CN118236936A - 流体反应器设备和用于操作流体反应器设备的方法 - Google Patents

流体反应器设备和用于操作流体反应器设备的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种流体反应器设备和用于操作流体反应器设备的方法。流体反应器设备是流体净化设备。流体反应器设备包括传热床，传热床包括储热材料。流体反应器设备包括被配置为接收第一流体的第一入口以及被配置为接收第二流体的第二入口。流体反应器设备包括流体地耦接至传热床的第一开口的第一腔室和流体地耦接至传热床的第二开口的第二腔室。第一腔室和第二腔室被配置为交替地将第一流体和第二流体两者供应到传热床，使得第一流体和第二流体在流过储热材料时加热并反应。在第一腔室和第二腔室中的一个被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一腔室和第二腔室中的另一个被配置为将反应流体从传热床排出。

Description

流体反应器设备和用于操作流体反应器设备的方法
技术领域
本发明涉及流体反应处理。特别地，本发明的示例涉及(再生)流体反应器设备，特别是涉及(再生)流体净化设备以及用于操作(再生)流体反应器设备的方法。
背景技术
许多工艺会产生两个(甚至更多个)不同的排气流，需要对排气流进行净化。对于传统的热氧化系统，两种不同的排气流需要在热氧化系统的上游混合。例如，可以在热氧化系统的上游提供混合室，使得两个不同的排气流可以混合成单个混合气流。然后将混合气流输入到热氧化系统中进行净化。然而，在某些情况下，(例如，由于冷凝或因为混合期间产生的不期望的组分)两种不同的排气流不能很好地相互耐受，因此可能会对热氧化系统以及上游元件甚至工厂本身造成损坏。
因此，可能需要诸如排气之类的多种流体的改进的反应处理，特别是净化。
发明内容
该需要可以通过一种流体反应器设备和一种用于操作流体反应器设备的方法来满足。
根据第一方面，本发明提供一种(再生)流体反应器设备，特别是(再生)流体净化设备。流体反应器设备包括传热床，传热床包括储热材料。此外，流体反应器设备包括被配置为接收第一流体的第一入口和被配置为接收第二流体的第二入口。此外，流体反应器设备包括流体地耦接至传热床的第一开口的第一腔室和流体地耦接至传热床的第二开口的第二腔室。第一腔室和第二腔室被配置为交替地将第一流体和第二流体两者供应到传热床，使得第一流体和第二流体在流过储热材料时加热并反应。在第一腔室和第二腔室中的一个被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一腔室和第二腔室中的另一个被配置为将反应流体从传热床排出。
根据第二方面，本发明提供一种用于操作上述流体反应器设备的方法。方法包括交替地通过第一腔室和第二腔室将第一流体和第二流体两者供应到传热床，使得第一流体和第二流体在流过储热材料时加热并反应。此外，方法包括在第一腔室和第二腔室中的一个将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，通过第一腔室和第二腔室中的另一个将反应流体从传热床排出。
第二流体可以不同于第一流体。在这种情况下，第二流体与第一流体的不同之处在于以下特性中的至少一个：流体的组成(流体中包含的组分)、流体中的组分浓度、流体的一种或更多种组分的相、流体的温度、流体的压力、流体的体积流量等。通过为第一流体和第二流体提供单独的入口并将它们单独地提供给传热床，可以避免在流体反应器设备上游的第一流体和第二流体的混合。因此，可以基本上避免由第一流体和第二流体的上游混合引起的负面影响(例如，损坏)。换言之，所提出的流体反应器设备能够很好地处理彼此不耐受的两种流体的反应过程。在替代示例中，第二流体可以与第一流体相同(相等)。通过为相同流体提供两个入口，与仅提供单个入口的常规系统相比，可以提供增加的流体输入容量。因此，可以避免输入处的压力瓶颈。例如，在分批过程中，诸如排出气体之类的流体以分批方式而不是连续地积累/排放。通过提供两个入口，流体反应器设备能够处理仅在特定时间点处发生而不是连续发生的大量流体。换言之，所提出的流体反应器设备可以允许更好地适应单个流体的变化体积流量。例如，可以处理来自不同来源但(例如在进行相同过程的两个工业处理单元中)在很大程度上在化学上相同并且耦接至用于流体反应处理(例如流体净化(例如，热排气清洁))的单个流体反应器设备的单个流体。
根据本发明的一些示例，第一腔室包括流体地耦接至第一入口的第一部分以及流体地耦接至第二入口的第二部分。在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一腔室的第一部分被配置为将第一流体供应到传热床，第一腔室的第二部分被配置为将第二流体供应到传热床。通过在第一腔室中为第一流体和第二流体提供单独部分(即，输送路径)，在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，可以基本上避免流体在到达传热床之前的混合。
在本发明的一些示例中，第二腔室类似地包括流体地耦接至第一入口的第一部分以及流体地耦接至第二入口的第二部分。在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第二腔室的第一部分被配置为将第一流体供应到传热床，第二腔室的第二部分被配置为将第二流体供应到传热床。通过在第二腔室中为第一流体和第二流体提供单独部分(即，输送路径)，在第二腔室被配置为将第一流体和第二液体供应到传热床的时间段期间，可以基本上避免流体在到达传热床之前的混合。因此，可以基本上避免由第一流体和第二流体的混合引起的负面影响(例如，损坏)。
根据本发明的一些示例，第一腔室的第一部分和第二部分布置在第一开口的相对侧上，使得在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一流体和第二流体沿着相反方向行进通过第一腔室。类似地，第二腔室的第一部分和第二部分可以布置在第二开口的相对侧上，使得在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一流体和第一流体沿着相反方向行进通过第二腔室。通过将第一流体和第二流体从不同侧通过相应的腔室以供应到传热床，可以基本上避免流体在到达传热床之前的混合。因此，可以基本上避免由第一流体和第二流体的混合引起的负面影响(例如，损坏)。
在本发明的一些示例中，第一分割结构布置在第一腔室中，以使第一腔室的第一部分与第一腔室的第二部分分离，使得在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一流体和第二流体在到达传热床之前不混合。通过提供第一分割结构，在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，可以基本上避免流体在到达传热床之前的混合。因此，可以基本上避免由第一流体和第二流体的混合引起的负面影响(例如，损坏)。
根据本发明的一些实例，第二分割结构布置在传热床中以分离传热床，使得第一流体和第二流体流过传热床的不同部分而不混合。通过提供第二分割结构，可以基本上避免流体在传热床中的混合。因此，可以基本上避免由第一流体和第二流体的混合引起的负面影响(例如，损坏)。
在本发明的一些示例中，第三分割结构布置在第二腔室中，以使第二腔室的第一部分与第二腔室的第二部分分离，使得在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第二腔室的第一部分能够被配置为从传热床排出由传热床中的第一流体的反应引起的反应流体的第一部分，第二腔室的第二部分能够被配置为从传热床排出由传热床中的第二流体的反应引起的反应流体的第二部分。通过提供第三分割结构，第一流体和第二流体的反应组分可以与传热床分离地排出，从而可以避免第一流体和第二流体的反应组分的混合。因此，第一流体和第二流体的反应组分可以被进一步处理或单独释放到环境。此外，可以基本上避免由第一流体和第二流体的反应组分的混合引起的负面影响(例如，损坏)。
注意，在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一分割结构和第三分割结构的功能可以互换(相互改变)。也就是说，第三分割结构可以将第二腔室的第一部分与第二腔室的第二部分分离，使得在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一流体和第二流体在到达传热床之前不混合。类似地，第一分割结构可以使第一腔室的第一部分与第一腔室第二部分分离，使得在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一腔室的第一部分能够被配置为从传热床排出由传热床中的第一流体的反应引起的反应流体的第一部分，第一腔室的第二部分能够被配置为从传热床排出由传热床中的第二流体的反应引起的反应流体的第二部分。因此，在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，也可以实现上述有益效果。
根据本发明的一些示例，第二腔室包括面向传热床的腔室出口。在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，腔室出口能够被配置为从传热床排出反应流体。因此，在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，反应流体可以经由传热床附近的单个出口从传热床排出。此外，第一流体和第二流体的反应组分可以在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间经由腔室出口(例如，以混合方式)一起排出。类似地，第一腔室也可以包括面向传热床的腔室出口。因此，在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，第一腔室的腔室出口能够被配置为从传热床排出反应流体。因此，在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，可以类似地实现上述有益效果。
在本发明的一些示例中，流体反应器设备还包括：流体地耦接在第一入口与第一腔室和第二腔室中的每一个之间的第一流体分布系统，以及流体地耦接在第二入口与第一腔室和第二腔室中的每一个之间的第二流体分布系统。第一流体分布系统和第二流体分布系统被配置为将第一入口和第二入口两者同时且流体地耦接至第一腔室或第二腔室。第一流体分布系统和第二流体分布系统允许一次将第一腔室和第二腔室中的一个耦接至第一入口和第二入口。因此，第一流体分布系统和第二流体分布系统允许经由第一腔室和第二腔室中的一个选择性地将第一流体和第二液体供应到传热床。
根据本发明的一些示例，第一流体分布系统和第二流体分布系统中的至少一个被配置为将第一腔室和第二腔室中的未流体地耦接至第一入口和第二入口的一个腔室流体地耦接至流体反应器设备的一个或更多个出口以释放反应流体。第一流体分布系统和第二流体分布系统允许一次将第一腔室和第二腔室中的一个耦接至流体反应器设备的一个或更多个出口，使得来自传热床的反应流体可以经由流体反应器设备的一个或更多个出口释放(例如，释放到环境或者释放到另一处理设备)。例如，第一流体分布系统和第二流体分布系统两者都可以被配置为将第一腔室和第二腔室中的未流体地耦接至第一入口和第二入口的一个腔室流体地耦接至流体反应器设备的一个或更多个出口以释放反应流体。
在本发明的一些示例中，流体反应器设备还包括加热器，加热器被配置为在第二流体到达储热材料之前或在流体进入相应腔室之前将第二流体加热到预定温度。通过在流体到达储热材料之前或在流体进入相应腔室之前将第二流体(预)加热到预定温度，可以避免各种影响，例如流体反应器设备内的流体流动路径的污染、流体反应器设备内的反应表面的堵塞以及流体反应器设备的部件的腐蚀性磨损。由于可以通过将第二流体加热到预定温度来避免腐蚀性磨损，因此可能与第二流体接触的流体反应器设备的部件不需要耐腐蚀。由于这些部件不需要耐腐蚀，因此与传统系统相比，可以使用价格较低的材料。此外，由于可以通过将流体加热到预定温度来避免流体流动路径的污染和反应表面的堵塞，因此不需要耗时的对策。因此，与常规系统相比，可以减少流体反应器设备的停机时间。换句话说，(预)加热使流体反应器设备能够处理具有例如腐蚀性组分的流体作为第二流体。
例如，预定温度可以(远)高于第二流体的组分的最高露点(温度)，或者至少(远)高于对腐蚀性磨损等至关重要的第二流体的组分的最高露点。将第二流体加热到高于第二流体的组分的最高露点的温度可以允许确保第二流体的组分不会从气相中冷凝出来。换言之，将第二流体加热到高于第二流体的组分的最高露点的温度可以允许确保第二流体始终仅包含气体组分。因此，可以避免流体反应器设备内的流体流动路径的污染和反应表面的堵塞以及流体反应器设备的部件的腐蚀性磨损。
根据本发明的一些示例，加热器被配置为使用/利用来自传热床和/或储热材料的热量来加热第二流体。当第一流体和第二流体在流过储热材料时发生反应时，由储热材料产生并存储多余热量。使用由储热材料存储的多余热量可以允许至少减少加热第二流体所需的来自外部来源的热量或能量。在一些示例中，加热第二流体可能不需要来自外部来源的热量或能量。换言之，加热器可以被配置为唯一地(仅)使用来自储热材料的热量来加热第二流体。使用来自储热材料的热量用于加热第二流体可以允许增加流体反应器设备的能量效率，并且因此允许减少流体反应器设备的总能量消耗。
在本发明的一些示例中，加热器包括电加热器，电加热器被配置为可控制地加热第二流体。使用电加热器用于加热第二流体可以允许利用来自可再生资源的电以高效并且以可控制的方式加热第二流体。例如，电加热器可以与来自储热材料的热量结合使用，用于加热第二流体。
根据本发明的一些示例，加热器包括用于接触第二流体的第一接触结构和用于接触第二流体的第二接触结构。流体反应器设备还包括控制电路，控制电路被配置为在第一腔室被配置为将流体供应到传热床的时间段期间控制加热器经由第一接触结构加热第二流体。控制电路还被配置为在第二腔室被配置为将流体供应到传热床的时间段期间控制加热器经由第二接触结构加热第二流体。借助于控制电路以及第一接触结构和第二接触结构，在第一腔室和第二腔室中的相应一个被配置为将流体供应到传热床的时间段期间，可以以可控制的方式选择性地加热第二流体。接触结构可以例如布置在第一腔室和第二腔室中、在第一开口和第二开口的边缘处、在第二入口和第二流体分布系统之间、在第二流体分布系统内或之间、或在第二流体分布系统与第一腔室和第二腔室之间。
注意，流体反应器设备可以替代地或进一步包括加热器(相同或单独的加热器)，加热器被配置为在第一流体到达储热材料之前或在流体进入相应腔室之前将第一流体加热到预定温度(该预定温度可以与第二流体被加热到的预定温度相同或不同)。用于加热第一流体的加热器可以类似于用于加热第二流体的加热器来实施。
在本发明的一些示例中，流体反应器设备还包括布置在第一腔室中的阻热结构。阻热结构与传热床间隔开并且与第一腔室的壳体间隔开。阻热结构延伸超过第一开口并且被配置为限制热量从储热材料排放到第一腔室中。第一腔室中的阻热结构可以允许减少传热床的第一开口处的热损失。此外，第一腔室中的阻热结构可以允许第一流体和第二流体在传热床上的改进的流动分布，从而可以实现传热床中更均匀的温度分布。因此，与传统方法相比，可以改进流体的反应处理，例如流体的净化。
根据本发明的一些示例，流体反应器设备还包括布置在第二腔室中的另一个阻热结构。另一个阻热结构与传热床间隔开并且与第二腔室的壳体间隔开。另一个阻热结构延伸超过第二开口并且被配置为限制热量从储热材料排放到第二腔室中。第二腔室中的另一个阻热结构可以允许减少传热床的第二开口处的热损失。此外，第二腔室中的其他阻热结构可以允许进一步改善第一流体和第二流体在传热床上的流动分布，从而可以实现传热床中更均匀的温度分布。因此，与传统方法相比，可以改进流体的反应处理，例如流体的净化。
在本发明的一些示例中，流体反应器设备还包括至少一个致动器，至少一个致动器耦接至阻热结构。至少一个致动器被配置为基于第一腔室中的温度和/或压力和/或压差和/或基于时间和/或基于事件，来调节阻热结构的表面相对于第一开口的定位和/或取向以及阻热结构的表面的形状中的至少一个。改变阻热结构的表面的定位、取向和/或形状可以允许调节(控制)第一开口处的静态压力的变化，以便支持在传热床中的改进的流体流动分布的产生。流体反应器设备可以类似地包括至少一个致动器，至少一个致动器耦接至其他阻热结构，用于调节其他阻热结构的表面相对于第二开口的定位和/或取向以及阻热结构的表面的形状中的至少一个。
根据本发明的一些示例，用于第一流体和第二流体的穿过的多个凹部形成在阻热结构中。多个凹部从阻热结构的面向第一开口的表面延伸到阻热结构的另一相对表面。多个凹部可以允许支持在传热床中的改进的流体流动分布的产生。类似地，用于第一流体和第二流体的穿过的多个凹部可以形成在其他阻热结构中。
在本发明的一些示例中，阻热结构包括第一子结构和第二子结构。第二子结构布置在第一子结构和第一开口之间。第一子结构延伸超过第二子结构。用于第一流体和第二流体的穿过的多个凹部形成在第一子结构的中心部分中，以在第一腔室被配置为将第一流体和第一流体供应到传热床的时间段期间使第一流体与第二流体混合。在第二子结构中形成用于混合流体的穿过的多个凹部，用于将混合流体供应到传热床。第一子结构和第二子结构允许在传热床附近为第一流体和第二流体提供中心对准的混合区。因此，第一流体和第二流体可以在进入传热床之前立即以受控方式混合。其他阻热结构可以类似地由如上所述的两个子结构形成。
根据本发明的一些示例，流体反应器设备还包括至少一个致动器，至少一个致动器耦接至阻热结构。至少一个致动器被配置为在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间将阻热结构远离第一开口移动。通过提供在第二腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间将阻热结构远离第一开口移动的选项，可以促进反应流体从传热床的排出，因为阻热结构不阻碍反应流体的流动。流体反应器设备可以类似地包括至少一个致动器，至少一个致动器耦接至其他阻热结构，用于在第一腔室被配置为将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间将其他阻热结构远离第二开口移动。
在本发明的一些示例中，阻热结构包括一个或更多个表面结构，用于局部控制第一流体和第二流体中的至少一个的流动方向和/或流动特性。一个或更多个表面结构可以允许支持在传热床中的第一流体和/或第二流体的改进的流动分布的产生。
根据本发明的一些示例，流体反应器设备还包括电加热器，电加热器被配置为将储热材料加热到适于第一流体和第二流体中的至少一种的热反应的预定温度。电加热器可以允许最初将储热材料加热到预定温度。电加热器的至少一部分可以布置在传热床中，使得储热材料围绕电加热器的至少一部分。换言之，电加热器的至少一部分可以嵌入储热材料中。
在本发明的一些示例中，一个或更多个中空体布置在储热材料中。一个或更多个中空体的内部容积(即，内部)可以从传热床的外部接近。例如，一个或更多个(例如，可关闭或可密封的)服务开口可以形成在围绕储热材料的传热床的壁中，并且连接(耦接)至一个或更多个中空体，使得一个或更多个中空体的内部容积可经由一个或更多个服务开口接近。电加热器的至少一部分可拆卸地布置在一个或更多个中空体中。将电加热器的至少一部分可拆卸地布置在一个或更多个中空体中可以允许容易地接近流体反应器设备和/或从流体反应器设备移除电加热器以进行检查、维护等。特别地，将电加热器的至少一部分布置在一个或更多个中空体中可以允许在不从传热床移除储热材料的情况下接近和/或移除电加热器。这不仅可以简化电加热器的检查、维护等，而且还可以减少流体反应器设备的停机时间，因为储热材料不需要从传热床移除。此外，将电加热器的至少一部分布置在一个或更多个中空体中可以允许促进电加热器的安装。
根据本发明的一些实例，用于降低第一流体和第二流体中的至少一种的反应温度的催化剂材料布置在传热床内。由于催化剂材料，第一流体和/或第二流体的反应所需的温度可以降低，使得流体反应器设备可以在较低的温度下操作。
在本发明的一些示例中，传热床包括围绕储热材料并在第一腔室和第二腔室之间延伸的隔热壁。在这些示例中，第一开口和第二开口形成在隔热壁中。隔热壁可以允许最小化传热床上的热损失。
根据本发明的一些示例，第一腔室的壳体至少部分地由隔热材料形成和/或至少部分地被隔热材料覆盖。隔热材料可以允许最小化第一腔室的壳体上的热损失。类似地或替代地，第二腔室的壳体可以至少部分地由隔热材料形成和/或至少部分地被隔热材料覆盖，以最小化第二腔室的壳体上的热损失。
附图说明
以下将仅通过示例的方式并参考附图来描述装置和/或方法的一些示例，其中
图1示出流体反应器设备的第一示例的截面图；
图2示出流体反应器设备的第一示例的一部分的透视图；
图3示出流体反应器设备的第二示例的截面图；
图4示出流体反应器设备的第三示例的截面图；
图5示出流体反应器设备的第四示例的截面图；
图6示出流体反应器设备的第五示例的截面图；
图7示出流体反应器设备的第六示例的截面图；
图8示出流体反应器设备的第七示例的截面图；
图9示出流体反应器设备的第八示例的截面图；
图10示出用于操作本文所述的流体反应器设备的方法的示例的流程图。
具体实施方式
现在参考附图更详细地描述一些示例。然而，其他可能的示例不限于详细描述的这些实施例的特征。其他示例可以包括特征的修改以及特征的等同物和替代物。此外，本文中用于描述某些示例的术语不应限制进一步的可能示例。
在附图的整个描述中，相同或类似的附图标记指代相同或相似的元件和/或特征，它们可以相同或以修改的形式实现，同时提供相同或相似功能。为了清楚起见，图中的线、层和/或区域的厚度也可以被夸大。
当两个元素A和B使用“或”组合时，除非在个别情况下另有明确定义，这应被理解为公开所有可能的组合，即只有A、只有B以及A和B。作为相同组合的替代措辞，可以使用“A和B中的至少一个”或“A和/或B”。这等同于多于两个元素的组合。
如果使用了单数形式，诸如“一个”、“一种”和“该”，并且仅使用单个元素并没有明确或隐含地限定为强制性的，那么进一步的示例也可以使用多个元素来实现相同的功能。如果下面将功能描述为使用多个元素来实现，则进一步的示例可以使用单个元素或单个处理实体来实现相同的功能。进一步理解的是，术语“包括(include)”、“包含(including)”、“包括(comprise)”和/或“包含(comprising)”在使用时描述了指定特征、整数、步骤、操作、过程、元件、部件和/或其组的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、过程、元件、部件和/或其组的存在或添加。
图1示意性地示出用于使第一流体101和第二流体102反应的流体反应器设备100的截面图。流体反应器设备100使第一流体101和第二流体102中的每一个的至少一部分反应，从而获得反应流体103(即，经历反应之后的流体)。
第一流体101和第二流体102中的每一个可以是或包括一种或更多种气体组分(物质、成分)、一种或更多种蒸汽组分(物质、成分)、一种或更多种液体组分(物质、成分)和/或其混合物。根据本发明的示例，第一流体101和第二流体102中的至少一个可以仅包括气体组分或物质。例如，第一流体101和第二流体102中的至少一个可以是排出气体或排出空气，其中，排出空气与排出气体相比含有更高比例的氧。
反应的类型不受限制。特别地，流体反应器设备100可以是用于净化第一流体101和第二流体102的流体净化设备。在流体反应器设备100是流体净化设备的情况下，流体净化设备通过用于净化第一流体101和第二流体102的反应处理从第一流体101和第二流体102移除一种或更多种成分或反应物。一种或更多种成分或反应物可以理解为一种或更多种杂质和/或一种或更多种污染物。在本文中，杂质可以被理解为第一流体101或第二流体102中的不包括在第一流体101和第二流体102中的相应一个的期望(目标)组成中的物质(成分、反应物)。在本文中，污染物可以理解为当以特定量或浓度(例如，定义为每单位体积的相应流体的污染物质量或每单位体积相应流体的污染颗粒数)出现时危害系统、动物、人类和/或环境的物质(成分、反应物)。包含在第一流体101和第二流体102中的相应一个中的一种或更多种杂质或污染物可以是可燃的。换句话说，第一流体101和第二流体102中的每一个可以包括一种或更多种可燃成分或反应物。例如，可以通过流体净化设备从流体101和流体102中的至少一个移除有机和/或无机杂质或污染物。有机和/或无机杂质或污染物可以是例如挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOC)、溶剂、氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)、甲烷(methane,CH4)、硫氧化物(sulfur oxides,SOx)、氟化氢(hydrogen fluoride,HF)、氨(ammonia,NH3)、氯化氢(hydrogen chloride,HCl)、二噁英、呋喃或基本结构CxHyOz的污染物(C表示碳；H表示氢；O表示氧；x、y和z是自然数)。
第二流体102可以不同于第一流体101。也就是说，第二流体102可以与第一流体101不同于以下性质中的至少一个：流体的组成(流体中包含的组分)、流体中的组分浓度、流体的一种或更多种组分的相、流体的温度、流体的压力、流体的体积流量等。在其他示例中，第二流体102可以与第一流体101相同(相等)。
流体反应器设备100包括(例如，单个，即，精确地/仅一个)传热床110。传热床110包括(例如，填充有)储热材料(传热材料)115。储热材料115是能够存储和释放热量的材料。储热材料表现出一定(预定)比热容，并且优选地表现出一定(预定)传热和/或传递系数。例如，储热材料115可以包括或是陶瓷材料，例如氧化铝陶瓷、莫来石、耐火粘土(熟料)、堇青石、锆石或其混合物。然而，本发明不限于此。也可以使用其他类型的陶瓷材料。在一些示例中，储热材料115可以替代地或附加地包括或是混凝土、石头、岩石、金属材料或其混合物。储热材料115可以结构化或随机地填充在传热床110中，以形成规则或不规则的图案(例如，可以使用陶瓷蜂窝、陶瓷鞍等)。
传热床110包括围绕储热材料115的隔热壁118。第一开口111和第二开口112形成在隔热壁118中。第一腔室(plenum)120附接至传热床110的第一开口111，第二腔室130附接至传热床110的第二开口112。第一开口111和第二开口112布置在传热床110的相对侧上，使得隔热壁118在第一腔室120和第二腔室130之间延伸。在其他示例中，第一腔室120和第二腔室130中的至少一个不需要直接附接至第一开口111和第二开口112。例如，一个或更多个中间元件或(临时)旁路可以耦接在第一腔室120和第二腔室130中的至少一个与第一开口111和第二开口112之间。通常，第一腔室120流体地耦接至第一开口111，第二腔室130流体地耦接至第二开口112。
第一腔室120和第二腔室130被配置为交替地将第一流体101和第二流体102两者供应到传热床110，使得第一流体101和第二流体102在流过储热材料115时加热并反应。注意，流体101和流体102的所有组分或流体101和流体102的组分的仅一部分可以反应。换言之，第一流体101和第二流体102中的每一个的至少一种组分在流过储热材料115时发生反应。也就是说，第一流体101和第二流体102中的每一个可以包括在流过储热材料115时反应的一种或更多种反应性组分以及在流过储热材料115时不反应的一种或更多种非反应性组分。例如，第一流体101和第二流体102中的至少一个可以被加热并且在流过储热材料115的同时经受氧化过程或还原过程。第一流体101和第二流体102中的至少一个可以例如包括排出空气，排出空气是空气(或接近空气的气体混合物)和至少一种可燃物(例如VOC等)的混合物。在这个示例中，VOC在流过储热材料115时与空气的氧气反应，而流体的其他组分不参与反应。储热材料115被配置为存储在反应期间和/或之后由第一流体101和第二流体102释放的热量。主要发生反应的传热床110的内部区或区域119如图1示例性地所示。内部区或区域119可以理解为传热床110内的反应区或区域。内部区或区域119位于传热床110的中心平面处或附近和/或可以围绕传热床110的中心平面振荡。
在第一腔室120和第二腔室130中的一个被配置为将第一流体101和第二流体102两者供应到传热床110的时间段期间，第一腔室120和第二腔室130中另一个被设置为从传热床110排出反应流体103(即，经历反应之后的流体)。因此，第一流体101和第二流体102通过储热材料115的流动方向周期性地反转(例如，每90至120秒)。
图1(以及其他图)示出流体反应器设备100在一段时间期间的情况，在该段时间内，第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102两者供应到传热床110，第二腔室130被配置为从传热床110排出反应流体103。因此，第一流体101和第二流体102两者都通过储热材料115从传热床110的顶部流到底部。先前存储在储热材料115的顶部部分中的热能用于加热第一流体101和第二流体102，并引起第一流体101和第二流体102中的至少一个(例如，两者)反应。底部部分处的储热材料115从反应流体103中回收多余的热能。例如，当第一流体101和第二流体102从储热材料115的顶部部分穿过到底部部分时，第一流体101和第二流体102中的至少一个中的VOC可以变得足够热以经历热氧化为水蒸气和二氧化碳。
在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间，流体流动被反转。也就是说，当第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110时，第一腔室120被配置为从传热床110排出反应流体103。因此，第一流体101和第二流体102两者都通过储热材料115从传热床110的底部流到顶部。先前存储在储热材料115的底部部分中的热能用于加热第一流体101和第二流体102，并导致第一流体101和第二流体102中的至少一个(例如，两者)反应。顶部部分处的储热材料115从反应流体103回收热能。
第一流体101和第二流体102通过储热材料115的流动方向的周期性反转可以允许保持储热材料115的高热交换效率(例如，高于95％)。因此，流体反应器设备100可以回收在传热床110中维持所需反应温度(例如，氧化温度或还原温度)所需的基本上所有的热量。因此，流体反应器设备100可以被理解为再生流体反应器设备。例如，不管第一流体101和第二流体102通过储热材料115的流动方向如何，反应流体103的温度可以比供应到传热床110的第一流体101和第二流体102的温度高出小于100℃(例如，温度可以仅高出20℃至50℃)。此外，第一流体101和第二流体102的流动方向的周期性反转可以允许沿着传热床110在第一腔室110和第二腔室120之间的延伸(即，在图1的示例中沿着传热床的垂直延伸)保持传热床110的预定温度分布。特别地，流体101的流动方向的周期性反转可以允许沿着传热床110在第一腔室110和第二腔室120之间的延伸将最热区保持在传热床110的中心平面附近。换句话说，最热区基本上可以是图1中所示的内部区或区域119。
在流体反应器设备100的操作期间，储热材料115可以表现出适合于第一流体101和第二流体102的热反应的预定温度。例如，预定温度可能超过约600℃、800℃或1000℃。根据本发明的一些示例，流体反应器设备100可以包括电加热器113，电加热器113被配置为将储热材料115加热到预定温度。注意，电加热器113不是强制性的。电加热器113可以例如是布置在储热材料115中的电线圈的栅格。电加热器113可以例如用于(例如，在流体反应器设备100的启动之后)最初将储热材料115加热到预定温度。在图1的示例中，一个电加热器113布置在传热床110的中心区中，并垂直于传热床110在第一腔室110和第二腔室120之间的延伸延伸。然而，注意，本发明不限于此。电加热器113的布置和延伸可能与图1中所示的布置和延伸不同。
此外，注意，电加热器113不需要直接布置在储热材料115中。可选地，可以在储热材料115中布置一个或更多个中空体，例如中空体114。一个或更多个中空体的内部容积(即，内部)可从传热床110的外部接近。例如，一个或更多个(例如，可关闭或可密封的)服务开口(例如服务开口116)，可以形成在隔热壁118中，并且连接(耦接)至一个或更多个中空体，使得一个或更多个中空体的内部容积可经由一个或更多个服务开口接近。电加热器113的至少一部分(例如，其电线圈)可拆卸地布置在一个或更多个中空体中。将电加热器的至少一部分可拆卸地布置在一个或更多个中空体中可以允许容易地接近流体反应器设备100和/或从流体反应器设备100移除电加热器113以用于检查、维护等。特别地，将电加热器的至少一部分布置在一个或更多个中空体中可以允许在不从传热床110移除储热材料115的情况下接近和/或移除电加热器113。这不仅可以简化电加热器113的检查、维护等，而且还可以减少流体反应器设备100的停机时间，因为储热材料115不需要从传热床110移除。此外，可以促进电加热器113的安装。
一个或更多个中空体表现出一定(预定)比热容，并且优选地表现出一定(预定)传热和/或传递系数，其应当是高的和/或可以类似于储热材料115中的那些，以实现从电加热器113到围绕一个或更多个中空体的储热材料115的有效热传递。例如，一个或更多个中空体可以包括或是陶瓷材料，例如氧化铝陶瓷、莫来石、耐火粘土(熟料)、堇青石、锆石或其混合物。然而，本发明不限于此。也可以使用其他类型的材料(例如，混凝土、石头、岩石、金属材料或其混合物)。
根据本发明的一些示例，用于降低第一流体101和第二流体102中的至少一个(例如，两者)的反应温度的催化剂材料可以布置在传热床110内。因此，第一流体101和第二流体102中的至少一个的反应(例如，氧化或反应)所需的温度可以较低，使得流体反应器设备100可以在较低的温度下操作。例如，可以与储热材料115分离地提供一层或更多层催化剂材料。一层或更多层催化剂材料可以例如沿着第一流体101和第二流体102的(可能的)流动方向(例如，靠近第一开口111和第二开口112)附接至传热床110的一端或两端。替代地或附加地，传热床110中的储热材料115(例如，堇青石)可以至少部分地涂覆有和/或包括(包含)催化剂材料或催化活性组分。进一步替代地或附加地，催化剂材料可以在传热床110中与储热材料115混合。仍进一步替代地或附加地，传热床110中的储热材料115的第一部分可以涂覆有和/或包括(包含)催化剂材料或催化活性组分，而传热床110中的储热材料115的第二部分不包括催化剂材料和催化活性组分。储热材料115的第一部分和第二部分可以在传热床110中混合或作为不同的层提供。例如，可以使用一种或更多种氧化催化剂和/或一种或更多种还原催化剂。然而，本发明不限于此。也可以使用其他类型的催化剂(例如，取决于流体反应器设备100中的目标反应过程)。
在流体反应器设备100是流体净化设备的情况下，流体净化设备可以例如通过再生热氧化(Regenerative Thermal Oxidation,RTO)净化第一流体101和第二流体102。在本发明的其他示例中，流体净化设备可以通过再生催化氧化(Regenerative CatalyticOxidation,RCO)净化第一流体101和第二流体102。例如，流体净化设备可以被配置为通过无焰RTO或无焰RCO来净化第一流体101和第二流体102。然而，本发明不限于此。还可以使用第一流体101和第二流体102中的至少一个的其他反应，例如流体的还原。
第一腔室120和第二腔室130中的每一个都包括附接至传热床110的相应壳体121、131，使得通过相应壳体121、131容纳的相应体积形成各自的腔室空间，用于交替地将第一流体101和第二流体102两者朝向传热床110输送和将反应流体103传输远离传热床110。根据本发明的示例，第一腔室120的壳体121可以至少部分地由隔热材料形成和/或至少部分地被隔热材料覆盖，以最小化第一腔室120的壳体121上的热损失。类似地，根据本发明的示例，第二腔室130的壳体131可以至少部分地由隔热材料形成和/或至少部分地被隔热材料覆盖，以最小化第二腔室130的壳体131上的热损失。
流体反应器设备包括被配置为接收第一流体101的第一入口140。例如，第一入口140可以流体地耦接至提供/排放第一流体101的源(例如，排放第一流体101的设备，例如机器或生产设施)。类似地，流体反应器设备包括被配置为接收第二流体102的第二入口150。第二入口150可以流体地耦接至提供/排放第二流体102的源(例如，排放第二流体102的设备，例如机器或生产设施)。第一入口140不接收第二流体102，第二入口150不接收第一流体101。
通过为第一流体101和第二流体102提供单独的入口140和入口150，以及通过将第一流体101和第二流体102单独地提供给传热床110，可以避免在流体反应器设备100的上游的第一流体101和第二流体102的混合。因此，可以基本上避免由第一流体101和第二流体102的上游混合引起的负面影响(例如，损坏)。换言之，通过流体反应器设备100能够进行彼此不能很好地耐受的两种流体的反应处理。另一方面，在第一流体101和第二流体102相同的情况下，与仅提供单个入口的常规系统相比，可以提供增加的流体输入容量。因此，可以避免输入处的压力瓶颈。
流体反应器设备100包括第一流体分布系统160，第一流体分布系统160流体地耦接在第一入口140与第一腔室110和第二腔室120中的每一个之间。此外，流体反应器设备100包括第二流体分布系统170，第二流体分布系统170流体地耦接在第二入口150与第一腔室120和第二腔室130中的每一个之间。第一流体分布系统160和第二流体分布系统170被配置为同时(同步、一起)将第一入口140和第二入口150两者流体地耦接至第一腔室120或第二腔室130。例如，在第一腔室120被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102两者的时间段期间，第一流体分布系统160和第二流体分布系统170被配置为同时且流体地将第一入口140和第二入口150两者耦接至第一腔室120(而不是耦接至第二腔室130)，使得第一流体101和第二流体102(例如，唯一地，仅)流过第一腔室120流到传热床110。类似地，在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102两者的时间段期间，第一流体分布系统160和第二流体分布系统170被配置为同时且流体地将第一入口140和第二入口150两者耦接至第二腔室130(而不是耦接至第一腔室120)，使得第一流体101和第二流体102(例如，唯一地，仅)流过第二腔室130流到传热床110。
如从图1可以看出的，第一腔室120包括：可经由第一流体分布系统160流体地耦接至第一入口140的第一部分122，以及可经由第二流体分布系统170流体地耦接至第二入口150的第二部分123。因此，在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第一部分122被配置为向传热床110供应第一流体101，第二部分123被配置为向传热床110供应第二流体102。第一腔室120的第一部分122和第二部分123布置在第一开口111的相对侧上，使得在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第一流体101和第二流体102沿着相反方向行进通过第一腔室120。类似地，第二腔室130包括：可经由第一流体分布系统160流体地耦接至第一入口140的第一部分132，以及第二部分133，第二部分133在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间可经由第二流体分布系统170流体地耦接至第二入口150。第二腔室130的第一部分132和第二部分133布置在第二开口112的相对侧上，使得在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第一流体101和第二流体102沿着相反方向行进通过第二腔室130。
在图1的示例中，第一流体分布系统160被配置为将第二腔室130流体地耦接至流体反应器设备100的出口181，用于在第一腔室120被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间释放反应流体103。附加地或替代地，第二流体分布系统170可以被配置为将第二腔室130流体地耦接至流体反应器设备100的另一出口182，用于在第一腔室120被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间释放反应流体103。在其他示例中，第一流体分布系统160和第二流体分布系统170可以被配置为将第二腔室130流体地耦接至流体反应器设备100的相同出口(例如，出口181和出口182中的一个或图1中未示出的另一个出口)。
在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第一腔室120和第二腔室130的耦接被反转。也就是说，当第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102两者供应到传热床110时，第一流体分布系统160和第二流体分布系统160中的至少一个被配置为使第一腔室120流体地耦接到流体反应器设备100的一个或更多个出口，用于释放反应流体103。
换言之，第一流体分布系统160和第二流体分布系统170中的至少一个被配置为将第一腔室120和第二腔室130中的未流体地耦接至第一入口140和第二入口150的一个腔室流体地耦接至流体反应器设备100的一个或更多个出口(例如，出口181和出口182中的一个或图1中未示出的另一个出口)，用于释放反应流体103。在一些示例中，第一流体分布系统160和第二流体分布系统170两者都可以被配置为这样做。
出口181和出口182以及流体反应器设备100的任何另一个出口允许将反应流体103提供给指定(目标、期望)接收器，例如用于将反应液体103释放到环境的烟囱或用于进一步处理反应流体103的另一个设备或系统。
图2示出图1中所示的流体反应器设备100的左侧部分的透视图。特别是，图2示出图1中示意性所示的第一流体分布系统160、第一入口140和出口181的更多细节。图1中所示的流体反应器设备100的右侧部分在图2中省略。
如图2中所示，第一流体分布系统160可以例如包括用于提供上述功能的两个阀。流体分布系统160可以被理解为阀箱。第一入口140和出口181被集成在阀箱中以提供紧凑的系统。
在下文中，将参照图3至图9描述流体反应器设备100的多个变体。由于以下描述的变体主要涉及第一腔室120和第二腔室130以及传热床110，因此图3至图9中至少部分省略了各种元件，例如加热器113、中空体114、服务开口116、入口140和入口150，图1中所示的流体分布系统160和流体分布系统170以及出口181和出口182。尽管出于简单的原因，图3至图9中省略了这些元件，但是注意，这些图中所示的流体反应器设备可选地包括这些元件中的一个或更多个。
图3示意性地示出另一种流体反应器设备300的截面图，该流体反应器设备300具有第一腔室120和第二腔室130的改进结构。除此之外，流体反应器设备300与上述流体反应器设备100相同。
在图3的示例中，第二腔室130包括面向传热床110的腔室出口195。腔室出口195布置在第二腔室130的第一部分132和第二部分133之间的第二腔室的中心部分中。腔室出口195集成在第二腔室130的壳体131中，使得其与第二开口112相对。
在图3的示例中，第一腔室120被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102。在该时间段期间，腔室出口可配置为从传热床110排出反应流体103。
如图3中所示，流量控制阀(流量控制瓣)198布置(提供)在腔室出口195中，以控制反应流体103通过腔室出口195的体积流量。类似地，在第二腔室130的第一部分131和第二部分132中的每一个中布置(提供)相应的流量控制阀196和197，以控制反应流体103通过第二腔室130的第一部分131和第二部分132的相应流量。
取决于流体反应器设备300的期望操作模式，可以开启流量控制阀196、197和198中的一个或更多个，以经由腔室出口195、第二腔室130的第一部分132和第二腔室130的第二部分133中的一个或更多个排出反应流体103。
如上所述，第二腔室130的第一部分131和第二部分132可经由第一流体分布系统160和第二流体分布系统170流体地耦接至出口181和出口182(或流体反应器设备300的任何其他出口)。类似地，腔室出口195可以经由第一流体分布系统160和第二流体分布系统170流体地耦接至出口181和182中的一个或两个(或流体反应器设备300的任何其他出口)。在其他示例中，腔室出口195可以经由另一流体路径流体地耦接至出口181和182中的一个或两个(或流体反应器设备300的任何其他出口)。例如，腔室出口195可以直接耦接至出口181和182中的一个或两个(或流体反应器设备300的任何其他出口)，或者经由一个或更多个其他中间元件(结构)耦接至出口181和182中的一个或两个(或流体反应器设备300的任何其他出口)。
类似地，第一腔室120包括面向传热床110的腔室出口190。腔室出口190布置在第一腔室120的第一部分122和第二部分123之间的第一腔室120的中心部分中。腔室出口190集成在第一腔室120的壳体121中，使得其与第一开口111相对。如图3中所示，流量控制阀(流量控制瓣)193布置(提供)在腔室出口190中，以在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间控制反应流体103通过腔室出口190的体积流量。类似地，在第一腔室120的第一部分121和第二部分122中的每一个中布置(提供)相应的流量控制阀191和192，以控制反应流体103通过第一腔室120的第一部分122和第二部分122的相应流量。取决于流体反应器设备300的期望操作模式，可以开启流量控制阀191、192和193中的一个或更多个，以在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间经由腔室出口190、第一腔室120的第一部分122以及第一腔室120的第二部分123中的一个或更多个排出反应流体103。
腔室出口190可以流体地耦接至出口181和182中的一个或两个(或流体反应器设备300的任何其他出口)，类似于上面针对腔室出口195所描述的那样。
各种流量控制阀191、192、193、196、197、198的开启和关闭可以由流体反应器设备300的控制电路控制。以下关于图5和图7给出了关于控制电路的细节。
腔室出口190和195都可以允许经由传热床110附近的单个出口将反应流体103从传热床110排出。
图4示意性地示出具有附加分割结构的另一种流体反应器设备400的截面图。除此之外，流体反应器设备400与上述流体反应器设备300相同。
流体反应器设备400还包括第一分割结构(元件、材料、设备、装置)141，第一分割结构(元件、材料、设备、装置)141布置在第一腔室120中以将第一腔室120的第一部分122与第一腔室20的第二部分123分离，使得在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第一流体101和第二流体在到达传热床110之前(基本上)不混合。因此，可以基本上避免由第一流体101和第二流体102的混合引起的负面影响(例如，损坏或有害反应产物)。换言之，第一分割结构141可以确保第一流体101和第二流体102分别馈送给传热床110。
此外，第二分割结构(元件、材料、设备、装置)142布置在传热床110中以分离传热床110，使得第一流体101和第二流体102流过传热床110的不同部分而不混合。因此，可以基本上避免由第一流体101和第二流体102的混合引起的负面影响(例如，损坏或有害反应产物)。第二分割结构142可以由能够承受传热床110中的高温的材料制成。
类似于第一分割结构141，第三分割结构(元件、材料、设备、装置)143布置在第二腔室130中，以将第二腔室130的第一部分132与第二腔室130的第二部分133分离。
取决于流体反应器设备300的期望操作模式，可以开启流量控制阀196、197和198中的一个或更多个，以经由腔室出口195、第二腔室130的第一部分132和第二腔室130的第二部分133中的一个或更多个排出反应流体103。
例如，流量控制阀198可以如图4中所示开启，流量控制阀196、197可以关闭。因此，由第一流体101在传热床110中的反应引起的反应流体103的第一部分与由第二流体102在传热床110中的反应所引起的反应流体103的第二部分一起排出。换言之，当反应流体103经由传热床110附近的单个出口(即，腔室出口195)从传热床排出时，当从传热床110排出反应流体103时，反应流体103的第一部分和反应流体103第二部分混合/相加。
在其他示例中，流量控制阀198可以关闭，流量控制阀196、197可以关闭。第三分割结构143在第二腔室130中的布置将第二腔室130的第一部分132与第二腔室130的第二部分133分离，使得在第一腔室120被配置为向传热床103供应第一流体101和第二流体102的时间段期间，第二腔室130的第一部分132被配置为从传热床110排出由传热床110中的第一流体101的反应引起的反应流体103的第一部分，并且第二腔室130的第二部分133被配置为将从传热床110排出由传热床110中的第二流体102的反应引起的反应流体103的第二部分。因此，可以避免反应流体103的第一部分和反应流体103的第二部分的混合，使得反应流体103第一部分和反应流体103的第二部分可以单独输出，并且例如可以在流体反应器设备400的外部单独处理。
在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间，第一分割结构141和第三分割结构143的功能相应地交换。
在一些示例中，第二流体可以包括可冷凝和/或酸性组分，流体反应器设备可能受到这些组分的影响。图5示意性地示出另一种流体反应器设备500的截面图，该流体反应器设备500具有能够处理可冷凝和/或酸性组分的附加加热器。除此之外，流体反应器设备400与上述流体反应器设备100相同。
流体反应器设备500包括加热器540，加热器540被配置为在第二流体102到达储热材料115之前将第二流体加热到第二预定(预定义)温度。第二预定温度可以例如高于第二流体102的组分的最高露点，使得第二流体102的组分不会从气相中冷凝出来。在其他示例中，第二预定温度可以例如至少(远)高于对腐蚀性磨损等至关重要的第二流体102的组分的最高露点。第二预定温度可以高于或低于储热材料115被电加热器113(仅在图1中示出)加热到的第一预定温度。
通过在第二流体102到达储热材料115之前将第二流体102(预)加热到第二预定温度，可以避免各种影响，诸如流体反应器设备500内的流体流动路径的污染、流体反应器设备500内的反应表面的堵塞以及流体反应器设备500的部件的腐蚀性磨损。由于可以通过将第二流体102加热到第二预定温度来避免腐蚀性磨损，因此流体反应器设备500的可能与第二流体102接触的部件不需要耐腐蚀。由于这些部件不需要耐腐蚀，因此与传统系统相比，可以使用价格较低的材料。此外，由于可以通过将第二流体102加热到第二预定温度来避免流体流动路径的污染和反应表面的堵塞，因此不需要耗时的对策。因此，与传统系统相比，流体反应器设备500的停机时间可以减少。
在图5的示例中，加热器540包括用于接触第二流体102的第一接触结构(元件、材料、设备、装置)541和用于接触第二流体102的第二接触结构(元素、材料、设备、装置)542。
第一接触结构541被配置为可控制地将热量传送到第二流体102，同时第二流体102在其朝向传热床110的途中经过第一接触结构541。类似地，第二接触结构542被配置为可控制地将热量传送到第二流体102，同时第二流体102在其朝向传热床110的途中经过第二接触结构542。第一接触结构541和第二接触结构542通常可以表现出允许接触第二流体102的任何形状。例如，第一接触结构541和第二接触结构542中各自可以例如是或包括接触表面(平面或非平面)和接触栅格中的一个或更多个。
流体反应器设备500还包括被配置为控制加热器540的控制电路550。控制电路550耦接至加热器540。例如，控制电路550可以是单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独处理器(其中的一些或全部可以是共享的)、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)硬件、专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)或现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)。一个或更多个控制电路可以可选地耦接至例如用于存储软件(例如，存储用于控制加热器的程序)的只读存储器(read onlymemory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)和/或非易失性存储器。
控制电路550被配置为控制加热器540以在第一腔室110被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间经由第一接触结构541加热第二流体102。这在图5中示出。第一接触结构541布置在第一开口111的边缘(即，外部界)处，使得在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第二流体102在到达储热材料115之前经过第一接触结构541。第一接触结构541布置在第一开口111的边缘和储热材料115之间。因此，当第二流体102沿着第一腔室120朝向传热床110行进时，它首先经过第一接触结构541以加热，然后才到达储热材料115。
类似地，控制电路550被配置为在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间控制加热器540经由第二接触结构542加热第二流体102。第二接触结构542布置在第二开口112的边缘处，使得在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第二流体102在到达储热材料115之前经过第二接触结构542。类似于上面对图1所描述的情况，在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间，流体流动被反转到图5中所示的情况。因此，当第二流体102沿着第二腔室130朝向传热床110行进时，它首先经过第二接触结构542以加热，然后才到达储热材料115。
例如，加热器540可以包括电加热器543，电加热器543被配置为可控制地加热第二流体102。电加热器543可以是例如热耦接至第一接触结构541和第二接触结构542的中央电加热器543，如图5中所示。因此，控制电路550可以控制电加热器543选择性地向第一接触结构541和第二接触结构542中的一个提供热量，这取决于第一腔室120和第二腔室130中的哪一个当前被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102。在替代示例中，电加热器543可以包括热耦接至第一接触结构541的第一子电加热器和耦接至第二接触结构542的第二子电加热器。因此，控制电路550可以控制子电加热器选择性地向第一接触结构541和第二接触结构542中的一个提供热量，取决于第一腔室120和第二腔室130中的哪一个当前被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102。例如，电加热器543可以包括以下中的至少一个：电阻加热器、电磁加热器(感应加热器)或电驱动辐射加热器(例如红外IR发射器)。使用电加热器543用于加热第二流体102可以允许利用来自可再生资源的电以高效并且以可控方式加热第二流体102。
作为包括电加热器543的替代或附加，加热器540可以被配置为使用来自传热床110和/或储热材料115的热量来加热第二流体102。特别地，加热器540可以被配置为使用来自内部区或区域119的热量来加热第二流体102。例如，加热器540可以包括热交换器和加热管中的至少一个，热交换器和加热管被配置为可控制地将热量从传热床110和/或储热材料115(例如，内部区或区域119)传送到第二流体102。在图5的示例中，热交换器和/或加热管被示意性地示出，并由附图标记544表示。热交换器和/或加热管544热耦接至传热床110和/或储热材料115以及第一接触结构541和第二接触结构542中的每一个，以便经由第一接触结构541和第二接触结构542可控制地将来自储热材料115的热量传送到第二流体102。热交换器可以例如是气体-气体热交换器(例如基于管的气体-气体热交换器)和气体-流体-气体热交换器(例如基于管的气体-流体-气体热交换器)中的一个。
控制电路550可用于控制从传热床110和/或储热材料115到第二流体102的传热。特别地，控制电路550可以被配置为控制由加热器540传送到第二流体102的热量。例如，控制电路550可以被配置为控制热交换器和加热管中的至少一个以选择性地将热量从传热床110和/或储热材料115供应到第一接触结构541和第二接触结构542中的一个，这取决于第一腔室120和第二腔室130中的哪一个被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110。换言之，控制电路550被配置为在第一腔室120被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间将来自传热床110和/或储热材料115的热量传送给第一接触结构541，以及在第二腔室130被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间将来自传热床110和/或储热材料115的热量传送给第二接触结构542。
当第一流体101和第二流体102在流过储热材料115时发生反应时，多余的热量由储热材料115产生并存储(即，在传热床110中)。特别地，可以在内部区或区域119中产生并存储热量。使用由传热床110和/或储热材料115存储的多余热量可以允许至少减少加热第二流体102所需的来自外部源的热量或能量的量。在一些示例中，加热第二流体102可能不需要来自外部源的热量或能量。换言之，加热器540可以被配置为唯一地(仅)使用来自传热床110和/或储热材料115的热量来加热第二流体102。使用来自传热床110和/或储热材料115的热量用于加热第二流体102可以允许增加流体反应器设备500的能量效率，并且因此允许减少流体反应器设备500的能量消耗。
关于图5中示意性示出的热交换器和/或加热管544的放置，注意，选择该元件的放置仅用于说明目的。热交换器和/或加热管544可以至少部分地布置在传热床110中并且热耦接至第一接触结构541和第二接触结构542。因此，热交换器和/或加热管544可以被配置为(例如，在控制电路550的控制下)选择性地且可控地将热量从储热材料115传送到第一接触结构541和第二接触结构542。
控制电路550可以基于各种参数来控制由加热器540传送到第二流体102的热量。例如，控制电路550可以被配置为基于第二流体102的组分、加热之前(即，在经过加热器540之前)的第二流体102的温度、在加热之后(即，在经过加热器540之后)的第二流体102的温度和/或第二流体102的体积流速，控制由加热器540传送到第二流体102的热量的量。第二流体102的组分指示第二流体102的组分的最高露点，并且因此可以用于设置第二预定温度，第二流体102被加热器540加热到该第二预定温度。第二流体102在经过加热器540之前的温度允许确定达到第二预定义温度所需的温度增加。第二流体102在经过加热器540之后的温度指示第二流体102是否被加热器540充分加热或加热过多。第二流体102的体积流速影响将第二流体102充分加热到第二预定温度所需的热量的量(例如，第二流体102的体积流速越高，加热所需的热量就越多)。流体反应器设备500或控制电路550可以包括一个或更多个接口(图5中未示出)，一个或更多个接口被配置为接收数据和/或指示上述参数中的一个或更多个的一个或更多个输入信号。替代地或附加地，流体反应器设备500可以包括一个或更多个传感器，用于测量上述参数中的一个或更多个。
图5示例性地示出温度传感器560，温度传感器560被配置为在经过加热器540之后测量第二流体102的温度。传感器560布置在第一腔室120中，使得在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第二流体102在到达温度传感器560之前首先经过第一接触结构541。如上所述，控制电路550被配置为基于温度传感器560的测量数据来控制由加热器540经由第一接触结构541传送给第二流体102的热量的量。类似地，流体反应器设备500包括布置在第二腔室130中的另一温度传感器565，使得在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第二流体102在到达温度传感器565之前首先经过第二接触结构542。控制电路550被配置为基于温度传感器565的测量数据来控制由加热器540经由第二接触结构542传送给第二流体102的热量的量。基于在经过加热器540之后测量的第二流体102的温度来控制由加热器540传送给第二流体102的热量的量可以允许调节传送的热量的量，使得在经过加热器之后的第二流体102的温度(基本上)是第二预定温度。
替代地，第一接触结构541可以布置在第一腔室120的第二部分123中。在第一腔室120被配置为向传热床110供应第一流体101和第二流体102的时间段期间，第二流体102在到达传热床110之前经过第一腔室120的第二部分123。类似地，第二接触结构542可以布置在第二腔室130的第二部分133中。在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第二流体102在到达传热床110之前经过第二腔室130的第二部分133。
在上述示例中，第二流体102在朝向传热床110行进通过相应腔室时被(预)加热。然而，注意，本发明不限于此。在其他示例中，第二流体可以在其进入相应腔室之前由加热器加热。
为了在第二流体102进入相应腔室120或130之前加热第二流体102，加热器540可以例如布置在第二入口150和第二流体分布系统170之间，使得第二流体102在被第二流体分布系统170引导到第一腔室120和第二腔室130中的一个之前已经被加热。例如，用于接触第二流体102的接触结构可以布置在第二入口150和第二流体分布系统170之间。
替代地或附加地，加热器540可以集成在第二流体分布系统170中，使得第二流体102在朝向第一腔室120和第二腔室130中的一个腔室穿过第二流体分布系统170时已经被加热。例如，用于接触第二流体102的一个或更多个接触结构可以集成在第二流体分布系统170中。
在上述示例中，加热器540被提供用于加热第二流体102。然而，本发明不限于此。替代地或附加地，可以提供用于(预)加热第一流体101的类似加热器。
图6示意性地示出具有附加阻热结构的另一个流体反应器设备600的截面图。除此之外，流体反应器设备600与上述流体反应器设备100相同。
流体反应器设备600包括(第一)阻热结构(元件、材料、设备、装置)640，(第一)阻热结构布置在第一腔室120中(内部)。阻热结构640与传热床110间隔开，并且与第一腔室120的壳体121间隔开。阻热结构640延伸超过第一开口111。间隙660形成在第一开口111的边界117-1和阻热结构640的面向第一开口111的表面641之间。换言之，整个第一开口111和围绕第一开口111的隔热壁118的一部分被阻热结构640覆盖。因此，第一开口111在阻热结构640的面向第一开口111的表面641上的正交投影(在图6的示例中为阻热结构640的底表面)没有完全覆盖阻热结构640的表面641。阻热结构640被配置为限制热量从储热材料115排放到第一腔室120中。例如，阻热结构640可以至少部分地由存储和/或反射经由第一开口111从传热床110释放的热量的至少一部分的材料形成。阻热结构640可以由能够承受高达200℃、250℃或300℃的温度和/或高达2巴的压力的任何材料形成。可选地，阻热结构640可以由能够耐受酸性和/或腐蚀性介质的材料形成。例如，阻热结构640可以至少部分地由塑料、碳、玻璃纤维、金属(例如弹簧钢)或其混合物、复合物和/或其层压材料形成。
由于阻热结构640的存在，经由第一开口111从传热床110释放的热量至少部分地反射回传热床110和/或至少存储在第一开口111附近，使得其可用于加热进入传热床110的第一流体101和/或第二流体102。
此外，阻热结构640的存在积极地影响第一流体101和第二流体102的流动分布。如图6中所示，在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，第一流体101基本上沿着第一空间方向行进通过第一腔室120，第二流体102基本上沿着第二空间方向/>(其与第一空间方向/>相反)行进通过第一腔室120。空间方向和/>基本上垂直于第三空间方向/>以及第四空间方向/>其表示第一流体101和第二流体102通过储热材料115的主要流动方向(即从第一开口111到第二开口112的方向，反之亦然)。第一腔室120中的第一流体101和第二流体102的静态压力随着相应流体的速度而变化。特别地，如果相应流体的速度降低，则第一腔室120中相应流体的静态压力增加(另一方面，如果相应流体的速度减小，则相应流体的动态压力减小)。第一流体101的速度沿着第一空间方向/>减小，第二流体102的速度沿着第二空间方向/>减小，如图6中所示，由第一腔室120中所描绘的附图标记“V”的尺寸表示，该尺寸从第一腔室120的边缘向中心减小。
由于阻热结构640，进入传热床110的流体101和流体102的速度在传热床110沿着空间方向和/>的边缘处最高。也就是说，第一流体101的速度在传热床110的左侧处最高，而第二流体102的速度在传热床110的右侧处最高。此外，进入传热床110的流体101和流体102的各自的速度沿着各自的空间方向/>或/>朝向传热床110的中间(中心)变低。相应的流体101、102的较低速度意味着流体101、102的较低的动态压力，并且因此意味着流体101、102的较高的静态压力。因此，进入传热床110的流体101和流体102的各自的静态压力沿着各自的空间方向/>或/>从传热床110的边缘朝向传热床110的中间增加。朝向第一开口111的中间的静态压力的增加导致流体101和流体102通过传热床110的储热材料115到传热床110的侧面的略微成角度的流动。换言之，相应流体101和102中的一些以及在传热床110中的流体101与102的反应期间产生的多余热量沿着空间方向/>和/>被输送到传热床110的侧部(边缘)。因此，在阻热结构640上方的体积中的第一腔室120中的流体101和102的增加的静态压力不会对流体101在传热床110中的分布产生负面影响。
可选地，流体反应器设备600可以进一步包括布置在第二腔室130中(内部)的另一(第二)阻热结构650。阻热结构650与传热床110间隔开，并且与第二腔室130的壳体131间隔开。阻热结构650延伸超过第二开口112。另一间隙670形成在第二开口112的边界117-2和阻热结构650的面向第二开口112的表面651之间。换言之，整个第二开口112和围绕第二开口112的隔热壁118的一部分被阻热结构650覆盖。因此，第二开口112在阻热结构650的面向第二开口112的表面651上的正交投影(在图6的示例中，阻热结构650的顶表面)并没有完全覆盖阻热结构650的表面651。阻热结构650被配置为限制热量从储热材料115排放到第二腔室130中。类似于阻热结构640，阻热结构650可以至少部分地由存储和/或反射经由第二开口112从传热床110释放的热量的至少一部分的材料形成。
由于阻热结构650的存在，经由第二开口112从传热床110释放的热量至少部分地反射回传热床110和/或至少存储在第二开口112附近，使得其可用于在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，对第一流体101和/或第二流体102进行加热—类似于上面针对阻热结构640所描述的。
如上所述，与流体反应器设备100相比，使用阻热元件640以及可选地进一步的阻热元件650可以改善流体101和102的热损失和流动分布。
阻热结构640的表面641基本上平行于第一开口111延伸。选择阻热结构640和边界117-1/传热床110之间的距离，使得间隙660在流体101和102从第一腔室120流到传热床110时用作喷嘴。用作流体101和102的喷嘴的间隙660可以允许在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间在传热床110中产生流体101和流体102的上述流动分布。
类似地，阻热结构650的表面651基本上平行于第二开口112延伸。选择阻热结构650和边界117-2/传热床110之间的距离，使得间隙670在流体101和流体102从第二腔室130流动到传热床110时用作喷嘴。用作流体101和流体102的喷嘴的间隙670可以类似地允许在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间在传热床110中产生流体101和流体102的上述流动分布。
如图6中指示流体101和流体102并穿过阻热结构640的箭头所示，用于穿过第一流体101和第二流体102的多个凹部可以可选地形成在阻热结构640中。多个凹部从阻热结构640的面向第一开口111的表面641延伸到阻热结构640的面向第一腔室120的壳体121的另一相对表面642。阻热结构640中的多个凹部可以支持在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间在传热床110中的第一流体101的上述流动分布的产生。根据本发明的示例，用于第一流体101和第二流体102的穿过的多个凹部的相应尺寸和/或用于穿过每单位面积的凹部的数量可以朝向阻热结构640的中心沿着第一空间方向和第二空间方法/>中的每一个增加。沿着朝向阻热结构640的中心的第一空间方向/>和第二空间方向/>增加用于第一流体101和第二流体102的穿过的多个凹部的相应尺寸和/或用于穿过每单位面积的凹部的数量，可以允许降低第一流体101和第二流体102在进入传热床110时的阻热结构640的有效电阻，从而支持第一流体101和第二流体102在传热床110中的上述流动分布的产生。
阻热结构640可以可选地包括一个或更多个表面结构，用于局部控制第一流体101和第二流体102的流动方向和/或流动特性。换言之，表面641和表面642中的一个或更多个可以被配置用于局部地控制第一流体101和第二流体102的流动方向和/或流动特性，以便支持第一流体101和第二流体102在传热床110中的上述流动分布的产生。例如，一个或更多个导向挡板和/或一个或更多个孔可以用作表面结构。
用于第一流体101和第二流体102的穿过的另外多个凹部可以可选地形成在阻热结构650中。多个凹部从阻热结构的面向第二开口112的表面651延伸到阻热结构650的面向第二腔室130的壳体131的另一个相对表面652。类似于上文所述，在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间，阻热结构650中的多个凹部可以支持第一流体101和第二流体102在传热床110中的上述流动分布的产生。同样在阻热结构650中，用于第一流体101和第二流体102的穿过的多个凹部的相应尺寸和/或用于穿过每单位面积的凹部的数量可以沿着第一空间方向和第二空间方向/>朝向阻热结构650的中心增加。
在图6的示例中，阻热结构640和650相对于开口111和112的定位和取向是固定的。图7示出另一个流体反应器设备700，其允许相对于开口111和112移动阻热结构640和650。在图7的示例中，阻热结构640和650中的每一个都可围绕各自旋转点643、653旋转，以调节各自阻热结构640、650相对于各自开口111、112的取向。
为了使阻热结构640和650相对于开口111和112移动，流体反应器设备700包括至少一个相应致动器(未示出)，至少一个相应致动器耦接至阻热结构640和650。相应至少一个致动器被配置为调节阻热结构640和650相对于相应开口111、112的相应定位和/或取向。相应至少一个致动器可以例如包括液压系统和/或电动机和驱动系统的组合，用于移动相应的阻热结构640、650。
用于改变阻热元件640相对于第一开口111的定位和/或取向的至少一个致动器可以例如被配置为基于第一腔室120中的温度和/或压力和/或压差(因为这些量影响第一开口111处的静态压力的变化)来调节阻热元件640相对于第一开口111的定位和/或取向。替代地或附加地，用于改变阻热元件640相对于第一开口111的定位和/或取向的至少一个致动器可以例如被配置为基于时间和/或基于事件来调节阻热元件640相对于第一开口的定位和/或取向。例如，在诸如第一流体101和第二流体102中的一个中的浓度峰值或下降的异常事件的情况下，定位和/或取向可以改变。类似地，用于改变阻热元件650相对于第二开口112的定位和/或取向的至少一个致动器可以例如被配置为基于第二腔室130中的温度和/或压力和/或压差(因为这些量影响第二开口112处的静态压力的变化)和/或基于时间和/或基于事件，来调节阻热元件650相对于第二开口112的定位和/或取向。
例如，用于改变阻热元件640相对于第一开口111的定位和/或取向的至少一个致动器和用于改变阻热元件650相对于第二开口112的定位和/或取向的至少一个致动器可以包括或耦接至一个或更多个控制电路，用于基于相应腔室中的温度和/或压力和/或压差和/或基于时间和/或基于事件来控制相应至少一个致动器的操作。根据示例，相应的流体反应器设备可以包括一个或更多个传感器，一个或更多个传感器耦接至一个或更多个控制电路并且被配置为测量相应腔室中的温度和/或压力和/或压差。
例如，一个或更多个控制电路可以是单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器、DSP硬件、ASIC或FPGA，其中的一些或全部可以是共享的。一个或更多个控制电路可以可选地耦接至例如用于存储软件(例如存储用于控制相应至少一个致动器的程序)的ROM、RAM和/或非易失性存储器。根据示例，用于控制至少一个致动器的控制电路可以与用于控制加热器的上述控制电路相同。
改变阻热元件640和650中的一个或两个的定位和/或取向可以允许调节(控制)第一开口111和第二开口112中的相应一个处的静态压力的变化，以便支持流体101和流体102在传热床110中的改进的流动分布的产生。
这种效果可以替代地或附加地通过改变阻热结构的表面的形状来实现。图8示出允许改变阻热结构的表面的形状的另一种流体反应器设备800。在图8的示例中，阻热元件640是可弯曲的/柔性的。例如，阻热元件640可以至少部分地由可弯曲/柔性材料(例如塑料、碳、玻璃纤维、金属(例如弹簧钢)或其混合物、复合物、层压材料)形成。
为了弯曲阻热元件640，流体反应器设备800可以例如进一步包括至少一个致动器(未示出)，至少一个致动器被配置为在阻热元件640上施加力用于弯曲阻热元件150。在图8的示例中，阻热元件640的一端可以例如是固定的，并且至少一个致动器可以在阻热元件640的另一端上施加用于弯曲阻热元件640的力。换言之，至少一个致动器可以在阻热元件640上施加横向力。然而，本发明不限于此。例如，至少一个致动器可以沿着空间方向在阻热元件640上施加力，当阻热元件640不弯曲时，空间方向基本上垂直于阻热元件640的表面641。在该示例中，阻热元件640的两端可以是固定的。至少一个致动器可以例如是冲压件(stamp)。然而，注意，本发明不限于此。通常，可以使用可以由例如液压系统或(例如电动)马达驱动以在阻热元件640上施加力的任何装置。
用于改变阻热结构640的表面的形状的至少一个致动器可以包括或耦接至一个或更多个控制电路，用于基于第一腔室120中的温度和/或压力和/或压差和/或基于时间和/或基于事件来控制相应至少一个致动器的操作(类似于上述内容)。
注意，在替代示例中，至少一个致动器可以基于双金属结构。例如，至少一个致动器可以包括一个或更多个双金属结构，一个或更多个双金属结构被配置为基于第一腔室120中的温度来弯曲阻热元件640。至少致动器可以形成在阻热元件640中或阻热元件上，或者与阻热元件6.4一体形成。例如，整个阻热元件640可以形成为双金属结构，用于获得温度敏感弯曲。
通过改变阻热结构640的表面的形状，可以调节(控制)第一开口112处的静态压力的变化，以支持流体101和流体102在传热床110中的改进的流动分布的产生。图8中所示的可旋转阻热元件640可以由如上所述的可弯曲阻热元件代替。
图9示出另一种流体反应器设备900，其支持在传热床110附近的第一流体101和第二流体102的混合。除此之外，流体反应器设备900与上述流体反应器设备100相同。
在图9的示例中，阻热结构640包括第一子结构644和第二子结构645。第二子结构645布置在第一子结构644和第一开口112之间。第一子结构644延伸超过第二子结构645。用于第一流体101和第二流体102的穿过的多个凹部646形成在第一子结构644的中心部分中，以在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间引起第一流体101和第二流体102的混合。作为第一流体101和第二流体102的混合的混合流体104积聚在第一子结构644和第二子结构645之间。在第二子结构645中形成用于混合流体104的穿过的多个凹部647，用于将混合流体104供应到传热床110。
图9中所示的阻热结构640允许以可控方式在传热床110附近混合第一流体101和第二流体102，使得混合流体104可以供应到传热床110。阻热结构640允许为第一流体101和第二流体102提供中心对准的混合区。
类似的阻热结构650设置在第二腔室130中，用于在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间混合第一流体101和第二流体102。
如图9中所示，阻热结构640和阻热结构650可移动，用于阻热结构650。流体反应器设备900包括至少一个致动器，至少一个致动器耦接至阻热结构650(未示出)。至少一个致动器被配置为在第一腔室120被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间使阻热结构650远离第二开口112移动。类似地，流体反应器设备900包括至少一个致动器(未示出)，至少一个致动器耦接至阻热结构640，至少一个致动器被配置为在第二腔室130被配置为将第一流体101和第二流体102供应到传热床110的时间段期间使阻热结构640远离第一开口111移动。通过使阻热结构640和650中的一个远离第一开口111或第二开口112移动，形成用于反应流体103的出口通道，使得阻热结构650不阻挡或阻碍反应流体103从传热床110排出。因此，可以改善流体反应器设备900内的流体流动。
此外，图6至图8中所示的阻热结构640和650可以耦接至一个或更多个致动器，用于暂时使它们远离相应开口111、112移动。
尽管在图1至图5中没有明确示出，但如上所述的一个或更多个阻热结构可用于图1至图5中所示的流体反应器设备100至500中。类似地，如上所述用于在第二流体102到达传热床100之前加热第二流体102的加热器，可以另外用于图6至图9中所示的流体反应器设备600至900。
为了进一步说明所提出的用于流体反应处理的架构，图10示出根据本发明的用于操作流体反应器设备的方法1000的流程图。方法1000包括：将第一流体和第二流体两者交替地通过第一腔室和第二腔室供应1002到传热床，使得第一流体和第二流体在流过储热材料时加热并反应。此外，方法1000包括，在第一腔室和第二腔室中的一个将第一流体和第二流体供应到传热床的时间段期间，通过第一腔室和第二腔室中的另一个将反应流体从传热床排出1004。
类似于上述内容，方法1000可以使得能够将第一流体和第二流体单独地提供到传热床，使得可以避免流体反应器设备的上游的第一流体和第二流体的混合。因此，可以基本上避免由第一流体和第二流体的上游混合引起的负面影响(例如，损坏或有害反应产物)。换言之，通过方法1000能够对彼此不能很好地耐受的两种流体进行反应处理。另一方面，在第一流体和第二流体相同的情况下，与仅提供单个入口的常规系统相比，可以提供增加的流体输入容量。因此，可以避免输入处的压力瓶颈。
方法1000的更多细节和方面结合上述(例如，图1至图9)提出的技术或一个或更多个示例进行解释。方法1000可以包括与所提出技术的一个或更多个方面相对应的一个或更多个附加可选特征或上述的一个或更多个示例。
关于先前示例的特定一个示例所描述的方面和特征也可以与进一步的示例中的一个或更多个进行组合，以替代该进一步示例的相同或相似特征，或将特征额外引入到进一步的示例中。
进一步理解的是，说明书或权利要求中公开的几个步骤、过程、操作或功能的公开内容不应被解释为暗示这些操作必然取决于所描述的顺序，除非在个别情况下明确说明或出于技术原因而有必要。因此，前面的描述并不将几个步骤或功能的执行限制在某个顺序。此外，在进一步的示例中，单个步骤、功能、过程或操作可以包括和/或分解为几个子步骤、子功能、子过程或子操作。
如果已经针对设备或系统描述了一些方面，那么这些方面也应当被理解为相应方法的描述。例如，设备或系统的框、设备或功能方面可以对应于相应方法的特征，例如方法步骤。因此，关于方法所描述的各方面也应理解为对相应框、相应元件、相应设备或相应系统的特性或功能特征的描述。
以下权利要求在此并入具体实施方式中，其中，每个权利要求可以独立地作为单独的示例。还应注意，尽管在权利要求中，从属权利要求是指与一个或更多个其他权利要求的特定组合，但其他示例也可以包括从属权利要求与任何其他从属或独立权利要求的主题的组合。除非在个别情况下说明不打算进行特定组合，否则在此明确提出这样的组合。此外，任何其他独立权利要求也应包括权利要求的特征，即使该权利要求没有直接限定为依赖于该其他独立权利要求。

Claims (15)

1.一种流体反应器设备(100)，尤其流体净化设备，包括：
传热床(110)，所述传热床(110)包括储热材料(115)；
第一入口(140)，被配置为接收第一流体(101)；
第二入口(150)，被配置为接收第二流体(102)；
第一腔室(120)，流体地耦接至所述传热床(110)的第一开口(111)；以及
第二腔室(130)，流体地耦接至所述传热床(110)的第二开口(112)，
其中，所述第一腔室(120)和所述第二腔室(130)被配置为交替地将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)，使得所述第一流体(101)和所述第二流体(102)在流过所述储热材料(115)时加热和反应，
其中，在所述第一腔室(120)和所述第二腔室(130)中的一个被配置为将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)的时间段期间，所述第一腔室(120)和所述第二腔室(130)中的另一个被配置为将反应流体(103)从所述传热床(110)排出。
2.根据权利要求1所述的流体反应器设备(100)，其中，所述第一腔室(120)包括能够流体地耦接至所述第一入口(140)的第一部分(122)和能够流体地耦接至所述第二入口(150)的第二部分(123)，其中，在所述第一腔室(120)被配置为将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)的时间段期间，所述第一部分(122)被配置为将所述第一流体(101)供应到所述传热床(110)，所述第二部分(123)被配置为将所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)。
3.根据权利要求2所述的流体反应器设备(100)，其中，所述第一腔室(120)的第一部分(122)和第二部分(123)布置在所述第一开口(111)的相对侧上，使得在所述第一腔室(120)被配置为将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)的时间段期间，所述第一流体(101)和所述第二流体(102)沿着相反方向行进通过所述第一腔室(120)。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的流体反应器设备(100)，其中，第一分割结构(141)布置在所述第一腔室(120)中，以使所述第一腔室(120)的第一部分与所述第一腔室(120)的第二部分分离，使得在所述第一腔室(120)被配置为将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)的时间段期间，所述第一流体(101)和所述第二流体(102)在到达所述传热床(110)之前不混合。
5.根据权利要求4所述的流体反应器设备(100)，其中，第二分割结构(142)布置在所述传热床(110)中，以分离所述传热床(110)，使得所述第一流体(101)和所述第二流体(102)流过所述传热床(110)的不同部分而不混合。
6.根据权利要求4所述的流体反应器设备(100)，其中，第三分割结构(143)布置在所述第二腔室(130)中，以使所述第二腔室(130)的第一部分与所述第二腔室(130)的第二部分分离，使得在所述第一腔室(120)被配置为将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)的时间段期间，所述第二腔室(130)的第一部分能够被配置为从所述传热床(110)排出由所述传热床(110)中的所述第一流体(101)的反应引起的所述反应流体(103)的第一部分，以及所述第二腔室(130)的第二部分能够被配置为从所述传热床(110)排出由所述传热床(110)中的所述第二流体(102)的反应引起的所述反应流体(103)的第二部分。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的流体反应器设备(100)，其中，所述第二腔室(130)包括面向所述传热床(110)的腔室出口(195)，其中，在所述第一腔室(120)被配置为将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)的时间段期间，所述腔室出口(195)能够被配置为从所述传热床(110)排出所述反应流体(103)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的流体反应器设备(100)，其中，还包括：
第一流体分布系统(160)，流体地耦接在所述第一入口(140)与所述第一腔室(120)和所述第二腔室(130)中的每一个之间；以及
第二流体分布系统(170)，流体地耦接在所述第二入口(150)与所述第一腔室(120)和所述第二腔室(130)中的每一个之间，
其中，所述第一流体分布系统(160)和所述第二流体分布系统(170)被配置为同时将所述第一入口(140)和所述第二入口(150)两者流体地耦接至所述第一腔室(120)或所述第二腔室(130)。
9.根据权利要求8所述的流体反应器设备(100)，其中，所述第一流体分布系统(160)和所述第二流体分布系统(170)中的至少一个被配置为将所述第一腔室(120)和所述第二腔室(130)中的未流体地耦接至所述第一入口(140)和所述第二入口(150)的一个腔室流体地耦接至所述流体反应器设备(100)的一个或更多个出口(181、182)以释放所述反应流体(103)。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的流体反应器设备(100)，还包括加热器(540)，所述加热器(540)被配置为在所述第二流体(102)到达所述储热材料(115)之前或在流体进入相应腔室(120、130)之前将所述第二流体(102)加热到预定温度。
11.根据权利要求10所述的流体反应器设备(100)，其中，所述预定温度高于所述第二流体(102)的组分的最高露点。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的流体反应器设备(100)，还包括：
阻热结构(640)，布置在所述第一腔室(120)中，其中，所述阻热结构(640)与所述传热床(110)间隔开并且与所述第一腔室(120)的壳体(121)间隔开，其中，所述阻热结构(640)延伸超过所述第一开口(111)并且被配置为限制热量从所述储热材料(115)排放到所述第一腔室(120)中。
13.根据权利要求12所述的流体反应器设备(100)，还包括耦接至所述阻热结构(640)的至少一个致动器，其中，所述至少一个致动器被配置为基于所述第一腔室(120)中的温度和/或压力和/或压差和/或基于时间和/或基于事件，来调节所述阻热结构(640)的表面相对于所述第一开口(111)的定位和/或取向以及所述阻热结构(640)的表面的形状中的至少一个。
14.根据权利要求12所述的流体反应器设备(100)，其中，所述阻热结构(640)包括第一子结构(644)和第二子结构(645)，所述第二子结构(645)布置在所述第一子结构(644)和所述第一开口(111)之间，其中，所述第一子结构(644)延伸超过所述第二子结构(645)，其中，用于所述第一流体(101)和所述第二流体(102)的穿过的多个凹部形成在所述第一子结构(644)的中心部分中，以在所述第一腔室(120)被配置为将所述第一流体(101)和所述第二流体(102)供应到所述传热床(110)的时间段期间使所述第一流体(101)和所述第二流体(102)混合，并且其中，用于混合流体的穿过的多个凹部形成在所述第二子结构(645)中，用于将所述混合流体供应到所述传热床(110)。
15.一种用于操作流体反应器设备的方法(1000)，所述方法(1000)用于操作根据权利要求1至14中任一项所述的流体反应器设备，所述方法包括：
交替地通过所述流体反应器设备的第一腔室和所述流体反应器设备的第二腔室将第一流体和第二流体两者供应(1002)到所述流体反应器设备的传热床，使得所述第一流体和所述第二流体在流过所述传热床的储热材料时加热并反应；以及
在所述第一腔室和所述第二腔室中的一个将所述第一流体和所述第二流体供应到所述传热床的时间段期间，通过所述第一腔室和所述第二腔室中的另一个将反应流体从所述传热床排出(1004)。
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