JPWO2021113708A5 - - Google Patents

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残りの生成物ガスは熱交換器128に送ることができ、ここでガスを(例えば、水又は別の冷却剤を使用して)冷却してから圧力変動吸着(PSA)ユニット130に送ることができる。PSAユニットは、水素生成物流及び再循環流を生成することができ、再循環流は加熱器112で使用するための燃料流として戻すことができる。いくつかの実施形態では、得られた生成水素流は純粋又は実質的に純粋であり得る。正確な水素純度は、下流処理の必要性によって決定してもよい。 The remaining product gas may be sent to a heat exchanger 128 where the gas may be cooled (e.g., using water or another coolant) before being sent to a pressure swing adsorption (PSA) unit 130. can. The PSA unit can generate a hydrogen product stream and a recycle stream, and the recycle stream can be returned as a fuel stream for use in heater 112. In some embodiments, the resulting product hydrogen stream may be pure or substantially pure. The exact hydrogen purity may be determined by downstream processing needs.

Claims (36)

溶融反応容器と、
前記溶融反応容器内に配置された溶融材料と、
前記溶融反応容器内に配置され、前記溶融材料と接触する間接熱交換器と、
を備える、溶融反応器ヒータ。
a melting reaction vessel;
a melting material disposed within the melting reaction vessel;
an indirect heat exchanger disposed within the melting reaction vessel and in contact with the molten material;
A melt reactor heater comprising:
前記溶融材料が溶融塩を含む、請求項1に記載の溶融反応器ヒータ。 The melt reactor heater of claim 1, wherein the melt material comprises a molten salt. 前記間接熱交換器が、
熱交換流体を受け取り、前記溶融材料に熱を供給するように構成された導管を備える、
請求項1に記載の溶融反応器ヒータ。
The indirect heat exchanger is
a conduit configured to receive a heat exchange fluid and provide heat to the molten material;
A melt reactor heater according to claim 1.
前記導管が、SiC、SiC/SiC複合材、アルミナ形成合金、若しくは層状金属複合材、又はそれらの組み合わせから形成される、請求項3に記載の溶融反応器ヒータ。 4. The melt reactor heater of claim 3, wherein the conduit is formed from SiC, a SiC/SiC composite, an alumina-forming alloy, or a layered metal composite, or a combination thereof. 前記導管が1000℃まで動作するように構成された、請求項3に記載の溶融反応器ヒータ。 4. The melt reactor heater of claim 3, wherein the conduit is configured to operate up to 1000<0>C. 前記間接熱交換器が、前記溶融材料に浸漬された電気加熱要素を備える、請求項1に記載の溶融反応器ヒータ。 The melt reactor heater of claim 1, wherein the indirect heat exchanger comprises an electrical heating element immersed in the melt material. 反応容器と、
前記反応容器の下部に配置されたガス分配器と、
前記反応容器の上部に配置されたオーガと、
前記反応容器の上部にある出口とを備え、前記オーガが前記出口を貫通し、前記反応容器の前記上部から前記出口を通って炭素を外へ出すように構成された、
溶融材料反応器。
a reaction vessel;
a gas distributor disposed at the bottom of the reaction vessel;
an auger disposed at the top of the reaction vessel;
an outlet at the top of the reaction vessel, the auger passing through the outlet and configured to expel carbon from the top of the reaction vessel through the outlet;
Molten material reactor.
前記反応容器が水平円筒を備える、請求項7に記載の溶融材料反応器。 8. The molten material reactor of claim 7, wherein the reaction vessel comprises a horizontal cylinder. 前記反応容器内に配置された溶融塩をさらに備え、前記反応容器内の前記溶融塩の上方に上部空間が形成される、
請求項7に記載の溶融材料反応器。
further comprising a molten salt disposed within the reaction vessel, an upper space being formed above the molten salt within the reaction vessel;
A molten material reactor according to claim 7.
前記オーガが、前記溶融塩の上方の前記上部空間内に配置される、請求項9に記載の溶融材料反応器。 10. The molten material reactor of claim 9, wherein the auger is located in the headspace above the molten salt. 再循環ガス入口ラインと、
前記反応器の再循環ガス出口とをさらに備え、前記再循環ガス入口ラインが前記出口と流体連通し、前記出口を通って前記反応容器内に再循環ガスを送るように構成され、前記再循環ガス出口が前記反応容器から前記再循環ガスを除去するように構成された、
請求項7に記載の溶融材料反応器。
a recirculating gas inlet line;
a recycle gas outlet of the reactor, the recycle gas inlet line being in fluid communication with the outlet and configured to route recycle gas through the outlet and into the reaction vessel; a gas outlet configured to remove the recycle gas from the reaction vessel;
A molten material reactor according to claim 7.
前記反応容器内に配置された充填床をさらに備える、
請求項7に記載の溶融材料反応器。
further comprising a packed bed disposed within the reaction vessel;
A molten material reactor according to claim 7.
前記反応容器がセラミックライニングを備える、請求項7に記載の溶融材料反応器。 8. The molten material reactor of claim 7, wherein the reaction vessel comprises a ceramic lining. 前記反応容器の前記上部内に配置されたフランジをさらに備え、前記オーガが前記フランジに取り付けられている、
請求項7に記載の溶融材料反応器。
further comprising a flange disposed within the upper portion of the reaction vessel, the auger being attached to the flange;
A molten material reactor according to claim 7.
溶融材料反応器を動作させる方法であって、
反応容器内で炭化水素ガスを溶融材料と接触させることと、
前記反応容器内で水素及び固体炭素を生成することと、
前記反応容器の上部に配置されたオーガを使用して、前記溶融材料の上部から前記反応容器の出口に向かって前記固体炭素を輸送することと、
前記反応容器の前記出口を通って前記反応容器から前記固体炭素を除去することと、
を含む、方法。
1. A method of operating a molten material reactor, comprising:
contacting a hydrocarbon gas with a molten material in a reaction vessel;
producing hydrogen and solid carbon in the reaction vessel;
transporting the solid carbon from the top of the molten material toward the outlet of the reaction vessel using an auger located at the top of the reaction vessel;
removing the solid carbon from the reaction vessel through the outlet of the reaction vessel;
including methods.
前記溶融材料が溶融塩を含む、請求項15に記載の方法。 16. The method of claim 15, wherein the molten material comprises a molten salt. 前記反応容器の下部に配置された分配器を介して前記炭化水素ガスを前記反応容器内に導入することをさらに含む、
請求項15に記載の方法。
further comprising introducing the hydrocarbon gas into the reaction vessel through a distributor disposed at a lower part of the reaction vessel.
16. The method according to claim 15.
前記反応容器が水平円筒を備える、請求項15に記載の方法。 16. The method of claim 15 , wherein the reaction vessel comprises a horizontal cylinder. 前記溶融塩が前記反応容器内に配置され、
前記反応容器内の前記溶融塩の上方に上部空間が形成され、
前記固体炭素が前記反応容器内の前記上部空間に浮遊する、
請求項15に記載の方法。
the molten salt is placed within the reaction vessel;
an upper space is formed above the molten salt in the reaction vessel;
the solid carbon is suspended in the head space within the reaction vessel;
16. The method according to claim 15.
前記オーガが前記固体炭素を前記上部空間から前記出口へ輸送する、請求項15に記載の方法。 16. The method of claim 15, wherein the auger transports the solid carbon from the headspace to the outlet. 冷却された生成物ガスを前記反応容器内に導入することと、
前記冷却された生成物ガスを前記反応容器に通過させることと、
前記冷却された生成物ガスを使用して前記反応容器内の温度を制御することとをさらに含む、
請求項15に記載の方法。
introducing cooled product gas into the reaction vessel;
passing the cooled product gas through the reaction vessel;
and controlling a temperature within the reaction vessel using the cooled product gas.
16. The method according to claim 15.
前記反応容器が、前記反応容器の前記上部内に配置されたフランジを備え、前記オーガが前記フランジに取り付けられている、請求項15に記載の方法。 16. The method of claim 15, wherein the reaction vessel includes a flange disposed within the upper portion of the reaction vessel, and the auger is attached to the flange. 溶融材料反応器への供給物を予熱する方法であって、
冷却された生成物ガスを使用して第1の熱交換器で炭化水素供給物を加熱して、メタン及び1つ以上のC2+炭化水素を含む、加熱された炭化水素供給流を生成することと、
前記加熱された供給流中の前記C2+炭化水素の少なくとも一部を熱分解反応器で熱分解して、熱分解された炭化水素流を生成することと、
生成物ガスを使用して、前記熱分解された炭化水素流を第2の熱交換器で加熱して、予熱された供給ガスを生成することと、
を含む、方法。
A method of preheating a feed to a molten material reactor, the method comprising:
heating a hydrocarbon feed in a first heat exchanger using the cooled product gas to produce a heated hydrocarbon feed stream comprising methane and one or more C2 + hydrocarbons; and,
pyrolyzing at least a portion of the C2 + hydrocarbons in the heated feed stream in a pyrolysis reactor to produce a pyrolyzed hydrocarbon stream;
heating the pyrolyzed hydrocarbon stream in a second heat exchanger using a product gas to produce a preheated feed gas;
including methods.
前記第2の熱交換器で前記生成物ガスを冷却して、前記冷却された生成物ガスを生成することをさらに含む、
請求項23に記載の方法。
further comprising cooling the product gas in the second heat exchanger to produce the cooled product gas;
24. The method according to claim 23.
前記加熱された炭化水素供給流が40~850℃の温度を有する、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the heated hydrocarbon feed stream has a temperature of 40-850°C. 前記予熱された供給ガス流が700~1100℃の温度を有する、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the preheated feed gas stream has a temperature of 700-1100<0>C. 前記加熱された供給流中の前記C2+炭化水素の前記一部を熱分解することに基づいて、前記第2の熱交換器で、前記加熱された炭化水素供給流の熱分解を防止することをさらに含む、
請求項23に記載の方法。
preventing thermal decomposition of the heated hydrocarbon feed stream in the second heat exchanger based on thermally decomposing the portion of the C2 + hydrocarbons in the heated feed stream; further including,
24. The method according to claim 23.
前記熱分解反応器が熱分解触媒を備える、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the pyrolysis reactor comprises a pyrolysis catalyst. 前記熱分解触媒が炭素、ニッケルなどを含む、請求項28に記載の方法。 29. The method of claim 28, wherein the pyrolysis catalyst comprises carbon, nickel, or the like. 前記第2の熱交換器が、前記熱分解された炭化水素流と接触し、熱分解反応に対して非触媒であるように構成された材料を含む、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the second heat exchanger includes a material in contact with the pyrolyzed hydrocarbon stream and configured to be non-catalytic to the pyrolysis reaction. 前記第2の熱交換器が、SiC又はアルミナ形成合金を含み、前記熱分解された炭化水素流と接触する材料を含む、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the second heat exchanger includes a material that includes SiC or an alumina-forming alloy and is in contact with the pyrolyzed hydrocarbon stream. 気化した材料を凝縮させる方法であって、
気化した塩を含む、溶融塩反応器からの蒸気生成物を熱交換器で冷却することと、
前記蒸気生成物中の前記気化した塩の少なくとも一部を前記熱交換器で凝縮させることと、
前記気化した塩の前記凝縮した一部を前記溶融塩反応器に再循環させることと、
を含む、方法。
A method of condensing vaporized material, the method comprising:
cooling the vapor product from the molten salt reactor, including vaporized salt, in a heat exchanger;
condensing at least a portion of the vaporized salt in the vapor product in the heat exchanger;
recycling the condensed portion of the vaporized salt to the molten salt reactor;
including methods.
前記蒸気生成物との熱交換に基づいて前記熱交換器内の水流中の水を気化させることと、
前記水の気化に応じて前記熱交換から蒸気を生成することとをさらに含む、
請求項32に記載の方法。
vaporizing water in the water stream in the heat exchanger based on heat exchange with the steam product;
and generating steam from the heat exchange in response to vaporization of the water.
33. The method of claim 32.
冷却された蒸気生成物を前記熱交換器で生成することをさらに含み、前記冷却された蒸
気生成物からは、前記気化した塩の一部が除去される、
請求項32に記載の方法。
further comprising producing a cooled vapor product in the heat exchanger, from which a portion of the vaporized salt is removed;
33. The method of claim 32.
前記冷却された蒸気生成物が700℃以下の温度を有する、請求項34に記載の方法。 35. The method of claim 34, wherein the cooled vapor product has a temperature of 700<0>C or less. 前記溶融塩反応器の上流で前記冷却された蒸気生成物の一部を再循環させることと、
前記冷却された蒸気生成物の前記再循環された一部を使用して、前記溶融塩反応器内の温度を制限することとをさらに含む、
請求項34に記載の方法。
recycling a portion of the cooled vapor product upstream of the molten salt reactor;
using the recycled portion of the cooled vapor product to limit the temperature within the molten salt reactor.
35. The method of claim 34.
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