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一種混合氣體冷凝使用的板翅式換熱器及其甲烷制備工藝的制作方法

文檔序號:9664867閱讀:499來源:國知局
一種混合氣體冷凝使用的板翅式換熱器及其甲烷制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于能源利用領(lǐng)域,尤其設(shè)及一種換熱器及包括換熱器的甲燒制備工藝和 系統(tǒng),屬于換熱器及其應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人類對能源的需求量越來越大。然而煤、石油、天 然氣等傳統(tǒng)能源儲備量不斷減少、日益緊缺,造成價格的不斷上漲,同時常規(guī)化石燃料造成 的環(huán)境污染問題也愈加嚴(yán)重,運(yùn)些都大大限制著社會的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。沼氣 是低成本可再生能源,但實(shí)際中通常需要對沼氣進(jìn)行提純,產(chǎn)生甲燒,W滿足不同用途(比 如:作為汽車燃料)的有關(guān)技術(shù)要求。傳統(tǒng)沼氣提純技術(shù)需要消耗大量能源,不符合當(dāng)前節(jié) 能減排和保護(hù)環(huán)境的要求。
[0003] 在甲燒生產(chǎn)的過程中,一般需要經(jīng)過換熱器進(jìn)行冷凝,目前的換熱器都是使用通 用的常見的換熱器,并不能很好的適用氣體的冷凝提純,因此需要開發(fā)一種新的類型的換 熱器,使其滿足沼氣生產(chǎn)過程中氣體的冷凝提純。
[0004] 此外,對于甲燒的生產(chǎn)過程,如何提高甲燒的產(chǎn)出率,也是甲燒生產(chǎn)工藝中一直 在追求的,利用氨氣提純生物質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲燒效率的有效方法,運(yùn)一方法基于 S油atier反應(yīng):CO2+4H2-CH4巧&0。傳統(tǒng)上,該反應(yīng)一般使用釘(Ru)基和儀(Ni)基催化劑 實(shí)現(xiàn)。但是目前并沒有一套成型的工藝或設(shè)備來實(shí)現(xiàn)氨氣提出甲燒。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明旨在提供一種氨氣提純生物質(zhì)氣中使用的換熱器及其利用氨氣提純生物 質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲燒效率的工藝,該工藝?yán)蒙锓椒▉韺?shí)現(xiàn)S油atier反應(yīng)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種混合氣體冷凝使用的板翅式換 熱器,所述板翅式換熱器包括互相平行的板片,所述板片之間設(shè)置翅片,所述翅片包括傾斜 于板片的傾斜部分,在傾斜部分上通過沖壓方式加工有突起,且傾斜部分兩側(cè)的流體通過 傾斜部分上沖壓方式形成的孔連通;所述突起從傾斜部分沿著混合氣體流動方向向外延 伸。
[0007] 作為優(yōu)選,所述突起的延伸方向與混合物的流動方向的夾角為a,同一個傾斜部分 設(shè)置多個突起,沿著混合物的流動方向,所述的夾角a越來越小。一種生物質(zhì)甲燒的制備工 藝,包括厭氧發(fā)酵罐、生物反應(yīng)器、氣化爐、壓縮機(jī)、膜分離器和冷凝器,所述厭氧發(fā)酵罐產(chǎn) 生的沼氣進(jìn)入生物反應(yīng)器,進(jìn)入生物反應(yīng)器的所述沼氣中含有甲燒和二氧化碳;氣化爐產(chǎn) 生的合成氣依次經(jīng)過壓縮機(jī)、膜分離器和冷凝器后,進(jìn)入生物反應(yīng)器,進(jìn)入生物反應(yīng)器中的 合成氣含有氨氣,在生物反應(yīng)器中,進(jìn)行合成甲燒的反應(yīng):CO2+4H2-CH4+2H2O;
[0008] 生物反應(yīng)器中使用的催化劑是氨營養(yǎng)型產(chǎn)甲燒菌。
[0009] 作為優(yōu)選,沼氣在進(jìn)入生物反應(yīng)器之前,還經(jīng)過沼氣潔凈裝置進(jìn)行凈化;氣化爐產(chǎn) 生的合成氣經(jīng)過合成氣潔凈裝置后進(jìn)入壓縮機(jī)。
[0010] 作為優(yōu)選,包括兩級壓縮、膜分離和冷凝過程,所述合成氣依次經(jīng)過第一級壓縮 機(jī)、第一級膜分離器、第一級冷凝器、第二級壓縮機(jī)、第二季膜分離器和第二級冷凝器后進(jìn) 入生物反應(yīng)器。
[0011] 作為優(yōu)選,進(jìn)入生物反應(yīng)器的沼氣,甲燒的摩爾百分含量45%W上,二氧化碳的摩 爾百分含量為30%W上,進(jìn)入生物反應(yīng)器的合成氣的氨氣的摩爾百分含量為70%W上。
[0012] 作為優(yōu)選,所述從合成氣潔凈裝置中出來的合成氣分為兩股氣流,分別是第二氣 流和第十氣流,第十氣流直接用于發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電或進(jìn)入換熱器發(fā)熱,第二路氣流進(jìn)入第 一級壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮,從壓縮機(jī)出來的氣流進(jìn)入第一級膜分離器,從膜分離器分理出來的 兩股氣流,分別是第四氣流和第五氣流,第四氣流用于發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電或進(jìn)入換熱器發(fā)熱, 第五氣流進(jìn)入第一級冷凝器,在冷凝器中將第五氣流中的水分進(jìn)行冷凝,W排除其中的水 分,從第一級冷凝器出來的氣流進(jìn)入第二級壓縮機(jī),壓縮后的氣流進(jìn)入第二級膜分離器,從 第二級膜分離器分理出兩股氣流,一股氣流用于發(fā)電機(jī)發(fā)電或進(jìn)入換熱器發(fā)熱,一股經(jīng)過 第二級冷凝器冷凝后進(jìn)入生物反應(yīng)器。
[0013] 作為優(yōu)選,第二氣流和第十氣流連接的位置設(shè)置=通閥,所述=通閥與控制系統(tǒng) 進(jìn)行數(shù)據(jù)連接,控制系統(tǒng)控制=通閥的開閉方向及其開度的大小。
[0014] 作為優(yōu)選,所述的冷凝器就是前面所提到的換熱器。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0016] 1)開發(fā)了一種適應(yīng)氣體的冷凝提純的換熱器,可W提高冷凝提出的效率。
[0017] 2)本發(fā)明通過設(shè)置生物反應(yīng)器,通過生物方法來實(shí)現(xiàn)甲燒的生產(chǎn),加大的提高了 甲燒的生產(chǎn)效率。
[0018] 3)本發(fā)明提出了一種全新的生產(chǎn)生物質(zhì)甲燒的工藝方法,將厭氧發(fā)酵和生物質(zhì)氣 化過程結(jié)合起來,降低沼氣提純過程耗能的同時,大幅增加甲燒產(chǎn)量,從而提高厭氧發(fā)酵和 生物質(zhì)氣化的整體效率。
[0019] 4)本發(fā)明的膜分離器是采用中空纖維和Matrimid聚合材料制成的,是一種像玻 璃一樣的聚合膜。通過膜分離器的作用,分離可W達(dá)到分子級。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的制備生物質(zhì)甲燒的工藝流程圖;
[0021] 圖2是本發(fā)明一種板翅式換熱器換熱板片結(jié)構(gòu)示意圖;
[0022] 圖3是本發(fā)明一個板翅單元的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0023] 圖4是本發(fā)明設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的示意圖;
[0024] 圖5是本發(fā)明設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的另一個示意圖; 陽0巧]圖6是本發(fā)明的S角形突起結(jié)構(gòu)示意圖;
[00%] 圖7是本發(fā)明S角形突起流道中的切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖8是本發(fā)明的制備生物質(zhì)甲燒的另一個實(shí)施例工藝流程圖
[0028] 附圖標(biāo)記如下:
[0029] 1-12氣流,13氣化爐,14合成氣潔凈裝置,15第一級壓縮機(jī),16第一級膜分離器, 17第一級冷凝器,18第二級壓縮機(jī),19第二級膜分離器,20發(fā)電機(jī),21換熱器,22第二級冷 凝器,23生物反應(yīng)器,24第=級冷凝器,25沼氣潔凈裝置,26厭氧發(fā)酵罐,27密封件,28流 體通道,29板片,30傾斜部分,31水平部分,32突起,33翅片。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。需要說明的是,本文中的 氣體含量,沒有特殊說明的情況下是摩爾含量。
[0031] 圖1展示了一種制備生物質(zhì)甲燒的工藝流程,如圖1所示,所述的制備工藝中包括 厭氧發(fā)酵罐26、生物反應(yīng)器23、氣化爐13、壓縮機(jī)、膜分離器和冷凝器,所述厭氧發(fā)酵罐26 產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入生物反應(yīng)器23中,進(jìn)入生物反應(yīng)器23的沼氣中含有甲燒和二氧化碳,作為 優(yōu)選,含量最多的依次是甲燒和二氧化碳;氣化爐13產(chǎn)生的合成氣依次經(jīng)過壓縮機(jī)、膜分 離器和冷凝器后,進(jìn)入生物反應(yīng)器23,進(jìn)入生物反應(yīng)器23中的合成氣含量最多的依次是氨 氣和二氧化碳,在生物反應(yīng)器23中,進(jìn)行合成甲燒的反應(yīng):CO2+4H2-CH4+2H2O;
[0032] 生物反應(yīng)器23中使用的催化劑是氨營養(yǎng)型產(chǎn)甲燒菌。
[0033] 作為優(yōu)選,沼氣在進(jìn)入生物反應(yīng)器23之前,還經(jīng)過沼氣潔凈裝置25進(jìn)行凈化,W 除去雜質(zhì),比如硫化氨,氨,氧硅烷等。
[0034] 作為優(yōu)選,氣化爐13產(chǎn)生的合成氣經(jīng)過合成氣潔凈裝置14后進(jìn)入壓縮機(jī)。通過 合成氣潔凈裝置W除去雜質(zhì),比如硫化物,焦油等。
[0035] 作為優(yōu)選,合成氣經(jīng)過多級壓縮、膜分離和冷凝的過程。進(jìn)一步優(yōu)選,如圖1所示 包括兩級壓縮、
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