[實用新型]一種利用植物生物質制備天然氣的系統

有效

• 申請號: 201520434240.2
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN204874434U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 楊家華;朱運國;朱建強;張俊俊;倪建忠
• 申請（專利權）人: 江蘇河海新能源股份有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 何學成

技術領域

本實用新型涉及天然氣制備技術領域，特別涉及一種利用植物生物質制備天然氣的系統。

背景技術

進入20世紀70年代以來，隨著全球性石油危機的沖擊和環保意識的提高，世界各國越來越重視開發和高效轉換生物質能源，紛紛制定了發展研究計劃。我國在2006年啟動了“十一五”國家科技支撐計劃“農林生物質工程”重大項目。2008年，我國年可收集廢氣農作物資源量為6.87億噸，利用率達到69％，還有31％約2.13億噸剩余未被利用，因此中國廢氣農作物產天然氣的潛力巨大。

但是目前我國的生物質物料利用，尤其是農村廢棄物的利用形勢不容樂觀，大部分使用氣化爐，在有氧狀態下點燃農村廢棄物進而采集產生的可燃氣體。此種方式所投入的氣化成本普遍降低，大多是直接燃燒，雖然有可燃氣體產生，但是熱值較低，不能滿足民用和工業的要求。

發明內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種利用植物生物質制備天然氣的系統。

實現本實用新型的技術方案如下：

一種利用植物生物質制備天然氣的系統，至少包括五個罐體，分別為具有第一進氣口、第二進氣口、第一出氣口和第二出氣口的第一罐體，具有第三出氣口的第二罐體，具有第四出氣口的第三罐體，具有第三進氣口的第四罐體，以及具有第四進氣口的第五罐體，所述第二罐體的第三出氣口與第一罐體的第一進氣口相連，第三罐體的第四出氣口與第一罐體的第二進氣口相連，第四罐體的第三進氣口與第一罐體的第一進氣口相連，第五罐體的第四進氣口與第一罐體的第二出氣口相連，所述第二罐體與第一罐體之間連接有進汽閥，第三罐體與第一罐體之間連接有進水閥，第四罐體與第一罐體之間連接有真空抽氣泵。

采用了上述的方案，植物生物質選用小麥、玉米秸稈為原料，該原料充足、穩定、低廉，同時能夠防止將其焚燒，有利于保護環境，植物生物質在第一罐體內通過第二罐體輸送高溫蒸汽介質對其進行預處理，其滲入半纖維素、木質素或是纖維素的無定形區，使纖維素潤脹，保壓一段時間后瞬間釋放，從而使纖維素的組織機構破壞，達到快速降解目的，然后，通過第三罐體向第一罐體內輸送大量的冷水，進行突然減壓，介質和物料共同作用完成物理的能量釋放過程，然后使用第四罐體將第一罐體抽成真空使生物質細胞破裂達到爆碎制天然氣的效果，如此制備的天然氣產氣量大，耗時短，效率高，制備的天然氣由氣體收集罐儲存，該天然氣產生的熱值比直接焚燒來的熱值高，即可民用，亦可滿足工業需求。

第一罐體上還連接有具有將植物生物質攪碎的粉碎機，第一罐體上設有與粉碎機相連的物料進口，優點是植物生物質能夠充分在第一罐體內降解，而且還能夠增加植物生物質的用量，大大提高了天然氣的制備效率。

第二罐體為蒸汽罐，蒸汽罐用于儲存0.2MPa-0.8MPa、180℃-240℃的高溫蒸汽，優點是通過將高溫蒸汽通入第一罐體內，高壓蒸汽滲透到物料內的空隙，使植物生物質中半纖維素降解成可溶性糖，同時木質素軟化和部分降解，降低纖維連接強度，為爆碎過程提供選擇性的機械分離。

第三罐體為蓄水罐，蓄水罐用于儲存20℃-30℃的低溫水，使罐體內壓力迅速降低，以便進行爆碎過程。

第四罐體為真空引流罐，優點是將第一罐體內抽成真空，以便植物生物質的細胞壁內的水沸騰，并沖破細胞壁，從而達到爆碎制天然氣的效果。

第五罐體為氣體收集罐。

一種利用植物生物質制備天然氣的方法，

步驟一：將植物生物質和水以質量比為1:10混合放入第一罐體中發酵，同時加入厭氧棗泥催化劑，該催化劑的用量為植物生物質質量的10％-20％，并將汽爆罐封閉儲存2-7天，植物生物質細胞壁內充滿水分，得到含有飽和水分的植物生物質。

步驟二：由第二罐體向第一罐體中通入0.2MPa-0.8MPa的蒸汽，溫度在180℃-240℃，流量為汽爆罐體積的15％-30％，對植物生物質進行汽相蒸煮2-5min，植物生物質降解、軟化，此時細胞壁內的水升至高溫水。

步驟三：停止蒸汽的通入，并通過第四罐體將第一罐體內抽成真空狀態，再通過第三罐體向第一罐體中通入20-30℃的低溫水，水量為第一罐體體積的2/3，降溫降壓，植物生物質的細胞開始爆裂，利用汽相飽和蒸汽和高溫液態水兩種介質共同作為物料，瞬間完成的絕熱膨脹過程，對外做功，在爆碎過程中，膨脹的氣體以沖擊波的形式作用于物料，使之在軟化條件下產生剪切力變形運動。由于物料變形速度較沖擊波速度小得多，使之多次產生剪切，使纖維有目的的分離，最終得到甲烷、水、二氧化碳和雜質的混合物。