[发明专利]集成氢气生产方法

权利要求书

1.一种集成氢气生产方法，包括：

(i)提供弛放气流，所述弛放气流由包括以下步骤的方法获得：

(a)通过在重整单元中重整，将甲烷转化为一氧化碳和氢气；

(b)通过水煤气变换反应，将所述一氧化碳的至少一部分转化为二氧化碳，从而产生包含二氧化碳和氢气的料流；以及

(c)将来自步骤(b)的所述料流的所述氢气的至少一部分与非氢组分分离，以产生富氢气料流和弛放气流，所述弛放气流包含氢气以及二氧化碳、甲烷和一氧化碳中的至少一种；

(ii)在一个或多个生物反应器中，用微生物对所述弛放气流或其一部分进行发酵，以产生发酵产物；

(iii)提供来自所述一个或多个生物反应器的发酵废气流，所述发酵废气流包含一种或多种可燃气体；

(iv)从所述发酵废气流产生热，并使用所述热来为所述重整单元提供能量；以及

(v)回收所述发酵产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述弛放气流在步骤(ii)之前经受一个或多个进一步的处理步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述弛放气流中的所述氢气与二氧化碳的摩尔比在2.5:1至3.5:1.5(mol：mol)的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述弛放气流的一部分产生热，并使用由此产生的所述热来为所述重整单元提供能量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵废气流至少包含二氧化碳。

6.根据权利要求1所述的方法，包括从燃料气流产生热，并使用由所述燃料气流产生的所述热来为所述重整单元提供能量，其中所述燃料气流包含甲烷。

7.根据权利要求6所述的方法，其中将所述燃料气流与所述废气流混合。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述甲烷为化石甲烷。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵产物为乙醇。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵产物为丁醇。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述重整单元为蒸汽甲烷重整单元或自热重整单元。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述重整单元为蒸汽甲烷重整单元。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种可燃气体包括氢气、甲烷或它们的组合。

14.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(ii)中产生的所述发酵产物为醇，并且包括将步骤(i)(c)中产生的所述氢气提供给炼油厂中的加氢处理单元，并将步骤(ii)中产生的所述醇直接或在后续处理之后用作精炼产品中的组分。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵产物为乙醇、乙酸或乙酸盐。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵采用来自梭菌属(Clostridium)的菌种进行。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述菌种为扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述醇为乙醇并且使所述乙醇经受后续处理，所述后续处理包括用沸石催化剂将所述乙醇转化为烃。

19.根据权利要求14所述的方法，其中所述精炼产品为汽油、柴油或喷气燃料。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离步骤包括变压吸附。

21.一种氢气生产方法，包括：

(i)提供从氢气生产过程获得的弛放气流，所述弛放气流包含氢气以及二氧化碳、甲烷和一氧化碳中的至少一种；

(ii)在一个或多个生物反应器中，用微生物对所述弛放气流或其一部分进行发酵，以产生发酵产物，所述发酵产物为醇、有机酸或有机酸的盐；

(iii)提供来自所述一个或多个生物反应器的发酵废气流，所述发酵废气流包含一种或多种可燃气体；

(iv)从所述发酵废气流产生热并使用所述热来为所述氢气生产过程提供能量；以及

(v)回收所述发酵产物。