CN112996919A - 复制可燃气体的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于复制可燃气体(SDFG)的系统和方法，该系统和方法利用特殊工程液体与专用容器相结合来复制可燃气体。有三种方法可以生产用于系统的工程液体。在不到一小时的时间内，单个单位的任何可燃气体或碳氢化合物气体将产生至少两倍于相同气体返回的量。

Description

复制可燃气体的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及可燃气体的生产，并且更具体地涉及包括利用容器的多种方法的系统，在该容器中脱氧或环境空气或氮气(DAANG)通过工程液体来复制选定的/引入的可燃气体。
背景技术
可燃气体是在配备有着火源的情况下在氧化剂存在下燃烧的气体。着火的危险与存在的气体量有关。如果环境中可燃气体的浓度超过爆炸上限(UEL)，则环境会变得“太浓而无法燃烧”，从而产生相反的效果，反而会降低着火的几率。
可燃气体可以自然产生也可以人工产生。天然气，例如沼气或甲烷，通常是由腐烂的有机物产生的。这些相同的化学物质也可以通过化学过程在实验室环境中产生。
天然气生产的自然方法和人工方法都具有缺点，包括但不限于：维护；监控；强烈的刺激性气味；危险细菌；腐烂的物质；副产物；捕获气体的问题；储存气体的问题；生产，捕获，储存，纯化和整体产生可用天然气产品的冗长过程；以及成本。
天然气和能源公司开发了一种基于天然气和煤基天然气这两种最常见形式的可燃气体的基础设施，这是目前能源行业的基础。天然气主要是甲烷(CH4)，也是石油和其他化石燃料的副产物。但是，自然界中很少发现纯净形式的甲烷是，通常与其他烃类一起发现，包括但不限于：丁烷，乙烷和丙烷。人造煤气及其多种变体在19世纪及以后的世纪中普遍使用。更简单的过程包括加热煤或其他类似的有机物质以产生可燃气体。得到的气体是一氧化碳(CO)、氢气(H)和其他气体的组合，具体取决于确切的过程和凝结物质。由于比较容易获得煤并因此容易生产基于煤的气体，因此长期以来一直使用该方法。长期以来，这些气体被证明是满足住宅、商业和工业能源需求和努力的一致燃料源。
在美国西南部发现的大型天然气田，再加上长距离管道建设中的技术进步，极大地改变了进入20世纪的天然气工业。庞大的气田强调了需要在天然气基础设施、材料、净化和技术领域的进步。
在第二次世界大战期间，天然气行业出现了第二个快速增长的时代，一个全国性的天然气消费市场正在兴起。在二十世纪后半叶，美国的天然气消耗量占全国能源总利用量的20％至30％。
天然气行业并非没有问题。首先，由于各种因素，从监管问题到欧佩克石油禁运再到一般需求增加，存在天然气周期性短缺。尽管这是所有化石燃料中最清洁的一种，但天然气供应受限。对未来天然气可利用量的估算差异很大，从数百年到数千年不等。此类估算取决于必须开发的天然气生产技术。当前，天然气是全世界使用的最经济高效的能源。每年使用大量的天然和可燃气体为家庭、工厂和汽车提供动力。这些天然气也用于发电厂中，以产生电力和其他形式的动力。
第二，获得这些可燃气体的提取方法对环境有影响。有几种常见的提取和获取可燃气体的地方：煤层甲烷(CBM)，页岩气，来自砂井的油井中的天然气(致密气)，天然气水合物(包合物)，化石燃料以及从CO2中提取。此外，还有基于植物的技术，例如来自谷物。还有许多其他产品处于研发阶段。当前，所有可用的方法和资源都具有很高的生产成本，并提出了严峻的挑战。其中包括实际开采成本、对环境的破坏，运输和将燃料运到最终目的地的后勤策略。
从头到尾，获取天然气的过程是广泛而侵入性的。例如，要从天然气储层中捕获碳氢化合物气体，首先需要进行深层钻探以找到储层，捕获从地下矿井中驱出的天然气，然后将其输送至炼油厂。在该炼油厂中，将气体分为几部分(例如：丙烷，甲烷，丁烷，当仅想要或需要甲烷时，在所获得的样品中可能会存在大量其他化学品或物质)。然后将分离出的气体分别存储起来，并通过加油机或通过内置的气体管线基础设施将其转移给客户，这都是相对昂贵的方法。此外，这些分离的气体并不一定全部都需要；有些太有害而无法使用，有些稀缺，有些生产过剩，有些则完全不必要。
这些最终产品的天然气燃料和天然气凝析油由几种烃类气体组成。最常见的冷凝物由以下的组合组成：丁烷；环丁烯；环庚烷；环己烷；环戊烷；环丙烷；二甲基丙烷；乙烷；乙烯；庚烷；己烷；甲烷；甲基丁烷；甲醇，甲基丙烷；戊烷；丙烷和/或其他碳氢化合物可燃气体。
通常，与天然气生产相关的主要成本不是来源于天然气的初始钻探和固定，而是来源于天然气的转移、精炼和储存。这些费用转嫁给最终消费者，并证明是一个沉重的负担。储存、运输和基础设施的必要性是一个价值数十亿美元的产业。
在某些石油和天然气钻探场所，不希望使用的天然气只是简单地燃烧，这会导致其他环境问题，并引起与清理有关的其他经济问题。
通过提供系统、方法和容器，本发明提供了针对这些问题的解决方案，利用能够在本发明的容器中复制该可燃气体的本发明的工程细菌液，该系统、方法和容器可以快速，容易地生产出一定量的几乎所有引入的可燃气体。
现有技术
对现有技术的检索没有披露与本发明的权利要求直接有关的任何文献或专利。为了背景目的和指示本发明涉及的领域，可以参考在专利检索中找到的以下其余专利。但是，以下美国专利被认为是相关的：
Figure BDA0002929954240000031
发明内容
本发明的主要目的是提供利用专用容器复制可燃气体的系统，该专用容器容纳专有的工程液体，脱氧或环境空气或氮气(DAANG)通过该专用容器并以带有可燃气体的气泡溢出，该可燃气体与引入容器内工程液体中的可燃气体类型相同。
除了主要目的之外，本发明的目的还在于提供利用专用容器复制可燃气体的系统，该系统：
·易于使用，
·可靠耐用，
·易于维护和清洁，
·可以制成各种尺寸，
·允许多种气体连续复制，
·使可燃气体生产商以最终生产成本节省超过50％的费用，
·可以生产至少相等量的引入气体量，
·可以在世界上任何规模的城市中使用，
·允许在目标位置独立地利用特定种类气体生产一种预选气体，
·降低炼油成本以及相关的炼油过程等待时间，
·允许天然气公司减少通过船舶或卡车通过昂贵的管道运输气体的需求，
·允许减少或消除储存需求。
·减少了钻井、捕获气体的需要和爆炸风险，并且
·所需的钻探次数更少，并且释放到环境中的有害气体更少，从而减少了环境污染。
通过结合附图对优选实施方案和所附权利要求的后续详细描述，本发明的这些和其他目的和优点将变得显而易见。
本发明的主要目的是提供生产工程液体的方法，该工程液体能够复制可燃气体。除了主要目的之外，本发明的目的还在于提供工程液体，该工程液体：
·使可燃气体生产商节省至少50％的最终生产成本，
·可以在世界上任何规模的城市中使用，
·允许在目标位置独立地利用特定种类气体生产一种具预选气体，
·允许客户连续生产多种可燃气体，
·降低炼油成本以及相关的炼油过程等待时间，
·允许天然气公司广泛减少通过船舶或通过卡车通过昂贵的天然气管道运输气体的需求，
·允许减少或消除储存的需求，
·大大减少了钻井、捕获气体的需要和爆炸风险，
·广泛地需要进行更少的钻探，并减少释放到环境中的有害气体，从而减少了环境污染，
·仅生产所需的气体，这与传统的天然气精炼工艺不同，在传统的天然气精炼工艺中，许多有害气体或危险气体被分离为工艺的一部分，
·使可用天然气的预期寿命延长多达四倍。
通过结合附图对优选实施方案和所附权利要求的后续详细描述，本发明的这些和其他目的和优点将变得显而易见。
本发明的主要目的是提供一种用于复制可燃气体的系统，该系统允许使用相对简单的部件和材料快速地复制和生产各种数量的烃类可燃气体。
除了本发明的主要目的之外，本发明的目的还在于提供用于复制可燃气体的系统，该系统：
·使可燃气体生产商节省至少50％的最终生产成本，
·产生的气体量至少是引入的气体量的两倍，
·可以在世界上任何规模的城市中使用，
·允许在目标位置独立地利用特定种类气体生产一种预选气体，
·允许客户连续生产多种可燃气体，
·降低精炼成本以及相关的精炼过程等待时间，
·允许天然气公司减少通过船舶或卡车通过昂贵的管道运输气体的需求，
·允许减少或消除储存需求，
·减少了钻井、捕获气体的需要和爆炸风险，
·允许进行更少的钻探，并减少释放到环境中的有害气体，从而减少了环境污染，
·仅生产所需的气体，这与传统的天然气精炼工艺不同，在传统的天然气精炼工艺中，许多有害气体或危险气体被分离为工艺的一部分，
·允许将可用天然气的预期寿命延长至少两倍。
通过结合附图对优选实施方案和所附权利要求书的随后详细描述，本发明的这些和其他目的和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是示出在用于复制可燃气体的系统中使用的容器的正视图。
图2是一张表格，其中列出了处理一千(1000)升工程液体所需的比率。
图3是流程图，示出了用于复制可燃气体的三种方法。
具体实施方式
公开了用于复制可燃气体(SDFG)的系统和方法，该系统和方法利用特殊工程液体与专用容器相结合来复制可燃气体。在一个特定的实施方案中，可燃气体来自可燃气体的烃族，包括但不限于丁烷、环丁烷、环庚烷、环戊烷、环丙烷、二甲基丙烷、乙烷、庚烷、己烷、甲烷、甲基丁烷、甲醇、甲基丙烷、戊烷、丙烷和其他基于碳氢化合物的可燃气体。可以预见，该过程、方法和容器可适用于所有可燃气体。
如图1所示，一种用于复制可燃气体(SDFG)的系统，其利用的结构包括能够容纳气体和液体的便携式或固定式容器。该容器是专门制造的，可通过使用专有的工程液体来促进碳氢化合物或其他可燃气体的复制，该工程液体包含突变和培养的细菌以及其他成分。DAANG通过容器内的工程液体，并以携带可燃气体的气泡形式逸出。SDFG可以复制至少等于引入工程液体中的量的可燃气体。
在SDFG 10中，容器14具有：外侧表面16；内侧表面18；上表面20；下表面22；空气入口26，包括控制阀28，该控制阀28用于脱氧或环境空气或氮气(DAANG)的进入；气体入口34，包括用于使可燃气体进入的控制阀36；气压计42；液体进入口48，其允许将工程液体放入容器中；第一气体出口54，包括用于释放气体的控制阀56；第二气体出口60，用作任何剩余气体的最终释放装置；以及排放口64，包括控制阀66。
在特定实施方案中，容器由选自金属、玻璃、塑料、混凝土、木材和复合材料所组成的组的材料制成。在特定实施方案中，液体进入口48还包括密封机构50。
在特定的实施方案中，在SDFG 10中，容器14具有：外侧表面16；以及内侧表面18；上表面20；下表面22；用于使空气进入容器的空气入口26，该空气入口包括控制阀28；用于使可燃气体进入容器的气体入口34，该气体入口包括控制阀36；气压计42，包括警告传感器44、控制阀40和保险丝46；液体进入口48，包括密封机构50；用于释放可燃气体的第一气体出口54，该第一气体出口包括控制阀56；用于最终释放剩余气体的第二气体出口60，第二气体出口包括控制阀62；排放口64，用于在使用后释放液体，该排放口包括控制阀66。
空气入口、气体入口、气压计、液体进入口以及第一和第二气体出口被组合成包括旋转阀72的单个多功能机构70。在特定实施方案中，空气包括DAANG。在特定实施方案中，第一空气入口被配置在容器的下表面上，从而使DAANG从容器的下部区域进入并形成气泡，该气泡通过容器内的液体上升；或者第一空气入口被配置在邻近容器下表面的容器侧表面上。在特定实施方案中，传感器和自动阀68被配置为使系统的操作完全自动化，或者传感器和自动阀68被配置为使系统的操作基本自动化。在特定实施方案中，保险丝被配置为释放容器中的上限压力。该容器还包括空气分散装置76，该空气分散装置76在容器内分配并结合DAANG、气泡和细菌。在特定实施方案中，容器还包括构造成围绕和支撑容器的框架78，该框架包括上部构件80、下部构件82以及从上部构件延伸到下部构件的至少两个竖直构件84，并且在容器侧面上纵向延伸。
存在三种公开的用于生产工程液体的方法，该工程液体用于系统中以复制所公开的可燃气体。工程液体有助于复制一定量的几乎所有选定或所需的可燃气体。
该方法包括以下步骤：将细菌混合物放入容器中；将藻类混合物添加到容器中；向细菌和藻类混合物中加水以产生突变的细菌溶液；加入一定量的骨粉；添加一定量的营养物和水；并允许突变的细菌溶液进行培养。
工程液体的生产方法，其中，细菌最初处于休眠状态；来源于有机物；并且是粉末。用于生产工程液体的方法，其中所添加的水为室温。通过将水添加到容器中的细菌混合物和藻类混合物中以使细菌混合物和藻类混合物激活而相互反应来产生突变的细菌溶液。突变的细菌溶液储存在5摄氏度至45摄氏度的温度范围内，并且不易燃。
用于生产工程液体的方法，其中细菌混合物的添加量根据图2中的公式。用于生产工程液体的方法，其中的藻类混合物处于休眠状态；来源于绿藻、红藻、蓝细菌和其他可食用形式的藻；并且是粉末。生产工程液体的方法，其中藻类混合物的添加量根据图2中的公式。添加水以将工程液体的量增加到所需的体积，并且水的添加量根据图2中的公式。用于生产工程液体的方法，其中骨粉是通过将动物副产物加热到沸点，然后将所得混合物研磨成细粉而生产的，或者骨粉是通过将动物骨头加热到其沸点，然后将所得混合物研磨成细粉而生产的。用于生产工程液体的方法，其中所述骨粉为粉末或液体或凝胶状混合物。营养物包括葡萄糖、葡萄糖衍生物质、糖、糖衍生物质或有机副产物或材料。添加到突变细菌溶液中的水量根据图2中的公式表示。工程液体溶液能够复制并产生可燃气体，首先被引入可燃气体，然后被引入脱氧或环境空气或氮气(DAANG)中，以从工程液体中提取，带出和转移可燃气体。
用于生产一千(1000)升工程液体的方法，包括以下步骤：第一阶段：将五十(50)克细菌添加到容器中；向容器中添加一百(100)克藻类；向容器中添加一(1)升水；混合细菌、藻类和水；让混合物静置一周以产生突变的细菌混合物；第二阶段：将五(5)千克骨粉或与十(10)升水混合的两(2)千克棕色胶添加到突变细菌混合物中；加十(10)千克糖；让混合物静置一周以产生工程液体；第三阶段：过滤工程液体以保持纯度，保留液体；并根据需要加水以达到一千(1000)升。
细菌和藻类本来处于休眠状态；来自有机物；并且是粉末。突变的细菌溶液储存在5摄氏度至45摄氏度的温度范围内。添加水以将工程液体的量增加到所需的体积。工程液体还储存在5摄氏度至45摄氏度的温度范围内，并且不易燃。
引入DAANG的方法是使可燃气体通过工程液体。可燃气体来自可燃气体或其他可燃气体的烃类。藻类衍生自绿藻、红藻、蓝细菌和其他可食用形式的藻。通过沸腾然后冷却液体来纯化水。五(5)公斤的骨粉可用两(2)公斤的骨胶代替；通过加热动物副产物至其沸点，然后将所得混合物研磨成细粉，或通过加热动物骨骼至其沸点，然后将所得混合物研磨成细粉，来生产骨粉。骨粉是粉末或液体或凝胶状混合物；糖是糖、糖衍生物质、葡萄糖或葡萄糖衍生物质或有机副产物或材料。工程液体溶液能够复制并产生可燃气体。首先将工程液体引入可燃气体，然后引入DAANG，从工程液体中提取、带出和转移可燃气体。引入DAANG的方法是使可燃气体通过工程液体。
在特定的实施方案中，在不到一个小时的时间内，单个单位的任何可燃气体或烃类气体将产生至少两倍于相同气体返回的量。在专门设计的容器中，DAANG与工程液体和所需的烃类可燃气体结合使用，将产生至少两倍于相同的最初引入的烃类气体，并增加了可燃气体的体积。
用于复制可燃气体的系统，该系统使用以下过程产生可燃气体：其中脱氧或环境空气或氮气(DAANG)通过特殊工程液体并以气态形式逸出以带出可燃气体，如图3中的处理过程所示。该系统利用工程液体，该液体暴露于DAANG中。工程液体能够确定引入的可燃气体的组成和布置。识别出可燃气体后，工程液体便能够复制该可燃气体。
第一种方法，该系统包括以下步骤：将工程液体放入容器中；将工程液体引入可燃气体中；工程液体与可燃气体发生反应，以改变工程液体的化学成分和布置，以模仿可燃气体的特性，从而产生改变后的工程液体；DAANG被引入改变后的工程液体中；DAANG带出与引入的可燃气体具有相同化学成分的可燃气体。
在特定实施方案中，DAANG和可燃气体同时被添加，并且复制的烃可燃气体的量等于最初引入的量的至少两倍。可燃气体选自丁烷、环丁烷、环庚烷、环戊烷、环丙烷、二甲基丙烷、乙烷、庚烷、己烷、甲烷、甲基丁烷、甲醇、甲基丙烷、戊烷、丙烷和其他烃类气体所组成的组。
第一种方法的变体：将工程液体引入到容器中；将工程液体引入一定量的可燃气体中；工程液体与可燃气体发生反应，以改变工程液体的化学成分和布置，以模仿可燃气体的特性，从而产生改变后的工程液体；将一定量的DAANG引入改变后的工程液体中；DAANG带出与引入的可燃气体具有相同化学成分的可燃气体。在特定的实施方案中，所得可燃气体的体积等于所引入的可燃气体的体积与所引入的DAANG的体积之和，其中，可燃气体与DAANG的比例小于或等于1:10。
第二种方法：将工程液体引入到容器中；将工程液体引入可燃气体中；工程液体与可燃气体发生反应，以改变工程液体的化学成分和布置，以模仿可燃气体的特性，从而产生改变后的工程液体；从容器中除去可燃气体；将DAANG引入更改后的工程液体中；DAANG带出与引入的可燃气体具有相同化学成分的可燃气体。在特定的实施方案中，必须将可燃气体引入工程液体达至少十(10)秒。在特定的实施方案中，复制的烃类可燃气体的量等于最初引入的量的至少两倍。
第三种方法：将工程液体引入容器中；将工程液体引入一定量的可燃气体中；工程液体与可燃气体发生反应，以改变工程液体的化学成分和布置，以模仿可燃气体的特性，从而产生改变后的工程液体；将一定量的DAANG引入改变后的工程液体中；改变后的工程液体、DAANG和可燃气体在容器中保留指定的时间；DAANG带出与引入的可燃气体具有相同化学成分的可燃气体。在特定的实施方案中，可燃气体和DAANG必须在容器中保持达至少三十(30)分钟。
尽管已经详细描述且在图1-3的附图中示意性地示出了本发明，但不限于这些细节，因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出许多改变和修改。因此，描述了本发明以涵盖可落入权利要求的语言和范围内的任何及所有的修改和形式。

Claims (4)

1.用于复制可燃气体的系统，该系统包括结构，该结构包括：容器，该容器具有：
外侧表面；
内侧表面；
上表面；
下表面；
空气入口，包括：
用于使脱氧或环境空气或氮气(DAANG)进入的控制阀；
气体入口，包括：
用于使可燃气体进入的控制阀；
气压计；
液体进入口，允许将工程液体放入所述容器中；
第一气体出口，包括：
用于释放气体的控制阀；
第二气体出口，用作所有剩余气体的最终释放装置；以及
排放口，包括：
控制阀。
2.生产工程液体的方法，该方法包括以下步骤：
将细菌混合物放入容器中；
将藻类混合物添加到所述容器中；
向细菌和藻类混合物中加水以产生突变的细菌溶液；
添加一定量的骨粉；
添加一定量的营养物和水；以及
允许突变的细菌溶液进行培养。
3.用于复制可燃气体的系统，包括：
将工程液体引入容器中；
将所述工程液体引入可燃气体中；
所述工程液体与所述可燃气体发生反应，以改变所述工程液体的化学成分和布置，以模仿可燃气体的特性，从而产生改变后的工程液体；
将脱氧或环境空气或氮气(DAANG)引入改变后的工程液体中；以及
DAANG带出与引入的可燃气体具有相同化学成分的可燃气体。
4.用于复制可燃气体的系统和方法，包括：
容器，包括：
外侧表面；
内侧表面；
上表面；
下表面；
用于使空气进入所述容器的空气入口，该空气入口包括：
控制阀；
用于使可燃气体进入所述容器的气体入口，该气体入口包括：
控制阀；
气压计，包括：
警告传感器，
控制阀，以及
保险丝；
液体进入口，包括：
密封机构；
用于释放可燃气体的第一气体出口，该第一气体出口包括：
控制阀；
第二气体出口，用于最终释放剩余的气体，该第二气体出口包括：
控制阀；
排放口，用于在使用后释放液体，该排放口包括：
控制阀；
工程液体，包括：
第一阶段：
将五十(50)克细菌添加到容器中；
向所述容器中添加一百(100)克藻类；
向所述容器中添加一(1)升水；
混合细菌、藻类和水；
让混合物静置一周以产生突变的细菌混合物；
第二阶段：
将五(5)千克骨粉或与十(10)升水混合的两(2)千克棕色胶添加到突变的细菌混合物中；
添加十(10)千克糖；
让混合物静置一周以产生工程液体；
第三阶段：
过滤工程液体以保持纯度，保存液体；以及
根据需要加水以达到一千(1000)升；
步骤：
将工程液体引入容器中；
将工程液体引入一定量的可燃气体中；
所述工程液体与所述可燃气体发生反应，以改变工程液体的化学成分和布置，以模仿可燃气体的特性，从而产生改变后的工程液体；
将一定量的DAANG引入改变后的工程液体中；以及
DAANG带出与引入的可燃气体具有相同化学成分的可燃气体。
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