[發明專利]一種生物質和畜禽糞污制取CNG、LNG及生物干冰的方法

在審

• 申請號: 202011638693.9
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112877369A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王強;朱建軍;周月;張雁茹;魯在利;呂英勝;周桓;張巍;喬志勇;劉森
• 申請（專利權）人: 國能生物發電集團有限公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 北京中南長風知識產權代理事務所(普通合伙) 11674
• 代理人: 穆麗紅

本發明屬于天然氣的制備技術領域，尤其涉及一種生物質和畜禽糞污制取CNG、LNG及生物干冰的方法，將糞污和秸稈分別進行預處理后混合采用CSTR技術在中溫38℃條件下進行兩級厭氧發酵，發酵后產生沼液和沼氣，沼氣經過脫水脫硫后，采用膜法分離技術，吸附器脫除二氧化碳，使二氧化碳含量小于3％；經過提純使甲烷濃度達到99％以上，即為生物天然氣，再經過壓縮至10?25Mpa制備壓縮生物天然氣或冷凝液化生產液化天然氣；用可逆二氧化碳吸附劑從沼氣中吸附二氧化碳，改變條件使二氧化碳吸附劑釋放二氧化碳，通過降壓降溫等步驟可制備干冰。本發明可以根據市場需求，隨時切換工藝流程，相應產出CNG、LNG或干冰，利用現有的資源，提高生物質的利用率，解決環境污染問題。

技術領域

本發明屬于天然氣的制備技術領域，尤其涉及一種生物質和畜禽糞污制取CNG、LNG及生物干冰的方法。

背景技術

生物天然氣指利用生物質厭氧發酵產生沼氣經過提純得到的高純度甲烷，在工業燃料、城市燃氣、發電方面有著廣泛的用途。

干冰指固態的二氧化碳，氣體二氧化碳在高壓條件下，冷凝成無色的液體，再在低壓下迅速蒸發而得到。廣泛應用于食品醫藥、冷藏運輸、石油化工、汽車船舶等領域。

生物質資源豐富、但利用率較低、絕大部分秸稈被廢棄在田地焚燒，造成資源浪費和環境污染，同時我國畜禽養殖場數量眾多，產生的糞便污水量比較大，數以噸計的廢棄物質得不到有效的控制，很大一部分被隨意排放，滲入田野或者河流，污染了人們的生活環境。當前，解決秸稈利用率較低以及廢棄秸稈造成的環境污染問題，加快推進畜禽養殖廢棄物處理和資源化，關系6億多農村居民生產生活環境，關系農村能源革命，關系能不能改善土壤地力、治理好農業面源污染。因此，需要提供一種生物質資源化利用方法，以生物質秸稈和畜禽糞污為原料，實現秸稈和畜禽糞污的高附加值利用。目前國內外的研究中已有生物質或畜禽糞污生產沼氣的報道，但未見聯合利用生物質和畜禽糞污生產LNG、CNG和干冰的報道。

生物質經過原料預處理、厭氧發酵，經過過濾、沼氣脫硫、固液分離、膜提純壓縮等凈化工藝后，沼氣成分硫、碳、水等雜質符合相應標準要求，經過壓縮機壓縮進入高壓射流液化冷箱液化，產出物即為LNG，經過壓縮不進入高壓射流液化冷箱液化，產出物則為CNG。目前LNG和CNG的工藝系統是兩條獨立的分開系統，市場發生變動時，不容易轉換工藝。

發明內容

本發明提供一種生物質和畜禽糞污制取CNG、LNG及生物干冰的方法，目的在于在充分利用生物質與畜禽糞便的基礎上，實現制備天然氣和干冰，同時根據市場需求對天然氣進行工藝切換，生產CNG或者LNG。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種生物質和畜禽糞污制取CNG、LNG及生物干冰的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、預處理：將糞污、秸稈通過預處理后分別送入CSTR厭氧發酵罐；

糞污預處理：化糞打散后經過格柵進入化糞池勻漿預增溫處理，然后進入發酵設備進行好氧發酵并加入玉壘菌，在1-2d內快速分解，釋放的熱量為50-60℃，接著通過送風系統為發酵設備送氧，通風量為0.05～0.2m³·(min·m³)^-1，使糞污充分發酵分解，維持5-7d，處理后的糞污由糞污進料池泵送至CSTR厭氧發酵罐；

秸稈預處理：秸稈輸送至破碎機將秸稈破碎，破碎后的粒徑＜5cm，后進入水解酸化系統，水解溫度為50-70℃，水解時間為2-3d；

S2、厭氧發酵：采用CSTR技術在中溫38℃條件下，進行兩級厭氧發酵工藝，先在全濕式反應器中混合進行濕法厭氧發酵，時間為5-20天，發酵處理后發酵物料輸送干法發酵反應器進行干法固態發酵；罐內設有增溫盤管和保溫層，配備攪拌機使罐內傳質、傳熱均勻，發酵后產生沼氣和沼液；