CN102449121B - 一种可选择用于燃烧用途和气化用途的热固工艺 - Google Patents

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Abstract

一种可选择操作用于燃烧用途和气化用途的热固工艺，其中，从要通过使用热固工艺产生的一组产品中选择目标产品。基于要使用热固工艺产生的目标产品的性质，从一组燃料中选择将能够产生目标产品的特定的燃料。然后，从一组反应器选择第一反应器，该第一反应器可用于在第一反应器中产生目标产品作为来自第一反应器的产物。此后，从一组反应器中选择第二反应器，该第二反应器可用于在第二反应器中实现空气和从一组载体选择的预定载体的转变，以产生来自第二反应器的预定的产物。

Description

一种可选择用于燃烧用途和气化用途的热固工艺
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年3月31日提交的题为“HOT SOLIDS PROCESSSELECTIVELY OPERABLE FOR COMBUSTION PURPOSES ANDGASIFICAT ION PURPOSES”（一种可选择用于燃烧用途和气化用途的热固工艺）的美国临时申请第61/165,042号的优先权，其全部内容通过参引合并于此。
技术领域
本发明总体上涉及热固工艺，该热固工艺能够选择用于燃烧工艺，或用于气化用途。更具体地，本发明涉及这样一种热固工艺：其中，该热固工艺产生的目标产品被从一组预定的产品组合中选出，并且根据所产生的目标产品的性质，从一组预定的燃料中选择出一种特定的燃料，该燃料通过所述热固工艺可以产生预定的产品。
背景技术
当今世界面临一个严峻的挑战，即所有国家都在竭力满足基本的人类需求——食物、住所、衣服和工作等——而这都严重依赖于充足供应的能源。能源消耗的巨大增长目前主要通过化石燃料，主要是煤炭、石油和天然气，来满足。人们认为，由于能源需求持续增长，必须均衡考虑环境关系、供应安全性和经济影响。然而，实际的经济增长和能源消耗仍保持紧密联系。
当持续探索最终解决方案以提供足够的能源供给时，也必须考虑使用短期、临时的解决方案来满足能源需求的迅速增长。开采、钻孔、运输、加工以及使用化石燃料当然可以增加能源储备，同样还可以对节约能源产生决定性的影响。相似地，利用先进的清洁化石燃料技术能够起到广泛使用世界上大量的化石燃料资源的作用，这些技术包括各种形式的热固工艺，诸如非限制性示例，包括化石燃料气化、流化床燃烧或混合燃烧-气化化石燃料技术。
如众所周知的，按照发电系统的工作模式，发电系统的蒸汽发生器通过燃烧汽轮机中的燃料产生蒸汽。这种蒸汽通常是高温高压的，在上述汽轮机中膨胀，带动汽轮机的旋转。通过已有的方式，汽轮机的这种旋转带动与汽轮机适当连接的发电机也旋转。因此，当发电机进行这种旋转时，其中的导体经过磁场运动，从而产生电流。上文描述的工作模式直到今天仍是发电系统的基础。
为了使发电系统实现较高的效率，人们尝试提高这种发电系统中的蒸汽发生器的工作温度和压力。迄今为止，通过这些尝试，目前的发电系统采用的商业蒸汽发生器已经能够在次临界压力条件下或者在超临界压力条件下进行工作。通过改进，发电系统中使用的蒸汽发生器的材料已经可以在更高的温度和压力下工作，相应地，这种蒸汽发生器可以更高的温度和压力下工作。
参照先前所述的各种形式热固工艺，特别是化石燃料气化技术，进一步讨论先进的清洁化石燃料技术，其中，要关注的非限制性示例为1952年7月8日向美国The M.W.Kellogg公司颁发的美国专利第2,602,809号。美国专利第2,602,809号的教导被看作是代表了使用热固工艺的化石燃料气化技术在持续的演变中的早期开发的示例。为此，根据其教导，美国专利第2,602,809号的教导系关于一种据说是特别适合于低等级固体含碳材料气化的工艺。更具体地，在涉及美国专利第2,602,809号的教导所指的工艺的工作模式的范围内，所构建的固体含碳材料的氧化方式可以将这种固体含碳材料通过跟空气间接氧化，转变为碳氧化物，用这种方法，空气中的氮不会污染产品气体。这种固体含碳材料的气化是通过流化金属氧化物的交替氧化还原来实现的。根据美国专利第2,602,809号的教导，金属氧化物与细碎粒的固体含碳材料在一定条件下接触，以使金属氧化物还原并使固体燃料的碳被氧化为碳氧化物，其结果是，固体燃料经过转变变为气体。金属氧化物是碳的氧化所需的氧的主要来源。因此，在金属氧化物还原之后，所还原的金属氧化物经过再氧化，因此，工艺循环能够再次重复。
进一步关注先前上文已参照的，使用各种形式的热固工艺的先进的清洁化石燃料技术的化石燃料气化技术，要关注的非限制性示例为1986年7月29日对美国Combustion Engineering公司颁发的美国专利第4,602,573号。美国专利第4,602,573号的教导被看作是代表了在使用热固工艺类型的化石燃料气化技术在持续演变中的进一步发展的示例。为此，根据其教导，将美国专利第4,602,573号的教导描述为一种气化和燃烧含碳燃料的方法，并且更具体地描述一种综合工艺，其中，含硫和氮的含碳燃料气化，以产生富一氧化碳的低热值（BTU）可燃气体，该气体随后在蒸汽发生器中与附加的含碳燃料燃烧。更具体地，在涉及美国专利第4,602,573号的教导的工作工艺模式的范围内，含硫和氮的含碳燃料的第一部分在气化反应器中的还原空气环境中被气化，以产生具有低热值的高温、含炭的、富含一氧化碳的可燃气体。此后，将固硫材料放入气化反应器，使得含碳燃料的气化在有固硫材料时进行，由此，被气化的含碳燃料中大部分的硫被固硫材料获取。
下面此处将进一步关注先前上文已参照的，使用各种形式热固工艺的先进的清洁化石燃料技术，特别是流化床燃烧技术。因此，特别要关注一个非排它性的单纯示例，即1978年9月5日对美国MetallgesellschaftAktiengesellschaft公司颁发的美国专利第4,111,158号。美国专利第4,111,158号的教导被看作是代表了使用热固工艺类型的流化床燃烧技术在持续演变中的早期开发的示例。为此，根据其教导，美国专利第4,111,158号的教导描述为一种用于实现放热工艺的方法和装置，其中的固体进料包括：例如含碳化合物或含硫化合物的可燃物。并且，在涉及美国专利第4,111,158号的教导所指的方法和装置的工作模式的范围内，固体进料的可燃化合物在流化床中在近似化学计算的条件下被燃烧。此后，固体进料的可燃化合物燃烧产生的固体被从流化床取出，又循环放回流化床。在这一过程中，固体进料的可燃化合物的燃烧过程产生的热量可以得到回收。
进一步关注上文已参照过的，使用各种形式的热固工艺的先进的清洁化石燃料技术的化石燃料气化技术，要关注的非限制性示例为1996年7月9日对美国Ahlstrom公司颁发的美国专利第5,533,471号。美国专利第5,533,471号的教导被看作是代表了使用热固工艺类型的流化床燃烧技术在持续演变中的进一步开发的示例。为此，根据其教导，美国专利第5,533,471号的教导描述为一种系统和方法，该系统和方法通过提供足够的冷却固体材料的热传递表面积，来有效地控制流化床反应器的温度。更具体地，在涉及美国专利第5,533,471号的教导所指的系统和方法的工作模式的范围内，使用循环（快速）流化床和沸腾（慢速）流化床。并且，这两个流化床互相邻接安装，在两个流化床之间有第一和第二互连部，通常，沸腾流化床的流化气体引入栅格位于循环流化床流化气体引入栅格的下面。因为沸腾流化床的密度基本上恒定，且在其顶部有一清晰的分界线，第一互连部设置在沸腾流化床的顶部之上，使得两个流化床之间的压力和密度条件导致粒子从循环流化床经过第一互连部流动到沸腾流化床。然而，由于沸腾流化床的平均密度比循环流化床的密度高，压力和密度条件使沸腾流化床中经过处理之后的粒子（例如，在将其中的粒子冷却之后）经过第二互连部返回循环流化床。
进一步讨论先前上文已参照过的使用各种形式的热固工艺的先进清洁化石燃料技术，特别是混合燃烧-气化技术，要关注的非限制性示例为1981年6月8日对美国孟山都公司（Monsanto Company）颁发的美国专利第4,272,399号。美国专利第4,272,399号的教导被看作是代表了使用热固工艺类型的混合燃烧-气化技术在持续演变中的早期开发的示例。为此，根据其教导，将美国专利第4,272,399号的教导阐述为指从含碳材料产生高纯度合成气体的统一工艺。更具体地，在涉及美国专利第4,272,399号的教导所所指的统一工艺的工作模式的范围内，使用一种含金属-氧材料作为含碳材料氧化气化时氧和热的转移媒介，该含金属-氧材料的特点表现为热和氧的载体，并总体上可被视作氧化剂的。并且，使用蒸汽、二氧化碳、合成气体或其混合物将氧化剂流化并输送通过上升流、直流系统。因此，根据从属的统一工艺的工作模式，合成气体首先被氧化剂氧化加热，在氧化剂还原区域中形成水和二氧化碳，然后在气化区域中接触氧化剂和含碳材料气体。此外，碳材料以一种方法主要氧化为二氧化碳和氢，使得空气中的氮不污染析出合成气体。此外，含碳材料的气化由流化的氧化剂的交替氧化和还原来实现。因此，在这种气化之后，氧化剂被还原为基本金属或是次氧化状态，可以在氧化区域中被再次氧化，并且重复开始循环。
进一步讨论先前上文已参照过的使用各种形式的热固工艺的先进清洁化石燃料技术，特别是混合燃烧-气化技术，要关注的非限制性示例为2006年8月1日对美国ALSTOM Technology公司颁发的美国专利第7,083,658号。美国专利第7,083,658号的教导被看作是代表了使用热固工艺的混合燃烧-气化技术在持续演变中的进一步开发的示例。为此，根据其教导，将美国专利第7,083,658号的教导描述为使用化石燃料、生物质、石油焦炭或任何其它含碳燃料来产生用于发电的氢的装置，且该装置将二氧化碳（CO2）的排放减至最小或完全避免。更具体地，在涉及美国专利第7,083,658号的教导所指的装置的工作模式的范围内，使用气化器从含碳燃料产生气体产品，该气化器包括一个第一化学工艺循环，该第一化学工艺循环包括放热的氧化剂反应器和吸热的还原剂反应器。并且，放热的氧化剂反应器具有CaS入口、热空气入口和CaSO4/废气出口。然而，吸热的还原剂反应器具有与放热的氧化剂反应器CaSO4/废气出口流动连通的CaSO4入口、与放热的氧化剂反应器CaS入口流动连通的CaS/气体产品出口、以及用于接收含碳燃料的材料入口。此外，CaS在放热的氧化剂反应器中的空气中被氧化，以形成排到吸热的还原剂反应器的热CaSO4。此外，在吸热的还原剂反应器中接收的热CaSO4和含碳燃料利用CaSO4的热含量产生吸热反应，使含碳燃料将氧从CaSO4分离，以形成CaS和气体产品。此后，将CaS排到放热的氧化剂反应器，并且使气体产品从第一化学工艺循环排出。
1984年1月5日对美国Moss公司颁发的题为“Method of convertingliquid and/or solid fuel to a substantially inerts-free gas”（一种将液体和/或固体燃料转变为基本上无惰性的气体的方法）的美国专利第4,309,198号。美国专利第4,309,198号公开了一种将液体和/或固体燃料转变为基本上无惰性的气体的方法。美国专利第4,309,198号还公开了将固体和/或液体碳氢化合物或含碳（即含碳化合物）燃料转变为还原气体，有助于产生热、能量、化工品，并且有助于金属氧化物的还原。
1988年3月30日颁发的题为“Non-polluting method of burning fuel forheat and CO2”（一种燃烧燃料用于热量和CO2的无污染方法）的英国专利申请第GB 2 195 096 A号公开了一种用于燃烧燃料以产生热量和富CO2热燃气的无污染的方法。在英国专利申请第GB 2 195 096 A号的方法中，将燃料输送到包含硫酸钙和可选的氧化钙粒子的气化器床中。该床通过包含诸如氢的氧传递介质的析出气体进行流化。
因此，本发明的目的是为了提供热固工艺，该热固工艺可选择用于燃烧用途和用于气化用途。
本发明的目的还为了提供能够用于产生目标产品的热固工艺。
本发明的另一目的是为了提供一种热固工艺，其中，这种目标产品可从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO。
本发明的又一目的是为了提供一种热固工艺，其中，基于要产生的这种目标产品的性质，可选择一种在这种热固工艺中使用的、能够产生目标产品的特定的燃料。
本发明的又一目的是为了提供一种热固工艺，其中，这种热固燃料可从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质。
本发明的又一目的是为了提供一种热固工艺，其中，在其中使用的反应器从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器。
本发明的又一目的是为了提供一种热固工艺，其采用起来相对便宜、使用起来相对简单、且具有能够通过其使用来产生多种产品的特征。
发明内容
根据本发明，提供可选择用于燃烧用途和用于气化用途的热固工艺。该热固工艺包括根据本发明的以下步骤。从一组产品中选择通过本发明的热固工艺要产生的目标产品，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO中的至少两个。基于要通过本发明的热固工艺产生的目标产品的性质，从一组燃料中选择能够产生目标产品的特定的燃料，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质中的至少两个。此外，从一组反应器中选择第一反应器，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器中的至少两个，其中，第一反应器用于生成目标产品作为第一反应器的产物；并从一组反应器中选出第二反应器，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第二反应器的作用是使其中的空气和选自钙基载体和金属载体的预定载体发生转变，从而产生从所转变的空气和预定载体得到的第二反应器的预定产物。并且，根据本发明的热固工艺的工作模式，将空气和预定的载体作为输入供应到第二反应器，空气和预定的载体的转变发生在第二反应器中，以从第二反应器产生预定的产物，将特定的燃料和从第二反应器得来的预定的产物作为输入供应到第一反应器，特定的燃料和从第二反应器来的预定的产物在第一反应器中发生转变，从而得到本发明的热固工艺的目标产品，并从第一反应器中排出目标产品。
根据本发明的热固工艺的工作模式的第一示例性实例，要通过使用本发明的热固工艺产生的目标产品是CO2，要燃烧发生转变以获取目标产品的特定燃料是固体含碳燃料，此处目标产品在该第一示例性实例是CO2。进一步参照本发明的热固工艺的工作模式的第一示例性实例，作为非限制性示例，优选的方案是，根据本发明的热固工艺的工作模式的第一示例性实例选择使用循环床反应器作为各个第一反应器和各个第二反应器。
根据本发明的热固工艺的工作模式的第二示例性实例，要通过应用本发明的热固工艺产生的目标产品是CO/H2合成气，要燃烧发生转变以获取目标产品的特定燃料是固体含碳燃料，此处目标产品在该第二示例性实例中是CO/H2合成气。进一步参照本发明的热固工艺的工作模式的第二示例性实例，作为非限制性示例，优选的方案是，根据本发明的热固工艺的工作模式的第二示例性实例选择使用循环床反应器作为各个第一反应器和各个第二反应器。
根据本发明的热固工艺的工作模式的第三示例性实例，要通过应用本发明的热固工艺产生的目标产品是H2，要燃烧发生转变以获取目标产品的特定的燃料是固体含碳燃料，此处目标产品在第二示例性实例中是H2。进一步参照本发明的热固工艺的工作模式的第三示例性实例，作为非限制性示例，优选的方案是，根据本发明的热固工艺的工作模式的第三示例性实例选择使用循环床反应器作为各个第一反应器和各个第二反应器。
根据本发明的热固工艺的工作模式的第四示例性实例，要通过应用本发明的热固工艺产生的目标产品是H2和CO2，要燃烧发生转变以获取目标产品的特定的燃料是固体含碳燃料，此处目标产品在第二示例性实例中是H2和CO2。进一步参照根据本发明的热固工艺的工作模式的第四示例性实例，作为非限制性示例，优选的方案是，根据本发明的热固工艺的工作模式的第四示例性实例选择使用循环床反应器作为各个第一反应器和各个第二反应器。
上述以及其它特征由下图和详细的说明进行示例。
附图说明
图1是根据本发明的热固工艺的示意图；
图2是根据本发明的热固工艺的工作模式的第一示例性实例的示意图；
图3是根据本发明的热固工艺的工作模式的第二示例性实例的示意图；
图4是根据本发明的热固工艺的工作模式的第三示例性实例的示意图；
图5是根据本发明的热固工艺的工作模式的第四示例性实例的示意图。
具体实施方式
现在参照图1，其中描述了热固工艺的示意图，总体上通过图1中的附图标记10表示，根据本发明，该热固工艺的工作目的是产生由图1中的箭头12表示的目标产品，该目标产品可从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO中的至少两个。根据在图1中示意性地表示的本发明的热固工艺10的工作模式，基于要通过使用本发明的热固工艺10产生的目标产品12的性质，从一组燃料选择由图1中的箭头14所表示的特定燃料，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质中的至少两个。
进一步参照图1，在根据本发明的热固工艺10中使用第一反应器和第二反应器，其中，第一反应器总体上由图1中的附图标号16表示，并且第二反应器总体上由图1中的附图标号18表示。根据本发明，将每个第一反应器16和每个第二反应器18设计为可选择一组反应器中的至少两个，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器。
并且，根据本发明的热固工艺10的优选的工作模式，将第一反应器16设计为可操作用于产生目标产品12作为第一反应器16的产物，并且将第二反应器设计为可操作用于产生由图1中的箭头20表示的预定产物。更具体地，在第二反应器18中产生的预定产物20来自空气和预定载体在第二反应器18中的转变，其中，此处空气由图1中的箭头22表示，此处预定载体由图1中的箭头24表示。根据本发明，将预定载体24设计为可从一组载体中选择，该组载体包括钙基载体和金属基载体。根据本发明的热固工艺10的工作模式，将空气22和预定载体24都设计为作为输入供应到第二反应器18，而根据本发明的热固工艺10的工作模式，将在第二反应器18中产生的预定产物20设计为第二反应器18的产物，将该预定产物20作为输入从第二反应器18供应到第一反应器16。
参照图1将最好地理解本发明的热固工艺10，如在图1中的示意图所表示的，该热固工艺10包括以下步骤。将要通过本发明的热固工艺10产生的目标产品12设计为可从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO。基于要通过使用本发明的热固工艺10产生的目标产品12的性质，将能够从其获取目标产品12的特定燃料14设计为可从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质。并且，根据本发明的热固工艺10的步骤，接着，将第一反应器16设计为可从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，通过使用本发明的热固工艺10，该第一反应器16可操作用于产生目标产品12作为来自第一反应器16的产物。此后，将第二反应器18设计为可从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第二反应器18根据本发明可操作用于实现空气22和预定载体24的转变，以产生从第二反应器18来的预定产物20，该预定载体24从一组包括钙基载体和金属基载体中选择。根据本发明的热固工艺10的工作模式，将空气22和预定载体24都作为输入供应到第二反应器18，利用空气22和预定载体24的转变产生第二反应器18的预定产物20。根据本发明的热固工艺10的工作模式，预定产物20和特定燃料14又作为输入各自供应到第一反应器16。根据本发明的热固工艺10的工作模式，在第一反应器16内，将第二反应器18的预定产物20和特定燃料14进行转变，从而在第一反应器16中产生预定产品12，因此，将预定产品12设计为适合从第一反应器16排出。
下面在此将参照图2进行说明。图2所示为第一示例性实例的示意图，总体由图号26表示。图中，本发明的热固工艺10的工作模式按照本发明实例产生目标产品，其中，这种目标产品可从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO，作为非限制性示例，此处该目标产品为CO2，并且此处CO2由图2中的箭头28表示。根据图2中表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，基于根据本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26产生的目标产品28的性质，此处该目标产品28为CO2，特定燃料优选地可从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质，作为非限制性示例，该特定燃料为固体含碳燃料，并且此处固体含碳燃料由图2中的箭头30表示。
进一步参照图2。图中示意图表示的是本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，第一反应器和第二反应器设计为在图2中本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26中使用，其中，这种第一反应器优选地从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性的示例，将第一反应器定为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图2中的附图标号32表示，并且这种第二反应器优选地从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性示例，将第二反应器定为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图2中的34表示。根据本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，将图2中的第一循环床反应器32设计为可产生目标产品28，作为非限制性示例，此处该目标产品28为CO2，作为第一循环床反应器32的产物。作为非限制性示例，这种目标CO2产品28的产生优选地根据以下化学方程式在第一循环床反应器32中实现：4C（固体含碳燃料）+CaSO4+热→4CO+CaS；8H（固体含碳燃料）+CaSO4+热→CaS+4H2O；H2O+C（固体含碳燃料）+热→H2+CO；以及CO+H2O→H2+CO2。其中，根据本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例，将图2中表示的第二循环床反应器34设计为可操作用于产生预定产物，并且此处预定产物由图2中的箭头36表示。根据本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，图2中表示的在第二循环床反应器34中产生的这种预定产物36由第二循环床反应器34中空气和预定载体的转变产生，并且此处空气由图2的箭头38表示，该预定载体由图2中的箭头40表示，这种预定载体被设计为从钙基的载体和金属基载体中选择。在涉及图2表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26的范围内，预定载体40可由钙基载体CaS或金属基载体Me组成。在图2表示的用于本发明的热固工艺10的第一示例性实例26例子中，将预定载体40选择为钙基载体CaS，因而在第二循环床反应器34中，空气38和钙基预定CaS载体40进行转变产生的预定产物36包括CaSO4。空气38和钙基预定CaS载体40的这种转变优选地设计为，作为非限制性示例，在第二循环床反应器34中根据以下化学方程式实现：CaS+2O2→CaSO4+热。其中，图2中表示的本发明的热固工艺10的第一示例性实例26，为了将其中预定载体选择为金属基载体Me，在第二循环床反应器34中的空气38和金属基预定Me载体40进行转变产生的预定产物36包括MeO。
参照图2将最好地理解本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，图2中的示意图表示本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26包括以下步骤。本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26所产生的目标CO2产品28设计为可从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO。基于通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26而产生的目标CO2产品28的性质，将能够产生目标CO2产品28的特定固体含碳燃料30设计为可从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质。并且，根据本发明的热固工艺10的第一示例性实例26，接着将第一循环床反应器32设计为可从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第一循环床反应器32可通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26产生目标CO2产品28，作为从第一循环床反应器32来的产物。此后，将根据图2中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26进行工作的第二循环床反应器34设计为可从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第二循环床反应器34用于产生空气38和钙基预定CaS载体40或金属基预定Me载体40的转变反应，任一载体可从一组包括钙基载体和金属基载体中选择，此时，使用钙基预定CaS载体40时，可以从第二循环床反应器34产生预定CaSO4产物36，而当使用金属基预定Me载体40时，可以从第二循环床反应器34产生预定MeO产物36。根据图2中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，将空气38和可从一组载体中选择使用的钙基预定CaS载体40或金属基预定Me载体40，各自作为输入供应到第二循环床反应器34，从而使空气38和预定钙基CaS载体40或和预定金属基Me载体40发生转变，从而使第二循环床反应器34产生从空气38和预定钙基CaS载体40转变来的预定CaSO4产物36，或者产生从空气38和预定金属基Me载体40转变来的预定MeO产物36。根据图2中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，可产生预定的CaSO4产物36或预定的MeO产物36；同时，特定固体含碳燃料30作为输入供应到第一循环床反应器32。根据图2中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第一示例性实例26，在第一循环床反应器32内，可产生预定CaSO4产物36或预定MeO产物36，从而将特定固体含碳燃料30进行转变，从而在第一循环床反应器32中产生目标CO2产品28，并且此后将目标CO2产品28设计为可以从第一循环床反应器32排出。
下面此处将参照图3，在其中由图3中的附图标号42总体上表示第二示例性实例的示意图，根据本发明，本发明的热固工艺10的工作模式可产生目标产品，其中，这种目标产品优选地从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO，作为非限制性示例，将该目标产品定为CO/H2合成气，并且此处CO/H2合成气由图3中的箭头44表示。根据图3中表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，该实例根据本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，产生目标产品CO/H2合成气44，根据该CO/H2合成气产品的性质，可以从一组燃料总选择特定燃料，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质，作为非限制性示例，该特定燃料为固体含碳燃料，并且此处固体含碳燃料由图3中的箭头46表示。
进一步参照图3中的示意图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，将第一反应器和第二反应器用于图3原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，其中，这种第一反应器优选地从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性示例，第一反应器为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图3中的附图标号48表示，并且这种第二反应器优选地从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性示例，将第二反应器定为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图3中的50表示。根据图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，将第一循环床反应器48设计为可产生目标产品44，作为非限制性示例，在本例子中选择CO/H2合成气作为该目标产品44，作为第一循环床反应器48来的产物。此处，根据图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，将第二循环床反应器50设计为可产生预定产物，此处预定产物由图3中的箭头52表示。根据图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，在第二循环床反应器50中产生的这种预定产物52是由第二循环床反应器50中的空气和预定载体进行转变产生，并且此处空气由图3中的箭头54表示，该预定载体由图3中的箭头56表示，这种预定载体优选地从一组载体中选择，该组载体包括钙基载体和金属基载体，作为非限制性示例，该载体为钙基载体。将在第二循环床反应器50中发生的空气54和预定钙基载体56的转变设计为可以产生预定钙基产物52。
参照图3可以最好地理解本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42包括以下步骤。将本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42产生的目标CO/H2合成气产品44设计为可从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO。基于通过本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42而产生的目标CO/H2合成气产品44的性质，将能够产生目标CO/H2合成气产品44的特定固体含碳燃料46从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质。而且，根据本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，接着将第一循环床反应器48设计为可从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第一循环床反应器48可通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42产生目标CO/H2合成气产品44作为从第一循环床反应器48来的产物。此后，将根据图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42进行工作的第二循环床反应器50设计为可从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第二循环床反应器50用于产生空气54和预定的钙基载体56的转变，产生预定的钙基产物52。根据图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，将空气54和预定的钙基载体56各自作为输入供应到第二循环床反应器50，使得在第二循环床反应器50中空气54和预定的钙基载体56发生转变，从而在第二循环床反应器50中产生从空气54和预定的钙基载体56转变来的预定的钙基产物52。根据图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，将预定的钙基产物52和特定的固体含碳燃料46作为输入物供应到第一循环床反应器48。根据图3中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第二示例性实例42，在第一循环床反应器48内，将预定的钙基产物52和特定的固体含碳燃料46进行转变，从而在第一循环床反应器48中产生目标CO/H2合成气产品44，因此可以将目标CO/H2合成气产品44设计为适合从第一循环床反应器48排出。
下面在此处将参照图4，其中图4中的附图标号58总体上表示第三示例性实例的示意图，根据本发明，本发明的热固工艺10的工作模式可产生目标产品，其中，这种目标产品优选地从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO，作为非限制性示例，该目标产品为H2，并且此处H2由图4中的箭头60表示。根据图4中表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，基于根据本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58而产生的目标H2产品60的性质，此处该目标H2产品60为H2，将特定燃料优选地从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质，作为非限制性示例，该特定燃料为固体含碳燃料，并且此处固体含碳燃料由图4中的箭头62表示。
进一步参照图4中示意图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，其中第一反应器和第二反应器被设计为应用于参照图4中示意图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，其中，这种第一反应器优选地从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性示例，将第一反应器定为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图4中的附图标号64表示，并且这种第二反应器优选地设计为从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性示例，第二反应器为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图4中的66表示。根据图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，将第一循环床反应器64设计为可用于产生目标产品60，在本例子中该目标产品60选为H2作为从第一循环床反应器64来的产物。然而，根据图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，将第二循环床反应器66设计为可产生预定产物，并且此处预定产物由图4中的箭头68表示。根据图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，在第二循环床反应器66中产生的这种预定产物68由第二循环床反应器66中的空气和预定载体转变产生，并且此处空气由图4中的箭头70表示，该预定载体由图4中的箭头72表示，这种预定载体优选地设计为可从一组载体中选择，该组载体包括钙基载体和金属基载体，作为非限制性示例，该载体为钙基载体。将在第二循环床反应器66中发生的空气70和预定的钙基载体72的转变设计为产生预定的钙基产物68。
如参照图4可以最好地理解本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58包括以下步骤。此处的目标H2产品60，即本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58产生的产品，系从一组产品终选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO。基于通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58而产生的目标H2产品60的性质，将能够产生目标H2产品60的特定固体含碳燃料62从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质。并且，根据本发明的热固工艺10的第三示例性实例58，接着将第一循环床反应器64设计为可从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第一循环床反应器64可通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58产生目标H2产品60，即作为从第一循环床反应器64来的产物。此后，从一组反应器中选择根据图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58进行工作的第二循环床反应器66，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第二循环床反应器66用于产生空气70和预定的钙基载体72的转变，从而在其中产生预定的钙基产物68。根据图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，将空气70和预定的钙基载体72各自作为输入供应到第二循环床反应器66，使得空气70和预定的钙基载体72的转变发生在第二循环床反应器66中，从而在第二循环床反应器66中产生从空气70和预定的钙基载体72转变来的预定的钙基产物68。根据图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，将预定的钙基产物68和特定的固体含碳燃料62作为输入供应到第一循环床反应器64。根据图4中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第三示例性实例58，在第一循环床反应器64内将预定的钙基产物68和特定的固体含碳燃料62进行转变，从而在第一循环床反应器64中产生目标H2产品60，因此，将目标H2产品60设计为适合从第一循环床反应器64排出。
下面在此处将参照图5，其中由图5中的附图标号74总体上表示第四示例性实例的示意图，根据本发明，本发明的热固工艺10的工作模式可产生目标产品，其中，这种目标产品优选地从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO，作为非限制性示例，该目标产品为CO，并且此处CO由图5中的箭头76表示。根据图5中表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，基于通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74而产生的目标CO产品76的性质，此处该目标CO产品76为CO，将特定燃料优选地从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质，作为非限制性示例，该特定燃料为固体含碳燃料，并且此处固体含碳燃料由图5中的箭头78表示。
进一步参照图5中示意图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，将第一反应器和第二反应器设计为用于图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，其中，这种第一反应器优选地设计为从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性示例，将第一反应器定为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图5中的附图标号80表示，并且这种第二反应器优选地设计为从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，作为非限制性示例，将第二反应器定为循环床反应器，并且此处循环床反应器总体上由图5中的82表示。根据图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，将第一循环床反应器80设计为可用于产生目标产品76，在本例子中目标产品76为CO，作为从第一循环床反应器80来的产物。然而，根据图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，将第二循环床反应器82设计为可产生预定产物，并且此处预定产物由图5中的箭头84表示。根据图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，在第二循环床反应器82中产生的这种预定产物84由第二循环床反应器82中的空气和预定载体转变产生，并且此处空气由图5中的箭头86表示，该预定载体由图5中的箭头88表示，这种预定载体优选地设计为从一组载体选择，该组载体包括钙基载体和金属基载体，作为非限制性示例，该载体为钙基载体。在第二循环床反应器82中发生的空气86和预定的钙基载体88的转变被设计为产生预定的钙基产物84。
参照图5可以最好地理解本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74包括以下步骤。本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74产生的目标CO产品76是从一组产品中选择，该组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO。基于通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74而产生的目标CO产品76的性质，将能够产生目标CO产品76的特定固体含碳燃料78从一组燃料中选择，该组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废料、垃圾衍生燃料和生物质。并且，根据本发明的热固工艺10的第四示例性实例74的步骤，接着将第一循环床反应器80设计为从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，通过使用本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，该第一循环床反应器80可产生目标CO产品76作为第一循环床反应器80的产物。此后，将根据图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74进行工作的第二循环床反应器82设计为从一组反应器中选择，该组反应器包括固定床反应器、沸腾床反应器、循环床反应器、运输反应器和连续性基床反应器，该第二循环床反应器82用于产生空气86和预定的钙基载体88的转变，从而在其中产生预定的钙基产物84。根据图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，将空气86和预定的钙基载体88各自作为输入供应到第二循环床反应器82，使得空气86和预定的钙基载体88的转变在第二循环床反应器82中发生。根据图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，将预定的钙基产物84和特定的固体含碳燃料78作为输入供应到第一循环床反应器80。在第一循环床反应器80内，根据图5中原理图表示的本发明的热固工艺10的工作模式的第四示例性实例74，从而将预定的钙基产物84和特定的固体含碳燃料78进行转变，从而在第一循环床反应器80中产生目标CO产品76，因此，将目标CO产品76设计为适合从第一循环床反应器80排出。
尽管已参照不同的示例性实例描述了本发明，本领域的普通技术人员应理解：可作出不同的改变并且用等同物替代，而保持不脱离本发明的范围。此外，可作出许多修改来适应本发明的教导的特定的情况和材料，而不脱离本发明的基本范围。因此，旨在将本发明不限制于如预计实现本发明的最佳模式所公开的特定的实例，而是本发明将包括落入附加的权利要求范围内的全部实例。

Claims (7)

1.一种可选择用于燃烧用途和用于气化用途的热固工艺，包括以下步骤：
从一组产品中选择将要通过使用所述热固工艺产生的目标产品，所述一组产品包括气体CO2、液体CO2、CO/H2合成气、气体H2、液体H2、气体CO和液体CO；
根据要通过使用所述热固工艺产生的目标产品的性质，配置所述热固工艺以从一组燃料中选择特定燃料，从所述特定燃料中能够得出所述目标产品，所述一组燃料包括固体含碳燃料、液体含碳燃料、石油废气、垃圾衍生燃料和生物质中；
基于所选择的特定燃料，从一组反应器中挑选出第一反应器，用于生成目标产品，作为第一反应器的产物，所述一组反应器包括运输反应器和连续性基床反应器；
基于所选择的特定燃料，从一组反应器中选择第二反应器，所述一组反应器包括运输反应器和连续性基床反应器，其中所述第二反应器可用于进行空气和预定的载体的转变；
基于所选择的特定燃料，从一组载体中选择所述预定的载体，所述一组载体包括钙基载体和金属基载体，以产生来自所述第二反应器的预定产物；
将空气和所选择的载体供应到所述第二反应器作为所述第二反应器的输入物；
在所述第二反应器中实现所述空气和所选择的载体的所述转变，以产生来自所述第二反应器的所述预定的产物；
将来自所述第二反应器的所述预定的产物和所述特定的燃料供应到所述第一反应器作为所述第一反应器的输入物；
在所述第一反应器中实现从所述第二反应器来的所述预定的产物和所选择的特定的燃料的所述转变，以在所述第一反应器中产生所述目标产品；以及
实现目标产品的排出，作为从所述第一反应器来的产物。
2.根据权利要求1所述的热固工艺，还包括选择CO2作为所选择的产品。
3.根据权利要求2所述的热固工艺，还包括选择固体含碳燃料作为所述特定的燃料。
4.根据权利要求3所述的热固工艺，还包括：
选择第一连续性基床反应器作为所述第一反应器；以及
选择第二连续性基床反应器作为所述第二反应器。
5.根据权利要求4所述的热固工艺，还包括：
选择钙基载体作为所述载体；以及
在所述第二连续性基床反应器中实现所述空气和所选择的钙基载体的所述转变，以产生预定的钙基产物。
6.根据权利要求3所述的热固工艺，还包括：
选择第一运输反应器作为所述第一反应器；以及
选择第二运输反应器作为所述第二反应器。
7.根据权利要求6所述的热固工艺，还包括：
选择一钙基载体作为所述载体；以及
在所述第二运输反应器中实现所述空气和所选择的钙基载体的所述转变，以产生预定的钙基产物。
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