本发明专利技术公开了一种用于还原有机材料以产生甲烷和/或氢气的方法。所述方法包括：(a)在环境温度下在封闭还原室中使所述有机材料与过量的氢气接触，其中所述还原室基本上不含氧气，并且加热所述还原室，以在正压下以至多约8℃/分钟的速率使所述有机材料的温度从环境温度升高到至多425℃，从而形成包含甲烷、氢气、酸和部分还原的挥发性有机分子的第一气体混合物；(b)在存在过量的氢气的情况下将所述第一气体混合物加热至约675℃至约875℃的温度以形成包含甲烷、氢气和酸的第二气体混合物；以及(c)用碱中和所述第二气体混合物。在另一方面，所述方法包括：(a1)在环境温度下在封闭还原室中使所述有机材料与过量的氢气接触，其中所述还原室基本上不含氧气，并且加热所述还原室，以在正压下以至多约8℃/分钟的速率使所述有机材料的温度从环境温度升高到至多425℃，从而形成包含甲烷、氢气、酸和部分还原的挥发性有机分子的第一气体混合物；以及(b1)用碱中和所述第一气体混合物。中和所述第一气体混合物。中和所述第一气体混合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于还原有机材料以产生甲烷和/或氢气的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于还原有机材料以产生甲烷和/或氢气的方法。更具体地，本专利技术涉及在受控反应条件下使用过量氢气还原有机材料以产生作为最终产物的甲烷和/或氢气的方法。
技术介绍
[0002]近年来，许多国家和国际委员会已经提出或发布了关于从替代或可再生来源生产能源的法规，以及对大幅减少温室气体(GHG)和影响全球变暖的其他因素的需要。
[0003]2014年，美国环境保护署(US EPA)制定了旨在减少发电厂碳污染的“清洁电力计划”政策。发电厂是美国最大的二氧化碳(CO2)排放源，约占国内所有温室气体排放的三分之一。该计划旨在到2030年将电力部门的碳污染，尤其是CO2排放减少30％。US EPA针对发电厂的GHG排放的新源性能标准(NSPS)现在规定，煤发电厂的限值为636kg CO2/MWh，以及天然气燃气轮机发电厂的限值为454kg CO2/MWh。这些类型的标准导致对提高现有电力和能源生产效率以及寻找从非化石燃料来源进行能源生产的新方法的需求增加。
[0004]在全球范围内，已采取措施解决GHG排放和全球变暖的日益增长的问题。1997年，《京都议定书(Kyoto Protocol)》获得通过，并在2005年生效。目前，《京都议定书》有192个缔约方。《京都议定书》的第一个承诺期(2008年至2012年)见证了发达国家(议定书附件B)承诺与1990年水平相比GHG排放减少至少5％。《京都议定书》最终在2012年得到延长，并且附件B国家缔约方同意第二个承诺期(2013年至2020年)承诺与1990年水平相比到2020年将其排放总量减少18％。欧盟承诺减少20％。全球对GHG减少的承诺产生了对用于能源生产、废物减少和污染控制的更清洁和更有效的方法的需求。因此，目前对解决这些问题的技术的激励需求很高。
[0005]天然气是一种广泛使用的发电燃料。热电联产、燃气轮机和蒸汽轮机产生电力。天然气含有高浓度的甲烷，并且燃烧比所有其他化石燃料(诸如石油、煤、汽油和柴油)更清洁。这种更清洁的燃烧产生每单位释放能量更少的温室气体(GHG)。因此，使用天然气发电被认为是可获得的最清洁的烃能源。天然气还广泛用作制造诸如塑料、肥料、织物、防冻剂和其他化学品的产品的基础。可以将天然气压缩以形成压缩天然气(CNG)供用于汽车中作为代替汽油和柴油的清洁替代燃料。此外，天然气的蒸汽重整可用于制备氢气。
[0006]氢气具有多种应用。氢气是一种不产生任何温室气体排放的清洁燃烧燃料。氢气是一种清洁主要原料与一氧化碳(CO)一起用于化学行业，用于使用费托工艺制备清洁合成柴油、石脑油、Jet A和润滑剂。氢气还用于基于氢气的燃料电池以发电。
[0007]衍生自诸如木材纤维素、食物垃圾、污水或柳枝稷的可持续来源的天然气被认为是可再生能源，并且现在被称为可再生天然气(RNG)。此外，由有机材料而非化石燃料的可持续来源制成的RNG发电现在被认为是碳中和的，并且因此是可用的碳基燃料的最清洁的来源。
[0008]随着政府开始提供激励和补贴，生产这些类型的天然气产品变得越来越有吸引
Alan MCLEAN和Pascale Bonnie MARCEAU，PCT专利申请号WO 2007/131239；
[0025]TSANGARIS、Andreas、Margaret SWAIN、Douglas Michael FEASBY、Scott Douglas BASHAM、Nipun SONI和Pascale Bonnie MARCEAU，PCT专利申请号WO 2007/131236；
[0026]TSANGARIS、Andreas、Margaret SWAIN、Kenneth Craig CAMPBELL、Douglas Michael FEASBY、Scott Douglas BASHAM、Alisdair Alan McLEAN和Pascale Bonnie MARCEAU，PCT专利申请号WO 2007/131235；
[0027]TSANGARIS、Andreas和Margaret SWAIN.PCT专利申请号WO 2007/131234；
[0028]TSANGARIS、Andreas、Kenneth C.CAMPBELL、和Michael D.FEASBY和Ke LI，PCT专利申请号WO 2006/128286；
[0029]TSANGARIS、Andreas、Kenneth C.CAMPBELL、Michael D.FEASBY和Ke LI，PCT专利申请号WO 2006/128285；
[0030]TSANGARIS、Andreas V.和Kenneth C.CAMPBELL；PCT专利申请号WO 2006/081661；
[0031]TSANGARIS、Andreas V.、George W.CARTER、Jesse Z.、SHEN、Michael D.FEASBY和Kenneth C.CAMPBELL，PCT专利申请号WO 2004/072547；
[0032]ZWIERSCHKE、Jayson和Ernest George DUECK，PCT专利申请号WO/2006/076801；
[0033]SHETH、Atul C.PCT专利申请号WO/2007/143376。
[0034]MELNICHUK、Larry Jack和Karen(Sue)Venita Kelly.美国专利号7,728,182；
[0035]以下是与危险废物销毁相关的其他专利：
[0036]Abdullah，Shahid.土壤中多氯联苯的降解方法。美国专利号5,932,472；
[0037]Almeida、Fernando Carvalho.美国专利号6,767,163；
[0038]Anderson、Perry D.、Bhuvan C.Pant、Zhendi Wang等人，美国专利号5,118,429；
[0039]Baghel、Sunita S.和Deborah A.Haitko.美国专利号5,382,736；
[0040]Balko、Edward N.、Jeffrey B.Hoke和Gary A.Gramiccioni.美国专利号5,177,268；
[0041]Batchelor、Bill、Alison Marie Hapka、Godwin Joseph Igwe等人，美国专利号5,789,649；
[0042]Bender、Jim.美国专利号6,117,335；
[0043]Boles、Jeffrey L.、Johnny R.Gamble和Laura Lackey.美国专利号6,599,423；
[0044]Bolsing、Friedrich和Achim Habekost.卤代烃的还原脱卤方法。美国专利号6,649,044；
[004本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于还原有机材料以产生甲烷和/或氢气的方法，所述方法包括：(a)在环境温度下在封闭还原室中使所述有机材料与过量的氢气接触，其中所述还原室基本上不含氧气，并且加热所述还原室，以在正压下以至多约8℃/分钟的速率使所述有机材料的温度从环境温度升高到至多425℃，从而形成包含甲烷、氢气、酸和部分还原的挥发性有机分子的第一气体混合物；(b)在存在过量的氢气的情况下将所述第一气体混合物加热至约675℃至约875℃的温度以形成第二气体混合物，所述第二气体混合物包含：甲烷和/或氢气，和酸；以及(c)用碱中和所述第二气体混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)以间歇法进行。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述方法在大于约1atm且小于约5atm的压力下进行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法在至少约2atm且小于约5atm的压力下进行。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述方法在约2atm至约3atm的压力下进行。6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在步骤(a)中，所述方法还包括：如果发生快速压力升高和/或如果所述还原室中的压力接近约5atm，则减少所述还原室的所述加热。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述有机材料包含水，并且在步骤(a)中，所述方法还包括：加热所述还原室以使所述有机材料中的温度升高到约100℃至约105℃，并将所述有机材料的温度保持在约100℃至约105℃以从所述有机材料中蒸发水并形成蒸汽；以及在进一步升高所述有机材料的温度之前从所述还原室中除去所述蒸汽。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括冷却从所述还原室中除去的所述蒸汽以重整水，中和所述水以中和存在的任何酸，以及处理所述水以除去存在的任何有机分子和/或金属。9.根据权利要求8所述的方法，其中处理所述水包括通过活性炭过滤器过滤所述水。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(b)在基本上不含氧气的封闭反应器容器中进行。11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤(b)在连续混合条件下进行。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤(b)包括将所述第一气体混合物加热至约750℃至约850℃的温度。13.根据权利要求12所述的方法，其中步骤(b)包括将所述第一气体混合物加热至约800℃至约850℃的温度。14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述方法的步骤(b)在存在催化剂的情况下进行。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述催化剂为金属催化剂，其中所述金属选自
镍、铜、铁、镍合金、锡(诸如粉状锡)、铬和贵金属中的一种或多种。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述催化剂嵌入所述封闭反应器容器的一个或多个壁中。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述封闭反应器容器由含镍的钢合金构成。18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中步骤(b)还包括在存在过热蒸汽的情况下加热所述第一气体混合物。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中步骤(c)包括在约70℃至约100℃或约85℃的温度下用碱中和所述第二气体混合物以形成中和的第二气体混合物。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述碱选自碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属碳酸盐或碱土金属碳酸盐。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述碱选自氢氧化钠或碳酸钙。22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，所述方法还包括冷却所述中和的第二气体混合物。23.根据权利要求22所述的方法，其中将所述中和的第二气体混合物冷却至约5℃至约35℃的温度。24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，其中使所述中...
【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯，
申请(专利权)人：大卫，
类型：发明
国别省市：
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