[发明专利]一种植物茎叶大型产业化综合处理和利用方法及装置

权利要求书

1.一种植物茎叶、秸秆大规模综合处理和利用方法，包括以下步骤：

1)以年产100吨植物茎叶、秸秆农林面积10至50亩为单位，在田地旁建沼 气生产点；以年储存1000吨沼气为单位，建沼气储存站；以年加工10万吨 沼气为单位，建沼气加工厂；以管道网连接沼气生产点、储存站和加工厂， 从而建立沼气生产、输送、储存和加工体系；

2)将收集的植物茎叶打捆，堆垛，集中，发酵，按每10亩秸秆为单位，储 存于沼气生产点附近，以备常年利用；

3)将步骤2)储存的植物茎叶打散，粉碎至40目，淋湿，发酵，以备后用；

4)将步骤3)处理的物料，加入20至40wt％的牛粪，接入甲烷菌，加入石灰 水将PH值调整至7.0至7.5，含水量调至80wt％；

5)将步骤4)处理的植物茎叶保持松散，输入沼气发酵罐，密闭，厌氧发酵 25至40天，生产沼气；

或将步骤4)处理的植物茎叶，装入网袋，保持疏松，系上绳索，投入沼气池 中，厌氧发酵，生产沼气，并在绳索另一端标示投料日期标牌；发酵时间为 30天，根据标示牌，抽干空气，及时将发酵到期物料取出，并投入新料；

或将步骤4)处理的植物茎叶，就地装入网袋，保持疏松，在田间地头堆垛于 沼气发酵袋中，密封沼气袋，尽可能抽干空气，保持25至40天，厌氧发酵， 生产沼气；

6)将步骤5)产生的沼气，从各个沼气发生地点，采用管道输送，集中、收集、 储存于罐中，以备后用；将沼渣和沼液作为肥料在原地直接返回农田，维护 土壤肥力；

7)采用热解蒸汽合成法生产甲醇，具体步骤如下：

(1)将步骤6)储存的沼气，加热至650～900℃，通过热解法使硫化氢热解； 部分甲烷与二氧化碳热解；

(2)测定步骤(1)热解产物的CH₄含量，按CH₄∶H₂O＝1∶1摩尔比加水蒸气， 并与剩余甲烷发生热解最终产生一氧化碳与氢气的混合气体；

(3)将步骤(2)处理的产生的混合气体，用于加热水，产生步骤(2)的水蒸气， 再用于加热步骤(1)的沼气，使步骤(2)的混合气体降温至440至444.674℃， 使硫凝结，去除气体中的硫；

(4)将在步骤(3)中降温后的混合气体，用于加热水，产生步骤(2)的水蒸气， 使步骤(3)降温后的混合气体继续降温至390℃，加压至30MPa，合成甲醇， 反应式：CO+2H₂＝CH₃OH，产生甲醇蒸汽与剩余的一氧化碳、氢气混合而成混 合气体；

(5)将步骤(4)的混合气体，先用于加热步骤(1)中的沼气，从而使混合气体 温度降至70℃，再冷却至64.65℃以下，使甲醇液化，用于制备汽车燃料；

(6)回收步骤(5)尾气，加热至390℃后，加入步骤(4)循环利用于合成甲醇； (7)回收步骤(3)凝结的硫磺。

2.权利要求1的植物茎叶、秸秆大规模综合处理和利用方法，其中热解蒸汽 合成法生产甲醇的过程是在一种热解蒸汽合成装置中进行的，其工艺特征 包括：沼气经过系统产生的余热预热后，进入热解炉（30），并在管道内， 被加温至650至900℃，发生热解反应，产生CH₄、CO、H₂、S混合气体；所 述CH₄、CO、H₂、S混合气体从管道继续前进，并按CH₄∶H₂O＝1∶1的摩尔 比，加入H₂O蒸汽，进入另一个热解炉（31），混合气体在管道内温度继续 保持650至900℃，发生热解反应，CH₄耗尽，产生CO、H₂、S混合气体；CO、 H₂、S混合气体，通过第三换热器（33c），加热经第四换热器（33d）预热 的热水产生蒸汽后，再经过第二换热器（33b）预热沼气，在加热水产生蒸 汽和预热沼气的过程中，CO、H₂、S混合气体迅速降温至440至444.674℃， 阻止了上列反应的逆反应；降温后的CO、H₂、S混合气体进入脱硫塔（32）， S在进一步冷却中凝结，沉淀在塔底；脱硫后的混合气体主要为CO、H₂，经 第四换热器（33d）再冷却至390℃，进入压缩机（34），使气体压力增加至 30Mpa，温度390℃；升温增压后的气体进入合成塔（35），保持温度390℃， 压力30Mpa，发生甲醇裂解的逆反应，从而合成甲醇，产生CH₃OH、CO、H₂混合气体；所述CH₃OH、CO、H₂混合气体经第一换热器（33a）预热沼气后， 温度迅速下降至70℃，阻止了甲醇裂解反应，稳定了CH₃OH、CO、H₂混合气 体，再进入冷凝器（36），进气温度70℃，冷凝后温度低于67.65℃，使CH₃OH 液化为液体甲醇，再经过气液分离器（37），收集甲醇液体和尾气；尾气为 CO、H₂混合气体，回收后经加热炉（39）加热至390℃，返回压缩机（34） 循环利用。