利用生物物质生产碳的设备制造技术

厌氧微生物发酵部分（２）用生物物质厌氧微生物发酵产生含有甲烷和二氧化碳的气体。将气体传送至甲烷.二氧化碳分离部分（４）以将它分离为甲烷和二氧化碳，将部分分离出来的甲烷供至甲烷重整部分（６）于催化剂存在下将它分解为碳和氢气。将于甲烷.二氧化碳分离部分（４）分离的二氧化碳和于甲烷重整部分（６）产生的氢气供至二氧化碳固定部分（１０），于催化剂存在下依次将二氧化碳与氢气反应连续不断地生成碳和水蒸汽而将二氧化碳固定。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
利用生物物质生产碳的设备本申请是申请日为1999年3月10日，申请号为99102934.8，专利技术名称为“利用生物物质生产碳的设备”的分案申请。
本专利技术涉及环境控制的领域，关于污水处理，烟道气脱硫，垃圾处理，牲畜废物处理，以及碳黑生产，甲醇生产，二甲醚生产和汽油生产等领域。
技术介绍
按照关于气候变化的政府间组织(IPCC)估计的涉及碳素循环的数据，人工排放二氧化碳(CO2)的量，以碳计，每年达到约为71亿吨。人们认为约有一半存留于大气中，而另一半被海水和别种物质所吸收。二氧化碳，通常被称作温室效应气体，被认为是引起地球变暖的原因之一。为了降低大气中二氧化碳的浓度，则必需抑制二氧化碳的排放。为了减少二氧化碳的排放，研究了许多种方法。为了固定大气中含有的二氧化碳，或由发电厂，炼钢厂，重工业和化工厂排放的大量二氧化碳，并将其循环利用，设计了一种方法是在氢气氛下还原二氧化碳并将它转化为粉状的碳。因此，这种转化系统由下列部分组成：二氧化碳分离器用以从大气或工厂废气中分离出二氧化碳；二氧化碳浓缩器用以将分离出来的二氧化碳浓缩；CO2/H2反应器用于使二氧化碳和氢气在催化剂等等存在下反应生成粉状的碳。同时建议利用电解水，太阳电池发电，利用吸收氢气的合金或诸如此类等等，作为获得氢气的方法，以供将二氧化碳转化为粉状的碳并将它固定之需。由于氢气的成本非常昂贵，固定二氧化碳的设备至今没有投入实际使用。-->
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种设备，它能够在成本低的条件下固定二氧化碳。依照本专利技术的一种式样设计的设备包括一个厌氧微生物发酵部分，用于使生物物质进行厌氧微生物发酵并产生甲烷和二氧化碳；一个甲烷.二氧化碳分离部分，用于将厌氧微物生发酵部分产生的含有甲烷和二氧化碳的混合气体中的甲烷和二氧化碳分离；氢气发生器用于从甲烷.二氧化碳分离部分分离出来的甲烷产生氢气，和二氧化碳固定部分用于将从甲烷.二氧化碳分离部分分离出来的二氧化碳在催化剂存在下，用氢气发生器产生的氢气还原而生成碳。氢气发生器的一个实例是一种甲烷重整部分，用以将甲烷在催化剂存在下分解成为碳和氢；另一个例子是一种甲烷水蒸汽重整部分，用以将甲烷和水蒸汽在催化剂存在下反应生成二氧化碳和氢气。依照本专利技术的另一种式样设计的设备包括厌氧微生物发酵部分和二氧化碳固定部分，它接收在厌氧微生物发酵部分生成的含有甲烷和二氧化碳的混合气体，并将其在催化剂存在下反应生成碳。二氧化碳固定部分将二氧化碳在催化剂存在下用氢还原以生成结晶的粉状碳。氢由生物物质厌氧微生物发酵产生的甲烷而制得。依照本专利技术设计的设备包括厌氧微生物发酵部分用以将生物物质进行厌氧微生物发酵生成甲烷和二氧化碳，并将在厌氧微生物发酵部分生成的甲烷用催化剂分解为碳和氢；或者将在厌氧微生物发酵部分中生成的甲烷在催化剂存在下与水蒸汽反应生成二氧化碳和氢。因此制得的氢气至少占有用于固定二氧化碳能量的90％，从而能够产生低成本的氢而使固定二氧化碳的成本降低。厌氧微生物发酵部分必须加热到规定的温度。后续的吸热反应是需要能量的。如果在系统中能够保证给予至少一部分所需要的能量，则成本能够减低。因此，装设一个甲烷燃烧部分，将厌氧微生物发酵部分中产生的一部分甲烷在其中燃烧，以利用产生的燃烧热；或者装设一个氢气燃烧部分，将系统中产生的部分氢气在其中燃烧，以利用产生的燃烧热是更可取的。如果除了甲烷燃烧部分或氢气燃烧部分以外，任何其它部分产生热量，-->这种热能也是可以利用的。因此，如果在系统中能够产生所必需的热能，则可能有助于降低操作成本。如果燃烧甲烷或氢气产生的燃烧热利用于加热后续部分之后仍有余量。装设一种利用反应热发电的部分以将反应热转化为电能，则可利用剩余的热量发一部分电用于运转设备，因此在这方面也有助于降低操作成本。当装备甲烷燃烧部分时，最好将燃烧甲烷产生的二氧化碳导至二氧化碳固定部分以将它固定为碳。从甲烷燃烧部分产生的含有水蒸汽和二氧化碳的混合气体可将它直接导至二氧化碳固定部分；或者将用蒸汽-液体分离器分离出来的二氧化碳，通过由蒸汽冷凝器和蒸汽-液体分离器所组成的系统内部二氧化碳供给部分，供应至二氧化碳固定部分。当装备甲烷燃烧部分时，最好将在厌氧微生物发酵部分产生的气体供给二氧化碳固定部分的份额，与将它供给甲烷燃烧部分的份额的比例调节至如此一种情况，以使从甲烷燃烧部分供给到二氧化碳固定部分的二氧化碳的摩尔数，与从厌氧微生物发酵部分供至二氧化碳固定部分的二氧化碳的摩尔数之和，与供给至二氧化碳固定部分的甲烷的摩尔数相等。如此可以将设备系统中产生的全部二氧化碳固定。二氧化碳固定部分也可以由设备系统外部的二氧化碳供料。本专利技术的上述目的以及其它目的、特征，面貌和优点，可从下面关于本专利技术的详细叙述及与附图相结合而获得更明显的了解。附图说明图1是显示本专利技术的第一实施方案的方框图；图2是显示本专利技术的第二实施方案的方框图；图3是显示本专利技术的第三实施方案的方框图；图4是显示本专利技术的第四实施方案的方框图；图5是显示本专利技术的第五实施方案的方框图；图6是显示本专利技术的第六实施方案的方框图；图7是显示本专利技术的第七实施方案的方框图；图8是显示本专利技术的第八实施方案的方框图；-->图9是显示本专利技术的第九实施方案的方框图；图10是显示本专利技术的第十实施方案的方框图。具体实施方式本专利技术一些优选实施方案的描述图1是显示本专利技术的第一实施方案的方框图。厌氧微生物发酵部分2是用于将有机质废料例如纸张，啤酒废弃物，啤酒槽或厨房垃圾与细菌在厌氧微生物发酵器中分解以获得甲烷和二氧化碳。厌氧微生物发酵部分2与甲烷·二氧化碳分离部分4相连接，其中含有吸附剂例如沸石，通过吸附剂的吸附和脱吸附的功能将厌氧微生物发酵部分2产生的气体分离为甲烷和二氧化碳。甲烷·二氧化碳分离部分4与甲烷重整部分6和甲烷燃烧部分8相连接。甲烷重整部分6含有催化剂例如Ni或Co与载体例如SiO2或Al2O3，将甲烷·二氧化碳分离部分4中分离的部分甲烷导入6中，于400于900℃，例如530℃加热，将甲烷分解为碳和氢。将甲烷·二氧化碳分离部分4分离的部分甲烷在甲烷燃烧部分8燃烧，并通过燃烧热传送部分21例如热交换器或热传送通道。将产生的燃烧热供至厌氧微生物发酵部分2和甲烷重整部分6。为了用氢气还原在甲烷·二氧化碳分离部分4中分离的二氧化碳并将它固定为碳，将二氧化碳固定部分10与甲烷·二氧化碳分离部分4和甲烷重整部分6相连接。二氧化碳固定部分10中含有催化剂例如Ni或Co与载体例如SiO2或Al2O3，并将甲烷·二氧化碳分离部分4分离的二氧化碳用在甲烷重整部分6产生的氢在400至900℃加热还原以生成粉状的碳。也可将甲烷燃烧部分8产生的二氧化碳通过一条道路导致二氧化碳固定部分10，将它转化为碳而将它固定。冷凝器12供将二氧化碳固定部分10中和甲烷燃烧部分8中生成的水蒸汽(H2O)冷凝。现将示于图1中的本专利技术的第一实施方案的操作说明如下：当将生物物质加入存有甲烷细菌的厌氧微生物发酵部分2的一个厌氧微生物发酵器中时，由于生物物质的厌氧微生物发酵作用，产生含有甲-->烷和二氧化碳的气体。将此气体导至甲烷·二氧化碳分离部分4，而将其分离为甲烷和二氧化碳。甲烷重整部分6于催化剂存在下将部分甲烷分解为碳(C)和氢气。在甲烷重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳的生产设备，其特征在于，包括：厌氧微生物发酵部分（２），通过将生物物质进行厌氧微生物发酵以产生甲烷和二氧化碳；和二氧化碳固定部分（２０），将在所述厌氧微生物发酵部分（２）中所产生的含有甲烷和二氧化碳的混合气体供于其中，并将混合气体在催化剂存在下反应以产生碳。

【技术特征摘要】
JP 1998-3-13 1998-0826701.一种碳的生产设备，其特征在于，包括：厌氧微生物发酵部分(2)，通过将生物物质进行厌氧微生物发酵以产生甲烷和二氧化碳；和二氧化碳固定部分(20)，将在所述厌氧微生物发酵部分(2)中所产生的含有甲烷和二氧化碳的混合气体供于其中，并将混合气体在催化剂存在下反应以产生碳。2.依照权利要求1所述的碳的生产设备，其特征在于，其中：所述二氧化碳固定部分(20)同时也从系统外部向它供应二氧化碳。3.依照权利要求1所述的碳的生产设备，其特征在于，还包括甲烷燃烧部分(18)，将于所述厌氧微生物发酵部分(2)中产生的含有甲烷和二氧化碳的所述混合气体的一部分供于其中，以将所述混合气体中所述甲烷燃烧；和反应热传送部分(21)，用以将所述甲烷燃烧部分(18)所产生的热量供应至厌氧微生物发酵部分(2)。4.依照权利要求3所述的碳的生产设备，其特征在于，还包括利用反应热的发电部分(30)，用以将所述甲烷燃烧部分(18)所产生的部分热量转化为电力。5.依照权利要求3所述的碳的生产设备，其特征在于，装设用于将所述甲烷燃烧部分(18)所产生的含有二氧化碳的气体也供应至所述二氧化碳固定部分(20)的管道，也将所述气体中含有的所述二氧化碳也还原为碳。6.依照权利要求3所述的碳的生产设备，其特征在于，还装设系统内的二氧化碳供应部分(26)，它是由水蒸汽冷凝器(22)和蒸汽—液体分离器(24)构成的，将所述甲烷燃烧部分(18)所产生的含有水蒸汽和二氧化碳的混合气体供入其中，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾野成树，加藤三郎，
申请(专利权)人：财团法人地球环境产业技术研究机构，株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]