JP2009512542A - 熱自己発生型地表下化学反応器および方法 - Google Patents
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Description
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- 流体内で反応体の化学反応をもたらす地表下熱自己発生型反応器において、
下降流路を画定する下降手段であって、下降熱交換部、および前記下降熱交換部より下の下降反応部を有し、前記下降熱交換部は、前記流体の静水圧カラムを形成するのに十分な深さまで延び、前記静水圧カラムは、前記反応体に反応させるのに十分な圧力を有する、下降手段と、
前記下降手段と熱交換する状態にある下降流路を画定する上昇手段であって、上昇熱交換部、および前記上昇熱交換部より下の上昇反応部を有し、前記上昇手段は、前記下降手段と流体連通し、それにより、前記下降手段を下方に流れる前記流体が、前記上昇手段を支援するように流れ、前記上昇熱交換部は、前記下降熱交換部のサイズに対してサイズが拡大されて、前記上昇熱交換部内の前記流体の速度が減速され、それにより、前記上昇熱交換部内の前記流体の速度が、前記下降熱交換部内の前記流体の速度と実質的に同じになる、上昇手段とを備えており、
それにより、実質的に最大の熱量が、前記上昇熱交換部内の前記流体から前記下降熱交換部内の前記流体へ伝達されて、別の供給源から熱を加えることなく、前記化学反応が持続される、反応器。 - 前記下降手段は、前記下降熱交換部と前記下降反応部との間に空気噴射部を含み、
空気を前記流体内に噴射するために、前記空気噴射部に接続された空気噴射システムを含む、請求項1に記載の反応器。 - 前記下降熱交換部は、前記流体の静水圧カラムを形成するのに十分な深さまで延びており、前記静水圧カラムは、前記反応体を選択された程度に反応させるのに十分に高い密度で、酸素含有空気を噴射するのに十分な圧力を有し、かつ前記空気と前記流体との選択された容積比を提供するのに十分な圧力を有する、請求項1に記載の反応器。
- 前記下降熱交換部と前記上昇熱交換部との相対的なサイズは、前記下降熱交換部内の前記流体の平均流速が、前記上昇熱交換部内の前記流体の平均流速にほぼ等しくなるように選択される、請求項1に記載の反応器。
- 前記下降熱交換部と前記上昇熱交換部との相対的なサイズは、前記下降熱交換部内の前記流体の滞留時間が、前記上昇熱交換部内の前記流体の滞留時間にほぼ等しくなるように選択される、請求項1に記載の反応器。
- 前記下降熱交換部と前記上昇熱交換部との相対的なサイズは、前記下降熱交換部内の前記流体の熱交換係数を掛けた平均流速が、前記上昇熱交換部内の前記流体の熱交換係数を掛けた平均流速にほぼ等しくなるように選択される、請求項1に記載の反応器。
- 前記上昇手段は、細長い円柱上昇管を含み、前記下降手段は、前記上昇管内に少なくとも1つの細長い円柱下降管を含む、請求項1に記載の反応器。
- 前記上昇手段は、細長い円柱上昇管を含み、前記下降熱交換部は、前記上昇管内に複数の離間した細長い円柱の下降熱交換管を含み、前記下降反応部は、前記上昇管内に少なくとも1つの細長い円柱の下降反応管を含む、請求項1に記載の反応器。
- 前記下降熱交換部は、少なくとも3つの下降熱交換管を含む、請求項8に記載の反応器。
- 前記反応器は、前記下降熱交換管および前記下降反応管と離間して、前記上昇管内にある可逆流熱交換器を含み、また、前記可逆流熱交換器は、前記反応を始動し、前記反応の温度を制御し、前記反応から過剰の熱を回収するために、前記上昇反応部内に延びる、請求項8に記載の反応器。
- 前記反応器は、空気を前記流体内に噴射するために、前記下降熱交換部と前記下降反応部との間に、前記下降手段に接続された空気噴射システムを含む、請求項1に記載の反応器。
- 前記反応器は、前記下降および上昇手段における圧力および流量を制御するために、前記上昇手段に接続された圧力制御デバイスを含む、請求項1に記載の反応器。
- 前記下降手段および前記上昇手段は、約914.4〜1828.8メートル(3,000〜6,000フィート)の深さまで延びる、請求項1に記載の反応器。
- 前記下降熱交換部および前記上昇熱交換部は、約60.96〜914.4メートル(200〜3,000フィート)の深さまで延びる、請求項1に記載の反応器。
- 流体内で反応体の化学反応をもたらす地表下熱自己発生型反応器において、
下降流路を画定する下降手段であって、上端、前記上端から下で複数の離間した細長い円柱である下降熱交換管、前記下降熱交換管より下の複数の離間した細長い円柱の下降反応管、および底端を有しており、前記下降熱交換管は、前記流体の静水圧カラムを形成するのに十分な深さまで延びており、前記静水圧カラムは、前記反応体を選択された程度に反応させるのに十分に高い密度で酸素含有空気を噴射するのに十分な圧力を有し、かつ前記流体に前記空気の選択された容積比を提供するのに十分な圧力を有する、下降手段と、
前記流体を前記下降流路内の前記上端に圧送するポンプと、
前記下降手段と熱交換する状態にある上昇流路を画定する上昇手段であって、上端、前記上端の下にあって前記下降熱交換管および前記下降反応管の周りにある上昇管、ならびに前記下降手段の底端と流体連通する閉じた底端を有し、それにより、前記下降流路を下方に流れる前記流体が、前記上昇流路を支援し、かつ、前記上昇手段の前記上端を出て流れるようにし、前記上昇手段は、選択された第2断面積を有し、前記第1および第2の断面積は、前記下降熱交換管内の前記流体の平均流速が、前記上昇管内の前記流体の平均流速にほぼ等しくなるように選択される、上昇手段と、
空気を前記流体内に噴射するために、前記下降熱交換管と前記下降反応管との間に、前記下降手段に接続された空気噴射システムと、
前記下降熱交換管および前記下降反応管と離間し、前記上昇管内にある可逆流熱交換器であって、前記可逆流熱交換器は、前記反応を始動し、前記反応の温度を制御し、前記反応から過剰の熱を回収するために、前記上昇手段の前記上端から前記底端の近くまで延びる、可逆流熱交換器とを備えており、
それにより、前記下降熱交換部内の前記流体の速度が、前記上昇熱交換部内の前記流体の速度に釣り合うため、実質的に最大の熱量が、前記上昇熱交換部内の前記流体から前記下降熱交換部内の前記流体へ伝達される、反応器。 - 流体内で反応体の地表下熱自己発生型化学反応をもたらす方法において、
下降流路を設けるステップであって、下降熱交換部、および前記下降熱交換部より下の下降反応部を有し、前記下降熱交換部は、前記流体の静水圧カラムを形成するのに十分な深さまで延びており、前記静水圧カラムは、前記反応体に反応させるのに十分な圧力を有する、下降流路を設けるステップと、
前記下降流路と熱交換する状態にある上昇流路を設けるステップであって、上昇熱交換部、および前記上昇熱交換部より下の上昇反応部を有し、前記上昇流路は、前記下降流路と流体連通し、それにより、前記下降流路を下方に流れる前記流体が、前記上昇流路を支援するように流れ、前記上昇熱交換部は、前記下降熱交換部のサイズに対してサイズが拡大されて、前記上昇熱交換内の前記流体の速度が減速され、それにより、前記上昇熱交換内の前記流体の速度が、前記下降熱交換部内の前記流体の速度と実質的に同じになる、上昇流路を設けるステップと、
前記下降流路を下方にかつ前記上昇流路を上方に、前記流体を流すステップと、
前記下降反応部および前記上昇反応部で、前記流体を反応させるステップと、
前記上昇熱交換部内の前記流体から前記下降熱交換部内の前記流体へ、前記反応させるステップを持続するのに十分な熱を伝達するステップとを含み、
それにより、前記化学反応が熱自己発生型となる、方法。 - 前記下降熱交換部は、前記流体の静水圧カラムを形成するのに十分な深さまで延びており、前記静水圧カラムは、前記反応体を選択された程度に反応させるのに十分に高い密度で、酸素含有空気を噴射するのに十分な圧力を有し、かつ前記流体に前記空気の選択された容積比を提供するのに十分な圧力を有する、請求項16に記載の方法。
- 前記熱を伝達するステップは、前記上昇熱交換部内の前記流体から前記下降熱交換部内の前記流体へ実質的に最大の熱量を伝達する、請求項16に記載の方法。
- 前記下降流路は、前記下降熱交換部と前記下降反応部との間に空気噴射部を含み、さらに、
空気を前記空気噴射部内に噴射するステップを含む、請求項16に記載の方法。 - 前記下降熱交換部と前記上昇熱交換部との相対的なサイズは、前記下降熱交換部内の前記流体の平均流速が、前記上昇熱交換部内の前記流体の平均流速にほぼ等しくなるように選択される、請求項16に記載の方法。
- 前記下降熱交換部と前記上昇熱交換部との相対的なサイズは、前記下降熱交換部内の前記流体の滞留時間が、前記上昇熱交換部内の前記流体の滞留時間にほぼ等しくなるように選択される、請求項16に記載の方法。
- 前記下降熱交換部と前記上昇熱交換部との相対的なサイズは、前記下降熱交換部内の前記流体の熱交換係数を掛けた平均流速が、前記上昇熱交換部内の前記流体の熱交換係数を掛けた平均流速にほぼ等しくなるように選択される、請求項16に記載の方法。
- 前記上昇流路は、細長い円柱上昇管によって画定され、前記下降熱交換部は、前記上昇管内の複数の離間した細長い円柱の下降熱交換管によって画定され、前記下降反応部は、前記上昇管内の少なくとも1つの細長い円柱の下降反応管によって画定される、請求項16に記載の方法。
- 前記上昇反応部内に延びる可逆流熱交換器を設けるステップと、
前記熱交換器によって、前記上昇反応部内の前記流体に対して熱を加えることによって、前記反応させるステップを始動するステップと、
前記熱交換器によって、前記反応させるステップの温度を制御するステップと、
前記熱交換器によって、前記反応させるステップから過剰の熱を回収するステップとを含む、請求項16に記載の方法。 - 前記下降および上昇流路における圧力および流量を制御するために、前記上昇流路に接続された圧力制御デバイスを設けるステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記下降流路および前記上昇流路は、約914.4〜1828.8メートル(3,000〜6,000フィート)の深さまで延びる、請求項16に記載の方法。
- 前記下降熱交換部および前記上昇熱交換部は、約60.96〜914.4メートル(200〜3,000フィート)の深さまで延びる、請求項16に記載の方法。
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