膜分離和冷凝過程,所述合成氣依次經(jīng)過第一級(jí)壓縮機(jī)15、第一級(jí)膜分離器 16、第一級(jí)冷凝器17、第二級(jí)壓縮機(jī)18、第二級(jí)膜分離器19和第二級(jí)冷凝器22后進(jìn)入生物 反應(yīng)器。通過多級(jí)壓縮、膜分離和冷凝過程,可W進(jìn)一步提高進(jìn)入生物反應(yīng)器中的合成器 中的氨氣的濃度,同時(shí)可W提高二氧化碳的濃度。
[0036] 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,優(yōu) 選 75%。
[0037] 作為優(yōu)選,進(jìn)入生物反應(yīng)器的合成氣的二氧化碳的摩爾百分含量為4%W上。
[0038] 如圖1所示,所述從合成氣潔凈裝置中出來的合成氣分為兩股氣流2和10,一股氣 流10直接用于發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電,一路氣流2進(jìn)入第一級(jí)壓縮機(jī)2進(jìn)行壓縮,從壓縮機(jī)出來 的氣流3進(jìn)入第一級(jí)膜分離器15,從膜分離器分理出來的兩股氣流4、5, 一股氣流4用于發(fā) 電機(jī)進(jìn)行發(fā)電,一股氣流5進(jìn)入第一級(jí)冷凝器16,在冷凝器中將氣流5中的水分進(jìn)行冷凝, W排除其中的水分,從第一級(jí)冷凝器16出來的氣流7進(jìn)入第二級(jí)壓縮機(jī)18,壓縮后的氣流 7進(jìn)入第二級(jí)膜分離器19,從第二級(jí)膜分離器19分理出兩股氣流,一股氣流8用于發(fā)電機(jī) 發(fā)電,一股經(jīng)過第二級(jí)冷凝器27冷凝后進(jìn)入生物反應(yīng)器23。
[0039] 厭氧發(fā)酵罐26中產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過沼氣潔凈裝置25后的氣流1,進(jìn)入生物反應(yīng)器 23中。
[0040] 在生物反應(yīng)器23中生成的氣流經(jīng)過第=級(jí)冷凝器24,形成最后的氣流12。
[0041] 優(yōu)選,氣流1中的主要成分為甲燒和二氧化碳,優(yōu)選其中甲燒含量最多,超過45% W上。
[0042] 優(yōu)選,氣流2中的包含氮?dú)狻⒁谎趸?、氨氣、二氧化碳,同時(shí)還包含少量的甲燒, 其中氮?dú)夂孔罡?,其次是一氧化碳和氨氣?br>[0043] 氣流3和氣流2的含量相同。
[0044] 優(yōu)選,氣流5中主要包含氨氣、二氧化碳、氮?dú)夂鸵谎趸?,同時(shí)還有少量的甲燒 和水蒸氣,其中氨氣含量最高,超出了 50%,其次是二氧化碳。
[0045] 優(yōu)選,氣流9中主要含有氨氣,優(yōu)選含有二氧化碳,同時(shí)還具有少量的一氧化碳、 氮?dú)夂退魵狻?br>[0046] 作為優(yōu)選,在生物反應(yīng)器中,二氧化碳與氨氣的比例為:1比4(摩爾數(shù)比例)。
[0047] 氣流10和氣流2連接的位置設(shè)置S通閥,所述S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。所述系統(tǒng)還包括二氧化碳濃度檢測(cè)裝 置、氨氣濃度檢測(cè)裝置、甲燒濃度檢測(cè)裝置,所述二氧化碳濃度檢測(cè)裝置、氨氣濃度檢測(cè)裝 置、甲燒濃度檢測(cè)裝置與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)連接;所述系統(tǒng)還包括流速檢測(cè)裝置,所述流速檢 測(cè)裝置與控制器數(shù)據(jù)連接,所述在氣流9的管路上設(shè)置二氧化碳濃度檢測(cè)裝置、氨氣濃度 檢測(cè)裝置和流速檢測(cè)裝置,在氣流1的管路上設(shè)置甲燒濃度檢測(cè)裝置、二氧化碳濃度檢測(cè) 裝置,所述控制器根據(jù)二氧化碳濃度檢測(cè)裝置、氨氣濃度檢測(cè)裝置、甲燒濃度檢測(cè)裝置計(jì)算 出進(jìn)入生物反應(yīng)器的二氧化碳摩爾數(shù)、氨氣摩爾數(shù)W及甲燒摩爾數(shù),并根據(jù)摩爾數(shù)來自動(dòng) 調(diào)整=通閥向氣流10和氣流2開度的大小。
[0048] 如果檢測(cè)進(jìn)入生物反應(yīng)器氨氣的摩爾數(shù)偏多,則控制器自動(dòng)調(diào)整S通閥,增加氣 流10的流量,減少氣流2的流量;如果檢測(cè)的氨氣的摩爾數(shù)偏少,則增加氣流2的流量,減 少氣流10的流量。
[0049] 如果檢測(cè)進(jìn)入生物反應(yīng)器的二氧化碳的摩爾數(shù)過多,則相應(yīng)的自動(dòng)增加氨氣的含 量,即控制器自動(dòng)調(diào)整立通閥,增加氣流2的流量,減少氣流10的流量,相反,控制器自動(dòng)調(diào) 整=通閥,增加氣流10的流量,減少氣流2的流量。
[0050] 如果測(cè)量進(jìn)入生物反應(yīng)器的甲燒的摩爾數(shù)過多,則控制器自動(dòng)調(diào)整=通閥,增加 氣流2的流量,減少氣流10的流量,通過增加氣流2中的氨氣和二氧化碳,相反,控制器自 動(dòng)調(diào)整=通閥,增加氣流10的流量,減少氣流2的流量。
[0051] 作為優(yōu)選,還包括與生物反應(yīng)器相連的氨氣管道、甲燒管道及其二氧化碳管道,用 于向生物反應(yīng)器中輸入氨氣、甲燒和二氧化碳,同時(shí)每個(gè)管道上設(shè)置閥口和速度檢測(cè)裝置, 所述閥口和速度檢測(cè)裝置與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)接??刂破鞲鶕?jù)進(jìn)入生物反應(yīng)器中的氨氣、 甲燒和二氧化碳的摩爾數(shù),自動(dòng)控制氨氣管道、甲燒管道及其二氧化碳管道閥n,W便向生 物反應(yīng)器中輸入相應(yīng)的氣體,使生物反應(yīng)器中的氣體含量達(dá)到最佳的比例。
[0052] 作為優(yōu)選,=通閥可W使用在氣流10和氣流2的管路上分別設(shè)置閥口來代替,實(shí) 現(xiàn)上述控制功能。所述閥口與控制器數(shù)據(jù)聯(lián)接,所述控制器自動(dòng)控制閥口的開度,W便調(diào)整 氣流10和氣流2的流量。
[0053] 作為優(yōu)選,可W在生物反應(yīng)器中設(shè)置氨氣濃度檢測(cè)裝置、甲燒濃度檢測(cè)裝置、二氧 化碳濃度檢測(cè)裝置,分別檢測(cè)生物反應(yīng)器中氨氣、甲燒、二氧化碳的摩爾數(shù),并根據(jù)檢測(cè)的 結(jié)果如前面所述來自動(dòng)調(diào)整各個(gè)閥口,使生物反應(yīng)器中的氣體含量達(dá)到最佳的比例。
[0054] 作為優(yōu)選,在氣流9的通道上設(shè)置閥n,用于控制進(jìn)入生物反應(yīng)器中的氣流9,從 而控制進(jìn)入生物反應(yīng)器中的氨氣的數(shù)量。
[0055] 如果測(cè)量的生物反應(yīng)器中氨氣的含量較低,則控制器自動(dòng)增加閥口的開度,如果 測(cè)量氨氣含量較高,則控制器自動(dòng)減少閥口的開度。當(dāng)然,也可W采用手動(dòng)方式控制。
[0056] 作為優(yōu)選,在厭氧發(fā)酵罐中,反應(yīng)溫度在35-60攝氏度之間。優(yōu)選為兩種35-40攝 氏度或者50-60攝氏度。反應(yīng)壓力低于化ar,優(yōu)選1-1.Sbar,進(jìn)一步優(yōu)選,1.1-1.加ar。反 應(yīng)的原料包括有機(jī)物,例如餐楓垃圾,污泥,牲畜糞便,賴桿等有機(jī)物。原料粉碎后加水注入 發(fā)酵罐,厭氧菌將有機(jī)物分解產(chǎn)生沼氣。具體過程如下:
[0057] 第一階段為水解發(fā)酵階段,是指復(fù)雜的有機(jī)物在微生物胞外酶的作用下進(jìn)行水解 和發(fā)酵,將大分子物質(zhì)破鏈形成小分子物質(zhì)。例如:?jiǎn)翁?、氨基酸等小分子物資,為后一階段 做準(zhǔn)備。
[0058] 第二階段為產(chǎn)氨、產(chǎn)乙酸階段,該階段是在產(chǎn)酸菌,例如膠醋酸菌、部分梭狀芽抱 桿菌等的作用下分解上一階段產(chǎn)生的小分子物質(zhì),生成乙酸和氨。第二階段中,CO2+CH4. C02+4H2-乂 電+4&0。
[0059] 第二階段產(chǎn)酸速率很快,致使料液抑值迅速下降,使料液具有腐爛氣味。
[0060] 在生物質(zhì)反應(yīng)爐中進(jìn)行生物質(zhì)氣化反應(yīng),生物質(zhì)氣化反應(yīng)是在一定的熱力學(xué)條件 下,借助于空氣部分(或者氧氣)、水蒸氣的作用,使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原 重整反應(yīng),最終轉(zhuǎn)化為一氧化碳,氨。生物質(zhì)氣化反應(yīng)是本領(lǐng)域現(xiàn)有的一個(gè)常見的技術(shù)。
[0061] 在生物反應(yīng)器中,甲燒菌將二氧化碳,利用氨氣還原為甲燒。
[0062] 生物反應(yīng)器作為優(yōu)選密閉容器,可承壓不高于2個(gè)大氣壓。
[0063] 生物反應(yīng)器的甲燒菌及其它厭氧菌通常從其它發(fā)酵罐移植。
[0064] 作為優(yōu)選,生物反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度為30 - 60攝氏度,反應(yīng)壓力為1 - 2個(gè)大氣 壓。 陽0化]進(jìn)一步優(yōu)選,反應(yīng)溫度為40 - 50攝氏度,反應(yīng)壓力為1. 1-1. 5個(gè)大氣壓。
[0066] 作為優(yōu)選,在生物反應(yīng)器中,先輸入一部分甲燒菌,作為種子,在合成甲燒的過程 中,來自厭氧發(fā)酵罐中的甲燒與種子甲燒菌進(jìn)行反應(yīng),進(jìn)一步生成甲燒菌,同時(shí)生物反應(yīng)器 中的生成的甲燒的一部分也會(huì)與種子甲燒菌進(jìn)行反應(yīng),進(jìn)一步生成甲燒菌。
[0067] 在生產(chǎn)過程中,針對(duì)甲燒氣體的生成情況,還可W不斷的從外邊移植甲燒菌。
[0068] 作為優(yōu)選,所述