讨论了用于超高热通量化学反应器的各种工艺和装置。热容置器和反应管被对准以(1)吸收和重发射辐射能、(2)高度反射辐射能以及(3)上述各项的任意组合，从而维持包围的超高热通量化学反应器的工作温度。生物质颗粒在同时发生的蒸汽重整和蒸汽生物质气化反应中蒸汽载气和甲烷存在的情况下气化，以使用从内壁辐射然后进入多个反应管的超高热通量热能产生包括氢气和一氧化碳的反应产物。多个反应管和容置器的腔壁主要通过辐射吸收和再辐射而非通过对流或传导向化学反应中的反应物传递能量，以驱动反应管中流动的吸热化学反应。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超高热通量化学反应器的各种方法和装置相关串请本申请要求(1)2010年6月8日提交的名称为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR ANINDIRECT RADIATION DRIVEN GASIFIERREACTOR & RECEIVER CONFIGURATION” 的专利申请No. 12/795947 和(2)2010 年 9 月 3 日提交的名称为 “HIGH HEAT FLUXCHEMICAL REACTOR”的美国临时专利申请No. 61/380116的权益，其中申请(I)要求2009年10月2日提交的名称为“Various Methodsand Apparatuses for Sun Driven Processes”的美国临时专利申请 No. 61/248，282 和 2009 年 6 月 9 日提交的名称为 “VARIOUS METH0DSAND APPARATUSESFOR SOLAR-THERMAL GASIFICATION OFBIOMASS TO PRODUCE SYNTHESIS GAS”的美国临时专利申请No. 61/185，492的权益。
技术介绍
超高热通量化学反应器能用于驱动包括生成合成气的工艺的大量工艺。
技术实现思路
超高热通量化学反应器能用于驱动包括生成合成气的工艺的大量工艺。在一个实施例中，超高热通量化学反应器的多个反应管位于容置器容器内部。由高度反射材料制成的腔散发辐射能。反应管配置为使(I)甲烷、(2)天然气、(3)蒸汽、(4)生物质颗粒、(5)以上四项的任意组合通过传热辅助，以使用来自辐射能的热能导致蒸汽甲烷反应和生物质颗粒的气化同时发生。传热辅助用于加热反应物气体。传热辅助是位于各反应管内部的以下各项中的一个或多个生物质颗粒的流化床或夹带流，化学惰性颗粒的流化床或夹带流，网状多孔陶瓷(RPC)泡沫，陶瓷整料，陶瓷管或气凝胶，包括由耐高温材料构成的拉西环、丝网或线的开放式规整填料环，以及上述的任意组合。辐射是从反应管壁到传热辅助和化学反应物的主要传热方式，而传导、对流或这两项的某种组合是从腔壁和反应管的次要传热方式。设置各反应管的气化反应区的长度和直径尺寸的大小，以在至少900°C的气化温度下给出0. 01秒至5秒的非常短的停留时间。反应产物具有来自气化区出口的等于或超过900°C的温度。此化学反应器设计中的多个反应管增加了到生物质颗粒的辐射交换以及管间辐射交换的可用反应器表面积。辐射热源可以为太阳能、燃气蓄热式燃烧器、核能、电热器及其任意组合中的一个或多个。附图说明多个附图参照本专利技术的示例实施例。图I示出使用蓄热式天然气燃烧器作为热源来实施用于生物质气化的高通量化学反应器的实施例的流程示意图。图2示出针对容置器-反应器设计的实施例的各种温度下辐射热通量与对流热通量之比的图表，示出了在高通量化学反应器的高工作温度下辐射是主要传热机制。图3示出包围偏置和交错反应管的容置器腔的实施例的剖视图。图4和图5示出将载气中的生物质颗粒供应给化学反应器的夹带流生物质供料系统的实施例。图6示出具有彼此交互的多个控制系统的高热通量驱动生物炼制的实施例的图。图7示出用于反应器及其相关工厂的示例集成工艺流的实施例的框图。图8示出太阳能驱动生物炼制的实施例的图。尽管本专利技术存在各种修改和备选形式，但已通过示例在附图中示出了其具体实施例，在此将进行详细描述。本专利技术应理解为不限于公开的特定形式，而是意图涵盖落入本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同实施例和备选实施例。具体实施例方式在以下描述中，阐述了许多具体细节，例如具体化学品的示例、命名的组件、连接、热源类型等，以提供对本专利技术的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，很明显，可能无需这些具体细节而实现本专利技术。在其它例子中，没有详细描述公知组件或方法，而是用框图进行描述，以避免不必要地使本专利技术晦涩。因此，阐述的具体细节仅是示例性的。这些具体细节可以在本专利技术的精神和范围内变化且仍在本专利技术的精神和范围内。描述了用于超高热通量化学反应器及其相关集成化工厂的大量示例工艺和与它们相关的装置。以下附图和文本描述了设计的各种示例实现。因此，描述了一些生成化学产物的示例高辐射热通量化学反应器，还讨论了一些示例化学反应。例如，辐射热源可以为(I)太阳能、(2)燃气蓄热式燃烧器、(3)核能、(4)电热器和(5)上述四项的任意组合中的一个或多个。例如，反应管中进行的吸热化学反应包括主要使用辐射热能在该化学反应器中进行的以下各项中的一个或多个生物质气化、蒸汽甲烷重整、甲烷裂解、干重整反应、产生乙烯的蒸汽甲烷裂解、金属提炼、C02或H20分解、以及这些反应的各种组合。该设计包含生成化学产物(例如，合成气产物)的超高热通量化学反应器。本领域技术人员将理解，本示例性文献内下面讨论的许多设计的部分和方面可以用作独立的概念，或者可以彼此组口 ο图I示出使用蓄热式天然气燃烧器作为热源来实施用于生物质气化的高通量化学反应器的实施例的流程示意图。高热通量驱动化学反应器102具有下向通风几何形状，其中多个反应管在垂直方向上位于热容置器106的腔的内部。在多个反应管内发生辐射热驱动的化学反应。腔由散发辐射能的高反射材料制成，容置器106包围超高热通量化学反应器102的多个反应管。反应管配置为使包括(I)甲烷、⑵天然气、⑶蒸汽、⑷生物质颗粒、(5)以上四项的任意组合的多个化学反应物通过该管，以使用来自辐射能的热能引起蒸汽甲烷反应和生物质颗粒的气化。超高热通量/高温夹带流化学反应器102主要由辐射传热而非对流或传导驱动。因此，辐射传热驱动高热通量。一般气体化学反应器使用对流或传导来传递能量，它们具有在20W/nT2和100W/nT2之间的有效传热系数，给出了 10kW/nT2之下的有效传热通量(针对高达100°C的驱动温差)。使用高温(> 1000°C壁温)辐射，能实现高得多的通量(100-250kff/m~2)。对于有限传热反应，资本设备的大小与通量成线性地下降，并且资本成本极大降低。一般化学反应器(全部由对流和/或传导驱动)根本不能实现这些通量率或工艺设备的大小。燃气蓄热式燃烧器110向化学反应器102供应热能。容置器106的内侧壁吸收或高度反射来自沿着容置器106腔壁定位的蓄热式燃烧器110所汇聚的能量以引起因热辐射和反射的能量传输，从而广泛地将热通量传达到反应管壁内部的生物质颗粒。容置器106内壁吸收或高度反射蓄热式燃烧器110，以引起辐射热，然后广泛地将该热以辐射方式传送到太阳能驱动化学反应器102的管中的生物质颗粒。容置器106腔的内壁可由允许容置器106腔在高(> 1200°C )壁温下工作的材料制成，以实现高传热率、非常短的停留时间的快速反应动力、以及从针对合成气的气化反应产生的一氧化碳和氢气的高选择性。在一个实施例中，使用从内壁辐射然后进入多个反应管的超高热通量热能，生物质颗粒在同时发生的蒸汽重整和蒸汽生物质气化反应中存在蒸汽(H20)载气和甲烷(CH4)的情况下气化，产生包括氢气和一氧化碳气体的反应产物。蒸汽与生物质和甲烷发生反应，但是生物质与甲烷彼此不发生反应。蒸汽(H20)与碳的摩尔比的范围为I : I至I : 4，并且温本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·W·西蒙斯，C·伯金斯，Z·乔范奥维克，C·M·希尔顿，P·波普，B·J·施拉姆，J·T·图纳，
申请(专利权)人：三照普燃料公司，
类型：
国别省市：
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