[發(fā)明專利]一種同步實現(xiàn)焦爐氣甲烷化及沼氣原位提純的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310041833.8
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103113010A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 謝麗;王雯;羅剛;周琪
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C07C9/04;C07C1/04;C07C1/12;C10L3/10
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發(fā)明涉及煉焦工業(yè)副產品綜合利用及沼氣提純，尤其是涉及一種同步實現(xiàn)焦爐氣甲烷化及沼氣原位提純的方法。

背景技術

厭氧消化工藝由于具有高負荷、低能耗、低運行成本、產生能源等優(yōu)點而廣泛應用于高濃度有機廢水(酒糟、垃圾滲濾液等)、有機廢棄物(污泥、牛糞、秸稈等)的處理。厭氧消化過程產生的沼氣的主要成分是50-70％甲烷(CH₄)、30-50％二氧化碳(CO₂)和少量的硫化氫(H₂S)、水(H₂O)、氨氮(NH₃)、氫(H₂)和一氧化碳(CO)等，是一種可持續(xù)的有價值的能量來源。未經處理的普通沼氣，能量密度低，熱值一般在5200-6600千卡/立方米之間，長期以來作為民用能源使用，目前也被用于發(fā)電。然而，隨著礦石燃料的枯竭，沼氣利用的需求不斷增長，將沼氣提純?yōu)榧淄楹?0％以上的生物天然氣正因其高效的利用而受到廣泛的關注。提純后沼氣熱值高(8000-9000千卡/立方米)，可遠距離運輸，也可用作車用燃料或注入天然氣管網取代天然氣。沼氣轉化為熱值較高的天然氣主要需要脫除其中的CO₂以提高CH₄的濃度，提純后的沼氣還需進一步凈化去除其中的硫化氫、水分等雜質。目前沼氣提純在工業(yè)上主要通過變壓吸附、水洗、聚乙二醇洗滌或膜分離等技術實現(xiàn)CO₂的去除，以上技術均需要在厭氧反應器外添加額外的設備實現(xiàn)沼氣提純，此外這些工藝都是采用物理化學方法實現(xiàn)沼氣提純，需要高壓或者投加化學物質才能進行，因而運行成本較高。沼氣提純的成本受提純技術，沼氣廠規(guī)模等的影響，目前在0.18-0.70美元/m³之間。提純過程中，約有2％-10％的CH₄會損失，隨CO₂排放到空氣中。由于CH₄的溫室效應是CO₂的20倍，因此該部分CH₄損失會對環(huán)境造成影響。

焦爐氣，是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經過高溫干餾后，在產出焦炭和焦油產品的同時所產生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產品，每噸干煤可生產焦爐氣300-350m₃。其主要組成為：H₂55％～60％，CH₄23％～27％，CO5-8％，C₂以上不飽和烴2％～4％，CO₂1.5％～3％，O₂0.3％～0.8％，H₂S0.01％，N₂3％～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業(yè)的技術進步，還能解決焦爐氣排放造成的環(huán)境污染和資源浪費問題。焦爐氣生產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。與之相關的專利包括CN191985A，CN101818087A，CN101591578A，CN101607859A等，然而這些方法都需要在高溫、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。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種同步實現(xiàn)焦爐氣甲烷化及沼氣原位提純的方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種同步實現(xiàn)焦爐氣甲烷化及沼氣原位提純的方法，該方法包括以下步驟；

(a)將焦爐氣與有機廢棄物通入厭氧反應器中；

(b)在厭氧反應器中，有機廢棄物被微生物降解生成CH₄和CO₂，產生的CO₂與焦爐氣中的H₂結合生成CH₄，在微生物作用下，焦爐氣中的CO和CO₂與H₂生成CH₄，得到以CH₄為主的沼氣；

(c)分離去除步驟(b)所得沼氣中的雜質，得到具有高甲烷含量的天然氣。

步驟(a)中通入厭氧反應器的焦爐氣的流量按以下方法確定：