[发明专利]用于制造生物甲烷和生态甲烷以及热和电的方法和系统

摘要

本发明涉及一种用于制造生物甲烷和生态甲烷以及热和电的方法和系统；该方法包括在生物质热解过程中产生生物碳，形成生物碳与化石碳的混合物，并且使用生物甲烷、蒸汽和新CO₂接受体获得的生物氢使所述混合物气化，所述CO₂接受体使用来自发电装置的热能、来自热解气体燃烧的热能和使用太阳能再生，其实现了太阳能的累积；该系统包括碳加氢气化反应器，镁和钙碳酸盐煅烧反应器，生物氢生成反应器，蒸气和煤气分离器，生物质热解装置，碳进料混合物制备装置，可以与CO₂封存子系统连接的废热锅炉，发电装置，再生CO₂流预热器，热交换器，输送机，用于液体、蒸气和气体的管线和泵。

主权项

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。