沼气膜分离应用介绍

沼气膜分离应用介绍第1页，共20页，2023年，2月20日，星期日

上海精腾科技有限公司，主要从事本集团产品的销售以及代理国外知名企业的相关产品，并负责在中国市场拓展以及推广应用等业务。

上海精腾科技有限公司和中科院膜技术国家工程研究中心合作,在中国代理日本宇部兴产株式会社（UBE）各类气体分离膜，我们以领先的技术，优异的品质和快捷高效的服务赢得国内外客户的赞誉。本集团总部设在香港，创立于1995年，集团员工总数约2000人。一、公司简介第2页，共20页，2023年，2月20日，星期日沼气是有机物质在厌氧条件下经多种微生物协同发酵产生的可燃混合气体，主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)。甲烷占50％一70％，二氧化碳占30％一50％，还有少量氢、一氧化碳、硫化氢、氧和氮等气体。甲烷俗称瓦斯，是天然气的主要成份，容易燃烧、热值较高，燃烧时不会产生烟尘，是一种清洁能源。对沼气进行提纯处理，使之达到与天然气一样的品质，可实现与天然气的互联互通。提纯后的沼气中CH4含量为95%～98%，CO2含量为2%～5%城市有机垃圾、污水处理厂的污泥、农村的人畜粪便、作物秸秆等，皆可做产生沼气的原料。沼气应用的介绍第3页，共20页，2023年，2月20日，星期日二、气体膜分离的原理

气体膜分离技术是根据混合气体中各组分气体透过高分子膜时，其在膜内的溶解度和扩散渗透速率的不同，从而达到分离目的。根据这一特性，可以将各种气体分为“快气”和“慢气”

H2OH2HeCO2O2ArCON2CH4C2H6不是根据分子大小易透过难透过各种气体在高分子膜上的相对透过速率比较第4页，共20页，2023年，2月20日，星期日

当无液态水、无油的压缩沼气沿中空纤维管内腔流动时，各种气体的分压在中空纤维丝管的高压侧（原料侧）与低压侧（渗透侧）所形成的驱动力—分压差作用下，溶解系数和扩散系数大的气体（如CO2）优先透过管壁，其余气体（CH4）相对受到阻隔，从而达到分离的目的。

膜法分离沼气（CO2/CH4）原理第5页，共20页，2023年，2月20日，星期日

沼气膜结构示意图

排放气CO2（渗透气体）沼气压缩（原料气体）产品气CH4(未渗透气体）沼气压缩（原料气体）产品气(未渗透气体）CH4富集气体聚酰亚胺中空纤维膜丝第6页，共20页，2023年，2月20日，星期日UBE膜构成结构及特征

构成

:非对称中空丝膜材料:芳香族聚酰亚胺

TG>300℃最大操作温度:120℃

最大操作压力:2.1MPaG

特征

:

高透过性高分离性

高耐久性高耐溶剂高机械性能

中空纤维高分子材料膜最具有应用前景第7页，共20页，2023年，2月20日，星期日垃圾填埋气体

沼气发酵罐沼气净化系统

沼气压缩机排放气（渗透气体）产品气（未渗透气体）甲烷富集气体电加热器后冷却器水雾过滤器油雾过滤器碳床过滤器颗粒过滤器原料气体典型的沼气膜分离提纯工艺流程

第8页，共20页，2023年，2月20日，星期日◆水/湿度：应避免液态水相对湿度小于80RH%◆颗粒：尽可能少且小于0.01μm◆残油：<0.01mg/Nm3(＜0.008ppmw/w)◆碳氢化合物：<0.013mg/Nm3(＜0.01ppmw/w)◆硫化氢：<3vol%◆氨气和胺类：<100vppm◆酸：尽可能避免◆芳香族：尽可能低◆乙醇：无影响

膜需要避免的污染第9页，共20页，2023年，2月20日，星期日气体分离膜性能表述膜性能通常由此来表述产气量：单根膜产气体的量；随压力和温度的升高而增大回收率：单种气体的产量和混合气体量的百分比；回收率高表示需要的压缩空气少，运行经济；随压力升高而稍有增加,随温度升高而略有下降使用寿命：膜的使用寿命与膜本身性能以及运行环境和维护有关；膜性能压力升高温度升高产气量增加增加回收率略增加略下降第10页，共20页，2023年，2月20日，星期日三、沼气分离气体的应用

沼气发酵气体(CH4:60%,CO2:40%)

牲畜粪便沼气回收池

净化的甲烷气体

CH4≥95%

垃圾填埋气体甲烷气体的主要用途

--代替天然气

●管道供气燃烧

●汽车动力能源

●电力发电机能源

CO2/CH4分离膜组第11页，共20页，2023年，2月20日，星期日沼气中提纯甲烷（CO2分离膜组）

单级分离流程原料气体产品气排放气膜组原料气条件流量压力回收率组分物料平衡原料气排放气产品气流量温度

压力组分

第12页，共20页，2023年，2月20日，星期日沼气中提纯甲烷（CO2分离膜组）

双级分离流程

原料气产品气

阶段物料平衡膜组流量排放气压缩机回收率压力原料气条件组份阶段排放气阶段阶段原料流量产品气第13页，共20页，2023年，2月20日，星期日沼气中提纯CH4/CO2—结合低温回收CO2装置

（CO2分离膜组）原料气产品气排放气物料平衡回收率阶段流量气体条件阶段阶段阶段高纯度低温回收装置是必需的原料流量产品气量排放气流量压力组份压缩机第14页，共20页，2023年，2月20日，星期日甲烷气体是影响温室效应的重要因素之一，CH4气体比CO2的实际影响要高20倍以上，必须逐步控制减少。甲烷气体只有进行分离和提纯才能有效地加以利用。对沼气进行提纯处理，使之可达到与天然气一样的品质。膜分离法比吸附法可以回收更多的甲烷，投资也少，因而具有更大的优势。UBE--高分子聚酰亚胺中空纤维膜分离沼气（CO2/CH4）它具有独特的优点：使用寿命长，它不用电源、使用安全，结构紧凑，节省空间，直接利用压缩沼气本身压力作为分离气体的推动力，分离后气体的纯度CH4≥95%

四、为何选用膜法分离沼气(CO2/CH4)第15页，共20页，2023年，2月20日，星期日工艺流程简单、可靠性高投资及运行费用低占地面积小、开停车简单、使用寿命长产品CH4纯度可达≥95%产品CO2纯度、回收率可达85%-95%采用两级膜分离时,产品CO2纯度可达到99.9%以上膜法分离CO2/CH4装置特点第16页，共20页，2023年，2月20日，星期日

型号尺寸规格(mm)连接口(Rc)最高工作压力重量(kg)材料LDd原料入口未渗透气出口渗透气出口(Mpa)

膜主体封头CO-C05A63489703/8B3/8B3/8B1.42.7A6063A5056CO-C10A1110109703/8B3/8B½B1.44.8A6063A5056CO-C10F1110109703/8B3/8B½B1.45.0A6063A5056CO-410A1160165100½B½B¾B1.414A6063A5056CO-510F10801801301B1B11/2B1.416A6063A5056CO-6151B11/2B0.9435A6063A5056CO-710F108024418011/2B11/2B2B1.0433A6063A5056CO-815T156026221611/2B11/2B2B0.4970SUS304SUS304CO-1015#1520249216----45SUS304

SUS304#CO-1015：无外壳

沼气分离膜机械参数-UBE第17页，共20页，2023年，2月20日，星期日五、沼气的综合利用及市场前景节约能源

每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为20800－23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量，相当于5.8~7度电。沼气通过发酵、提纯可转换成为高品位、高热值的清洁能源，可以节约一半以上的传统能源。具有开源与节流的双重作用，是解决农村能源短缺问题的一种重要方式。保护环境

可以显著减少农村对薪柴、煤炭的使用量，切实有效地降低CO2、SO2排放强度，恢复和治理生态环境。沼肥(包括沼液和沼渣)可作为优质有机肥提供作物营养，刺激和调节作物生长，对某些病害和虫害具有防治作用，并能增强作物抗病性，沼气燃烧后产生的CO2用以气体施肥，能够提高作物产量，所有这些作用是通过沼渣、沼液作为底肥、追肥、叶面肥、浸种等方式实现的。

第18页，共20页，2023年，2月20日，星期日六、沼气产业的发展方向

目前我国沼气产业已步入快速发展阶段，工艺技术日趋完善，但工程装备水平远远低于国际先进水平。建议我国沼气回收技术应借鉴国外先进的、已