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1、废弃甲烷气液化装备项目可行性分析【废弃甲烷气液化装备】 ，是指利用煤层瓦斯气、垃圾填埋气、海底甲烷水合物等废弃甲烷气体，生产适用于常温灌装、并可作为燃油添加剂用途的一项节能减排及生物质能源工业应用的工艺和装备，是一种非常典型的节能减排模式。一、项目背景低碳经济是指对化石能源依赖度减小、温室气体排放较低的一种经济发展模式。二氧化碳和甲烷是温室气体的最主要来源，而与二氧化碳相比，一个甲烷分子的温室效应是一个二氧化碳分子的 21 倍。由于我国“十一五”期间大规模的推广应用了工程沼气，大量产生的沼气未能加以有效利用，因此本报告主要以沼气的废弃甲烷气体为例说明。沼气是由多种气体组成的混合气体，其中甲烷最
2、多，占 50%70%，二氧化碳次之。因此开发和利用沼气，是实现低碳经济、节能减排的一种行之有效的方法：既节约了生物质能源，又减少了温室效应。2006 年我国首次提出了“产业沼气”概念，目标为规模化地高效生产并纯化沼气加以商业利用。它有别于通常所说的自给型户用沼气，也不同于当前国内多数产气效率较低、只是就地使用而未成为商品的沼气工程。现有的沼气输送和装运技术如下：a. 管道输送系统在小范围短距的条件下，可用压缩机或鼓风机送入用户，但在远距离而气量达不到一定规模时是不经济的。b. 高压充瓶系统如将沼气装入到民用液化石油气罐中，根据计算在自然环境条件下只能容纳 0.4m3；甚至加压到 15MPa 其
3、容量也只有 5.4m3（每户耗气量约 1m3/d），显然行不通，而且由于其罐装压力太高，不符合民用压力容器规范。c. 溶剂法液化灌装系统利用同素异构体性质相近这一理化特性，将甲烷在一定的压力和温度下，通过微孔聚能、文丘里射流等方式溶入到己烷、辛烷、其它有机溶剂等助溶催化剂中，但实践证明，可罐装溶入甲烷的比例极小，经济性很差。d. 深冷液化灌装系统甲烷在常压下的液化温度是-160左右，液化后的甲烷体积缩小 625 倍，可以罐装存入具有真空绝热保冷的低压液体气瓶或储罐中，如埃克森美孚公司的专利生产富甲烷液体的方法，在-112能将沼气液化，德国的 ECB 公司 2001年开发出的每小时处理 8 立方
4、的液化装置。盛装深冷液体甲烷的容器须具有非常好的绝热能力，既使是在运输途中也仅允许有微量的挥发，对运输条件要求极为苛刻，而且深冷液化处理所需成本昂贵。因此如何改变甲烷的物理或化学性质，使其满足液化后常温常压储存和运输性能，是当前研究的热点。突破沼气液化技术这一难题，意味着可以实现沼气部分替代石化燃气，用作车用燃料添加剂、分散居民小区的罐装供气等。二、多元催化法液化沼气技术简介1、多元催化法液化沼气工艺净化的沼气于一定的温度和压力下，在特殊的多元催化剂环境中产生液化现象，控制合适的催化环境和条件，能够彻底实现沼气的主要成份甲烷的液化转化，流程见图 1。沼 气净 化 防 爆 压 缩 一 级 催 化
5、能 量 回 收能 量 回 收 二 级 催 化液 相 沼 气换 热 段 气 态 气 态气 态 气 态变 态变 态液 态液 态热 量 1热 量 2图 1 沼气液化-常温灌装工艺流程沼气首先通过净化装置，分离出杂质气体后，通过换热段升至一定温度，并经由防爆压缩机压缩至一级多元催化装置，使气相的化学键能发生变化；再经由一级能量回收装置回收热能 1 后，进入二级催化装置，热量 1 送回换热器再次利用；二级催化装置在多元催化剂环境中，将键能变化的气相沼气转化成液相产品，此过程热能 2 经二级能量回收装置也送回换热器再次利用。2、多元催化法液化沼气特点沼气多元催化法液化，无需深冷工艺，在多元催化剂环境中实现
6、液化，与其它技术相比主要有以下特点：1、彻底实现沼气的主要成份甲烷的液化转化；2、无需深冷；3、液化效率高，单次的液化率大于 60%；4、液化转化后产品常温常压运输，无需绝热贮运；5、液化后产品具有良好的燃烧性能。3.3 多元催化法液化沼气的性能指标本工艺制备出的液化沼气贮存稳定，火焰强度、燃烧热值近似于液化石油气，性能上完全能代替高品质天然气民用、发电、车用和其它场合，具有不可限量的应用前景。 三、与政策的适应性评价“十二五”期间，国家已把节能减排放在了七大新兴产业之首， “节能减排、新能源、新能源汽车”围绕的新能源问题占据了七大新兴产业的三项。能源问题的关键是供给结构调整，是“必须建立在自
7、主知识产权基础上的技术装备能力” 。利用沼气、煤层瓦斯气等废弃甲烷气体液化后低压常温运输的装备和技术，在煤气田节能减排以及“十一五”期间大型工程沼气的基础上，使沼气利用走向工业化发展的道路，向更大规模、更多领域、更高效益发展，可以为改善我国的能源结构、保证我国能源安全做出更大的贡献。四、项目的市场前景多元催化法液化-常温低压灌装新技术不仅可以用于沼气常压液化，还可用于煤层气、垃圾填埋场填埋气、海底天然气水合物等燃烧气的液化。煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的气体。煤开采过程中瓦斯爆炸引发的灾难比比皆是，不仅造成人员重大伤亡又
8、给煤炭企业带来巨大经济损失，其根源煤层气的外溢和爆燃。如果在煤炭开采之前进行煤层气的开发，既可有效利用能源，又可有效的降低瓦斯灾害程度。填埋气是生活垃圾中的有机物质在填埋过程中的发酵气体，城市生活垃圾正以超过 GDP 的速度每年 10%增长着，利用好垃圾填埋气，具有广阔的应用前景。海底天然气水合物是由水和甲烷主要气体，在低温、高压、气体浓度充足的条件下形成的一种结晶状固体物质，它也是近几十年发展起来的一种新能源，据估计大约有 l0 万亿吨碳，随气候发生变化使海洋升温，结晶物质释放出的气体必将作为可资利用的能源而加以重视。将多元催化法液化-常温低压灌装新技术运用于煤层气、垃圾填埋场填埋气、海底天
9、然气水合物的采集液化，同样可以体现出相同于沼气液化的便捷和优势。五、结论废弃甲烷气液化装备，为大力开发煤层瓦斯气、垃圾填埋气、海底甲烷水合物等废弃甲烷气体的商业利用，提出了一种全新的思路和创意，在能源紧缺和大气污染日趋严重的今天，其价值已受到政府的重视和高度关注。废弃甲烷气液化后还可采用常温低压灌装，然后用普通液化气罐进入用户，跟灌装液化石油气一样使用，非常方便快捷。废弃甲烷气液化后作 为 民 用 燃 料 气 ， 其 储 运 、 燃 烧 安 全 性 ， 预 混 气 热 值和 理 论 燃 烧 温 度 等 性 能 指 标 均 近 似 于 石 油 液 化 气 ， 适 用 于 炊 事 、 燃 油 发 动机 等 燃 料 和 添 加 剂 之 用 ， 具有很高的经济价值和环保价值。
