................................................................................ I 第一章 引言 .............................................................................................................................. 1 第二章 沼气提纯装置 .............................................................................................................. 2 第三章 提纯设计 ...................................................................................................................... 3 3.1 吸收塔装置 ................................................................................................................. 3 3.2 闪蒸罐装置 ................................................................................................................. 4 3.3 解吸塔装置 ................................................................................................................. 4 第四章 仿真分析 ...................................................................................................................... 6 4.1 工艺参数 ..................................................................................................................... 6 4.2 结果讨论 ..................................................................................................................... 7 第五章 自动控制简介 .............................................................................................................. 8 5.1 自动控制设计思路 ..................................................................................................... 8 5.2 PLC简介 ...................................................................................................................... 8 5.2.1 可编程控制器概念 .......................................................................................... 8 5.2.2 可编程控制器的工作原理 .............................................................................. 9 5.2.3 PID控制算法 .................................................................................................. 10 5.3 MCGS简介 ................................................................................................................ 12 5.3.1 MCGS组态软件的概述 ................................................................................. 12 5.3.2 MCGS组态软件分析 ..................................................................................... 12 第六章 自动控制方案设计 .................................................................................................... 14 6.1 流量PID控制逻辑图 ............................................................................................... 15 6.1.2 PID梯形图 ...................................................................................................... 17 6.2 MCGS设计 ................................................................................................................ 19 结论 .......................................................................................................................................... 23 鸣谢 .......................................................................................................................................... 24 参考文献 .................................................................................................................................. 25