專利名稱：一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煉焦工業(yè)副產(chǎn)品的處理技術領域，特別涉及一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝。
背景技術：
焦爐氣，是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品，每噸干煤可生產(chǎn)焦爐氣 300-350m3。其主要組成為:H2 55% -60%, CH4 23% -27%, CO 5-8%, C2 以上不飽和烴 2%-4%，CO2 1.5% -3%, O2 0.3% -0.8%, H2S 0.01 %，N2 3%-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(chǎn)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。目前，焦爐氣生產(chǎn)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等，然而這些方法都需要在幾百度的高溫、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。本發(fā)明針對以上問題，提出了一種利用微生物的方法實現(xiàn)焦爐氣甲烷化的新工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是:為了克服現(xiàn)有方法都需要在高溫、高壓和催化劑條件下運行，轉化烷氣的效率低，投資運行成本高等問題，提供了一種焦爐氣制備天然氣的工藝。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于具有如下工藝步驟:a.將焦爐氣和添加的CO2氣體混合，得到混合氣體；b.將混合氣體通入具有高活性厭氧微生物的厭氧反應器中，在該厭氧反應器中停留0.5-4小時，原來的焦爐氣中的C02、H2和CO均被利用生成CH4,原來焦爐氣中的H2S通過高活性厭氧微生物中的硫細菌生成S單質(zhì)；c.最后，通過變壓吸附分離方法或深冷分離方法將N2等其他雜質(zhì)分離出來，獲得了具有高甲烷含量的天然氣。所述的步驟a中焦爐氣與添加的CO2混合時，CO2的量按以下方法確定=VCO2added =(VH2-3 X CO) /4-VC02。所述的步驟b中，高活性厭氧微生物需要通過以H2, CO, CO2為基質(zhì)預先馴化，并采
用含蛋白胨和磷酸氫二鉀的營養(yǎng)鹽液體培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。所述的步驟b中，厭氧反應器的溫度為中溫30 40°C或者高溫50 60°C。所述的步驟b中， 厭氧微生物接種的污泥可采用自來水廠的剩余污泥或厭氧反應器的污泥或下水道底泥。所述的步驟b中厭氧反應器可采用連續(xù)攪拌式反應器CSTR反應器或上流式厭氧污泥膨脹床反應器UASB。所述的步驟b中氣體與高溫厭氧微生物混合可采用機械攪拌、氣體攪拌或中空纖維膜曝氣。本發(fā)明的有益效果是:采用微生物工藝將焦爐氣通過補充CO2后制天然氣尚無先例，該技術高效經(jīng)濟，無需投加催化劑，無需高溫高壓，可以把焦爐氣中除甲烷外的大部分的成分轉化為甲烷，為解決我國能源領域所面臨的資源短缺，環(huán)境污染，能源結構不合理等問題提供了新方法；該工藝過程中利用了溫室氣體CO2，不但減少了 CO2的排放，將CO2轉化為新的能源，提供了一種CO2資源化利用的新途徑。因此有助于溫室氣體減排；由于焦爐氣中含有微量的02，而H2S可以通過硫細菌生成S單質(zhì)，該過程可以在步驟b厭氧反應器中實現(xiàn)，微量的O2也不會對厭氧微生物有抑制，因此無需專門設備脫除H2S。


圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在結合附圖1，用實施例對本發(fā)明的具體實施方式
做出進一步的詳細說明，所屬技術領域的技術人員能夠理解和實施本發(fā)明，其優(yōu)點和積極效果也能夠同時得到體現(xiàn)。如圖1所示，一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，具有如下工藝步驟:a.將焦煉爐I中的焦爐氣和CO2儲存罐2中的CO2氣體混合，得到混合氣體；b.將混合氣體通入具有高活性厭氧微生物的厭氧反應器3中，在該厭氧反應器3中停留0.5-4小時，原來的焦爐氣中的C02、H2和CO均被利用生成CH4,原來焦爐氣中的H2S通過高活性厭氧微生物中的硫細菌生成S單質(zhì)；c.最后，通過變壓吸附分離裝置4或深冷分離裝置將N2等其他雜質(zhì)分離出來，獲得了具有高甲烷含量的天然氣。實施例1用I體積焦爐氣(H2含量60 %，CO含量8 %，CH4含量25 %，CO2含量3 % )，與0.06體積的CO2混合，通入高溫(55°C ) CSTR厭氧反應器，微生物采用處理牛糞的高溫厭氧反應器的污泥接種，其中的高活性厭氧微生物已通過以H2, CO, CO2為基質(zhì)預先馴化，并采用含蛋白胨和磷酸氫二鉀的營養(yǎng)鹽液體培養(yǎng)基進行了培養(yǎng)，該反應器采用機械攪拌，攪拌速度為400rpm。混合氣在反應器中的停留時間控制在lh，每1.07體積的混合氣可產(chǎn)生約0.5體積混合氣，其中甲烷含量在90%左右。產(chǎn)生的混合氣經(jīng)過變壓吸附分離進一步提純獲得98%以上甲烷含量的天然氣。實施例2用I體積焦爐氣(H2含量60 %，CO含量8 %，CH4含量25 %，CO2含量3 % )，與0.06體積的CO2混合，通入中溫(35°C )上流式厭氧污泥膨脹床反應器(UASB)，微生物采用處理中溫厭氧顆粒污泥接種，其中的高活性厭氧微生物已通過以H2, CO, CO2為基質(zhì)預先馴化，并采用含蛋白胨和磷酸氫二鉀的營養(yǎng)鹽液體培養(yǎng)基進行了培養(yǎng)。混合氣在反應器中的停留時間控制在3h，每1.07體積的混合氣可產(chǎn)生約0.45體積混合氣,其中甲烷含量在90%左右。產(chǎn)生的混合氣經(jīng)過深冷分離進一步提純獲得98%以上甲烷含量的天然氣。
權利要求
1.一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于具有如下工藝步驟:a.將焦爐氣和添加的CO2氣體混合，得到混合氣體； b.將混合氣體通入具有高活性厭氧微生物的厭氧反應器中，在該厭氧反應器中停留0.5-4小時，原來的焦爐氣中的C02、H2和CO均被利用生成CH4,原來焦爐氣中的H2S通過高活性厭氧微生物中的硫細菌生成S單質(zhì)； c.最后，通過變壓吸附分離方法或深冷分離方法將N2等其他雜質(zhì)分離出來，獲得了具有聞甲燒含量的天然氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于:所述的步驟a中焦爐氣與添加的CO2混合時，CO2的量按以下方法確定:VCO2added = (VH2-3XC0)/4-VC02。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于:所述的步驟b中，高活性厭氧微生物需要通過以H2, CO, CO2為基質(zhì)預先馴化，并采用含蛋白胨和磷酸氫二鉀的營養(yǎng)鹽液體培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于:所述的步驟b中，厭氧反應器的溫度為中溫30 40°C或者高溫50 60°C。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于:所述的步驟b中，厭氧微生物接種的污泥可采用自來水廠的剩余污泥或厭氧反應器的污泥或下水道底泥。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于:所述的步驟b中厭氧反應器可采用連續(xù)攪拌式反應器CSTR或上流式厭氧污泥膨脹床反應器UASB。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，其特征在于:所述的步驟b中氣體與高溫厭氧微生物混合可采用機械攪拌、 氣體攪拌或中空纖維膜曝氣。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用厭氧微生物實現(xiàn)焦爐氣制備天然氣的工藝，具有如下工藝步驟a.將焦煉爐中的焦爐氣和CO2儲存罐中的CO2氣體混合，得到混合氣體；b.將混合氣體通入具有高活性厭氧微生物的厭氧反應器中，在該厭氧反應器中，原來的焦爐氣中的CO2、H2和CO均被利用生成CH4，原來焦爐氣中的H2S通過高活性厭氧微生物中的硫細菌生成S單質(zhì)；c.最后，通過變壓吸附分離裝置或深冷分離裝置將N2等其他雜質(zhì)分離出來，獲得具有高甲烷含量的天然氣。采用微生物工藝將焦爐氣通過補充CO2后制天然氣，該技術高效經(jīng)濟，無需投加催化劑，無需高溫高壓，可把焦爐氣中除甲烷外的大部分成分轉化為甲烷，減少CO2的排放，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號C10L3/08GK103087793SQ201110338789
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2011年10月31日
發(fā)明者鄒中海, 羅剛, 謝麗, 周琪 申請人:上海百沃思水處理科技有限公司