[發(fā)明專利]一種填埋氣或沼氣的處置系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710304680.X
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN106995735A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳麗;劉蘭英
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇天楹環(huán)保能源成套設(shè)備有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;C10L3/08;B01D53/047;C07C1/12;C07C7/00;C07C7/12;C07C9/04
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司32112
• 代理人: 李靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種填埋氣或沼氣的處置系統(tǒng)。

背景技術(shù)

填埋氣和沼氣的主要成分為CH₄和CO₂，CH₄含量分別為35％～65％和53％～70％，CO₂含量分別為15％～50％和30％～47％。由于CO₂會極大地降低填埋氣和沼氣的熱值，一般將填埋氣和沼氣作為一種能源使用前，先分離CH₄和CO₂，分離出的CO₂直接排放，不僅造成溫室效應(yīng)，還是大大的浪費(fèi)。

利用太陽能將CO₂轉(zhuǎn)化為燃料已經(jīng)成為了一個巨大的能源挑戰(zhàn)。它可以在全球范圍內(nèi)關(guān)閉人為的碳循環(huán)，使能源再生。與其它醇類或碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)相比較，CO₂甲烷化的反應(yīng)速度非常快，在反應(yīng)熱力學(xué)方面具有明顯的優(yōu)勢。

CO₂甲烷化反應(yīng)所需的氫一般利用多余的風(fēng)電、光電通過電解獲得。光電法應(yīng)用中，光子能量必須大于半導(dǎo)體禁帶寬度，方可產(chǎn)生電子-空穴對，電子-空穴對大部分，即僅可利用一個波段的太陽能，太陽能利用率低。目前報(bào)道的太陽能驅(qū)動電化學(xué)和光化學(xué)過程中，太陽能利用率最高為6.5％(光伏電解槽)、2％(太陽能光化學(xué)電池)、＜1％(光化學(xué)電池)。

CO₂甲烷化反應(yīng)所用CO₂通常是從空氣中捕捉或來自生物質(zhì)源，需要耗費(fèi)一定的成本。

另外，CO₂甲烷化過程中可能發(fā)生如下反應(yīng)：

反應(yīng)存在副反應(yīng)(2)。反應(yīng)(1)放熱，反應(yīng)(2)吸熱，從熱力學(xué)分析，通常情況下是有利于甲烷生成的，但隨著溫度的升高(>500℃)，平衡會逐漸向生成CO的方向移動。從而，反應(yīng)所得氣體中混雜CO和未反應(yīng)完全的CO₂，需要后續(xù)投入大量資金進(jìn)行分離純化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種填埋氣或沼氣的處置系統(tǒng)，將填埋氣/沼氣分離提純后的副產(chǎn)物CO₂回收利用制甲烷，在杜絕溫室氣體排放的問題的同時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種填埋氣或沼氣的處置系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、脫硫塔、凍干機(jī)、變壓吸附裝置、甲烷合成裝置、制氫裝置、甲烷儲罐、水儲罐和氧氣儲罐，壓縮機(jī)、脫硫塔、凍干機(jī)和變壓吸附裝置依次相連，變壓吸附裝置的底部出口通過真空罐和真空泵與甲烷合成裝置的入口相連，制氫裝置的氫氣出口與甲烷合成裝置的入口相連，甲烷合成裝置的出口與甲烷儲罐相連，變壓吸附裝置的頂部出口與甲烷儲罐相連，制氫裝置的氧氣出口與氧氣儲罐相連，水儲罐與制氫裝置的入口相連，甲烷合成裝置底部的出口與制氫裝置的入口相連；所述填埋氣/沼氣處置系統(tǒng)還包括太陽能收集裝置，其分別與甲烷合成裝置和制氫裝置相連。

進(jìn)一步，甲烷合成裝置中，催化劑為含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％Ru的Rh/γ-Al₂O₃，反應(yīng)過程控制溫度135～200℃，，保證甲烷的轉(zhuǎn)化率為100％。

進(jìn)一步，所述制氫裝置中，催化劑為SnO₂。首先控制反應(yīng)溫度為1500～1600℃，發(fā)生反應(yīng)：SnO₂→SnO+0.5O₂，之后控制反應(yīng)溫度500～600℃，發(fā)生反應(yīng)：SnO+H₂O→SnO₂+H₂，通過不斷變換反應(yīng)溫度，控制產(chǎn)物，從而分別制取H₂和O₂。由于該過程利用的是太陽能全部波段的能量，太陽能利用率高，理論利用率可達(dá)68％，實(shí)際利用率為50％左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再電解產(chǎn)生氫氣的方式(6.5％)。