(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211244824.4 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 合肥万豪能源设备有限责任公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区柏堰湾 路1688号 (72)发明人 张留瑜　薛永攀　齐发　胡飞　 杨美蓉　孙义澍　 (74)专利代理 机构 安徽力澜律师事务所 34127 专利代理师 张志宏 (51)Int.Cl. C01B 3/32(2006.01) C01B 3/56(2006.01) C01B 32/50(2017.01) C12M 1/107(2006.01) C12M 1/00(2006.01)C02F 11/04(2006.01) (54)发明名称 一种生物质制氢系统 (57)摘要 本发明公开了一种生物质制氢系统,涉及生 物质制氢技术领域， 包含以下流程： (1)沼气发酵 及预处理： 收集生物质经发酵产生的沼气， 并对 沼气进行脱硫处理； (2)脱 碳： 将沼气送往脱碳单 元处理； (3)甲烷菌发酵制甲醇： 来自脱 碳流程沼 气经处理后送往发酵单元， 并接种甲烷菌进行发 酵， 对发酵单元发酵得到的产物送入分离单元， 经分离得到的甲醇； (4)甲醇重整制氢及提取： 将 甲醇与脱盐水按照一定比例混合后经过加热后 并进行汽化过热处理， 送往反应器中进行反应， 经过冷却后对反应后的产物进行分离净化， 分离 出的气相部分经变压吸附提取得到氢气。 采用本 发明的流程可提高原料利用率， 耗能更少， 流程 简单， 降低操作难度， 能够适应不同生产规模。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115477280 A 2022.12.16 CN 115477280 A 1.一种生物质制氢系统， 其特 征在于， 包 含以下流 程： (1)沼气发酵及预处 理 生物质经收集、 发酵， 产生的沼气储存于气柜中， 气柜中储存的沼气经风机增压后进入 脱硫单元， 将沼气中硫 含量脱除至4p pm以下； (2)脱碳 经脱硫处 理后， 沼气通过脱碳单 元将二氧化 碳含量降至 50ppm以下； (3)甲烷菌发酵制甲醇 来自脱碳流程沼气经处理后送往发酵单元， 并接种甲烷菌进行发酵， 对发酵单元发酵 得到的产物 送入分离单 元， 经分离得到的 甲醇； (4)甲醇重整制氢及提取 分离得到的甲醇与脱盐水经过加热并进行汽化过热处理， 送往反应器中进行反应， 经 过冷却后对反应后的产物进行分离净化， 分离出的气相部 分经变压吸附提取得到高纯度氢 气， 分离出的冷凝液作为脱盐水回用。 2.根据权利要求1所述的生物质制氢系统， 其特征在于， 在所述甲醇重整制氢及提取 中， 所述甲醇与脱盐水是按照1:1.6的比例混合通过管道先经过换热器加热到105℃～150 ℃后输送至加热系统中， 在所述加热系统中首先加热到180℃～200℃汽化后再加热到280 ℃～320℃进 行过热， 随后送往反应器中制氢， 反应器维持在28 0℃～320℃让甲醇和水蒸气 反应， 反应后得到的产 物先通过换热器换热至95℃～120℃， 再经过冷却器冷却至25℃ ～40 ℃送往分离器进行气液分离， 分离出的氢气送往变压吸附进行提纯。 3.根据权利要求1所述的生物质制氢系统， 其特征在于， 在所述脱硫单元中， 沼气先是 经湿法脱硫环节将沼 气中硫含量脱除至100ppm以下， 随后送入水冷单元进 行冷却后进行分 水处理； 所述分水处 理后的沼气送往干法脱硫环 节将沼气中硫 含量脱除至4p pm以下。 4.根据权利要求3所述的生物质制氢系统， 其特征在于， 所述水冷单元冷却温度是25℃ ～40℃。 5.根据权利要求4所述的生物质制氢系统， 其特征在于， 所述分水处理中， 分离出的水 分送往湿法脱硫环 节中进行回用。 6.根据权利要求1所述的生物质制氢系统， 其特征在于， 所述脱碳流程中， 沼气是先通 过PSA预脱碳单 元， 经预脱碳后的沼气经压缩后送往MDEA 精脱碳单 元。 7.根据权利 要求6所述的生物质制氢系统， 其特征在于， 所述PSA预脱碳单元产生的PSA 再生驰放气送往脱水单元脱水后， 经压缩及冷却后去往气液分离器， 分离出 的液相送往二 氧化碳精馏塔， 不凝气部分去往燃料气系统； 经二氧化碳精馏塔精馏后得到的不凝汽去往 燃料气系统， 液态二氧化 碳进行储 存。 8.根据权利要求1所述的生物质制氢系统， 其特征在于， 所述生物质包括粪便、 垃圾渗 液、 秸秆及餐厨垃圾 等有机物。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115477280 A 2一种生物质制氢系统 技术领域 [0001]本发明属于生物质制氢技 术领域， 具体是 涉及一种生物质制氢系统。 背景技术 [0002]生物质能源与其他清洁能源相比不仅能够 提供稳定的能量输出， 而且其作为燃料 使用是一种碳平衡过程， 释放出来的二氧化碳量等于植物生长过程中通过光合作用所吸收 的二氧化碳量， 二氧化碳的净排放量近似为零， 可以有效缓解温室效应。 目前生物质资源利 用的主要途径是 “生物质炭化 ”和“生物质气化 ”， 生物质炭化制备生物质炭 可以广泛应用于 吸附， 供热等领域； 生物质气化主 要生成H2、 CO、 CO2和CH4等不可冷凝气体。 [0003]氢气作为一种无污染的能源， 在未来的能源结构中将会发挥重要的作用， 但目前 大部分氢气的生产都是基于化石燃料重整， 其中天然气 重整占比48％， 石油重整占比30％， 煤气化占比18％， 而通过电解水制氢仅占4％。 化石燃料重整会释放出大量的CO2、 NOx和SOx 等污染性气体到大气环境中， 生物质重整气化也能制备氢气， 同时生物质能源利用相比化 石能源碳 排放更少， 所以生物质气化重整制氢 是一个非常具有潜力的研究方向。 [0004]公开号为CN107758617A的专利申请公开了一种沼气类生物质制氢方法， 包括预净 化、 浓缩、 制氢、 提氢四大工序。 沼 气经过预净化脱硫后加压进入变压吸附浓缩单元， 甲烷被 浓缩； 加压预热后再通过精脱硫塔进一步脱精脱硫后的中间气与工艺蒸汽进一步预热后进 入转化炉， 甲烷与水蒸汽反应生成CO、 CO2和H2。 [0005]现有沼气类生物质制氢方案对于原 料利用率低， 工艺复杂， 操作 难度高， 且设备成 本高， 对于 燃料气需求 量大， 无法适应小规模生产。 发明内容 [0006]针对现有技术中存在的问题， 本发明提供了一种生物质制 氢系统， 该技术方案在 原料气经 过脱硫脱碳后， 使用甲烷菌将甲烷 转化成甲醇后重整制氢， 具体包 含以下流 程： [0007](1)沼气发酵及预处 理 [0008]生物质经收集、 发酵， 产生的沼气储存于气柜中， 气柜中储存的沼气经风机增压后 进入脱硫单 元， 将沼气中硫 含量脱除至4p pm以下； [0009](2)脱碳 [0010]经脱硫处 理后， 沼气通过脱碳单 元将二氧化 碳含量降至 50ppm以下； [0011](3)甲烷菌发酵制甲醇 [0012]来自脱碳流程沼气经处理后送往发酵单元， 并接种甲烷菌进行发酵， 对发酵单元 发酵得到的产物 送入分离单 元， 经分离得到的 甲醇； [0013](4)甲醇重整制氢及提取 [0014]分离得到的甲醇与脱盐水经过加热并进行汽化过热处理， 送往反应器中进行反 应， 经过冷却后对反应后的产物进行分离净化， 分离出 的气相部分经变压 吸附提取得到高 纯度氢气， 分离出的冷凝液作为脱盐水回用。说　明　书 1/4 页 3 CN 115477280 A 3