[发明专利]一种生物质发酵制混合氢烷的系统及生产方法

权利要求书

1.一种生物质发酵制混合氢烷的系统，包括：

至少一个制氢反应器；

至少一个制甲烷反应器；和

混合氢烷气体产物收集设备，

所述制氢反应器和所述制甲烷反应器通过物料输送管道相连通，而制得的氢气和甲烷通过各自的气体输送管道被输送到混合氢烷气体产物收集设备中，从而形成混合氢烷，制氢反应器和制甲烷反应器各具有物料回流装置，

其中，通过调节所述物料输送管道中的物料流量以及制氢反应器和/或制甲烷反应器物料回流装置中的物料回流比，既提高氢气和/或甲烷转化率和/或产率，又使物料得到缓冲，以调节物料厌氧发酵速度，从而获得氢气/甲烷混合比特定的混合氢烷。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述制氢反应器和所述制甲烷反应器为中温厌氧反应器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述制氢反应器为中温连续流搅拌式反应器（CSTR），而所述制甲烷反应器为中温上流式厌氧污泥床（UASB）反应器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中使经所述制氢反应器的回流装置回流的物料与从所述制氢反应器中流出的物料比为1:0.1～1:10，使经所述制甲烷反应器的回流装置回流的物料与从所述制甲烷反应器中流出的物料比为1:0.1～1:10。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述物料回流装置包括过滤单元和回流单元，以使从制氢反应器和/或制甲烷反应器中流出的至少一部分物料通过所述过滤单元分离为物料浆和滤液，再通过回流单元将至少一部分物料浆和/或至少一部分滤液回流到所述制氢反应器和/或制甲烷反应器中。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述物料输送管道与制氢反应器物料回流装置的过滤单元相连，以便将至少一部分由所述过滤单元分离的滤液通过物料输送管道送入所述制甲烷反应器中。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述过滤单元为过滤网或过滤膜，而所述回流单元为回流泵或泥浆泵。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述制氢反应器采用多个反应器并联和/或串联的方式连接，和/或所述制甲烷反应器采用多个反应器并联和/或串联的方式连接。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合氢烷的氢气/甲烷混合比（体积比）为1:1～1:10。

10.根据权利要求1所述的系统，其中还包括与所述混合氢烷气体产物收集设备相连通的混合氢烷提纯设备，以便从混合氢烷中除去至少一部分二氧化碳。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述生物质为木材、秸秆、落叶、锯末、木屑、动物尸体及粪便、市政或生活有机垃圾、农作物废料、木质纤维、有机物废物或污泥、陆生植物、水生植、和它们的混合物。

12.一种用根据前述权利要求1-11任何之一所述的系统生产混合氢烷的方法，包括：

1）将生物质送入制氢反应器中，加入产氢菌种和/或厌氧污泥，而后进行厌氧培养，培养条件为：pH值为5.5～7.0，温度为30℃～45℃，生物质在上述厌氧条件下被发酵和分解，从而产生氢气；

2）使在步骤（1）中得到的氢气产物通过氢气输送管道被送到混合氢烷气体产物收集设备中，而从制氢反应器中流出的至少一部分物料通过物料输送管道输送到制甲烷反应器中，还有一部分物料则通过回流装置回流到所述制氢反应器中，继续进行反应；

3）在将至少一部分从制氢反应器中流出的物料送入制甲烷反应器中前或后，向制甲烷反应器中加入产甲烷菌种和/或产甲烷污泥，进行厌氧培养，其培养条件为：pH值为6.0～8.0，温度为30℃～45℃，上述物料在上述厌氧条件下被进一步发酵和分解，从而产生甲烷气体；

4）使在步骤（3）中得到的甲烷气体产物通过甲烷气体输送管道被送到混合氢烷气体产物收集设备中，而从制甲烷反应器中流出的至少一部分物料则通过回流装置回流到所述制甲烷反应器中，继续进行反应；

5）将在所述制氢反应器和/或制甲烷反应器中形成的固体产物或反应残余物的至少一部分排出所述制氢反应器和/或制甲烷反应器外；

6）通过调节所述物料输送管道中的物料流量以及制氢反应器和/或制甲烷反应器物料回流装置中的物料回流比，并依次经步骤（1）-步骤（4）获得氢气/甲烷混合比特定的混合氢烷。