CN101831331A - 一种新能源燃气的制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种新能源燃气的制备工艺，(1)选取天然植物，调节温度为33～43℃并配以光照系统进行发酵处理，发酵完成后，将发酵液移至反应容器中并调节温度为110～140℃，随着温度上升产生的蒸汽经冷凝至储液容器中，接着对冷凝液进行隔绝空气加热高温裂解，同时对产物进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；(2)选取生物质能材料，进行水解反应，在水解过程中加入ZSM₅和纤维素，进行快速分解反应和快速冷却，冷却液再进行裂化加热加压反应，然后进行气液分离，将气体储存容器中的气体混合或将液体储存容器中的液体混合并经加压或气化后得新能源燃气；该方法绿色环保，经济实惠，安全可靠。

Description

一种新能源燃气的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种新能源燃气的制备工艺，属于能源技术领域。

背景技术

能源是人类不可缺少的大资源，特别是在当今社会，为了获取能源资源，出现了很多灾难性突发事件，在全世界能源日益短缺，人民需求日益增大的前提下，我国政府大力提倡创新能源、低碳能源、环保再生能源的研究及开发，在目前能源燃气“液化石油气、天然气及人工燃气等”当中都存在各种有害物质，对人类和环境都带来极大危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源燃气的制备方法，该方法绿色环保，经济实惠，安全可靠。

为达到上述目的，本发明提供的新能源燃气的制备方法，含有下述步骤：

(1)以天然植物为原料，调节温度为33～43℃并配以光照系统进行发酵处理，发酵完成后，将发酵液移至反应容器中并调节温度为110～140℃，随着温度上升产生的蒸汽经冷凝至储液容器中，接着对冷凝液进行隔绝空气加热高温裂解，同时对产物进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；

(2)以生物质能材料为原料，加水进行水解反应，在水解过程中加入ZSM5催化剂和纤维素，进行快速分解反应和快速冷却，冷却液再进行裂化加热加压反应，然后进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；

(3)将步骤(1)和(2)中气体储存容器中的气体混合得新能源燃气，或将步骤(1)和(2)中液体储存容器中的液体混合得可燃烧的液体燃料，该液体燃料经加压或气化后得新能源燃气。

在上述步骤中：

优选的，步骤(1)中所述的天然植物为稻草根头部、玉米根、水浮莲茎部和青草。

上述天然材料需经过预处理，预处理过程为：对稻草根头部，粉碎后用石灰水进行喷淋3～5次后晒干，再用稀盐水浸至饱和状态；对玉米跟，粉碎后，用甲酸溶液进行雾化喷淋2次至半湿润状态；对水浮莲茎部，切成碎片，再用植物炭水浸泡3～5天除去杂质，然后干燥；对青草，粉碎后，用碳酸钠溶液喷淋1～2次，干燥即可。

对上述天然材料，在发酵前需加入动物粪便、尿素和酒糟，加入的量为发酵液总重量的1～10％，在发酵过程中需加入黑霉菌和腐霉菌，加入的量为发酵液总重量的0.1～1％。

对上述天然材料，冷凝液需加入黑霉菌溶液继续反应，升温至90℃加入稀盐水和尿素溶液，然后再进行隔绝空气高温裂解。

优选的，步骤(1)中所述的天然植物为木薯、米糠、小麦皮和马铃薯。

上述天然植物需经过预处理，预处理过程为：对木薯，粉碎，用食盐水浸至饱和1～2天，干燥即可；对米糠和小麦皮，用小苏打水溶液浸，对马铃薯，粉碎，用热盐水浸至对经粉碎、喷淋或浸泡和干燥处理。

对上述天然材料，在发酵前需加入酵母粉和苏打粉，加入的量是1～10％，在发酵第5天加入丙烯溶液，进行水解反应，并在冷凝液中加入丙酮、酮油、光油进行加热提炼，然后再进行高温裂解。

优选的，步骤(2)中所述的生物质能材料为柳枝稷、白杨树。

对于上述生物质能材料，在水解过程中需加入丙烯，在快速分解和快速冷却后还需加入增料剂和清洗剂，所述的增料剂和清洗剂为沙田柚皮提取物的水溶液，所述的沙田柚皮提取物通过将沙田柚皮置于甘油中提取获得。

本发明的有益效果是：

(1)采用本发明方法制备的燃料，绿色环保，该燃气是一种洁净环保的优质能源，经检验，每立方米仅含有0.2mg的硫总量(GB11174-1997《液化石油气》规定的总硫含量不大于343mg/m3)，完全不含二氧化碳、粉尘和其它有害物质，温室效应比较低，因而能从根本上改善环境质量；

(2)采用本发明方法制备的燃料，经济实惠，一方面因为新能源燃料的材料易得，主要以天然材料及其废弃物为主，另一方面该种新能源燃料与人工煤气和天然气相比，同样长的燃烧时间热值更高成本更低；

(3)采用本发明方法制备的燃料，安全可靠，新能源燃料无毒、易散发，比重轻于空气，不易积聚成爆炸性气体，安全可靠。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的新能源燃气的制备工艺含有如下3个步骤：

(1)以稻田中的稻草根头部、玉米跟、水浮莲茎部和青草为原料，以上原料使用前需经下述预处理：把稻草根头部切下来晒干，用粉碎机粉碎成1.5-2公分，用生石灰水进行喷淋3～5次再晒干后，用稀盐水浸至饱和状态，按放好备用；将玉米根收集好晒干，粉碎成2-3公分，采用甲酸溶液同样进行雾化喷淋2次，在半湿状态下按放好，备用；将水浮莲从河涌和池塘中收集起来，除去叶子和头部，采用茎部将其切成片晒干，再用松木滋生树枝炭水(植物炭)进行浸渍饱和3天左右，只要作用是吸附除去杂质，晒干按放好，备用；青草收集切成3-5公分，采用碳酸钠溶液进行喷淋1-2次晒干。收集上述原料，按重量百分含量为：稻草头35％，玉米根：35％，水浮莲茎部20％，青草10％，混匀，然后进入发酵阶段，首先将以上全部原材料混合从慢到快搞至均匀，再放少量牛粪和牛尿，少量尿素和酒糟进行再次搞匀，在发酵期第5天再投入少量生物中的黑霉菌和腐酶菌，在发酵期内控制温度为33～43℃，发酵设施内配置有光系统设施，装置采用光化学反应迫其快速生成含氢气的能源。

在完成了发酵阶段，再进入热处理阶段，首先把材料送到热处理设施中进行(即热反应罐里)开始提温加热过程，在加热设施内按放着温度控制系统，在提炼过程温度控制在128～138℃，随着温度上升的溶液与蒸汽在管道的作用下同流入储液罐内储蓄，备用，其原材料按放在再生设施进行循环再生再用。

然后把储液罐内的溶液移入第一反应设备(即反应罐)内进行加热反应过程，加入少量黑霉菌溶液进行加温反应，当温度提升到90℃时再加入少量稀盐水和尿素溶液，在隔绝空气的条件下进行加热处理迫其分解生成类似氢的气体，再由高温裂解裂化过程生成类似甲烷的烃类产物，再在风机和管道的作用下，把气液输送到分离设施系统进行气、液分离，把气体储存到气体储气罐内，把液体收集到液体储存罐内。

(2)以植物树“柳枝稷和白杨树”作为原材料，首先将采集好的柳枝稷和白杨树连枝带叶进行粉碎投放在反应罐内进行水解反应，一直加压水合水解加入少量丙烯溶液，在反应过程约15天至30天，再利用ZSM5固体催化剂进行快速加入纤维素，使其产生分解过程，在其分解过程中再进行快速将其冷却，在裂化裂解过程中生成产物，再加入少量沙田柚皮提取物溶液(用沙田柚皮进行晒干粉碎，加入少量甘油溶液混合在高温下提炼获得的液体)作为本材料的增料剂和清洁剂，再进行裂化裂解过程，从而得出类似轻质油的溶液，在管道的作用下使溶液进入储液罐内进行液体储存，备用。

把以上提炼出来的溶液按放在第三反应设备设施内(即反应罐)进行加热反应过程，再二次进行裂化加热加压过程，然后在ZSM5固体催化剂的作用下使其产生混合气体和可燃液体，再由加压风机由输气管道输送到气、液分解分离设备设施进行气、液分离过程，再由输气管道输送气体净化床进行气体净化，净化后的气体由输气管送入气体储存罐内进行储存，混合，液体同样由管道输送到液体储液罐内进行混合储存。

(3)将以上两种气体输送到同一储气罐内，经过混合反应产生出可燃烷烃气体，该可燃气体洁净、环保、安全，发热值高出天然气约1倍，将以上两种液体混合，形似绿色汽油，气液同样可燃烧，可照明，其副产物可用作肥料和灭火器等。

实施例2

本实施例提供的新能源燃气的制备工艺含有如下3个步骤：

(1)以如下百分含量的天然植物为原料：木薯15％、米糠和麦皮50％、马铃薯35％，将木薯去皮切成片晒干粉碎，用食盐水浸至饱和1-2天，然后再晒干放好备用；把米糠和小麦皮混合用少量热水与小苏打搞至均匀一起投放搅拌机内快速搞均匀，再用少量酒饼及酒糟和米饭，再进行混合，备用；将马铃薯切片晒干粉碎，用热盐水浸至全部饱和状态2～3天，捞起再用少量乙醇溶液雾化喷淋3次，再晒干再用猪肚果(植物)水浸2天至其分解形成糊状，备用。收集以上原料进入混合发酵阶段，将以上混合好的原料，送入发酵罐内以搞盘法全部搞至均匀，配以少量酵母粉和发酵粉进行发酵过程，在发酵过程中，保持发酵期内温度为33～43℃，发酵8～10天，在发酵第5天加入少量丙烯溶液进行水合反应，在碳元素催化作用下水解出可燃产物材料，备用。

在完成了发酵阶段，再进入热处理阶段，首先将以上的原材料移送至热反应罐内进行加热加温提炼程序，同样在加热加温设施内安放着温度控制系统，在提炼过程温度控制在110～130℃，随着温度上升的溶液与热蒸汽在管道的作用下不断一同流入储液罐内储蓄，备用，其原材料按放在再生设施进行循环再生再利用。

然后把储液罐内的液体投放入第二反应设备(即反应罐)内，进行加热反应过程，加入少量酮油、丙酮、光油溶液进行加热加温提炼阶段，在提温过程中，温度由高到低严格控制，由110℃立即降至48℃进行保温过程，在热处理过程中使其反应生成类似乙醇和丙酮的气、液状态，再由风压机在加压过程当中由输气管道，输送到分解分离设施内进行气、液分离，分离的气体再由输送气体冷却加压设施进行冷却加压，再输送气体储气罐内进行储存，混合。

(2)以植物树“柳枝稷和白杨树”作为原材料，首先将采集好的柳枝稷和白杨树连枝带叶进行粉碎投放在反应罐内进行水解反应，一直加压水合水解加入少量丙烯溶液，在反应过程约15天至30天，再利用ZSM5固体催化剂进行快速加入纤维素，使其产生分解过程，在其分解过程中再进行快速将其冷却，在裂化裂解过程中生成产物，再加入少量沙田柚皮提取物溶液(用沙田柚皮进行晒干粉碎，加入少量甘油溶液混合在高温下提炼获得的液体)作为本材料的增料剂和清洁剂，再进行裂化裂解过程，从而得出类似轻质油的溶液，在管道的作用下使溶液进入储液罐内进行液体储存，备用。

把以上提炼出来的溶液按放在第三反应设备设施内(即反应罐)进行加热反应过程，再二次进行裂化加热加压过程，然后在ZSM5固体催化剂的作用下使其产生混合气体和可燃液体，再由加压风机由输气管道输送到气、液分解分离设备设施进行气、液分离过程，再由输气管道输送气体净化床进行气体净化，净化后的气体由输气管送入气体储存罐内进行储存，混合，液体同样由管道输送到液体储液罐内进行混合储存。

(3)将步骤(1)和(2)中气体储存容器中的气体混合得新能源燃气，或将步骤(1)和(2)中液体储存容器中的液体混合得可燃烧的液体燃料，该液体燃料经加压或气化后得新能源燃气。

实施例3

本实施例提供的新能源燃气的制备工艺含有如下步骤：

(1)以天然植物为原料，调节温度为33～43℃并配以光照系统进行发酵处理，发酵完成后，将发酵液移至反应容器中并调节温度为128～138℃，随着温度上升产生的蒸汽经冷凝至储液容器中，在冷凝液中加入黑霉菌溶液继续反应，升温至90℃加入稀盐水和尿素溶液，继续进行隔绝空气加热，同时对产物进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；

(2)以天然植物为原料，调节温度为33～43℃进行发酵处理8～10天，在发酵第5天加入丙烯溶液，进行水解反应，将水解液移至反应容器中，调节温度为110～130℃，随着温度上升产生的蒸汽经冷凝至储液容器中，在冷凝液中加入丙酮、酮油、光油进行加热提炼，先升温至110℃再降温至48℃，然后进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；

(3)以生物质能材料为原料，加水进行水解反应，在水解反应中加入丙烯，在水解过程中加入ZSM5催化剂和纤维素，进行快速分解反应和快速冷却，并加入增料剂和清洁剂，再进行裂化加热加压反应，然后进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；

(4)将步骤(1)-(3)中气体储存容器中的气体混合得可燃烧气体燃料，将步骤(1)-(3)中液体储存容器中的液体混合得可燃烧的液体燃料。

利用上述方法制备的新能源燃气，具有以下特性：(1)气体无色，燃烧时火焰是纯正的蓝色，有轻微刺激性气味，稳定性高，在一定温度的调解下能产出浓度高的气体，即使在不加温的状态下也有气体产生；(2)燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；(3)该燃料可利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态体作用结构材料，可以替代煤和石油，不需要对现有技术做出重大改造，现在的内燃机稍加改装即可使用；(4)该燃气的导热性能好，比大多数气体的导热系数高，因此在能源工业中新能源燃气是极好的传热载体；(5)该燃料清洁无毒，与其它燃料相比，燃烧时能全部燃烧，洁净环保。

采用上述燃料能起到如下作用：(1)能解决能源短缺问题，大大提高能源利用率，该种新能源燃气拥有燃烧值高的优势，能大大缩短燃烧时间，利用领域非常广泛，除了能用于炊事外，还可广泛作为发电、石油化工、汽车等的燃料或原料；(2)符合国家节能减排政策，大大减轻能源成本，缓解国家、企业、人民的能源需求矛盾，该种新能源燃料取材简单易得，属于废物利用，低成本的优势能极大减轻企业与个人的能源消费压力，帮助国家把节省的资金用于其它建设；(3)增加了用气安全性能，该种燃料只有遇明火才会燃烧，遇到一般热源如烟头等或经压缩无燃烧爆炸危险，人体吸入该种气体无头晕不适症状，因此，该种燃料无论用与生产上、生活上还是运输上，都有可靠的安全性，为社会的生产、生活带来安全保障。

以上列举的具体实施例是对本发明进行的说明。需要指出的是，以上实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源燃气的制备工艺，其特征在于，含有下述步骤：

(1)以天然植物为原料，调节温度为33～43℃并配以光照系统进行发酵处理，发酵完成后，将发酵液移至反应容器中并调节温度为110～140℃，随着温度上升产生的蒸汽经冷凝至储液容器中，接着对冷凝液进行隔绝空气加热高温裂解，同时对产物进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；

(2)以生物质能材料为原料，加水进行水解反应，在水解过程中加入ZSM₅催化剂和纤维素，进行快速分解反应和快速冷却，冷却液再进行裂化加热加压反应，然后进行气液分离，将所得液体收集到液体储存容器中，将所得气体收集到气体储存容器中；

(3)将步骤(1)和(2)中气体储存容器中的气体混合得新能源燃气，或将步骤(1)和(2)中液体储存容器中的液体混合得可燃烧的液体燃料，该液体燃料经加压或气化后得新能源燃气。

2.根据权利要求1所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的天然植物为稻草根头部、玉米根、水浮莲茎部和青草。

3.根据权利要求2所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，所述的天然材料需经过预处理，预处理过程为：对稻草根头部，粉碎后用石灰水进行喷淋3～5次后晒干，再用稀盐水浸至饱和状态；对玉米跟，粉碎后，用甲酸溶液进行雾化喷淋2次至半湿润状态；对水浮莲茎部，切成碎片，再用植物炭水浸泡3～5天除去杂质，然后干燥；对青草，粉碎后，用碳酸钠溶液喷淋1～2次，干燥即可。

4.根据权利要求2所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，在发酵前需加入动物粪便、尿素和酒糟，加入的量为发酵液总重量的1～10％，在发酵过程中需加入黑霉菌和腐霉菌，加入的量为发酵液总重量的0.1～1％。

5.根据权利要求2所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，冷凝液需加入黑霉菌溶液继续反应，升温至90℃加入稀盐水和尿素溶液，然后再进行隔绝空气高温裂解。

6.根据权利要求1所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的天然植物为木薯、米糠、小麦皮和马铃薯。

7.根据权利要求6所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，所述的天然植物需经过预处理，预处理过程为：对木薯，粉碎，用食盐水浸至饱和1～2天，干燥即可；对米糠和小麦皮，用小苏打水溶液浸，对马铃薯，粉碎，用热盐水浸至对经粉碎、喷淋或浸泡和干燥处理。

8.根据权利要求6所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，在发酵前需加入酵母粉和苏打粉，加入的量是1～10％，在发酵第5天加入丙烯溶液，进行水解反应，并在冷凝液中加入丙酮、酮油、光油进行加热提炼，然后再进行高温裂解。

9.根据权利要求1所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中所述的生物质能材料为柳枝稷、白杨树。

10.根据权利要求9所述的新能源燃气的制备工艺，其特征在于，在水解过程中需加入丙烯，在快速分解和快速冷却后还需加入增料剂和清洗剂，所述的增料剂和清洗剂为沙田柚皮提取物的水溶液，所述的沙田柚皮提取物通过将沙田柚皮置于甘油中提取获得。