Устройство для получения горючих газов из углеводного сырья

(51) ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННЪПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕНИЯ ИСАНИдФЪ 1К АВТО РС СТВУ СВИДЕ ия". "Использоваском хозяйстве в 1980,ПОЛУЧЕНИЯ ГОВОДНОГО СЫРЬЯ чение очищенных ючих газов при песырья методами и стерилизации. области пол дов и може зяйственном Изобретение относится кучения горючих газов из углево т быть использовано в сельскохопроизводстве.Целью изобретения является повышение эффективности использования путем увеличения выхода газов и улучшения их состава,Для получения чистых газов Н 2, СН 4 и С 02 применяют реактор, выполняющий одновременно несколько функций; дважды проводится стерилизация паром углеводной массы (сырья); постоянно перемешивается масса; выделяется из целлюлозы глюкоза; образуются из глюкозы кислоты, спирт, Н 2 и С 02; разделяется смесь Н 2 с СО 2 на чистые газы; разрушается целлюлоза, образуя кислоты, спирт, Н 2 и СО 2; отводятся в процессе брожений кислоты и спирт в ниэ реактора; освобождается от переработанной биомассы (лигнина) на транспортер; в процессе брожений подаются на массу чис(21) 3950302/26(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРЮЧИХ ГАЗОВ ИЗ УГЛЕ(57) Использование: полуот вредных примесей горреработке углеводногосбраживания, гидролиза Сущность изобретения: устройство содержит корпус, выполненный из двух камер, вставленных друг в друга с верхним люком для загрузки сырья и боковыми люками для выгрузки биомассы, Во внутренней камере установлены с возможностью поворота сетчатые полки,под которыми предусмотрены поддоны для отвода кислот и спиртов, образующихся в результате гидролиза углевод- ного сырья. В устройстве имеются трубы с регулирующей арматурой, подводящие питательную среду, микроорганизмы, пар и реагенты, 14 ил,тые формы бактерий и при необходимости питательный раствор.На фигурах представлен реактор.На фиг.1 - общий вид устройства, вид сверху; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг,1, вид сверху; на фиг.З - разрез по Б - Б фиг,1; на фиг.4 - разрез по В - В на фиг.1, вид питательного бака и бактериальных отсеков; на фиг,5 - узел Г на фиг.2; на фиг.6 - узел Д на фиг 2; нафиг 7-узел Е на фигЗ; на фиг 8 - узел Ж на фиг,З; на фиг.9 - узел 3 на фиг.З; на фиг,10-узел И на фиг.З; на фиг.11 - узел К на фиг.З; на фиг,12 - узел Л на фиг.З; на фиг,13 - вид крепления контейнера для питательной и бактериальной массы, на фиг.14 - аксонометрическая проекция общего вида устройства в разрезе,Устройство состоит из двух ящиков разных размеров, изготовленных из дюралюминия или компоэитов, в наружный ящик 1 вставлен внутренний ящик 2 с воздушным промежутком между стенками ящиков по1776643 б 18 Фиг.й Составитель Л. Суханова Редактор Т, Куркова Техред М;Моргентал Корректор И. Шмакова акаэ 4098 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5всему объему, верхних люков 3 (фиг.1,2;3), пневмоцилиндров 4, соединенных с верхними люками 3, создающих герметичность верхней части ящиков -1,2 (фиг.7), бокового герметичного люка 5 для выгрузки из реактора биомассы (лигнина), пневмоцилиндра 6, соединенного с боковым люком 5, верхнего бака 7 для питательной среды, нижних отсеков 8 для подачи на углеводную массу чистых бактерий (фигЛ, 2, 3, 4), приводного электродвигателя 9 для эксцентриков 10, сетчатых полок 11, установленных с возможностью их поворота для загрузки угле- водной массы, поддонов 12 для отвода кислот и спирта в низ реактора, ограничительных сеток 13 для задержания массы от попадания в среднюю часть механизмов реактора, нижней сетки 14 для удержания на ней спадающей массы, труб 15, кранов 16 для откачивания кислот, спирта и кранов для подачи теплого воздуха в промежуток между ящиками 1, 2 и между стенками люков 3, транспортер 17 для выгрузки биомас сы (лигнина) из реактора в грейферный ковш, рукояток 18 поворота вращающихся сетчатых полок 11, тяг 19 поворота труб держателей сетчатых полок 11, кранов 20 для отсоса Нг и СОг (Фиг.1,3), сменных герметичных контейнеров 21, установленных внутри корпуса, рукава с перчатками 22 (фиг.13) для закладки в контейнеры 21 биомассы, валов 23, на которых закреплены сетчатые полки 11, труб 24 и планок 25 (фиг.1, 8), поддерживающих сетчатые полки 11 после их поворота, рукоятки 26 тяг 19, планки 27 для крепления к вибрирующим трубам нижней сетки 14, валов 28 (фигЛ,2) для вибраций сетчатых полок 11, герметичных прокладок 29 верхних люков 3 и ящиков 1 и 2, труб 30, вибрирующих с планками 25, подшипников 31 под валы 28, сальники 32, звездочки 33 привода валов 28, помпа 34 для подачи питательного раствора и бактерий на полки 11, крана 35 для подачи питательной среды к помпе 34, труба 36(фиг.3,4), подающая питательную среду из лаборатории, трубы 37 и 38, подающие бактерии из лаборатории, трубы сетчатые 39(фиг.14), пазы 40 для крепления контейнера 21, осей 41 (фиг.3,7) герметичных люков 3, хомутов 42 (фиг.2,11) для крепления крайних монтажных планок к корпусу внутреннего ящика 2, сальников 43 (фиг.6), тяг привода вращающихся труб 24, зубчатые гребенки 44 тяг 19, зубчатых секторов 45 (фиг.6), вращающихся труб 24, сквозного отверстия 46, прорезей 47 (фиг,7,8) вращающихся труб 24, сварное соединение 48 (фиг.10) вращающихся труб 24, возвратные пружины 50 вибрирующих труб 51 (фиг,9,10) правой и левой стенок внутреннего ящика 2, возвратных пружин52 вибрирующих труб 51, пяты 53 вибрирующих труб 51, направляющих стаканов 54вибрирующих труб 51, основания 55 корпу 5 са реактора и вибрирующих труб 51 (фиг.9),квадратов 56, приводящих во вращение сетчатые полки. 11, сальников 57 рукояток сетчатых полок 11, петель 58 для креплениявалов 23, рам 59 сетчатых полок 11 (фиг,З),10 цепей 60 звездочек привода валов эксцентриков 10 (фигЛ 1, 12) с подшипниками 61,стойки 62 крепления подшипников 61, звездочек 63 привода валов эксцентриков 10,втулки 64 вибрирующих труб средней мон 15 тажной планки 65 (фиг,12), труб 66 (фиг,2),подводящих пар или воздух,Устройство работает следующим обраПеред загрузкой в реактор обезвожен 20 ной и измельченной углеводной массы, верхнюю часть реактора раскрывают, для этогов пневмоцилиндры 4 подают сжатый воздух,и люки 3 поднимаются вверх, открывая его(фиг,1,2,3,5,7,14), Одновременно подают25 сжатый воздух в пневмоцилиндр 6 и выгрузной люк 5 герметично закрывается. Затемрукоятку 26 вытягивают на себя, и гребенки44, закрепленные на тягах 19, поворачиваютзубчатые сектора 45 (фиг.6,8), а с ними и30 трубу 30 на 90 и поддерживающие планки25 становятся поперек реактора. Также, поворачивая вправо и влево рукоятки 18 .(фиг,5) нижних сетчатых полок 11, укладывают их на планку 25, что служит им второй35 опорой. Только теперь на нижние полки 11загружают углеводную массу до уровня выше расположенной полки 11, которую опускают на новую планку 25 и ее загружают итак поступают до верхней сетчатой полки 1140 и затем люки 3 закрывают, создавая герметичность в реакторе, Окончив подготовительные работы, в реактор подают пар с 1 =-120-150 С, который уничтожает все микроорганизмы, плесень, споры и делает как45 массу, так и среду абсолютно стерильными,и одновременно масса подвергается гидролизу в присутствии раствора соляной илисерной кислоты, в результате чего образуется глюкоза. И тогда с помощью электродви 50 гателя 9 и помпы 34 (фигЛ, 3) в реакторподают чистую форму глюкозобродящихбактерий, которые образуют кислоты,спирт, Нг и СОг, По окончании глюкозногоброжения масса, оставаясь.в реакторе, вто 55 рично стерилизуется при 1. = 120-150 С,чтобы уничтожить оставшиеся глюкозобро-.дящие бактерии, глюкозу и кислоты, а послеостывания массы до 60-70 С так же, как приглюкоэном брожении, подают по всему объему промежутков ящиков 1 и 2 теплый воз10 15 20 45 50 55 дух, который и поддерживает нужную температуру. После вторичной стерилизации в реактор на массу подают чистую форму целлюлозораэрушающих бактерий., которые образуют так же, как и при глюкозном брожении кислоты, спирт, Н 2 и С 02. Кислотц и спирт как при одном брожении, так и при другом стекают в низ реактора, а Нг с С 02 разделяются через мембраны. В течение всего времени работы реактора электродвигатель 9 приводит в действие звездочки 63 с цепями 60, во вращение валы 28 с эксцентриками 10, которые вращаясь, создают вибрацию крайних левой и правой труб 51 и средних труб 30, постоянно перемешивая массу на сетчатых полках 11, создавая свободу для работы бактериям (фиг.9,10,11,12). По окончании целлюлозного брожения реактор освобождается от переработанной массы - лигнина, для этого убирают планки 25 в первоначальное положение и тогда сетчатые полки 11 спадают вниз, сбрасывая с себя биомассу на сетку 14, а последняя, опираясь одной стороной в подошву реактора, другой стороной на выступы труб 51 (фиг,9), которые своей вибрацией заставляют вибрировать и сетку 14, сетка после открытия люка 5 выталкивает лигнин на транспортер 17 (фиг.2,3). П р и м е р. Измельченное углеводное сырье (массу), а также жидкий навоз первоначально обезвоживают до влажности 15;ь, а затем загружают в реактор и после этого его герметично закрывают. Для того, чтобы загруженная масса стала стерильной и очищенной от различных микро- и макроорганизмов, грибов, плесени, спор и т.д., в реактор подают влажный пар в течение 3 - 5 дней с т = 120-150 С, и в присутствии раствора серной или соляной кислоты происходит гидролиз массы с одновременным выделением из нее глюкозы, Потом, когда масса остынет до 60-70 С, в нее вводят чистую глюкозобродящую бактерию, например, ЕзсЬегсЫа, Со и поддерживая температуру 60-70 С, создающую энаэробные условия для сбраживания глюкозы в газы Нги СОъ кислоты и спирт. Кислоты и.спирт во время брожения отделяются от газов и стекают в низ реактора, а Нг и С 02, проходя через холодильник, обезвоживаются и затем их разделяют дифФузионным методом, - каждый, проходя через свою мембрану, в сборные емкости, На этом в реакторе кончается первый этап сбраживания глюкозы и получения из нее чистых газов водорода и углекислого газа, а также отделенных от них кислот и спирта. На втором этапе в реакторе проводят повторную стерилизацию массы в течение 4 - 5 часов, при т 120-150 С для уничтожения остатков глюкоэобродящих бактерий и кислот, а после остцвания массц до 60-70 С в нее, постоянно поддерживая анаэробные условия, вводят чистую форму целлюлоэоразрушающих бактерий, например СозМсПоа йеппосецв, В дальнейшем процесс целлюлозного (клетчаточного) брожения проходит в том же порядке, как при глюкозном брожении. По окончании глюкозного и клетчаточного брожений из нижней части реактора кислоты и спирт перекачивают в испаритель, где спирт отделяется от кислот. Спирт известным методом превращают в этилен, который может быть применен для энергетических целей, для дозревания несозревших овощей и фруктов, а окись этилена, как стерилизатор для хранения овощей, фруктов и зеленого корма для животных. Кислоты подают в метантенк, где их раскисляют известными методами, после чего в метантенк подают чистую метэнообразующую бактерию, например, МейапоЬастегцгтг дрогасогтг, которая образует СН 4 и С 02. Газы СН 4 и СО 2 отсасываются в холодильник, где они обеэвоживаются и затем диффузионным методом разделяют через мембраны с отверстиями, каждая под молекулу одного и другого газа, далее поступают - каждый в свою сборную емкость, Гэз СН 4 используют как энергетический носитель, а С 02 как удобрение для улучшения фотосинтеза снизу растений, что уменьшает его поступление в атмосферу, снижая парниковый эффект, или получают лед для хозяйственных и других целей. Вслед за удалением кислот, спирта, иэ реактора удаляют отработанную мэссу(лигнин), - являющийся долговременным гумусным чистым удобрением для улучшения поверхностного слоя долей и для получения иэ него преобраэовэтеля ржавчины, сохраняющего металл от ржавения,Формула изобретения 1, Устройство для получения горючих газов из углеводного сырья, содержащее корпус реактора, узлы подачи исходного сырья. микроорганизмов питательной среды, реагентов и пара и вывода продуктов гидролиэа, о тл и ч э ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности использования путем увеличения выход газов и улучшения их состава, корпус выполнен иэ двух установленных одна в другую камер- ящиков с люками, расположенными нэ корпусе и в его передней стенке. пэтрубкэми для подачи теплого воздуха и отвода газов, планками с нэпрэвляющгмг 1, рэ;мещенны 1776643 8ми под люками во внутреннем ящике в его центре и боковых стенках, вибрирующими стойками, концы которых вставлены в планки и верхние из них заглушены, а нижние подпружинены, боковые стойки снабжены хомутами, в которых они установлены с возможностью перемещения, а средние стойки выполнены с приливами и снабжены трубами с прорезями, в которых.они установлены с возможностью перемещения, устройство снабжено сетчатыми полками, шарнирно закрепленными на стойках с возможностью вращения, и расположенными под сетчатыми полками поддонами для стока спирта и кислоты, соединенными с узлом вывода продуктов гидролиза, а также трубами с соплами для подачи питательной среды, размещенными под боковыми планками и в промежутках между вибрирующими стойка ми, зубчатыми секторами, закрепленнымина трубах и размещенными под средней планкой с тягами, соединенными с зубчатыми секторами, и мелкосетчатыми трубами для подачи влажного пара.10 2. устройство поп.1, отл ича ю щеес я тем, что, оно снабжено размещенным в нижней части корпуса транспортером с грейферным ковшом и контейнерами с резиновыми перчатками, размещенными в 15 верхних люках.