专利名称：利用生物物质生产碳的设备的制作方法
技术领域：
本发明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。
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。
本发明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。
依照本发明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。
依照本发明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。
依照本发明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。
本发明的上述目的以及其它目的、特征，面貌和优点，可从下面关于本发明的详细叙述及与附图相结合而获得更明显的了解。
图1是显示本发明的第一实施方案的方框图；图2是显示本发明的第二实施方案的方框图；图3是显示本发明的第三实施方案的方框图；图4是显示本发明的第四实施方案的方框图；图5是显示本发明的第五实施方案的方框图；图6是显示本发明的第六实施方案的方框图；图7是显示本发明的第七实施方案的方框图；图8是显示本发明的第八实施方案的方框图；图9是显示本发明的第九实施方案的方框图；图10是显示本发明的第十实施方案的方框图。
本发明一些优选实施方案的描述图1是显示本发明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中的本发明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。在甲烷重整部分6中碳沉淀为结晶形粉状固态碳。甲烷重整部分6中反应的热化学方程式如下
关于热化学方程式中的反应热，符号“＋”和“－”分别代表吸热反应和放热反应。这种表示方法也同样应用于下面的热化学方程式。
于甲烷·二氧化碳分离部分4分离的部分甲烷也被导入甲烷燃烧部分8去燃烧。燃烧热被用作厌氧微生物发酵部分2和甲烷重整部分6的热源。在甲烷燃烧部分8中的反应示于如下
将于甲烷·二氧化碳分离部分4分离的的二氧化碳和于甲烷重整部分生成的氢气送到二氧化碳固定部分10，在催化剂存在下用氢气将二氧化碳还原以连续地生成碳(C)和水蒸汽。并且碳在二氧化碳固定部分10中沉淀为结晶形的粉状固态碳，而将水蒸汽导致冷凝部分12将它冷凝排放。
二氧化碳固定部分10中的反应示于如下
图2是显示本发明第二实施方案的方框图。
与图1所显示的第一实施方案相似，将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，它将厌氧微生物发酵部分2中产生的气体分离为甲烷和二氧化碳。甲烷重整部分6供将于甲烷·二氧化碳分离部分4分离出的甲烷分解为碳和氢气。而二氧化碳固定部分10和甲烷·二氧化碳分离部分4相连接，将于其中分离的二氧化碳用甲烷重整部分6中产生的氢气于此进行固定，并将它固定为粉状的碳。
第二实施方案与图1所示的第一实施方案的不同之处在于厌氧微生物发酵部分2和甲烷重整部分6的供热源部分。第一实施方案是将甲烷·二氧化碳分离部分4分离出来的部分甲烷，在甲烷燃烧部分8燃烧以供热；而第二实施方案是将甲烷重整部分6产生的一部分氢气在氢气燃烧部分14燃烧以供热。
现将图2所示的第二实施方案的操作说明如下将生物物质加入厌氧微生物发酵部分2中，将产生的含有甲烷和二氧化碳的气体于甲烷·二氧化碳分离部分4分离为甲烷和二氧化碳。甲烷重整部分6将分离出来的甲烷分解为碳和氢气。氢气燃烧部分14将甲烷重整部分6中产生的部分氢气燃烧以产生燃烧热。氢气燃烧部分14中的反应示如下式
将甲烷重整部分6剩余的氢气导至二氧化碳固定部分10中，用以将甲烷·二氧化碳分离部分4分离出的二氧化碳还原和固定。
图3示出本发明的第三个实施方案的方框图。
与图1所显示的第一实施方案相似，将甲烷·二氧化碳分离部分4与厌氧微生物发酵部分2相连接，以将厌氧微生物发酵部分2中产生的气体分离为甲烷和二氧化碳，而甲烷重整部分8用于将甲烷·二氧化碳分离部分4分离的部分甲烷燃烧，从而为厌氧微生物发酵部分2和甲烷重整部分6获得热源。
这个实施方案中装设一个甲烷水蒸汽重整部分16，用于从甲烷·二氧化碳分离部分4中分离的甲烷生成氢气，以获得还原和固定二氧化碳取得所需用的氢气。甲烷水蒸汽重整部分16含有催化剂如Ni，将甲烷和水蒸汽在催化剂存在下加热到400于900℃反应生成二氧化碳和氢气。二氧化碳固定部分10与甲烷·二氧化碳分离部分4和甲烷水蒸汽重整部分16相连接。
现将图3所示第三实施方案的操作说明于下将生物物质加入厌氧微生物发酵部分2中，产生含有甲烷和二氧化碳的气体于甲烷·二氧化碳分离部分4分离为甲烷和二氧化碳。甲烷燃烧部分8将分离出来的甲烷燃烧以产生热量；而甲烷水蒸汽重整部分16将剩余的部分甲烷在催化剂存在下反应，将它分解为二氧化碳和氢气。甲烷水蒸气重整部分16中的反应示如下
将于甲烷·二氧化碳分离部分4中分离出来的二氧化碳，和于甲烷水蒸汽重整部分16生成的氢气和二氧化碳供料给二氧化碳固定部分10，以用氢气将二氧化碳还原并将它固定为粉状的碳。也可以将在甲烷燃烧部分8中产生的二氧化碳导入二氧化碳固定部分10而将它固定为粉状的碳。
冷凝部分12将二氧化碳固定部分10生成的水蒸汽和甲烷燃烧部分8中生成的水蒸汽冷凝排放。
图4示出的是本发明第四个实施方案的方框图。
与图3所示第三实施方案相似，将甲烷·二氧化碳分离部分4与厌氧微生物发酵部分2相连接，以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，而甲烷水蒸汽重整部分16是用于从甲烷·二氧化碳分离部分4中分离出来的甲烷生成氢气，以制得氢气用于还原和固定二氧化碳。二氧化碳固定部分10与甲烷·二氧化碳分离部分4和甲烷水蒸汽重整部分16相连接。
这个实施方案装设氢气燃烧部分14，用以燃烧甲烷水蒸汽重整部分16产生的部分氢气，以为厌氧微生物发酵部分2和甲烷水蒸气重整部分16获得热源。
现将图4所示的第四实施方案的操作说明如下将生物物质加入厌氧微生物发酵部分2中，将产生的含有甲烷和二氧化碳的气体于甲烷·二氧化碳分离部分4中分离为甲烷和二氧化碳。甲烷水蒸汽重整部分16将分离的甲烷分解为二氧化碳和氢气。氢气燃烧部分14将甲烷水蒸汽重新部分16中生成的部分氢气燃烧以产生燃烧热。将甲烷·二氧化碳分离部分4中分离出来的二氧化碳，和甲烷水蒸汽重整部分16生成的氢气和二氧化碳供料至二氧化碳固定部分10，以用氢气供料至二氧化碳固定部分10，以用氢气将二氧化碳还原并将它固定为粉状的碳。
冷凝部分12将二氧化碳固定部分10生成的水蒸汽和氢气燃烧部分14中生成的水蒸汽冷凝排放。
图5示出的是本发明的第五个实施方案的方框图。
将用含有甲烷和二氧化碳供料以生成粉状碳的二氧化碳固定部分20与厌氧微生物发酵部分2相连接。二氧化碳固定部分20中含有催化剂如Ni或Co与载体例如SiO2和Al2O3，用催化剂并在400至900℃加热将甲烷分解产生氢气，且用所产生的氢气将二氧化碳还原，并将它固定为结晶的粉状的碳。也可以用系统外面的二氧化碳供应二氧化碳固定部分20。冷凝器12与二氧化碳固定部分20相连接用以将生成的水蒸汽冷凝排放。
在二氧化碳固定部分20中同时发生吸热和放热反应，与第一实施方案相似装设反应热传送部分21，当放热反应产生的反应热量大于吸热反应吸收的热量时，以便将剩余的热量供应至厌氧微生物发酵部分2中去。
现将图5中所示第五实施方案的操作说明如下将生物体加入厌氧微生物发酵部分2中产生混合气体，其中甲烷和二氧化碳的比例约为7∶3。将产生的甲烷和二氧化碳与从系统外部供给的二氧化碳一同供至二氧化碳固定部分20。
二氧化碳固定部分20将甲烷于催化剂存在下分解为碳和氢气(甲烷分解步骤)。并将二氧化碳与产生的氢气在催化剂存在下反应生成碳和水蒸汽(二氧化碳固定步骤)。于任一步骤中生成的碳都沉淀为结晶形的粉状碳。二氧化碳固定部分20中的反应如下甲烷分解步骤
二氧化碳固定步骤
甲烷分解步骤是吸热反应而二氧化碳固定步骤是放热反应。如果有热量存留于二氧化碳固定部分20，将此热量通过反应热传送部分21用作厌氧微生物发酵部分2的热源。
从厌氧微生物发酵部分2供给二氧化碳固定部分20的甲烷和二氧化碳的比例约为7∶3。当分解甲烷产生的氢气在从厌氧微生物发酵部分2的供气中有剩余时，所生成的氢气可以被从体系外部供入的二氧化碳全部消耗掉。
图6所示是本发明的第六个实施方案的方框图。
第六实施方案与图5所示第五实施方案不同之处在于二氧化碳固定部分20装设一个利用反应热发电的部分30。利用反应热发电部分30将保留于二氧化碳固定部分20中的热量转化为电力以回收热能并加以利用。
图7所示是本发明的第七个实施方案的方框图。
将厌氧微生物发酵部分2与甲烷燃烧部分18和二氧化碳固定部分20相连接，以向它们供应含有二氧化碳和甲烷的混合气体。
甲烷燃烧部分18燃烧甲烷并排出含有二氧化碳和水蒸汽的混合气体。甲烷燃烧部分18与系统内部的二氧化碳供应部分26相连接，它是由水蒸汽冷凝器22和蒸汽-液体分离器24组成的，一条蒸汽管道从蒸汽-液体分离器24连接至二氧化碳固定部分20。
二氧化碳固定部分20由厌氧微生物发酵部分供应含有二氧化碳和甲烷的混合气体，以及从蒸汽-液体分离器24供应二氧化碳，但不从系统外部供应二氧化碳。因此，于二氧化碳固定部分20中通过燃烧甲烷分解产生的氢气的量超过二氧化碳固定步骤所消耗的氢气量。为了燃烧剩余的氢气，则将氢气燃烧部分14与二氧化碳固定部分20相连接。二氧化碳固定部分20从数量来说，其发生的吸热反应(甲烷分解步骤)超过所发生的放热反应(二氧化碳固定步骤)，从总体上来说需要外部供给能量。为了向它供应能量，将于氢气燃烧部分14和甲烷燃烧部分18获得的热量，通过反应热传送部分21供应至厌氧微生物发酵部分2和二氧化碳固定部分20。
现将图7所示第七实施方案的操作说明如下将生物物质加入厌氧微生物发酵部分2中产生含有甲烷和二氧化碳的混合气体。将部分混合气体供至二氧化碳固定部分20。然后经甲烷分解步骤形成碳和氢气并以氢气还原二氧化碳并在二氧化碳固定步骤将它固定。从厌氧微生物发酵部分2供至二氧化碳固定部分20的甲烷与二氧化碳的比例为7∶3，而分解甲烷产生的氢气与二氧化碳反应后仍有剩余，甚至添加从蒸汽-液体分离器24供应的二氧化碳氢气仍有剩余。将剩余的氢气导至氢气燃烧部分14，将它燃烧。
于厌氧微生物发酵部分2产生的含有甲烷和二氧化碳的混合气体的一部分也被导至甲烷燃烧部分18，随后将甲烷燃烧以产生热量。
将于甲烷燃烧部分18中生成的二氧化碳和水蒸汽供入水蒸汽冷凝器22将它冷凝，此后经蒸汽-液体分离器24分离为二氧化碳和水。将经蒸汽-液体分离器24分离的二氧化碳供至二氧化碳固定部分20，可使设备系统中生成的全部的二氧化碳都固定下来。
图8所示是本发明的第八实施方案的方框图。
第八实施方案与图7所示第七实施方案不同之处在于为氢气燃烧部分14和甲烷燃烧部分18装设了利用反应热发电部分30。
经装设利用反应热发电部分30，可将氢气燃烧部分14中或甲烷燃烧部分18中剩余的热量转化为电能予以回收和利用。
图9所示是本发明第九个实施方案的方框图。
将厌氧微生物发酵部分2与甲烷燃烧部分18和二氧化碳固定部分20相连接，以将在其中产生的含有甲烷和二氧化碳的混合气体分别供应至甲烷燃烧部分18中燃烧甲烷产生的含有二氧化碳和水蒸汽的混合气体，通过管路供于二氧化碳固定部分20。反应热传送部分21是将甲烷燃烧部分18获得的燃烧热量供应至厌氧微生物发酵部分2。
现将图9所示第九实施方案的操作说明如下将生物物质加入厌氧微生物发酵部分2中产生含有甲烷和二氧化碳的混合气体。将部分混合气体供至二氧化碳固定部分20。然后经甲烷和二氧化碳于催化剂存在下反应生成结晶形粉状的碳和水蒸汽。
将厌氧微生物发酵部分2产生的含有甲烷和二氧化碳的混合气体的剩余部分供至甲烷燃烧部分18，然后将甲烷燃烧。反应热传送部分21将在甲烷燃烧部分18获得的燃烧热供应至厌氧微生物发酵部分2，以利用它作为厌氧微生物发酵部分2的热源。
将于甲烷燃烧部分18生成的二氧化碳和水蒸汽供至二氧化碳固定部分20。厌氧微生物发酵部分2产生的甲烷与二氧化碳的比例约为7∶3，于二氧化碳固定部分20中甲烷与二氧化碳以1∶1的比例反应，因此有甲烷剩余于其中。调节于厌氧微生物发酵部分2产生的气体供应至二氧化碳固定部分20的数量和供应至甲烷燃烧部分18的数量之间的比例，以使从甲烷燃烧部分18供应至二氧化碳固定部分20的二氧化碳的摩尔量和从厌氧微生物发酵部分2供应至二氧化碳固定部分20的二氧化碳的摩尔数之和与供应至二氧化碳固定部分20的甲烷的摩尔数相等，则可将系统中的全部二氧化碳固定。
图10所示是本发明第十实施方案的方框图。
第十实施方案与图9所示第九实施方案不同之处在于为甲烷燃烧部分18装设了利用反应热发电部分30。
经装设利用反应热发电部分30，可将甲烷燃烧部分18中剩余的热量转化为电能加以回收和利用。
示于图1至10的实施方案都可以固定二氧化碳。它是一种具有温室效应的气体，导致全球的温度升高。因此这可以有助于全世界环境的改善。
于甲烷重整部分6或二氧化碳固定部分10或20得到的粉末碳可用以代替工业碳黑。因此，通常从矿物物料(燃料)制造的碳黑可以用从生物物质制造的产物取代，以有助于节约资源。在取得的部分碳之中可能含有附加值的付勒纶碳微球(fullerene)纳米碳管(nanotube)。通过纯化可将其用作付产物。
当将于甲烷燃烧部分8或18，或者氢气燃烧部分14产生的燃烧热导至厌氧微生物发酵部分2，甲烷重整部分6或甲烷水蒸汽重整部分16，则用于加热厌氧微生物发酵部分2的厌氧微生物发酵器以促使生物物质发酵的能量可以减少，且可以补充甲烷重整部分6或甲烷水蒸汽重整部分16中所需的热量，从而可使成本降低。
当二氧化碳固定部分20过多地产生热量时，也可将过剩的热量用于后续部分的加热，从而有助于降低成本。
当于实施方案中装设利用反应热发电部分，以将甲烷燃烧部分8或18，氢气燃烧部分14或其它部分产生的热量转化为电力，将部分电力用于操作设备可保证降低成本。将燃气轮机或类似的设备与甲烷燃烧部分8或18、氢气燃烧部分14或另外的产生热量的部分相连接，以利用废弃的热量。
当用于二氧化碳固定部分10或20的二氧化碳主要是由厌氧微生物发酵部分2，甲烷·二氧化碳分离部分4或甲烷水蒸汽重整部分16供应的同时也将甲烷燃烧部分8或18或氢燃烧部分14产生的二氧化碳导入并固定，从而可将设备系统中产生的全部二氧化碳固定。
虽然对本发明已经予以详细地描述和说明，但是很显然不言而喻上述描述和说明仅仅是作为用以说明和举例，并且不是作为对本发明的精神和范围的限制，而它只由待审批的权利要求的条款所限定。
权利要求
1.一种碳的生产设备，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；甲烷·二氧化碳分离部分(4)用于从上述厌氧微生物发酵部分(2)产生的含有甲烷和二氧化碳的混合气体中分离甲烷和二氧化碳；氢气生成部分(6，16)用于从所述甲烷·二氧化碳分离部分(4)分离的所述的甲烷产生氢气；和二氧化碳固定部分(10)，用于将所述甲烷·二氧化碳分离部分(4)中分离出的所述的二氧化碳，在催化剂存在下用所述的氢气生成部分(6，16)中产生的所述的氢气还原以生成碳。
2.依照权利要求1所述的碳的生产设备，其特征在于，其中所述的氢气形成部分是一个甲烷重整部分(6)，用以将甲烷于催化剂存在下分解为碳和氢气。
3.依照权利要求1所述的碳的生产设备，其特征在于，其中所述的氢气形成部分是一个甲烷水蒸汽重整部分(16)，用以将甲烷于催化剂存在下与水蒸汽反应生成二氧化碳和氢气。
4.依照权利要求1所述的碳的生产设备，其特征在于，其中还包括甲烷燃烧部分(8)用于将所述甲烷·二氧化碳分离部分(4)中分离出的所述的甲烷部分进行燃烧，和反应热运送部分(21)用于将所述甲烷燃烧部分(8)产生的热量传送至所述厌氧微生物发酵部分(2)和所述氢气形成部分(6，16)。
5.依照权利要求4所述的碳的生产设备，其特征在于，还包括利用反应热发电部分(30)，用于将所述甲烷燃烧部分所产生的所述的热量转化为电力。
6.依照权利要求4所述的碳的生产设备，其特征在于，装设一条通道以将所述甲烷燃烧部分(8)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)，以将所述气体中含有的所述二氧化碳也还原为碳。
7.依照权利要求4所述的碳的生产设备，其特征在于，还装设一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，将由所述甲烷燃烧部分(8)产生的含有水蒸汽和二氧化碳的混合气体供入其中，并装有管道将所述蒸汽-液体分离器中分离的所述二氧化碳供应至所述二氧化碳固定部分(20)以将所述二氧化碳也还原为碳。
8.依照权利要求1所述的碳的生产设备，其特征在于，还含有氢气燃烧部分(14)用以燃烧所述氢气形成部分(6，16)所生成的部分氢气，和反应热传送部分(21)以将于所述氢气燃烧部分(14)产生的热量供应至所述厌氧微生物发酵部分(2)和氢气生成部分(6，16)。
9.依照权利要求8所述的碳的生产设备，其特征在于，还包含有利用反应热发电部分(30)以将所述氢气燃烧部分(14)产生的部分热量转变为电力。
10.一种碳的生产设备，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。
11.依照权利要求10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。
12.依照权利要求10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)。
13.依照权利要求12所述的碳的生产设备，其特征在于，还包括利用反应热发电部分(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。
14.依照权利要求12所述的碳的生产设备，其特征在于，装设管道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)，也将所述气体中含有的所述二氧化碳也还原为碳。
15.依照权利要求12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，并有管道将于所述蒸汽-液体分离器中分离的二氧化碳供应至所述二氧化碳固定部分(20)，以将所述二氧化碳也还原为碳。
16.依照权利要求12所述的碳的生产设备，其特征在于，其中将于所述厌氧微生物发酵部分(2)所产生的气体供应至所述二氧化碳固定部分(20)，与供应至所述甲烷燃烧部分(18)的比例如此调节，以使从所述甲烷燃烧部分(18)供应至所述二氧化碳固定部分(20)的所述二氧化碳的摩尔数与从所述厌氧微生物发酵部分(2)供应至所述二氧化碳固定部分(20)的所述二氧化碳的摩尔数之和，与供应至所述二氧化碳固定部分(20)的所述甲烷的摩尔数相等。
17.依照权利要求14所述的碳的生产设备，其特征在于，其中将于所述厌氧微生物发酵部分(2)产生的气体供应至所述二氧化碳固定部分(20)，与供应至所述甲烷燃烧部分(18)的比例如此调节，以使从所述甲烷燃烧部分(18)供应至所述二氧化碳固定部分(20)的所述二氧化碳的摩尔数与从所述厌氧微生物发酵部分(2)供应至所述二氧化碳固定部分(20)的所述二氧化碳的摩尔数之和，与供应至所述二氧化碳固定部分(20)的所述甲烷的摩尔数相等。
18.依照权利要求10所述的碳的生产设备，其特征在于，还包括氢气燃烧部分(14)用以燃烧在所述二氧化碳固定部分(20)中产生的部分所述氢气，和反应热传送部分，以将于所述氢气燃烧部分(14)产生的热量供应至所述厌氧微生物发酵部分(2)。
19.依照权利要求18所述的碳的生产设备，其特征在于，还包括利用反应热发电部分(30)，用以将于所述氢气燃烧部分(14)所产生的部分所述热量转化为电力。
全文摘要
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。
文档编号C09C1/52GK1239121SQ9910293
公开日1999年12月22日 申请日期1999年3月10日 优先权日1998年3月13日
发明者尾野成树, 加藤三郎 申请人: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