CN103874651A - 用于生产合成气和燃料气体的系统和方法 - Google Patents

Abstract

描述气体的生产，更具体地，用于生产合成气和燃料气体(包括生产氢气)的系统和方法。在一个实施方案中，系统和方法包括具有包含碳酸钠的材料的熔融池的反应器。调理的水的供应与反应器连通。含碳的材料的供应也与反应器连通。在一个具体的实施方案中，含碳的材料可包括真空残留物(VR)。水和VR可保持在与反应器中发生的过程相容的期望的温度和压力。当引入到反应器中时，水、VR和熔融池可在其中发生化学反应(包括生产氢气和其它气体)的环境中均质混合。

Description

用于生产合成气和燃料气体的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年7月21日提交的题为“SYSTEM AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SYNGAS AND FUEL GASSES(用于生产合成气和燃料气体的系统和方法)”的美国非临时专利申请序列号13/188,167的权益和优先权，其通过引用而全文结合到本文中。

政府权利

在美国能源部授予的合同号DE-AC07 05ID14517下，在Western Hydrogen和Battelle Energy Alliance，LLC之间的合作研究和开发协议下产生本发明。美国政府对于本发明具有特定权利。

技术领域

本发明涉及气体的生产，更具体地，本发明涉及用于生产合成气和燃料气体(包括生产氢气)的系统和方法。

背景

基于烃的燃料(包括石油产品、天然气等)已成为并且保持为全球能量生产的主要来源。全球油储计划、期望提供更加"绿色"或环境友好的能量以及许多其它问题已经激发个体、公司和政府来研究可能的能量生产替代品。这些研究和开发的努力包括寻求用于从现有的已知的能源生产能量的改进的技术、系统和方法。例如，关于提取使用常规的技术难以达到的位于地球物理学位置中的油的能力已经作出努力。此外，已经作出努力以使得现有的能量过程更有效、更加成本高效和更加环境友好。

其它努力集中于从在过去已被大大忽略的储量中提取能量。在一些情况下，由于这些资源或储量不像其它可用的资源那样富含碳而被忽略。在其它情况下，仅仅是因为更加难以将该资源转化为可用形式的能量。例如，已进行实质的努力以从例如焦油砂和油页岩的来源提取油。虽然在技术上可行，但是在过去由这样的来源提取油常规上认为无效和在生态上不友好。

当前的研究集中于潜在的新的能量来源以及其它现有的替代能源的改进。例如，改进太阳能技术、风能生产、生物燃料生产和氢气生产的努力均正在进行。然而，如本领域普通技术人员认识到的，所有这些努力遇到各种障碍，一些是经济上的，一些是政治上的，而一些是科学上的。

因此，继续期望提供新能源，以改进能量提取努力，和改进现有的方法和技术，以便更加有效、更加丰富并且采用更加环境友好的方式来提供能量。

发明概述

本发明涉及生产气体和提供用于生产合成气和燃料气体(例如氢气和甲烷)的系统和方法。本文描述的本发明的一个实施方案包括一种系统和方法，其包括碱金属重整(AMR)。然而，该方法适用于一系列能量转化。

根据一个具体的实施方案，提供了一种生产气体的方法。所述方法包括在反应器内提供熔融池。所述熔融池可包括材料，例如碳酸钠。向所述熔融池中引入氧化材料，和向所述熔融池中引入含碳的材料。所述氧化材料、含碳的材料和熔融池反应，以生产包括含有氢气的蒸气的输出流。

所述方法还可包括根据以下平衡反应式使材料反应：

Na₂CO₃ + 2C + 4H₂O ↔ Na₂CO₃ + 2CO₂ + 4H₂。

所述方法还可包括向所述熔融池中引入真空残留物作为碳来源和向所述熔融池中引入软化水作为氧化剂。在一个实施方案中，在引入到熔融池中之前，可将真空残留物和软化水混合。

所述方法还可包括其它行为，例如从反应器的输出产物提取水，和使水再循环返回至在反应器内的熔融池，根据各种标准分离气体、液体和固体，和从分离过程提取热能，用于例如加热熔融池或引入到熔融池中的其它成分。

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种用于生产气体的系统。所述系统包括具有含有碳酸钠的熔融池的反应器、与反应器连通的软化水的供应和与反应器连通的真空残留物的供应。

所述系统可另外包括各种控制系统。例如，控制系统可与水供应关联，以保持水供应在期望的温度、期望的压力和期望的流速。同样，控制系统与真空残留物供应关联，以保持真空残留物供应在期望的温度、期望的压力和期望的流速。

所述系统还可设置成在引入到所述熔融池中之前，混合软化水和真空残留物。一旦引入到熔融池中，所述系统可设置成保持混合物在期望的温度和压力下为基本上均质状态，以实现期望的反应。例如，混合物可保持在约930℃或更大的温度和约13.9 MPa或更大的压力下。

所述系统还可包括分离系统，以分离可由反应器生产的气体、液体和固体。分离系统可设置成由输出提取水和将水再循环返回至水供应。此外，可将可溶性固体分离，溶解于水中，并且返回至熔融池。

如以下描述的，其它各种组件和行为可包括在这些方法和系统中，并且为本领域普通技术人员所理解。

附图简述

在阅读以下详细说明并且结合附图时，本发明的前述和其它优点将变得显而易见，附图中：

图1为根据本发明的一个实施方案的系统的框图；

图2为显示可用于本发明的水调理(conditioning)、储存和再循环过程的一个实例的流程图；

图3为显示根据本发明的一个实施方案引入过程水的流程图；

图4为显示可用于本发明的烃接受、储存和再循环过程的一个实例的流程图；

图5为显示根据本发明的一个实施方案引入过程烃的流程图；

图6为显示根据本发明的一个实施方案的反应器调理和控制的流程图；

图7为涉及根据本发明的一个实施方案的熔融池调理、化学和控制的流程图；

图8为涉及根据本发明的一个实施方案的产物相分离和调理的流程图；

图9为涉及根据本发明的一个实施方案的水提取、调理和再循环的流程图；

图10为显示根据本发明的一个实施方案净化和分离产物气体的流程图；和

图11为显示根据本发明的一个实施方案提取、调理和再循环产物固体的流程图。

发明详述

在满足人类的能量需求中，显著的努力集中于能量转化、能量效率和资源的优化使用。本公开描述气体的生产，更具体地，本公开描述用于生产合成气和燃料气体(包括生产氢气)的系统和方法。本文描述的本发明的一个实施方案包括系统和方法，其包括碱金属重整(AMR)。然而，该方法适用于一系列能量转化。实际上，本发明的一个益处在于，宽范围的进料材料可重整成为更加有用的能源。进料材料通常包括氧化材料和一些形式的烃，但是直链碳也有用。在一个实施方案中，氧化组分可包括水，并且烃可包括真空残留物(VR)。VR为与在真空蒸馏原油期间生产的道路焦油或沥青类似的材料，并且通常认为具有低经济价值。VR组合物主要为具有小百分比氢、甚至更少的硫和其它微量元素的碳，如本领域普通技术人员认识到的。

参考图1，框图显示碱金属重整系统100和相关过程的综述。系统100包括众多子系统或子过程，以下将进一步详述。第一子系统或子过程包括水供应200。与水供应200关联的系统或过程可包括各种具体的方面，例如在系统100内调理、储存和再循环水。与水供应200关联的为水进料250过程或系统。如反馈管线102A指示的，水进料250可将水再循环返回至水供应200。注意到，反馈管线102A可与反馈管线102B和102C合并，如图1所示，以形成反馈管线102。当然，图1示为合并的(以及在本文呈现的其它图中)的各种反馈管线在其它结构中可保持为单个反馈管线。

系统100还包括接受、储存和调理待在系统内使用的烃的烃来源300。与烃来源300关联的是烃进料350过程或系统。如反馈管线103指示的，烃进料350可将烃材料再循环返回至烃供应300。

水进料250和烃进料350向反应器104提供进行期望的化学反应所需的材料。反应器104可包括用于反应器调理400的过程或系统控制功能和用于熔融池调理500的过程或系统控制功能。反应器可包括，例如，描述于例如题为BELL COLUMN DOWN TUBE, REACTORS UTILIZING SAME AND RELATED METHODS(钟形柱向下管、利用所述管的反应器和相关的方法)的美国申请号13/188,121或题为MOLTEN SALT ROLLING BUBBLE COLUMN, REACTORS UTILIZING SAME, AND RELATED METHODS(熔融盐滚压气泡柱、利用所述柱的反应器和相关的方法)的美国申请号13/188,202(两者均于2011年7月21日提交)的组件，各美国申请的公开内容通过引用而全文结合到本文中。

离开反应器104的产物可经历各种过程或系统，例如产物相分离600、固体提取700、水提取800和气体净化900。注意，虽然作为分离的过程或系统显示，但分离过程可缠绕，并且这些过程中的一些可在反应器104内发生，而在图1中不是那样显示。这些过程或系统中的每一个在以下进一步详细讨论。这些过程和系统彼此之间的关系和相互作用在整个附图中使用字母A-N指示。因此，例如，图3在226显示对"A或B"的连接或输入，这指的是示于图2的输入"A"和"B"。

图2显示用于整个过程或系统100的水供应。注意，设计上，在水进料系统中不存在氧化还原化学(即，没有还原化学或氧化化学)。此外，不需要有与水供应过程关联的任何用户可控的化学。在某些实施方案中，与水供应过程关联的化学可包括常规的水软化技术。通过系统100再循环的水在其通过水供应系统或过程200返回时，不必再次软化。然而，可分析从产物流(即，在产物相分离600之后，例如示于图1)冷凝的水的组成，以确定在系统或过程的常规操作期间是否应加入可溶性钠化合物以外的矿物质。在提取的水的这样的分析期间，如果例如水含有应放回反应过程中的成分，还可关于该水的再利用作出决定。

在一个实施方案中，水供应200通过软化过程210从厨房来源取水，以除去大多数基于金属的矿物质，可能钠例外。该软化水随后储存待用。可需要偶尔检查该水，以评价其矿物质含量和监测软化过程的有效性。例如，如在212指示的，可检查该水，以确定是否充分处理和是否需要返回至水软化系统。同样，如果再循环的水需要调理，可将其重新导向过程中的适当的位置，用于期望的处理。

在过程中的其它位置再循环的水可被引入，如在214指示的，并且与来自储存的水合并。比起在储存中的软化水，再循环的水可实际上处于更好的用于该过程的状态。实际上，在一个实施方案中，可将来自储存的软化水加入到系统中仅作为在AMR过程期间发生的化学反应期间消耗的水的补充。如以下讨论的，过量的水从在该过程期间生产的蒸气流中冷凝至经济允许的程度，使得水可再循环。

在再循环的水和来自水储存的补充水合并后，水可随后以足够的量加压至所需的过程压力，以满足过程的流量要求，如在216指示的。可实现压力和流量的封闭的回路控制，例如在218指示的，以确保水调理对于过程是正确的。满足指定的压力和流量要求的水可随后加热至期望的温度，如在220指示的。期望的温度为系统100的硬件容许的温度，同时仍满足整个过程的化学和经济需求。可实现封闭的回路控制，如在222指示的，以确保水温度满足设计要求。可随后将在期望的温度、压力和流速的调理的水供应至水进料系统，如在224指示的。可存在水需求的同时检查，以允许过程在适当的条件下停止或继续。

现在参考图3，显示了与水进料250关联的过程或系统。水的特征(例如，压力、温度和流速)对于整个过程是重要的，并且可需要持续监测和控制。因此，例如，当将水引入到反应器中时，如在262指示的，控制可用于确定特征(例如水压力、温度和流速)是否在期望的水平，如在264指示的。如果水特征不在期望的水平，可将水返回至调理系统200(即，在图2的流程图中的A和/或B点)，如在266指示的。由于将来自水供应200的水调理至匹配过程需要的状态，将其引入其中通常从过程损失的热量可用于使水过热的位置，如在268指示的，并且提供尽可能接近反应器温度的蒸汽。同样，控制可用于确保过热的蒸汽在适当的温度，如在270和272指示的。当所有的参数在正确的操作范围时，可将水注入反应器的熔融池中，如在274指示的。在一个实施方案中，熔融池可包括钠盐。

现在参考图4，显示用于接受、储存和调理烃的过程和系统300。在当前描述的实施方案中，烃称为VR(真空残留物)，然而，可利用其它烃来源。注意，在一个实施方案中，在进入VR进料回路350之前，不必预处理碳质VR(图1和5)。对于VR进料材料，这可需要建立对于组成、温度、压力、粘度或湿能力性质的可接受的限度的限定。可指定这些性质或特征，以(除其它原因外)帮助避免焦化和堵塞系统的硬件和流动管线，同时仍在过程的输出提供可接受的产物。

当将VR引入到过程中时，将其储存和加热，如在310指示的。可利用封闭的回路控制，以确保VR在足够的温度，如在312指示的。由于储存条件可受VR递送过程的条件的影响，监测和控制储存条件，以容纳接受和分配VR二者。例如，如果通过卡车将VR递送至过程设备，其必须仍然处于足够流体的状态，以将它移至储存。如果通过管线供应，其必须保持在支持流体状态的温度，用于通过管线移动。因此，VR储存的温度和压力应与接受和分配要求二者相容。

当将VR从储存取出时，在加入任何另外的热量之前，将其泵送至指定的过程压力，并且计量至所需的流速，如在314指示的。可实现封闭的回路控制，如在316指示的，以确保VR压力和流速在过程的期望的水平。在过程的早期控制VR的压力和流速能够更好地控制过程，对于下游过程变量和相应的产物具有较少的不期望的影响。例如，在过程的早期某些变量的更精确的控制可转化为在过程的后期更有效的产物流净化和组分分离。

在加压和计量后，将VR的流再次加热，如在318指示的。将VR流加热至在关联的系统管道内不挥发和焦化的温度。如果本体流在接近材料的焦化温度的统一温度下，避免挥发和焦化可能是困难的挑战。在该过程中的传热表面必须在比本体材料显著更高的温度下，以保持本体材料在期望的条件下。然而，这些传热表面可变为焦化的成核部位。因此，控制可用于检查和确保VR的温度在期望的水平，如在320指示的。如在322显示的，可存在对关联的烃进料系统350的需求的检查(图1和5)。

现在参考图5，显示烃进料系统或过程350，其包括与向反应器中引入VR关联的预注射行为。随着VR前进至反应器中，如在362指示的，检查VR的条件，例如流量、压力和温度，如在364指示的，以确保它们满足过程要求。如果VR特征不在期望的水平，可将VR返回至调理系统300(即，在图4的流程图中的C和/或D点)，如在366指示的。如果压力和流量的条件可接受，通过反应器将热量加入到VR中，如在368指示的，以使其达到适当的反应温度。由于这可导致在设计成发生碳分解(digestion)的反应器的区域中产生焦炭，在低于反应器过程的温度下，将VR引入到反应器中。因此，控制可用于连续监测和校正VR的温度，如在370和372指示的。当所有的参数在可接受的操作范围内时，可将VR注入包含在反应器内的熔融池中，如在374指示的。在一个实施方案中，在引入到熔融池中之前，可将VR与至少一部分水/蒸汽混合。VR和蒸汽的混合有助于保持VR免于在热表面上焦化，因为通过VR与蒸汽混合，在反应器硬件的热表面和VR之间可形成水蒸气阻挡层。在其它实施方案中，在注入熔融池中之前，VR不与任何蒸汽混合。

现在参考图6，显示与反应器调理和控制400关联的过程和系统。反应器调理和控制使得向熔融池中注射进料(VR和水/蒸汽)(如在410指示的)、各种组分的混合(如在412指示的)和反应器温度的连续监测和控制(如在414、416、418和420指示的)大大地成为必要。反应器的控制可构造成确保反应的温度、关联的硬件和反应组件正确，并且反应器的内含物均质混合。如果充分搅拌，反应器内含物的温度应统一。基本上均质混合物意味着蒸汽作为具有相对小尺寸的均匀分布的气泡在浆料中离开。另一方面，VR最可能为挥发的蒸气和固体的混合物。固体和气体的该混合物应接近同质，以实现在熔体内有效的反应。以任何特定的速率将能量有效转入或转出反应浆料的需求取决于反应为吸热或放热。因此，期望持续监测和控制反应器及其组件的温度。

现在参考图7，对于根据本发明一个实施方案的AMR过程，显示了与熔融池关联的调理和化学500。如上所述，可将反应器的内含物均匀搅拌和搅动，以提供和保持均质混合物，如在510指示的。该过程导致一些蒸气生产，如在516指示的。基于模型化和实验数据，在反应器内发生的化学的以下解释假定在熔体中发生的化学为简单的性质，如在512指示的。此外，假定材料的各相不影响化学，直至实现一些水平的完成或平衡。

存在均质混合物使得化学的模型化成为更简单的方法。因此，为了描述本发明的化学的目的，根据该实施方案，潜在的中间反应可保持为最小。本说明书描述过程的终点或平衡成分，同时仅考虑两个潜在的中间反应，例如在514指示的。

基于实验数据和模型化，第一中间反应将由碳酸钠和蒸汽相互作用产生氢气氧化钠，如以下描述的反应式1所述：

反应式1　　　 Na₂CO₃ + C + 3H₂O → 2NaOH + 2CO₂ + 2H₂。

同样，基于实验数据和模型化，第二中间反应将为氢氧化钠、碳和水组合产生碳酸钠和氢气，如以下描述的反应式2所述：

反应式2　　　 2NaOH + C + H₂O → Na₂CO₂ + 2H₂。

由于可能有简单的测试和模型化无法揭示的许多其他反应，这两个反应不必然是基本的中间体，如本领域普通技术人员理解的。

最高水平平衡表达将在以下显示的反应式3中描述：

反应式3　　　 Na₂CO₃ + 2C + 4H₂O ↔ Na₂CO₃ + 2CO₂ + 4H₂。

这是在以上反应式1和2中描述的中间体的简单的总和。基于吉布斯自由能计算，反应式3实际上由许多可能的中间体组成，因此化学计量可能不像以上描述的那样。为了将该反应推向右边，加入热量，使得输入流的温度提高。作为一个实例，在100℃和139巴(13.9 MPa)压力下，反应将产生很少或不产生二氧化碳和氢气，但是当在相同的压力下温度升高至930℃时，一半的碳和水将转化为一半量的二氧化碳和氢气。水和碳保持为表达式右边的产物。如果物类局限于在显示的表达式中的那些，则温度越高，则吉布斯自由能平衡看起来越像反应式3。如果使用较大量的物类(例如，20-30)，则平衡将偏离反应式3的显示，使得例如产物流将显示低得多的CO₂和H₂生产。注意，该过程可在其它温度和压力下发生。例如，可使用较低的压力，但是对于任何氢气产物，可随后需要随后的后压缩。此外，可改变压力和温度，取决于被生产的终产物。

注意，以上反应的模型化基于无穷小部分的均质混合物的前提。实际上，反应包括需要识别的各种益处和缺点。例如，成分的混合物可能不均质，而是各相和成分的复杂混合物。在真实世界里可容易施用气相和液相的分离，但是在模型化世界里难以表示。

现在参考图8，显示和描述用于产物相分离600的系统和过程。一些分离过程可实际上在反应器的反应区域内发生。在反应区域中，固体和液体将更容易与蒸气分离，使得蒸气能够离开高温熔融的浴。夹带的固体和液体可需要进一步努力以从气体流除去它们。它们将返回至反应区域用于再加工，而气体最终运送至气体净化和物类分离单元。

如在610指示的，各相在初始时分离。液/固相可保留在反应器中，如在612指示的，而将固体从液体除去，如在614和616指示的，并且液体保留在(或返回至)反应器的混合物区域，如在618指示的。预期一些固体为水溶性的，而其它的可能不是水溶性的。该过程可包括溶解任何水溶性固体，同时让任何不溶性材料从液体中过滤，然后将液相返回至反应器。这样的方法将保存水利用并且限制钠从系统的损失。

在启动开始时，气化的产物可能在需要它们被丢弃的一种或多种材料特征的指定的可接受限度之外。一种成本高效的方法可包括骤燃气体，例如在620指示的。可进行骤燃，直至流具有期望的值，可将其按路线送至进一步气体净化和分离。如在622指示的，固体颗粒可与气相分离。在一个实施方案中，颗粒可从气体过滤，并随后进一步加工。例如，固体颗粒可经历升高的温度，以引起固体颗粒转变为气态，例如在624指示的，将所得到的气体与前面分离的气体再次合并，如在626指示的。如果期望，合并的气体流可经历进一步净化和处理，如以下关于图10进一步详细讨论的。可监测气体，以确定通过该过程生产的气体的含量和品质，如628和630指示的。未气化的固体可包括例如不溶于水的灰分。这样的灰分可进行加工，如在632指示的，用于随后用作道路填充物、用于混凝土或与其它适当的材料一起使用。另外，这样的灰分可放置在工业垃圾填埋中。

现在参考图9，显示与水提取700关联的过程和系统。以上讨论的高温气体可通过热恢复单元运送，其中气体的温度降低，同时保持系统压力。这将能够使大百分比的水蒸气从气体流中冷凝，如在710指示的。可随后发生水的液相和气相的相分离，如在712指示的。水将返回并且再次用于反应，如在714指示的，并且蒸气将被运送至气体净化过程，如在716指示的。可捕集由冷凝水710和液体/蒸气分离712的过程释放的能量或热量并且用于升高带入过程的材料的温度，如在718指示的。

参考图10，显示了根据本发明一个实施方案的气体加工800。在最简单的情况下，气体流主要为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢和少量的其它携带硫的蒸气。在一个实施方案中，可期望分离出气态成分，而不经历显著的压降。

如在810显示的，氢气和甲烷可在初始时与气体流分离。氢气和甲烷可随后彼此分离，如在812指示的，并且氢气可行进至另一个过程，而甲烷作为燃料气体输送，用于别处使用。

可加工已从中分离出氢气和甲烷的剩余的气体流，以使二氧化碳与剩余的组分分离，如在814指示的。加压下的二氧化碳可引入管线中或引入储存中，用作相对纯的产物流。剩余的气体流组分可经历用于除去携带硫的气体(例如硫化氢、二氧化硫和其它)的过程，如在816指示的。这使得能回收硫和利用剩余的气体作为燃料，这取决于存在的气体和它们的关联的热值。

图11描述固体提取系统或过程900，其中将从反应提取的可溶性固体溶解于水中，如在910指示的。不溶性固体材料可随后与所得到的溶液分离，如在912指示的。不溶的固体可现场加工，如在914指示的，或者船运非现场加工，如在916指示的，使用任何数量的熔融过程(如果有价值的材料保证这样)。将可溶的材料与固体分离，溶解，并且返回至过程，如在918指示的。例如，在一个实施方案中，由于反应熔体基于钠，可溶性固体可包括钠并且返回至过程。

虽然本发明可能受各种修改和替代形式的影响，在附图中通过举例的方式已显示具体的实施方案，并且本文已详细描述。然而应理解的是，本发明不旨在局限于所公开的具体形式。而是，本发明包括落入由以下所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价和替代。

Claims (29)

1. 一种生产气体的方法，所述方法包括：

在反应器内提供熔融池，所述熔融池包含碳酸钠；

向所述熔融池中引入氧化材料；

向所述熔融池中引入含碳的材料；

使所述氧化材料、含碳的材料和熔融池反应，以生产包括含有氢气的蒸气的输出流。

2. 权利要求1的方法，其中使所述氧化材料、含碳的材料和熔融池反应以生产含有氢气的蒸气还包括根据以下的平衡反应使材料反应：

Na₂CO₃ + 2C + 4H₂O ↔ Na₂CO₃ + 2CO₂ + 4H₂。

3. 权利要求1的方法，向所述熔融池中引入含碳的材料包括向所述熔融池中引入真空残留物。

4. 权利要求3的方法，其中向所述熔融池中引入氧化材料包括向所述熔融池中引入软化水。

5. 权利要求4的方法，所述方法还包括在引入到熔体中之前，使软化水和真空残留物混合。

6. 权利要求4的方法，所述方法还包括由输出流提取水和使水再循环返回至在反应器内的熔融池。

7. 权利要求4的方法，所述方法还包括在向所述熔融池中引入水之前，加热软化水，以生产蒸汽。

8. 权利要求4的方法，所述方法还包括产生熔融池、真空残留物和软化水的基本上均质的混合物。

9. 权利要求8的方法，其中产生基本上均质的混合物还包括搅拌熔融池、真空残留物和软化水。

10. 权利要求1的方法，其中生产输出流还包括分离由反应器生产的液体和气体。

11. 权利要求10的方法，所述方法还包括使液体保留在反应器内，和生产气体流作为输出流，除了氢气以外，所述输出流还包含至少甲烷气体和二氧化碳气体。

12. 权利要求11的方法，所述方法还包括从气体流分离任何夹带的固体。

13. 权利要求12的方法，所述方法还包括使氢气和甲烷气体与二氧化碳和任何另外的气体分离。

14. 权利要求13的方法，所述方法还包括使甲烷气体与氢气分离。

15. 权利要求13的方法，所述方法还包括使二氧化碳气体与输出流中的任何其它其余的气体分离。

16. 权利要求12的方法，所述方法还包括溶解可溶的任何已分离的固体并且将它们返回至熔融池。

17. 权利要求1的方法，所述方法还包括在约930℃或更大的温度下使所述氧化材料、含碳的材料和熔融池反应。

18. 权利要求17的方法，所述方法还包括在约13.9 MPa或更大的压力下使所述氧化材料、含碳的材料和熔融池反应。

19. 一种用于生产气体的系统，所述系统包含：

具有含有碳酸钠的熔融池的反应器；

与反应器连通的软化水的供应；和

与反应器连通的真空残留物的供应。

20. 权利要求19的系统，所述系统还包含与水供应关联的控制系统，以保持水供应在期望的温度、期望的压力和期望的流速。

21. 权利要求20的系统，所述系统还包含与水供应关联的控制系统，以保持水供应在期望的温度、期望的压力和期望的流速。

22. 权利要求19的系统，所述系统还包含在软化水的供应和反应器之间的第一流动路径和在真空残留物的供应和反应器之间的第二流动路径，其中在水和真空残留物进入反应器的熔融池中之前，所述第一流动路径和第二流动路径容纳通过水供应提供的水和通过真空残留物供应提供的真空残留物的混合。

23. 权利要求19的系统，所述系统还包含设置成分离作为反应器的输出生产的气体、液体和固体的分离系统。

24. 权利要求23的系统，其中所述分离系统设置成生产氢气、甲烷和二氧化碳的输出气体流。

25. 权利要求23的系统，其中所述分离系统设置成从反应器的输出提取水，和将提取的水再循环返回至水供应。

26. 权利要求23的系统，其中所述分离系统设置成溶解反应器的输出中的任何可溶性固体，和将已溶解的固体再循环至熔融池。

27. 权利要求19的系统，其中所述反应器设置成保持熔融池和加入到熔融池中的任何软化水和真空残留物的基本上均质混合物，以实现在以下平衡反应式中描述的化学反应：

Na₂CO₃ + 2C + 4H₂O ↔ Na₂CO₃ + 2CO₂ + 4H₂。

28. 权利要求19的系统，其中所述熔融池和向其中加入的任何软化水和真空残留物保持在约930℃温度。

29. 权利要求28的系统，其中所述熔融池和向其中加入的任何软化水和真空残留物保持在约13.9 MPa压力。

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