用于处理燃料的电反应工艺制造技术

生产氢气的方法，包括：　将烃气体送入电反应工艺系统以将所述烃气体分解为氢气和碳固体，所述电反应工艺系统包含一个或多个加热区，其中每个加热区包含一个或多个加热站和每个加热站包含一个或多个加热板；　使所述氢气经过所述电反应工艺系统后 ，冷却所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体；　使所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体流经相分离系统以基本上除去所有的碳；和　使所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体流出所述系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请基于并且要求临时申请序号60/773,613和实用申请序号11/674,250的优先权，其中所述临时申请于2006年2月15日提交，题目为用于无污染燃料脱碳的电反应工艺，和所述实用申请于2007年2月13日提交，题目为用于处理燃料的电反应工艺。专利技术背景燃烧任何烃燃料时都会产生二氧化碳。当使用烃作为催化蒸汽重整、部分氧化和水煤气变换反应方法来生产含氢合成气的原料时，会通过化学工业产生额外的二氧化碳。在最近的50年中没什么变化，并且几乎所有的这种二氧化碳都进入到大气中。近年来，二氧化碳已经被确定为全球气候变化的贡献者。政府和企业已经提出了多种降低或控制大气中二氧化碳排放的方法。此外，主要的努力已经上演到更经济地生产氢气，因为它燃烧清洁，只产生水(作为蒸汽)和热作为燃烧产物。向环境友好燃料发展所有方法都要承担极大的复杂性和费用。完全消除烃燃烧时产生的二氧化碳的唯一方法将会是：1.加热烃使其分解为元素碳和氢气分子；2.分开所述氢气和碳；和3.将所述氢气与空气或氧气一起燃烧，形成高温蒸汽作为有用的热源或在燃料电池中将所述氢气电化学转化为水和电流。在这些方法中，碳燃烧的热值作为有用的热量没有实现。碳热值的这种损失名义上需要两倍的燃料以产生给定量的氢或过程热。然而，所述方法中回收的碳固体可比通过“方法结束”时捕获和捕集二氧化碳更经济地多地销售或存储(捕集)。因此，需要以有效的方式以有限的二氧化碳排放来生产氢气的方法和装置。专利技术概述-->本专利技术的实施方案提供了生产氢气的的方法和装置，其中将烃气体送入电反应工艺系统以将该烃气体分解为氢气和碳固体。所述电反应工艺系统包含一个或多个加热区，其中每个加热区包含一个或多个加热站，和每个加热站包含一个或多个加热板(screen)。优选地，没有额外热量输入的最终的近平衡的达到区跟随在所述完整的ERT加热阶段或所述ERT加热阶段的一个或多个阶段之后。在本专利技术的说明性的实施方案中，所述达到区包含碳反应室。优选地，离开所述电反应工艺系统的氢气和任何残留的碳和烃的温度为约2000℉-约2700℉。在所述氢气经过所述电反应工艺系统后，冷却该氢气和任何残留的碳固体和烃气体。然后使所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体流经相分离系统，例如洗涤器，例如过滤或干燥系统，以基本上除去全部的碳，留下产物氢气。在本专利技术的说明性的实施方案中，从所述电反应工艺系统中产生的热用来加热所引入的烃气体原料。优选地，所述烃气体原料被所述电反应工艺系统所产生的热加热到约400℉-约1200℉。这可以通过使烃气体流入换热器，并使所述加热了的氢气和任何残留的碳固体和烃气体流经所述换热器以加热额外引入的烃气体来实现。所述烃气体流还可以在被送入所述电反应工艺系统或换热器之前被预热。在本专利技术的示例性的实施方案中，由所述预热步骤流出的烃气体的温升为约250℉-约600℉。在本专利技术的说明性的实施方案中，离开所述电反应工艺系统中的每个加热区的所述被加热的氢气和碳固体流经除碳部件以除去一些或全部碳固体。所述被加热的氢气和任何残留的碳固体和烃气体可以在离开所述电反应工艺系统之后和进入所述相分离系统之前经过急冷系统。可以在所述相分离系统中将水加入到所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体中以产生基本上含有全部碳的浆料。在本专利技术的其它实施方案中，将离开所述换热器的被加热的氢气和任何残留的碳固体和烃气体的至少一部分循环到所述烃气体流中。-->循环的氢气与未循环的氢气之比优选为约2:1-约4:1，并且更优选约2.5:1-约3.5:1。所述循环的氢气经过循环压缩机以补偿穿过所述系统的压力损失。也可将来自所述相分离系统的氢气循环到所述烃气体流中。这可以代替来自所述换热器的循环氢气或者作为其补充而实现。所述ERT系统中的板间距和停留时间是优化所述方法的重要因素。在本专利技术的具体实施方案中，所述加热板站(screen station)之间的间距在所述气体流动方向上增加。在本专利技术的其它实施方案中，加热板站之间的间距在第一区之后连续变化以维持基本上等温的条件。本专利技术的说明性的实施方案提供了随每个加热站增加的停留时间；和随每个加热板站减少的停留时间。由每个加热板站输送的热负荷可以基本上相等或者可以逐站变化。在其它实施方案中，由随后的每个区输送的热负荷减少，或者由所有区输送的热负荷是不变的。此外，在本专利技术的说明性的实施方案中，由每个加热板站输送的热量在每个区内基本上不变。加热区之间的温度可以变化。在本专利技术的具体实施方案中，进入加热板站的流体的温度和离开该加热站的流体的温度之间的差为约125F°-约175F°；在其它的实施方案中，所述热量输入可以导致400F°或更大的温升。所述电反应工艺系统也可以用来热裂解烃。附图描述当结合所述附图一起阅读时，可由以下详细描述最好地理解本发明。图1描述了根据本专利技术的说明性的实施方案的分段式氢气生产系统。图2是显示了根据本专利技术的说明性的实施方案的分段式氢气生产系统的平衡曲线和操作曲线的图。图3描述了根据本专利技术的说明性的实施方案的具有循环配置的氢气生产系统。图4是显示了根据本专利技术的说明性的实施方案的具有循环配置的-->氢气生产系统的平衡曲线和操作曲线的图。图5描述了根据本专利技术的说明性的实施方案的单程氢气生产系统。图6是显示了根据本专利技术的说明性的实施方案的具有单程配置的氢气生产系统的平衡曲线和操作曲线的图。专利技术详述公开的是旨在通过分解甲烷或天然气生产氢气和碳固体的电反应技术(ERT)方法和装置。所述ERT装置也可以用于热裂解过程。当用于前者时，所述ERT法也可以称为燃料脱碳方法。所述方法使用能够适应烃的选择性分解的电阻加热器和能够在非常高的碳负荷下有效地过滤/分离的过滤/分离设备。由于所述电源可能是一个环境关切，这样的工厂可以坐落于经济和生态友好的风电场附近以提供必需的电力。与常规化石燃料技术相比，这些方法的任何一种都很少或不产生二氧化碳或其它温室气体排放。已经忽略了烃分解，也称为燃料脱碳，作为商业氢气和碳固体生产的潜在的路线和作为缓和全球变暖的方法。甲烷，天然气中最大的组分，也是具有最高氢碳比的烃。因此它有比任何其它烃产生相对更多氢气的潜力。甲烷分解具有简单的一步化学；和热力学优越之处在于所述化学反应只需要11.3千本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产氢气的方法，包括：　将烃气体送入电反应工艺系统以将所述烃气体分解为氢气和碳固体，所述电反应工艺系统包含一个或多个加热区，其中每个加热区包含一个或多个加热站和每个加热站包含一个或多个加热板；　使所述氢气经过所述电反应工艺系统后，冷却所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体；　使所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体流经相分离系统以基本上除去所有的碳；和　使所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体流出所述系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.生产氢气的方法，包括：
将烃气体送入电反应工艺系统以将所述烃气体分解为氢气和碳固
体，所述电反应工艺系统包含一个或多个加热区，其中每个加热区包
含一个或多个加热站和每个加热站包含一个或多个加热板；
使所述氢气经过所述电反应工艺系统后，冷却所述氢气和任何残
留的碳固体和烃气体；
使所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体流经相分离系统以基本
上除去所有的碳；和
使所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体流出所述系统。
2.权利要求1的方法，其中离开所述电反应工艺系统的所述
氢气和任何残留的碳和烃的温度为约2000℉-约2700℉。
3.权利要求1的方法，还包括利用所述电反应工艺系统产生
的热来加热所引入的烃气体原料。
4.权利要求3的方法，其中所述烃气体原料被所述电反应工
艺系统产生的热加热至约800℉-约1200℉。
5.权利要求3的方法，其中通过以下步骤利用所述电反应工
艺系统产生的热来加热所引入的烃气体原料：
使所述烃气体流入换热器；和
使所述加热的氢气和任何残留的碳固体和烃气体流经所述换热器
以加热额外引入的烃气体。
6.权利要求1的方法，还包括：
使所述加热的氢气和碳固体流经每个加热区之后的除碳部件以除
去一些或全部的碳固体。
7.权利要求1的方法，还包括：
在将所述烃气体流进料至所述电反应工艺系统或换热器之前预热
所述烃气体流。
8.权利要求7的方法，其中由所述预热步骤流出的所述烃气
体的温升为约250℉-约600℉。
9.权利要求1的方法，还包括：
在所述相分离系统中向所述氢气和任何残留的碳固体和烃气体中
加入水以产生基本含所有的碳的浆料。
10.权利要求1的方法，还包括：
将离开所述换热器的所述加热的氢气和任何残留的碳固体和烃气
体的至少一部分循环到所述烃气体流中。
11.权利要求10的方法，其中循环的氢气与未循环的氢气之比
为约2:1-约4:1。
12.权利要求10的方法，包括：
使所述待循环的氢气流经循环压缩机。
13.权利要求1的方法，还包括使所述加热的氢气和任何残留
的碳固体和烃气体在离开所述电反应工艺系统之后和进入所述相分离
系统之前流经急冷系统。
14.权利要求1的方法，还包括用风产生的电向所述系统供电。
15.权利要求1的方法，其中所述烃是甲烷。
16.权利要求1的方法，其中一个或多个加热站向所述系统输
送不同的加热负荷。
17.权利要求1的方法，其中提供四个区。
18.权利要求1的方法，其中至少一个区具有四个板站。
19.权利要求1的方法，其中每个加热区的出口温度比在所述
对应的氢气出口浓度下的平衡温度高至少约50F°。
20.权利要求1的方法，其中所述电反应工艺系统放置在基本
上垂直于水平地面的位置。
21.权利要求1的方法，其中所述电反应工艺系统放置在与水
平地面基本上水平的位置。
22.权利要求1的方法，其中所述加热板站之间的间距在所述
气体流动方向上增加。
23.权利要求1的方法，其中由每个加热站输送的热负荷基本
上相等。
24.权利要求1的方法，其中由每个加热板站输送的热负荷在
每个区内基本上是不变的。
25.权利要求24的方法，其中由每个随后的区输送的热负荷降
低。
26.权利要求1的方法，其中由所有区输送的热负荷是不变的。
27.权利要求1的方法，其中所述加热板站的间距在所述第一
个区之后连续改变以维持基本上等温的条件。
28.权利要求1的方法，其中所述加热板区之间的温度变化。
29.权利要求1的方法，其中进入加热板站的流体的温度和离
开加热板站的流体的温度间的差为约125F°-约175F°。
30.权利要求1的方法，还包括每个电反应工艺单元之后的一
个或多个近平衡的达到区。
31.权利要求1的方法，还包括：
使用来自所述电反应工艺系统的产物作为固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·P·恩尼斯，
申请(专利权)人：EGT企业公司，
类型：发明
国别省市：US