CN104185603A - 用于将二氧化碳转化为一氧化碳的过程和系统 - Google Patents

用于将二氧化碳转化为一氧化碳的过程和系统 Download PDF

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Abstract

本发明描述一种用于通过使用碳氢化合物将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的过程和设备。在进一步的实施例中，描述用于产生合成气体的过程和装置，且描述用于通过使用CO2和碳氢化合物将合成气体转化为合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的过程和装置。借助于所述过程和所述装置，从工业过程排放的二氧化碳可得到转化，且释放到大气中的二氧化碳的量可得以减少。

Description

用于将二氧化碳转化为一氧化碳的过程和系统
技术领域
本发明涉及用于从碳氢化合物和CO2产生一氧化碳的过程和系统。
背景技术
在电力产生和其它工业过程中产生大量的二氧化碳(CO2)，其被认为是对气候有害的气体。已进行了大量的努力来避免产生二氧化碳。此外，已尝试将所产生的二氧化碳与废气分离并存储二氧化碳。一个实例为CO2存储或碳捕捉与存储概念(Carbon-Capture-to-Storage concept，简称为CCS概念)，其中将CO2与废气分离，其后将CO2压缩并存储在适当的地质层组中。CCS过程为昂贵的、能量密集的、存储能力有限，且出于各种原因而受到相应居民的强烈反对。至少在德国，技术和政治可行性似乎已经失败。
另一可能性是将二氧化碳用作其它工业过程的起始材料，即作为用于生产聚氨酯的塑料工业中的起始材料，如同拜耳公司(Bayer AG)在计画CO2RRECT中的所进行。关于所涉及CO2的量，使用CO2作为起始材料仅为小众应用(niche application)，这是因为此类应用的最终产品的全球总产量过低而不能转化显著量的所排放二氧化碳。
这些概念中没有一者产生能够结合大量的二氧化碳或在其实施方案中为社会可接受的应用。
合成气体(或简称为合成气(syngas))为含有一氧化碳和氢气的气体混合物，其还可含有二氧化碳。举例来说，通过将含碳燃料气化为具有某一热值(calorific value)的气体产物而产生合成气。合成气体的能量密度为天然气的大约50％。可燃烧合成气体且因此用作燃料源。合成气体还可在其它化学产物的产生中用作为中间产物(intermediate product)。举例来说，合成气体可通过煤或废料的气化而产生。在合成气体的产生过程中，碳可与水反应，或碳氢化合物可与氧反应。存在用于处理合成气体以便产生工业气体、肥料、化学制品和其它化学产物的商业上可用的技术。然而，用于产生和转化合成气体的大多数已知的技术(例如，水变换反应(water-shift-reaction))具有以下问题：合成所需量的氢导致产生较大量的过剩CO2，这些CO2最终作为对气候有害的气体被排放到大气中。用于生产合成气体的另一已知技术，根据方程式2CH4+O2→2CO+4H2的甲烷的部分氧化能够达到H2∶CO的最大比为2.0。然而，其缺点在于产生纯氧所使用的密集能量。
DD276 098A1描述天然气在蒸汽重整机具中的更完整的材料利用。具体来说，尤其描述了用于借助于电弧等离子高温分解来从天然气产生烟灰(soot)的过程。此外，US4 040 976A描述了使用二氧化碳来处理含碳材料(尤其是煤)以用于产生一氧化碳气体。在所述处理中，首先将二氧化碳与含碳材料混合，且其后在反应器中与二氧化碳一起以＞500℃/s的速率快速加热，且之后快速冷却，其中加热阶段持续0.1到50ms，且反应物的整个接触时间限于10ms到5s的时间范围。此外，从US4 190 636A已知在等离子中产生一氧化碳，其中将固体碳引入到一氧化碳中而从一氧化碳产生等离子。所得产物经过热淬火和过滤以便获得一氧化碳。
因此，需要解决的问题是提供用于转化CO2的方法，所述方法能够有效地降低工业过程所排放的二氧化碳的量且使得能够按需生产化学产物。
发明内容
本发明提供根据权利要求1、11或14中的一者的方法以及根据权利要求18、24或27中的一者的设备。其它实施例可从附属权利要求得出。
具体来说，一种用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的方法包括：借助于引入至少部分由热提供的能量而将含有碳氢化合物的流体分解为碳和氢，借此在分解步骤之后碳和氢具有至少200℃的温度。随后，通过分解步骤产生的碳的至少部分与CO2气体混合，其中通过分解步骤产生的碳在与CO2气体混合后通过以℃为单位时相对于其在分解步骤之后的温度不超过50％的方式冷却，且其中CO2气体的至少部分和通过分解步骤而产生的碳的部分在800到1700℃的温度下转化为CO。此方法能够以简单且有效的方式将CO2转化为CO，其中在转化步骤中以热的形式采用用于提供碳(通过分解碳氢化合物)的所需能量的至少一部分。
这在以下情况下尤其成立：分解步骤在高于1000℃的温度下发生且碳与CO2气体在至少800℃的温度下混合，这是因为在此情况下，不需要额外的热或仅需提供少量额外的热用于将CO2转化为CO。优选地，CO2转化中用于到达800到1700℃的温度(具体来说约1000℃)所需的热基本上完全由用于分解含有碳氢化合物的流体的热来提供。此处，“基本上完全”是指所需热的至少80％、具体来说至少90％是来源于分解步骤的。
在一个实施例中，通过分解步骤所获得的碳和通过分解步骤所获得的氢这两者均与CO2气体共同混合。氢不会损害所述转化且可充当额外的热传递物质。在碳和氢具有1000℃(优选转化或转变温度)或1000℃以上的温度的情况下，这是尤其有利的。在此情况下，在转化之后的气体并非纯CO而是合成气体。
或者，通过分解步骤所获得的碳可在与CO2气体混合之前与通过分解步骤所获得的氢分离。
为了增加所述方法的能量效率，通过分解步骤所获得的碳的至少部分和/或氢的部分的热的至少部分可用于在混合CO2气体与碳的步骤之前来加热CO2气体，和/或可用于加热处理腔室，在所述处理腔室中将CO2气体与碳混合。在此意义上，应注意，CO在转化后具有800到1700℃的温度，且其热的至少部分可用于在混合CO2气体与碳的步骤之前预加热CO2气体。还有可能的是，通过分解步骤所获得的碳的至少部分和/或氢的部分和/或在转化之后的CO的部分的热的至少部分可用于产生电力，所述电力可用作为引入用于分解含有碳氢化合物的流体的能量的能量载体。
优选地，用于分解碳氢化合物的能量主要经由等离子引入。这是用于引入能量的尤其直接且因此有效的方法。优选地，分解步骤在克瓦纳(Kvaerner)反应器中执行，所述反应器使得碳氢化合物的流能够持续分解。
在用于产生合成气体的方法中，首先如上文所述将CO2转化或转变为CO，且随后将CO与氢混合。优选地，氢来源于通过引入至少部分由热带来的能量而将含有碳氢化合物的流体分解为碳和氢。因此，分解步骤可在一个步骤中提供碳以及CO2转化所必需的氢。在一个实施例中，氢的至少部分通过在1000℃以下的温度下(具体来说在600℃以下)借助于微波等离子来分解含有碳氢化合物的流体而产生。其中需要额外的氢(超过通过生产用于CO2转化所必须的碳而获得的量)来达到合成气体的混合比率，优选的是在低温下从含有碳氢化合物的流体中以具有能量效率的方式来生产所述氢。优选地，将合成气体中CO与氢的比率调整到介于1∶1与1∶3之间的值，具体来说调整到1∶2.1的值。
在用于产生合成官能化和/或非官能化的碳氢化合物的方法中，首先如上所述地产生合成气体，且使所述合成气体与适合的催化剂接触以便致使合成气体转化为合成官能化和/或非官能化的碳氢化合物，其中催化剂和/或合成气体的温度是(开放循环(open loop))控制或(封闭循环(close loop))调节到预定义温度范围的。以此方式，合成气体可通过在使其与催化剂接触之前或之后使CO与氢混合产生。
在一个实施例中，合成气体的转化通过费托(Fischer-Tropsch)过程、具体来说SMDS过程来执行。或者，合成气体的转化可通过柏吉斯-皮尔(Bergius-Pier)过程、皮尔过程或皮尔过程与MtL过程(MtL＝甲醇到液体(methanol to liquid))的组合来执行。过程的选择主要确定了合成的官能化和/或非官能化碳氢化合物的性质。
优选地，待分解的含有碳氢化合物的流体为天然气、甲烷、湿气、重油或其混合物。
用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的设备包括用于将含有碳氢化合物的流体分解为碳和氢的碳氢化合物转化器，其中碳氢化合物转化器包括至少一个处理腔室以及用于将能量引入到处理腔室中的至少一个单元，所述至少一个处理腔室具有用于含有碳氢化合物的流体的至少一个入口和用于碳和/或氢的至少一个出口，所述能量至少部分由热组成。此外，所述设备包括用于将CO2转化为CO的CO2转化器，CO2转化器包括至少一个额外处理腔室，所述处理腔室具有用于CO2的至少一个入口、至少用于碳的至少一个入口和至少一个出口，其中至少用于碳的入口直接连接到碳氢化合物转化器的至少一个出口。此处，术语“直接连接到”描述从碳氢化合物转化器出来的碳在其前往CO2转化器的路上在未利用额外热来加热碳的情况下并未冷却超过其温度以℃为单位时的50％，优选不超过20％。可在分解步骤的位置与碳氢化合物转化器的至少一个出口之间提供将碳与氢分离的分离单元。此分离单元可形成碳氢化合物转化器的部分，或可位于碳氢化合物转化器外部作为单独的单元。只要上述条件得以满足，位于碳氢化合物转化器的出口与碳(C)转化器的入口之间的分离单元不会损害直接连接。
优选地，用于将能量引入到处理腔室中的至少一个单元是以能够至少局部地产生1000℃以上、具体来说1500℃以上的温度的方式构建的。在一个实施例中，用于将能量引入到处理腔室中的至少一个单元为等离子单元。确切地说，如果分解温度应保持在1000℃以下，那么用于将能量引入到处理腔室中的至少一个单元优选包括微波等离子单元。
对于设备的尤其简单的实施例，CO2转化器的处理腔室是由连接到CO2气体的供应管的碳氢化合物转化器的出口管形成的。
在本发明的一个实施例中，用于分离通过分解而产生的碳和氢的分离单元设置在碳氢化合物转化器的附近，且提供来自分离单元的分离出口用于经分离的材料，其中用于碳的出口连接到CO2转化器。
优选地，碳氢化合物转化器为克瓦纳反应器，其可提供在长的操作周期中持续分解含有碳氢化合物的流体的必须温度。
用于产生合成气体的设备包括先前所描述类型的设备以及用于将氢供应到CO2转化器或下游混合腔室中的至少一个单独供应管。此类设备能够从CO2和含有碳氢化合物的流体中简单且有效地产生合成气体。
在一个实施例中，用于产生合成气体的设备包括用于将含有碳氢化合物的流体分解为碳和氢的至少一个额外碳氢化合物转化器。所述至少一个额外碳氢化合物转化器还包括具有用于含有碳氢化合物的流体的至少一个入口的至少一个处理腔室、用于将能量引入到处理腔室中的至少一个单元(其中能量至少部分由热组成)，以及用于分离碳和氢(碳和氢通过分解而获得)的分离单元，其中分离单元具有用于碳和氢的单独出口，其中用于氢的出口连接到用于氢的单独供应管。出于能量效率的原因，至少一个额外碳氢化合物转化器优选为借助于微波等离子在1000℃以下、具体来说600℃以下的温度下来进行分解的类型。
用于将合成气体转化为合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的设备包括用于产生上述指定类型的合成气体的设备和CO转化器。CO转化器包括配备有催化剂的处理腔室、用于使合成气体与催化剂接触的构件和用于将催化剂和/或合成气体的温度(开放循环)控制或(封闭循环)调节到预定温度的控制单元。以此方式，用于产生合成气体的设备的部分可集成到CO转化器中，例如用于CO和额外氢的混合腔室。在一个实施例中，CO转化器包括费托转化器，确切地说SMDS转化器。或者，CO转化器可包括柏吉斯-皮尔转化器、皮尔转化器或皮尔转化器与MtL转化器的组合。还可能的是在设备中提供相同类型或不同类型的若干CO转化器。
优选地，所述设备包括用于控制或调整CO转化器内部的合成气体的压力的控制单元。
附图说明
在下文中，参考特定实施例和附图来更详细地解释本发明，其中
图1为用于产生一氧化碳的机具的示意表示图。
图2为用于产生合成气体的机具的示意表示图。
图3为用于产生官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具的示意表示图。
图4为根据另一实施例的用于产生官能化和/或非官能化碳氢化合物的另一机具的示意表示图。
图5为根据另一实施例的用于产生官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具的示意表示图。
图6为根据另一实施例的用于产生官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具的示意表示图。
图7为根据另一实施例的用于产生合成气体的机具的示意表示图。
图8为根据另一实施例的用于产生官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具的示意表示图。
具体实施方式
应注意，在以下描述中的术语顶部、底部、右边和左边以及类似术语分别涉及附图中示出的定向和布置，且仅意味所述实施例的描述。这些术语并非限制性的。此外，在不同附图中，相同参考标号用于描述相同或类似部分。
在以下描述中，描述了处理“热”材料或进行“热”过程的过程和设备。在本描述的上下文中，表达“热”应描述200℃以上且优选300℃以上的温度。
图1示意性示出用于将二氧化碳转化为一氧化碳的机具1。图1还阐明根据本描述的用于将二氧化碳转化为一氧化碳的基础过程步骤。
机具1包括碳氢化合物转化器3，其包括碳氢化合物入口4和第一碳出口5、可选氢出口6以及可选第二碳出口7。用于产生一氧化碳的机具1还包括CO2转化器9，CO2转化器9具有CO2入口10、碳出口11(还称作C入口)和出口12。碳氢化合物转化器3和CO2转化器9经布置而使得，碳氢化合物转化器3的碳出口5经由直接连接8而连接到CO2转化器9的碳入口11，其中出口5可直接界定CO2转化器9的碳入口11。以此方式，碳可从碳氢化合物转化器3直接传送到CO2转化器9中。
碳氢化合物转化器3为可将所引入的碳氢化合物转化或分解为碳和氢的任何碳氢化合物转化器。碳氢化合物转化器3包括处理腔室，其具有用于含有碳氢化合物的流体的入口、用于将分解的能量引入到流体中的至少一个单元和至少一个出口。分解的能量至少部分由热来提供，其例如通过等离子来提供。然而，分解的能量还可通过其它方法来提供，且如果分解主要受热的影响，那么流体应被加热到1000℃以上且确切地说到1500℃以上的温度。
在所描述实施例中，使用克瓦纳反应器，其借助于等离子电弧和等离子炬(plasma torch)来提供所需的热。然而，其它反应器是已知的，所述其它反应器以较低温(确切地说1000℃以下)操作，且(例如)借助于微波等离子而将除了热之外的额外能量引入到碳氢化合物中。如下文进一步解释，本发明考虑两种类型的反应器(而且还有在没有等离子的情况下操作的那些反应器)，具体来说还有彼此组合的两种类型的反应器。在1000℃以上的温度下操作的碳氢化合物转化器被称作高温反应器，而在1000℃以下的温度下(确切地说在介于200℃与1000℃之间的温度下)操作的那些转化器被称作低温反应器。
在碳氢化合物转化器内，借助于热和/或等离子而将碳氢化合物(CnHm)分解为氢和碳。这些碳氢化合物优选作为气体而被引入到反应器中。在标准条件下为液体的碳氢化合物可能在引入到反应器中之前汽化，或其可作为微液滴被引入。这两种形式在下文中都被称作流体。
碳氢化合物的分解在可能的情况下应在没有氧的情况下进行，以便抑制碳氧化物或水的形成。然而，可能与碳氢化合物一起引入的少量的氧不会对所述过程有害。
上文描述的克瓦纳反应器在高温下在等离子燃烧器中将含有碳氢化合物的流体分解为纯碳(例如，活性碳、碳黑、石墨或工业烟灰)和氢，并且可能还有杂质。用作碳氢化合物转化器3的起始材料的含有碳氢化合物的流体例如为甲烷、天然气、沼气、湿气或重油。然而，合成官能化和/或非官能化碳氢化合物也可用作为碳氢化合物转化器3的起始材料。在初始分解步骤之后，元素通常呈现为混合物，确切地说呈悬浮微粒的形式。如下文描述，此混合物可以此形式被引入到另一过程中，或所述混合物可在未图示的分离单元中被分离为其个体元素。在此申请案的上下文中，此类分离单元被看作碳氢化合物转化器3的部分，但可将分离单元建构为单独单元。如果不提供分离单元，那么碳出口5为碳氢化合物转化器3的唯一的出口，且将碳与氢的混合物(悬浮微粒)直接引导到CO2转化器9中。如果提供分离单元，那么可使用碳出口5来将至少部分与氢分离的碳引导到碳氢化合物转化器9中。可借助于可选出口6和7来将经分离的氢和可能的额外的碳排出。
CO2转化器9可为可从碳(C)和二氧化碳(CO2)产生一氧化碳(CO)的任何适合的CO2转化器。在图1的实施例中，CO2转化器9根据高炉中的已知反应的部分而操作，其中所述部分反应在不需要催化剂的情况下在介于约750℃与1200℃之间的温度下发生。优选地，CO2转化器在介于800℃与1000℃之间的温度下操作，其中达到该温度所需的热主要由碳氢化合物转化器3的排出材料提供，如下文将更详细描述。在CO2转化器9中，CO2在热碳上引导或与热碳(且可能与氢)混合以便根据化学反应式CO2+C→2CO而转化。CO2转化器9最佳地在鲍氏平衡(Boudouard equilibrium)下且在1000℃的温度下操作。在约800℃的温度下，将提供约94％的一氧化碳，且在约1000℃的温度下，将提供约99％的一氧化碳。温度的进一步增加不会导致显著的改变。
下文参看图1更详细描述用于将二氧化碳转化为一氧化碳的机具1的操作。在下文中，假定碳氢化合物转化器3为克瓦纳类型的高温(HT)反应器。含有碳氢化合物的流体(具体来说呈气态形式)经碳氢化合物入口4而引入到碳氢化合物转化器3中。如果碳氢化合物为例如甲烷(CH4)，那么将从1摩尔甲烷产生1摩尔碳和2摩尔氢。根据以下反应方程式在碳氢化合物转化器3中在约1600℃下分解碳氢化合物，其中所引入的能量为在等离子中借助于电能而产生的热：
CnHm+能量→n C+m/2H2
通过适当的过程控制，克瓦纳反应器能够在持续操作中将几乎100％的碳氢化合物转化为其组分。
在下文中，假定碳和氢在碳氢化合物转化器3中分离，且所述碳和氢将大部分分开排出。然而，还可能的是并未发生分离，且碳和氢将作为混合物被排出且引入到CO2转化器9中。氢不会损害CO2转化器9中的转化过程而可充当额外的热传递物质。碳至少部分经由碳出口5而直接引导到CO2转化器9的碳入口11中。从碳氢化合物转化器3的出口5到CO2转化器9的碳入口11的术语“直接”引导应包含以下情况的所有实施例：其中所引导材料并未经历超过温度的50％的冷却(优选不超过80％(译者注释：其显然意味20％，即80％的残余能量/温度，参考下一段落)。由于从碳氢化合物转化器3排出的碳具有高温(优选高于1000℃)，所以其中所含的热能可用于维持CO2转化器9中的转化过程所必须的温度，CO2转化器9优选地在约1000℃的温度下操作。
碳氢化合物转化器3与CO2转化器9之间的连接8经设计使得碳在其从碳氢化合物转化器3到CO2转化器9的路上并未冷却太多(就温度而言小于50％，优选地小于20％)。举例来说，连接8可经特殊绝缘和/或主动加热，其中系统优选不具备额外的热，即没有除引入到碳氢化合物转化器3中的热之外的热。在碳氢化合物转化器3中产生的氢由于碳氢化合物转化器3中的操作温度而还含有热能。因此，用于加热连接8的一个可能性是使用经由氢出口6排出的氢的热能来直接或间接地经由热交换器单元加热碳氢化合物转化器3与CO2转化器9之间的连接8。
在CO2转化器中，经由CO2转化器9的CO2入口10引入的CO2在热碳上经引导和/或与热碳混合。CO2转化器最佳地在鲍氏平衡下操作，其发生在二氧化碳与热碳的反应期间。所属领域的技术人员已知的该反应取决于压力和温度，且将不进行详细描述。引入到CO2转化器9中的CO2的量或碳的量可通过适当的构件来(开放循环)控制和/或(封闭循环)调节。
CO2+C→2CO   ΔH＝+172.45kJ/摩尔
CO2可来源于(例如)发电机具(煤、气和/或油操作的)或来源于产生适当量的CO2的另一工业过程(例如，钢或水泥生产)。取决于来自CO2源的CO2的温度，将引入到CO2转化器9的CO2入口10中的CO2预加热是有利的，这是因为CO2转化器9在介于800与1200℃之间的温度下操作。CO2的预加热的实现可(例如)通过使用热氢中所含的热能来直接或间接地经由热交换单元来预加热CO2。优选地，碳中所含的热足以将CO2加热到所要的温度。仅在碳氢化合物转化器3中所产生的热不足以达到约1000℃的所需转化温度的情况下，可提供用于加热CO2转化器9或其中所含的元素的可选的额外加热单元。此类单元还可以作为CO2或碳的供应线附近的预加热单元来提供。此类单元还可仅针对机具的启动阶段来提供，以便使CO2转化器9或机具的含有介质的部分到达起始温度，使得系统可更快地达到所需的温度状态。专门经由碳氢化合物转化器3中所产生的热来加热所有含有介质的部分可能在一开始会耗费较长的时间。
具有约800到1000℃的温度(取决于CO2转化器9的操作温度)的热的一氧化碳(CO)从CO2转化器9排出。从CO2转化器9排出的一氧化碳也含有热能，所述热能可用于(例如)直接或间接地经由热交换单元(图1中未示出)来预加热引入到CO2入口10中的CO2。
如上文所提及，碳氢化合物转化器3可包括用于排出碳的第二碳出口7。碳氢化合物转化器3中所产生的碳可在相应的分离步骤之后(或作为C-H2混合物)经由第一碳出口5和第二碳出口7按不同的比例排出。第二碳出口7用于排出所产生的碳的一部分，其未被使用于在CO2转化器9中产生一氧化碳。经由第二碳出口7排出的碳可作为活性碳、石墨、碳黑或另一变形(例如碳圆锥体或碳盘)而排出。取决于所排出碳的形式和质量，所排出碳可用作化学工业或电子工业的原材料。可能的应用例如为制造半导体、生产轮胎、油墨、调色剂或类似产品。由碳氢化合物转化器3产生的碳为可经非常良好地处理的高纯度的原材料。
借助于上文所述的用于将二氧化碳转化为CO的方法，可能在没有或至少没有显著的外部能量供应的情况下通过来自工业过程的废气的温的或热的二氧化碳而将来自CO2转化器9中的碳氢化合物转化器9的热碳转化为CO。优选地，达到转化温度所需的热的至少80％(具体来说至少90％)应来源于碳氢化合物转化器3。
图2示出用于产生合成气体的机具20，其包括用于产生一氧化碳的机具1的上述元件以及混合腔室21，混合腔室21包括用于引入一氧化碳的CO入口22和用于引入氢的H2入口23以及用于排出合成气体的合成气体出口24。CO入口22连接到CO2转化器9的CO出口12。混合腔室21的H2入口23连接到碳氢化合物转化器3的H2出口6。如所属领域的技术人员显而易见的，本实施例经由碳出口5将C-H2混合物引入到CO2转化器9中而自动产生具有约为1∶1的CO-H2的混合比率的合成气体。在此类情况下，混合腔室21可不存在，或混合腔室21可用于产生不同的混合比率。
混合腔室21可为用于混合气体的任何合适的设备，且在简单情况下，混合腔室21可呈具有合适的入口和出口的管的形式。借助于混合腔室21且具体来说借助于控制/调节(开放循环/封闭循环)经由混合单元21的H2入口23而引入的(额外)量的氢，在合成气体出口24处的合成气体的混合物可受到影响，使得可获得适于后续过程的组合物。
对于许多过程，例如费托合成，氢与CO的比率应为较高的。借助于混合腔室21，可在合成气体出口24处获得氢与CO的任何所需比率。考虑到仅将部分的CO和/或部分的氢引入到混合腔室21中，而CO和氢的未引入到混合腔室中的那些部分各自作为纯气体而从该过程中排出。因此，例如以下情况是可能的：a)仅排出CO，b)仅排出氢，c)排出CO与氢的合成气体混合物，或d)排出CO的流、氢的流和合成气体混合物(CO+氢)的流。
此外，图2中所示的用于产生合成气体的机具20包括第一热交换单元25、第二热交换单元26和第三热交换单元27。第一热交换器单元25与碳氢化合物转化器3与CO2转化器9之间的连接8热导接触，且适于(在必要时)从所述连接中提取达到CO2转化器9中的转化温度所不需要的过剩的热或在必要时从机具的其它区域引入热。
第二热交换器单元26与CO2转化器9与混合腔室21之间的连接热导接触，且适于从所述连接提取过剩的热且因此提取热CO中所含的过剩的热。此过剩的热可用于(例如)预加热引入到CO2转化器9中的CO2。对于此热传递，如此项技术中已知的所谓的逆流式热交换器将为尤其合适的。
第三热交换器单元27与碳氢化合物转化器3与混合腔室21之间的连接热导接触，且适于从所述连接提取过剩的热且因此从其中所含的热氢提取过剩的热。在第一、第二或第三热交换器单元中的一者处提取的热可用于加热机具的其它区域，具体来说保持CO2转化器的温暖或预加热引入到CO2转化器中的CO2。一部分的热可以(例如)通过蒸汽发电机和蒸汽涡轮机或通过另一合适设备而转化为电力。
就碳氢化合物转化器3和CO2转化器9的操作来说，用于产生合成气体的机具20的操作类似于上述根据图1的机具1的操作。在用于产生合成气体的机具20中，取决于合成气体的所需的组成，在混合腔室中设置所需混合比率的氢与CO，且经由混合腔室的合成气体出口24而排出。优选地，但非必要地，通过碳氢化合物转化器3来提供氢，如上文所述。可考虑其它氢源，确切地说第二碳氢化合物转化器3，确切地说低温碳氢化合物转化器。如果未使用全部可用量的CO和/或全部可用量的H2，那么可分开处理在混合腔室中未混合的气体CO和H2的那些部分。
图3示出用于产生合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具30，其包括用于将二氧化碳转化为一氧化碳的机具1(如图1中所示)和CO转化器31。未详细解释机具的对应于机具1的那些部分以便避免重复。CO转化器31位于CO2转化器9的下游，且包括用于引入CO的CO入口32、用于引入氢的H2入口33和用于排出合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的碳氢化合物出口34。CO转化器31的CO入口32借助于CO连接35而连接到CO2转化器9的CO出口12。CO转化器31的H2入口33借助于H2连接36而连接到碳氢化合物转化器3的H2出口6。
用于产生碳氢化合物的机具30任选地还包括结合机具20(图2)描述的热交换器单元25、26、27，其中所有这些热交换器单元以上述方式操作(参见图2的描述)。
CO转化器31可为用于产生合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的任何CO转化器。在图3中所示的实施例中，CO转化器优选为具有合适的催化剂和用于温度和/或压力的控制单元的费托转化器、柏吉斯-皮尔转化器或皮尔转化器。
在一个实施例中，CO转化器31包括费托转化器。费托转化器催化地将合成气体转化为碳氢化合物和水。费托反应器和费托过程的若干实施例是所属领域的技术人员已知的，且不将详细解释。主要反应方程式如下：
n CO+(2n+1)H2→CnH2n+2+n H2O对于烷烃
n CO+2n H2→CnH2n+n H2O对于烯烃
n CO+2n H2→CnH2n+1OH+(n-1)H2O对于醇类
费托过程可高温过程或低温过程一样进行，其中过程温度通常在200到400℃的范围内。费托过程的已知变体尤其是洪切斯特(Hochlast)合成、辛托(Synthol)合成和切耳(Shell)的SMDS过程(SMDS＝切耳中间馏分合成(Shell Middle Distillate Synthesis))。费托转化器通常产生湿气(丙烷、丁烷)、汽油、煤油、软石蜡、硬石蜡、甲醇、甲烷、柴油燃料的碳氢化合物或若干这些物质的混合物。所属领域的技术人员已知费托合成是放热的。来自费托过程的反应的热可(例如)借助于热交换器单元(附图中未示出)来用于预加热CO2。作为实例，考虑用于待引入到CO2转化器9中的CO2的两步骤预加热过程，其中第一预加热步骤通过CO转化器31的过剩的热来实现(在费托转化器的实施例中)，且随后CO2的另一加热的步骤借助于来自热交换器单元25、26、27中的一个或多个的热来实现。
在替代实施例中，CO转化器31包括柏吉斯-皮尔转化器或皮尔转化器与MtL转化器(MtL＝甲醇到液体)的组合。
在柏吉斯-皮尔反应器中，进行所属领域的技术人员众所周知的柏吉斯-皮尔过程，其中通过在放热化学反应中碳与氢的氢化作用而产生碳氢化合物。来自柏吉斯-皮尔过程的产物的范围取决于反应条件和反应过程的控制。主要获得液体产物，其可用作运输燃料，例如重油和中油。柏吉斯-皮尔过程的已知变体例如为肯受(Konsol)过程和氢-煤(H-Coal)过程。
在皮尔转化器与MtL转化器的上述组合中，首先根据皮尔过程将合成气体转化为甲醇。MtL转化器为将甲醇转化为汽油的转化器。普遍过程为埃克森美孚公司(ExxonMobil)(相应地为埃索公司(Esso))的MtL过程。MtL转化器的起始材料通常为(例如)来自皮尔转化器的甲醇。MtL转化器所产生的排出产物通常为汽油，其适于奥托(Otto)发动机的操作。
可总结得出：不管上文所解释的操作原理如何，CO转化器31从CO和H2产生合成官能化和/或非官能化碳氢化合物作为其输出或最终产物。借助于热交换器单元，在CO转化器31中的放热转化期间所产生的过程热可用于加热机具的不同区或产生电力以便增加所描述的机具的效率。
至于碳氢化合物的混合物(其不可在分离和分类之后作为最终产物而进一步直接处理或有盈利地售卖)是作为CO转化器31的排出产物而获得的，这些碳氢化合物(例如甲烷和短链石蜡)可再循环到上述过程中。为此目的，机具30包括再循环连接39，其可引导合成产生的碳氢化合物的一部分返回到碳氢化合物转化器3的碳氢化合物入口4。取决于再循环、合成产生的碳氢化合物的组成，在将不适合的碳氢化合物引入到碳氢化合物入口4中之前进行不适合的碳氢化合物的处理或分离步骤。
图4示出用于产生官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具40的另一实施例。机具40包括用于产生合成气体的上述机具20以及如上文参考图3中的实施例描述的CO转化器31。混合腔室21的合成气体出口24连接到CO转化器31。混合腔室21以在合成气体出口24处提供特定适于使用中的CO转化器31的需要的合成气体的方式来进行设置。机具40的其它元件与上述内容相同，且个体元件的操作基本上按上述方式来进行。
认为取决于机具的大小，可并行操作多个碳氢化合物转化器以便提供所需的转化容量。如上文所提及，可将碳氢化合物转化器构建为高温碳氢化合物转化器和/或低温碳氢化合物转化器。高温碳氢化合物转化器在1000℃以上的温度下操作，且低温碳氢化合物转化器在介于200与1000℃之间的温度下操作，其中可提供例如微波单元的额外能量源以便实现将碳氢化合物分解为碳和氢。
作为用于具有多个并行操作的碳氢化合物转化器的机具的实例，图5示出用于产生合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具30的另一实施例。至于描述相同或类似的元件时，图5使用与先前实施例中相同的参考标号。在图5中所示的实施例中，示出高温碳氢化合物转化器3a与低温碳氢化合物转化器3b的组合来代替单个碳氢化合物转化器3。
高温碳氢化合物转化器3a包括碳氢化合物入口4a、用于排出碳的第一出口5a和用于排出氢的第二出口6a。此外，可提供用于碳和氢的混合物(确切地说悬浮微粒)的单个出口5a。出口5a通过连接8而连接到CO2转化器9的入口11。高温碳氢化合物转化器3a的可选出口6a连接到CO转化器31的H2入口33。高温碳氢化合物转化器3a可任选地包括用于碳的另一出口(图5中未示出)。
低温碳氢化合物转化器3b包括处理腔室，其具有碳氢化合物入口4b、用于转移碳的第一出口5b、用于排出氢的第二出口6b和用于排出碳的可选第三出口7b。优选地，低温碳氢化合物转化器3b包括用于在分解之后分离氢与碳且用于将氢和碳引导到其相应出口的分离单元。第一出口5b可选地经由连接8而连接到CO2转化器9的入口11，但还可连接到碳收集单元。低温碳氢化合物转化器3b的出口6b连接到CO转化器31的H2入口33。可选第三出口7b连接到碳收集单元，可从所述碳收集单元提取所收集的碳，例如作为碳黑、活性碳或以另一形式。
引入到碳氢化合物入口4a中的碳氢化合物和引入到碳氢化合物入口4b中的碳氢化合物可为相同的碳氢化合物或可为不同的碳氢化合物。可将来自第一碳氢化合物源的碳氢化合物引入到碳氢化合物入口4a中，例如来自天然气源的天然气。然而，可(例如)经由先前提及的可选再循环连接39而将例如官能化和/或非官能化、合成产生的碳氢化合物引入到低温碳氢化合物转化器3b的碳氢化合物入口4b中。因为利用若干并行操作的碳氢化合物转化器3a、3b，所以机具30可较容易按比例绘制、可较容易受控制，且可生产不同种类的碳。
此外，对于CO2转化器9中的CO2转化过程，高温碳氢化合物转化器3a可优选地在高于1000℃的温度下例如有利地用来产生“热”碳。具体来说，在此情况下高温碳氢化合物转化器3a可在没有分离单元的情况下操作，这是因为可将通过分解而获得的C-H2混合物直接引入到CO2转化器中。在此情况下，CO2转化器9生产在出口处具有C-H2混合比率为例如约1∶1的合成气体。
然而，主要使用低温碳氢化合物转化器3b以便提供额外的氢以用于产生合成气体或C-H2混合物，所述C-H2混合物在CO转化器31中具有大于1∶1、具体来说大于1∶2的C-H2混合比率。由于从低温碳氢化合物转化器3b到后续过程的热传递是不必要的，所以低温碳氢化合物转化器3b可有利地在低于1000℃的温度下且优选在最低可能温度下操作。
因此，在碳氢化合物转化器3a、3b中生产的一部分的碳(优选地来自高温碳氢化合物转化器3a的部分)可在机具30的操作期间被引入到CO2转化器9中，而另一部分(优选地来自低温碳氢化合物转化器3b的部分)可从过程中排出作为用于生产其它产物的原材料。此类产物例如为碳黑或工业烟灰、活性碳、特殊种类的碳(例如作为黑色粉末固体物质而获得的碳盘和碳圆锥体等)。此碳为重要的技术产物，其可用作(例如)橡胶产业中的填充物、作为用于印刷颜色、油墨、油漆的颜料烟灰，或作为用于产生电组件(例如，锌碳电池)和用于生产阴极或阳极的起始材料。任何过剩的氢可经排出用于化学工业或可用于产生电力(通过燃烧)，借此低温碳氢化合物转化器3b优选以其仅提供必要的额外氢的方式来操作。
图6示出用于产生合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的上述机具40的替代实施例，针对所述机具还提供多个并行操作的高温和/或低温碳氢化合物转化器。
图6中所示出的用于产生碳氢化合物的机具40与图5中所示出的机具30不同，不同之处在于混合腔室21定位于CO转化器31的上游。混合腔室21混合特定适于CO转化器31的合成气体，且将所述合成气体提供给CO转化器31。图6中所描绘的元件在上文已描述且根据上述原理而工作。因此，未给出详细描述以便避免重复。
图7和图8示出机具20和30的实施例，其包括第一热交换器单元25、第二热交换器单元26和第三热交换器单元27，其中每一热交换器单元连接到发动机/发电机装置45。发动机/发电机装置45适于从来自机具的不同区的过剩的热中至少部分地产生电力，其中所述电力可供给到主电网中或可用于操作机具20，尤其是碳氢化合物转化器。此外，发动机/发电机装置45可连接到热交换器单元(图8中未示出)，所述热交换器单元对由在CO转化器31内部发生的放热转化过程所产生的热进行耗散。因此，在一方面，CO转化器可以受控且受调节的方式得到冷却，这对过程的操作是有利的，且在另一方面可产生电力。发动机/发电机装置45可为适于将热能转变为电力的任何装置，例如蒸汽涡轮机与发电机或活塞发动机与发电机的组合。
在操作期间，发动机/发电机装置45将机具的过剩的热转变为电力，即CO2转化并不必要的热。
发动机/发电机装置45和热交换器单元25、26和27为可在上述所有机具使用的可选元件。归因于相应碳氢化合物转化器3、3a、3b中的操作温度，从相应第二出口7、7a、7b排出的碳也含有显著量的热能。取决于所排出碳的所需温度，大量此热能可借助于热交换器单元(附图中未示出)而耗散，且热可在本文所述的过程中重新使用和/或可使用发动机/发电机装置45而转变为电力。
在用于产生合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具30和40中，来自碳氢化合物转化器3、3a、3b的氢的冷却和/或来自CO2转化器9的CO的冷却仅在碳氢化合物的温度和氢的温度未降到CO转化器31的操作温度以下的情况下执行。取决于所选择的过程，CO转化器31的操作温度通常介于200与400℃之间。
在上述所有机具中，碳氢化合物转化器3可为在超过1000℃的温度下操作的高温反应器(例如，高温克瓦纳反应器)或在介于200℃与1000℃之间的温度下操作的低温反应器(例如，低温克瓦纳反应器)。当前测试的低温反应器在介于300与800℃之间的温度下操作。在于介于200与800℃之间的温度下操作的低温反应器的情况下，认为所引入的碳在碳氢化合物转化器3与CO2转化器9之间的连接8中预加热，这是因为CO2转化器9在介于800与1000℃之间的温度下操作。此外，从图7和图8明显可见，可在上述所有机具1、20、30和40中使用高温和/或低温转化器之间的组合。
在上述所有机具1、20、30和40中，在碳氢化合物转化器3、3a、3b中产生的碳的一部分可作为碳黑、作为活性碳或作为另一原材料而排出，只要所述碳在机具1、20、30、40的CO2转化器9中并未转化即可。应进一步注意到，在碳氢化合物转化器3中生产的氢的一部分还可直接从过程中排出且可作为商品出售。此外，可将在CO转化器31中产生的不期望的合成官能化和/或非官能化碳氢化合物送回且供给到上述所有机具30和40中的碳氢化合物转化器3的碳氢化合物入口4、4a、4b中。
认为引入到CO2转化器9中的CO2为来自燃烧发电机具的废气或CO2在另一工业过程中产生。近期，强调的是将少量的CO2释放到环境中，这是因为CO2被认为是气候污染物。在上文提及的废气中，CO2与其它气体混合，所述其它气体尤其包含来自空气的大量的氮气。上述机具1、20、30、40中没有一者有必要在将CO2与其它气体的混合物引入到CO2转化器9中之前将氮气分离。只要这些其它气体仅以少量存在或在化学上是惰性的(例如，氮气)，CO2转化器9的操作就不会受到额外气体的损害。在CO2转化器中在存在碳的情况下在高操作温度下燃烧氧的残余组分。
用于进一步说明的以下一些实例：
实例1：CO 2 中性气体发电机具
借助于克瓦纳反应器作为碳氢化合物转化器3，将甲烷分解为碳和氢。对于每一碳原子，将获得两个氢分子(CH4→C+2H2)。从常规天然气发电站开始，例如具有标称容量561MW由西门子公司(Siemens AG)制造的易兴(Irsching)IV型，将废气中所含的CO2引入到CO2转化器9中，一年约150万吨。来自天然气发电机具的废气的CO2是减少的，其中一半的碳是从碳氢化合物转化器3中排出的。来自碳氢化合物转化器3的氢得到冷却，且所耗散的热借助于发动机/发电机装置45而转变为电力。来自天然气发电机具的CO2经引导在CO2转化器9内部的热碳上，且根据鲍氏平衡而转化为两倍的一氧化碳的量(CO2+C→2CO)。从CO2转化器9排出的热的一氧化碳得到冷却，且所耗散的热转换为电力。来自CO2转化器9的一氧化碳(鲍氏平衡)和来自碳氢化合物转化器3的氢(克瓦纳过程)在CO转化器31中转化(费托机具)以形成碳氢化合物。由切耳制造的在SMDS过程(＝切耳中间馏分合成过程(Shell Middle Distillate Synthesis process))中连接到随后的重石蜡转化模块的重石蜡合成模块是优选的。将来自过程的热转换为电力。所得碳氢化合物的性质取决于所选择的费托过程，且可在切耳SMDS过程中改变。
在具有60.4％的效率的特定天然气发电机具(561MW)中，当将过程热转换为电力时假定效率为60％，且当将所耗散热转换为电力时假定效率为50％，所述过程具有以下参数：
实例2：气体到液体发电机具
如果实例1的发电机具在无需将过程热和所耗散的热转变为电力的情况下操作，那么没有产生显著量的电力。在此情况下，所述实例为用于将气态材料(二氧化碳和甲烷)转化为液体燃料(奥托和柴油燃料、煤油)的过程，即气体到液体或GtL发电机具。在本实例中，生产额外量的碳。
参数如下：
本发明已参考特定实施例和实例来相当详细地进行解释且并不限于这些实例。具体来说，个体实施例的元件可在兼容的情况下彼此组合和/或交换。所属领域的技术人员将知道在随附权利要求书的范围内的多种修改和偏差。在用于产生合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的机具的尤其简单的实施例中，可将CO2转化器设计为(例如)简单的管(例如，作为不具有分离单元的高温碳氢化合物转化器的出口管)，其中CO2管通向所述管。CO2管应与所述管接合而使得两气体流得到良好的混合。所述管应该是绝缘的且可(例如)在入口区连接到加热单元以便将所述管加热(尤其在操作的开始)到操作温度。在远处的下游，所述管可连接到热交换器单元，所述热交换器单元适于提取过剩的热并使用此热用于加热所述机具的其它部门和/或用于产生电力。另外，所述管可包括用于氢的入口管(例如在热交换器单元的下游)，使得同一管不仅充当CO2转化器而且还充当用于产生合成气体的混合腔室。用于氢的入口管可来源于(例如)低温碳氢化合物转化器(具有分离单元)的用于氢的出口。在此情况下，可排出具有预定混合比率的合成气体的所述管的输出端可在CO转化器中终止。

Claims (31)

1.一种用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的方法，包括以下步骤：
借助于引入能量而将含有碳氢化合物的流体分解为碳和氢，所述能量至少部分由热来提供，其中所述碳和所述氢在所述分解步骤之后具有至少200℃的温度；
将CO2气体与通过所述分解步骤而产生的所述碳的至少部分混合，其中在将所述碳与所述CO2气体混合之后，通过所述分解步骤而获得的所述碳已相对于其在所述分解步骤之后的温度冷却不超过以℃为单位的50％；
在介于800与1700℃之间的温度下将所述CO2气体的至少部分与通过所述分解步骤获得的所述碳转化为CO。
2.根据权利要求1所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中所述分解步骤在1000℃以上的温度下发生，并且其中所述碳与所述CO2气体在至少800℃的温度下混合。
3.根据权利要求1或2所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中达到用于所述CO2转化的介于800与1700℃之间的所述温度所需的热基本上完全来源于提供用于分解所述含有碳氢化合物的流体的热。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中通过所述分解步骤获得的所述碳和通过所述分解步骤获得的所述氢共同与所述CO2气体混合。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中在将通过所述分解步骤获得的所述碳与所述CO2气体混合的步骤之前使所述碳与通过所述分解步骤获得的所述氢分离。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中通过所述分解步骤而获得的所述碳的至少部分和/或通过所述分解步骤而获得的所述氢的部分的所述热的至少部分用于在混合所述CO2气体与碳之前来加热所述CO2气体，和/或用于加热在其中将所述CO2气体与所述碳混合的处理腔室。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中所述CO在转化之后具有800到1700℃的温度，并且其中其热的至少部分用于在与所述碳混合之前预加热所述CO2气体。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中通过所述分解步骤而获得的所述碳的至少部分和/或通过所述分解步骤而获得的所述氢的部分和/或在转化为CO之后的所述CO的部分的热的至少部分用于产生电力，其中所述电力可尤其提供为用于引入用于分解所述含有碳氢化合物的流体的能量的能量载体。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中主要借助于等离子来引入所述能量。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于将CO2转化为CO的方法，其中所述分解步骤是在克瓦纳反应器中执行的。
11.一种用于产生合成气体的方法，其中根据前述权利要求中任一权利要求将CO2转化为CO；并且其中将氢与所述CO混合。
12.根据权利要求11所述的用于产生合成气体的方法，其中所述氢是通过由引入至少部分由热所提供的能量而将含有所述碳氢化合物的流体分解为碳和氢而产生的。
13.根据权利要求12所述的用于产生合成气体的方法，其中所述氢的至少部分是借助于微波等离子通过在低于1000℃、确切地说低于600℃的温度下分解含有所述碳氢化合物的流体而产生的。
14.根据权利要求11至13中任一权利要求所述的用于产生合成气体的方法，其中所述合成气体的CO与氢的比率具有1∶1到1∶3的值，确切地说约1∶2.1的值。
15.一种用于产生合成官能化和/或非官能化的碳氢化合物的方法，其中首先根据权利要求11至14中任一权利要求所述的方法来产生合成气体，并且其中使所述合成气体与适合的催化剂接触以便致使所述合成气体转化为合成官能化和/或非官能化的碳氢化合物，其中将所述催化剂和/或所述合成气体的温度开放循环控制或封闭循环调节到预定的温度范围。
16.根据权利要求15所述的用于产生合成官能化和/或非官能化的碳氢化合物的方法，其中借助于费托过程、确切地说SMDS过程来进行所述合成气体的所述转化。
17.根据权利要求15所述的用于产生合成官能化和/或非官能化的碳氢化合物的方法，其中借助于柏吉斯-皮尔过程、皮尔过程或皮尔过程与MtL过程的组合来进行所述合成气体的转化。
18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中待分解的所述含有碳氢化合物的流体为天然气、甲烷、湿气、重油或其混合物。
19.一种用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的设备，包括：
碳氢化合物转化器，其用于将含有碳氢化合物的流体分解为碳和氢，其中所述碳氢化合物转化器包括具有用于含有碳氢化合物的流体的至少一入口和用于碳和/或氢的至少一出口的至少一处理腔室，并且其中所述碳氢化合物转化器包括用于将能量引入到所述处理腔室中的至少一单元，所述能量至少部分由热组成；
CO2转化器，其用于将CO2转化为CO，所述CO2转化器包括至少一其它处理腔室，所述其它处理腔室具有用于CO2的至少一入口、至少用于碳的至少一入口和至少一出口，其中至少用于碳的所述入口直接连接到所述碳氢化合物转化器的所述至少一出口。
20.根据权利要求19所述的用于将二氧化碳CO2转化为CO的设备，其中用于将所述能量引入到所述处理腔室中的所述至少一单元以其得以至少局部地产生1000℃以上的温度的方式来进行设计。
21.根据权利要求19或20所述的用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的设备，其中用于将所述能量引入到所述处理腔室中的所述至少一单元包括等离子单元，确切地说是微波等离子单元。
22.根据权利要求19至21中任一权利要求所述的用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的设备，其中所述CO2转化器的所述处理腔室由所述碳氢化合物转化器的出口管形成，其中所述出口管连接到用于CO2气体的所述入口。
23.根据权利要求19至22中任一权利要求所述的用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的设备，还包括分离单元，所述分离单元用于将通过分解而获得的碳与通过分解而获得的氢分离且具有用于来自所述分离单元的经分离材料的单独出口，其中用于碳的所述出口连接到所述CO2转化器。
24.根据权利要求19至23中任一权利要求所述的用于将二氧化碳CO2转化为一氧化碳CO的设备，其中所述碳氢化合物转化器包括克瓦纳反应器。
25.一种用于产生合成气体的设备，其包括根据权利要求19至24中任一权利要求所述的设备和氢的至少一单独入口管，所述单独入口管用于将氢导引到所述CO2转化器中或到位于下游的混合腔室中。
26.根据权利要求25所述的用于产生合成气体的设备，其具有用于将含有碳氢化合物的流体分解为碳和氢的至少一额外碳氢化合物转化器，所述至少一额外碳氢化合物转化器包括：
至少一处理腔室，其具有用于所述含有碳氢化合物的流体的至少一入口；
至少一单元，其用于将能量引入到所述处理腔室中，所述能量至少部分由热组成；
分离单元，其用于分离通过分解而获得的碳与通过分解而获得的氢，所述分离单元具有用于碳和氢的单独出口，其中用于氢的所述出口连接到用于氢的单独入口。
27.根据权利要求26所述的用于产生合成气体的设备，其中所述至少一额外碳氢化合物转化器为借助于微波等离子在低于1000℃、确切地说低于600℃下的温度下进行分解的类型。
28.一种用于将合成气体转化为合成官能化和/或非官能化碳氢化合物的设备，其包括：
根据权利要求25至27中任一权利要求所述的设备；以及
CO转化器，其具有包括其中具有催化剂的处理腔室、用于使所述合成气体与所述催化剂接触的构件，以及用于将所述催化剂和/或所述合成气体的温度开放循环控制或封闭循环调节到预定温度的控制单元。
29.根据权利要求28所述的设备，其中所述CO转化器包括费托转化器，确切地说SMDS转化器。
30.根据权利要求28所述的设备，其中所述CO转化器包括柏吉斯皮尔转化器、皮尔转化器或皮尔转化器与MtL转化器的组合。
31.根据权利要求28至30中任一权利要求所述的设备，其还包括用于开放循环控制或封闭循环调节所述CO转化器中的所述合成气体的压力的控制单元。
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