人造天然气的工业化生产制造技术

当今世界，能源危机，传统能源格局正在解体，新格局尚未形成。风电、水电、核能、太阳能、生物质能等各种新能源纷纷涌现，可谓天下群雄并起，逐鹿中原。然而究竟鹿死谁手；何种能源将成为未来世界的主宰能源；本发明专利技术提出了人造天然气的工业化生产的思路和方法，在提出建立人造天然气工厂的创新基础上，作出了原料供应方法创新，生产方法创新，产品运输和销售方法创新。因此，本发明专利技术可实现人造天然气的大规模工业化生产，未来世界的主宰能源必将是人造天然气。

【技术实现步骤摘要】
一，
：当今世界，能源危机，传统能源格局正在解体，新格局尚未形成。风电、水电、核能、太阳能、生物质能等各种新能源纷纷涌现，可谓天下群雄并起，逐鹿中原。然而究竟鹿死谁手？何种能源将成为未来世界的主宰能源？本专利技术提出了人造天然气的工业化生产的方法，指出未来世界的主宰能源必将是人造天然气。二，
技术介绍
：(1)人类的主要能源来自太阳，太阳能源的最佳利用方式是生物质能源：地球上的能源有两大类，第一类来自太阳：包括煤、石油、天然气、生物质能源、阳光、风流、河流、海流等。第二类来自地球内部：包括铀、钍、钋、氘、氚等核燃料和地热、地震、火山等。人类目前的传统能源是开采埋藏于地下的煤、石油、天然气，这是古代生物所吸收的太阳能在地球上的历史积累，由于储量有限，开采一点少一点。核裂变能源在技术上可行，但地球上的核裂变燃料铀、钍等同样储量有限，开采一点少一点，并且核电站的安全和核废料的放射性污染问题始终是人类生存的威胁。而氘、氚等核聚变能源的利用在技术上还遥遥无期。所以，新能源的开发还是要着眼于来自太阳的生物质能源、阳光、风流、河流、海流等可再生能源。风力、水力、地热能源清洁环保、技术成熟，可以有效利用，但数量有限，即使全部开发，也无法成为人类的主要能源。而太阳能，即直接利用太阳能光电、光热装置收集阳光而生产的能源，在地球上也只能是小规模的生产，试想：即使经济技术上可行，若大规模进行生产，地球表面上覆盖的将不再是大面积的植物，而是大面积的太阳能平板装置。那么，地球的生态环境必将受到毁灭性的破坏。因此，大规模工业化的新能源开发只能着眼于地球上辽阔宽广郁郁葱葱的森林、草地、农田——生物质能源，这才是人与自然和谐发展的最佳选择。(2)利用沼气制造天然气并实现工业化生产，是大规模利用生物质能源的最佳途径：目前，生物质能源的开发主要有以下五个方向：利用含油脂的植物生产植物柴油。利用植物中的淀粉和糖生产乙醇。利用植物厌氧发酵分解产生沼气。利用植物高温受热分解产生可燃气体。利用机械方法把植物加工成固体燃料进行燃烧。这五个方向中，前两个方向只是利用植物中的油脂、淀粉和糖进行能源生产，而植物中的油脂、淀粉和糖的含量通常不足植物整株重量的百分之十，并且是人类和动物的食物的主要来源。所以，大规模进行植物柴油和乙醇的工业化生产是不可行的。当然，如果能把不能食用的植物纤维转化为乙醇，并使该技术成熟可靠，植物乙醇的前景也是很可观的。在后两个方向中，把植物加工成固体燃料，能源利用率低，且使用范围大受限制。而植物高温热解气化，则存在一定的污染，热解燃气热值低，燃气成分各不相同，也不利于大规模工业化生产。因此，本专利技术着眼于第三个方向进行突破，提出了人造天然气的工业化生产的新方法。-->三，
技术实现思路
：天然气是一种甲烷含量达95％左右的优质气体能源，主要通过地下气田的开采获得。而我们知道，沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳。其中甲烷含量为55％-70％，二氧化碳含量为30％-45％。若将沼气中的二氧化碳分离后，即可得到甲烷含量达95％左右的人造天然气。二氧化碳的分离技术很容易实现，采用熔点沸点差异、化学吸收等方法，就可将沼气中的二氧化碳分离出来。将沼气通过压力泵加压，直到二氧化碳变成液态，将液态二氧化碳排出储气罐后，储气罐里剩下的就是甲烷含量很高的人造天然气了。或者将沼气降温，在低温下二氧化碳变成液态，从而得到人造天然气。或者将沼气加压和降温同时进行，使得二氧化碳变成液态，从而得到人造天然气。或者将沼气通过生石灰，以化学吸收的方式分离二氧化碳，从而得到人造天然气。目前，沼气生产方式主要是一家一户的自给自足的自然经济生产模式，要实现工业化生产，就必须建立现代工业的基本生产单位——人造天然气工厂。工厂周围的土地上生长的植物，是工厂原料来源的可靠保障，而各种有机垃圾也是工厂原料来源的有益补充。另外，与电力能源的工业化生产相似，电厂生产的电力必须要有大面积的电网来实现其运输和销售。人造天然气工厂生产的天然气同样也需要大面积的天然气管道网络来保障其运输和销售。所幸的是，人类已初步建立了大面积的天然气管道网络。目前，西气东输、川气东送等全国性天然气管网已经建成，许多大中城市的局部性天然气管网也已经建成。在与天然气管网公司签定供气合同后，可在其天然气管道沿线合适地段选择地点建立人造天然气工厂。与工厂附近的农户签定供草协议，由农民提供青草或秸杆。首先利用发酵设备把草料制造成沼气，再利用分离设备把沼气中的二氧化碳分离出去，从而得到人造天然气，最后将人造天然气输入工厂附近的天然气管道中。这样就实现了人造天然气的大规模工业化生产的整个过程。数千年前，随着野生食物的枯竭，人类的食物生产从狩猎时代进入了农耕时代。现代，随着矿物能源的枯竭和生态环境的恶化，人类的能源生产必将从探矿开采时代进入现代农业生产时代。本专利技术在提出建立人造天然气工厂的创新基础上，作出了以下三方面的方法创新：(1)原料供应方法创新，利用生物质作为工厂的主要原料来源。(2)生产方法创新，提出了把生物质产生的沼气进一步加工成人造天然气。(3)产品运输和销售方法创新，提出了利用天然气管道网络来实现人造天然气的运输和销售。因此，本专利技术可实现人造天然气的大规模工业化生产，并且清洁环保、可再生。因此，本专利技术可以有效缓解当今人类社会所面临的能源问题和环境问题。四，具体实施方式：查阅相关科技文献可知：1吨青草可产生约600立方米沼气，1吨秸杆可产生约400立方米沼气，1吨粪便可产生约300立方米沼气，1吨垃圾可产生约200立方米沼气，地球的陆地总面积为1.49亿平方公里，目前陆地上的生物质产量约为每年1450亿吨。-->(1)在100平方公里的农村范围内建立一家人造天然气工厂，工厂必须通电，通路，有水源，有天然气管道经过，工厂周围的土地上应该植物茂盛，并有一定的农业人口。工厂的主要设备是几台直径50米、高30米的大型沼气发酵罐，还有几台二氧化碳分离设备。该工厂的天然气年产量可作如下估算：100平方公里土地等于15万亩土地，扣除各种因素，其中10万亩土地可产生农作物秸杆和青草。每亩土地每年可生产约1吨秸杆或青草。1吨秸杆或青草发酵后平均可产生约500立方米沼气和500公斤有机肥料。500立方米沼气可产生约300立方米天然气和200立方米二氧化碳。因此，100平方公里土地可支持一家工厂每年生产3000万立方米天然气。(2)若在全国建立1万家人造天然气工厂，则需100万平方公里土地的支持。中国的国土面积为960万平方公里，绰绰有余。1万家工厂，可每年生产天然气3000亿立方米，相当于2.5亿吨石油的能源，是2005年中国天然气年产量的6倍。若建立5万家工厂，则可替代满足中国对煤和石油等矿物能源的全部需求。若大规模推广实施该专利技术，可以改变整个中国乃至世界的能源战略格局！(3)按1吨秸杆或青草的平均收购价格200元计算，则每立方米天然气的原料成本为0.67元。按把沼气进行加压降温以分离二氧化碳的工艺流程计算，则每生产1立方米天然气需耗电0.2度，能耗成本约0.12元。最后考虑设备折旧、人工、管理等费用，则每立方米天然气的生产成本约为1元。目前全国各地的天然气价格在2～3元之间，因此工厂的利润空间很大，再考虑工厂的副产品——有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术原创性的提出了人造天然气的工业化生产的思路和方法。由于发现地球陆地上每年的生物质产量巨大，这些生物质加工成人造天然气后，可以满足人类社会的全部能源需求，故提出了本专利技术，其特征是：以人造天然气工厂为基本生产单位，利用生物质作为工厂的主要原料来源，把生物质产生的沼气进一步加工成人造天然气，并且利用天然气管道网络对人造天然气进行运输和（或）销售。

【技术特征摘要】
本发明原创性的提出了人造天然气的工业化生产的思路和方法。由于发现地球陆地上每年的生物质产量巨大，这些生物质加工成人造天然气后，可以满足人类社会的全部能源需求，故提出了本发明，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋钧，
申请(专利权)人：蒋钧，
类型：发明
国别省市：43[]