【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不相等反应器组件运行压力的反应器系统相关申请的交叉引用本申请在适当的程度上要求以下每一个申请的优先权：2017年7月31日提交的美国临时专利申请62/539,374号、2017年9月29日提交的美国临时专利申请62/565,565号以及2017年11月21日提交的美国临时专利申请62/589,144号，其中每一个申请的公开内容通过引用被整体并入本文。
本公开涉及用于反应器系统的系统和方法，该反应器系统包含在反应器组件之间循环的固体颗粒。更特别地，本公开涉及反应器系统，在该反应器系统中，两个或更多个反应器在不相等的压力下运行。
技术介绍
对于大多数反应系统，选择运行压力以生产期望的产物是系统设计的一部分。运行压力直接影响系统性能和经济性。例如，在甲烷制合成气的化学循环系统中，还原反应器压力从1atm到10atm的升高将甲烷转化动力学提高了‘2’因子。然而，还原器压力从1atm到10atm的升高导致甲烷制合成气的最大热力学平衡转化降低。除了影响诸如热力学平衡、反应动力学以及净系统热平衡之类的固有参数以...
【技术保护点】
1.一种反应器系统，包括：/n第一反应器组件，所述第一反应器组件包括一个或多个第一反应器组件反应器，每一个第一反应器组件反应器均被构造成在压力P1下运行，其中，所述第一反应器组件被构造成接收所述压力P1下的第一固体颗粒、将所述压力P1下的所述第一固体颗粒转化为所述压力P1下的第二固体颗粒，并且排出所述压力P1下的所述第二固体颗粒；/n第一压力转变组件，所述第一压力转变组件与所述第一反应器组件和第二反应器组件流体连通，其中，所述第一压力转变组件被构造成接收所述压力P1下的所述第二固体颗粒、将所述第二固体颗粒周围的压力从所述压力P1转变为与所述压力P1不同的压力P2，并且排出所...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 US 62/539,374;20170929 US 62/565,565;20171.一种反应器系统，包括：
第一反应器组件，所述第一反应器组件包括一个或多个第一反应器组件反应器，每一个第一反应器组件反应器均被构造成在压力P1下运行，其中，所述第一反应器组件被构造成接收所述压力P1下的第一固体颗粒、将所述压力P1下的所述第一固体颗粒转化为所述压力P1下的第二固体颗粒，并且排出所述压力P1下的所述第二固体颗粒；
第一压力转变组件，所述第一压力转变组件与所述第一反应器组件和第二反应器组件流体连通，其中，所述第一压力转变组件被构造成接收所述压力P1下的所述第二固体颗粒、将所述第二固体颗粒周围的压力从所述压力P1转变为与所述压力P1不同的压力P2，并且排出所述压力P2下的所述第二固体颗粒；
所述第二反应器组件，所述第二反应器组件包括一个或多个第二反应器组件反应器，每一个第二反应器组件反应器被构造成在所述压力P2下运行，其中，所述第二反应器组件被构造成接收所述压力P2下的所述第二固体颗粒、将所述压力P2下的所述第二固体颗粒转化为所述压力P2下的第三固体颗粒，并且排出所述压力P2下的所述第三固体颗粒；
第二压力转变组件，所述第二压力转变组件与所述第二反应器组件和所述第一反应器组件流体连通，所述第二压力转变组件被构造成接收所述压力P2下的第三固体颗粒、将所述第三固体颗粒周围的压力从所述压力P2转变为与所述压力P2不同的压力P3，并且从所述第二压力转变组件排出所述压力P3下的所述第三固体颗粒。
2.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述第一反应器组件包括第一反应器，所述第一反应器包括：
第一反应器入口，所述第一反应器入口被构造成接收第一反应器原料，所述第一反应器原料与所述第一反应器内的固体颗粒化学地、物理地或化学且物理地发生反应以形成所述压力P1下的所述第二固体颗粒；以及
第一反应器固体出口，所述第一反应器固体出口被构造成排出所述压力P1下的所述第二固体颗粒。
3.根据权利要求2所述的反应器系统，其中，所述第一反应器原料与所述第一反应器内的固体颗粒化学地、物理地或化学且物理地发生反应以进一步形成第一反应器产物，并且其中，所述第一反应器进一步包括第一反应器产物出口，所述第一反应器产物出口被构造成排出所述压力P1下的所述第一反应器产物。
4.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述第二反应器组件包括第二反应器，所述第二反应器包括第二反应器固体出口，所述第二反应器固体出口被构造成排出所述压力P2下的所述第三固体颗粒。
5.根据权利要求4所述的反应器系统，其中，所述第二反应器进一步包括第二反应器入口，所述第二反应器入口被构造成接收第二反应器原料，所述第二反应器原料与所述第二反应器内的固体颗粒化学地、物理地或化学且物理地发生反应以形成所述压力P2下的所述第三固体颗粒。
6.根据权利要求4所述的反应器系统，其中，所述第二反应器进一步包括第二反应器出口，所述第二反应器出口被构造成排出所述压力P2下的第二反应器产物。
7.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述压力P3与所述压力P1相同，使得所述第二压力转变组件被构造成将所述第三固体颗粒周围的压力从所述压力P2转变为所述压力P1并且从所述第二压力转变组件排出所述压力P1下的所述第三固体颗粒，并且其中，所述压力P1下的所述第三固体颗粒是由所述第一反应器组件所接收的所述压力P1下的所述第一固体颗粒。
8.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述第一固体颗粒是金属氧化物颗粒，所述第二固体颗粒是被还原的金属氧化物颗粒，并且所述第三固体颗粒是被氧化的金属氧化物颗粒。
9.根据权利要求1到8中的任一项所述的反应器，其中，P2小于P1。
10.根据权利要求1所述的反应器系统，进一步包括气固分离单元，所述气固分离单元在所述第二反应器组件和所述第一反应器组件之间并且与所述第二反应器组件和所述第一反应器组件流体连通，所述气固分离单元包括分离单元固体入口、分离单元气体出口以及分离单元固体出口，所述分离单元固体入口被构造成接收所述压力P2或所述压力P3下的所述第三固体颗粒，所述分离单元气体出口被构造成从所述气固分离单元排出所述第三颗粒周围的气体，所述分离单元固体出口被构造成从所述气固分离单元分别排出所述压力P2或所述压力P3下的所述第三颗粒。
11.根据权利要求1所述的反应器系统，进一步包括：
第三反应器组件，所述第三反应器组件包括一个或多个第三反应器组件反应器，每一个第三反应器组件反应器被构造成在所述压力P3下运行，其中，所述第三反应器组件被构造成接收所述压力P3下的所述第三固体颗粒、将所述压力P3下的所述第三固体颗粒转化为所述压力P3下的所述第一固体颗粒，并且排出所述压力P3下的所述第一固体颗粒；以及
第三压力转变组件，所述第三压力转变组件与所述第三反应器组件和所述第一反应器组件流体连通，所述第三压力转变组件被构造成接收所述压力P3下的所述第一固体颗粒、将所述第一固体颗粒周围的压力从所述压力P3转变为所述压力P1，并且从所述第三转变组件排出所述压力P1下的所述第一固体颗粒。
12.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述第一压力转变组件包括：
第一非机械阀、第一机械阀、第二非机械阀以及第二机械阀，
其中，所述第一非机械阀位于所述第一反应器组件和所述第一机械阀之间并且与所述第一反应器组件和所述第一机械阀流体连通，所述第一机械阀能够在打开位置和闭合位置中运行，所述第二非机械阀位于所述第一非机械阀和所述第一机械阀之间并且与所述第一非机械阀和所述第一机械阀流体连通，并且所述第二机械阀能够在打开位置和闭合位置中运行，并且
其中，所述第二非机械阀进一步包括第二非机械阀气体入口和第二非机械阀气体出口，所述第二非机械阀气体入口用于接收加压惰性气体并且能够在打开位置和闭合位置中运行，所述第二非机械阀气体出口用于释放加压气体并且能够在打开位置和闭合位置中运行。
13.根据权利要求12所述的反应器系统，其中，所述第一压力转变组件进一步包括至少一个附加的非机械阀，所述至少一个附加的非机械阀与如下部件流体连通并且位于如下部件之间：
所述第一反应器组件和所述第一非机械阀；
所述第一非机械阀和所述第一机械阀；
所述第一机械阀和所述第二非机械阀；
所述第二非机械阀和所述第二机械阀；以及
所述第二机械阀和所述第二反应器组件。
14.根据权利要求12所述的反应器系统，其中，所述第一压力转变组件在如下模式中运行：
第一模式，其中，所述第一非机械阀和所述第二非机械阀内的压力是P1，所述第一机械阀在闭合位置中，并且所述压力P1下的第一多个第二固体颗粒由所述第一非机械阀以如下方式接收，所述方式防止所述压力P1下的所述第一多个第二固体颗粒与所述第一机械阀直接接触；
第二模式，其中，所述第一机械阀在打开位置中，所述第二机械阀在闭合位置中，所述第二非机械阀气体入口在闭合位置中，并且所述第二非机械阀气体出口在闭合位置中，其中，所述第一非机械阀被构造成将所述压力P1下的所述第一多个第二固体颗粒通过所述第一机械阀排出并且使其进入所述第二非机械阀中，其中，随后所述第二非机械阀以如下方式接收所述压力P1下的所述第一多个第二固体颗粒，所述方式防止所述压力P1下的所述第一多个第二固体颗粒直接接触所述第一机械阀或所述第二机械阀；
第三模式，其中，所述第一机械阀和所述第二机械阀在闭合位置中，所述第二非机械阀气体入口在闭合位置中，并且所述第二非机械阀气体出口在打开位置中，由此，所述第二非机械阀中的所述第一多个第二固体颗粒周围的压力从所述压力P1转变为所述压力P2；
第四模式，其中，所述第一机械阀在所述闭合位置中，所述第二机械阀在所述打开位置中，并且所述第二非机械阀气体入口和第二非机械阀气体出口均在所述闭合位置中，由此，所述第二非机械阀被构造成将所述压力P2下的所述第一多个第二固体颗粒从所述第二非机械阀且通过所述第二机械阀排出；以及
第五模式，其中，所述第一机械阀和所述第二机械阀均在所述闭合位置中，所述第二非机械阀气体入口在所述打开位置中，并且所述第二非机械阀气体出口在所述闭合位置中，由此，所述第二非机械阀内的压力从所述压力P2转变为所述压力P1。
15.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述第二压力转变组件包括：
第三非机械阀、第三机械阀、第四非机械阀以及第四机械阀，
其中，所述第三非机械阀位于所述第二反应器组件和所述第三机械阀之间并且与所述第二反应器组件和所述第三机械阀流体连通，所述第三机械阀能够在打开位置和闭合位置中运行，所述第四非机械阀位于所述第三机械阀和所述第四机械阀之间并且与所述第三机械阀和所述第四机械阀流体连通，并且所述第四机械阀能够在打开位置和闭合位置中运行，并且
其中，所述第四非机械阀进一步包括第四非机械阀气体入口和第四非机械阀气体出口，所述第四非机械阀气体入口用于接收加压惰性气体并且能够在打开位置和闭合位置中运行，所述第四非机械阀气体出口用于释放加压气体并且能够在打开位置和闭合位置中运行。
16.根据权利要求15所述的反应器系统，其中，所述第二压力转变组件进一步包括至少一个附加的非机械阀，所述至少一个附加的非机械阀与如下部件流体连通并且位于如下部件之间：
所述第二反应器组件和所述第三非机械阀；
所述第三非机械阀和所述第三机械阀；
所述第三机械阀和所述第四非机械阀；以及
所述第四非机械阀和所述第四机械阀。
17.根据权利要求16所述的反应器系统，其中，所述第二压力转变组件在如下模式中运行：
第一模式，其中，所述第三非机械阀和所述第四非机械阀内的压力是P2，所述第三机械阀在闭合位置中，并且所述压力P2下的第一多个第三固体颗粒由所述第三非机械阀以如下方式接收，所述方式防止所述压力P2下的所述第一多个第三固体颗粒与所述第三机械阀直接接触；
第二模式，其中，所述第三机械阀在打开位置中，所述第四机械阀在闭合位置中，所述第四非机械阀气体入口在闭合位置中，并且所述第四非机械阀气体出口在闭合位置中，其中，所述第三非机械阀被构造成将所述压力P2下的所述第一多个第三固体颗粒通过所述第三机械阀排出并且使其进入所述第四非机械阀中，其中，随后所述第四非机械阀以如下方式接收所...
【专利技术属性】
技术研发人员：良希赫·范，王大伟，芒达尔·卡特，
申请(专利权)人：俄亥俄州立创新基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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