一种煤气浓度可调的发酵系统的制作方法

1.本实用新型属于工业煤气发酵技术领域，具体涉及一种煤气浓度可调的发酵系统。


背景技术：

2.钢厂炼钢产生的工业煤气主要成分为co，浓度范围为50-65％，工业煤气可以作为原料通入发酵罐内，经细菌吸收发酵来制备乙醇。但是受炼钢工艺的影响，工业煤气中的co浓度波动幅度较大，在细菌吸收发酵过程中极易受到煤气浓度波动的影响，影响发酵装置的稳定运行。
3.因此控制煤气中co浓度保持在一定范围内能够为发酵细菌提供更好的生长环境，为发酵装置长时间稳定运行提供有利保障。发酵产生的发酵尾气因其中含有少量co，直接排放会对环境及周边安全造成影响，因此将发酵尾气通入氧化炉内，使发酵尾气中co等可燃成分被充分氧化并达标排放。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种煤气浓度可调的发酵系统，可以控制发酵罐内进入的气体中的一氧化碳浓度稳定在较小的波动范围内，保证发酵过程的稳定性。
5.本实用新型的技术方案为：
6.本实用新型提供了一种煤气浓度可调的发酵系统，所述发酵系统包括：
7.管道，一端用于与外界工业煤气气源连通，所述管道的管身沿着所述工业煤气运行方向依次设有第一接口和第二接口；
8.发酵罐，入口与所述管道的另一端连通；
9.吸附分离装置，设有工业煤气进气口和一氧化碳出气口，所述吸附分离装置的进气口和一氧化碳出气口均通过截止阀分别与所述管道的第一接口和第二接口连通。
10.进一步地，所述发酵系统还包括：
11.氧化炉，入口分别与所述吸附分离装置的吸附气体出口以及所述发酵罐的气体出口连通，且出口分别与所述管道的一端以及外界连通。
12.进一步地，所述发酵系统还包括：
13.脱硫塔，入口与所述氧化炉的出口连通，且出口分别与所述管道的一端以及外界连通。
14.进一步地，所述发酵系统还包括：
15.引风机，入口分别与所述脱硫塔的出口以及外界连通，且出口与所述管道的一端连通。
16.进一步地，所述发酵系统还包括：
17.分离器，入口与所述引风机的出口连通，出口与所述管道的一端连通。
18.进一步地，所述发酵系统还包括：
19.冷却器，设于所述引风机和所述分离器之间。
20.进一步地，所述发酵系统还包括：
21.止回阀，设于所述引风机和所述冷却器之间。
22.进一步地，所述发酵系统还包括：
23.净化塔，入口与所述管道的另一端连通，且出口与所述发酵罐的入口连通。
24.进一步地，所述发酵系统还包括：
25.压缩机，入口与所述工业煤气气源连通，且出口与所述管道的一端连通。
26.进一步地，所述发酵罐的入口处设有浓度检测仪。
27.本实用新型的有益效果至少包括：
28.本实用新型所提供的一种煤气浓度可调的发酵系统，该发酵系统包括管道、发酵罐和吸附分离装置，管道的一端用于与外界工业煤气气源连通，管道的管身沿着工业煤气运行方向依次设有第一接口和第二接口；发酵罐的入口与管道的另一端连通；吸附分离装置设有工业煤气进气口和一氧化碳出气口，吸附分离装置的进气口和一氧化碳出气口均通过截止阀分别与管道的第一接口和第二接口连通。工业煤气通过管道进入至发酵罐内，当工业煤气中的一氧化碳浓度较高时，关闭与吸附分离装置的进气口和一氧化碳出气口连通的截止阀，工业煤气直接进入至发酵罐内参与一氧化碳发酵生产乙醇的反应；当工业煤气中的一氧化碳浓度较低时，打开与吸附分离装置的进气口和一氧化碳出气口连通的截止阀，工业煤气一路直接进入至发酵罐内，另一路进入至吸附分离装置中，工业煤气中的二氧化碳和氮气会被吸附分离装置中的吸附剂吸附，剩余的一氧化碳会从吸附分离装置的一氧化碳出气口排至管道内，由于工业煤气中的二氧化碳和氮气被吸附，一氧化碳的浓度会提高，一氧化碳浓度提高的气体与原管道内的一路工业煤气混合后一同进入至发酵罐内参与一氧化碳发酵生产乙醇的反应；通过上述的发酵系统可以控制发酵罐内进入的气体中的一氧化碳浓度稳定在较小的波动范围内，保证发酵过程的稳定性。
附图说明
29.图1为本实施例的一种煤气浓度可调的发酵系统的结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1-压缩机；2-净化塔；3-发酵罐；4-氧化炉；5-脱硫塔；6-引风机；7-止回阀；8-冷却器；9-分离器；10-吸附分离装置；11-浓度检测仪；12-管道。
具体实施方式
32.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
33.工业煤气有如下体积分数的组分组成：co：50～65％、co2：15～20％、n2：10％～20％、o2:2％以下、h2：1.5％以下。
34.图1示出了煤气浓度可调的发酵系统的机构示意图，结合图1，本实用新型提供了一种煤气浓度可调的发酵系统，该发酵系统包括管道12、发酵罐3和吸附分离装置10，管道12的一端用于与外界工业煤气气源连通，管道12的管身沿着工业煤气运行方向依次设有第
一接口和第二接口；发酵罐3的入口与管道12的另一端连通；吸附分离装置10设有工业煤气进气口和一氧化碳出气口，吸附分离装置10的进气口和一氧化碳出气口均通过截止阀分别与管道12的第一接口和第二接口连通。
35.工业煤气通过管道12进入至发酵罐3内，当工业煤气中的一氧化碳浓度较高时，关闭与吸附分离装置10的进气口和一氧化碳出气口连通的截止阀，工业煤气直接进入至发酵罐3内参与一氧化碳发酵生产乙醇的反应；当工业煤气中的一氧化碳浓度较低时，打开与吸附分离装置10的进气口和一氧化碳出气口连通的截止阀，工业煤气一路直接进入至发酵罐3内，另一路进入至吸附分离装置10中，工业煤气中的二氧化碳和氮气会被吸附分离装置10中的吸附剂吸附，剩余的一氧化碳会从吸附分离装置10的一氧化碳出气口排至管道12内，由于工业煤气中的二氧化碳和氮气被吸附，一氧化碳的浓度会提高，一氧化碳浓度提高的气体与原管道12内的一路工业煤气混合后一同进入至发酵罐3内参与一氧化碳发酵生产乙醇的反应；通过上述的发酵系统可以控制发酵罐3内进入的气体中的一氧化碳浓度稳定在较小的波动范围内，保证发酵过程的稳定性。
36.吸附分离装置10可以为变压吸附分离装置10，设有可以吸附和释放气体的吸附剂，采用变压吸附法(psa)实现二氧化碳和氮气的吸附和释放；吸附分离装置10可以采用公开号为cn106256409b的专利公开的变压吸附系统，也可以采用其他的现有技术，在此不作具体限定。
37.进一步地，在本实施例中，发酵系统还包括氧化炉4，氧化炉4的入口分别与吸附分离装置10的吸附气体出口以及发酵罐3的气体出口连通，且氧化炉4的出口分别与管道12的一端以及外界连通。发酵罐3内发酵后会产生发酵尾气，发酵尾气含有co、h2、ch4等可燃成分，但由于发酵尾气中热值低，无法燃烧，氧化炉4也可以称为氧化燃烧炉，炉膛温度控制在700℃左右，通入发酵尾气及空气发生氧化反应，产生水和co2，同时放出大量热量。当工业煤气中的一氧化碳浓度较高时，氧化炉4处理后的气体可以与工业煤气一同进入至发酵罐3内，降低进入发酵罐3内气体的一氧化碳浓度。由于氧化炉处理后的气体中二氧化碳体积分数为35-40％，氮气体积分数为60-65％，氧气体积分数为2-3％，主要成分为二氧化碳和氮气，与工业煤气混合安全；由于调整进入发酵罐3内的一氧化碳浓度所需外界气体有限，因此，部分氧化炉产生的烟气放散至大气中。吸附分离装置10产生的吸附废气因含有少量co，将其通入氧化炉内防止直接外排污染环境。
38.进一步地，在本实施例中，发酵系统还可以包括脱硫塔5，脱硫塔5的入口与氧化炉的出口连通，且脱硫塔5的出口分别与管道12的一端以及外界连通，由于氧化炉产生的气体中有硫化物，因此需要脱除后才可以排放至大气中；脱硫塔5是对工业废气进行脱硫处理的塔式设备，脱硫塔5最初以花岗岩砌筑的应用的最为广泛，其利用水膜脱硫除尘原理，又名花岗岩水膜脱硫除尘器，或名麻石水膜脱硫除尘器。脱硫塔5可以为氧化炉自带的烟气脱硫装置，也可以设单独设立的脱硫装置，脱硫塔5可以采用氧化钙或氧化镁作为脱硫原料，也可以使用碱液作为脱硫原料，在此不作限定。
39.更进一步地，在本实施例中，发酵系统还可以包括引风机6，引风机6的入口分别与脱硫塔5的出口以及外界连通，且引风机6的出口与管道12的一端连通，以将脱硫塔5处理后的气体引入发酵罐3内，以降低进入发酵罐3内的气体的一氧化碳浓度；引风机6可以为烟气变频风机，根据进入至发酵罐3内的一氧化碳浓度进行频率调整，进入至发酵罐3内的一氧
化碳浓度高时，可以降低引风机6的频率；进入至发酵罐3内的一氧化碳浓度逐渐降低时，可以降低引风机6的频率，也就是说根据进入至发酵罐3内的一氧化碳浓度实时调整引风机6的工作频率。
40.进一步地，在本实施例中，由于氧化炉产生的烟气中含有大量的水蒸汽，为了实现汽水分离，发酵系统还可以包括分离器9，分离器9的入口与引风机6的出口连通，分离器9的出口与管道12的一端连通；分离器9可以根据气体与水的重力产生上下分层来实现汽水分离，也可以采用干燥剂吸收水分来实现汽水分离，在此不作限定。分离器9还可以设有水出口，水蒸汽经过分离器9降温后形成液态，经分离器9的水出口排出。
41.更进一步地，在本实施例中，为了使水蒸汽形成液体水，发酵系统还可以包括冷却器8，冷却器8可以设于引风机6和分离器9之间。冷却器8可以为氧化炉的烟气降温装置，也可以是独立结构，冷却器8可以采用循环水对烟气进行冷却，使烟气降温至20-30℃。
42.进一步地，在本实施例中，发酵系统还可以包括止回阀7，止回阀7可以设于引风机6和冷却器8之间，避免烟气逆流至氧化炉发生危险；止回阀7以及上述的截止阀可以选用球阀、蝶阀或者其他任何可以实现本实用新型功能的阀门，在此不作具体限定。
43.进一步地，在本实施例中，发酵系统还可以包括净化塔2，净化塔2的入口与管道12的另一端连通，且净化塔2的出口与发酵罐3的入口连通，以净化工业煤气中的杂质气体。净化塔是根据不同废气配有不同药剂，可以采用湿法处理的方法来净化多种有毒、有害废气。它可以是泡沫塔、喷淋塔或者填料塔等，在此不限定。
44.进一步地，在本实施例中，发酵系统还可以包括压缩机1，压缩机1的入口与工业煤气气源连通，且压缩机1的出口与管道12的一端连通。
45.为了实现一氧化碳浓度的检测，在本实施例中，发酵罐3的入口处可以设有浓度检测仪11，浓度检测仪11可是数显也可以是指针指示。
46.值得说明的是，上述各结构件之间可以通过烟道或者输气管进行连通。本实用新型提供的发酵系统的运行过程如下：
47.当进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度过低时，打开两个截止阀，工业煤气中的一部分直接进入至发酵罐3，工业煤气中的另一部分进入至吸附分离装置10中，吸附处理后再进入管道12并进入至发酵罐3中，两部分气体经过发酵罐3内的细菌发酵处理后形成尾气进入至氧化炉中进行尾气氧化处理，形成烟气，烟气经过脱硫塔5处理后释放至外界，吸附分离装置10启动后逐渐提升运行负荷，直至进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度达到设定范围，并保持吸附分离装置10的运行负荷；在保持吸附分离装置10的运行负荷的过程中，若进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度高于设定范围时，逐渐降低吸附分离装置10的运行负荷，直至关闭两个截止阀，吸附分离装置10停机；若进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度过低时，吸附分离装置10重启。
48.当进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度过高时，关闭两个截止阀，打开引风机6并逐渐提升运行负荷，氧化炉氧化发酵罐3尾气后产生的气体一部分被引风机6送至发酵罐3前，并与工业煤气混合后进入至发酵罐3，直至进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度达到设定范围，并保持引风机6的运行负荷；在保持引风机6的运行负荷过程中，若进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度低于设定范围时，逐渐降低引风机6的工作频率，直至引风机6停机；若进入发酵罐3内的气体中一氧化碳的浓度过高时，引风机6重启。
49.本实用新型通过吸附分离装置10来提高进入发酵罐3内气体的一氧化碳浓度，通过将氧化炉产生的烟气引回发酵罐3，在保证安全的前提下，降低进入发酵罐3内气体的一氧化碳浓度，采用上述两种方式结合，达到进入发酵罐3内气体的一氧化碳浓度的目的，从而稳定了发酵罐3内的发酵反应。
50.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
51.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。