【技术实现步骤摘要】
本专利技术的主题是用于通过生物碳和化石碳的加氢气化(其中生物氢是气化剂)制造生物甲烷和生态甲烷的方法以及用于制造电和热的方法。
技术介绍
生物甲烷是使用生物氢使生物碳加氢气化的产物。使用生物氢使煤或褐煤加氢气化的产物是生态甲烷。生物碳是优选具有高含量纤维素、半纤维素和木质素的干生物质热解的产物。另外有利的热解产物是蒸汽和下文中称为热解气体的可燃气体。生物质在170℃至270℃下不完全热解的产物是化学性质与褐煤的化学性质相似的包含约60％至65％元素碳C’的半碳。生物质在高于270℃(优选300℃)温度下完全热解的产物是化学性质与煤或焦炭的化学性质相似的包含约65％至80％元素碳C’的生物碳。根据Jerzy Szuba,Lech Michalik的题为：\Karbochemia\,\Silesia\publishing house,1983的书已知使用主要通过细焦炭或煤的基于蒸汽和氧气的气化获得的氢气来加氢气化的方法。根据该书已知Institute of Gas Technology(USA)开发的HYGAS法。HYGAS法是煤的高压加氢气化与细焦炭气化组合的工艺...
【技术保护点】
一种用于制造生物甲烷和生态甲烷以及电能和热能的方法，所述方法使用下述工艺进行：使用使生物质热解成生物碳并与粉碎且可能适当制备的化石碳混合的工艺，以及使用使碳混合物加氢气化成原煤气、所述原煤气的脱硫以及分离成氢气和甲烷的工艺，使用在甲烷与蒸汽以及与CO2接受体的反应中产生氢气以及所述接受体的再生的工艺，通过使用MCFC燃料电池和燃气‑蒸汽发电和供热设备来产生电和热，所述方法的特征在于，使粉碎干燥的基于植物的材料或废料单独地或以特定的组的形式经历热解过程，所述热解过程或者在约170℃至270℃温度范围内在常压下进行以产生半碳和热解气体，或者在约270℃至300℃温度范围内进行以...
【技术特征摘要】
2015.03.12 PL P.4115601.一种用于制造生物甲烷和生态甲烷以及电能和热能的方法，所述方法使用下述工艺进行：使用使生物质热解成生物碳并与粉碎且可能适当制备的化石碳混合的工艺，以及使用使碳混合物加氢气化成原煤气、所述原煤气的脱硫以及分离成氢气和甲烷的工艺，使用在甲烷与蒸汽以及与CO2接受体的反应中产生氢气以及所述接受体的再生的工艺，通过使用MCFC燃料电池和燃气-蒸汽发电和供热设备来产生电和热，所述方法的特征在于，使粉碎干燥的基于植物的材料或废料单独地或以特定的组的形式经历热解过程，所述热解过程或者在约170℃至270℃温度范围内在常压下进行以产生半碳和热解气体，或者在约270℃至300℃温度范围内进行以产生生物碳和热解气体，或者在高于300℃的温度范围内进行，所述热解气体中的一部分通向生物质热解装置以进行生物质热解，所述热解气体中的另一部分通向预热器以预热CO2的再生流，而所获得的包含约60％至65％的元素碳的半碳优选与粉碎的褐煤混合，而包含约65％至80％的元素碳的所述生物碳与粉碎的煤混合，基于生物碳的元素碳C’与基于化石碳的元素碳的比率优选为C’:C＝1:1，将所述混合物供应至第一低压或高压碳加氢气化反应器，其中使用生物氢进行完全加氢气化工艺以产生原煤气和灰分，或者进行不完全的碳和生物碳的加氢气化工艺以产生原煤气和细焦炭，所述细焦炭部分排放至细焦炭储存点而部分运送至用以预热CO2再生流的预热器中并燃烧，将所获得的所述原煤气供应至蒸气和煤气分离工艺，所述原煤气在此被干燥并经历脱硫，随后分离成氢气、剩余气体以及由纯生物甲烷和生态甲烷构成的甲烷混合物，而所述甲烷的一部分在热交换器中被冷却之后运送以向发电装置供料，由所述发电装置将热供应至热交换器以加热所述CO2再生流以及供应至产生工艺用汽和发电用汽的废热锅炉中的热交换器，而将经冷却的甲烷的另一部分运送至压缩机或冷凝器或者进入气体分配管线，而处于约800℃温度下的热生物甲烷进入第三生物氢生成反应器，在此在生物甲烷与由废热锅炉供应的热蒸汽以及CO2接受体的反应中生产生物氢，所述生物氢冷却之后被运送至第一反应器中的碳混合物的加氢气化的工艺，而将碳酸镁和碳酸钙的形式的用过的CO2接受体运送至第二反应器用于使用再生CO2热流的煅烧工艺，之后再生的CO2接受体以氧化镁和氧化钙的形式进入第三反应器，并且离开所述第二反应器的处于约400℃温度下的CO2流的第一部分供应至所述废热锅炉中的热交换器，所述CO2流在此被冷却并运送至已知
\t的CO2封存工艺或者运送至将CO2压缩和固化至干冰的工艺或者排放至大气，而所述CO2流的第二部分作为所述再生CO2流被加热至煅烧碳酸镁所需的约700℃的温度或者加热至煅烧碳酸镁和碳酸钙的混合物所需的约1000℃至1100℃温度，以及进入周期性供应有在太阳能收集器中加热至1100℃至1200℃温度的热的热载体的预热器中，并且将由此加热的所述再生CO2流供应至所述第二反应器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，半碳与褐煤的或者生物碳与煤的粉碎干燥的混合物在使用CO2从其中除去空气之后被从所述碳混合物制备装置供应至所述第一低压反应器，在此碳混合物加氢气化过程首先在内室中在与从所述内室顶部供应的气体并流落下的悬浮床中进行，所述气体在标准压力下在约815℃的温度下包含约50％的H2和50％的CH4，在所述过程中获得的原煤气从所述第一反应器运送至蒸气和煤气分离器，所述原煤气在此去除灰尘和共混的气体，并且特别经历脱硫，之后其被分离成由生物甲烷和生态甲烷组成的纯甲烷混合物以及被再循环返回至所述生物氢流的纯氢气，而部分转化的碳混合物被运送至所述第一反应器的外室，在此利用氢气使其经历完全转化成为灰分和氢气+甲烷气体，或者使其经历部分转化成为细焦炭和氢气+甲烷气体，所述灰分被排放至储存点而所述细焦炭被运送用以燃烧或储存，而所述氢气+甲烷气体被供应至所述反应器的内室顶部。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一高压反应器中，在约6.8MPa的压力，使用喷嘴，使碳混合物在与矿物油合并之后被以悬浮体的形式供应至所述反应器的被称作蒸发区段的最顶端的区段，在约315℃的优势温度下，所述油被蒸发并且其蒸气与离开被称为碳加氢气化的第一级的中间区段的热原煤气一起排放至蒸气和煤气分离器，在此使被回收并随后在冷凝器中冷凝的所述矿物油再循环返回至所述油包碳悬浮体制备装置中，使经纯化的、尤其经脱硫的原煤气分离成甲烷混合物和与生物氢组合的纯氢气，而将处于约300℃温度下的干燥的碳和生物碳颗粒运送至所述中间区段并且在离开所述反应器的被称为碳加氢气化的第二级的底部区段的含生物氢的气体的流中经历流化，并且在所述中间区段中，在升高至约650℃的温度和6.0MPa的压力下发生碳颗粒的脱气和部分加氢气化，然后，在所述反应器的所述底部区段的流化床中，在750℃至950℃的温度下使用供应至所述底部区段的生物氢使部分转化的碳混合物经历完全加氢气化。4.根据权利要求1和2和3所述的方法，其特征在于，作为参与所述生物氢生产工艺中的所述CO2接受体，使用氧化镁，或者优选氧化镁与氧化钙的混合物，所述氧化镁与氧化钙的优选比率以物质的摩尔量计为MgO:CaO＝1:3，所述比率为在第三反应器连续操作期间在大于100℃的温度下利用约155kJ/mol至165kJ/mol CH4的热量的所述生物氢形成反应所需要供应的比率，而该比率取决于通过这些反应物带入所述反应器中的热量；因此，该比例可以在1:10至10:1的范围内调节。5.根据权利要求1和2和3所述的方法，其特征在于，在使用太阳能的碳酸盐热分解工艺中，为所述生物氢生成反应提供能量的所述CO2接受体是氧化钙。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在第二竖式反应器中，在所述反应器的下部区域中通过处于约1100℃下的CO2热流而流化的镁和钙的碳酸盐的床中，在约1000℃至800℃的温度范围内进行碳酸钙的热分解，并且在所述反应器的上部区域中，在约800℃至400℃的范围内进行碳酸镁的热分解，产生镁和钙的氧化物以及二氧化碳。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电装置消耗供应至燃气轮机和燃料电池的生态甲烷，并且使处于650℃温度下的来自所述燃料电池的热通向热交换器以预热所述再生CO2流，并且将处于约400℃温度下的离开所述燃料电池的烟气供应至所述废热锅炉中的热交换器。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将处于优选约700℃温度下的来自所述燃气轮机最后阶段的烟气供应至所述热交换器以加热所述再生CO2流，并且将处于400℃至600℃温度下的离开所述出口的所述烟气供应至所述废热锅炉中的热交换器，由此将约585℃下的电力用汽供应至蒸汽轮机装置的蒸汽轮机。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废热锅炉通过处于约400℃至600℃下的烟气接收来自所述发电装置的热、来自离开第二碳酸镁和/或碳酸钙煅烧反应器的处于约400℃下的CO2流的热、来自处于约500℃下的热生物氢流的热以及来自所述第一碳加氢气化反应器中所产生的处于约800℃下的热生态甲烷流的热。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述再生CO2流预热器接收来自通过太阳能加热至约1100℃至1200℃的热载体的热。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过太阳能加热的所述热载体是对于太阳能聚集装置中使用材料为惰性的气体，优选为二氧化碳或氮气或氩气；或者具有高比热的气体，优选氦气；或者对于所述材料为惰性的蒸气，优选水蒸气或具有高沸点的液体。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在反应器管的所述第三反应器的第一部分中在500℃至900℃的温度范围和1.5MPa至4.5MPa压力下在Ni/Al2O3镍催化剂存在下产生生物氢的反应物：生物甲烷、蒸汽和CO2接受体被通过约800℃至1000℃温度的热CO2流...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚当·克里洛维奇，雅罗斯瓦夫·克里洛维奇，
申请(专利权)人：比卡尔博股份公司，
类型：发明
国别省市：波兰;PL
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。