[發(fā)明專利]用于制造生物甲烷和生態(tài)甲烷的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610519331.5
• 申請日: 2016-07-04
• 公開（公告）號: CN106318417B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞當(dāng)·克里洛維奇;雅羅斯瓦夫·克里洛維奇
• 申請（專利權(quán)）人: 比卡爾博股份公司
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10J3/48;C10K1/00;C10B57/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)生物甲烷和生態(tài)甲烷的方法，以及用于制造生物甲烷和生態(tài)甲烷的系統(tǒng)。所述方法包括使生物質(zhì)熱解成生物碳并與粉碎且可能適當(dāng)制備的化石碳混合的工藝，以及使用使碳混合物加氫氣化的工藝。所述系統(tǒng)由碳加氫氣化反應(yīng)器，生物氫生成反應(yīng)器，蒸氣和煤氣分離器，生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，碳混合物制備裝置，廢熱鍋爐，加熱氣體預(yù)熱器，熱交換器，輸送機，用于液體、蒸氣和氣體的管線和泵組成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的主題是用于通過生物碳和化石碳的加氫氣化(其中生物氫是氣化劑)制造生物甲烷和生態(tài)甲烷的方法。

背景技術(shù)

生物氫是通過生物甲烷與水蒸氣的反應(yīng)由生物質(zhì)形成的產(chǎn)物。生物甲烷是使用生物氫使生物碳加氫氣化的產(chǎn)物。使用生物氫使煤或褐煤加氫氣化的產(chǎn)物是生態(tài)甲烷。生物碳是優(yōu)選具有高含量纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的干生物質(zhì)熱解的產(chǎn)物。另外有利的熱解產(chǎn)物是下文中稱為熱解氣體的可燃蒸氣和氣體。生物質(zhì)在170℃至270℃下不完全熱解的產(chǎn)物是化學(xué)性質(zhì)與褐煤的化學(xué)性質(zhì)相似的包含約60％至65％元素碳C’的半碳。生物質(zhì)在高于270℃(優(yōu)選300℃)溫度下完全熱解的產(chǎn)物是化學(xué)性質(zhì)與煤或焦炭的化學(xué)性質(zhì)相似的包含約65％至80％元素碳C’的生物碳。

根據(jù)Jerzy Szuba,Lech Michalik的題為：Karbochemia,publishinghouse,1983的書已知使用主要通過細焦炭或煤的基于蒸汽和氧氣的氣化獲得的氫氣來加氫氣化的方法。

根據(jù)該書已知Institute of Gas Technology(USA)開發(fā)的HYGAS法。HYGAS法是與細焦炭氣化組合的煤加氫氣化的高壓方法，其能夠獲得高熱值氣體(天然氣的代替物)。該工藝存在三個測試版本，不同之處在于生產(chǎn)加氫氣化用的氫氣的方法不同。氫氣通過氧氣-蒸汽煤氣化或電熱氣化而獲得，或者作為用得自細焦炭氣化的氣體使鐵氧化物氧化還原(蒸汽-鐵體系)的結(jié)果而獲得。

根據(jù)該書已知的是通過Pittsburgh Energy Research Center(USA)開發(fā)的Hydrane法。Hydrane法在于通過使煤與氫氣直接反應(yīng)獲得高熱值氣體。煤原料(任何等級)與包含在熱氣中的氫氣反應(yīng)。在815℃下發(fā)生氣化過程。在懸浮于內(nèi)部反應(yīng)器中的并流(co-current)、下落(falling)和減薄床(thinned bed)中發(fā)生煤氣化。使由此產(chǎn)生的細焦炭沉淀在內(nèi)部反應(yīng)器的流化床中，從而經(jīng)歷與氫氣的進一步反應(yīng)。內(nèi)部反應(yīng)器和外部反應(yīng)器形成單個裝置。用于所述工藝的氫氣在獨立反應(yīng)器中通過對一部分細焦炭進行蒸汽-氧氣氣化而獲得。

根據(jù)專利說明書US 2011/0126458A1已知的是用于通過用氫氣和蒸汽使煤原料加氫氣化的組合生產(chǎn)富含甲烷的氣體燃料的方法。在約700℃至1000℃范圍溫度和約132kPa至560kPa的壓力下，使用氫氣和過熱蒸汽對煤的水性漿料進行氣化。這種氣化的產(chǎn)物是氫氣、甲烷、一氧化碳和二氧化碳。在分離器中將氫氣與該混合物分離并且再循環(huán)返回至還供應(yīng)有蒸汽的SHR碳氣化爐中，并且CH₄、CO和CO₂的混合物是富含甲烷(高達40％的CH₄)的燃料氣體。

根據(jù)Bohdan Staliński,Janusz的題為：Wodór i wodorki,Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,Warszawa,1987的書已知在通過燃燒天然氣從外部加熱至約500℃的溫度的鋼管中在催化劑(負載在陶瓷基底上的鎳)存在的情況下下天然氣甲烷與蒸汽的反應(yīng)中制造氫氣的方法。使用約25％的進入反應(yīng)器中的氣體加熱所述管。

所有這些甲烷制造方法的特征是對元素碳C的大量消耗——對于產(chǎn)生兩分子的CH₄而言，消耗至少5個元素碳原子C。這限制了碳加氫氣化工藝的效率。所述方法的特征在于CO₂向大氣的高排放和固體廢物向環(huán)境的排放增加。

發(fā)明內(nèi)容