用于催化反应的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种系统，所述系统包括反应器-吸附器、再生器、第一固体加压进料器和第二固体加压进料器，所述反应器-吸附器构造为接收气体，所述再生器构造为接收来自所述反应器-吸附器的饱和的CO2吸附材料，所述第一固体加压进料器构造为将来自所述反应器-吸附器的所述饱和的CO2吸附材料传送至所述再生器，所述第二固体加压进料器构造为将来自所述再生器的经再生的CO2吸附材料传送至所述反应器-吸附器。所述第一和第二固体加压进料器构造为至少大体上降低或防止所述反应器-吸附器与所述再生器之间的流体流动。

【技术实现步骤摘要】
用于催化反应的系统
本文公开的主题涉及催化反应，更特别地涉及氢和二氧化碳的催化产生。
技术介绍
各种工业过程可用于产生氢和二氧化碳。例如，整体煤气化联合循环（IGCC）发电厂可产生可包含氢、一氧化碳、水、二氧化碳和其他副产物的合成气体（syntheticgas）或合成气（syngas）。可通过使用水煤气变换反应来产生另外的氢和二氧化碳，从而改变合成气的组成。在一个单独的过程中，二氧化碳可从氢中分离。此外，在另一单独的过程中，可将二氧化碳压缩以运输至废物处理场、提高的油回收（EOR）现场、或使用二氧化碳的另一工业过程。不幸地，由于与使用分离过程相关的高操作成本和设备成本，氢和二氧化碳的产生以及使用这种方法分离和压缩二氧化碳可能成本较高。
技术实现思路
以下概述了与最初要求保护的专利技术范围相称的某些实施例。这些实施例不旨在限制所要求保护的本专利技术的范围，相反，这些实施例仅旨在提供本专利技术的可能形式的简要总结。实际上，本专利技术可涵盖可与如下所述的实施例类似或不同的多种形式。在第一实施例中，一种系统包括构造为接收气体的反应器-吸附器。所述反应器-吸附器包括催化剂材料和二氧化碳（CO2）吸附材料，所述催化剂材料构造为催化气体的水煤气变换反应以产生富氢气体，所述二氧化碳吸附材料构造为从所述富氢气体中吸附CO2，以产生饱和的CO2吸附材料。所述系统也包括构造为接收来自所述反应器-吸附器的所述饱和的CO2吸附材料的再生器。所述再生器构造为再生所述饱和的CO2吸附材料，以提供再生的CO2吸附材料和CO2。所述系统也包括第一固体加压进料器和第二固体加压进料器，所述第一固体加压进料器构造为将来自所述反应器-吸附器的所述饱和的CO2吸附材料传送至所述再生器，所述第二固体加压进料器构造为将来自所述再生器的所述再生的CO2吸附材料传送至所述反应器-吸附器。所述第一和第二固体加压进料器构造为至少大体上降低或防止所述反应器-吸附器与所述再生器之间的流体流动。在第二实施例中，一种系统包括构造为接收第一气体流并产生第一固体流的第一反应器。所述第一反应器包括催化剂粒子和吸附粒子的流化床。所述第一固体流包括一部分吸附粒子。所述第一反应器构造为基本上保留所述催化剂粒子。所述系统也包括构造为接收所述第一固体流、接收第二气体流、并产生第二固体流的第二反应器。所述系统也包括第一固体加压进料器和第二固体加压进料器，所述第一固体加压进料器构造为将来自所述第一反应器的所述第一固体流传送至所述第二反应器，所述第二固体加压进料器构造为将来自所述第二反应器的所述第二固体流传送至所述第一反应器。所述第一和第二固体加压进料器构造为至少大体上降低或防止所述第一反应器与所述第二反应器之间的流体流动。在第三实施例中，一种系统包括构造为接收气体流并产生固体流的反应器。所述反应器包括催化剂粒子和吸附粒子的流化床。所述固体流包括一部分吸附粒子。所述反应器构造为基本上保留所述催化剂粒子。所述系统也包括构造为将所述固体流传送离开所述反应器的固体加压进料器。附图说明当参照附图阅读如下详细描述时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，在整个附图中，同样的标记表示同样的部件，其中：图1为多反应器系统的一个实施例的示意图；图2为组合的水煤气变换-CO2捕集和加压系统的一个实施例的示意图；图3为反应器-吸收器的一个实施例的示意图；图4为包括预吸收器的组合的水煤气变换-CO2捕集和加压系统的一个实施例的示意图；图5为可在图1、2和4的系统中使用的旋转盘型加压进料器的一个实施例的横截面侧视图；图6为可在图1、2和4的系统中使用的双轨进料器的一个实施例的横截面侧视图；和图7为可在图1、2和4的系统中使用的闭锁式料斗的一个实施例的示意图。具体实施方式本专利技术的一个或多个特定实施例将如下描述。为了提供这些实施例的简明描述，实际实施的所有特征可能不在说明书中描述。应了解在任何这种实际实施的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，必须进行许多实施特有的决定以实现开发者的特定目标，如符合系统相关和商业相关的限制，一个实施与另一个实施的特定目标可能不同。此外，应了解这种开发能力可能是复杂且耗时的，但对于具有本公开的益处的本领域技术人员而言仍然是设计、装配和制造的常规任务。当介绍本专利技术的各个实施例的构件时，冠词“一”、“所述”旨在意指存在一个或多个构件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包括的，并意指存在除了所列要素之外的另外的要素。如下详细讨论，所公开的实施例提供了构造为产生氢和二氧化碳的催化和吸附系统。例如，一种系统可包括反应器-吸附器、再生器、第一固体加压进料器和第二固体加压进料器。所述反应器-吸附器可包括催化剂（例如催化剂粒子）和CO2吸附材料（例如CO2吸附粒子）。在某些实施例中，所述催化剂粒子和CO2吸附粒子可设置于在反应器-吸附器中设置的流化床中。所述反应器-吸附器可接收气体，所述催化剂粒子可在反应器-吸附器中催化气体的水煤气变换反应以产生富氢气体，所述富氢气体也包含CO2。所述反应器-吸附器中的CO2吸附粒子可从所述富氢气体中吸附CO2，以产生饱和的CO2吸附粒子。如本文所用，术语“饱和的CO2吸附粒子”包括至少部分饱和，并可实际上主要由仅部分饱和而非完全饱和的吸附粒子组成的吸附粒子。所述催化剂粒子可保持在反应器-吸附器中，并且饱和的CO2吸附粒子的一部分可被转移至所述再生器，以再生成再生的吸附粒子和CO2。如本文所用，术语“再生的CO2吸附粒子”包括至少部分再生，并可实际上主要由仅经部分再生而非经完全再生的吸附粒子组成的吸附粒子。因此，所述反应器-吸附器产生氢，且所述再生器产生CO2。所述第一固体加压进料器可将来自所述反应器-吸附器的所述饱和的CO2吸附粒子传送至所述再生器，且所述第二固体加压进料器可将来自所述再生器的所述再生的CO2吸附粒子传送至所述反应器-吸附器。所述第一和第二固体加压进料器可大体上降低或防止所述反应器-吸附器与所述再生器之间的流体流动。流体的例子包括液体和气体。例如，所述第一固体加压进料器可大体上降低或防止所述富氢气体流动至所述再生器。类似地，所述第二固体加压进料器可大体上降低或防止CO2流动至所述反应器-吸附器。通过大体上降低或防止所述反应器-吸附器与所述再生器之间的流体流动，所述第一和第二固体加压进料器可有助于防止与反应器-吸附器与再生器之间不同流体的混合相关的操作失控。另外，所述第一和第二固体加压进料器可提供在预期流动方向上的计量单向的固体流动，例如从反应器-吸附器至再生器，或从再生器至反应器-吸附器。此外，所述第一和第二固体加压进料器可使反应器-吸附器和再生器能够在大体上不同的压力下操作，这可改进反应器-吸附器和再生器的效率和操作灵活性。例如，所述第一和第二固体加压进料器可使再生器在比反应器-吸附器更高的压力下操作，这可改进再生器的效率，并可降低或消除产生最终的高压管道运输通常需要或下游工业过程中产生CO2流所需的压缩能的量。因此，所公开的固体加压进料器的使用特别适合构造为耦合流化床系统中，在所述耦合流化床系统中，固体在两个或更多个床之间循环，但床之间的气体保持分离。在常规系统中，两个或更多个流化床可空气动力学地耦合在一起。即，使用竖直或倾斜管线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：反应器?吸附器，所述反应器?吸附器构造为接收气体，其中，所述反应器?吸附器包括催化剂材料和二氧化碳（CO2）吸附材料，所述催化剂材料构造为催化气体的水煤气变换反应以产生富氢气体，所述二氧化碳吸附材料构造为从所述富氢气体中吸附CO2以产生饱和的CO2吸附材料；再生器，所述再生器构造为接收来自所述反应器?吸附器的所述饱和的CO2吸附材料，其中，所述再生器构造为再生所述饱和的CO2吸附材料，以提供再生的CO2吸附材料和CO2；第一固体加压进料器，所述第一固体加压进料器构造为将来自所述反应器?吸附器的所述饱和的CO2吸附材料传送至所述再生器；以及第二固体加压进料器，所述第二固体加压进料器构造为将来自所述再生器的所述再生的CO2吸附材料传送至所述反应器?吸附器，其中，所述第一和第二固体加压进料器构造为至少大体上降低或防止所述反应器?吸附器与所述再生器之间的流体流动。

【技术特征摘要】
2012.07.27 US 13/5609611.一种用于催化反应的系统，其包括：反应器-吸附器，所述反应器-吸附器构造为接收气体，其中，所述反应器-吸附器包括催化剂材料和二氧化碳(CO2)吸附材料，所述催化剂材料构造为催化气体的水煤气变换反应以产生富氢气体，所述二氧化碳吸附材料构造为从所述富氢气体中吸附CO2以产生饱和的CO2吸附材料；再生器，所述再生器构造为接收来自所述反应器-吸附器的所述饱和的CO2吸附材料，其中，所述再生器构造为再生所述饱和的CO2吸附材料，以提供再生的CO2吸附材料和CO2；第一固体加压进料器，所述第一固体加压进料器构造为将来自所述反应器-吸附器的所述饱和的CO2吸附材料传送至所述再生器；以及第二固体加压进料器，所述第二固体加压进料器构造为将来自所述再生器的所述再生的CO2吸附材料传送至所述反应器-吸附器，其中，所述第一和第二固体加压进料器构造为至少降低或防止所述反应器-吸附器与所述再生器之间的流体流动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述催化剂材料和所述CO2吸附材料包括设置于所述反应器-吸附器的流化床中的催化剂粒子和CO2吸附粒子。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述流化床包括构造为从所述流化床去除热量的热交换器。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述反应器-吸附器在流动通过内室的方向上包括扩大的横截面积，所述扩大的横截面积构造为将流动速度降低至不足以携带催化剂粒子，且足以携带饱和的CO2吸附粒子离开所述反应器-吸附器的水平。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，其中所述催化剂粒子的第一密度大于所述CO2吸附粒子的第二密度，所述催化剂粒子的第一直径大于所述CO2吸附粒子的第二直径，所述催化剂粒子的第一阻力系数小于所述CO2吸附粒子的第二阻力系数，或它们的任意组合。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器-吸附器构造为在第一压力下操作，所述再生器构造为在第二压力下操作，且所述第一和第二固体加压进料器至少降低或防止所述反应器-吸附器与所述再生器之间的流体流动，使得所述第一压力不同于所述第二压力。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二压力与所述第一压力的比例大于2∶1。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二压力与所述第一压力的比例小于0.5∶1。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述再生器提供在大于2,800千帕的压力下的CO2。10.根据权利要求1所述的系统，其包括构造为接收气体的预吸附器，其特征在于，所述预吸附器构造为使用CO2吸附材料来从气体中吸附CO2，以产生作为所述气体被传送至所述反应器-吸附器的贫CO2气体。11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一和第二固体加压进料器包括旋转盘型加压进料器、双轨进料器、闭锁式料斗或它...

【专利技术属性】
技术研发人员：TF莱宁格尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
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