[发明专利]集成的加氢甲烷化燃料电池发电

摘要

本发明涉及通过催化加氢甲烷化技术与燃料电池技术的集成由某些非气态含碳材料产生电力的工艺和装置。

主权项

由非气态的含碳材料产生电力的工艺，该工艺包括如下步骤:(a)向加氢甲烷化反应器中引入(1)源自非气态含碳材料的含碳原料，(2)加氢甲烷化催化剂，和(3)包含蒸汽、氢气和一氧化碳的过热的加氢甲烷化气体进料流；(b)在加氢甲烷化反应器中，在一氧化碳、氢气、蒸汽和加氢甲烷化催化剂存在下，使含碳原料反应以产生富含甲烷的粗产物；(c)从加氢甲烷化反应器取出富含甲烷的产物流，其中该富含甲烷的粗产物流包含甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、硫化氢、蒸汽和热能；(d)从该富含甲烷的粗产物流中回收一部分热能；(e)从该富含甲烷的粗产物流中去除绝大部分的硫化氢和，任选地，至少主要部分的二氧化碳，以产生贫硫的粗产物流；(f)向燃料电池中引入(1)含氧气流和(2)燃料混合物，所述燃料电池包括被电解质段分隔开的阳极段和阴极段，该含氧气流引入阳极段而该燃料混合物引入阴极段，该燃料混合物至少包含来自贫硫的粗产物流的甲烷和氢气；(g)使来自含氧气流的氧气与燃料混合物在燃料电池中发生电化学反应以产生电力和热能；(h)从燃料电池中取出(1)贫氧的阴极排出物流和(2)阳极排出物流，其中该贫氧的阴极排出物流和该阳极排出物流两者均包含热能，并且其中该阳极排出物流还包含甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳和蒸汽；(i)从阳极排出物流中回收一部分热能以产生冷却的阳极排出物流；(j)从该冷却的阳极排出物流中去除至少绝大部分的二氧化碳以产生贫二氧化碳的阳极排出物流；(k)任选地，由该贫二氧化碳的阳极排出物流中的至少一部分甲烷产生一氧化碳和氢气；其中，过热的加氢甲烷化气体进料流中的氢气和一氧化碳基本上包含(1)来自贫二氧化碳的阳极排出物流的氢气和一氧化碳，和(2)由贫二氧化碳的阳极排出物流中的甲烷产生的氢气和一氧化碳。