(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210986585.3 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 中国农业大 学 地址 100083 北京市海淀区 圆明园西路2号 (72)发明人 李欣　董仁杰　朱雅丽　 (74)专利代理 机构 重庆市信立达专利代理事务 所(普通合伙) 50230 专利代理师 朱月明 (51)Int.Cl. C12M 1/107(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种二氧化碳生物甲烷化的自动控制折流 式反应器 (57)摘要 本发明公开了一种二氧化碳生物甲烷化的 自动控制折流式反应器， 涉及环 境工程可再生能 源技术领域， 其技术方案要 点是： 包括供气 装置、 反应装置、 供液装置、 液泵、 气体收集装置和液体 收集装置； 所述供液装置与液泵输入端连接， 所 述液泵的出口端与反应装置入口端连接， 所述反 应装置的出口端同时与气体收集装置和液体收 集装置连接； 所述供气装置包括二氧化碳供气 装 置、 产氢装置和气泵。 该反应器通过将折流式反 应器与文丘里进气系统耦合， 实现系统低能耗、 低维护的高效运行， 解决H2气液传质效率低的技 术问题。 同时， 通过设计自动控制 系统， 对系统稳 定性及生物天然气产品质量进行监测和调控， 实 现系统自动化， 解决工程问题。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115261192 A 2022.11.01 CN 115261192 A 1.一种二氧化碳生物甲烷化的自动控制折流式反应器， 包括供气装置、 反应装置、 供液 装置(8)、 液泵(9)、 气体收集装置(1)和液体收集装置(10)； 所述供液装置(8)与液泵(9)输 入端连接， 所述液泵(9)的出口端与反应装置入口端 连接， 所述反应装置的出口端同时与气 体收集装置(1)和液体收集装置(10)连接； 其特征是： 所述供气装置包括二氧化碳供气装置 (12)、 产氢装置(11)和气泵(7)； 所述二氧化碳供气装置(12)和产氢装置(11)的出气端同时 与气泵(7)的入口端连接； 所述气泵(7)的出口端与反应装置的入口端连接； 所述反应装置包括文丘里射流器(6)和折流式生物反应器； 所述文丘里射流器(6)同时 与气泵(7)和液泵(9)连接， 所述文丘里射流器(6)的出口端与折流式生物反应器的入口端 连接； 所述折流式生物反应器包括反应器本体(4)和多个折流板(5)本体； 多个所述折流板 (5)本体间隔安装于 反应器本体(4)的相对侧壁上， 使反应器本体(4)内形成折形通道； 所述 反应器本体(4)的入口端与文丘里射流器(6)的输出端连接， 所述反应器本体(4)的出气端 与气体收集装置(1)连接， 所述反应 器本体(4)的液体出 液端与液体收集装置(10)连接 。 2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳生物甲烷化的自动控制折流式反应器， 其特征 是： 所述折流板(5)为 纱卡。 3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳生物甲烷化的自动控制折流式反应器， 其特征 是： 所述气体收集装置(1)的出气端还设有顶空气体循环气路(15)， 所述反应器本体(4)的 出气端上设有氢气浓度传感器(3)； 所述气体收集装置(1)的进气端、 顶空气体循环气路 (15)的进气端、 二氧化碳供气装置(12)的出气端和产氢装置(11)的出气端均设有电磁阀 (2)； 所述反应器还设有单片机(13)， 所述单片机(13)与电磁阀(2)、 气泵(7)、 液泵(9)、 氢气 浓度传感器(3)电性连接 。 4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳生物甲烷化的自动控制折流式反应器， 其特征 是： 所述液体收集装置(10)的入口端还设有pH传感器(14)， 所述pH传感器(14)与单片机 (13)电性连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115261192 A 2一种二氧化 碳生物甲烷 化的自动控制折流式反 应器 技术领域 [0001]本发明涉及环境工程可再生能源技术领域， 更具体地说， 它涉及一种二氧化碳生 物甲烷化的自动控制折 流式反应 器。 背景技术 [0002]在二氧化碳生物甲烷化过程中， 产甲烷菌只能利用溶解在液相中的H2， 因此H2的 气‑液传质效率是限制 H2/CO2向甲烷转化的关键因素。 目前， 在H2/CO2生物甲烷化反应系统 中， 国内外应用的主要加氢方式为电化学析氢法和气体循环法。 其中电化学析氢法受到电 压和电流的限制， 产生的氢气有限， 处理量有限， 处理效率较低。 而气体循环法需要消 耗较 高的能源， 且中空纤维膜组件易发生堵塞， 需要定期维护和更 换， 影响系统稳定性。 [0003]本发明在保证处理量的情况下， 利用气体自身的浮力， 而避免气体循环产生的能 耗， 实现CO2能源化利用， 具有广泛的应用前 景和经济、 生态效益。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种二氧化碳生物甲烷化的自动控制折流式反应器， 该反应 器通过将折流式反应器与文丘里进气系统耦合， 实现系统低能耗、 低维护的高效运行， 解决 H2气液传质效率低的技术问题， 同时， 通过设计自动控制系统， 对系统稳定性及天然气产品 质量进行监测 和调控， 实现系统自动化， 解决工程问题。 [0005]本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种二氧化碳生物甲烷 化的自动控制折流式反应器， 包括供气装置、 反应装置、 供液装置、 液泵、 气体收集装置和液 体收集装置； 所述供液装置与液泵输入端 连接， 所述液泵的出口端与反应装置入口端连接， 所述反应装置的出口端同时与气 体收集装置和液体收集装置连接； 所述供气装置包括二氧 化碳供气装置、 产氢装置和气泵； 所述二氧化碳供气装置和产氢装置的出气端同时与气泵 的入口端连接； 所述气泵的出口端与反应装置的入口端连接； [0006]所述反应装置包括文丘里射流器和折流式生物 反应器； 所述文丘里射流器同时与 气泵和液泵连接， 所述文丘里射 流器的出口端与折 流式生物反应 器的入口端连接； [0007]所述折流式生物 反应器包括反应器本体和多个折流板本体； 多个所述折流板本体 间隔安装于反应器本体的相对侧壁上， 使反应器本体内形成折形通道； 所述反应器本体的 入口端与文丘里射流器的输出端连接， 所述反应器本体的出气端与气体收集装置连接， 所 述反应器本体的液体出 液端与液体收集装置连接 。 [0008]通过采用上述技术方案， 将折流式生物反应器与文丘里射流器输出端耦合， 实现 系统低能耗、 低维护的高效运行， 解决H2气液传质效率低的技术问题； 在反应器本体内设置 折流板， 并且折流板的排布使得反应器本体内呈折形通道， 这样可以防止原料气进入反应 器后快速上浮， 并且通过限定气体的运行路线， 使气体的上浮路程在有限的反应容积 内被 充分延长， 增加其与微生物的接触时间， 避免气体长时间循环所需的能耗； 将供气装置和供 液装置与文丘里射流器连接， 这样可以在流体高速流动的湍流作用碎化为大量微小气泡，说　明　书 1/3 页 3 CN 115261192 A 3