JP5329556B2 - 太陽エネルギー、マイクロ波、およびプラズマを用いて、バイオマス或いは化石炭から液体燃料や水素を製造する方法 - Google Patents
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Description
この発明は、例えば液体燃料の合成を意味する合成ガス(CO、H2)を製造するため、例えばバイオマスや石炭のような炭素リッチな複合物のガス化に含まれる異なるステップを実行するための、太陽熱エネルギーおよび/或いはプラズマエネルギーによって補完された一連の機能的ユニットのマイクロ波エネルギーを統合する方法からなる。
B)上記熱分解ガス或いは追加ガスの燃焼、加熱されたガス或いはガス混合物のサイクロン反応炉内への注入、および上記サイクロン反応炉内へ直接的に注入されたマイクロ波による上記サイクロン反応炉内にあるガスの直接的な加熱に起因して、木炭粒子を駆動および酸化するガスの渦を形成できる、上記サイクロン反応炉内で起きる化学的酸化還元反応によって、上記太陽マイクロ波反応炉から来る木炭および熱分解ガスを、主にCOおよびH2へ変える第2のステップ。
例えば耐熱性の材料で形成されたパイプと、
上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉の上記パイプの内側で複合物を動かす手段と、
上記反応炉の上記パイプの表面で太陽放射を集中して収束を引き起こす手段と、
外部環境から上記反応炉の上記パイプを隔離する手段と、
上記反応炉の上記パイプの熱イナーシャを改良する手段と、
マイクロ波を製造する手段と、
マイクロ波をガイドする手段と、
を有する。
互いに重ね合わせられ、或いは互いに入れ子状に重ねられ、および互いに連絡する少なくとも2つのサイクロンユニットと、
これらユニット内で燃焼を可能にしてガス渦巻を生出する装置と、
上記ユニット内へガスを横から或いは接線方向から注入してガス渦巻を生出するための装置と、
マイクロ波を製造してガイドする手段と、
を有する。
酸化ガス加圧および加速熱反応炉と、
ガス状のプラズマおよび/或いは混合ガス/粒子プラズモンを製造するための、誘導或いは非誘導電流、光、およびマイクロ波装置と、
1GHzと300GHzとの間のマイクロ波を製造し上記マイクロ波をガイドするための、少なくとも1つの磁電管(マグネトロン)および少なくとも1つの導波管(ウェーブガイド)と、
を伴う。
例えば耐熱性の材料で形成されたパイプと、
上記反応炉の上記パイプの表面で太陽放射を集中して収束を引き起こす手段と、
外部環境から上記反応炉の上記パイプを隔離する手段と、
上記反応炉の上記パイプの熱イナーシャを改良する手段と、
ブレードローター、遠心コンプレッサー、タービン、少なくとも1つの環状チャンバー、および赤外源によって随意に補完された少なくとも1つのマイクロ波源(これらに制限されないが)なとで、ガス、随意に粒子を、圧縮、加熱、および加速によって、上記反応炉の上記パイプに沿って動かす手段と、
を有する。
1つの実施例において、基体の焙焼および熱分解を可能にする機能ユニットは、1センチメーターと5メーターとの間の直径、および10センチメーターと10メーターとの間の長さを有するパイプ(図1.1)からなる太陽/マイクロ波反応炉(F_smo)である。このパイプは、例えば、セラミックでカバーされた炭素、セラミック、タングステン鋼、チタニウム、ニッケルおよびそれに順ずるもの(これらに限定されるものではないが)のような耐火性の材料によって形成されている。
ある実施例において、反応炉パイプ(図1.1a)は、外部環境に対する熱のロスを制限できる透明真空閉じ込めチャンバー(図1.1c)内に収容される。
好適な実施例において、反応炉パイプF_smoの端部(図11.1a)が、透明閉じ込めチャンバー(図11.1c)内へ開口し、熱のロスを制限するガスが、反応炉パイプの内部に入り込むことができる。
特定の実施例において、太陽/マイクロ波反応炉(F_smo)は、砂糖を入れた水とサトウキビジュース或いはサトウキビ材料からのアルコール発酵のような、他のタイプの産業の反応に必要なエネルギーを与えることができるばかりか、火炎菜、コーン、バナナ、およびそれに次ぐものから砂糖とアルコールを製造するために必要な酵素の消化反応を与えることができる。
熱分解の後、木炭や石炭は、ガス化炉内へ空にされる。いかなるタイプのガス化炉も適している。好適な実施例は、混合された固定床/流動化されたサイクロン床ガス化炉(FBCB)或いはより一般的にはサイクロン反応炉を使用する。
C+H2O⇔CO+H2…r1
CO2+C⇔2CO…r2
CO2+CH4⇒2CO+2H2 ΔHR(600K)=205KJ.mole−1…r3
H2O+CH4⇒CO+3H2 ΔHR(600K)=205KJ.mole−1…r4
他の実施例において、反応炉のコアは、ダブルコアFBCB(FBCB_dc)を形成するように、入れ子状に重ねられた2つのパイプからなる。このコアの内側のパイプは、セクション2.1で説明した複数のサイクロン/マイクロ波ユニットを含む。複数のサイクロンは、スカートの開口を部分的にふさぐコーン、およびサイクロンの中心にある上昇流パイプが、中空のT構造(図4.30)を形成するように結合され、サイクロンの上昇流がコアの外側パイプ内のサイクロンの外側へ排出可能なように、変更される。このTのベースは、上昇流パイプ(図4.31)からなる。このTのベースと水平バーとの間の結合部は、コーンからなる。このTの水平バーは、ガス出口ノズル(図4.32)を意味し、中空パイプによって、コーンを、反応炉のコアの内側パイプ(図4.33)と外側パイプ(図4.34)との間の空間へ接続する。我々は、このTのバーとして明らかにされた中空水平構造を“水平ノズル”(図4.32)と称する。それゆえに、水平ノズルは、サイクロンの上昇流が中央パイプを通って互いに入れ子状に重ねられた2つのパイプの間の空間へ指向可能である。我々は、この2つのパイプの間の空間を“内側パイプ空間”(図4.35)と称する。このT構造は、サイクロンの上昇流パイプと垂直な同じ面内の回転により水平ノズルを2倍にすることにより、より複雑にされることができる。コーンとスカートのエッジとの間に配置された水平ノズルの部分は、ブレードの形で輪郭を描かれ、全てのブレードは、下方に配置されたサイクロンにガスや粒子が入ることを許容するための斜めの導管のシステムを生出するように、同じ方向に指向される。ブレードの向きは、燃焼チャンバー内のバーナーによって引き起こされた回転と同じ方向(好ましくは、コリオリ力によって誘導された方向)の回転を分け与えるように決められる。
ある実施例において、バスケットからなるローターは、ガス化するものの内側パイプを有し、最後のサイクロンを離れる小粒を受けることができる。好適な実施例において、中心が空洞(開口)の環状バスケット(図5.42)は、ピン(図5.44)の上に配置されている。このピンは、内側パイプの最後のサイクロンのコーンで開口の中心、およびFBCB_dcのベースに接合する。このピンは、反応炉の内側パイプの最後のサイクロンを閉じるスカートの開口を通って配置された、例えば、クロス或いはバーによって取り付けられる。このバスケットは、バスケットの開口の壁の間に配置された1つ或いはそれ以上の回転翼(図5.45)によってピンに取り付けられ、ピンを介して回転可能とする。好ましくは、回転翼の外形は、FBCB_dcの外側パイプ内を上昇する流れが外側パイプ内のガス渦巻の回転の方向にバスケットを回転するようにデザインされる。このバスケットの開口は、バイコーンの形で覆い隠されたキャップで随意にカバーされ、サイクロンを離れる小粒が、上昇流を妨害することなく、上方ステージからバスケット内へ指向され得る。
2.2で説明したFBCB_dc反応炉の特定の実施例において、燃焼チャンバーに近いスカート(図6.17)のレベルで配置されたT構造(図6.30)を除く全てのT構造が、スカート(図6.46)の内側のサイクロン内の複数のスカートのオリフィスに取り付けられた中空パイプによって置き換えられる。随意に、このパイプは、互いに数ミリメーター離れて配置された複数本の垂直ロッド(図5.47)によって形成されたシリンダーによって、上方サイクロン内を延ばされる。ブレードシステムは、低いサイクロンへ導く複数の導管(図5.48−図5.49)を形成する。これら複数の導管は、パイプおよび複数本の垂直ロッドのシリンダーの周りにまとめられる。それゆえに、コアの内側パイプの異なる複数のサイクロンそれぞれの上昇流が、互いに結合されて、燃焼チャンバーを閉じるスカートのT構造によって、内側パイプ空間に向けて排出される。この最後の構成において、反応炉コアの内側パイプの最後のスカートを部分的にふさぐバイコーンの除去により、或いはシリンダー或いは中空コーン(覆い隠されたシリンダー構造、図5.46)への置き換えにより、コアの外側パイプによって形成されたサイクロンの上昇流の全て或いはいくらかが、コアの内側パイプのサイクロンの上昇流と結合する。これらの構成において、内側パイプの異なるサイクロンから出る粒子のいくらかは、これらサイクロン内へ飲み込まれ、それらのレベルでの長いガス化を可能にする。内側パイプを通り抜けない外側パイプの上昇流は、反応炉コアの内側パイプに沿って上昇する。T構造のいくらかが除去された全ての中間位置は、つながった複数のサイクロンの上昇流をいっしょにするため、可能である。このタイプの構成において、内側パイプの特定のサイクロンの接線のガス供給は、反応炉の外側パイプ内を流通するガスを供給できる。例えば、短いシリンダーによってT構造が置き換えられたサイクロンは、少なくとも1つの接線のガス供給パイプを有することができる。このガス供給パイプは、反応炉の外側パイプの壁のレベルで開き、ガスの回転の方向に面し、ガスが上記供給パイプ内へ勢いよく流れ込む。このガス供給パイプは、内側パイプの接線方向で内側パイプのサイクロンへ戻り、サイクロンの壁を打つガスの注入を可能にし、同じ方向で、外側パイプの渦として、サイクロンの内側の同じ方向で回転をガスに分け与える。
特定の実施例において、反応炉コアの内側パイプの複数のサイクロンのうちの少なくとも1つは、リング電極へ取り付けられた螺旋バネ電極を備えており、螺旋電極に沿ってすべるように流れる電気アークが確立されることを可能にする(図6.52)。
ある実施例において、それぞれ螺旋の電極を備えた少なくとも3つのサイクロン(図6.55)が、FBCB_dcの内側パイプを終わる最後のサイクロンのスカートの開口の周りにローズパターン(図6.57)で配置される(図6.58)。これら複数のサイクロンの複数の螺旋電極は、上記2.5で説明された電極と同じ原理で構成されるが、製品スケールは減少される。現実に、複数のサイクロンの構成要素となる複数のパイプは、20ミリメーターと400ミリメーターとの間の直径を有し、開いたコーンで終わっている。複数の電極の複数のピンは、それぞれ、上記2.5で説明したように、反応炉の外側へ個々に接続され、或いは複数の電極の複数のピン全てが、星型構造(図6.56)へ接続され、それらが同時に動作可能にされる。ある実施例において、上記星形構造は、その中心が中空であり、上記2.3で説明したバスケットの回転ピンの通過を許容する。星からスタートした中空ピンは、垂直な電気的に絶縁されたピンへ接続される。このピンは、複数のサイクロンの複数のバネの全てが一斉に圧縮或いは伸長できるようにする。複数のグライディングアークサイクロンによって規定されたローズ要素の開口は、外側パイプによって表わされたサイクロンおよび内側パイプの重ねられた複数のサイクロンに共通する上昇流のための通路を形成する。各グライディングアークサイクロンの頂部において、ガス供給パイプが、サイクロンの壁に対して接線方向からはめ込まれ、パイプがその壁に近い外側パイプの渦に対向して内側パイプ空間内へ開く(図6.64)。このような供給パイプの配置は、外側パイプの渦のガスのいくらかがローズ要素の複数のサイクロン内へ勢い良く流れ込むことを可能にし、それらのそれぞれにおいて渦を生出する。各サイクロンの頂部は、サイクロンの頂部にパイプを形成する中空シリンダー(図6.59)の通路によって中心に孔の空いた複数のキャップ(図6.58)によって閉塞される。このシリンダーは、グライディングアークサイクロンの中心で上昇流を回収できるようにし、内側パイプ空間内へ引き込む。内側パイプ空間内に配置されたシリンダーの部分は、湾曲されてFBCB_dcの外側パイプの壁に向かわされ、開口オリフィスが外側パイプの壁に近付く。1つの実施例において、グライディングアークサイクロンの上昇流パイプは、反応炉の外側パイプのガス渦巻の回転の方向にガスを運ぶように、湾曲されている。好適な実施例において、グライディングアークサイクロンの上昇流パイプは、反応炉の外側パイプ内のガス渦巻の回転の方向と直交する方向にガスを運ぶように、湾曲されている。この構成において、上昇流のガスは、ベルヌーイの法則に従う渦巻によって生出された真空によって吸引される。
ガス化のために使用される小粒は、還元剤として作用可能な、アルミニウム或いは酸化アルミニウム粒子、マグネシウム或いは酸化マグネシウム粒子、或いは他の金属を含むことができる。マイクロ波の作用の下、導電性粒子内で誘導された電流は、粒子間で電気アークを発生し、そして、それらの通路を越えて、自由基および帯電された要素を生出する。形成された自由基およびイオンは、COおよびH2を製造するように、互いに反応し、または反応炉内にある炭素と反応する。電気アークによって還元されたアルミニウム原子およびマグネシウム原子は、水分子を分解してH2を放出し、或いはCO2分子を分解してCを放出する。同様の複雑な反応のカスケードは、結果としてCOおよびH2を形成する。製造されたアルミニウムおよびマグネシウム酸化物は、アルミニウムおよびマグネシウムへの反応の間、電気アーク、および反応炉内の電気アークおよびマイクロ波によって誘導されたプラズマの紫外放射の作用によって、再生される。
SiO2+3C⇒SiO+2CO…r5
Si+CO2⇒SiC+O2…r6
Si+O2⇒SiO2…r7
Si+2H2O⇒SiO2+2H2…r8
Si+SiO2⇔+2SiO…r9
Si+CH4⇔SiC+2H2 少数 …r10
Si+C⇒SiC 少数 …r11
SiO2+3CH4⇒SiC+2CO+6H2…r12
或いは反応r5からr19のあらゆる組み合わせ
FBCB_dcの外側パイプの頂部において、パイプ(図4.65)が、反応炉の内側パイプと外側パイプとの間に入れ子状に重ねられる。このパイプは、移動の過程の終わりで、コアの内側パイプに沿って、上昇流をガイドするパイプ(流れガイド)である。この流れガイドは、コアの2つの内側(図4.33)および外側(図4.34)パイプから僅かに後退して配置される。サイクロンの出口ノズルの上で、内側パイプの壁に配置された輪郭を描かれた構造と同様の傾斜で、複数のブレード(図4.66)が、外側パイプと流れガイドとの間に配置される。内側パイプ内へ導く燃焼チャンバーは、反応炉のコアの上に置かれ、このチャンバーのベース(図4.67)が、反応炉の外側パイプと内側パイプの頂部へ取り付けられる。この反応炉のベースは、内側パイプとともに、外側パイプとともに形成された第2のハウジングの傾斜された複数のブレードのカーテンによって分離された、環状のハウジングを形成する。内側パイプと流れガイドとの間を昇る、上昇流のガスは、内側パイプおよび燃焼チャンバーのベースとともに形成されたチャンバー内で加熱される。この加熱されたガスは、複数のブレードのカーテンを通り抜ける。このブレードのカーテンでは、燃焼チャンバー内へ流されるガスの方向と同じ方向に回転する下降的な動きがガスに伝えられる。そして、ガスは、タンクの外側パイプの壁に沿って回転する下降的な渦を形成するように、外側パイプと流れガイドによって形成された領域に入る。
特定の実施例において、反応炉コアの外側パイプ内へマイクロ波が拍動で送られる。これらのマイクロ波は、外側パイプの円筒領域内へ、少なくとも1つのマイクロ波源、好ましくはマグネトロンから、例えば、内側パイプを打つように注入される。
ある実施例において、全ての可能な割合からなるガス混合物(CO2、H2O、CH4)が、外側パイプの壁に対して接線方向から内側パイプ空間内へ注入される。
特定の実施例において、太陽放射が、反応炉コアの表面で像に収束し或いは反射される。この反射された像は、反射されたエネルギーの全てが、反応炉によって吸収されるように、反応炉コアの直径より少ない或いは等しいサイズを有する。また、放射を受ける領域は黒色であり、コーティングは紫外線の反射を防止するため量子粒子を随意に含む。収束或いは反射は、例えば、平らな、球形の、或いは卵形のミラーによって、或いは、平らな、卵形の、或いは球形の構造に搭載された複数の平らな或いは球形のミラーを組み合わせることによって、達成される。単一の集光レンズ、或いはフレネルレンズが、収束する光線を生出するように随意に使用される。一般的には、反応炉に対する太陽光線の反射或いは収束は、反応炉の表面で太陽光を反射するため、多くのタイプの太陽炉、或いは光反射手段を使う。太陽放射を受ける複数の領域は、金属或いは金属合金で形成され、金属或いは金属合金でコーティングされ、1000℃を超える高い温度、好ましくは2000℃を超える温度に耐えることができる。
他の実施例において、FBCB_dcの外側パイプは、1500℃の温度に耐える、少なくとも1つの石英窓、或いは他のあらゆる透明材料を備えている。太陽放射は、上述した2.11で説明したプロセスの1つによって、反応炉コアの内側の像内に収束或いは反射(窓を通って)される。複数の像は、太陽エネルギーの全てが反応炉の内部へ浸透するように、窓の直径より小さい或いは等しいサイズを有する。ある実施例において、太陽光は、単一チューブコアを伴う複数の反応炉、或いは二重チューブコアを伴う複数の反応炉のため、燃焼チャンバー内へ直接的に注入される。
最後のサイクロン内へ通った後、小粒は、ガス化を完了するように、反応炉のベース或いはバスケットに置かれる。反応炉のベースは、FBCBタイプコアを形成するパイプの最後の部分、或いはFBCB_dcタイプ反応炉の外側パイプと一致する。反応炉のベースの開口は、スクリーン(図7.68)によってふさがれる。このスクリーンの多数の孔は、灰およびとても小さい石炭粒子の通過を許容するに十分な大きさ(およそ数ミリメーター)を有する。複数の孔のサイズは、500マイクロメーターと0.5ミリメーターとの間である。このスクリーンは、可動であり、手動或いは自動スクリューシステム、或いは水圧或いは気圧アクチュエーターシステムのいずれかによって、或いはスクリューおよびバネシステムによって、或いは実施される3つの動作の組み合わせが可能なあらゆる他のシステムによって、下降或いは上昇され且つ回転される。ある実施例において、このスクリーンを動かすことのできるシステムは、灰を除去して小粒床の圧縮をさけるように、急な上方に向かう振動の動きを一斉に伝達する。このベーススクリーンは、灰を落とすとともに前述の理由のためガス化を増進するように、超音波源にも接続されている。一般的には、複数の溝、複数のスクリーン、或いは小粒床における流れの通過を促進するとともに、ガス化を増進するように、連続した或いは交互の(パルス)超音波源へ反応炉全体が接続される。スクリーンの後、半円錐構造(図7.69)が、灰が灰タンク(図7.70)内へ指向できるようにする。このタンクおよび半円錐構造は、分離システム、例えば灰タンクを円錐構造から分離できる気圧バルブ或いはあらゆる他のシステムによって、分離される。パイプは、半円錐構造を、ガス/粒子分離サイクロン(図7.71)の入口へ接続する。ポンプ或いはターボポンプが、半円錐構造と分離サイクロンとの間に随意に挿入可能であり、反応炉のガス出口が調節可能となる。ある実施例において、分離サイクロンは、接線方向のチャージおよび軸方向の排出を伴うサイクロンであり、しかし、あらゆる他のタイプのサイクロンが適しており、遠心、或いはフィルターをベースにしたシステムを含む。
1)脂肪および油の加水分解;
2)加水分解された脂肪酸およびグリセロールの分解;
3)例えば、燐のハロゲナイド(X3P)(X=I、Br、Cl、F、etc.)を伴うRCOOPX2或いはRCOX(燐酸ジエステル或いはアルカロイドハロゲナイド)を形成する反応による、加水分解された脂肪酸の活性化;
4)アルコールエステルを形成するアルコールと活性化されたエステルとの間の反応。
特定の実施例において、サイクロン反応炉の内側コア(内側パイプ)の最後のサイクロンは、閉塞された逆さにされたコーン(図12.89)で終わる。コーンの壁で始まる複数のチューブは、サイクロンの主軸と垂直な方向に延び(図12.88)、この書類では、吸引ウェルと称する。好ましくは、3つの吸引ウェルが互いに120°の関係で配置される。各吸引ウェルに対向して、ウェルの方向と垂直に、バーナー(図12.87)が配置され、燃焼ガスがウェルの開口と垂直な方向を有するように、熱分解ガス或いは追加のガスを燃やすことができるようにする。従って、最後のサイクロンのベースに到達した粒子が、ベルヌーイ効果によって、バーナーの炎に向けて吸引される。さらに、渦の方向と略平行な複数のバーナーの炎の方向は、二重コア反応炉の外側パイプ内で生出されたガス渦巻を持続する。従って、この吸引ウェル−バーナーシステムは、内側パイプの最後のサイクロンのベースに落ちる灰が引き出されることを可能にし、未だに反応されていない最後の炭素粒子がガス化できるようにする。
特定の実施例において、ガス化の中で形成可能なH2SやNO3のような種々の不所望な化学の形を減少するために使用される電気グライディングアーク(GlidArc)プロセスは、回転する複数のブレードを備えた回転翼(図13.93)或いはローター、およびクロスして或いは複数の枝を有する星形に配置された固定スクリーン(図13.92)で成り立つ、サイクロン反応炉或いはTb_smo内の種々の場所に導入された電極システムを含む。スクリーンの各アームは、100ボルトと1000キロボルトとの間の連続した或いは交互の電位にされ、一方、回転翼或いはブレードローターは、グランドに接続される。反応炉内におけるガス流通の作用に基づく回転によって、回転翼或いはローターの各ブレードは、クロス或いは星形のバーの向かい側を通る。ローター或いは回転翼とクロス或いは星形との間の距離は、上記ブレードとクロス或いは星形のバーとの間に1つ或いはそれ以上の電気アークを形成するようにされる。バーから離れて動くことにより、ブレードが電気アークを伸長し、それにより電気アークにグライディングアークの性質を与え、非平衡プラズマを発生する。電気アークの形成および伸長の筋書きは、星形或いはクロスのバーの向かい側の回転翼或いはローターブレードの各通過によって再び起こる。ある実施例において、グランドへの接続と電位への接続が、ローター或いは回転翼と星形或いはクロスとの間で逆さにされることができる。
サイクロンガス化反応炉へ供給するガス(CO2、H2O、CH4、O2)は、複数のポンプや複数の通常の炉を用いる異なるプロセスによって、圧縮され、加速され、および加熱されることができる。しかし、特定のプロセスにおいて、サイクロンガス化反応炉へ供給するガスの全てが、太陽/マイクロ波炉ターボポンプによって、加熱されおよび加圧される。
ある実施例において、Tb_smoは、砂、或いは重ねられた軽石、炭化シリコン、或いはあらゆる他の研磨材のような他の研磨材のサイクロン(図3.27)が、サイクロンの接線方向の入口内へ放出できるようにする。この研磨材の放出は、木炭粒子の非常に早い侵食を可能にし、ガス化の能率の良さを増大する。
ある実施例において、F_smoは、太陽光部分およびマイクロ波部分に分けられる。太陽光部分は、加熱の有効性を増大するように、櫛(図8.83)として配置される。この櫛の歯のアッセンブリは、マイクロ波源を収容する単一パイプに接続される。より好適な実施例において、この櫛の歯は、閉じ込めチャンバー内へ開く多孔体によって満たされる。
ある実施例において、サイクロンガス化反応炉は、このサイクロン反応炉を出た後のガスと灰を分離するサイクロンを含んで、全体的に断熱される。この断熱は、例えば、周囲の空気に触れる全ての部分を断熱材(ロックウール、セラミック、etc.)でカバーすることによって、得ることができる。
サイクロンガス化反応炉の出口で、ゴミとガスの分離サイクロンを通り抜けた後、COおよびH2を主に含むガス混合物は、殆ど減少されないCO2を含む。ガス化の調節に従って、出口ガスの組成は、(水蒸気を含まず)37%のCO、27%のH2、7%のCO2、6%のO2、および1.5%のCH4である。これらの割合は、単なる一例であり、装置の適応に従って意味をもって変わることができる。しかしながら、これらの値は、COとH2の割合がフィッシャー−トロプシュ合成に必要とされる割合と一致しないことを示している。不均衡をなおすため、CO2が他のガスから分離されることができる。他のガスからCO2を分離するためのあらゆる方法、特に極低温を要する方法が使用可能である。
−水、
−水蒸気、
−CO2
−フィッシャー−トロプシュ反応炉内で反応するように仕向けられた合成ガス混合物、
−精製されるように仕向けられた生産物、および
−一般的に、その転換サイクルの間、熱を必要とするあらゆる生産物、へ移す。
分離タンクの空気部分内に回収されたガスは、主にCOおよびH2を含む合成ガスを形成する。これらのガスは、予め決められた圧力で開かれるように口径を測定されたバルブを通して回収される。それにもかかわらず、僅かな割合のCO2、CH4、およびO2、およそ1から3%が、各複合物のために残る。
(一般のFT):nCO+2nH2⇒−(CH2)−+nH2OΔH298=−165KJ.mole
アルカンの形成:nCO+2(n+1)H2⇒CH2n+2+nH2O
2nCO+(n+1)H2⇒CH2n+2+nCO2
アルケンの形成:nCO+2nH2⇒CH2n+nH2O
2nCO+H2⇒CH2n+nCO2
アルコールの形成:nCO+2nH2⇒CH2n+1OH+(n−1)H2O
2(n−1)CO+(n−1)H2⇒CH2n+1OH+(n−1)CO2
CO+H2O⇒H2+CO2ΔHr(600K)=−39KJ.mole
製造されたCO2は、上述した複数のプロセスのうちの1つに従って除去可能であるが、これらのプロセスは、合成ガス方式における不均衡を生出する危険性がある。
特定の実施例において、電気化学反応炉が、太陽/マイクロ波ターボポンプの根本原理に基づいて製造される。太陽/マイクロ波ターボポンプにおいて、太陽/マイクロ波反応炉或いはマイクロ波反応炉(R_smo)を得るように、“太陽”部分(複数のミラーおよび複数のレンズ)が、除去、或いはローターの第2の領域および環状チャンバーのレベルで配置された部分のみへ減少される。R_smoを形成するパイプは、好ましくは、10センチメーターと20センチメーターとの間の直径を有し、パイレックス(登録商標)、石英、およびそれに順ずるものなど、例えば、電気的絶縁材で形成される。誘導された流れの通過を制御する状況下では、導電性材料が適している。マイクロ波を透過する材料が使用された場合、R_smoは、少なくともマイクロ波に晒されるR_smoの領域(第1のローター領域に隠れた領域に一致する)でマイクロ波を反射する、例えばアルミニウムチューブや他のあらゆる材料などのマイクロ波を反射する構造内に閉じ込められる。第1のローター領域の少なくとも1つのローターは、電気的絶縁材で形成され或いはローターピンから絶縁された複数のブレードからなる。上記ローターは、それ自身が電気的に導電性を有するとともに接地されたローターピンに接触した少なくとも1つの電気的導電ブレードを有する。R_smoの壁の上で、ローターの回転の平面内において、100ボルトと1000キロボルトとの間の電流に晒される少なくとも1つの電極が設けられる。
CO2+CH4⇒2CO+2H2ΔHR(600K)=205KJ.mole−1
同様に、合成ガス内に存在するH2Oの多くの部分が、以下の反応によって還元される。
H2O+CH4⇒CO+3H2ΔHR(600K)=205KJ.mole−1
5.2−1
R_smoの電力消費は、少なくとも1つの固定マグネットおよび導電性或いは超伝導体ワイヤーコイルを反応炉パイプの壁のレベルで含む少なくとも1つのローターステージを第1のローター領域において導入することによって、減少されることができる。この固定マグネットは、複数の導電性ブレードを含む複数のローターの複数の電気的に絶縁されたブレードであることができる。好適な実施例において、これら複数のマグネットは、複数の導電性ブレードを含む複数のローターと異なる複数のローターに一体にされる。これら2つのタイプのローターは、第1のローター領域の2つの異なる部分において挟まれ或いは分離されることができる。あらゆる数のマグネティックブレードがあり得るが、複数のマグネティックブレードの形および配置、および複数の電気的コイルの形および配置のため、複数の導電性ブレードの数および配置を調節する必要がある。
特定の実施例において、上記5.2−1で説明した複数の対称なブレードの配置の1つにおいて、複数のソレノイドが、交流発生器の複数の端子へ接続される。2つの対向するソレノイドは、誘導される磁界が軸に関して対称(反対方向)となるように、発生器へ逆に接続される。そして、ソレノイド−ローターシステムは、圧縮ステージで動作する電気的星形エンジンとして作用する。そして、タービンステージは、ガス圧縮を実施する電気的エンジンとして、除去されることができる。
特定の実施例において、nが奇数として、ローターの2n個のマグネティックブレードがある。これら複数のマグネティックブレードは、360/2nの角度ピッチに従って、ローター上に規則正しく配置される。これら複数のマグネティックブレードは、回転の軸に従って、2×2で対称であり、2つの対称なブレードは、反対の極性“N/S”を有する。ローター上の複数のマグネティックブレードの分布に従って形成された輪を通過することによって、軸の方向に対称なN磁極およびS磁極の規則正しい交替が得られる。この対象性は、回転の軸に関してS極に一致するN極を生じる。磁気的に中立の複数のブレードは、ローター内で所望する数のブレードを得るように、複数のマグネティックブレードの間に挿入されることができる。これら中立の複数のブレードは、複数のマグネティックブレードの複数の磁界の間のスクリーンとして供給する。ローターの回転は、ローターの回転の速度のおよそ2n倍のとても速い磁界の変化を発生する。これらの磁界は、高周波電流(回転の速度の2n倍)の製造に加えてとても速く変化し、H2O、SiO、或いはICPとして同じ原理に従うヘリウムのようなガスのような双極子モーメントを有する分子のとても速い加熱を可能にする。
特定のプロセスにおいて、R_smoの複数のソレノイドは、Z形を有する。このソレノイドは、より高い平面内で半円を形成し、そして垂直な突起に従って低い平面内へ落ちる、ワイヤーからなる。この低い平面内で、このワイヤーは、他の補完する半円を形成し、そして、直交する突起に従って上方平面内へ上昇する。それゆえに、ソレノイド回転は、2つの垂直材によって接続された2つの重ねられた平行な平面内の2つの半円からなる。上方から見ると、ソレノイド回転はあきらかに円形である。ソレノイドを得るために動作が何回も繰り返される。この円形は、正方形、卵形、矩形、およびそれに順ずるいかなる外形によっても置き換えられることができる。
特定の実施例において、ローターは、2nのマグネティックブレードからなる。ローター上に所望する数のブレードを得られるように、複数のマグネティックブレードの間に中立の複数のブレードが挿入されることができる。これら複数のマグネティックブレードは、360/(2n)の角度ピッチに従って、ローター上に規則正しく配置される。これら複数のマグネティックブレードは、回転の軸に従って、2×2で対称である。これら2つの対称なブレードは、その端部で、同じ極性“N/N”或いは“S/S”を有する(図10.81)。複数のブレードの中央部分は、磁界に対するスクリーンを形成する材料によってカバーされることができる。代案は、端部だけが磁石の合成材料で形成された複数のブレードを製造することからなる。そして、ローターの周りに形成された、偶数個のソレノイドは、ローターの軸の周りに中心対称になるように配置される。好ましくは、ソレノイドの数は4つである(図10.80)。他のソレノイドは、R_smoのパイプの周りで、マグネティックローターの回転の平面に平行な面内で、好ましくは第1のローター領域と環状チャンバーとの間に配置される(図10.82)。ローターに垂直な各ソレノイドの複数の端子の1つは、ローターの平面と平行なソレノイドの同じ端子へ接続される。平行なソレノイドの第2の端子は、電気的導電ローターへ接続される。垂直な複数のソレノイドの第2の端子は、導電流ローターの回転の平面内に配置された壁の複数の電極のうちの1つへ接続される。ある実施例において、R_smoを形成するパイプは、導電性であり、電極の役割に置き換えて直接的に役割を実行する。複数の垂直コイルからきた全ての電流が、同時に、且つ同じ方向に、平行コイルに向かうように、電気回路が製造される。回転により、マグネティックローターは、複数の対抗するコイルの複数の磁界が対称に変化することをひき起こす。複数の垂直なコイルによって誘導された複数の磁界は、2×2で反対であり、それにより、コイルのねじれ力を減少する。4つの垂直なソレノイド内で誘導された電流は、平行コイル内を通り、マグネティックローターの回転の速度の2n倍で変化する磁界を発生する。平行コイルが第1のローター領域と環状チャンバーとの間に置かれた事実は、ローターの過度の加熱を防止する。複数のローターのピンは、過度の加熱を防止するデフレクターによって保護される。
特定の実施例において、CO2を減少するとともに、ガス化およびFT合成位相の間に製造された過剰CH4をCOとH2に酸化するため、R_smoが使用される。CO2/CH4或いは随意にCO2/CH4/H2O混合物が、R_smoの複数のローターの第1の領域によって吸引される。この混合物は、1から500マイクロメーターの炭素粒子(木炭、石炭)で濃縮される。マンガン、酸化マンガン、アルミニウム、マグネシウム、インジウム、チタニウム、鉄、銅、およびそれに順ずるもののような金属粒子、或いはガス混合物から製造されるCOおよびH2の量を増大することのできるあらゆる他の金属が、混合物へ加えられる。
Mg+H2O⇒MgO+H2…r13
Mg+CO2⇒MgO+CO…r14
2Mg+CO2⇒2MgO+C…r15
2Mg⇒Mg+O2
2C+O2⇒CO…r16
或いは、アルミニウム:
3H2O+2AL+⇒AL2O3−+3H2…r17
3CO2+AL+⇒AL2O3−+3CO…r18
3CO2+2AL+⇒2AL2O3−+2C…r19
2AL2O3−(e−)>4AL3O2
アルミニウムの粉がとても燃え易く、マグネシウムの粉がさらに燃え易く、これらを手で扱うのは非常に困難である。
特定の実施例において、ガスを豊かにするために使用される金属および粒子は電流を流すものである。環状チャンバー内におけるマイクロ波の作用の下、電流が、ガス中に浮遊している粒子内に誘導される。これら誘導された電流は、粒子間に電気アークをひき起こし、或いはR_smo反応炉の複数の壁との間に電気アークをひき起こし、それにより、ガス中で電気に起因したプラズマを製造する。これらのプラズマは、互いの反応により、ガスとの反応により、または炭素や金属粒子との反応によって、活性化された複数の要素を発生する。これらの活性化された複数の要素は、上述した反応によって、COおよびH2を製造する。誘導された電流アークによって発生されたプラズマは、生来、非平衡プラズマである。
特定の実施例において、環状チャンバーのベースと第2のローター領域(タービン領域)の第1のローターとの間の距離は、nを自然数とし、λをマイクロ波の波長とし、壁或いはローターの反射により誘導された位相のずれをΦとした場合、n*λ+Φに等しい。この第1のローターは、電流を流すとともにマイクロ波を反射する材料で形成される。ローターの直径は、例えば、0.5λに等しい。複数のローターを通り抜けるピンは、最も大きな部分が電気的絶縁材料で形成された複合材料で形成される。しかしながら、ピンの第2の領域は、第1のローターから始まって環状チャンバーに向けてλ/4の長さを超えて、電気的導電材料、或いは導電剤でコーティングされた材料で形成される。マグネトロンのウェーブガイドは、マイクロ波を環状チャンバー内へ向け、第2のローター領域の第1のローターへ向けて分けて反射される。ある実施例において、マイクロ波は、ウェーブガイドの出口で、第1のローターに向けて方向付けされる。ローターおよびピンの導電性部分は、マイクロ波アンテナとして動作する。このことは、ローター内でおよび導電流ピンの部分内で誘導された電流を製造することの効果を有する。これらの電流は、アンテナと:
−アンテナローターの近くに配置された複数の電極、
−ガスの中に含まれた粒子、およびガス自身、
−随意に接地された他のローター、
−R_smoの複数の壁、
との間に電気アークを生じる。
1つの実施例において、R_smoは、2つのステージにおいてタービンおよびコンプレッサーシステムからなる。低圧圧縮ステージを形成するローターシステムは、タービンステージを形成するローターシステムへ回転ピンによって接続される。これら2つのローター領域は、反応炉の最も外側のローターシステムを形成する。複数の外側ローターステージの間に、高圧圧縮ステージが挿入され、第2のタービンステージへ中空ピンによって接続される。これら最後の2つのステージは、反応炉の最も内側のローターシステムを形成する。外側システムの回転ピンは、内側システムのピンの中に入れ子状に重ねられる。中空回転ピンは、ピンと一体に環状のマイクロ波チャンバーを形成するため、反応炉の中心で、じょうご状に開かれて折り曲げられる。内側ピンは、複数のローターと同様に、電気的導電材料で形成され、接地された最も外側のローターシステムから絶縁される。環状チャンバー内へ注入されたマイクロ波の動作の下、誘導された電流は、最も内側のローターシステムの中で製造される。これらの電流は、2つのローターシステムの間で、および最も内側のローターシステムと接地された反応炉のパイプとの間で、電気アークを発生する。これらの電気アークは、前のセクションで説明したように、反応炉を通り抜けるガスおよび粒子を活性化する。R_smoについて説明された種々の実施例は、非常に多くの変形を組み合わせられる。ある実施例において、2つのローターの間に配置された空間は、油或いは2つのシステムの間の双曲面結合が可能な液体で満たされる。複数のピンは、この結合を増幅するように、例えば、複数のブレード(最も内側のシステムの中空ピンの内側、および最も外側のシステムのピンの表面に)を備えている。ある実施例において、最も外側のシステムのタービンステージは除去される。低圧圧縮システムは、複数のピンを入れ子状に重ねることにより、残りのローターシステム(内側ローターシステムに一致する)に結合される。
一般に、R_smoは、炭素をCOに酸化してH2を製造する、炭素のガス化のための補完用の或いは主たる反応炉として使用される。これらの状況下で、フィルタリング、泡立て、複数の膜を通る差動の拡散、サイクロン分離、極低温の分離、或いはあらゆる他の分離および浄化プロセスの複数のステップが、得られた合成ガスを浄化して合成ガスに含まれる粒子および金属を除去するように、実施可能である。
特定の実施例において、R_smo(随意にTb_smo)内で実施されたガス化は、SiO蒸気とともに実施される。
Si+SiO2⇔2SiOガス
CO2+Si⇔SiOガス+CO
CO2+Si⇔SiO+O2少量
Si+O2⇒SiO2
2C+SiOガス⇔SiO固体+COガス…r20
代わりのプロセスにおいて、使用される加熱ガスは、CO2の代わりにメタンCH4である。このガスは、例えば、R_smo(随意にTb_smo)内で500℃と2000℃との間の温度で加熱される。CH4がとても低い多孔性を有する場合、少量のH2Oと随意に混ぜられる。
CH4⇒C固体+2H2
2CH4⇒C2H2+H2
H2O+CH4⇒CO+3H2
Si+SiO2⇔2SiOガス
2H2O+2Si⇒2SiO2+2H2
Si+CH4⇔SiC+2H2少量
Si+C⇒SiC少量
SiO2+3C⇒SiC+2CO
SiO2+3CH4⇒SiC+2CO+6H2
代わりのプロセスにおいて、使用された加熱ガスは、R_smo(随意にTb_smo)内で500℃と2000℃との間の温度で加熱されるH2Oである。そして、ガス混合物は、5.13−1で説明したプロセスに従ってSiおよびSiO2粒子の混合物に接触して置かれる。
Si+SiO2⇔2SiOガス
2H2O+2Si⇒2SiO2+2H2
R_smoの出口で、ガスが、熱交換器内で冷却され、粒子および残りのCO2を除去するように浄化される。合成ガスは、釣り合わされて、FT反応炉内へ注入される前に、Tb_smo或いは他の手段によって所望する温度にされる。
蒸留の終わりで得られるメタンは、サイクロンガス化反応炉内で、および異なる反応炉内でおよび上述した反応において、燃料として使用されることができる。
ある実施例において、加圧されたCO2は、電流発生器或いはターボジェネレーターに組み合わされたガスタービン内におけるメタンの燃焼によって製造される。タービンの出口で、或いはTb_smo内へ通過されて過熱された後、CO2は、ガス化するもの、プラズマ反応炉、R_mos、或いは製造システムのあらゆる他の反応炉のサイクロンを供給する。
電気エネルギーのいくらかは、複数のソーラーパネルによって与えられる。これら複数のソーラーパネルは、その表面で、石英粒子或いは量子粒子(量子或いはQdot)を有する。これらの粒子は、紫外線の作用の下で、赤外および可視における蛍光を伝達する能力を有する。このような紫外光の可視および赤外スペクトラムへの転換は、標準的なパネルによって、使用に適したものにされる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
主にCOおよびH 2 を含む合成ガスを製造するための炭素含有複合物のガス化のプロセスであって、
A)太陽マイクロ波反応炉の壁の表面での太陽放射の収束或いは反射による集中に起因した上記太陽マイクロ波反応炉の壁の加熱により、および上記太陽マイクロ波反応炉および上記複合物内へ直接的に注入されたマイクロ波により、共同で与えられた相乗的な熱エネルギーによって、上記太陽マイクロ波反応炉内に収容された上記複合物を加熱することによって、上記太陽マイクロ波反応炉内で引き起こされる、上記複合物の木炭および熱分解ガスへの焙焼熱分解の第1のステップと、
B)上記熱分解ガス或いは追加ガスの燃焼、加熱されたガス或いはガス混合物のサイクロン反応炉内への注入、および上記サイクロン反応炉内へ直接的に注入されたマイクロ波による上記サイクロン反応炉内にあるガスの直接的な加熱に起因して、木炭粒子を駆動および酸化するガスの渦を形成できる、上記サイクロン反応炉内で起きる化学的酸化還元反応によって、上記太陽マイクロ波反応炉から来る木炭および熱分解ガスを、主にCOおよびH 2 へ変える第2のステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
[2]
上記酸化還元反応をひき起こすために使用されるガスは、加圧および加速熱反応炉の壁の表面における太陽放射の収束および/或いは反射による、および上記加圧および加速熱反応炉内へ注入されるマイクロ波による、上記加圧および加速熱反応炉の壁の加熱に基づく熱エネルギーの相乗的な作用の下で、加熱、加速、および加圧されることを特徴とする[1]のプロセス。
[3]
上記サイクロン反応炉および/或いは上記加圧および加速熱反応炉は、ガス状のプラズマおよび混合されたガス/粒子プラズマ或いはプラズモンを生じるための手段を含むことを特徴とする[1]または[2]のプロセス。
[4]
上記マイクロ波は、同時に、好ましくはCO 2 分子の非対称の振動のモードの吸収周波数と一致する周波数で、赤外線として使用されることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかのプロセス。
[5]
ガス化基体は、炭素を含む複合物の粒子、およびガス化を増進する付加剤粒子を含む異種の粒子を有し、上記炭素含有複合物の粒子とともに随意に塊りにされ或いは混合されることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかのプロセス。
[6]
上記付加剤粒子は、酸化還元反応によってガス化を増進するとともに、粒子内で生出された電流によって製造された電気アークによる帯電された要素および遊離基の製造を増進する還元金属、およびSiCの形をとって複合物内に含まれている炭素の一部を結びつけることができるSiOを製造するシリカおよび/或いはシリコン粒子も含むことを特徴とする[5]のプロセス。
[7]
太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉およびサイクロン反応炉を含み、
上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉は、
例えば耐熱性の材料で形成されたパイプ(1)と、
上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉(2)の上記パイプの内側で上記複合物を動かす手段と、
上記反応炉(3−3a−4−5)の上記パイプの上記表面で太陽放射を集中して収束を引き起こす手段と、
外部環境(図1.1c)から上記反応炉の上記パイプを隔離する手段と、
上記反応炉の上記パイプの熱イナーシャを改良する手段と、
マイクロ波を製造する手段と、
マイクロ波をガイドする手段と、
を有し、
上記サイクロン反応炉は、
互いに重ね合わせられ、或いは互いに入れ子状にされ、および互いに連絡する少なくとも2つのサイクロンユニットと、
これらユニット内で燃焼を可能にしてガス渦巻を生出する装置と、
上記ユニット内へガスを横から或いは接線方向から注入してガス渦巻を生出するための装置と、
マイクロ波を製造する手段およびマイクロ波をガイドする手段と、
を有することを特徴とする[1]乃至[6]のいずれかのプロセスを実行するための装置。
[8]
例えば耐熱性の材料で形成されたパイプと、
上記反応炉の上記パイプの表面で太陽放射を集中して収束を引き起こす手段と、
上記外部環境から上記反応炉の上記パイプを隔離する手段と、
上記反応炉の上記パイプの上記熱イナーシャを改良する手段と、
圧縮、加熱、加速によって、上記反応炉の上記パイプに沿って随意に粒子としてガスを動かす手段と、
を有する酸化ガス加圧および加速熱反応炉を有することを特徴とする[7]の装置。
[9]
上記酸化ガス加圧および加速熱反応炉は、
ブレードローターと、
遠心および/或いはブレードコンプレッサーと、
タービンと、
少なくとも1つの環状チャンバーと、
ガスを移動、圧縮、加熱、および加速するように、赤外源によって随意に補完された少なくとも1つのマイクロ波源と、
を有することを特徴とする[8]の装置。
[10]
ガス状のプラズマおよび/或いは混合ガス/粒子プラズモンを製造するための、誘導或いは非誘導電流、光、およびマイクロ波装置を含むことを特徴とする[6]乃至[9]のいずれかの装置。
[11]
1GHzと300GHzとの間のマイクロ波を製造し上記マイクロ波をガイドするための、少なくとも1つのマグネトロンおよび少なくとも1つのウェーブガイドを含むことを特徴とする[6]乃至[10]のいずれかの装置。
1) 太陽/マイクロ波炉パイプ
1a) 太陽炉の壁
1b) 真空或いは絶縁ガス(例えば、アルゴン)
1c) 閉じ込めチャンバー透明な壁
1d) 壁を通り抜けることができる可視および赤外線へUV太陽光線を変換する、閉じ込めチャンバーの壁上の量子粒子
2) ウォーム軸
3) ミラーシステム
3a) 閉じ込めチャンバーの内側のミラー
4) 楕円セクションにおいて階段状に配置された複数のミラー
5) 集光或いはフレネルレンズ
6) マグネトロン
7) ウェーブガイド
8) 複数の脱ガスパイプ
9) 反応炉コア(FBCB)
10) 燃焼チャンバー
11) 燃焼チャンバーの壁の接線方向に向けられたバーナー
12) 燃焼の炎の作用の下で小さな渦を巻かせる燃焼ガス
13) 燃焼の炎
14) 空気の入口
15) 小粒を熱分解するガスのための入口
16) CH4のような追加のガスのための入口
17) 下方を向いた孔の空いたコーンを形成するスカート:小粒およびガスのための燃焼チャンバーの軸の出口、および第1のサイクロン内への軸の入口
18) 下方を向いた孔の空いたコーンを形成するスカート:第1のサイクロンの小粒およびガスのための軸の出口、および第2のサイクロン内への軸の入口
19) 下方を向いた孔の空いたコーンを形成するスカート:第2のサイクロンの小粒のための軸の出口
20) スカート炉開口を閉じるためのコーン。このコーンは、サイクロンの渦の回転の方向に回転するガスを生じるように、下方のサイクロンへ向かう複数の斜めの通路を生出するための複数のブレードを備えている。
23) スカート炉開口のエッジ
24) 下方のサイクロンに向かう複数の斜めの通路を生じる複数のブレード
25) スカートの開口を閉じるコーンの図:断面および底面図
26) スカートの開口を閉じるためのコーンの下面の複数のブレード
27) 複数のサイクロン内へのガスの接線方向の注入のためのパイプ
27a) 複数のサイクロン内へのガスの接線方向の注入のためのパイプ内への研磨材のための入口
28) 2軸および接線方向の入口を備えたサイクロン
29) 上昇ガス流ガイド
30) 中空T構造
31) 中空T構造のベース:上昇流パイプ
32) ガス出口ノズル(水平ノズル):内側パイプ空間内における上昇流出口
33) 反応炉コアの内側パイプ
34) 反応炉コアの外側パイプ
35) 内側パイプ空間
36) サイクロンにおける軸の入口の斜めの導管
37) コアの内側パイプの下端:丸い湾曲を有するスカート
38) 内側パイプの下端の部分閉塞物:2重コーン
39) 口径を測定された孔を有するスクリーン
40) 内側パイプに向けて上昇するコーンとしてまとめられたスクリーン
41) 覆い隠されたコーンを閉じる2重コーン
42) 中心が中空(開口)な環状バスケット
43) 環状バスケットの開口
44) 環状バスケットの回転ピン
45) バスケットの回転ピンへの取り付けのための回転翼
46) 複数の垂直金属ロッドによって形成された短い覆い隠されたシリンダーの周りにまとめられた複数の導管
47) サイクロン内に上昇流を形成でき、小粒を濾過でき、誘導された電流アークを発生できる複数の垂直金属ロッド
48) 複数の斜めの導管を形成するブレード
49) 粒子が帯電されたガスの回転移動を分け与える斜めの導管
50) A:上昇流シリンダー、およびB)上昇流のための孔の空いたコーン
51) 環状バスケットの外側エッジ上に配置されてバスケットの内側に面したブレード
52) リング電極に取り付けられたらせんバネ電極
53) 最後の巻きを閉じるリング構造で終わるバネ電極のベース
54) 中央ピンを形成するように、バネの螺旋の中間へ戻すように硬化させたバネ電極の端部
55) 螺旋電極を伴うサイクロン:グライディングアーク
56) 複数のバネが同時に作動できるようにグライディングアークサイクロンの複数のピンを接続した星形構造
57) FBCB_dcの内側パイプが終わる最後のサイクロンのスカートの開口の周りにローズ形に配置されたグライディングアークサイクロン
58) 複数のサイクロンを閉じるためのキャップ。A:側面図、B:底面図
59) グライディングアークサイクロンにおける上昇流出口シリンダー
60) グライディングアークサイクロンの軸の供給のための斜めのスロット
61) 複数のサイクロンの複数の軸供給スロットを囲む斜めのブレード
63) 上方ステージサイクロンの複数の出口導管からグライディングアークサイクロンを軸方向に供給するための導管
64) グライディングアークサイクロンの接線方向の供給のためのパイプ;このパイプは、その壁に近い外側パイプの渦と反対の内側パイプ空間内に開く
65) 上昇流をガイドするためのパイプ
66) 外側パイプと流れガイドとの間に配置された複数のブレード
67) 燃焼チャンバーのベース
68) ガス化反応炉のベースをふさぐためのスクリーン
69) 半円錐構造
70) ガス化するものの灰タンク
71) ガス/粒子分離サイクロン
72) Tb_smoの複数の壁
73) コンプレッサーピンの最初の1/3に配置されたローター領域
74) ピンの最後の1/3に配置されたローター領域
75) 卵形のローターピン
76) マイクロ波の閉じ込めのための環状チャンバー
77) ピンに接触した4つの電気的に導電性のブレードからなる、残りのブレードがピンから電気的に絶縁された、ローター
78) ローターの回転の平面に垂直で、互いに90°の関係にされた4つの電極
79) 2つの対称なブレードが反対の極性“N/S”を有する、クロスに配置されたマグネティックブレード
80) 複数のマグネティックブレードを有するローターの回転の平面と垂直に配置された4つのソレノイド
81) 2つの対称なブレードがその端部で同じ極性“N/N”或いは“S/S”を有する中心対象な複数のマグネティックブレードを伴うローター
82) 複数のマグネティックブレードを有するローターの回転の平面と平行に配置されたソレノイド
83) 櫛パターンを伴う太陽炉
84) 複数の太陽炉を接続したマイクロ波ユニット
85) 多孔体
86) 基体の装填
87) 燃焼チャンバーの壁に対して接線方向に向けられた複数のバーナー
88) 吸引ウェル
89) 内部のパイプの最後のサイクロンを閉じる逆さにされたコーン
90) 超音波源
91) 超音波ガイド
92) 接地された回転翼
93) 電流発生器へ接続された4つの電極のセット
94) 複数の電極93から回転翼の複数のブレードを絶縁する電気的絶縁材
95) 複数のブレード
96) 回転翼
97) 熱シールド
98) 収集チャンバー
99) 回転翼ブレードピン
Claims (11)
- 主にCOおよびH2を含む合成ガスを製造するための炭素含有複合物のガス化のプロセスであって、
A)太陽マイクロ波反応炉の壁の表面での太陽放射の収束或いは反射による集中に起因した上記太陽マイクロ波反応炉の壁の加熱により、および上記太陽マイクロ波反応炉および上記複合物内へ直接的に注入されたマイクロ波により、共同で与えられた相乗的な熱エネルギーによって、上記太陽マイクロ波反応炉内に収容された上記複合物を加熱することによって、上記太陽マイクロ波反応炉内で引き起こされる、上記複合物の木炭および熱分解ガスへの焙焼熱分解の第1のステップと、
B)上記熱分解ガス或いは追加ガスの燃焼、加熱されたガス或いはガス混合物のサイクロン反応炉内への注入、および上記サイクロン反応炉内へ直接的に注入されたマイクロ波による上記サイクロン反応炉内にあるガスの直接的な加熱に起因して、木炭粒子を駆動および酸化するガスの渦を形成できる、上記サイクロン反応炉内で起きる化学的酸化還元反応によって、上記太陽マイクロ波反応炉から来る木炭および熱分解ガスを、主にCOおよびH2へ変える第2のステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。 - 上記酸化還元反応をひき起こすために使用されるガスは、加圧および加速熱反応炉の壁の表面における太陽放射の収束および/或いは反射による、および上記加圧および加速熱反応炉内へ注入されるマイクロ波による、上記加圧および加速熱反応炉の壁の加熱に基づく熱エネルギーの相乗的な作用の下で、加熱、加速、および加圧されることを特徴とする請求項1のプロセス。
- 上記サイクロン反応炉および/或いは上記加圧および加速熱反応炉は、ガス状のプラズマおよび混合されたガス/粒子プラズマ或いはプラズモンを生じるための手段を含むことを特徴とする請求項1または請求項2のプロセス。
- 上記マイクロ波は、同時に、好ましくはCO2分子の非対称の振動のモードの吸収周波数と一致する周波数で、赤外線として使用されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかのプロセス。
- ガス化基体は、炭素を含む複合物の粒子、およびガス化を増進する付加剤粒子を含む異種の粒子を有し、上記炭素含有複合物の粒子とともに随意に塊りにされ或いは混合されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかのプロセス。
- 上記付加剤粒子は、酸化還元反応によってガス化を増進するとともに、粒子内で生出された電流によって製造された電気アークによる帯電された要素および遊離基の製造を増進する還元金属、およびSiCの形をとって複合物内に含まれている炭素の一部を結びつけることができるSiOを製造するシリカおよび/或いはシリコン粒子も含むことを特徴とする請求項5のプロセス。
- 太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉およびサイクロン反応炉を含み、
上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉は、
耐熱性の材料で形成されたパイプ(1)と、
上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉(2)の上記パイプの内側で上記複合物を動かす手段と、
上記反応炉(3−3a−4−5)の上記パイプの上記表面で太陽放射を集中して収束を引き起こす手段と、
外部環境(図1.1c)から上記反応炉の上記パイプを隔離する手段と、
上記反応炉の上記パイプの熱イナーシャを改良する手段と、
マイクロ波を製造する手段と、
マイクロ波をガイドする手段と、
を有し、
上記サイクロン反応炉は、
互いに重ね合わせられ、或いは互いに入れ子状にされ、および互いに連絡する少なくとも2つのサイクロンユニットと、
これらユニット内で燃焼を可能にしてガス渦巻を生出する装置と、
上記ユニット内へガスを横から或いは接線方向から注入してガス渦巻を生出するための装置と、
マイクロ波を製造する手段およびマイクロ波をガイドする手段と、
を有することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかのプロセスを実行するための装置。 - 耐熱性の材料で形成されたパイプと、
上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉の上記パイプの表面で太陽放射を集中して収束を引き起こす手段と、
上記外部環境から上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉の上記パイプを隔離する手段と、
上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉の上記パイプの上記熱イナーシャを改良する手段と、
圧縮、加熱、加速によって、上記太陽マイクロ波焙焼熱分解反応炉の上記パイプに沿って随意に粒子としてガスを動かす手段と、
を有する酸化ガス加圧および加速熱反応炉を有することを特徴とする請求項7の装置。 - 上記酸化ガス加圧および加速熱反応炉は、
ブレードローターと、
遠心および/或いはブレードコンプレッサーと、
タービンと、
少なくとも1つの環状チャンバーと、
ガスを移動、圧縮、加熱、および加速するように、赤外源によって随意に補完された少なくとも1つのマイクロ波源と、
を有することを特徴とする請求項8の装置。 - ガス状のプラズマおよび/或いは混合ガス/粒子プラズモンを製造するための、誘導或いは非誘導電流、光、およびマイクロ波装置を含むことを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれかの装置。
- 1GHzと300GHzとの間のマイクロ波を製造し上記マイクロ波をガイドするための、少なくとも1つのマグネトロンおよび少なくとも1つのウェーブガイドを含むことを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれかの装置。
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