本发明涉及混合气分离、净化和可再生能源回收利用领域，特别涉及一种沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法。
背景技术：
1、厨余垃圾厌氧沼气和填埋场厌氧环境产生填埋气主要成分是甲烷和二氧化碳，其中甲烷占45～60％，二氧化碳占40～60％，沼气可直接用于发电或锅炉产蒸汽，或是对沼气进一步提纯获得高纯甲烷作cng或者并入燃气管网。提纯方法有高压水洗、变压吸附、胺吸收等，这些方法主要目的是获得资源化沼气中的甲烷，较少的关注二氧化碳的回收，提纯后的浓缩后二氧化碳尾气(二氧化碳浓度80-90％)通常作为废气高空放散。
2、已有的专利中，如cn117327518a采用中按比例加入氢气到沼气中，在催化剂作用下，沼气二氧化碳与氢气进行甲烷化反应获得天然气，该工艺运行条件苛刻，工艺和设备均不成熟，并且氢气的引入限制了其应用推广。cn101691320b采用组合工艺，主体为变压吸附获得高纯甲烷，对尾气新增加一套二氧化碳二次提纯措施，二次提纯采用深冷精馏或结合膜分离来二次提纯二氧化碳，新增加设备和运行工序，提纯效果和二氧化碳回收率均能得到保证，但是要新增加设备，带来较大的建设和运营成本负担。如cn104190201a中采用醇胺溶液吸收沼气二氧化碳后，二氧化碳富液解析后获得高纯二氧化碳，但由于沼气中二氧化碳含量超过40％，胺法成本与二氧化碳浓度正相关，使得该工艺运行过程能耗较高。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种沼气同步提纯获得高纯甲烷和二氧化碳的方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、吸附剂是变压吸附过程中的核心，co2/ch4吸附分离材料根据吸附质与吸附剂作用机理，可分为平衡型吸附剂与速率型吸附剂。平衡型吸附剂基于平衡吸附容量差异及选择性实现气体的分离，平衡型吸附剂吸附容量大，达到吸附饱和的时间相对较长，但是吸附剂的co2/ch4选择性可超过30。而速率型吸附剂基于气体组分在吸附速率的差异来实现气体的分离，速率型吸附剂吸附容量比较小，饱和时选择性约1-5，但co2在吸附剂达到平衡的时间更快，可以减少吸附周期来提高气体分离的效率。
4、基于不同类型吸附剂材料的特点，本发明技术方案为：
5、(1)采用速率型吸附剂，通过变压吸附系统分离沼气获得高纯甲烷气体和二氧化碳尾气；
6、(2)采用平衡型吸附剂，对步骤(1)的二氧化碳尾气进行吸附；
7、(3)对步骤(2)吸附剂进行解吸获得高纯二氧化碳气体。
8、进一步地，所述的沼气是有机垃圾厌氧处理或垃圾填埋产生的气体，其主要成分为甲烷和二氧化碳。
9、进一步地，所述的沼气先经过脱硫、脱水、增压、除杂后再进入步骤(1)所述的变压吸附系统，且不再引入氧气、氮气等杂质气体。
10、进一步地，步骤(1)所述的变压吸附系统由2-8个吸附塔和1-4个均压塔组成，并有配套工作时序用于连续运转，所述的速率型吸附剂吸附时间为30-240s，优选的，60-120s。
11、进一步地，步骤(2)所述的二氧化碳尾气选用二氧化碳浓度较高的尾气流股，优选的，采用逆放气或真空解吸气，吸附为常压吸附，吸附剂的二氧化碳/甲烷选择性大于30，通常在一个完整的工作流程里有多个不连续地吸附时序。
12、进一步地，步骤(3)所述的解吸一般采用抽真空解吸的方法，真空度为0.05-0.07mpa。
13、进一步地，根据吸附剂材料吸附速率和饱和容量的差异、吸附和解吸工作时序安排，速率型吸附剂和平衡型吸附剂填充量比例为1:5-1:20。
14、本发明具有以下有益效果：
15、(1)本发明基于变压吸附工艺，利用不同类型吸附剂的特点，可低能耗获得高纯甲烷和二氧化碳气体。
16、(2)结合变压吸附工作时序和工艺特点，选择合适的尾气流股，提高二氧化碳气体纯度和吸附效率。
17、(3)本发明无需增加额外高能耗工艺装置，系统能耗低，对现有装置影响小，适合已建项目改造。
1.一种沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，包括如下流程：
2.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，所述的沼气是有机垃圾厌氧处理或垃圾填埋产生的气体，其主要成分为甲烷和二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，所述的沼气先经过脱硫、脱水、增压、除杂后再进入步骤(1)所述的变压吸附系统。
4.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，所述的速率型吸附剂吸附时间为30-240s，优选的，60-120s。
5.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，所述的变压吸附系统有配套工作时序用于连续运转。
6.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，所述的部分尾气为高浓度二氧化碳的尾气流股，优选的，逆放气或真空解吸气。
7.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，步骤(2)所述的吸附为常压吸附，吸附剂的二氧化碳/甲烷选择性大于30。
8.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，所述的减压解吸采用抽真空的方法，真空度为0.05-0.07mpa。
9.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，根据吸附剂材料吸附速率和饱和容量的差异、吸附和解吸工作时序安排，速率型吸附剂和平衡型吸附剂填充量比例为1:5-1:20。
10.根据权利要求1所述的沼气提纯同步获得高纯甲烷和二氧化碳的方法，其特征在于，所述变压吸附系统包括甲烷提纯吸附塔和二氧化碳提纯吸附塔，甲烷提纯吸附塔填充入速率型吸附剂，二氧化碳提纯吸附塔填充入平衡型吸附剂，通过不同时序吸附循环获得高纯甲烷和二氧化碳。
