加速从生物质生产甲烷的方法和系统的制作方法

专利名称：加速从生物质生产甲烷的方法和系统的制作方法
加速从生物质生产曱烷的方法和系统 相关申请的交叉引用公开了加速从生物质生产可消耗的能量的方法。在一些实 施方案中，所述方法包括以下分解生物质以生产含曱烷的气态流出 物；在催化剂的存在下分解一部分气态流出物，以形成含氢气、二氧 化碳和一氧化碳的分解的物流；将分解的物流中的基本上所有的一氧 化碳转化成二氧化碳，以生产含氢气和二氧化碳的原料物流；使原料 物流与生物质混合以促进生物质的分解；将一部分气态流出物进料到 发电厂；和用一部分气态流出物产生可消耗的能量。图2是根据公开的主题的一些实施方案的方法的图。
发明详述在一些实施方案中，在202处，在具有约30-38摄氏度的 细菌嗜温温度范围和约6.5-7.5的pH值的传统间歇生物反应器中使生 物质初始分解，以维持适合的碱度。因为假定高速率的消化，所以在 一些实施方案中，用约IO天的停留时间操作该生物反应器。根据测量 的实际消化速率，停留时间可以小于或大于10天。生物反应器容器总 体积的约2/3装有初始量的MSW。将MSW简化成50wt。/。的葡萄糖 在水中的悬浮体。表l包括模型结果，它显示了与不包括氢气和二氧化碳的 原料物流的传统生物反应器系统相比，氢气和二氧化碳的外部原料物 流即上述系统100中的原料物流118是如何影响产生的电的。
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如表l中所示，与产生7.65 lbmol/min的曱烷的不包括氢气和二 氧化碳的原料物流的传统生物反应器相比，具有氬气和二氧化碳的原 料物流的生物反应器系统产生8.16 lbmol/min的甲烷。具有氢气和二氧化碳的原料物流的生物反应器系统通过产生更多的甲烷加速了生物 质的分解。
[0032虽然已经就公开的主题的实施方案描述和举例说明了公开 的主题，但是本领域技术人员应理解公开的实施方案的特征可以进行 组合、重排等，以产生在本发明范围内的另外的实施方案，和可以在 不偏离本发明的精神和范围的条件下，在其中和对其进行多种其它改 变、省略和增加。
权利要求
1.一种加速从生物质生产甲烷的方法，所述方法包括分解生物质以生产含甲烷的气态流出物；在催化剂的存在下分解一部分所述气态流出物，以形成含氢气、二氧化碳和一氧化碳的分解的物流；将所述分解的物流中的基本上所有的一氧化碳转化成二氧化碳，以生产含氢气和二氧化碳的原料物流；和使所述原料物流与所述生物质混合以促进所述生物质的分解。
2. 权利要求l的方法，其中所述生物质是卫生废水。
3. 权利要求l的方法，还包括在分解所述生物质的同时从所述生 物质中去除液体。
4. 权利要求l的方法，还包括当在催化剂的存在下分解所述气态 流出物的同时，使空气与所述气态流出物混合。
5. 权利要求4的方法，其中所述分解的物流具有3.0的当量比。
6. 权利要求l的方法，还包括使水与所述分解的物流混合，以促 进所述原料的生产。
7. 权利要求l的方法，还包括用一部分所述气态流出物产生可消 耗的能量。
8. 权利要求l的方法，还包括分解所述生物质约8-12小时。
9. 一种加速从生物质产生可消耗的能量的方法，所述方法包括 分解生物质以生产含甲烷的气态流出物；在催化剂的存在下分解一部分所述气态流出物，以形成含氢气、 二氧化碳和一氧化碳的分解的物流；将所述分解的物流中的基本上所有的 一氧化碳转化成二氧化碳， 以生产含氢气和二氧化碳的原料物流；使所述原料物流与生物质混合以促进所述生物质的分解；将一部分所述气态流出物进料到发电厂；和用一部分所述气态流出物产生可消耗的能量。
10.权利要求9的方法，还包括在分解所述生物质的同时从所述 生物质中去除液体。
11，权利要求9的方法，还包括当在催化剂的存在下分解所述气 态流出物的同时，使空气与所述气态流出物混合。
12. 权利要求9的方法，还包括使水与所述分解的物流混合，以 促进所述原料的生产。
13. —种用于加速从生物质生产甲烷的系统，所述系统包括 生物反应器，其用于分解生物质以生产含甲烷的气态流出物； 催化转化反应器，其用于在催化剂的存在下分解一部分所述气态流出物，以形成含氩气、二氧化碳和一氧化碳的分解的物流；变换反应器，其用于将所述分解的物流中的基本上所有的一氧化碳转化成二氧化碳，以生产含氢气和二氧化碳的原料物流；和从所述变换反应器至所述生物反应器的导管，其用于将原料物流导向所述生物反应器，以促进所述生物质的分解。
14. 权利要求13的系统，其中所述生物质是卫生废水。
15. 权利要求13的系统，还包括用于产生可消耗的能量的装置。
16. 权利要求15的系统，其中所述用于产生可消耗的能量的装置 包括甲烷动力发电机。
17. 权利要求15的系统，其中所述用于产生可消耗的能量的装置 包括燃料电池。
18. 权利要求15的系统，还包括用于所述变换反应器的水源。
19. 权利要求15的系统，还包括用于所述催化转化反应器的空气源。
20. 权利要求17的系统，还包括从所述催化转化反应器至所述燃 料电池的导管以向所述燃料电池提供氢气。
全文摘要
公开了用于增加从生物质生产甲烷的方法和系统。在一些实施方案中，所述方法包括以下分解生物质以生产含甲烷的气态流出物；在催化剂存在下分解一部分气态流出物，以形成含氢气、二氧化碳和一氧化碳的分解的物流；将分解的物流中的基本上所有的一氧化碳转化成二氧化碳，以生产含氢气和二氧化碳的原料物流；和使原料物流与生物质混合以促进生物质的分解。在一些实施方案中，所述系统包括生物反应器，其用于从生物质生产甲烷；和另外的设备，其用于产生循环至生物反应器以加速甲烷生产的含氢气和二氧化碳的原料物流。所述另外的设备包括催化转化反应器和变换反应器。
文档编号C10L3/08GK101563439SQ200780046798
公开日2009年10月21日 申请日期2007年11月20日 优先权日2006年11月21日
发明者K·坎德兰, M·J·卡斯塔尔迪 申请人:纽约市哥伦比亚大学理事会