[發明專利]來自蒸汽甲烷重整器的副產物二氧化碳在藻類生物燃料生產方法中的應用

無效

• 申請號: 201010553962.1
• 申請日: 2010-11-12
• 公開（公告）號: CN102071131A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: M·莫司特茨;J·J·布呂爾
• 申請（專利權）人: 琳德股份公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12N1/12;C12P1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝;王穎

發明領域

本發明涉及使用來自蒸汽甲烷重整器(SMR)的副產物二氧化碳(CO₂)來為生物質生產中使用的藻類的生長提供給料的方法和設備，所述生物質生產包括生產用于任何目的的藻類生物質，例如生物燃料生產，化學中間體，營養制品或藥物。

發明背景

甲烷重整器是用于由天然氣(例如甲烷)和催化劑(通常是鎳)來生產純氫的裝置。兩類重整器主要用于工業中，自熱重整和蒸汽甲烷重整(SMR)，它們都通過使天然氣在高溫和高壓下接觸催化劑來工作。

SMR將外部氣體源引入加熱管道中，在該管道中發生催化反應，使水蒸汽和輕質烴(例如天然氣或甲烷)轉化為氫和一氧化碳，也稱為合成氣。合成氣進一步與水蒸汽反應，產生更高產率的合成氣以及副產物二氧化碳。然后，處理合成氣，以除去碳氧化物(carbon?oxide)雜質，例如通過壓力變動吸附法處理合成氣，從而提供純氫產品。

盡管SMR生產純氫的效果良好，但是糟糕的是，該方法也會產生大量二氧化碳，這些二氧化碳通常向大氣排放。二氧化碳是公認的溫室氣體，它對全球變暖問題有影響，目前美國和世界上其它國家的法規意圖減少從所有工業生產排放的二氧化碳的量。

另外，還引起關注的是與生產綠色替代能源相關的基金項目，例如用于運輸的氫燃料，以及用于轉化為生物燃料的藻類生物質的生產。因為藻類的生長非常迅速，比陸上植物或糧食作物最多快十倍，并且收獲周期為1-10天，一些收獲物可以在極短的時間內獲得，因此與由陸上植物或糧食作物得到的結果相比，得到明顯更高產率的藻類生物質，因而得到更高產率的生物燃料。藻類生產特別引人注意的是減少全世界石油的消耗，因為與其它蔬菜源(例如玉米、大豆、棕櫚、油菜籽等)相比，一些藻類物質能產生明顯更多的生物燃料/英畝。另外，由藻類生產生物燃料的益處還在于不需要使用蔬菜，這些蔬菜能更好地用于抗擊世界范圍內的饑餓問題。而且，藻類生產常常在陸上或不適合蔬菜作物生長的空地上進行，所述空地例如是干旱地、含有過多鹽漬土的陸地和干旱-貧瘠地。由藻類生產的生物柴油是環境友好的綠色可再生燃料，該燃料在燃燒過程中幾乎或完全不釋放有毒氣體，并且所需的能量是生產乙醇所需能量的約1/8。

由藻類生產生物質是較簡單的方法。藻類生長需要起始藻類物質、水、二氧化碳和太陽輻照。藻類通過光合作用將二氧化碳和陽光轉化為氧和生物質，主要是碳水化合物、脂質/淀粉和蛋白質。已經顯示，引入培養肉湯中的二氧化碳最多有95％被轉化。然后，通過已知的酯交換方法由收獲的經過脫水的藻類生產生物燃料，所述酯交換方法是酯的有機基團與醇的有機基團進行交換的方法。

有兩種主要的系統用于藻類生長，即敞開式系統(open-pond?systems)和封閉式系統，其中，使用塑料管使載有營養物的水與陽光接觸，所述塑料管稱為光生物反應器(PBR)。敞開式系統需要更堅強的藻類株系，以承受溫度和pH變化，并且與入侵的藻類和細菌競爭。PBR通常能得到更高的產率，原因在于藻類并不需要將能量從生長轉移開以對付其它組織，但是運行該敞開式系統是比較昂貴的。對于敞開式或PBR系統，需要便宜的二氧化碳源。對PBR重要的是二氧化碳是經過消毒的，以避免污染。

仍然需要改善用于生物質以及隨后的生物燃料生產的藻類的生長方法。

發明概述

本發明提供利用來自蒸汽甲烷重整器的副產物二氧化碳作為原料用于藻類生長的方法和設備，所述藻類用于生產各種用途的生物質，包括生物燃料生產。本發明通過使用二氧化碳作為藻類生長的原料而有助于減少工業SMR方法的二氧化碳排放，二氧化碳是一種已知的溫室氣體。另外，本發明提供生產綠色能量生物燃料的方法，有助于減少對化石燃料的依賴，并且有助于減少溫室氣體排放。

附圖簡要說明

圖1是依據本發明一個實施方式的設備的示意圖。

發明詳述

本發明涉及使用來自蒸汽甲烷重整器(SMR)的副產物二氧化碳為藻類生物質生長提供給料的方法和設備，所述藻類生物質可用于綠色能量生物燃料生產。下面將結合圖1更詳細地描述本發明。

圖1是依據本發明一個實施方式的設備的示意圖。具體而言，圖1顯示具有天然氣進料(20)和水蒸汽進料(30)的SMR工藝室(10)。該工藝室(10)使用天然氣和水蒸汽形成合成氣，該合成氣被收集在收集容器如儲罐(40)中，進一步加工和純化，產生純氫和副產物二氧化碳。依據本發明，將來自SMR工藝的二氧化碳運輸到藻類生長過程(50)中，用作該過程的原料，通過光合作用轉化為氧和藻類生物質。然后可收獲藻類，加工，產生生物燃料。