一种煤焦油生物气化的方法

摘要

本发明一种煤焦油生物气化的方法属于煤焦油生物技术领域；所要解决的技术问题为提供一种将煤焦油通过生物气化的方法将煤焦油转化为可替代天然气的甲烷气加以利用的方法；所采用的技术方案为：先向原料煤焦油中添加占其体积0.05%-1%的预处理液，混合均匀后静置1-7d，得到预处理煤焦油；将所述预处理煤焦油注入生物反应器中，同时保持生物反应器缺氧或厌氧环境，然后向生物反应器中加入接种液，所述接种液占所述原料煤焦油体积的0.1%-5%，搅拌均匀，得到生物原料液；调节所述生物原料液的pH值为4-10，控制生物反应器温度为25-65℃，进行生物1-30d，得到生物气化气体；本发明广泛应用于煤焦油生物气化领域。

权利要求

1.一种煤焦油生物气化的方法，其特征在于按照以下步骤进行：第一步，预处理

向原料煤焦油中添加占其体积0.05%-1%的预处理液，混合均匀后静置1-7d，得到预处理煤焦油；

所述预处理液为复合菌剂、弱酸溶液或弱碱溶液中的一种或两者的混合物；

所述弱酸溶液为重量百分比浓度3%-30%的碳酸溶液或重量百分比浓度3%-30%的醋酸溶液；所述弱碱溶液为重量百分比浓度3%-20%的碳酸钠溶液或重量百分比浓度1%-10%的氨水；

所述复合菌剂为由产甲烷细菌、厌氧放线菌、曲霉菌和白腐菌组成的混合菌剂，所述产甲烷细菌、厌氧放线菌、曲霉菌和白腐菌的重量份配比为：产甲烷细菌10-40份、厌氧放线菌15-35份、曲霉菌13-37份、白腐菌25-45份；

第二步，生物气化

将所述预处理煤焦油注入生物反应器中，同时保持生物反应器缺氧或厌氧环境，然后向生物反应器中加入接种液，所述接种液占所述原料煤焦油体积的0.1%-5%，搅拌均匀，得到生物原料液；

调节所述生物原料液的pH值为4-10，控制生物反应器温度为25-65℃，进行生物气化

1-30d，得到生物气化气体；

所述接种液为沼气池液体、污水处理厂厌氧污泥或垃圾填埋场渗沥液。

2.根据权利要求1所述的一种煤焦油生物气化的方法，其特征在于所述生物反应器为带有内浮顶的低压反应器。

3.根据权利要求1所述的一种煤焦油生物气化的方法，其特征在于所述原料煤焦油为低温煤焦油、中温煤焦油、高温煤焦油、煤焦油馏分油或煤焦油沥青。

4.根据权利要求1所述的一种煤焦油生物气化的方法，其特征在于所述生物气化气体中甲烷占气体总量的体积百分含量为50%-95%。

5.根据权利要求1所述的一种煤焦油生物气化的方法，其特征在于所述生物气化过程中控制所述生物反应器压力低于0.2Mpa，生成的生物气化气体收集到储气装置中。

说明书

一种煤焦油生物气化的方法

技术领域

[0001] 本发明一种煤焦油生物气化的方法属于煤焦油生物技术领域。

背景技术

[0002] 中国是产煤大国，有着丰富的煤焦油资源，其中多数煤焦油因没有得到合理利用而造成了环境污染和资源的浪费，因此对煤焦油进行加工制取高附加值产品将具有一定的经济效益和环保效益。目前常用的煤焦油加工工艺通常是采用化工操作，如蒸馏、 热缩聚、焦化或催化加氢等。如中国专利CN02122573.7（煤焦油加氢工艺及催化剂）、中国专利CN200410050747.4（ 一种煤焦油全馏分加氢处理工艺）、中国专利CN200610028263.9（煤焦油加氢裂化方法）均以化学加工工艺方法对煤焦油进行加工，但化学方法加工煤焦油，普遍存在能耗高、加工过程污染环境等问题。同时现有煤焦油加工工艺多数是将煤焦油加工为燃料油或沥青焦等液体或固体产品，而非将煤焦油直接进行气化以生产可替代天然气的甲烷气。

[0003] 甲烷气是天然气的主要成分，其作为清洁能源广泛应用于民用燃气、城市公交系统燃料和燃气发电等领域。近年来，随着中国经济的高速发展，国内对天然气的需求持续强劲增长，天然气将是一种长期紧缺的能源产品，因此将煤焦油加工为可替代天然气的甲烷气将具有非常重要的意义。本发明的目的是提供一种生物转化的煤焦油加工方法，将煤焦油转化为以甲烷为主要成分的气体，以替代天然气使用。

发明内容

[0004] 本发明为了克服现有技术的不足，提供一种将煤焦油通过生物气化的方法将煤焦油转化为可替代天然气的甲烷气加以利用的方法。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种煤焦油生物气化的方法按照以下步骤进行：

[0006] 第一步，预处理

[0007] 向原料煤焦油中添加占其体积0.05%-1%的预处理液，混合均匀后静置1-7d，得到预处理煤焦油；

[0008] 第二步，生物气化

[0009] 将所述预处理煤焦油注入生物反应器中，同时保持生物反应器缺氧或厌氧环境，然后向生物反应器中加入接种液，所述接种液占所述原料煤焦油体积的0.1%-5%，搅拌均匀，得到生物原料液；

[0010] 调节所述生物原料液的pH值为4-10，控制生物反应器温度为25-65℃，进行生物1-30d，得到生物气化气体。

[0011] 所述生物反应器为带有内浮顶的低压反应器。

[0012] 所述原料煤焦油为低温煤焦油、中温煤焦油、高温煤焦油、煤焦油馏分油或煤焦油沥青。

[0013] 所述接种液为沼气池液体、污水处理厂厌氧污泥或垃圾填埋场渗沥液。

[0014] 所述生物气化气体中甲烷占气体总量的体积百分含量为50%-95%。

[0015] 所述生物气化过程中控制所述生物反应器压力低于0.2Mpa，生成的生物气化气体收集到储气装置中。

[0016] 所述预处理液为复合菌剂、弱酸溶液或弱碱溶液中的一种或两者的混合物。

[0017] 所述预处理中使用的所述复合菌剂为由产甲烷细菌、厌氧放线菌、曲霉菌和白腐菌组成的混合菌剂，所述产甲烷细菌、厌氧放线菌、曲霉菌和白腐菌的重量份配比为：产甲烷细菌10-40份、厌氧放线菌15-35份、曲霉菌13-37份、白腐菌25-45份。

[0018] 所述弱酸溶液为重量百分比浓度3%-30%的碳酸溶液或重量百分比浓度3%-30%的醋酸溶液；所述弱碱溶液为重量百分比浓度3%-20%的碳酸钠溶液或重量百分比浓度1%-10%的氨水。

[0019] 本发明与现有技术相比具有的有益效果为：本发明用生物方法将煤焦油进行气化，能耗低，符合国家节能环保的政策；采用沼气池液体、污水处理厂厌氧污泥或垃圾填埋场渗沥液等富含产甲烷菌的废弃液，使得废弃液得以再利用，减少了环境污染；并且工艺简单，条件易控，生产成本低易于推广。

[0020] 生物反应器为可密闭、可控温且带有内浮顶的低压反应容器，可以根据反应物的容量调节内浮顶高度，以保持反应物在反应过程中处于缺氧或厌氧条件。

[0021] 本发明主要装置包括煤焦油原料油罐、煤焦油预处理装置、生物反应器以及气体储罐。

[0022] 其中产甲烷细菌来源于沼气池液体，厌氧放线菌、曲霉菌和白腐菌均从土壤中分离所得。厌氧放线菌为从土壤中分离出的诺卡氏菌属和放线菌属。

[0023] 当预处理加入弱酸溶液时与复合菌剂混合后须保持预处理液pH值不低于4；当预处理加入弱碱溶液时与复合菌剂混合后须保持预处理液pH值不高于10。

具体实施方式

[0024] 以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0025] 实施例1

[0026] 向低温煤焦油原料油罐中投加0.1%的复合菌剂（产甲烷细菌10%，厌氧放线菌25%，曲霉菌26%，白腐菌39%）进行搅拌静置，静置时间为3d。然后将预处理过的煤焦油注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的1/2即停止进料，并使生物反应器保持厌氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积2%的沼气池液体作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为5，控制生物反应器温度为35℃。低温煤焦油在生物反应器内停留10天发生气化反应生成甲烷成分为50%-75%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0027] 实施例2

[0028] 向中温煤焦油原料油罐中投加0.05%的复合菌剂（产甲烷细菌15%，厌氧放线菌20%，曲霉菌20%，白腐菌45%）进行搅拌静置，静置时间为7d。然后将预处理过的煤焦油注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的1/4即停止进料，并使生物反应器保持厌氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积1%的污水处理厂厌氧污泥作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为7，控制生物反应器温度为30℃。中温煤焦油在生物反应器内停留7天发生气化反应生成甲烷成分为55%-70%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0029] 实施例3

[0030] 向高温煤焦油原料油罐中投加0.5%的复合菌剂（产甲烷细菌30%，厌氧放线菌15%，曲霉菌20%，白腐菌35%）与碳酸溶液混合液进行搅拌静置，静置时间为2d。然后将预处理过的高温煤焦油注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的1/3即停止进料，并使生物反应器保持缺氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积1%的沼气池液体作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为6，控制生物反应器温度为55℃。高温煤焦油在生物反应器内停留8天发生气化反应生成甲烷成分为65%-85%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0031] 实施例4

[0032] 向低温煤焦油与中温煤焦油混合原料油罐中投加0.5%的复合菌剂（产甲烷细菌12%，厌氧放线菌25%，曲霉菌37%，白腐菌26%）和碳酸钠溶液的混合液进行搅拌静置，静置时间为1d。然后将预处理过的煤焦油注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的
3/4即停止进料，并使生物反应器保持厌氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积2%的垃圾填埋场渗沥液作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为
8，控制生物反应器温度为60℃。低温煤焦油与中温煤焦油混合物在生物反应器内停留10天发生气化反应生成甲烷成分为60%-85%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0033] 实施例5

[0034] 向煤焦油沥青和蒽油的混合油罐中投加0.8%的复合菌剂（产甲烷细菌40%，厌氧放线菌18%，曲霉菌13%，白腐菌29%）进行搅拌静置，静置时间为7d。然后将预处理过的煤焦油沥青和蒽油的混合物注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的3/5即停止进料，并使生物反应器保持厌氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积3%的沼气池液体作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为6，控制生物反应器温度为45℃。煤焦油沥青和蒽油的混合物在生物反应器内停留20天发生气化反应生成甲烷成分为70%-85%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0035] 实施例6

[0036] 向洗油和蒽油的混合油罐中投加0.2%的复合菌剂（产甲烷细菌22%，厌氧放线菌26%，曲霉菌27%，白腐菌25%）进行搅拌静置，静置时间为6d。然后将预处理过的洗油和蒽油的混合油注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的2/5即停止进料，并使生物反应器保持缺氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积3%的污水处理厂厌氧污泥作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为6，控制生物反应器温度为55℃。洗油和蒽油的混合物在生物反应器内停留16天发生气化反应生成甲烷成分为
80%-95%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0037] 实施例7

[0038] 向中温煤焦油和高温煤焦油的混合油罐中投加1%的复合菌剂（产甲烷细菌30%，厌氧放线菌35%，曲霉菌15%，白腐菌20%）和醋酸溶液的混合液进行搅拌静置进行搅拌静置，静置时间为7d。然后将预处理过的中温煤焦油和高温煤焦油的混合油注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的1/2即停止进料，并使生物反应器保持缺氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积5%的沼气池液体和污水处理厂厌氧污泥作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为4，控制生物反应器温度为25℃。中温煤焦油和高温煤焦油的混合物在生物反应器内停留30天发生气化反应生成甲烷成分为65%-75%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0039] 实施例8

[0040] 向洗油和蒽油的混合油罐中投加0.05%的复合菌剂（产甲烷细菌20%，厌氧放线菌35%，曲霉菌13%，白腐菌39%）和氨水溶液的混合液进行搅拌静置，静置时间为3d。然后将预处理过的洗油和蒽油的混合油注入生物反应器中，注入体积量为生物反应器容积的2/5即停止进料，并使生物反应器保持缺氧环境。停止进料后，向生物反应器中加入占原料体积
0.1%的沼气池液体和垃圾填埋场渗沥液的混合物作为接种液，充分搅拌均匀。调节生物反应器内物料pH值为10，控制生物反应器温度为65℃。洗油和蒽油的混合物在生物反应器内停留1天发生气化反应生成甲烷成分为75%-83%的气体，生成的气体收集到贮气罐中。

[0041] 实施例9

[0042] 一种煤焦油生物气化的方法按照以下步骤进行：

[0043] 第一步，预处理

[0044] 向低温煤焦油中添加占其体积1%的预处理液，预处理液为复合菌剂与重量百分比浓度30%的碳酸溶液的混合液，其中复合菌剂为按照重量份配制：产甲烷细菌40份、厌氧放线菌35份、曲霉菌13份、白腐菌25份；混合均匀后静置1d，得到预处理煤焦油；

[0045] 第二步，生物气化

[0046] 将所述预处理煤焦油注入带有内浮顶的低压生物反应器中，同时保持生物反应器厌氧环境，然后向生物反应器中加入沼气池液体，所述沼气池液体占所述原料煤焦油体积的5%，搅拌均匀，得到生物原料液；

[0047] 调节所述生物原料液的pH值为10，控制生物反应器温度为65℃，进行生物气化反应20d，得到生物气化气体。生物气化过程中控制所述生物反应器压力低于0.2Mpa，生成的生物气化气体收集到储气装置中。生物气化气体中甲烷占气体总量的体积百分含量为95%。

[0048] 实施例10

[0049] 一种煤焦油生物气化的方法按照以下步骤进行：

[0050] 第一步，预处理

[0051] 向中温煤焦油中添加占其体积0.05%的预处理液，预处理液为复合菌剂按照重量份配制：产甲烷细菌10份、厌氧放线菌15份、曲霉菌37份、白腐菌45份；混合均匀后静置7d，得到预处理煤焦油；

[0052] 第二步，生物气化

[0053] 将所述预处理煤焦油注入带有内浮顶的低压生物反应器中，同时保持生物反应器缺氧或厌氧环境，然后向生物反应器中加入污水处理厂厌氧污泥，所述污水处理厂厌氧污泥占所述原料煤焦油体积的0.1%，搅拌均匀，得到生物原料液；

[0054] 调节所述生物原料液的pH值为4，控制生物反应器温度为25℃，进行生物气化反应16d，得到生物气化气体。生物气化过程中控制所述生物反应器压力低于0.2Mpa，生成的生物气化气体收集到储气装置中。生物气化气体中甲烷占气体总量的体积百分含量为85%。

[0055] 实施例11

[0056] 一种煤焦油生物气化的方法按照以下步骤进行：

[0057] 第一步，预处理

[0058] 向高温煤焦油中添加占其体积0.5%的预处理液，预处理液为复合菌剂与重量百分比浓度10%的碳酸钠溶液的混合液，其中复合菌剂为按照重量份配制：产甲烷细菌20份、厌氧放线菌30份、曲霉菌26份、白腐菌38份；混合均匀后静置3d，得到预处理煤焦油；

[0059] 第二步，生物气化

[0060] 将所述预处理煤焦油注入带有内浮顶的低压生物反应器中，同时保持生物反应器缺氧或厌氧环境，然后向生物反应器中加入垃圾填埋场渗沥液，所述垃圾填埋场渗沥液占所述原料煤焦油体积的2%，搅拌均匀，得到生物原料液；

[0061] 调节所述生物原料液的pH值为6.5，控制生物反应器温度为45℃，进行生物气化反应10d，得到生物气化气体。生物气化过程中控制所述生物反应器压力低于0.2Mpa，生成的生物气化气体收集到储气装置中。生物气化气体中甲烷占气体总量的体积百分含量为70%。

[0062] 实施例12

[0063] 一种煤焦油生物气化的方法按照以下步骤进行：

[0064] 第一步，预处理

[0065] 向煤焦油馏分油中添加占其体积0.8%的预处理液，预处理液为复合菌剂与重量百分比浓度5%的氨水的混合液，其中复合菌剂为按照重量份配制：产甲烷细菌15份、厌氧放线菌20份、曲霉菌35份、白腐菌40份；混合均匀后静置6d，得到预处理煤焦油；

[0066] 第二步，生物气化

[0067] 将所述预处理煤焦油注入带有内浮顶的低压生物反应器中，同时保持生物反应器缺氧或厌氧环境，然后向生物反应器中加入污水处理厂厌氧污泥，所述污水处理厂厌氧污泥占所述原料煤焦油体积的4%，搅拌均匀，得到生物原料液；

[0068] 调节所述生物原料液的pH值为8，控制生物反应器温度为30℃，进行生物气化反应26d，得到生物气化气体。生物气化过程中控制所述生物反应器压力低于0.2Mpa，生成的生物气化气体收集到储气装置中。生物气化气体中甲烷占气体总量的体积百分含量为90%。

[0069] 实施例13

[0070] 一种煤焦油生物气化的方法按照以下步骤进行：

[0071] 第一步，预处理

[0072] 向煤焦油沥青中添加占其体积0.2%的预处理液，预处理液为复合菌剂与重量百分比浓度22%的醋酸溶液的混合液，其中复合菌剂为按照重量份配制：产甲烷细菌36份、厌氧放线菌24份、曲霉菌24份、白腐菌36份；混合均匀后静置3d，得到预处理煤焦油；

[0073] 第二步，生物气化

[0074] 将所述预处理煤焦油注入带有内浮顶的低压生物反应器中，同时保持生物反应器缺氧或厌氧环境，然后向生物反应器中加入垃圾填埋场渗沥液，所述垃圾填埋场渗沥液占所述原料煤焦油体积的2%，搅拌均匀，得到生物原料液；

[0075] 调节所述生物原料液的pH值为9，控制生物反应器温度为40℃，进行生物气化反应9d，得到生物气化气体。生物气化过程中控制所述生物反应器压力低于0.2Mpa，生成的