CN105339736B - 用于进行碳质原料的气化的方法和系统 - Google Patents

用于进行碳质原料的气化的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105339736B
CN105339736B CN201480026526.5A CN201480026526A CN105339736B CN 105339736 B CN105339736 B CN 105339736B CN 201480026526 A CN201480026526 A CN 201480026526A CN 105339736 B CN105339736 B CN 105339736B
Authority
CN
China
Prior art keywords
certain volume
pyrolytic reaction
heat
gasification
converted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480026526.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105339736A (zh
Inventor
乔舒亚·C·沃尔特
塞缪尔·斯科特·古德里奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Searete LLC
Original Assignee
Searete LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Searete LLC filed Critical Searete LLC
Publication of CN105339736A publication Critical patent/CN105339736A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105339736B publication Critical patent/CN105339736B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
    • C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
    • C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/463—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension in stationary fluidised beds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C10K3/04—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment reducing the carbon monoxide content, e.g. water-gas shift [WGS]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/023—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/06—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for spark ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1003—Waste materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C10J2300/0979—Water as supercritical steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1246—Heating the gasifier by external or indirect heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
    • C10J2300/1621—Compression of synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
    • C10J2300/1659—Conversion of synthesis gas to chemicals to liquid hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
    • C10J2300/1665—Conversion of synthesis gas to chemicals to alcohols, e.g. methanol or ethanol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1853—Steam reforming, i.e. injection of steam only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1884—Heat exchange between at least two process streams with one stream being synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1892—Heat exchange between at least two process streams with one stream being water/steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0407—Specifically defined hydrocarbon fractions as obtained from, e.g. a distillation column
    • C10L2200/0415—Light distillates, e.g. LPG, naphtha
    • C10L2200/0423—Gasoline
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00—Specifically adapted fuels
    • C10L2270/02—Specifically adapted fuels for internal combustion engines
    • C10L2270/023—Specifically adapted fuels for internal combustion engines for gasoline engines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/04—Gasification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/30—Pressing, compressing or compacting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/42—Fischer-Tropsch steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Abstract

碳质材料的气化包括：接收一定体积的原料，将热能供应至一定体积的原料以经由至少一种热解反应使一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物，使至少一种热解反应产物过热，提供一定体积的过热蒸汽，使一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种热解反应产物混合以及经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物。

Description

用于进行碳质原料的气化的方法和系统
技术领域
本公开内容大体涉及碳质原料材料的气化，并且特别地涉及包括超临 界热解处理的碳质原料材料的气化。
概述
在说明性实施方案中，方法包括但不限于，接收一定体积的原料；将 热能供应至一定体积的原料以经由至少一种热解反应使一定体积的原料 的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；使至少一种热解反应产物过 热；提供一定体积的过热蒸汽；使一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种 热解反应产物混合；以及经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产 物的至少一部分转化为至少一种合成气产物。
在说明性实施方案中，方法包括但不限于，接收一定体积的原料；将 热能供应至一定体积的原料以经由至少一种热解反应使一定体积的原料 的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；使至少一种热解反应产物过 热；提供一定体积的过热蒸汽；使一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种 热解反应产物混合；经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产物的 至少一部分转化为至少一种合成气产物；在至少一个压缩阶段中压缩至少 一种合成气产物；使压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定 体积的甲醇；以及使一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽 油。
在说明性实施方案中，设备包括但不限于，热解反应室，其用于容纳 一定体积的原料；第一热能转移系统，其与热解反应室和至少一个热源热 连通，用于使一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产 物；第二热能转移系统，其与热解反应室的出口和内部热源热连通，用于 使至少一种热解反应产物过热；蒸汽发生器，其包括布置成使过热蒸汽与 过热的至少一种热解反应产物混合的出口；蒸汽重整器，其与热解反应室 的出口和蒸汽发生器的出口流体连通，蒸汽重整器配置成使过热的至少一 种热解反应产物和过热蒸汽转化为至少一种重整产物；以及水煤气变换反 应器，其与蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成经由至少一种水煤气变 换反应使至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物。
在说明性实施方案中，设备包括但不限于，热解反应室，其用于容纳 一定体积的原料；第一热能转移系统，其与热解反应室和至少一个热源热 连通，用于使一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产 物；第二热能转移系统，其与热解反应室的出口和内部热源热连通，用于 使至少一种热解反应产物过热；蒸汽发生器，其包括布置成使过热蒸汽与 过热的至少一种热解反应产物混合的出口；蒸汽重整器，其与热解反应室 的出口和蒸汽发生器的出口流体连通，蒸汽重整器配置成使过热的至少一 种热解反应产物和过热蒸汽转化为至少一种重整产物；水煤气变换反应 器，其与蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成经由至少一种水煤气变换 反应使至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物；压缩 系统，其与水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在至少一个压缩 阶段中压缩至少一种合成气产物；甲醇反应器，其与压缩系统的出口流体 连通并且配置成使压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定 体积的甲醇；以及甲醇-至-汽油反应器，其与甲醇反应器的出口流体连通 并且配置成使一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
在说明性实施方案中，系统包括但不限于，至少一个热源；热解反应 室，其用于容纳一定体积的原料；第一热能转移系统，其与热解反应室和 至少一个热源热连通，用于使一定体积的原料的至少一部分转化为至少一 种热解反应产物；第二热能转移系统，其与热解反应室的出口和内部热源 热连通，用于使至少一种热解反应产物过热；蒸汽发生器，其包括布置成 使过热蒸汽与过热的至少一种热解反应产物混合的出口；蒸汽重整器，其 与热解反应室的出口和蒸汽发生器的出口流体连通，蒸汽重整器配置成使 过热的至少一种热解反应产物和过热蒸汽转化为至少一种重整产物；水煤气变换反应器，其与蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成经由至少一种 水煤气变换反应使至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成 气产物；压缩系统，其与水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在 至少一个压缩阶段中压缩至少一种合成气产物；甲醇反应器，其与压缩系 统的出口流体连通并且配置成使压缩的至少一种合成气产物的至少一部 分转化为一定体积的甲醇；以及甲醇-至-汽油反应器，其与甲醇反应器的 出口流体连通并且配置成使一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体 积的汽油。
除前述内容之外，各种其他的方法和/或系统和/或设备方面在教导比 如本公开内容的正文(例如权利要求和/或详细描述)和/或附图中被陈述和 描述。
前述内容是概述并且因此可以包含细节的简化、概括、包含和/或省略； 因此，本领域技术人员将理解，本概述仅仅是说明性的并且不意图以任何 方式是限制性的。本文描述的装置和/或工艺和/或其他主题的其他方面、 特征和优点在本文陈述的教导中将变得明显。
附图简述
图1A是根据说明性实施方案的用于进行碳质原料材料的气化的系统 的框图视图；
图1B是根据说明性实施方案的用于进行碳质原料材料的气化的系统 的间接热交换系统的框图视图；
图1C是根据说明性实施方案的用于进行碳质原料材料的气化的系统 的直接热交换系统的框图视图；
图1D是根据说明性实施方案的用于进行碳质原料材料的气化的系统 的框图视图；
图2是用于进行碳质原料材料的气化的方法的高水平流程图；
图3是描绘图2的可选实施方式的高水平流程图。
详细描述
在下面的详细描述中，对形成其一部分的附图作出参考。在附图中， 相似的符号通常识别相似的部件，除非上下文另外规定。详细描述、附图 和权利要求中描述的说明性实施方案不意味着是限制性的。可以利用其他 实施方案，并且可以作出其他改变，而不偏离此处呈现的主题的精神或范 围。
一般地，参照图1A至图1D，描述用于进行碳质原料材料的气化的系 统100。在一个实施方案中，系统100适合于通过一系列热化学分解和处 理阶段使原料材料转化为汽油产品。
图1A示出根据一个或更多个说明性实施方案的用于进行碳质原料材 料的气化的系统100的框图视图。在一个实施方案中，系统100包括热解 反应室102，比如，但不限于，快速热解反应室或超临界热解室。在一个 实施方案中，热解反应室102适合于容纳一定体积的原料材料(例如，碳质 材料)。在另一个实施方案中，系统100包括一个或更多个热源108。在另 一个实施方案中，系统100包括第一热能转移系统104，所述第一热能转 移系统104与热解反应室102和一个或更多个热源108热连通。在另一个 实施方案中，第一热能转移系统104被布置成将热能从一个或更多个热源 108转移至容纳于热解反应室102内的一定体积的原料105。在另一个实 施方案中，第一热能转移系统104被配置成将热能从一个或更多个热源108 转移至容纳于热解反应室102内的一定体积的原料105，以便使原料材料 的一部分转化为一种或更多种反应产物。
在一个实施方案中，第一热能转移系统104包括传热元件103，所述 传热元件103容纳与一个或更多个热源108热连通(例如，直接或间接的热 连通)的一定体积的传热流体(例如，液体、气体或超临界流体)。在一个实 施方案中，传热元件103可以包括但不限于，传热回路、传热线以及类似 物。例如，传热元件103可以包括但不限于，填充有传热流体(例如，加压 的传热流体)并且放置成与一个或更多个热源108的一部分或更多部分热 连通(例如，直接地或间接地)的传热回路。例如，传热流体可以包括但不 限于，液体(例如，液体金属或熔融盐)、气体(例如，加压气体)、水或超临 界流体(例如，超临界二氧化碳)。
在一个实施方案中，基于超临界流体的传热流体可以包括本领域中已 知的适合于将能量从一个或更多个热源108转移至容纳于热解反应室102 中的原料105的任何超临界流体。在一个实施方案中，超临界流体包括但 不限于，超临界二氧化碳。在另一个实施方案中，超临界流体包括但不限 于，水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮。在另一个实施方案中，超临界流体在 传热元件103和热解反应室102中的至少一个内被加压至高压。
本文提到，超临界流体比如但不限于CO2可以具有低的粘度和表面张 力，允许这类超临界流体容易地渗透有机材料(例如，生物质材料)。超临 界流体渗透至原料105中可以减少在热化学反应之前使原料105转化成细 颗粒的需求，从而在原料材料的反应中节省能量。在一个实施方案中，在 超临界流体是超临界CO2的情况下，超临界流体可以被加压至在其临界压 力(72.9个大气压)和临界温度(304K)以上。本文提到，超过这些条件，CO2将显示出类似于有机溶剂比如己烷、甲醇和乙醇的独特的溶解力性质。超 临界CO2的非极性性质可以有利于控制通常在含水环境中发生的不合需要 的离子副反应。
在另一个实施方案中，超临界流体比如超临界CO2可以经由将较冷的 超临界流体注射至热解反应室102中以猝灭反应或注射较热的超临界流体 以加速反应而提供强的温度和反应时间控制。还认识到，因为许多超临界 流体比如超临界CO2可以被有效地压缩，所以反应室102内的压力条件还 可以用于控制反应室102内的热化学反应。超临界流体驱动热解的实施方 式在Walter等人于2014年3月13日提交的美国专利申请14/209,798中被 描述，该专利申请通过引用以其整体并入本文。
在一个实施方案中，系统100包括原料供应系统111。在一个实施方 案中，原料供应系统111可操作地耦合至热解反应室102。在另一个实施 方案中，原料供应系统111将一定体积的原料材料105提供至热解反应室 102的内部。原料供应系统111可以包括本领域中已知的适合于使选定量 的原料材料比如固体材料、颗粒材料或液体材料从一个或更多个原料来源 平移至热解反应室102的内部的任何供应系统。例如，原料供应系统111 可以包括但不限于，传送机系统、流体转移系统以及类似物。
在另一个实施方案中，原料供应系统111包括预加热器116。在另一 个实施方案中，系统100包括预加热的传热回路115。例如，传热回路115 包括用于将热从水煤气变换反应器(例如，T＝500℃-700℃)的出口转移至传 热回路115的第一热交换器117和用于将热从传热回路115转移至原料材 料的第二热交换器116。
在另一个实施方案中，原料供应系统111包括研磨机112。在另一个 实施方案中，研磨机111适合于研磨来自原料供应部110的原料，以便产 生具有适合于热解反应室102中的热解反应的粒度的原料材料。
原料材料105可以包括本领域中已知的任何碳质材料。例如，原料材 料105可以包括但不限于，煤、生物质、混合来源的生物材料、泥煤、焦 油、塑料、垃圾和填埋场废物。例如，在煤的情况下，原料可以包括但不 限于，烟煤、次烟煤、褐煤、无烟煤以及类似物。通过另一个示例，在生 物质的情况下，原料可以包括木材材料，比如，但不限于，软木材和硬木材。
一个或更多个热源108可以包括本领域中已知的适合于提供足以将原 料105加热至选定的温度(例如，适合于快速热解的温度(例如，350-600℃)) 的热能的任何热源。
在一个实施方案中，一个或更多个热源108包括非CO2发射热源。在 一个实施方案中，一个或更多个热源108包括一个或更多个核反应堆。一 个或更多个热源108可以包括本领域中已知的任何核反应堆。例如，一个 或更多个热源108可以包括液体金属冷却核反应堆、熔融盐冷却核反应堆、 高温水冷核反应堆、气冷核反应堆以及类似物。
本文认识到，核反应堆可以产生足以实施原料105的热解(例如，快速 热解或超临界热解)的温度。例如，核反应堆热源可以产生超过350-600℃ 的温度。在这点上，核反应堆可以用于将热能(例如，在超过350-600℃的 温度下)转移至超临界流体(例如，超临界CO2)。转而，超临界流体可以将 核反应堆产生的热能转移至容纳于反应室102内的原料105。
本文还提到，核反应堆热源作为热源是特别有利的，因为反应室102 的热化学反应温度在用于许多核反应堆的操作温度的范围内。核反应堆热 可以用于在反应室102中以高效率产生反应产物，因为核反应堆在用于热 化学转化的反应温度下操作(即，在热化学反应温度下添加的热供应所需要 的反应焓)。
在一个实施方案中，系统100的超临界流体在核反应堆驱动系统100 的操作中用作安全机构。通过示例，超临界二氧化碳可以储存在一个或更 多个储器(未示出)或槽(未示出)中。本文提到，以这种方式储存于此的超临 界二氧化碳可以用于通过充当热缓冲器而在反应堆和系统100之间提供热 缓冲。在另一个实施方案中，超临界流体可以储存在适合于排放至热化学 旋转机器例如涡轮机中的温度和压力下。以这种方式，选定的工作量可以 通过压缩的CO2来开发以向安全系统比如流量阀、安全阀、隔离阀、泵以 及类似物提供机械功率或电功率。
在另一个实施方案中，如图1B中所示，第一热能转移系统104包括 间接热交换系统107。在一个实施方案中，间接热交换系统107配置成将 热能从一个或更多个热源108间接地转移至容纳于传热元件103内的一定 体积的传热流体。在一个实施方案中，间接热交换系统107包括中间传热 元件111，所述中间传热元件111配置成将热能从一个或更多个热源108 转移至中间传热元件111。转而，中间传热元件111可以将热能从中间传 热元件111转移至容纳于传热元件103内的一定体积的传热流体。
在一个实施方案中，中间传热元件111可以包括中间传热回路113以 及一个或更多个热交换器115。在一个实施方案中，中间传热回路113可 以包括本领域中已知的适合于转移热能的任何工作流体。例如，中间传热 回路113的工作流体可以包括但不限于，液体盐、液体金属、气体、超临 界流体(例如，超临界CO2)或水。
在另一个实施方案中，中间传热元件111包括与中间传热回路113和 传热元件103热连通的热交换器115。例如，在一个或更多个热源108包 括核反应堆的情况下，核反应堆(例如，熔融盐冷却核反应堆、液体金属冷 却反应堆、气冷反应堆或和超临界流体冷却反应堆)的一种或更多种冷却剂 系统(例如，初级、中级或三级)可以直接地或间接地耦合至中间传热回路 113。转而，在将热能从核反应堆转移至中间传热回路113时，中间传热回 路113可以经由热交换器115将核反应堆产生的热能从中间转移回路113 转移至容纳于传热元件103内的传热流体。
在一个实施方案中，如图1C中所示，第一热能转移系统104包括直 接热交换系统109，所述直接热交换系统109配置成将热能直接从一个或 更多个热源108转移至传热元件103的一定体积的传热流体(例如，超临界 流体)。例如，传热元件103可以被放置成与一个或更多个热源108的一部 分直接热连通。例如，在一个或更多个热源108包括核反应堆的情况下， 核反应堆的一种或更多种冷却剂系统可以与第一热能转移系统104集成在 一起。在一个实施方案中，如图1C中所示，核反应堆可以利用一种或更 多种冷却剂系统中的超临界流体，所述一种或更多种冷却剂系统然后可以 直接地耦合至热解室102。例如，核反应堆的初级冷却剂回路或中级冷却 剂回路可以包括由超临界流体比如超临界CO2组成的冷却剂流体。核反应 堆的冷却剂回路可以经由第一热能转移系统104的传热元件103直接地耦 合至热解反应室102，以便使核反应堆的冷却剂回路的超临界流体与容纳 于热解反应室102内的原料材料105混合。转而，在将热能从核反应堆转 移至原料材料105时，热能转移系统104可以使超临界流体冷却剂经由传 热元件103的返回路径循环回到核反应堆。本文还预期，第一热能转移系 统104可以包括任何数目的过滤元件和/或分离元件，以便避免将原料和/ 或反应产物转移至核反应堆的冷却剂系统。
在另一个实施方案中，如图1A中所示，第一传热系统104可以包括 可操作地耦合至热解反应室102的内部的热交换器106。在这点上，第一 传热系统104可以将热能(例如，直接地或间接地)转移至容纳于传热元件 103内的传热流体(例如，液体金属、液体盐、气体、水、超临界流体以及 类似物)。转而，传热元件可以将热能从传热流体转移至容纳于热解反应室 102内的另外的工作流体，然后，这可以用于对容纳于反应室102内的原 料材料105应用热解反应。
本文提到，一个或更多个热源108和原料105之间的直接耦合和间接 耦合的以上描述不是限制性的并且仅出于说明性目的而提供。本文认识 到，一般来说，一个或更多个热源(例如，核反应堆)和热解反应室104之 间的集成可以通过将热从一个或更多个热源108的初级传热系统、中级传 热系统或三级传热系统(冷却剂系统)转移至热解反应室102的工作流体比 如超临界CO2而发生。本文还认识到，这种集成可以使用本领域已知的任 何传热系统或装置来实施，比如，但不限于，一个或更多个传热电路、一 个或更多个散热器、一个或更多个热交换器以及类似物。
在另一个实施方案中，热解反应室102包括本领域中已知的适合于对 原料105实施一种或更多种热解反应处理的任何热解反应室102。
在一个实施方案中，热解反应室102包括非燃烧或低燃烧的热解室。 为了本公开内容的目的，‘热解反应’可以包括适合于在不存在氧气时或在 低氧气环境中实施有机分子的热化学分解的任何热化学反应室。
在一个实施方案中，热解反应室102包括适合于使原料105比如煤或 生物质转化为热解反应产物比如焦油和/或一种或更多种不可冷凝气体 (NCG)的快速热解室。例如，由热解反应室102输出的一种或更多种NCG 可以包括但不限于，分子氢(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷 (CH4)、乙烷(C2H6)以及类似物。
快速热解反应室可以包括能够在不存在氧气时(或在减少的氧气环境 中)在约两秒内实施有机分子的热化学分解的任何热化学反应室。快速热解 通常通过RoelJ.M.Westerhof等人在“Effect of Temperature in Fluidized Bed Fast Pyrolysis ofBiomass:Oil Quality Assessment in Test Units”，Industrial& EngineeringChemistry Research，第49卷，第3版(2010)，第1160-1168页 中被描述，其通过引用以其整体并入本文。热解和快速热解还通常通过 Ayhan Demirbas等人在“An Overview ofBiomass Pyrolysis”Energy Sources， 第24卷，第3版(2002)，第471-482页中被描述，其通过引用以其整体并 入本文。
在另一个实施方案中，热解反应室102包括适合于使原料105比如生 物质转化为热解反应产物比如焦油和/或一种或更多种NCG的超临界热解 反应器。出于本公开内容的目的，‘超临界热解反应器’被解释为包括适合 于使用由超临界流体供应的热能实施原料材料的热解反应的任何反应器、 反应容器或反应室。超临界热解方法和系统在Walter等人于2014年3月 13日提交的美国专利申请14/209,798中被描述，该专利申请在上文以其整体并入。
在另一个实施方案中，热化学反应室104可以包括但不限于，流化床 反应器。
原料的燃烧可以通过采用外部热源(例如，热源108)比如核反应堆以供 应热能以驱动系统100的热解反应(或任何其他热分解处理)来避免、或至 少减少。此外，如本文先前提到的，超临界流体比如超临界CO2作为热解 反应室102中的工作流体的使用可以驱动原料材料的热解，而不产生通常 与燃烧驱动的热解反应相关的过量的温度。
在一个实施方案中，热解反应室102可以包括用于在约350℃和600℃ 之间的温度下使用从容纳于传热元件103内的一定体积的传热流体转移的 热能使原料105热分解成一种或更多种热解反应产物的热解反应室(例如， 快速热解反应器或超临界热解反应器)。例如，热解反应室102可以包括用 于在约350℃至600℃之间的温度下使用经由容纳于传热元件103内的一 定体积的传热流体比如超临界流体(例如，超临界CO2)从核反应堆转移的 热能热分解原料105的快速热解反应器。通过示例，热解反应室102可以 包括但不限于，用于在约350℃至600℃之间的温度下使用经由容纳于传 热元件103内的一定体积的超临界流体(例如，超临界CO2)从核反应堆转 移的热能热分解原料105的超临界热解反应器。
在另一个实施方案中，系统100可以包括炭储存单元150。在一个实 施方案中，炭储存单元150被可操作地耦合至热解的输出(例如，分离的输 出)并且配置成接收由原料105的热解反应产生的炭。
再次参照图1A，在一个实施方案中，系统100包括第二热能转移系统 118，所述第二热能转移系统118与热解反应室102的出口和内部热源比如 水煤气变换(WGS)反应器120热连通。在一个实施方案中，第二热能转移 系统118包括传热元件125，所述传热元件125配置成将热能从水煤气变 换反应器120内转移至加热元件122，以便使从热解反应室102输出的一 种或更多种热解反应产物(例如，焦油、H2、CO、CO2、CH4、C2H6以及类 似物)过热。在一个实施方案中，传热元件125可以包括但不限于，传热回 路、传热线以及类似物。
在一个实施方案中，第二传热系统118可以包括第一热交换器，所述 第一热交换器布置于WGS反应器120内并且布置成将来自WGS反应器 120的放热WGS反应的热转移至传热元件125的传热流体。例如，WGS 反应器120可以在约600℃至700℃的范围内的温度下将热能转移至传热 流体。在另一个实施方案中，第二传热系统118的加热元件122可以包括第二热交换器，所述第二热交换器布置成接近热解反应室102的输出并且 配置成使从热解反应室102输出的一种或更多种热解反应过热。
第二热能转移系统118的传热元件125比如传热回路可以包括本领域 中已知的用于将热能从WGS反应器转移至另外的子系统的任何传热流体。 例如，第二热能转移系统的传热元件125的传热流体可以包括但不限于， 水、加压气体、液体金属、熔融盐、超临界流体以及类似物。
在另一个实施方案中，系统100包括配置成产生过热蒸汽的蒸汽发生 器124。在一个实施方案中，蒸汽发生器124包括布置成使由蒸汽发生器 124产生的过热蒸汽与过热的热解反应产物混合的出口。例如，蒸汽发生 器124的输出可以被放置成经由三通阀129与热解反应室102的输出流体 连通，允许过热蒸汽和过热的热解反应产物的混合。
在另一个实施方案中，蒸汽发生器124布置成经由来自一个或更多个 下游内部热源(例如，WGS 120和甲醇反应器138)的热能和来自外部水源 140的水的组合接收一定体积的饱和蒸汽。例如，蒸汽发生器124的入口 可以被放置成与外部水源流体连通并且布置成在经由由一个或更多个下 游内部热源供应的热使来自外部水源140的水转化为饱和蒸汽之后接收一 定体积的饱和蒸汽(例如，T＝100℃)。
在另一个实施方案中，第二热能转移系统118的传热元件125还配置 成将热能从水煤气变换反应器120内转移至另外的加热元件123，以便将 热能转移至来自冷水来源140的水，从而产生本文另外进一步详细讨论的 饱和蒸汽，然后将该饱和蒸汽转移至蒸汽发生器124。
在另一个实施方案中，蒸汽发生器124配置成将热能供应至饱和蒸汽， 以便形成用于与过热的热解产物混合的过热蒸汽。例如，蒸汽发生器124 可以在650℃和750℃之间的温度下产生过热蒸汽。在另一个实施方案中， 蒸汽发生器124可以接收来自下游内部热源(例如，蒸汽重整器供应部)的 热能。例如，蒸汽发生器124可以在650℃和750℃之间的温度下接收来 自内部下游热源比如蒸汽重整器126(如本文另外更加详细地讨论的)的热能。
在另一个实施方案中，蒸汽重整器126放置成与热解反应室的出口和 蒸汽发生器的出口流体连通(例如，经由三通阀129)。在另一个实施方案中， 在使过热的热解反应产物和过热蒸汽混合之后，混合输出119可以供应至 蒸汽重整器126。在一个实施方案中，混合输出119可以包括但不限于， 蒸汽、焦油以及一种或更多种NCG。在另一个实施方案中，混合输出119 可以包括但不限于，具有在约650℃和750℃之间的温度的蒸汽、焦油以 及一种或更多种NCG。
在另一个实施方案中，蒸汽重整器126配置成使由过热的热解反应产 物和过热蒸汽组成的混合产物119转化为一种或更多种重整产物。在一个 实施方案中，从蒸汽重整器输出的一种或更多种重整产物127可以包括但 不限于，H2和CO。本文提到，蒸汽重整可以用于在高温下使蒸汽与一种 或更多种初始烃产物反应以产生氢气。例如，在甲烷(CH4)的情况下，蒸汽 重整器可以使蒸汽水与甲烷反应以形成如下文所示的一氧化碳和分子氢 (H2)的输出：
CH4+H2O→CO+3H2
在一个实施方案中，还提到，除CO和H2之外，另外的化合物可能在 重整器之后存在于产物蒸汽中，这归因于离开重整器的未反应的化合物， 比如NCG。例如，蒸汽重整器126的输出可以包括除CO和H2之外的NCG， 比如CO2。本文还提到，上述反应不是限制性的。而是，上文的描述仅仅 出于说明性目的而提供并且本文预期，本领域中已知的任何蒸汽重整工艺 都可以应用于混合产物119以产生一种或更多种重整产物。
在另一个实施方案中，蒸汽重整器126配置成将热能转移至蒸汽发生 器124，如先前描述的。在一个实施方案中，系统100包括与蒸汽重整器 126和蒸汽发生器124热连通的第三热能转移系统160。在一个实施方案 中，第三热能转移系统160包括传热元件128。在一个实施方案中，传热 元件128可以包括但不限于，传热回路、传热线以及类似物。例如，传热元件128可以包括但不限于，填充有传热流体(例如，加压的传热流体)并 且放置成与蒸汽重整器126和蒸汽发生器124的一部分或更多部分热连通 (例如，直接地或间接地)的传热回路。例如，传热流体可以包括但不限于， 液体(例如，液体金属或熔融盐)、气体(例如，加压气体)、水或超临界流体 (例如，超临界二氧化碳)。在一个实施方案中，第三热能转移系统160包 括一个或更多个热交换器。例如，第三能量转移系统160可以包括第一热 交换器，所述第一热交换器用于将热能(例如，在650℃至750℃的范围内 的温度下的热能)从蒸汽重整器126转移至传热元件128的传热流体。此外， 第三传热系统160可以包括第二热交换器，所述第二热交换器用于将热能 从传热元件128的传热流体转移至蒸汽发生器124的工作流体，如本文先 前描述的，蒸汽发生器124然后用于产生过热蒸汽。
在另一个实施方案中，蒸汽重整器126配置成接收来自下游内部热源 (例如，压缩系统131)的热能，如本文另外更加详细地讨论的。本文提到， 蒸汽重整器126可以在高温比如在800℃和950℃之间的高温下经由耦合 至下游内部热源的传热流体接收热能。在另一个实施方案中，包含于传热 流体中的热能在蒸汽重整过程期间被部分地转移至混合产物119。因此， 相对于输入流体，从蒸汽重整器输出且转移至蒸汽发生器的传热流体具有 减少的热能并且因此较低的温度。例如，如上文讨论的，蒸汽重整器126 可以在650℃至750℃的范围内的温度下将热能转移至蒸汽发生器124。
在另一个实施方案中，水煤气变换反应器120放置成与蒸汽重整器126 的出口流体连通并且配置成接收蒸汽重整器的输出127。在另一个实施方 案中，水煤气变换反应器120适合于经由水煤气变换反应使来自蒸汽重整 器126的一种或更多种重整产物127的至少一部分转化为一种或更多种合 成气产物。本文提到，水煤气变换反应包括一氧化碳与水蒸气的反应。例 如，碳的水煤气变换反应可以采取以下形式：
CO+H2O→CO2+H2
在一个实施方案中，水煤气变换反应器120的反应产物用于形成合成 气的组分。在一个实施方案中，合成气包括但不限于，CO和H2。在另一 个实施方案中，合成气包括但不限于，CO、H2和CO2。本文提到，适合 于产生合成气的任何水煤气变换反应过程可以通过系统100来实施。
在另一个实施方案中，如本文先前提到的，来自水煤气变换反应器120 的水煤气变换反应的热能可以转移至加热元件122(用于使一种或更多种热 解反应产物过热)和加热元件123(用于在被蒸汽发生器124使用之前形成 饱和蒸汽)。
在另一个实施方案中，压缩系统131放置成与水煤气变换反应器120 的出口流体连通。在一个实施方案中，压缩系统131配置成在至少一个压 缩阶段中压缩从水煤气变换反应器120输出的合成气产物121。在一个实 施方案中，压缩系统131包括第一压缩机134，所述第一压缩机134与水 煤气变换反应器120的出口流体连通并且配置成在第一压缩阶段中压缩合 成气产物121。例如，第一压缩阶段可以包括将合成气产物从在20-100个 大气压的范围内的输入压力压缩至在2500-4500个大气压的范围内的输出 压力。此外，压力的大的增加导致大的温度增加，据此温度可以从约400℃ -600℃的输入温度增加至800℃-1000℃的输出温度。
在另一个实施方案中，在第一压缩阶段之后，系统100可以提取热能。 在一个实施方案中，第三热能转移系统160包括配置成在第一压缩阶段期 间从合成气产物中提取热能的第一热交换器130。在另一个实施方案中， 第三热能转移系统配置成经由容纳于传热元件128中的传热流体将提取的 热能转移至蒸汽重整器126。
在另一个实施方案中，压缩系统131包括第二压缩机136，所述第二 压缩机136与第一压缩机134的出口流体连通并且配置成在第二压缩阶段 中压缩合成气产物121。例如，第二压缩阶段可以包括将合成气产物从在 20-100个大气压的范围内的输入压力压缩至在2500-4500个大气压的范围 内的输出压力。另外，在第二压缩阶段期间的压力的大的增加导致大的温 度增加，据此温度可以从约200℃-500℃的输入温度增加至800℃-1000℃ 的输出温度。本文提到，上文关于在第一压缩阶段和第二压缩阶段期间的 温度范围和压力范围提供的值不是限制性的并且应当被仅仅解释为是说 明性的。
在另一个实施方案中，在第二压缩阶段之后，系统100可以再次提取 热能。在一个实施方案中，第三热能转移系统160包括配置成在第二压缩 阶段期间从合成气产物中提取热能的第二热交换器132。在另一个实施方 案中，第三热能转移系统配置成经由容纳于传热元件128中的传热流体将 提取的热能转移至蒸汽重整器126。
在另一个实施方案中，系统100包括甲醇反应器138，所述甲醇反应 器138放置成与压缩系统的出口流体连通并且配置成使压缩的至少一种合 成气产物转化为一定体积的甲醇。本文提到，本领域中已知的任何合成气 -至-甲醇转化工艺都可以通过甲醇反应器138来利用。本文还提到，合成 气-至-甲醇转化通常通过以下反应来指示：
CO2+3H2→CH3OH+H2O
CO+2H2→CH3OH
CO2→CO+H2O
在一个实施方案中，系统100包括与甲醇反应器138和来自外部水源 140的一定体积的水热连通的第四热能转移系统。在另一个实施方案中， 第四能量转移系统138配置成将来自在甲醇反应器138中实施的放热的合 成气-至-甲醇反应的热能转移至来自外部水源140的水，以在形成过热蒸 汽时形成被蒸汽发生器124使用的饱和蒸汽。例如，第四热能转移系统142 可以包括传热元件145(例如，传热回路)，所述传热元件145包含适合于将 热能从甲醇反应器138(例如，经由热交换器138)转移至如本文先前描述的 配置成加热来自外部水源140的水的热交换器144的传热流体(类似于本文 先前描述的各种传热元件)。
在另一个实施方案中，系统100包括甲醇-至-汽油(MTG)反应器，所 述甲醇-至-汽油(MTG)反应器与甲醇反应器138的出口流体连通并且配置 成使一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。本文提到， MTG反应器146可以包括本领域中已知的任何甲醇-至-汽油反应器。在另 一个实施方案中，由MTG反应器146产生的汽油产物可以储存于储存单 元148中。
图1D示出配备有炭燃烧器154的系统100。在一个实施方案中，炭燃 烧器154被可操作地耦合至热解室102的输出。在另一个实施方案中，炭 燃烧器154配置成接收来自热解室102的一定体积的炭。在另一个实施方 案中，炭燃烧器154适合于燃烧接收的体积的炭。在另一个实施方案中， 炭燃烧器154与蒸汽重整器126热连通并且配置成将热能供应至蒸汽重整 器126。
在另一个实施方案中，系统100包括另外的蒸汽发生器152。在一个 实施方案中，另外的蒸汽发生器152与一个或更多个热源108的一部分热 连通并且配置成使用由一个或更多个热源108供应的热能使供应的水转化 为蒸汽。在另一个实施方案中，蒸汽发生器的蒸汽输出156可以供应至系 统100的一个或更多个子系统(例如，蒸汽重整器)。
以下是描绘实施方式的一系列流程图。为了易于理解，流程图被组织 为使得初始的流程图经由示例实施方式呈现实施方式，且在下文中，以下 的流程图呈现可选的实施方式和/或初始的流程图的扩展，作为在一个或更 多个较早呈现的流程图上建立的子部件操作或另外的部件操作。本领域技 术人员将认识到，本文所利用的呈现的方式(例如，以呈现示例实施方式的 流程图的呈现开始，且在其后在随后的流程图中提供另外的和/或进一步的 细节)通常允许快速且容易理解各种过程实施方式。另外，本领域技术人员 将进一步认识到，本文所使用的呈现的方式还使其自身适合于模块化设计 范式和/或目标定向的程序设计范式。
图2示出代表与碳质原料的气化相关的示例操作的操作流程200。在 图2中且在包括操作流程的各种实施例的以下附图中，讨论和解释可以相 对于图1A至图1D的上述示例和/或相对于其他示例和上下文来提供。然 而，应理解，操作流程可以在许多其他环境和上下文中、和/或在图1A至 图1D的修改版本中执行。而且，虽然在示出的顺序中存在各种操作流程， 但应当理解，各种操作可以以除示出的那些顺序之外的其他顺序来进行， 或可以并行地进行。
在开始操作之后，操作流程200移动至原料接收操作210。原料接收 操作210描绘接收一定体积的原料。例如，如图1A至图1D中所示，热解 反应室可以经由原料供应系统111接收来自原料供应部110的一种或更多 种原料材料105。通过另一个示例，来自原料供应部110的原料可以在通 过预加热器116预加热和进入热解反应室102中之前经由研磨机112处理。 此外，一种或更多种原料材料可以包括但不限于，碳质材料，比如，但不 限于，煤、生物质、混合来源的生物材料、塑料、垃圾和填埋场废物。
然后，能量供应操作220描绘将热能供应至一定体积的原料以经由至 少一种热解反应使一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反 应产物。例如，如图1A至图1D所示，由一个或更多个热源108产生的热 能可以被转移至容纳于热解反应室102内的一定体积的原料105，以经由 至少一种热解反应使一定体积的原料105的一部分转化为一种或更多种热 解反应产物。例如，热能可以经由容纳超临界流体工作流体的第一热能转 移系统104的传热元件103从与热解反应室102热连通的一个或更多个热 源108转移。此外，一个或更多个热源108可以包括但不限于，一个或更 多个核反应堆，比如，但不限于，熔融盐冷却核反应堆、液体金属冷却反 应堆、气冷反应堆或超临界流体冷却反应堆。
然后，过热操作230描绘使至少一种热解反应产物过热。例如，如图 1A至图1D中所示，第二热能系统118可以将来自水煤气变换反应器120 的水煤气变换反应的热能转移至加热元件122(例如，热交换器)，以便使从 热解反应室102输出的热解反应产物过热。
然后，蒸汽提供操作240描绘提供一定体积的过热蒸汽。例如，如图 1A至图1D中所示，蒸汽发生器124可以提供过热蒸汽。例如，蒸汽发生 器124可以接收一定体积的饱和蒸汽并且使饱和蒸汽的至少一部分转化为 过热蒸汽。
然后，混合操作250描绘使一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种热 解反应产物混合。例如，如图1A至图1D中所示，三通阀129可以使来自 蒸汽发生器124的一定体积的过热蒸汽和一定体积的过热的热解反应产物 混合或组合。
然后，转化操作260描绘经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重 整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物。例如，如图1A至图1D 中所示，水煤气变换反应器120可以经由水煤气变换反应使从蒸汽重整器 126接收的一种或更多种重整产物转化为一种或更多种合成气产物121。
然后，压缩操作270描绘在至少一个压缩阶段中压缩至少一种合成气 产物。例如，如图1A至图1D中所示，压缩系统131可以压缩从水煤气变 换反应器120接收的合成气产物。
然后，合成气-至-甲醇转化操作280描绘使压缩的至少一种合成气产 物的至少一部分转化为一定体积的甲醇。例如，如图1A至图1D中所示， 甲醇反应器138可以转化压缩系统131接收的合成气并且使合成气131转 化为甲醇。
然后，甲醇-至-MTG转化操作290描绘使一定体积的甲醇的至少一部 分转化为一定体积的汽油。例如，如图1A至图1D中所示，MTG反应器 146可以使从甲醇反应器138接收的甲醇转化为汽油148。
图3示出代表与产生核反应堆核心负载分配相关的示例操作的操作流 程300。在开始操作之后，操作流程300移动至原料接收操作310。原料 接收操作310描绘接收一定体积的原料。例如，如图1A至图1D中所示， 热解反应室可以经由原料供应系统111接收来自原料供应部110的一种或 更多种原料材料105。通过另一个示例，来自原料供应部110的原料可以 在通过预加热器116预加热和进入热解反应室102中之前经由研磨机112 处理。此外，一种或更多种原料材料可以包括但不限于，碳质材料，比如， 但不限于，煤、生物质、混合来源的生物材料、塑料、垃圾和填埋场废物。
然后，能量供应操作320描绘将热能供应至一定体积的原料以经由至 少一种热解反应使一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反 应产物。例如，如图1A至图1D中所示，由一个或更多个热源108产生的 热能可以被转移至容纳于热解反应室102内的一定体积的原料105，以经 由至少一种热解反应使一定体积的原料的一部分转化为一种或更多种热 解反应产物。例如，热能可以经由容纳超临界流体工作流体的第一热能转 移系统104的传热元件103从与热解反应室102热连通的一个或更多个热 源108转移。此外，一个或更多个热源108可以包括但不限于，一个或更 多个核反应堆，比如，但不限于，熔融盐冷却核反应堆、液体金属冷却反 应堆、气冷反应堆或超临界流体冷却反应堆。
然后，过热操作330描绘使至少一种热解反应产物过热。例如，如图 1A至图1D中所示，第二热能系统118可以将来自水煤气变换反应器120 的水煤气变换反应的热能转移至加热元件122(例如，热交换器)，以便使从 热解反应室102输出的热解反应产物过热。
然后，蒸汽提供操作340描绘提供一定体积的过热蒸汽。例如，如图 1A至图1D中所示，蒸汽发生器124可以提供过热蒸汽。例如，蒸汽发生 器124可以接收一定体积的饱和蒸汽并且使饱和蒸汽的至少一部分转化为 过热蒸汽。
然后，混合操作350描绘使一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种热 解反应产物混合。例如，如图1A至图1D中所示，三通阀129可以使来自 蒸汽发生器124的一定体积的过热蒸汽和一定体积的过热的热解反应产物 混合或组合。
然后，转化操作360描绘经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重 整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物。例如，如图1A至图1D 中所示，水煤气变换反应器120可以经由水煤气变换反应使从蒸汽重整器 126接收的一种或更多种重整产物转化为一种或更多种合成气产物121。
本领域技术人员将认识到，最新技术水平已经进展到在系统的方面的 硬件、软件和/或固件实施方式之间只存在很小的区别；硬件、软件和/或 固件的使用通常(但不总是如此，因为在某些环境下，硬件和软件之间的选 择可以变得有意义)是代表成本相对于效率权衡的设计选择。本领域技术人 员将理解，存在可以实现本文描述的过程和/或系统和/或其他技术的各种 媒介物(例如，硬件、软件和/或固件)，并且优选的媒介物将随着其中过程 和/或系统和/或其他技术被部署的环境而改变。例如，如果实施者确定速 度和准确度是最重要的，那么实施者可以选择主要是硬件和/或固件的媒介 物；可选择地，如果柔性是最重要的，那么实施者可以选择主要软件的实 施方式；或，又一次可选择地，实施者可以选择硬件、软件和/或固件的某 种组合。因此，存在可以实现本文描述的过程和/或装置和/或其他技术的 若干可能的媒介物，该若干可能的媒介物中没有一个固有地优于其他媒介物，因为待被利用的任何媒介物是取决于该媒介物将被部署在其中的环境 以及实施者的具体考虑(例如，速度、柔性或可预测性)而做出的选择，而 任何这些都可以改变。本领域技术人员将认识到，实施方式的光学方面将 通常采用光学定向的硬件、软件和/或固件。
在本文描述的某些实施方式中，逻辑实施方式以及类似的实施方式可 以包括软件或其他控制结构。例如，电子电路可以将电流的一个或更多个 路径构造且布置成实施如本文描述的各种功能。在某些实施方式中，一个 或更多个媒介可以被配置成当这类媒介保持或传输可操作以如本文描述 地进行的装置-可检测的指令时承载装置-可检测的实施方式。在某些变体 中，例如，实施方式可以包括对现有的软件或固件、或门阵列或可编程硬件进行升级或修改，比如通过进行与本文描述的一个或更多个操作相关的 一个或更多个指令的接收或传输。可选择地或此外，在某些变体中，实施 方式可以包括特定用途的硬件、软件、固件部件、和/或执行或以其他方式 调用特定用途部件的通用部件。规格参数或其他实施方式可以通过如本文 描述的有形传输媒介中的一个或更多个实例、任选地通过包传输或以其他 方式通过在不同的时间穿过分布式媒介来传输。
可选择地或此外，实施方式可以包括执行特定用途的指令序列或调用 电路，以用于启用、触发、协调、请求或以其他方式引起本文描述的几乎 任何功能性操作的一次或更多次发生。在某些变体中，本文的操作描述或 其他逻辑描述可以被表达为源代码，并且作为可执行的指令序列来编译或 以其他方式调用。例如，在某些环境中，实施方式可以整体地或部分地通 过源代码比如C++或其他代码序列来提供。在其他实施方式中，使用可商 购和/或本领域的技术，源代码或其他代码实施方式可以被编译/实施/翻译/ 转换成高级描述语言(例如，最初以C或C++编程语言来实施描述的技术， 并且其后将该编程语言实施方式转换成可逻辑合成的语言实施方式、硬件 描述语言实施方式、硬件设计模拟实施方式、和/或其他这种类似的表达模 式)。例如，逻辑表达(例如，计算机编程语言实施方式)的某些或全部可以 表现为Verilog式硬件描述(例如，经由硬件描述语言(HDL)和/或超高速集成电路硬件描述语言(VHDL))或可以然后用于产生具有硬件(例如，特定应 用的集成电路)的物理实施方式的其他电路模型。本领域技术人员将认识到 如何获得、配置并且优化合适的传输或计算机的元件、材料供应、致动器、 或鉴于这些教导的其他结构。
经由使用框图、流程图和/或示例，前面的详细描述已经陈述装置和/ 或过程的各种实施方案。至于这类框图、流程图和/或示例包含一个或更多 个功能和/或操作，本领域技术人员将理解，这类框图、流程图或示例内的 每个功能和/或操作可以单独地和/或集体地通过宽范围的硬件、软件、固 件或实质上其任何组合来实施。在一个实施方案中，本文描述的主题的若 干部分可以经由特定应用的集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成形式来实施。然而，本领域技术人员 将认识到，本文描述的实施方案的某些方面可以整体地或部分地被等效地 实施在集成电路中、实施为运行在一个或更多个计算机上的一个或更多个 计算机程序(例如，实施为运行在一个或更多个计算机系统上的一个或更多 个程序)、实施为运行在一个或更多个处理器上的一个或更多个程序(例如， 实施为运行在一个或更多个微处理器上的一个或更多个程序)、实施为固件、或实施为实质上其任何组合，并且鉴于本公开内容，设计该电路和/ 或编写用于该软件和/或固件的代码将是很好地在本领域的技术人员的技 能范围内的。另外，本领域技术人员将理解，本文描述的主题的机制能够 以多种形式被分布为程序产品，并且本文描述的主题的说明性实施方案的 应用与实际用来实施该发布的信号承载媒介的特定类型无关。信号承载媒 介的示例包括但不限于以下：可记录型媒介，比如软盘、硬盘驱动器、光 盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型 媒介，比如数字的和/或模拟式的通信媒介(例如，纤维光缆、波导件、有 线通信链接、无线通信链接(例如，发射器、接收器、发射逻辑器、接收逻 辑器等)等)。
一般意义上，本领域的技术人员将认识到，本文描述的各种实施方案 可以通过具有宽范围的电气部件(比如硬件、软件、固件、和/或实质上其 任意组合)以及可以赋予机械力或运动的宽范围的部件(比如刚体、弹簧或 者扭转体、液压件、电磁致动装置、和/或实质上其任意组合)的各种类型 的机电系统来单独地和/或集体地实施。因此，如本文使用的“机电系统”包 括但不限于：与变送器(例如，致动器、马达、压电晶体、微机电系统(MEMS)等)可操作地耦合的电气回路、具有至少一个分立电路的电气回路、具有至 少一个集成电路的电气回路、具有至少一个特定应用的集成电路的电气回 路、形成由计算机程序配置的通用计算装置(例如，由计算机程序(该程序 至少部分地实施本文描述的过程和/或装置)配置的通用计算机、或由计算 机程序(该程序至少部分地实施本文描述的过程和/或装置)配置的微处理器) 的电气回路、形成存储装置(例如，多种形式的存储器(例如，随机访问的、 闪速的、只读的等))的电气回路、形成通信装置(例如，调制解调器、通信 切换机、光电设备等)的电气回路、和/或与之相连的任何非电气模拟回路， 比如光学的或其他模拟回路。本领域技术人员还将理解，机电系统的示例 包括但不限于多种消费电子系统、医用器件、以及其他系统，比如机动化 的运输系统、工厂自动化系统、安保系统和/或通信系统/计算系统。本领 域技术人员将认识到，如本文使用的机电的不一定限于既具有电气致动又具有机械致动的系统，除非上下文中另外说明。
一般意义上，本领域技术人员将认识到，本文描述的可以通过宽范围 的硬件、软件、固件和/或其任何组合单独地和/或集体地实施的各个方面 可以被视作包括各种类型的“电气回路”。因此，如本文使用的“电气回路” 包括但不限于，具有至少一个分立电路的电气回路、具有至少一个集成电 路的电气回路、具有至少一个特定应用的集成电路的电气回路、形成由计 算机程序配置的通用计算装置(例如，由计算机程序(该程序至少部分地实施本文描述的过程和/或装置)配置的通用计算机、或由计算机程序(该程序 至少部分地实施本文描述的过程和/或装置)配置的微处理器)的电气回路、 形成存储装置(例如，多种形式的存储器(例如，随机访问的、闪速的、只 读的等))的电气回路、和/或形成通信装置(例如，调制解调器、通信切换机、 光电设备等)的电气回路。本领域技术人员将认识到，本文描述的主题可以 以模拟方式或数字方式或其某种组合来实施。
本领域技术人员将认识到，本文描述的装置和/或过程的至少一部分可 以被集成至数据处理系统中。本领域技术人员将认识到，数据处理系统通 常包括以下中的一个或更多个：系统单元外壳、视频显示装置、存储器比 如易失性存储器或非易失性存储器、处理器比如微处理器或数字信号处理 器、计算实体比如操作系统、驱动器、图形用户界面和应用程序、一个或 更多个交互装置(例如，触摸板、触摸屏、天线等)和/或包括反馈回路和控 制马达(例如，用于感测位置和/或速度的反馈；用于移动和/或调整部件和/ 或数量的控制马达)的控制系统。数据处理系统可以利用合适的可商购部件 来实施，比如通常在数据计算/通信和/或网络计算/通信系统中发现的那些 部件。
本领域技术人员将认识到，为了概念清楚起见，本文描述的组成部分 (例如操作)、装置、物体以及伴随它们的讨论被用作示例，并且预期各种 构型修改。因此，如本文所使用的，陈述的具体实施例以及伴随的讨论意 图是它们的较一般的类别的代表。一般来说，任何特定实施例的使用意图 是其类别的代表，并且特定组成部分(例如操作)、装置和物体的未包括内 容不应该被认为是限制性的。
尽管使用者在本文被显示/描述为单一的示出的附图，但本领域技术人 员将理解，使用者可以是人类使用者、机器人使用者(例如，计算实体)和/ 或大体上其任何组合的代表(例如，使用者可以通过一个或更多个机器人代 理来辅助)，除非上下文另外规定。本领域技术人员将理解，一般来说，使 用者可以被称作“发送器”和/或其他实体定向的术语(当这类术语在本文被 使用时)，除非上下文另外规定。
关于本文的大体上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可 以适于上下文和/或应用来将复数翻译为单数和/或将单数翻译为复数。为 了清楚的目的，各种单数/复数置换在本文不作特别陈述。
本文描述的主题有时示出容纳于不同的其他部件中的或与不同的其 他部件连接的不同的部件。应理解，这类描绘的构造仅仅是示例性的，并 且实际上，可以实施实现相同功能的许多其他的构造。在概念意义上，实 现相同功能的部件的任何布置是有效地“相关联的”，使得期望的功能被实 现。因此，本文被组合以实现特定的功能的任何两个部件都可以被看作彼 此“相关联”，使得期望的功能被实现，而无论构造或中间部件如何。同样， 如此关联的任何两个部件也可以被视为是彼此“可操作地连接”或“可操作 地耦合”以实现期望的功能，并且能够被如此关联的任何两个部件也可以视 作是彼此“可可操作地耦合的”以实现期望的功能。可可操作地耦合的具体 示例包括但不限于物理地可配对和/或物理地相互作用的部件、和/或无线 地可相互作用和/或无线地相互作用的部件、和/或逻辑地相互作用、和/或 逻辑地可相互作用的部件。
在某些情况下，一个或更多个部件在本文可以被称为“配置成”、“可配 置成”、“可操作/可操作来”、“适合/可适合”、“能够”、“可符合/符合”等。 本领域技术人员将认识到，这类术语(例如，“配置成”)可以通常包括活动 状态的部件和/或非活动状态的部件和/或备用状态的部件，除非在上下文 中另外要求。
虽然已经示出和描述了本文描述的本主题的特定方面，但是对于本领 域技术人员将明显的是，基于本文的教导可以作出变化和修改，而不偏离 本文所描述的主题及其更宽的方面，并且因此，所附的权利要求在它们的 范围内将包括所有这类变化和修改，正如在本文所描述的主题的真实精神 和范围内。本领域中技术人员将理解，一般来说，本文且尤其在所附的权 利要求(例如，所附的权利要求的主体)中使用的术语通常意图为“开放式” 术语(例如，术语“包括(including)”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有” 应当解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应当解释为“包括但不限于” 等)。本领域技术人员还将理解，如果意图得到特定数目的引入的权利要求 叙述，那么这种意图将在权利要求中被明确地叙述，并且在不存在这种叙 述时，这种意图不存在。例如，作为对理解的帮助，以下所附的权利要求 可以包含引导性短语“至少一个”和“一个或更多个”的使用以引入权利要求 叙述。然而，这类短语的使用不应当解释为隐含通过不定冠词“一(a)”或“一(an)”引入权利要求叙述将包含这类引入的权利要求叙述的任何特定的权 利要求限制为包含仅一个这种叙述的权利要求，甚至当相同的权利要求包 括引导性短语“一个或更多个”或“至少一个”和不定冠词比如“一(a)”或“一 (an)”(例如，“一(a)”或“一(an)”通常应解释为意指“至少一个”和“一个或更多 个”)；这对于用于引导权利要求叙述的定冠词的使用是适用的。另外，即 使特定数目的引入的权利要求叙述被明确地叙述，本领域技术人员将认识到，这类叙述通常应当解释为意指至少该叙述的数目(例如，没有其他修饰 的“两个叙述”的单纯叙述通常意指至少两个叙述，或两个或更多个叙述)。 此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些情况下， 一般来说，这种构造在意义上意图是本领域技术人员在惯例中所理解的意 思(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于只具有A、 只具有B、只具有C、具有A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/ 或A、B和C一起等的系统)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个” 的惯例的那些情况下，一般来说，这种构造在意义上意图是本领域技术人 员在惯例中所理解的意思(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统” 将包括但不限于只具有单独的A、只具有B、只具有C、具有A和B一起、 A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。本领域技术 人员还将理解，通常，表示两个或更多个可选择的术语的分离的词语和/ 或短语无论在说明书、权利要求还是在附图中都应当被理解为设想包括术 语中的一个、术语中的任一个或两个术语的可能性，除非上下文另外规定。 例如，短语“A或B”将通常被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
关于所附权利要求，本领域技术人员将理解，其中所叙述的操作通常 可以按任何顺序来进行。而且，尽管各种操作流程按顺序呈现，但应理解， 各种操作可以按除示出的那些顺序之外的其他顺序来进行，或者可以同时 进行。这类交替的排序的示例可以包括重叠、交织、中断、重排序、递增、 预备、追加、并发、逆序或其他变体排序，除非上下文另外说明。此外， 术语如“响应于”、“与……相关”或其他过去时形容词通常不意图排斥这类 变体，除非上下文中另外说明。
本文描述的主题的各个方面在以下编号的项目中被提出：
1.一种方法，包括：
接收一定体积的原料；
将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述 一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；
使所述至少一种热解反应产物过热；
提供一定体积的过热蒸汽；
使所述一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种热解反应产物混合；
经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产物的至少一部分转 化为至少一种合成气产物；
在至少一个压缩阶段压缩所述至少一种合成气产物；
使压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇； 以及
使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
2.如项目1所述的方法，其中所述接收一定体积的原料包括：
接收一定体积的煤。
3.如项目1所述的方法，其中所述将热能供应至所述一定体积的原 料以经由至少一种热解反应使所述一定体积的原料的至少一部分转化为 至少一种热解反应产物包括：
将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述 一定体积的原料的至少一部分转化为包括焦油和不可冷凝气体中的至少 一种的至少一种热解反应产物。
4.如项目3所述的方法，其中所述将热能供应至所述一定体积的原 料以经由至少一种热解反应使所述一定体积的原料的至少一部分转化为 包括焦油和不可冷凝气体中的至少一种的至少一种热解反应产物包括：
将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述 一定体积的原料的至少一部分转化为包括焦油、分子氢、一氧化碳、二氧 化碳、甲烷和乙烷中的至少一种的至少一种热解反应产物。
5.如项目1所述的方法，其中所述经由至少一种水煤气变换反应使 至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物包括：
在蒸汽重整过程期间将热能供应至所述过热的至少一种热解反应产 物和所述一定体积的过热蒸汽以形成至少一种重整产物。
6.如项目5所述的方法，其中所述在蒸汽重整过程期间将热能供应 至所述过热的至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽以形成 至少一种重整产物包括：
在蒸汽重整过程期间将热能供应至所述过热的至少一种热解反应产 物和所述一定体积的过热蒸汽以形成包括分子氢和一氧化碳中的至少一 种的至少一种重整产物。
7.如项目5所述的方法，其中所述在蒸汽重整过程期间将热能供应 至所述过热的至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽以形成 至少一种重整产物包括：
在所述至少一个压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热 能；
在蒸汽重整过程期间将提取的热能的至少一部分供应至所述过热的 至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽。
8.如项目7所述的方法，其中所述在所述至少一个压缩阶段期间从 所述至少一种合成气产物中提取热能包括：
在第一压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能；以及
在第二压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能。
9.如项目1所述的方法，其中所述使所述至少一种热解反应产物过 热包括：
将来自所述至少一种水煤气变换反应的热能供应至所述至少一种热 解产物；以及
经由来自所述至少一种水煤气变换反应的供应的热能使所述至少一 种热解反应产物过热。
10.如项目1所述的方法，其中所述提供一定体积的过热蒸汽包括：
接收一定体积的水；
将来自所述至少一种合成气产物的至少一部分至一定体积的甲醇的 转化的热能供应至所述一定体积的水以形成一定体积的饱和蒸汽；以及
将热能供应至所述一定体积的饱和蒸汽以产生一定体积的过热蒸汽。
11.如项目1所述的方法，其中所述经由至少一种水煤气变换反应使 至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物包括：
经由至少一种水煤气变换反应使所述至少一种重整产物的至少一部 分转化为包括分子氢、一氧化碳和二氧化碳中的至少一种的至少一种合成 气产物。
12.如项目1所述的方法，其中所述使压缩的至少一种合成气产物的 至少一部分转化为一定体积的甲醇包括：
通过除去来自所述至少一种合成气产物的至少一部分的热能使所述 压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇。
13.如项目1所述的方法，其中所述使所述一定体积的甲醇的至少一 部分转化为一定体积的汽油包括：
经由甲醇-至-气体(MTG)转化工艺使所述一定体积的甲醇的至少一部 分转化为一定体积的汽油。
14.一种方法，包括：
接收一定体积的原料；
将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述 一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；
使所述至少一种热解反应产物过热；
提供一定体积的过热蒸汽；
使所述一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种热解反应产物混合；以 及
经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产物的至少一部分转 化为至少一种合成气产物。
15.一种设备，包括：
热解反应室，其用于容纳一定体积的原料；
第一热能转移系统，其与所述热解反应室和至少一个热源热连通，用 于使所述一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；
第二热能转移系统，其与所述热解反应室的出口和内部热源热连通， 用于使所述至少一种热解反应产物过热；
蒸汽发生器，其包括布置成使所述过热蒸汽与过热的至少一种热解反 应产物混合的出口；
蒸汽重整器，其与所述热解反应室的出口和所述蒸汽发生器的出口流 体连通，所述蒸汽重整器配置成使所述过热的至少一种热解反应产物和所 述过热蒸汽转化为至少一种重整产物；
水煤气变换反应器，其与所述蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成 经由至少一种水煤气变换反应使所述至少一种重整产物的至少一部分转 化为至少一种合成气产物；
压缩系统，其与所述水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在 至少一个压缩阶段压缩所述至少一种合成气产物；
甲醇反应器，其与所述压缩系统的出口流体连通并且配置成使压缩的 至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇；以及
甲醇-至-汽油反应器，其与所述甲醇反应器的出口流体连通并且配置 成使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
16.如项目15所述的设备，其中所述原料包括：
碳质材料。
17.如项目16所述的设备，其中所述原料包括：
煤、生物质、混合来源的生物材料、塑料、垃圾和填埋场废物中的至 少一种。
18.如项目15所述的设备，其中所述至少一个热源包括：
至少一个核反应堆。
19.如项目18所述的设备，其中所述至少一个核反应堆包括：
熔融盐冷却核反应堆系统、液体金属冷却反应堆系统、气冷反应堆系 统和超临界流体冷却反应堆系统中的至少一种。
20.如项目15所述的设备，其中所述第一热能转移系统包括：
直接热交换系统。
21.如项目15所述的设备，其中所述第一热能转移系统包括：
间接热交换系统。
22.如项目15所述的设备，其中所述第一热能转移系统包括：
传热元件，其容纳所述至少一种热源的工作流体。
23.如项目22所述的设备，其中所述工作流体包括：
超临界流体。
24.如项目15所述的设备，其中所述内部热源是所述水煤气变换反 应器。
25.如项目15所述的设备，其中所述至少一种热解反应产物包括：
焦油和不可冷凝气体中的至少一种。
26.如项目25所述的设备，其中所述不可冷凝气体包括：
分子氢、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和乙烷中的至少一种。
27.如项目15所述的设备，其中与所述水煤气变换反应器的出口流 体连通并且配置成在至少一个压缩阶段压缩所述至少一种合成气产物的 所述压缩系统包括：
第一压缩机，其与所述水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成 在第一压缩阶段中压缩所述至少一种合成气产物；以及
第二压缩机，其与所述第一压缩机的出口流体连通并且配置成在第二 压缩阶段中压缩所述至少一种合成气产物。
28.如项目27所述的设备，还包括：
第三热能转移系统，其与所述压缩系统和所述蒸汽重整器热连通，所 述第三热能转移系统包括配置成在所述第一压缩阶段期间从所述至少一 种合成气产物中提取热能的第一热交换器和配置成在所述第二压缩阶段 期间从所述至少一种合成气产物中提取热能的至少第二热交换器，其中所 述第三热能转移系统被配置成将用所述第一热交换器提取的热能和用所 述第二热交换器提取的热能供应至所述蒸汽重整器。
29.如项目28所述的设备，其中所述第三热能转移系统与所述蒸汽 发生器和所述蒸汽重整器热连通并且被配置成将热能从所述蒸汽重整器 转移至所述蒸汽发生器。
30.如项目15所述的设备，还包括：
外部水源；以及
第四热能转移系统，其与所述甲醇反应器和来自所述外部水源的一定 体积的水热连通并且布置成将来自所述甲醇反应器的热能供应至来自所 述外部水源的所述一定体积的水以形成饱和蒸汽。[例如，来自甲醇反应的 热被用于产生饱和蒸汽]
31.如项目15所述的设备，其中所述第二热能转移系统还被配置成将 来自所述内部热源的热能转移至所述一定体积的水以形成饱和蒸汽。
32.如项目15所述的设备，其中所述蒸汽发生器的入口与所述外部水 源流体连通并且被布置成接收一定体积的饱和蒸汽，其中所述蒸汽发生器 被配置成将热能供应至所述饱和蒸汽以形成过热蒸汽。
33.如项目15所述的设备，其中来自所述蒸汽重整器的所述至少一 种重整产物包括：
分子氢和一氧化碳中的至少一种。
34.如项目15所述的设备，其中来自所述水煤气变换反应器的所述 至少一种合成气产物包括：
分子氢、一氧化碳和二氧化碳中的至少一种。
35.如项目15所述的设备，还包括：
炭燃烧器，其可操作地耦合至所述热解室的输出并且配置成燃烧从所 述热解室接收的一定体积的炭，其中所述炭燃烧器与所述蒸汽重整器热连 通并且被配置成将热能供应至所述蒸汽重整器。
36.如项目15所述的设备，还包括：
另外的蒸汽发生器，其与所述至少一个热源的一部分热连通并且配置 成使供应的水转化为蒸汽。
37.如项目15所述的设备，还包括：
原料预加热器。
38.一种设备，包括：
热解反应室，其用于容纳一定体积的原料；
第一热能转移系统，其与所述热解反应室和至少一个热源热连通，用 于使所述一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；
第二热能转移系统，其与所述热解反应室的出口和内部热源热连通， 用于使所述至少一种热解反应产物过热；
蒸汽发生器，其包括布置成使所述过热蒸汽与过热的至少一种热解反 应产物混合的出口；
蒸汽重整器，其与所述热解反应室的出口和所述蒸汽发生器的出口流 体连通，所述蒸汽重整器配置成使所述过热的至少一种热解反应产物和所 述过热蒸汽转化为至少一种重整产物；以及
水煤气变换反应器，其与所述蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成 经由至少一种水煤气变换反应使所述至少一种重整产物的至少一部分转 化为至少一种合成气产物。
39.一种系统，包括：
至少一个热源；
热解反应室，其用于容纳一定体积的原料；
第一热能转移系统，其与所述热解反应室和所述至少一个热源热连 通，用于使所述一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产 物；
第二热能转移系统，其与所述热解反应室的出口和内部热源热连通， 用于使所述至少一种热解反应产物过热；
蒸汽发生器，其包括布置成使所述过热蒸汽与过热的至少一种热解反 应产物混合的出口；
蒸汽重整器，其与所述热解反应室的出口和所述蒸汽发生器的出口流 体连通，所述蒸汽重整器配置成使所述过热的至少一种热解反应产物和所 述过热蒸汽转化为至少一种重整产物；
水煤气变换反应器，其与所述蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成 经由至少一种水煤气变换反应使所述至少一种重整产物的至少一部分转 化为至少一种合成气产物；
压缩系统，其与所述水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在 至少一个压缩阶段中压缩所述至少一种合成气产物；
甲醇反应器，其与所述压缩系统的出口流体连通并且配置成使压缩的 至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇；以及
甲醇-至-汽油反应器，其与所述甲醇反应器的出口流体连通并且配置 成使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
40.如项目39所述的设备，其中所述至少一个热源包括：
至少一个核反应堆。
41.如项目40所述的系统，其中所述至少一个核反应堆包括：
熔融盐冷却核反应堆系统、液体金属冷却反应堆系统、气冷反应堆系 统和超临界流体冷却反应堆系统中的至少一种。

Claims (40)

1.一种气化方法，包括：
接收一定体积的原料；
将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；
使所述至少一种热解反应产物过热；
提供一定体积的过热蒸汽；
使所述一定体积的过热蒸汽与过热的至少一种热解反应产物混合；
经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物；
在至少一个压缩阶段压缩所述至少一种合成气产物；
使压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇；以及
使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
2.如权利要求1所述的气化方法，其中所述接收一定体积的原料包括：
接收一定体积的煤。
3.如权利要求1所述的气化方法，其中所述将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物包括：
将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述一定体积的原料的至少一部分转化为包括焦油和不可冷凝气体中的至少一种的至少一种热解反应产物。
4.如权利要求3所述的气化方法，其中所述将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述一定体积的原料的至少一部分转化为包括焦油和不可冷凝气体中的至少一种的至少一种热解反应产物包括：
将热能供应至所述一定体积的原料以经由至少一种热解反应使所述一定体积的原料的至少一部分转化为包括焦油、分子氢、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和乙烷中的至少一种的至少一种热解反应产物。
5.如权利要求1所述的气化方法，其中所述经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物包括：
在蒸汽重整过程期间将热能供应至所述过热的至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽以形成至少一种重整产物。
6.如权利要求5所述的气化方法，其中所述在蒸汽重整过程期间将热能供应至所述过热的至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽以形成至少一种重整产物包括：
在蒸汽重整过程期间将热能供应至所述过热的至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽以形成包括分子氢和一氧化碳中的至少一种的至少一种重整产物。
7.如权利要求5所述的气化方法，其中所述在蒸汽重整过程期间将热能供应至所述过热的至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽以形成至少一种重整产物包括：
在所述至少一个压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能；
在蒸汽重整过程期间将提取的热能的至少一部分供应至所述过热的至少一种热解反应产物和所述一定体积的过热蒸汽。
8.如权利要求7所述的气化方法，其中所述在所述至少一个压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能包括：
在第一压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能；以及
在第二压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能。
9.如权利要求1所述的气化方法，其中所述使所述至少一种热解反应产物过热包括：
将来自所述至少一种水煤气变换反应的热能供应至所述至少一种热解产物；以及
经由来自所述至少一种水煤气变换反应的供应的热能使所述至少一种热解反应产物过热。
10.如权利要求1所述的气化方法，其中所述提供一定体积的过热蒸汽包括：
接收一定体积的水；
将来自所述至少一种合成气产物的至少一部分至一定体积的甲醇的转化的热能供应至所述一定体积的水以形成一定体积的饱和蒸汽；以及
将热能供应至所述一定体积的饱和蒸汽以产生一定体积的过热蒸汽。
11.如权利要求1所述的气化方法，其中所述经由至少一种水煤气变换反应使至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物包括：
经由至少一种水煤气变换反应使所述至少一种重整产物的至少一部分转化为包括分子氢、一氧化碳和二氧化碳中的至少一种的至少一种合成气产物。
12.如权利要求1所述的气化方法，其中所述使压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇包括：
通过除去来自所述至少一种合成气产物的至少一部分的热能使所述压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇。
13.如权利要求1所述的气化方法，其中所述使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油包括：
经由甲醇-至-气体(MTG)转化工艺使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
14.一种气化设备，包括：
热解反应室，其用于容纳一定体积的原料；
第一热能转移系统，其与所述热解反应室和至少一个热源热连通，用于使所述一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；
第二热能转移系统，其与所述热解反应室的出口和内部热源热连通，用于使所述至少一种热解反应产物过热；
蒸汽发生器，其包括布置成使过热蒸汽与过热的至少一种热解反应产物混合的出口；
蒸汽重整器，其与所述热解反应室的出口和所述蒸汽发生器的出口流体连通，所述蒸汽重整器配置成使所述过热的至少一种热解反应产物和所述过热蒸汽转化为至少一种重整产物；
水煤气变换反应器，其与所述蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成经由至少一种水煤气变换反应使所述至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物；
压缩系统，其与所述水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在至少一个压缩阶段压缩所述至少一种合成气产物；
甲醇反应器，其与所述压缩系统的出口流体连通并且配置成使压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇；以及
甲醇-至-汽油反应器，其与所述甲醇反应器的出口流体连通并且配置成使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
15.如权利要求14所述的气化设备，其中所述原料包括：
碳质材料。
16.如权利要求15所述的气化设备，其中所述原料包括：
煤、生物质、混合来源的生物材料、塑料、垃圾和填埋场废物中的至少一种。
17.如权利要求14所述的气化设备，其中所述至少一个热源包括：
至少一个核反应堆。
18.如权利要求17所述的气化设备，其中所述至少一个核反应堆包括：
熔融盐冷却核反应堆系统、液体金属冷却反应堆系统、气冷反应堆系统和超临界流体冷却反应堆系统中的至少一种。
19.如权利要求14所述的气化设备，其中所述第一热能转移系统包括：
直接热交换系统。
20.如权利要求14所述的气化设备，其中所述第一热能转移系统包括：
间接热交换系统。
21.如权利要求14所述的气化设备，其中所述第一热能转移系统包括：
传热元件，其容纳所述至少一个热源的工作流体。
22.如权利要求21所述的气化设备，其中所述工作流体包括：
超临界流体。
23.如权利要求14所述的气化设备，其中所述内部热源是所述水煤气变换反应器。
24.如权利要求14所述的气化设备，其中所述至少一种热解反应产物包括：
焦油和不可冷凝气体中的至少一种。
25.如权利要求24所述的气化设备，其中所述不可冷凝气体包括：
分子氢、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和乙烷中的至少一种。
26.如权利要求14所述的气化设备，其中与所述水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在至少一个压缩阶段压缩所述至少一种合成气产物的所述压缩系统包括：
第一压缩机，其与所述水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在第一压缩阶段中压缩所述至少一种合成气产物；以及
第二压缩机，其与所述第一压缩机的出口流体连通并且配置成在第二压缩阶段中压缩所述至少一种合成气产物。
27.如权利要求26所述的气化设备，还包括：
第三热能转移系统，其与所述压缩系统和所述蒸汽重整器热连通，所述第三热能转移系统包括配置成在所述第一压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能的第一热交换器和配置成在所述第二压缩阶段期间从所述至少一种合成气产物中提取热能的至少第二热交换器，其中所述第三热能转移系统被配置成将用所述第一热交换器提取的热能和用所述第二热交换器提取的热能供应至所述蒸汽重整器。
28.如权利要求27所述的气化设备，其中所述第三热能转移系统与所述蒸汽发生器和所述蒸汽重整器热连通并且被配置成将热能从所述蒸汽重整器转移至所述蒸汽发生器。
29.如权利要求14所述的气化设备，还包括：
外部水源；以及
第四热能转移系统，其与所述甲醇反应器和来自所述外部水源的一定体积的水热连通并且布置成将来自所述甲醇反应器的热能供应至来自所述外部水源的所述一定体积的水以形成饱和蒸汽。
30.如权利要求29所述的气化设备，其中来自甲醇反应的热被用于产生饱和蒸汽。
31.如权利要求14所述的气化设备，其中所述第二热能转移系统还被配置成将来自所述内部热源的热能转移至所述一定体积的水以形成饱和蒸汽。
32.如权利要求29所述的气化设备，其中所述蒸汽发生器的入口与所述外部水源流体连通并且被布置成接收一定体积的饱和蒸汽，其中所述蒸汽发生器被配置成将热能供应至所述饱和蒸汽以形成过热蒸汽。
33.如权利要求14所述的气化设备，其中来自所述蒸汽重整器的所述至少一种重整产物包括：
分子氢和一氧化碳中的至少一种。
34.如权利要求14所述的气化设备，其中来自所述水煤气变换反应器的所述至少一种合成气产物包括：
分子氢、一氧化碳和二氧化碳中的至少一种。
35.如权利要求14所述的气化设备，还包括：
炭燃烧器，其可操作地耦合至所述热解反应室的输出并且配置成燃烧从所述热解反应室接收的一定体积的炭，其中所述炭燃烧器与所述蒸汽重整器热连通并且被配置成将热能供应至所述蒸汽重整器。
36.如权利要求14所述的气化设备，还包括：
另外的蒸汽发生器，其与所述至少一个热源的一部分热连通并且配置成使供应的水转化为蒸汽。
37.如权利要求14所述的气化设备，还包括：
原料预加热器。
38.一种气化系统，包括：
至少一个热源；
热解反应室，其用于容纳一定体积的原料；
第一热能转移系统，其与所述热解反应室和所述至少一个热源热连通，用于使所述一定体积的原料的至少一部分转化为至少一种热解反应产物；
第二热能转移系统，其与所述热解反应室的出口和内部热源热连通，用于使所述至少一种热解反应产物过热；
蒸汽发生器，其包括布置成使过热蒸汽与过热的至少一种热解反应产物混合的出口；
蒸汽重整器，其与所述热解反应室的出口和所述蒸汽发生器的出口流体连通，所述蒸汽重整器配置成使所述过热的至少一种热解反应产物和所述过热蒸汽转化为至少一种重整产物；
水煤气变换反应器，其与所述蒸汽重整器的出口流体连通并且配置成经由至少一种水煤气变换反应使所述至少一种重整产物的至少一部分转化为至少一种合成气产物；
压缩系统，其与所述水煤气变换反应器的出口流体连通并且配置成在至少一个压缩阶段中压缩所述至少一种合成气产物；
甲醇反应器，其与所述压缩系统的出口流体连通并且配置成使压缩的至少一种合成气产物的至少一部分转化为一定体积的甲醇；以及
甲醇-至-汽油反应器，其与所述甲醇反应器的出口流体连通并且配置成使所述一定体积的甲醇的至少一部分转化为一定体积的汽油。
39.如权利要求38所述的气化系统，其中所述至少一个热源包括：
至少一个核反应堆。
40.如权利要求39所述的气化系统，其中所述至少一个核反应堆包括：
熔融盐冷却核反应堆系统、液体金属冷却反应堆系统、气冷反应堆系统和超临界流体冷却反应堆系统中的至少一种。
CN201480026526.5A 2013-03-15 2014-03-14 用于进行碳质原料的气化的方法和系统 Active CN105339736B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361794121P 2013-03-15 2013-03-15
US61/794,121 2013-03-15
US14/210,288 US9376639B2 (en) 2013-03-15 2014-03-13 Method and system for performing gasification of carbonaceous feedstock
US14/210,288 2014-03-13
PCT/US2014/027572 WO2014152645A1 (en) 2013-03-15 2014-03-14 Method and system for performing gasification of carbonaceous feedstock

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105339736A CN105339736A (zh) 2016-02-17
CN105339736B true CN105339736B (zh) 2018-07-10

Family

ID=51530221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480026526.5A Active CN105339736B (zh) 2013-03-15 2014-03-14 用于进行碳质原料的气化的方法和系统

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9376639B2 (zh)
EP (1) EP2971959B1 (zh)
JP (1) JP6196726B2 (zh)
CN (1) CN105339736B (zh)
PL (1) PL2971959T3 (zh)
RU (1) RU2660152C2 (zh)
WO (1) WO2014152645A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10144874B2 (en) 2013-03-15 2018-12-04 Terrapower, Llc Method and system for performing thermochemical conversion of a carbonaceous feedstock to a reaction product
SG11201607317XA (en) * 2014-03-05 2016-10-28 Chugoku Electric Power Apparatus for gasification with supercritical fluid
EP3115442A4 (en) * 2014-03-05 2017-03-08 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Gasification system
SG11201607315UA (en) * 2014-03-05 2016-10-28 Chugoku Electric Power Apparatus for gasification with supercritical fluid
CN110461810B (zh) 2017-03-24 2022-05-13 泰拉能源公司 用于通过转化成甲酸来再循环热解尾气的方法和系统
US10787610B2 (en) * 2017-04-11 2020-09-29 Terrapower, Llc Flexible pyrolysis system and method
CN108097703B (zh) * 2017-12-22 2021-05-28 江苏天楹环保能源成套设备有限公司 一种固体废物集中处理的等离子体气化熔融系统
CN108375073A (zh) * 2018-04-10 2018-08-07 西安热工研究院有限公司 一种利用核能进行垃圾热解气化处理的系统及方法
US20200331169A1 (en) * 2019-04-19 2020-10-22 Sprint Environmental Services, LLC Heat and Energy Integrated Continuous Process for Plastic Waste Recovery
FR3111907B1 (fr) * 2020-06-30 2022-10-07 Commissariat A L Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Système de conversion thermochimique d’une charge carbonée comprenant un réacteur batch contenant un mélange de fluide supercritique et de la charge et un réservoir de transvasement contenant un liquide inerte chimiquement et relié au réacteur.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5560588A (en) * 1978-10-26 1980-05-07 Metallgesellschaft Ag Production of gasoline

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2304369C2 (de) * 1973-01-26 1974-12-12 Mannesmann Ag, 4000 Duesseldorf Verfahren und Vorrichtung zum pyrolytischen Aufbau von Abfallstoffen
US4138442A (en) * 1974-12-05 1979-02-06 Mobil Oil Corporation Process for the manufacture of gasoline
DE2553506C2 (de) * 1975-11-28 1984-04-26 GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach Vorrichtung zur Herstellung von Methan oder Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Stoffen mit Hilfe eines Kernreaktors
US5344848A (en) 1993-05-27 1994-09-06 Meyer Steinberg Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material
US6084147A (en) * 1995-03-17 2000-07-04 Studsvik, Inc. Pyrolytic decomposition of organic wastes
JP2000273472A (ja) * 1999-03-29 2000-10-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超臨界水及び熱供給システム
JP2001115174A (ja) * 1999-10-15 2001-04-24 Toshiba Corp 燃料処理システム
JP2001181651A (ja) * 1999-12-27 2001-07-03 Tohoku Electric Power Co Inc 廃プラスチックの処理方法及び装置
US6333015B1 (en) 2000-08-08 2001-12-25 Arlin C. Lewis Synthesis gas production and power generation with zero emissions
JP4830197B2 (ja) * 2000-09-13 2011-12-07 トヨタ自動車株式会社 燃料改質装置
JP4388245B2 (ja) * 2001-01-19 2009-12-24 三菱重工業株式会社 バイオマスガス化炉
US20020155062A1 (en) * 2001-04-24 2002-10-24 Lightner Gene E. Production of hydrogren from biomass
CN1169910C (zh) * 2001-11-20 2004-10-06 中国科学院广州能源研究所 用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法
JP2003336079A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Kyuchiku Ind Co Ltd 熱分解ガスの改質方法
US7569204B2 (en) * 2006-02-27 2009-08-04 Zeropoint Clean Tech, Inc. Apparatus and method for controlling the gas composition produced during the gasification of carbon containing feeds
US20070210075A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-13 John Self Induction heater
DE102006017888A1 (de) 2006-04-13 2007-10-18 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff aus organischen Sauerstoffverbindungen
US20080040975A1 (en) * 2006-08-21 2008-02-21 Albert Calderon Method for maximizing the value of carbonaceous material
US9376635B2 (en) 2007-06-11 2016-06-28 Hsm Systems, Inc. Carbonaceous material upgrading using supercritical fluids
CN101100621A (zh) * 2007-07-03 2008-01-09 山东省科学院能源研究所 生物质富氢燃气制备方法及装置
DE102007045360A1 (de) 2007-09-22 2009-04-02 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Rohglycerin
US20090206007A1 (en) 2008-02-20 2009-08-20 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for upgrading coal using supercritical water
SE0801266A0 (sv) * 2008-05-29 2009-12-21 Blasiak Wlodzimierz Tvåstegsförgasare som använder förupphettad ånga av hög temperatur
WO2010012026A1 (en) 2008-07-28 2010-02-04 Forbes Oil And Gas Pty Ltd Apparatus for liquefaction of carbonaceous material
US8499471B2 (en) 2008-08-20 2013-08-06 The Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno System and method for energy production from sludge
US20100064573A1 (en) * 2008-09-15 2010-03-18 Mario Araya Brenes Method for producing a liquid biofuel or at least one of its primary components
JP5630626B2 (ja) * 2008-11-20 2014-11-26 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 有機物原料のガス化装置及び方法
JP5547753B2 (ja) * 2009-02-17 2014-07-16 マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー 電気分解の間にガスを捕集するための装置および方法
US20100242354A1 (en) * 2009-06-09 2010-09-30 Sundrop Fuels, Inc. Systems and methods for reactor chemistry and control
US20100319255A1 (en) 2009-06-18 2010-12-23 Douglas Struble Process and system for production of synthesis gas
US20110289843A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Red Lion Bio-Energy Technologies High temperature equalized pressure (htep) reactor
US20120053378A1 (en) * 2010-08-25 2012-03-01 Chevron U.S.A. Inc. Process for conversion of methanol into gasoline
US8568493B2 (en) 2011-07-25 2013-10-29 Cool Planet Energy Systems, Inc. Method for producing negative carbon fuel
RU2011126833A (ru) * 2011-06-30 2013-01-10 Закрытое Акционерное Общество "Карбоника-Ф" Способ получения синтез газа

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5560588A (en) * 1978-10-26 1980-05-07 Metallgesellschaft Ag Production of gasoline

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
production of hydrogen from biomass by catalytic steam reforming of fast pyrolysis oils;Dingneng Wang;《energy&fuels》;19981231;第19-24页 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2971959A1 (en) 2016-01-20
CN105339736A (zh) 2016-02-17
JP2016521292A (ja) 2016-07-21
US9376639B2 (en) 2016-06-28
WO2014152645A1 (en) 2014-09-25
US20140275678A1 (en) 2014-09-18
RU2660152C2 (ru) 2018-07-05
JP6196726B2 (ja) 2017-09-13
RU2015141218A (ru) 2017-04-21
EP2971959B1 (en) 2020-02-26
PL2971959T3 (pl) 2020-07-27
US20160272903A1 (en) 2016-09-22
EP2971959A4 (en) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105339736B (zh) 用于进行碳质原料的气化的方法和系统
Janajreh et al. A review of recent developments and future prospects in gasification systems and their modeling
JP6562899B2 (ja) 炭素質の供給原料を反応生成物へ熱化学変換する方法およびシステム
Aboosadi et al. Optimization of tri-reformer reactor to produce synthesis gas for methanol production using differential evolution (DE) method
Baratieri et al. Biomass as an energy source: Thermodynamic constraints on the performance of the conversion process
Nilsson et al. Gasification of biomass and waste in a staged fluidized bed gasifier: modeling and comparison with one-stage units
Hantoko et al. Aspen Plus modeling approach in solid waste gasification
Safari et al. Gasification of sugarcane bagasse in supercritical water media for combined hydrogen and power production: a novel approach
Ng et al. Modelling and optimisation of biomass fluidised bed gasifier
JP2006524179A (ja) 燃料プロセッサの制御構造階層
Shah et al. Thermodynamic and process analyses of syngas production using chemical looping reforming assisted by flexible dicalcium ferrite-based oxygen carrier regeneration
Sreejith et al. Thermochemical analysis of biomass gasification by Gibbs free energy minimization model—Part: I (optimization of pressure and temperature)
Mazumder et al. Steam gasification of a cellulosic biomass surrogate using a Ni/La2O3-γAl2O3 catalyst in a CREC fluidized riser simulator. Kinetics and model validation
Ren et al. Experimental investigation on supercritical water partial oxidation of ethanol: Explore the way to complete gasification of ethanol
Chen et al. Numerical evaluation of hydrogen production by steam reforming of natural gas.
Peng et al. Thermodynamic and environmental analysis for multi-component supercritical thermal fluid generation by supercritical water gasification of oilfield wastewater
Jamshidi et al. CFD simulation and sensitivity analysis of an industrial packed bed methanol synthesis reactor
Ghorbani et al. Three-stage modelling and parametric analysis of a downdraft biomass gasifier
KR101494796B1 (ko) 합성가스의 전환 시스템 및 방법
Li et al. Process design and simulation of H2-rich gases production from biomass pyrolysis process
Zheng et al. An unsteady-state two-phase kinetic model for corn stover fluidized bed steam gasification process
He et al. Design optimization of autoswitch hydrogen absorption and desorption device using metal hydrides
Xu et al. High value-added syngas production by supercritical water gasification of biomass: Optimal reactor design
Tijm et al. Advances in liquid phase technology
Rutherford Heat and Power Applications of Advanced Biomass Gasifiers in New Zealand's Wood Industry A Chemical Equilibrium Model and Economic Feasibility Assessment

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant