[发明专利]包括具有含T形部分的管状装置的氧气注射系统的消化器

说明书

用于生产至少部分脱硫的沼气的设备，其包括生物质消化器和/或后消化器，所述消化器和/或后消化器包括：‑包括生物质(2)和气体空间(3)的腔室(1)，和‑将氧化气体注入所述气体空间的系统(6)，其特征在于，注射系统包括管状装置(4)，所述管状装置包括T形部分，所述T形部分的竖直杆放置在腔室的对称轴上，且所述T形部分的水平杆具有微型注射器(5)。

本发明涉及一种用于生产至少部分脱硫的沼气(biogas)的设备和方法。

沼气是在不存在氧的情况下(厌氧消化)在有机物分解过程中产生的气体，也称为甲烷化。如在沼泽或生活垃圾场中观察到的那样，分解可能是自然的，但是沼气的产生也可能由在专用反应器中在受控条件下(称为甲烷化器或消化器)，以及然后在后消化器中将废物甲烷化产生，所述后消化器类似于消化器并允许甲烷化反应延伸。

生物质是指通过该甲烷化过程可转化为能量的任何有机物：例如，处理厂的污泥，粪便/液体粪便，农业残留物，食物垃圾等。

消化器，即专用于生物质甲烷化的反应器，是一个密闭的容器，可加热或不加热(在设定温度下，在环境温度至55℃之间操作)，将由生物质组成的所述容器的内容物连续地或顺序地混合。消化器中的条件是厌氧的，并且在消化器的顶部空间(气体空间)中发现了产生的沼气，将沼气从消化器的顶部空间中抽出。后消化器类似于消化器。

由于其主要成分-甲烷和二氧化碳，沼气是一种强大的温室气体；同时，它也构成可再生能源的来源，在化石燃料日益稀缺的情况下，这是可观的。

沼气主要包含甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)，其比例可根据基质和沼气的获取方式而有所不同。然而，它也可能以较小的比例包含水，氮气，硫化氢(H₂S)，氧气以及痕量形式的其他有机化合物，包括H₂S，介于10至50000ppmv之间。

取决于已分解的有机物和所使用的技术，各组分的比例有所不同，但平均而言，沼气在干气基础上包含30％至75％的甲烷，15％至60％的二氧化碳，0％至15％的氮气，0％至5％的氧气和痕量化合物。

沼气以各种方式在经济上得到利用。经过温和的处理后，可以在生产现场附近对其进行开采，以提供热量，电力或两者的混合物(热电联产)；高的二氧化碳含量会降低其热值，增加压缩和运输的成本，并将在经济上利用它的经济利益限制在该用途附近。

更充分地净化沼气使其得到更广泛的使用；尤其是，通过对沼气的充分净化，可以得到已经净化到天然气规格并且可以代替天然气的沼气。如此净化的沼气被称为“生物甲烷”(biomethane)。因此，生物甲烷通过在领土内生产的可再生部分补充了天然气资源；它可以用于与化石来源的天然气完全相同的用途。它可以提供天然气网络或车辆加气站；它也可以以液化天然气(bioLNG)形式液化存储等。

根据生物质的组成，消化过程中产生的沼气包含在10至50000ppm之间的量的硫化氢(H₂S)。

不管沼气最终的商业目的如何，事实证明，除去有毒和腐蚀性杂质硫化氢至关重要。此外，如果沼气的使用涉及将其净化以将生物甲烷注入天然气网络，则有严格的规范限制了H₂S的允许量。

存在许多除去H₂S的方法，它们或多或少地广泛使用(活性炭床，铁化合物的添加，物理或化学吸附，水洗，生物过滤器等)。除去主要通过吸附在消化器外部的活性炭床上来完成。在越来越多的消化器中，还可以通过向消化器的气体空间中注入空气/富集空气/O₂来部分完成H₂S的降低，这构成了一个原位溶液。以低剂量注入气体空间后，由H₂S和O₂生成固态硫(平衡方程式(1))，这是由硫氧化细菌(例如硫杆菌)引起的。在注入高剂量的O₂的情况下，混合物被酸化(平衡方程式(2))。因此目标反应是反应(1)。