化工设备梁素钰，刘铁男，王文帆，李琳，杜倩（黑龙江省森林工程与环境研究所，森林持续经营与环境微生物工程重点实验室，黑龙江哈尔滨150081）25%，另外还有微量水气及H2S等其它杂气。精制后的沼气甲烷含量可高达93%以上，品质堪与天然气媲美。但沼气属于易燃易爆气体燃料领域，本研究结合沼气膜精制与储运工艺流程及特点，对沼气膜精制前的脱水除杂、脱硫、脱氨，膜脱碳精制和高压储运及使用等各环节进行安全性研究，对主要部件低压缓冲罐进行了结构设计与有限元分析，从安全的视角对沼气生产、膜精制及储运提出建议，构建了安全分析体系，为提升沼气能源品位及扩大沼气应用范围提供强有力的937：A沼气是可再生的、环保清洁的新型能源，通过微生物的厌氧发酵产生，虽来源广泛，但只有人工发酵沼气可被直接利用。沼气的低热值是其工业化的瓶颈，通过沼气精制工程，以各类型发酵材料的沼气池所产气态沼气为原料气，利用化工学科关于气体分离的先进技术等，对沼气进行去杂脱水、脱硫、脱碳，富集纯化甲烷（CH），再经压缩、储运环节等精制成具有天然气级品质的燃气，可应用到燃基金项目：黑龙江省财政厅专项资金（2014-01SCZP）；大兴安岭科技信息部课题（2013DXAL-01H）；哈尔滨市科技创新人才研备方向的研究。
气汽车、城镇居民管网、化工合成气等领域本研究根据沼气产气压力低、气量随工程大小可控等具体特点，先去除对设备产生腐蚀的有毒有害微杂气体，再采用气体膜分离法对沼气中的甲烷与co2进行分离。从安全视角对沼气生产、膜精制及储运提出建议，进而构建安全分析体系，为提升沼气能源品质及扩大沼气应用范围提供强有力的依据。
1沼气膜精制与储运工艺流程及特点目前，用于气体的精深加工工艺主要有化学物理吸收法、低温深冷分离法、变压吸附法及气体膜分离法8和这些方法的联合应用工艺等。而气体膜分离法主要是借助气体各组分在膜中渗透速率不同而实现的，膜两侧的分压差由渗透推动力提低压储气罐的结构示意图本低压储气罐容器的几何容积为1m3，多数情况下容器的长径比范围23.实验中设定的直径应符合封头的规格，直径设定为800mm，查《」B/T4746钢制压力容器用封头》标准，得知此规格的封头容积为0.0796m3，则可确定筒体高度为1674mm，长径根据容器直径，按照《GB150-1998钢制压力容器标准》，材料的许用应力；0焊接接头系数。
计算可得容器壁厚度为5.53mm，此厚度即为计算厚度，其名义厚度为计算厚度与腐蚀裕量之用寿命为10a.为确定低压储气罐的强度和材料性能，对低压储气罐结构进行有限元分析。根据建立低压储气罐结构模型，利用有限元软件设定材料参数和划分实体网格，施加载荷为设计压力1.3MPa，分析结果见。
由分析结果可见，低压储气罐的变形很小且分布均匀，*大变形为0.47mm，出现在封头的顶部；*大等效应力为102.1MPa，出现在容器壁与封头接触处，远小于实验设计所选材料的屈服极限；在*大等效应力处的结构*小安全系数为2.43，安全系数大于1，则结构处于安全状态，若安全系数小于1，则结构会处于危险状态甚至会被破坏。故从分析结果表明，低压储气罐的结构设计是可行的。
供。气体膜分离技术是高效的新型分离技术，般使用有机膜，如醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚酰胺膜等，分离天然气中的C02和石油开采中去除C 02.沼气原气为多组分混合气，利用沼气膜精制与储运工艺系统，采用膜分离具有工艺简单、操作弹性强、投资费用低等优点。本研究沼气膜精制与储运工艺系统主要流程见。
沼气膜精制与储运工艺流程图和，故需再向上圆整到钢板的商品厚度。本例腐蚀裕量为2mm，与计算厚度之和为7.53mm，与之*接近的钢板商品厚度为8mm，故确定容器壁厚度为8mm，此值符合Q 235-B对厚度不超过20mm的要求。
2.2低压储气罐结构有限元分析对于低压储气缓冲罐，根据膜的进口压力和气量，进行压力的选取和罐体体积的设计与制造。根据沼气膜组件膜的*佳分离效率要求压力为1.2MPa，故选择低压储气罐的工作压力为1.2MPa；设计流量*h'工作介质为压缩沼气，考虑到从压缩机排气口排出的气体温度会有变化，取150*C作为工作上限温度，工作温度范围选为0150*C，设计使2沼气膜精制中低压缓冲罐安全性研究2.1低压缓冲罐的结构设计低压储气罐的结构示意图见，进气口和出气口均采用DN100法兰接口。
安全阀梁素钰等：沼气膜精制工艺及低压储气罐结构设计的安全性研究'进气口梁素钰等：沼气膜精制工艺及低压储气罐结构设计的安全性研究总体变形图等效变形图安全系数图低压储气罐结构分析结果3沼气膜精制工艺安全分析体系沼气膜精制工艺涉及沼气生产、精制深加工与工业化应用，安全分析在于提出预防和控制沼液泄漏、设备腐蚀、燃气火灾爆炸事故的相应办法和措施，降低事故灾害的发生，为建立预警系统提供依据和。精制沼气的各项指标是参照我国车用压缩天然气标准要求的，*初应用时主要是定位在车用燃料和城镇管网等市场。按照我国车用燃料及城镇管道燃气发生事故的原因与预防进行应用，可以保证精制沼气的应用安全性。实验研究中，提出沼气膜精制工艺的安全分析体系，见。
沼气膜精制工艺的安全分析体系4结语沼气膜精制工艺安全生产与应用，应做到以下几项：（D合理布置精制工艺流程中对气体浓度的监测装置；（2防止冰晶产生危害，在生产过程中若是设备、管道或阀门有堵塞现象，可用甲醇疏通，严重时应停产处理；（3定期对设备、管道或阀门进行检查，发现腐蚀严重的应及时更换设备；（4在设计、安装设备时，应选择符合要求的材质，有高压运输的要求时，所涉及的管路、阀门及设备应能耐受*大压力，压力容器及设备必须安装压力计、安全阀、爆破片等防爆泄压装置，在不同压力的管道或设备之间，应安装逆止阀，防止高压系统的气体窜入低压系统引起爆炸；*无绝热保护的储罐应设置水喷淋冷却设施，压缩机房、泵房等应设有良好的通风设备，减少可燃气体的积聚；严格控制压力，气体流量、流速及0 2浓度检测，防止操作失误而发生压缩机爆炸；（7）各装置每年必须进行检修，对关键设备等进行物理探伤检测，保证设备、管线正常运转；（8沼气膜精制区域应根据人机工程学的要求，设置醒目的安全标志，控制明火的发生，设备和管线有完备的避雷和静电接地装置；（9应用计算机仿真设计并模拟沼气主要工作部件；（10逐步给出沼气膜精制过程中各环节规范化与标准化操作指南并日趋完善。
成喜雨，庄国强，苏志国。沼气发酵过程研究进展王钢汐IH屯王欣，等，我国沼气技术的利用现状与前景展望王海涛。沼气灌装工艺及集成装备技术研究D.广西大学硕士学位论文，2009，5，王海涛，黄福川，马奎，等。沼气净化压缩罐装的试验研究滕一万，武法文，王辉，等。C02/tH4高分子气体分离膜材料研究进展王震。甲烷/二氧化碳的吸附法分离D.天津：天津大学理学高洁，郭斌，周建斌。膜法分离二氧化碳研究现状及发展趋势TonoyukiSuzuki，YasuharuYamada.PhysicalandGasTransportPrDpertlesofNovelHyperbranchedPoly'mideSilicaHybridMem-branes黄汉生。温室效应气体二氧化碳的回收与利用魏星，黄维菊，陈文梅。国内外膜分离法天然气脱水研究现状杨爱军，张丽红，孙丽萍，等。膜技术在天然气分离中的应用梁素钰，王述洋，李二平。基于TRIZ的沼气生产精制压缩储运的系统研究中华人民共和国国家标准。天然气。GB17820-1999/1999，中华人民共和国国家标准。车用压缩天然气刘永进，胡佩玲，郭新民。我国天然气汽车的发展现状及展望万礼锋，尹贻林，张丽君，等。城市燃气管网安全分析体系周梦津。沼气使用技术DW.北京：化学工业出版社。2006.18-23.黄普铭。城市沼气积聚场所消防安全管理初探温丨页梯。沼气工程安全管理常识朱高明。沼气生产应用安全操作规程刘珍叶，赵思奇，刘阿静，等，四种理气类中成药的红外光谱研究。全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集，南付丛，李建平。基于标记树枝状大分子-二茂铁的分子印迹电化学传感器检测痕量赤霉素。全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集，南宁广西大学，2013.10：75-76，李攻科。复杂样品微萃取/色谱在线分析技术研究进展。全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集，南宁广（上接第53页）简便、灵敏度较高、重复性好的优点，但是由于其流动相为液体成本高，易引起环境污染，程序升温操作复杂，不能代替中低压柱色谱法等局限性；（4）毛细管电泳-电化学检测法操作比较方便，实验成本低，消耗少，应用范围广，但灵敏度较低。
