專利名稱：生物發(fā)酵制氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于生物發(fā)酵制氫裝置。
目前，氫氣是一種在化學(xué)工業(yè)，航空航天工業(yè)，交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域廣泛應(yīng)用的清潔能源，生物制氫是一種無污染且經(jīng)濟(jì)有效的好方法，但缺少相應(yīng)的產(chǎn)氫效率高，生產(chǎn)成本低廉的裝置來實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種一體化生物發(fā)酵制氫裝置，生物制氫發(fā)酵液通過生物發(fā)酵制氫裝置能夠使含有糖類、蛋白質(zhì)等的糧食，變質(zhì)、劣質(zhì)廢糧及糧食加工廢料或含有這些物質(zhì)的有機(jī)廢水通過發(fā)酵液的作用產(chǎn)生清潔能源氫氣。既可控制環(huán)境污染，又可變廢為寶，結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)氫效率高，質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低廉。
本實(shí)用新型的目的是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的該裝置包括生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)，反應(yīng)原料池(2)，發(fā)酵液收集池(3)，水上置換法收集氣體裝置(4)，氣體分離裝置(5)，氣液分離裝置(6)，氣泵(7)，液泵(8)，生物發(fā)酵反應(yīng)氣體取樣管(9)，攪拌器(10)和生物發(fā)酵反應(yīng)液取樣管(11)，上述裝置均安裝在支架(12)上，其中反應(yīng)原料池(2)和發(fā)酵液收集池(3)安裝在支架(12)的底部，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)為圓筒狀，在其下側(cè)部、頂部分別固定有取樣管，上部固定有一個(gè)反應(yīng)原料進(jìn)物導(dǎo)流管，通過液泵連接反應(yīng)原料池(2)，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)上部固定有一個(gè)攪拌裝置，攪拌裝置由電機(jī)、軸封、豎桿、葉輪組成，豎桿的上端與電機(jī)軸相連，軸封、電機(jī)都固定在上蓋上，豎桿穿過軸封和上蓋伸到發(fā)酵反應(yīng)器的下面，豎桿的下端固定著葉輪，另外，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)與氣液分離裝置(6)之間帶有一個(gè)氣管和虹吸管，氣管上帶有氣泵(7)，氣液分離裝置(6)底部與發(fā)酵液收集池(3)相連，氣液分離裝置(6)頂部通過導(dǎo)氣管連接水上置換法收集氣體裝置(4)和氣體分離裝置(5)。
工作原理如下反應(yīng)原料通過液泵從發(fā)酵反應(yīng)器頂部的進(jìn)物導(dǎo)流管連續(xù)地流入發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)裝有一攪拌器，使發(fā)酵反應(yīng)器中的物質(zhì)完全混合，發(fā)酵產(chǎn)物通過氣泵的作用，利用虹吸現(xiàn)象，吸入氣液分離裝置中進(jìn)行分離，發(fā)酵液通過重力的作用，流入發(fā)酵液收集池中，發(fā)酵產(chǎn)物氣體中的一部分，通過氣泵返回到發(fā)酵反應(yīng)器中，起到相當(dāng)于攪拌器的作用，使發(fā)酵反應(yīng)器中的物質(zhì)完全混合，另一部分氣體通過水上置換法收集，然后通過氣體分離裝置將H2、CO2分離。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制氫效果好，成本低，在無氧條件下，利用生物發(fā)酵制氫裝置，使含有糖類、蛋白質(zhì)等的糧食，變質(zhì)、劣質(zhì)廢糧及糧食加工廢料或含有這些物質(zhì)的有機(jī)廢水通過發(fā)酵液的作用產(chǎn)生有機(jī)酸、H2、CO2。H2、CO2通過水上置換法收集，通過氣體分離裝置分離。能夠使含有糖類、蛋白質(zhì)等的糧食，變質(zhì)、劣質(zhì)廢糧及糧食加工廢料或含有這些物質(zhì)的有機(jī)廢水通過發(fā)酵液的作用產(chǎn)生含氫的發(fā)酵氣體。該發(fā)酵氣體通過水上置換法收集，通過氣體分離裝置分離，最終可得到99．5％的純氫氣。
本實(shí)用新型裝置可根據(jù)反應(yīng)溫度、反應(yīng)原料的不同，通過液泵調(diào)節(jié)氫氣發(fā)酵液濃度，并與后續(xù)設(shè)備組合靈活，使整體最優(yōu)化。該裝置的小型一體化使其能夠節(jié)能，減少占地面積，降低了造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。
本實(shí)用新型裝置使生物保有量高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行管理簡單，易于維護(hù)，可靠、穩(wěn)定。該裝置適用于含有糖類、蛋白質(zhì)等的糧食，變質(zhì)、劣質(zhì)廢糧及糧食加工廢料或含有這些物質(zhì)的有機(jī)廢水的生物發(fā)酵制氫。
以下通過附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型裝置加以說明。


圖1是本實(shí)用新型的主視圖。
在
圖1中所示發(fā)酵反應(yīng)器(1)，反應(yīng)原料池(2)，發(fā)酵液收集池(3)，水上置換法收集氣體裝置(4)，氣體分離裝置(5)，氣液分離裝置(6)，氣泵(7)，液泵(8)，生物發(fā)酵反應(yīng)氣體取樣管(9)，攪拌器(10)和生物發(fā)酵反應(yīng)液取樣管(11)和支架(12)。
該裝置包括生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)，反應(yīng)原料池(2)，發(fā)酵液收集池(3)，水上置換法收集氣體裝置(4)，氣體分離裝置(5)，氣液分離裝置(6)，氣泵(7)，液泵(8)，生物發(fā)酵反應(yīng)氣體取樣管(9)，攪拌器(10)和生物發(fā)酵反應(yīng)液取樣管(11)，上述裝置均安裝在支架(12)上，其中反應(yīng)原料池(2)和發(fā)酵液收集池(3)安裝在支架(12)的底部，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)為圓筒狀，在其下側(cè)部、頂部分別固定有取樣管，上部固定有一個(gè)反應(yīng)原料進(jìn)物導(dǎo)流管，通過液泵連接反應(yīng)原料池(2)，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)上部固定有一個(gè)攪拌裝置，攪拌裝置由電機(jī)、軸封、豎桿、葉輪組成。
實(shí)施例1將生物制氫發(fā)酵液1000毫升，在無氧的條件下，移入如圖所示的生物發(fā)酵制氫反應(yīng)器(有效容積為1000毫升)中進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)原料10克／升的葡萄糖(購于北京化工廠)液以1升／天的反應(yīng)速度流入反應(yīng)器進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為25℃，這樣，就可以連續(xù)地產(chǎn)生氫氣，并且10克／升葡萄糖液全部分解，分解產(chǎn)物為乙酸(0．18克／克-葡萄糖)，丁酸(0．36克／克-葡萄糖)，H2(0．21升／克-葡萄糖)，CO2(0．29升／克-葡萄糖)。
實(shí)施例2將生物制氫發(fā)酵液1000毫升，在無氧的條件下，移入如圖所示的生物發(fā)酵制氫反應(yīng)器(有效容積為1000毫升)中進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)原料10克／升的葡萄糖(購于北京化工廠)液以4升／天的反應(yīng)速度流入反應(yīng)器進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35℃，這樣，就可以連續(xù)地產(chǎn)生氫氣，并且10克／升葡萄糖液全部分解，分解產(chǎn)物為乙酸(0．13克／克-葡萄糖)，丁酸(0．30克／克-葡萄糖)，H2(0．27升／克-葡萄糖)，CO2(0．32升／克-葡萄糖)。
實(shí)施例3將生物制氫發(fā)酵液1000毫升，在無氧的條件下，移入如圖所示的生物發(fā)酵制氫反應(yīng)器(有效容積為1000毫升)中進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)原料10克／升的蔗糖(購于北京化工廠)液以4升／天的反應(yīng)速度流入反應(yīng)器進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35℃，這樣，就可以連續(xù)地產(chǎn)生氫氣，并且10克／升蔗糖液全部分解，分解產(chǎn)物為乙酸(0．13克／克-蔗糖)，丁酸(0．30克／克-蔗糖)，H2(0．29升／克-蔗糖)，CO2(0．43升／克-蔗糖)。
實(shí)施例4將生物制氫發(fā)酵液1000毫升，在無氧的條件下，移入如圖所示的生物發(fā)酵制氫反應(yīng)器(有效容積為1000毫升)中進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)原料10克／升的淀粉(普通淀粉)液以4升／天的反應(yīng)速度流入反應(yīng)器進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35℃，這樣，就可以連續(xù)地產(chǎn)生氫氣，并且10克／升淀粉液全部分解，分解產(chǎn)物為乙酸(0．13克／克-淀粉)，丁酸(0．30克／克-淀粉)，H2(0．29升／克-淀粉)，CO2(0．36升／克-淀粉)。
權(quán)利要求一種生物發(fā)酵制氫裝置，該裝置包括生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)，反應(yīng)原料池(2)，發(fā)酵液收集池(3)，水上置換法收集氣體裝置(4)，氣體分離裝置(5)，氣液分離裝置(6)，氣泵(7)，液泵(8)，生物發(fā)酵反應(yīng)氣體取樣管(9)，攪拌器(10)和生物發(fā)酵反應(yīng)液取樣管(11)，上述裝置均安裝在支架(12)上，其特征在于反應(yīng)原料池(2)和發(fā)酵液收集池(3)安裝在支架(12)的底部，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)為圓筒狀，在其下側(cè)部、頂部分別固定有取樣管，上部固定有一個(gè)反應(yīng)原料進(jìn)物導(dǎo)流管，通過液泵連接反應(yīng)原料池(2)，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)上部固定有一個(gè)攪拌裝置，攪拌裝置由電機(jī)、軸封、豎桿、葉輪組成，豎桿的上端與電機(jī)軸相連，軸封、電機(jī)都固定在上蓋上，豎桿穿過軸封和上蓋伸到發(fā)酵反應(yīng)器的下面，豎桿的下端固定著葉輪，另外，生物發(fā)酵反應(yīng)器(1)與氣液分離裝置(6)之間帶有一個(gè)氣管和虹吸管，氣管上帶有氣泵(7)，氣液分離裝置(6)底部與發(fā)酵液收集池(3)相連，氣液分離裝置(6)頂部通過導(dǎo)氣管連接水上置換法收集氣體裝置(4)和氣體分離裝置(5)。
專利摘要一種生物發(fā)酵制氫裝置,其反應(yīng)原料通過液泵從發(fā)酵反應(yīng)器頂部的反應(yīng)原料進(jìn)物導(dǎo)流管連續(xù)地流入發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行生物發(fā)酵制氫反應(yīng),發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)裝有一攪拌器,使發(fā)酵反應(yīng)器中的物質(zhì)完全混合,發(fā)酵產(chǎn)物通過氣泵的作用,利用虹吸現(xiàn)象,吸入氣液分離裝置中進(jìn)行分離,發(fā)酵液流入發(fā)酵液收集池中,氣體通過水上置換法收集,然后通過氣體分離裝置將H
文檔編號(hào)C12M1/00GK2416107SQ002316
公開日2001年1月24日 申請日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者沈建權(quán) 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所