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随着新能源开发和利用不断展开,沼气作为一种高燃烧效率、低污染的生物质能源,不仅满足我国日益增长的能源需求,而且对环境保护有重要意义。变压吸附提纯工艺具有操作简便、能耗低和低污染的优点,但是仍存在着吸附剂吸附效率低,工序参数选择难、产气纯度变化波动大等问题,因此选择和开发高效吸附剂,优化吸附塔结构,调整变压吸附工序,是提高变压吸附工作效率的关键因素。本文以从变压吸附提纯气体为目的,以沼气中脱除含硫化合物、CO2和N2为研究背景,分别测试常用活性炭和分子筛对沼气的吸附效果,并测试出最佳的工艺参数。在传统吸附塔的基础上优化塔底结构和对塔板进行设计,计算出集气罐容积,并对变压吸附过程进行模拟计算,最终利用本文的研究基础进行变压吸附工艺的工艺设计。通过比较常用活性炭和比表面积为3325m2/g的活性炭对CO2/N2/CH4的吸附效果,同时通过Langmuir吸附等温方程进行关联,采用同样的方法测定几种沸石分子筛对混合气的分离效果,确定了变压吸附工艺选用的吸附剂为高比表面积活性炭和13X分子筛,操作条件为35℃、0.5Mpa,两种吸附剂的解析时间分别为200s和250s。对传统变压吸附塔的塔内结构进行调整,并在塔底加入复合式挡板调节气流分布情况,塔内运行压力为-0.05-0.9Mpa压力,完成一个完整变压吸附工序时间为540s。采用adsim软件对塔高为3.2m,直径2.1m吸附塔的变压吸附过程进行模拟,根据产气流量设计体积为614.24L的储气罐。在此基础上,规划设计了新型沼气变压吸附工艺厂区布置图纸。采用该工艺对沼气进行变压吸附处理,得到最终产气中甲烷纯度为99.32%,回收率为92.12%,较国内外高出7个百分点。固定成本为808.2万元,第二年开始实现500万盈利,经济效益显著。