钟形件柱体下管、用钟形件柱体下管的反应器及相关方法技术

提供了执行化学反应的反应器，以及相关构件、系统和方法。根据一个实施例，提供了一种反应器，其包括炉，以及定位成由炉加热的坩埚。下管沿轴线至少部分地设置在内部坩埚内。至少一个结构与下管联接，且基本延伸穿过沿基本垂直于轴线的方向截取的内部空间的横截面区域。多个孔形成在结构中，从而使得流体能够流过其中。与下管联接的结构可包括下体部分和与下体部分联接的上体部分，其中多个孔形成在下体部分中，邻近上体部分的周缘且在该周缘的径向外侧。

Bell shaped cylinder, down tube, bell shaped cylinder, down tube reactor and related method

A reactor for performing a chemical reaction, and related components, systems, and methods are provided. According to one embodiment, a reactor is provided that includes a furnace and a crucible positioned to be heated by a furnace. The lower tube is disposed at least partially in the inner crucible along the axis. At least one structure is coupled to the lower tube and extends substantially across the cross-sectional region of the interior space intercepted in the direction substantially perpendicular to the axis. A plurality of apertures are formed in the structure so that the fluid can flow through it. With the structure of pipe connection may include the upper body and the lower body and the lower body part are connected, wherein a plurality of holes are formed in the lower part, the upper body portion near the periphery and in the radial outer side of the periphery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请请求享有名称为“Bellcolumndowntube,reactorsutilizingsameandrelatedmethods(钟形件柱体下管、使用钟形件柱体下管的反应器及相关方法)”的于2011年7月21日提交的美国非临时专利申请No.13/188,121号的权益和优先权，其通过引用以其整体并入到本文中。政府权利本专利技术是在美国能源部资助的合同No.DE-AC07-05ID14517下在WesternHydrogen和BattelleEnergyAlliance,LLC之间的合作研究和开发协议下制作出的。美国政府在本专利技术中具有一定的权利。
本专利技术大体涉及在气体生产中使用的反应器，并且更具体地涉及在反应器(如碱金属反应器)中使用的构件和方法。
技术介绍
基于烃的燃料(包括石油产品、天然气等)已经是且仍是全球能量生产的主要来源。全球石油储备的预测、期望提供更“绿色”或对环境友好的能量和许多其它问题已经激励个人、公司和政府研究可能的能量生产替代物。这些研究和开发工作包括用于用现有的已知能源产生能量的改进的技术、系统和方法的探寻。例如，已经进行了关于开采位于使用常规技术难以到达的地理位置中的石油的能力的工作。此外，已经进行了工作来使现有的能量处理更高效、更成本有效且对环境更友好。其它工作集中于从过去被较大忽视的储备中开采能量。在一些情况下，这些资源或储备由于它们不如其它可用的资源那样富含碳而已经被忽略。在其它情况中，只是更难将资源转变成可用的能量形式。例如，已经进行了较大的工作来从如沥青砂和油页岩的资源采油。尽管在技术上是可行的，但是过去从此类资源采油通常被认作是低效且对生态不友好的。当前的研究也已经集中于潜在的新能源以及其它现有替代能源的改善。例如，改善太阳能技术、风能生产、生物燃料生产和氢生产的工作所有都在前进。然而，如本领域的普通技术人员将认识到的是，所有这些工作碰到了各种障碍，一些是经济上的、一些是政治上的，且一些是科学上的。因此，不断期望提供新能源，改善能量开采工作，且改善现有的工艺和技术，以便更高效地、更丰富地且以对环境更友好的方式提供能量。
技术实现思路
本专利技术的实施例为在气体生产中使用的相关反应器，以及反应器可在其中使用的系统和工艺。此外，本专利技术的各种实施例关于反应器中使用的构件。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种反应器。反应器包括炉和定位成由炉加热的坩埚，坩埚限定内部空间。下管沿轴线至少部分地设置在内部坩埚内，并且至少一个结构与下管联接，且基本延伸穿过沿基本垂直于轴线的方向截取的内部空间的横截面区域。多个孔形成在结构中，从而使得流体能够流过其中。在一个实施例中，下管可包括在下管的第一端处的第一开口，以及在下管的壁内的、邻近第一开口的多个开口。多个开口中的各个均可小于第一开口。在另一个实施例中，与下管联接的结构包括下体部分和与下体部分联接的上体部分，其中多个孔形成在下体部分中，邻近上体部分的周缘且在上体部分的周缘的径向外侧。在一个特定的实施例中，至少一个结构可呈现出基本钟形的几何形状。根据本专利技术的另一个实施例，提供了一种气体处理系统。系统包括氧化材料供应、烃材料供应，以及反应器。反应器包括炉和定位成由炉加热的坩埚。坩埚限定内部空间，且具有设置在其中的催化剂材料。下管沿轴线至少部分地设置在内部坩埚内。下管具有第一端和第二端，第一端与氧化材料供应和烃材料供应处于流体连通。下管的第二端提供进入坩埚的内部空间的出口。至少一个结构与下管联接，且基本延伸穿过沿基本垂直于轴线的方向截取的内部空间的横截面区域。至少一个结构具有形成在其中的多个孔，从而使得流体能够流过至少一个结构。在一个实施例中，至少一个结构可包括在多个高度处设置在坩埚内的多个结构。在一个特定实施例中，催化剂材料可包括盐，如碳酸钠，氧化材料可包括水，而烃材料可包括残留沥青。根据本专利技术的另一个实施例，提供了一种在反应器的坩埚的内部空间中使用的柱体。柱体包括下管，下管具有第一端和第二端，且沿轴线延伸。至少一个结构在第一端与第二端之间与下管联接。至少一个结构包括具有基本凹形表面的本体，以及形成在本体内的多个开口，多个开口使流体能够从至少一个结构的一侧流至至少一个结构的另一侧。在一个特定实施例中，至少一个结构包括呈现出基本杯状形状且呈现出第一大小的横截面直径的第一本体部分。该结构可包括呈现出基本杯状形状且呈现出第二大小的横截面直径的第二本体部分，第二大小大于第一大小。第一本体部分可以以同心的方式沿轴线联接到第二本体部分上。多个开口可在第一本体部分的周缘附近或在该周缘的径向外侧的位置处形成在第二本体部分中。根据本专利技术的又一个实施例，提供了一种用于控制反应器内的反应的方法。该方法包括在坩埚内提供盐浴池。氧化材料和烃材料分别在坩埚的最低高度附近的位置处引入盐浴池中。由盐浴池、氧化材料和烃材料中的至少一者产生的气体以受阻的方式向上流过盐浴池。在一个特定实施例中，盐浴池可提供为碳酸钠，氧化材料可提供为水，且烃材料可提供为残留沥青。在一个实施例中，气体以受阻的方式向上流过盐浴池还可包括将至少一个结构置于坩埚的内部空间内，使得其基本延伸穿过内部空间的横截面。至少一个结构可具有基本凹形表面和形成在其中的多个开口，多个开口使得能够有从至少一个结构的一侧至至少一个结构的另一侧的流体连通。如下文所述且如本领域的普通技术人员将认识到的那样，其它各种构件和动作可包括在那些设备、系统和方法中。附图说明本专利技术的前述和其它优点将在阅读以下详细描述时和在参照附图时变得显而易见，在附图中：图1为示出根据本专利技术的实施例的用于生产气体的工艺和系统的流程图；图2为根据本专利技术的实施例的反应器的透视图；图3为图1中所示的反应器的透视图，其示出反应器的构件中的一个的局部横截面；图4为根据本专利技术的实施例的可在图1和图2中所示的反应器中使用的构件的透视图；图5为根据本专利技术的实施例的可在图1和图2中所示的反应器中使用的构件的透视图；以及图6为根据本专利技术的实施例的反应器的各种构件的局部横截面视图。具体实施方式在满足人类的能量需求中，较多的工作已经集中于能量转换、能量效率和资源的最佳使用。本公开内容描述了反应器，其可用于从给定材料开采能源(例如，氢或其它气体)。与此类反应器相关联的各种构件和方法也在本文中阐释。本文所述的本专利技术的一个实施例包括碱金属反应器，其以称为碱金属重整(AMR)的方式处理材料。然而，所述的专利技术的各种方面可适用于一定范围的能量转换。使用AMR工艺的一个益处为较宽范围的进料材料可重整成更有用的能源。进料材料大体包括氧化材料和一些形式的烃，但直接的碳也是可用的。在一个实施例中，烃材料可包括有时称为“残油”的残留沥青材料。残油材料有时还可称为真空残渣(VR)。残油或VR材料类似于筑路焦油或柏油，且可在原油的真空蒸馏期间产生。大体上察觉到这些材料具有较低经济价值。如领域中普通技术人员将认识到的是，残油成分大部分为具有很小百本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应器，包括：炉；定位成由所述炉加热的坩埚，所述坩埚限定内部空间；沿轴线至少部分地设置在内部坩埚内的下管；至少一个结构，其与所述下管联接，且基本延伸穿过沿基本垂直于所述轴线的方向截取的所述内部空间的横截面区域，所述至少一个结构具有形成在其中的多个孔，从而使得流体能够流过所述至少一个结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.21 US 13/1881211.一种反应器，包括：
炉；
定位成由所述炉加热的坩埚，所述坩埚限定内部空间；
沿轴线至少部分地设置在内部坩埚内的下管；
至少一个结构，其与所述下管联接，且基本延伸穿过沿基本垂直于所述轴线的方向截取的所述内部空间的横截面区域，所述至少一个结构具有形成在其中的多个孔，从而使得流体能够流过所述至少一个结构。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，与所述下管联接的至少一个结构包括与所述下管联接的多个结构。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述下管包括在所述下管的第一端处的第一开口，以及在所述下管的壁内的、邻近所述第一开口的多个开口。
4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述多个开口中的各个小于所述第一开口。
5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述多个结构中的各个结构均包括下体部分和与所述下体部分联接的上体部分，
其中所述多个孔形成在所述下体部分中，邻近所述上体部分的周缘且在所述周缘的径向外侧。
6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述多个结构中的至少一个结构由至少两个不同尺寸的管路端盖形成。
7.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述反应器还包括与所述坩埚联接的管筒结构，所述管筒结构具有至少一个出口和至少一个入口。
8.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述下管的第二端与所述至少一个入口处于流体连通。
9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述坩埚、所述下管和所述多个结构分别由不锈钢材料形成。
10.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述多个结构中的至少一个结构包括附加开口，所述附加开口在尺寸上设置成和构造成接收穿过其中的温度测量装置。
11.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述炉包括多个可有选择地控制的加热区。
12.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述至少一个结构呈现出基本钟形的几何形状。
13.一种气体处理系统，包括：
氧化材料供应；
烃材料供应；以及
反应器，其包括：
　　炉；
　　定位成由所述炉加热的坩埚，所述坩埚限定内部空间且在其中具有催化剂材料；
　　沿轴线至少部分地设置在内部坩埚内的下管，所述下管具有第一端和第二端，所述第一端与氧化材料供应和烃材料供应处于流体连通，所述第二端提供进入所述坩埚的内部空间的出口；
　　至少一个结构，其与所述下管联接，且基本延伸穿过沿基本垂直于所述轴线的方向截取的所述内部空间的横截面区域，所述至少一个结构具有形成在其中的多个孔，从而使得流体能够流过所述至少一个结构。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述催化剂材料包括盐。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述催化剂材料包括碳酸钠。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述氧化材料供应包括水，以及其中所述烃材料供应包括残留沥青。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述至少一个结构包括设置在所述坩埚内的不同高度处的多个结构。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述下管包括在所述下管的第二端处的第一开口，以及在所述下管的壁内的、邻近所述第一开口的多个开...

【专利技术属性】
技术研发人员：TD特纳，DN宾汉，BC贝內菲尔，KM克林格勒，BM维尔丁，
申请(专利权)人：巴特尔能源联合有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US