討論了用于超高熱通量化學反應器的各種工藝和裝置。熱容置器和反應管被對準以(1)吸收和重發射輻射能、(2)高度反射輻射能以及(3)上述各項的任意組合，從而維持包圍的超高熱通量化學反應器的工作溫度。生物質顆粒在同時發生的蒸汽重整和蒸汽生物質氣化反應中蒸汽載氣和甲烷存在的情況下氣化，以使用從內壁輻射然后進入多個反應管的超高熱通量熱能產生包括氫氣和一氧化碳的反應產物。多個反應管和容置器的腔壁主要通過輻射吸收和再輻射而非通過對流或傳導向化學反應中的反應物傳遞能量，以驅動反應管中流動的吸熱化學反應。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于超高熱通量化學反應器的各種方法和裝置相關串請本申請要求(1)2010年6月8日提交的名稱為“SYSTEMS ANDMETHODS FOR ANINDIRECT RADIATION DRIVEN GASIFIERREACTOR & RECEIVER CONFIGURATION” 的專利申請No. 12/795947 和(2)2010 年 9 月 3 日提交的名稱為 “HIGH HEAT FLUXCHEMICAL REACTOR”的美國臨時專利申請No. 61/380116的權益，其中申請(I)要求2009年10月2日提交的名稱為“Various Methodsand Apparatuses for Sun Driven Processes”的美國臨時專利申請 No. 61/248，282 和 2009 年 6 月 9 日提交的名稱為 “VARIOUS METH0DSAND APPARATUSESFOR SOLAR-THERMAL GASIFICATION OFBIOMASS TO PRODUCE SYNTHESIS GAS”的美國臨時專利申請No. 61/185，492的權益。
技術介紹
超高熱通量化學反應器能用于驅動包括生成合成氣的工藝的大量工藝。
技術實現思路
超高熱通量化學反應器能用于驅動包括生成合成氣的工藝的大量工藝。在一個實施例中，超高熱通量化學反應器的多個反應管位于容置器容器內部。由高度反射材料制成的腔散發輻射能。反應管配置為使(I)甲烷、(2)天然氣、(3)蒸汽、(4)生物質顆粒、(5)以上四項的任意組合通過傳熱輔助，以使用來自輻射能的熱能導致蒸汽甲烷反應和生物質顆粒的氣化同時發生。傳熱輔助用于加熱反應物氣體。傳熱輔助是位于各反應管內部的以下各項中的一個或多個生物質顆粒的流化床或夾帶流，化學惰性顆粒的流化床或夾帶流，網狀多孔陶瓷(RPC)泡沫，陶瓷整料，陶瓷管或氣凝膠，包括由耐高溫材料構成的拉西環、絲網或線的開放式規整填料環，以及上述的任意組合。輻射是從反應管壁到傳熱輔助和化學反應物的主要傳熱方式，而傳導、對流或這兩項的某種組合是從腔壁和反應管的次要傳熱方式。設置各反應管的氣化反應區的長度和直徑尺寸的大小，以在至少900°C的氣化溫度下給出0. 01秒至5秒的非常短的停留時間。反應產物具有來自氣化區出口的等于或超過900°C的溫度。此化學反應器設計中的多個反應管增加了到生物質顆粒的輻射交換以及管間輻射交換的可用反應器表面積。輻射熱源可以為太陽能、燃氣蓄熱式燃燒器、核能、電熱器及其任意組合中的一個或多個。附圖說明多個附圖參照本專利技術的示例實施例。圖I示出使用蓄熱式天然氣燃燒器作為熱源來實施用于生物質氣化的高通量化學反應器的實施例的流程示意圖。圖2示出針對容置器-反應器設計的實施例的各種溫度下輻射熱通量與對流熱通量之比的圖表，示出了在高通量化學反應器的高工作溫度下輻射是主要傳熱機制。圖3示出包圍偏置和交錯反應管的容置器腔的實施例的剖視圖。圖4和圖5示出將載氣中的生物質顆粒供應給化學反應器的夾帶流生物質供料系統的實施例。圖6示出具有彼此交互的多個控制系統的高熱通量驅動生物煉制的實施例的圖。圖7示出用于反應器及其相關工廠的示例集成工藝流的實施例的框圖。圖8示出太陽能驅動生物煉制的實施例的圖。盡管本專利技術存在各種修改和備選形式，但已通過示例在附圖中示出了其具體實施例，在此將進行詳細描述。本專利技術應理解為不限于公開的特定形式，而是意圖涵蓋落入本專利技術的精神和范圍內的所有修改、等同實施例和備選實施例。具體實施例方式在以下描述中，闡述了許多具體細節，例如具體化學品的示例、命名的組件、連接、熱源類型等，以提供對本專利技術的透徹理解。然而，對于本領域技術人員而言，很明顯，可能無需這些具體細節而實現本專利技術。在其它例子中，沒有詳細描述公知組件或方法，而是用框圖進行描述，以避免不必要地使本專利技術晦澀。因此，闡述的具體細節僅是示例性的。這些具體細節可以在本專利技術的精神和范圍內變化且仍在本專利技術的精神和范圍內。描述了用于超高熱通量化學反應器及其相關集成化工廠的大量示例工藝和與它們相關的裝置。以下附圖和文本描述了設計的各種示例實現。因此，描述了一些生成化學產物的示例高輻射熱通量化學反應器，還討論了一些示例化學反應。例如，輻射熱源可以為(I)太陽能、(2)燃氣蓄熱式燃燒器、(3)核能、(4)電熱器和(5)上述四項的任意組合中的一個或多個。例如，反應管中進行的吸熱化學反應包括主要使用輻射熱能在該化學反應器中進行的以下各項中的一個或多個生物質氣化、蒸汽甲烷重整、甲烷裂解、干重整反應、產生乙烯的蒸汽甲烷裂解、金屬提煉、C02或H20分解、以及這些反應的各種組合。該設計包含生成化學產物(例如，合成氣產物)的超高熱通量化學反應器。本領域技術人員將理解，本示例性文獻內下面討論的許多設計的部分和方面可以用作獨立的概念，或者可以彼此組口 ο圖I示出使用蓄熱式天然氣燃燒器作為熱源來實施用于生物質氣化的高通量化學反應器的實施例的流程示意圖。高熱通量驅動化學反應器102具有下向通風幾何形狀，其中多個反應管在垂直方向上位于熱容置器106的腔的內部。在多個反應管內發生輻射熱驅動的化學反應。腔由散發輻射能的高反射材料制成，容置器106包圍超高熱通量化學反應器102的多個反應管。反應管配置為使包括(I)甲烷、⑵天然氣、⑶蒸汽、⑷生物質顆粒、(5)以上四項的任意組合的多個化學反應物通過該管，以使用來自輻射能的熱能引起蒸汽甲烷反應和生物質顆粒的氣化。超高熱通量/高溫夾帶流化學反應器102主要由輻射傳熱而非對流或傳導驅動。因此，輻射傳熱驅動高熱通量。一般氣體化學反應器使用對流或傳導來傳遞能量，它們具有在20W/nT2和100W/nT2之間的有效傳熱系數，給出了 10kW/nT2之下的有效傳熱通量(針對高達100°C的驅動溫差)。使用高溫(> 1000°C壁溫)輻射，能實現高得多的通量(100-250kff/m~2)。對于有限傳熱反應，資本設備的大小與通量成線性地下降，并且資本成本極大降低。一般化學反應器(全部由對流和/或傳導驅動)根本不能實現這些通量率或工藝設備的大小。燃氣蓄熱式燃燒器110向化學反應器102供應熱能。容置器106的內側壁吸收或高度反射來自沿著容置器106腔壁定位的蓄熱式燃燒器110所匯聚的能量以引起因熱輻射和反射的能量傳輸，從而廣泛地將熱通量傳達到反應管壁內部的生物質顆粒。容置器106內壁吸收或高度反射蓄熱式燃燒器110，以引起輻射熱，然后廣泛地將該熱以輻射方式傳送到太陽能驅動化學反應器102的管中的生物質顆粒。容置器106腔的內壁可由允許容置器106腔在高(> 1200°C )壁溫下工作的材料制成，以實現高傳熱率、非常短的停留時間的快速反應動力、以及從針對合成氣的氣化反應產生的一氧化碳和氫氣的高選擇性。在一個實施例中，使用從內壁輻射然后進入多個反應管的超高熱通量熱能，生物質顆粒在同時發生的蒸汽重整和蒸汽生物質氣化反應中存在蒸汽(H20)載氣和甲烷(CH4)的情況下氣化，產生包括氫氣和一氧化碳氣體的反應產物。蒸汽與生物質和甲烷發生反應，但是生物質與甲烷彼此不發生反應。蒸汽(H20)與碳的摩爾比的范圍為I : I至I : 4，并且溫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：W·W·西蒙斯，C·伯金斯，Z·喬范奧維克，C·M·希爾頓，P·波普，B·J·施拉姆，J·T·圖納，
申請(專利權)人：三照普燃料公司，
類型：
國別省市：
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