[發明專利]生物質向甲烷的轉化

在審

• 申請號: 201680053567.2
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN108026451A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: D·D·梅塔;V·N·烏拉德;L·N·奇爾克桑達拉拉詹;M·R·潘查格努拉
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: C10G1/08
• 分類號: C10G1/08;C07C1/20;C07C4/00;C07C9/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李勇;黃海波

本發明提供一種用于由生物質、含生物質和/或生物質來源的原料生產甲烷的方法，所述方法包括以下步驟：a)在加氫熱解反應容器中提供5加氫熱解催化劑組合物，所述組合物包括由氧化物類載體承載的一種或多種活性金屬，所述一種或多種活性金屬包括鈷和鎳中的至少一種，且所述一種或多種活性金屬存在的總量10按所述催化劑組合物的總重量計在2重量％至75重量％范圍內；b)使所述原料與所述加氫熱解催化劑組合物和分子氫于所述加氫熱解反應容器中在300℃至600℃的15范圍內的溫度和0.50MPa至7.50Mpa范圍內的壓力下接觸，以產生第一產物流，所述第一產物流包括炭、催化劑細粉以及氣體，所述氣體包括氫氣和烴，所述烴的至少70重量％是甲烷，和任選的CO和CO2；以及20 c)從所述第一產物流中除去所述炭和催化劑細粉。

技術領域

本發明涉及一種將生物質基物料轉化為甲烷的方法。

背景技術

對減少人類對化石燃料依賴的新技術的需求日益增加。隨著尋找和開發新的天然氣儲量和對碳足跡的不斷限制帶來的挑戰，重要的是開發獲得甲烷的新途徑，而不是從天然氣提取。主要相關領域是將生物質和固體垃圾作為“沼氣”或“生物甲烷”生產中可再生碳的來源。與天然氣相比，使用這種碳源可以實現二氧化碳排放更可持續的甲烷生產和使用。

因其廣泛可得性，生物質基原料，如含有木質纖維素(例如木質生物質、農業殘留物、林業殘留物、木制品和紙漿和造紙工業的殘留物)的原料和含木質纖維素物料(例如舊瓦楞紙箱(OCC)、廢紙或食物垃圾)的城市固體廢物是非化石燃料來源的能源的重要原料。木質纖維素包括任何比例的木質素、纖維素以及半纖維素的混合物，并且通常還含有灰分和水分。另外，食物垃圾含有淀粉、單糖、脂肪、油以及蛋白質。

本領域已經描述了由生物質生產甲烷的兩種主要方法。

首先，沼氣可以通過厭氧微生物厭氧消化生物可降解物料來產生，厭氧微生物消化封閉系統內的物料。厭氧消化方法通常需要濕且易消化的生物質作為以高產率生產甲烷的原料。原料可以是能源作物，如玉米青貯飼料或生物可降解廢物，包括污水污泥和食物垃圾。所使用的濕生物質必須易于消化以獲得高甲烷產量。也就是說，它必須包括相對簡單的分子，如糖、淀粉、脂肪/油以及蛋白質。在商業規模上，不會通過厭氧消化途徑將不適合用作食品或飼料的硬質固體生物質，如木質生物質、農業殘留物以及城市固體廢物的木質纖維素組分，轉化為甲烷。如J-C Frigon和S.R.Guiot,《生物燃料、生物產品與生物精煉(Biofuels,Bioprod.Bioref.)》2010,4,447-458的文獻報道表明可以使用固體生物質原料，但需要在厭氧消化之前進行預處理。這種預處理的目的是解構固體生物質的組分并將纖維素/半纖維素組分轉化成分子，所述分子可以通過厭氧過程由微生物群落轉化為甲烷。適當的預處理的一些示例是酶水解、酸水解、溶劑基工藝、蒸汽爆破、氨回收滲濾、氨纖維爆破、石灰處理以及有機溶劑法(OrganoSolv)工藝。預處理之后，木質纖維素原料經厭氧微生物消化并轉化為沼氣。沼氣通常包含約50vol％至75vol％的甲烷、25vol％至50vol％的CO2、1vol％至5vol％的水蒸氣、0vol％至5vol％的氮、少量的H2S(0vol％至0.5vol％)和NH3(0vol％至0.05vol％)以及微量的H2和CO。木質素通常不會被很好地解構，也不會被微生物作用轉化為高產量的沼氣。在使用厭氧消化生產的生物甲烷作為天然氣的替代品之前，有必要將甲烷從沼氣中分離并對其加壓。