[發(fā)明專利]一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110338789.8
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN103087793A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒中海;羅剛;謝麗;周琪
• 申請（專利權(quán)）人: 上海百沃思水處理科技有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10L3/10;C12P5/02
• 代理公司: 上海精晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 何新平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煉焦工業(yè)副產(chǎn)品的處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝。

背景技術(shù)

焦爐氣，是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品，每噸干煤可生產(chǎn)焦爐氣300-350m³。其主要組成為：H₂?55％-60％，CH₄?23％-27％，CO?5-8％，C₂以上不飽和烴2％-4％，CO₂?1.5％-3％，O₂?0.3％-0.8％，H₂S?0.01％，N₂?3％-7％。利用焦爐氣合成天然氣開辟了焦爐氣高效利用的新途徑，不僅能帶動焦化和能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步，還能解決焦爐氣排放造成的環(huán)境污染和資源浪費問題。

目前，焦爐氣生產(chǎn)甲烷的方法主要包括化學方法和物理方法，其中化學方法是把焦爐氣中除甲烷外的其他成分轉(zhuǎn)化為甲烷，而物理方法是采用變壓吸附分離、深冷分離、膜分離等方法，對甲烷進行提純。與之相關(guān)的專利包括CN191985A，CN101818087A，CN101591578A等，然而這些方法都需要在幾百度的高溫、高壓以及有催化劑存在的情況下進行，此外對焦爐氣中H₂和CO₂的利用也不夠完全，而且投資運行成本都比較高。本發(fā)明針對以上問題，提出了一種利用微生物的方法實現(xiàn)焦爐氣甲烷化的新工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有方法都需要在高溫、高壓和催化劑條件下運行，轉(zhuǎn)化烷氣的效率低，投資運行成本高等問題，提供了一種焦爐氣制備天然氣的工藝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于具有如下工藝步驟：a.將焦爐氣和添加的CO₂氣體混合，得到混合氣體；

b.將混合氣體通入具有高活性厭氧微生物的厭氧反應(yīng)器中，在該厭氧反應(yīng)器中停留0.5-4小時，原來的焦爐氣中的CO₂、H₂和CO均被利用生成CH₄，原來焦爐氣中的H₂S通過高活性厭氧微生物中的硫細菌生成S單質(zhì)；

c.最后，通過變壓吸附分離方法或深冷分離方法將N₂等其他雜質(zhì)分離出來，獲得了具有高甲烷含量的天然氣。

所述的步驟a中焦爐氣與添加的CO₂混合時，CO₂的量按以下方法確定：VCO_2added＝(VH₂-3×CO)/4-VCO₂。

所述的步驟b中，高活性厭氧微生物需要通過以H₂，CO，CO₂為基質(zhì)預先馴化，并采用含蛋白胨和磷酸氫二鉀的營養(yǎng)鹽液體培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。

所述的步驟b中，厭氧反應(yīng)器的溫度為中溫30～40℃或者高溫50～60℃。

所述的步驟b中，厭氧微生物接種的污泥可采用自來水廠的剩余污泥或厭氧反應(yīng)器的污泥或下水道底泥。

所述的步驟b中厭氧反應(yīng)器可采用連續(xù)攪拌式反應(yīng)器CSTR反應(yīng)器或上流式厭氧污泥膨脹床反應(yīng)器UASB。

所述的步驟b中氣體與高溫厭氧微生物混合可采用機械攪拌、氣體攪拌或中空纖維膜曝氣。

本發(fā)明的有益效果是：采用微生物工藝將焦爐氣通過補充CO₂后制天然氣尚無先例，該技術(shù)高效經(jīng)濟，無需投加催化劑，無需高溫高壓，可以把焦爐氣中除甲烷外的大部分的成分轉(zhuǎn)化為甲烷，為解決我國能源領(lǐng)域所面臨的資源短缺，環(huán)境污染，能源結(jié)構(gòu)不合理等問題提供了新方法；

該工藝過程中利用了溫室氣體CO₂，不但減少了CO₂的排放，將CO₂轉(zhuǎn)化為新的能源，提供了一種CO₂資源化利用的新途徑。因此有助于溫室氣體減排；

由于焦爐氣中含有微量的O₂，而H₂S可以通過硫細菌生成S單質(zhì)，該過程可以在步驟b厭氧反應(yīng)器中實現(xiàn)，微量的O₂也不會對厭氧微生物有抑制，因此無需專門設(shè)備脫除H₂S。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程示意圖。