从垃圾填埋气中净化回收甲烷的工艺及其工业化应用

第1期 李克兵：从垃圾填埋气中净化回收甲烷的工艺及其工业化应用 5l 从垃圾填埋气中净化回收甲烷的工艺及其工业化应用 李克兵 (四川I天一科技股份有限公司，四JII成都610025) 摘要：介绍了四川天一科技股份有限公司从垃圾填埋气中净化回收甲烷的工艺技术原理及，并介绍了该技术在香港 中华煤气公司的工业化应用情况。 关键词：垃圾填埋气；净化；甲烷回收技术 中图分类号：’IQ028 文献标识码：B ●—、上．—j● l 刖青 文章编号：1001-9219(2009)-01-51-03 城市垃圾集中到填埋场，浇上细菌发酵剂再盖 上粘膜和泥土，垃圾中的有机物在厌氧过程中降解 产生的气体称为垃圾填埋气(Landfillgas，Ⅱ．G)。LFG 的成分复杂，并随着垃圾的稳定化进程、压实程度、 垃圾的组成和特性、填埋地区的水文地质及填埋方 式等因素而变，主要成分为CH．、N：、C02及H20，其 他微量杂质有140种以上。典型组成见表1。 表1 垃圾填埋气的典型组成 Table1 Thetypicalcompositionoflandfillgas C1-1440-50 H5 2队l∞ 二氯乙烯 C0232．-40 甲琉醇 3-5 二氯乙烷 M 2_4 乙硫醇0．1揶j三氯乙烯 Hi)3-12甲硫醚 5一lO 二氯氟甲烷 02 2_4二甲基二硫醚O．ol—D．05四氯乙烯 CO0．4．-0．6 COS<06二氯甲烷 N地l_3 CS2 <0．5 氯乙烯 33 苯 O．4—2 o．25苯乙烯0--0．5 28 甲苯4．7-35 o．6 乙苯3．5-13 6．3 氯苯o．1一1．o 12．O异戊烷0--0．1 1．4正戊烷。一伽|2 垃圾填埋气的主要成分为C02及CI{4，直接排 放会产生较强的温室效应，且容易引发爆炸事故， 且填埋气中的微量有机物会造成严重的环境污染。 垃圾填埋气也是一种可回收利用的能源，具有 很高的热值。净化回收利用填埋气中的甲烷，可变 废为宝，提高环境质量。由于填埋气的组成十分复 杂，尤其含有高沸点的硫化物，氯化物及其它有机 物，净化难度大。目前世界上已有20多个国家的 500多个垃圾填埋场进行填埋气的回收利用，大部 收稿日期：2008-09-26；作者简介：李克兵(1968-)，男，工学硕 士，电话028-859638979。电邮Ikbpa@163．{30m。 分垃圾填埋场是直接利用垃圾填埋气供内燃机发 电焚烧产生蒸汽供热，小部分填埋气经脱水净化后 用作管道煤气。 由于城市煤气或碳一化学Jjn-r对甲烷的纯度 要求较高，而填埋气中的主要成分为CO：及CH·，为 了提高甲烷浓度，增加净化气的热值，必须脱除 CO：。四川天一科技股份有限公司(简称天科股份) 经过多年的研发，发明了采用脱硫、冷冻、变温吸附 (简称鸭A)、变压吸附(简称PSA)联合工艺。TSA采 用特殊的吸附剂及配比脱除垃圾填埋气中的高沸 点物质，且吸附高沸点物质后的吸附剂在较低温度 下可以再生，PsA脱除大部分C02，从而达到浓缩甲 烷的目的。 2净化回收甲烷工艺原理及流程 2．1 基本原理 从表l数据可以看出，垃圾填埋气的组成十分 复杂。除常规的02、N：、CO、CH4、COz、C』。外，还含 有大量的高沸点组分及有毒的氯化物、硫化物等。 此外，由于垃圾种类的不同，垃圾填埋气中还可能 含有硅氧烷，硅氧烷经压缩或升温后均可能发生分 解成为粉状的二氧化硅，这种粉状物容易损坏压缩 机及管道阀门。 为了从垃圾填埋气中回收有效的甲烷组分，首 先必须除去高沸点的组分及有毒的氯化物、硫化物 等。根据沸点的高低及杂质组分的吸附、解吸性能， 采用冷冻液化及TSA相结合的办法除去高沸点的 组分、硅氧烷及有毒的氯化物、硫化物等。 垃圾填埋气中的主要杂质组分是C02，考虑到 垃圾填埋场多数处于荒郊，公用工程的供应十分困 难。而利用垃圾填埋气可以自身发电，因此，脱除 万方数据 52 天然气化工 2009年第34卷 C02采用变压吸附法。 变压吸附(PSA)是一种用于混合气体分离及净 化的技术。其基本原理是运用多孔性固体材料(吸 附剂)对混合气中各气体组分选择性吸附及各组分 在吸附剂上的吸附容量随压力的变化而呈现差异 的特性实现混合气体的分离或提纯。填埋气中各组 份在吸附剂上的吸附能力从小到大顺序如下： H．-,<02标准

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