[發明專利]一種生物質發酵制混合氫烷的系統及生產方法

有效

• 申請號: 201210161121.5
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN103421678A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 刑新會;劉志丹;張翀;韓冰;郭小汾;王理
• 申請（專利權）人: 北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/02;C12P3/00;C12P5/02;C02F11/04;C05F5/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

1.一種生物質發酵制混合氫烷的系統，包括：

至少一個制氫反應器；

至少一個制甲烷反應器；和

混合氫烷氣體產物收集設備，

所述制氫反應器和所述制甲烷反應器通過物料輸送管道相連通，而制得的氫氣和甲烷通過各自的氣體輸送管道被輸送到混合氫烷氣體產物收集設備中，從而形成混合氫烷，制氫反應器和制甲烷反應器各具有物料回流裝置，

其中，通過調節所述物料輸送管道中的物料流量以及制氫反應器和/或制甲烷反應器物料回流裝置中的物料回流比，既提高氫氣和/或甲烷轉化率和/或產率，又使物料得到緩沖，以調節物料厭氧發酵速度，從而獲得氫氣/甲烷混合比特定的混合氫烷。

2.根據權利要求1所述的系統，其中所述制氫反應器和所述制甲烷反應器為中溫厭氧反應器。

3.根據權利要求1所述的系統，其中所述制氫反應器為中溫連續流攪拌式反應器（CSTR），而所述制甲烷反應器為中溫上流式厭氧污泥床（UASB）反應器。

4.根據權利要求1所述的系統，其中使經所述制氫反應器的回流裝置回流的物料與從所述制氫反應器中流出的物料比為1:0.1～1:10，使經所述制甲烷反應器的回流裝置回流的物料與從所述制甲烷反應器中流出的物料比為1:0.1～1:10。

5.根據權利要求1所述的系統，其中所述物料回流裝置包括過濾單元和回流單元，以使從制氫反應器和/或制甲烷反應器中流出的至少一部分物料通過所述過濾單元分離為物料漿和濾液，再通過回流單元將至少一部分物料漿和/或至少一部分濾液回流到所述制氫反應器和/或制甲烷反應器中。

6.根據權利要求5所述的系統，其中所述物料輸送管道與制氫反應器物料回流裝置的過濾單元相連，以便將至少一部分由所述過濾單元分離的濾液通過物料輸送管道送入所述制甲烷反應器中。

7.根據權利要求5所述的系統，其中所述過濾單元為過濾網或過濾膜，而所述回流單元為回流泵或泥漿泵。

8.根據權利要求1所述的系統，其中所述制氫反應器采用多個反應器并聯和/或串聯的方式連接，和/或所述制甲烷反應器采用多個反應器并聯和/或串聯的方式連接。

9.根據權利要求1所述的系統，其中所述混合氫烷的氫氣/甲烷混合比（體積比）為1:1～1:10。

10.根據權利要求1所述的系統，其中還包括與所述混合氫烷氣體產物收集設備相連通的混合氫烷提純設備，以便從混合氫烷中除去至少一部分二氧化碳。

11.根據權利要求1所述的系統，其中所述生物質為木材、秸稈、落葉、鋸末、木屑、動物尸體及糞便、市政或生活有機垃圾、農作物廢料、木質纖維、有機物廢物或污泥、陸生植物、水生植、和它們的混合物。

12.一種用根據前述權利要求1-11任何之一所述的系統生產混合氫烷的方法，包括：

1）將生物質送入制氫反應器中，加入產氫菌種和/或厭氧污泥，而后進行厭氧培養，培養條件為：pH值為5.5～7.0，溫度為30℃～45℃，生物質在上述厭氧條件下被發酵和分解，從而產生氫氣；

2）使在步驟（1）中得到的氫氣產物通過氫氣輸送管道被送到混合氫烷氣體產物收集設備中，而從制氫反應器中流出的至少一部分物料通過物料輸送管道輸送到制甲烷反應器中，還有一部分物料則通過回流裝置回流到所述制氫反應器中，繼續進行反應；

3）在將至少一部分從制氫反應器中流出的物料送入制甲烷反應器中前或后，向制甲烷反應器中加入產甲烷菌種和/或產甲烷污泥，進行厭氧培養，其培養條件為：pH值為6.0～8.0，溫度為30℃～45℃，上述物料在上述厭氧條件下被進一步發酵和分解，從而產生甲烷氣體；

4）使在步驟（3）中得到的甲烷氣體產物通過甲烷氣體輸送管道被送到混合氫烷氣體產物收集設備中，而從制甲烷反應器中流出的至少一部分物料則通過回流裝置回流到所述制甲烷反應器中，繼續進行反應；

5）將在所述制氫反應器和/或制甲烷反應器中形成的固體產物或反應殘余物的至少一部分排出所述制氫反應器和/或制甲烷反應器外；

6）通過調節所述物料輸送管道中的物料流量以及制氫反應器和/或制甲烷反應器物料回流裝置中的物料回流比，并依次經步驟（1）-步驟（4）獲得氫氣/甲烷混合比特定的混合氫烷。