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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_2

文檔序號(hào):9664867閱讀:來源:國知局
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
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