[實用新型]一種生物質(zhì)甲烷的制備裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201521002329.8
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN205170836U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫鍥;崔崢;李海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于能源利用領(lǐng)域，尤其涉及一種換熱器及包括換熱器的甲烷制備工藝和系統(tǒng)，屬于換熱器及其應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大。然而煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源儲備量不斷減少、日益緊缺，造成價格的不斷上漲，同時常規(guī)化石燃料造成的環(huán)境污染問題也愈加嚴(yán)重，這些都大大限制著社會的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。沼氣是低成本可再生能源，但實際中通常需要對沼氣進行提純，產(chǎn)生甲烷，以滿足不同用途(比如：作為汽車燃料)的有關(guān)技術(shù)要求。傳統(tǒng)沼氣提純技術(shù)需要消耗大量能源，不符合當(dāng)前節(jié)能減排和保護環(huán)境的要求。

在甲烷生產(chǎn)的過程中，一般需要經(jīng)過換熱器進行冷凝，目前的換熱器都是使用通用的常見的換熱器，并不能很好的適用氣體的冷凝提純，因此需要開發(fā)一種新的類型的換熱器，使其滿足沼氣生產(chǎn)過程中氣體的冷凝提純。

此外，對于甲烷的生產(chǎn)過程，如何提高甲烷的產(chǎn)出率，也是甲烷生產(chǎn)工藝中一直在追求的，利用氫氣提純生物質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲烷效率的有效方法，這一方法基于Sabatier反應(yīng)：CO₂+4H₂-CH₄+2H₂O。傳統(tǒng)上，該反應(yīng)一般使用釕(Ru)基和鎳(Ni)基催化劑實現(xiàn)。但是目前并沒有一套成型的工藝或設(shè)備來實現(xiàn)氫氣提出甲烷。

實用新型內(nèi)容

本實用新型旨在提供一種氫氣提純生物質(zhì)氣中利用氫氣提純生物質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲烷效率的裝置，該裝置利用生物方法來實現(xiàn)Sabatier反應(yīng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種生物質(zhì)甲烷的制備裝置，包括厭氧發(fā)酵罐、生物反應(yīng)器、氣化爐、壓縮機、膜分離器和冷凝器，所述厭氧發(fā)酵罐連接生物反應(yīng)器，氣化爐依次經(jīng)過壓縮機、膜分離器和冷凝器后連接生物反應(yīng)器，在生物反應(yīng)器中，進行合成甲烷的反應(yīng)。

作為優(yōu)選，厭氧發(fā)酵罐通過沼氣潔凈裝置連接生物反應(yīng)器；氣化爐通過合成氣潔凈裝置連接壓縮機。

作為優(yōu)選，壓縮機、膜分離器和冷凝器分別是兩個，所述氣化爐依次經(jīng)過第一級壓縮機、第一級膜分離器、第一級冷凝器、第二級壓縮機、第二級膜分離器和第二級冷凝器后連接生物反應(yīng)器。

作為優(yōu)選，在冷凝器和生物反應(yīng)器之間的管路上設(shè)置第一閥門，在厭氧發(fā)酵罐和生物反應(yīng)器的管路上設(shè)置第二閥門。

作為優(yōu)選，所述冷凝器為板翅式冷凝器，板翅式冷凝器包括互相平行的板片，所述板片之間設(shè)置翅片，所述翅片包括傾斜于板片的傾斜部分，在傾斜部分上通過沖壓方式加工突起，從而使傾斜部分兩側(cè)的流體通過傾斜部分上沖壓方式形成的孔連通；所述突起從傾斜部分沿著混合氣體流動方向向外延伸。

作為優(yōu)選，所述突起的延伸方向與混合物的流動方向的夾角為a，同一個傾斜部分設(shè)置多個突起，沿著混合物的流動方向，所述的夾角a越來越小。

作為優(yōu)選，在冷凝器和生物反應(yīng)器之間的管路上設(shè)置二氧化碳濃度檢測裝置、氫氣濃度檢測裝置和流速檢測裝置中的至少一個，在厭氧發(fā)酵罐和生物反應(yīng)器的管路上設(shè)置甲烷濃度檢測裝置、二氧化碳濃度檢測裝置中的至少一個。

作為優(yōu)選，所述生物反應(yīng)器設(shè)置甲烷菌移植通道。

一種混合氣體冷凝使用的板翅式換熱器，所述板翅式換熱器包括互相平行的板片，所述板片之間設(shè)置翅片，所述翅片包括傾斜于板片的傾斜部分，其特征在于，在傾斜部分上通過沖壓方式加工突起，從而使傾斜部分兩側(cè)的流體通過傾斜部分上沖壓方式形成的孔連通；所述突起從傾斜部分沿著混合氣體流動方向向外延伸。

作為優(yōu)選，所述突起的延伸方向與混合物的流動方向的夾角為a，同一個傾斜部分設(shè)置多個突起，沿著混合物的流動方向，所述的夾角a越來越小。

一種生物質(zhì)甲烷的制備工藝，包括厭氧發(fā)酵罐、生物反應(yīng)器、氣化爐、壓縮機、膜分離器和冷凝器，所述厭氧發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣進入生物反應(yīng)器，進入生物反應(yīng)器的所述沼氣中含有甲烷和二氧化碳；氣化爐產(chǎn)生的合成氣依次經(jīng)過壓縮機、膜分離器和冷凝器后，進入生物反應(yīng)器，進入生物反應(yīng)器中的合成氣含有氫氣，在生物反應(yīng)器中，進行合成甲烷的反應(yīng)：CO₂+4H₂-CH₄+2H₂O；

生物反應(yīng)器中使用的催化劑是氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌。

作為優(yōu)選，沼氣在進入生物反應(yīng)器之前，還經(jīng)過沼氣潔凈裝置進行凈化；氣化爐產(chǎn)生的合成氣經(jīng)過合成氣潔凈裝置后進入壓縮機。