KR20160107243A - 액체 탄화수소 연료 생산, 탄화수소 화학물질 생산 및 에어로졸 포획을 위한 방법, 시스템 및 장치 - Google Patents

액체 탄화수소 연료 생산, 탄화수소 화학물질 생산 및 에어로졸 포획을 위한 방법, 시스템 및 장치 Download PDF

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사무엘 피. 위버
다니엘 씨. 위버
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Abstract

액체 탄화수소 연료 생산, 탄화수소 화학물질 생산 및 에어로졸 포획을 위한 방법, 시스템 및 장치가 제공된다. 예를 들어, 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물은, C-O-H 화합물이 비-산화 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 탄화수소 화합물을 적어도 생성하거나 생산하도록 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열될 수 있다. C-O-H 화합물은 바이오매스를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 비-산화 반응을 통해 생산된 탄화수소 화합물은 적어도 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 화합물로서 탄화수소 에어로졸 형태를 포함한다. 일부 구체예는 에어로졸 물질을 수집하기 위해 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함할 수 있는, 에어로졸 포획 방법, 시스템 및 장치를 포함한다.

Description

액체 탄화수소 연료 생산, 탄화수소 화학물질 생산 및 에어로졸 포획을 위한 방법, 시스템 및 장치 {METHODS, SYSTEMS, AND DEVICES FOR LIQUID HYDORCARBON FUEL PRODUCTION, HYDROCARBON CHEMICAL PRODUCTION, AND AEROSOL CAPTURE}
신속한 열분해 오일을 생산하기 위한 다양한 방법이 개발되었다. 어떤 경우에, 오일은 수소로의 업그레이딩에 의해 액체 연료로 전환될 수 있다. 어떤 경우에는 바이오매스 또한 신속한 열분해 오일을 생산하기 위해 사용될 수 있다.
바이오매스 또는 기타 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물 또는 화학물질로부터 액체 연료를 생성하기 위한 다양한 기법이 존재할 수 있으나, C-O-H 화합물로부터 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질을 생성하기 위한 더욱 직접적인 방법을 제공할 수 있는 대안적인 기법의 개발에 대한 일반적인 요구가 여전히 존재할 수 있다.
게다가, 에어로졸을 포획하기 위한 다양한 방법이 개발되었다. 이들 방법은 예를 들어, 다양한 관성, 중력, 정전기 및/또는 확산 기법을 포함할 수 있다. 에어로졸을 포획하기 위한 다양한 기법이 존재할 수 있으나, 탄화수소 에어로졸을 포함하는 에어로졸을 포획하는데 사용될 수 있는 대안적 및/또는 개선된 기법의 개발에 대한 일반적인 요구가 여전히 존재할 수 있다.
액체 탄화수소 연료 생산, 탄화수소 화학물질 생산 및/또는 에어로졸 포획을 위한 방법, 시스템 및 장치가 제공된다. 예를 들어, 고온 열분해 공정을 사용하여 C-O-H 화합물, 예컨대, 바이오매스 또는 고형 폐기물로부터 다양한 탄화수소를 생산할 수 있는 방법, 시스템 및 장치가 제공된다. 다양한 구체예에서 생산된 탄화수소의 범위는 일부 액체 연료를 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. 이들 액체 연료는 가솔린, 디젤, 및/또는 항공 연료를 포함할 수 있으나 이로 제한되지 않는다. 구체예는 가장 신속한 열분해 공정으로부터 전형적인 바이오-오일보다 더 높은 에너지 함량을 가질 수 있는 액체 탄화수소를 생산할 수 있다.
일부 구체예에서, 직접 액체 탄화수소 연료 생산 및/또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법, 시스템 및 장치가 제공된다. 예를 들어, 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물 (또는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질)은 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열되어 C-O-H 화합물이 비-산화 반응을 통하여 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생성하거나 생산할 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체일 수 있다. 비-산화 반응은 열분해 반응을 포함할 수 있으며, 이는 어떤 경우에는 가수 열분해 반응일 수 있다. 일부 구체예는 액체 탄화수소 연료를 직접적으로 증류시키는 것을 포함할 수 있다. C-O-H 화합물은 바이오매스를 포함할 수 있다.
어떤 경우에는, 비-산화 반응을 통해 생산된 탄화수소 화합물은 적어도 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 화합물로서 탄화수소 에어로졸 형태 (또는 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물)를 포함한다. 일부 구체예는 에어로졸 물질을 수집하기 위해 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것은 또한, 액체 상의 물질 내부에 배치될 수 있는 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 구체예는 튜브 로를 포함할 수 있는 비-산화 반응 챔버를 이용할 수 있다. 튜브 로는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 적어도 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구체예는 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 연속 이동을 수행하기 위해 오거를 사용할 수 있다. C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 어떤 경우에는 고체 상으로 존재할 수 있다. 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 오거는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있으며, 그렇지만 일부 구체예는 단일의 균일한 블레이드 피치를 이용할 수 있다.
일부 구체예는 생산된 액체 탄화수소 연료 및/또는 탄화수소 화학물질을 수집하기 위해 액체 용매 챔버를 사용할 수 있다. 일부 구체예는 탄화수소가 가스 상태로부터 응결될 때 생산된 액체 탄화수소 또는 탄화수소 화학물질을 수집할 수 있다. 일부 구체예는 액체 용매 챔버를 통해 비-산화 반응 챔버에서 생산될 수 있는 직접 열분해 가스에 관한 것일 수 있다. 일부 구체예는 액체 용매 챔버를 통하여 통과한 가스를 분산시켜 챔버를 통하여 통과한 가스 버블의 크기를 감소시킬 수 있다. 일부 구체예는 분산된 가스를 액체 용매 챔버를 통과하는 구불구불한 통로를 통하게 하여 가스가 용매와 접촉되는 시간 길이를 조정할 수 있다. 일부 구체예는 가스 연료로서 생산된 탄화수소 액체의 제거 후 나머지 가스를 사용하여 예를 들어, 열 또는 전력을 생산할 수 있다. 일부 구체예는 가스 연료로서 생산된 탄화수소 액체의 제거 후 나머지 가스를 사용하여 열을 생산할 수 있다. 일부 구체예는 생산된 탄화수소 액체의 제거 후 나머지 가스를 포획할 수 있다.
일부 구체예는 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물을 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열시켜 C-O-H 화합물이 비-산화 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소인 적어도 탄화수소 화합물을 생성하고/거나 생산하는 것을 포함할 수 있는 직접 액체 탄화수소 연료 및/또는 탄화수소 화학물질 생산 방법을 포함한다. 일부 구체예에서, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체이다. 본 방법의 일부 구체예에서, 비-산화 반응은 열분해 반응을 포함한다. 비-산화 반응은 가수 열분해 반응을 포함할 수 있다.
본 방법의 일부 구체예에서, 비-산화 반응은 튜브 로 내부에서 수행될 수 있다. 튜브 로는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하기 위해 오거를 사용하는 것을 포함할 수 있으며, 여기에서 C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 고체 상으로 존재한다. 일부 구체예에서, 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함하는 조성물을 포함할 수 있다. 오거는 어떤 경우에는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있다. 오거는 어떤 경우에는 다수의 블레이드 사이에 단일 피치를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 본 방법은 생산되거나 생성된 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화합물을 직접적으로 증류시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 본 방법의 일부 구체예에서, 비-산화 반응을 통해 생산된 탄화수소 화합물은 적어도 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 화합물로서 탄화수소 에어로졸 형태를 포함한다. 일부 구체예는 에어로졸 물질을 수집하기 위해 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 추가로 포함한다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것은 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함할 수 있다.
본 방법의 일부 구체예에서, 비-산화 반응은 탄화수소 에어로졸을 추가로 생성시킨다. 일부 구체예는 액체 연료를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 포함한다. 액체 연료를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것은 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 본 방법은 액체 탄화수소 연료 또는 생산된 탄화수소 화합물을 적어도 또 다른 액체 연료와 혼합하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 본 방법의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 적어도 바이오매스를 포함한다.
본 방법의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 비-산화 반응 챔버 내에서 적어도 1초의 잔류 시간을 갖는다. 잔류 시간은 적어도 10초, 100초, 적어도 300초, 적어도 1000초일 수 있다. 일부 구체예에서, 온도는 적어도 섭씨 900도 또는 섭씨 1100도이다. 일부 구체예에서, 적어도 액체 연료 또는 액체 탄화수소 연료는 적어도 가솔린, 디젤, 또는 항공 연료를 포함한다. 액체 탄화수소 연료는 적어도 16,000 BTU/lb 또는 37,000 kJ/kg의 에너지 함량을 가질 수 있다.
본 방법의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 적어도 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 포함한다. C-O-H 화합물을 가열시키는 것은 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 임의의 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 적어도 액체 에어로졸 상태 또는 증기 상태로 존재할 수 있는 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질을 생성하거나 생산하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구체예는 습윤 C-O-H 화합물을 가열하기 전에 습윤 C-O-H 화합물을 반응 챔버로 전달하는 것을 포함한다.
일부 구체예는 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물을 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열시켜 C-O-H 화합물이 비-산화 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소인 적어도 탄화수소 화합물을 생성하도록 구성된 비-산화 반응 챔버를 포함할 수 있는 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 시스템을 포함한다. 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체일 수 있다.
시스템의 일부 구체예에서, 비-산화 반응은 열분해 반응을 포함한다. 비-산화 반응은 가수 열분해 반응을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 시스템은 액체 탄화수소 연료 또는 생산된 탄화수소 화합물을 직접적으로 증류시키도록 구성된 증류기를 포함한다.
시스템의 일부 구체예에서, 비-산화 반응 챔버는 튜브 로를 포함할 수 있다. 튜브 로는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어떤 경우에는 고함량-니켈 강철 합금이 사용될 수 있다. 본 시스템의 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하도록 구성된 오거를 포함할 수 있다. 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함하는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 오거는 어떤 경우에는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있다. 오거는 어떤 경우에는 다수의 블레이드 사이에 단일의 피치를 포함할 수 있다.
시스템의 일부 구체예에서, 비-산화 반응을 통해 생산된 탄화수소 화합물은 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 화합물로서의 탄화수소 에어로졸 형태 또는 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물을 적어도 포함한다. 일부 구체예는 에어로졸 물질을 수집하기 위해 액체 연료 또는 용매 챔버 내부에 배치된 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸 형태 또는 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물이 통과하도록 비-산화 반응 챔버와 연결된 액체 연료 또는 용매 챔버를 추가로 포함할 수 있다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 일부 구체예는, 액체 연료 또는 용매 챔버 내부에 배치된 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태 또는 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물을 통과시키는 것을 포함하도록 액체 연료 또는 용매 챔버 내부에 배치된 메쉬를 추가로 포함할 수 있다.
시스템의 일부 구체예에서, 비-산화 반응은 탄화수소 에어로졸을 추가로 생성시킨다. 일부 구체예는 탄화수소 에어로졸이 액체 연료 챔버 내부에 배치된 액체 연료를 통하여 통과하도록 비-산화 반응 챔버와 연결된 액체 연료 챔버를 포함할 수 있다. 일부 구체예는 액체 연료를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 포함하도록 액체 연료 챔버 내부에 배치된 메쉬를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 시스템은 액체 탄화수소 연료를 적어도 또 다른 액체 연료와 혼합하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템의 일부 구체예는 생산된 액체 탄화수소 연료를 적어도 또 다른 액체 연료와 혼합하도록 구성된 혼합 챔버를 포함할 수 있다.
시스템의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 적어도 바이오매스를 포함한다. 시스템의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 적어도 1초, 10초, 적어도 100초, 적어도 300초, 또는 적어도 1000초의 잔류 시간을 갖는다. 일부 구체예에서, 온도는 적어도 섭씨 900도 또는 섭씨 1100도이다.
시스템의 일부 구체예에서, 액체 연료 또는 탄화수소 연료는 적어도 가솔린, 디젤, 또는 항공 연료를 포함한다. 일부 구체예에서, 액체 탄화수소 연료는 적어도 16,000 BTU/lb 또는 37,000 kJ/kg의 에너지 함량을 갖는다.
시스템의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 적어도 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 포함한다. C-O-H 화합물을 가열시키는 것은 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 임의의 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 적어도 액체 에어로졸 상태 또는 증기 상태의 탄화수소 연료를 생성시키는 것을 포함할 수 있다.
시스템의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 습윤 C-O-H 화합물, 예컨대, 적어도 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 포함한다. 예를 들어, 비-산화 반응 챔버는 C-O-H 화합물을 가열하여 습윤 C-O-H 화합물을 포함하는 물을 C-O-H 화합물과 반응시킴으로써 액체 탄화수소 연료를 생성시키도록 구성될 수 있다.
일부 구체예에서, 시스템은 습윤 C-O-H 화합물을 가열하기 전에 습윤 C-O-H 화합물을 반응 챔버로 전달하도록 구성된 컨베이어 시스템을 포함할 수 있다. 비-산화 반응 챔버는 C-O-H 화합물을 가열하도록 구성될 수 있어 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 임의의 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 액체 에어로졸 및 증기 상태 중 하나 또는 둘 모두의 탄화수소 연료를 생성하도록 구성된다. 시스템의 일부 구체예는 습윤 C-O-H 화합물을 가열하기 전에 습윤 C-O-H 화합물을 비-산화 반응 챔버로 전달하도록 구성된 컨베이어를 포함할 수 있다.
에어로졸 포획 예컨대, 액체 탄화수소 에어로졸 포획을 위한 방법, 시스템 및 장치가 제공된다. 일부 예는 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키도록 구성될 수 있는 에어로졸 수집 챔버를 사용할 수 있다. 다양한 구성의 에어로졸 수집 챔버는 예컨대, 벌크 액체 상 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키고/거나 에어로졸과 벌크 액체 상 물질 간의 접촉 면적을 증가시킴으로써 에어로졸의 하나 이상의 구성요소 중 일부 또는 전부를 수집하는 것을 추가로 촉진할 수 있다. 일부 예는 또한, 에어로졸의 생산 및/또는 수집된 에어로졸의 증류를 포함할 수 있다. 증류된 에어로졸은 어떤 경우에는 액체 상 물질을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
일부 구체예는 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 포함할 수 있는 에어로졸 포획 방법을 포함한다. 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분은 적어도 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분은 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함한다. 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있으며, 이는 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다.
방법의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 온도-조정될 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 어떤 경우에는 나선형 튜빙 구성물 내부에 배치될 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 오거 내부에 배치될 수 있다.
방법의 일부 구체예는 하나 이상의 수집된 에어로졸 구성요소를 증류시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 구체예는 하나 이상의 수집되고 증류된 에어로졸 구성요소의 일부 또는 전부를 갖는 벌크 액체 상의 물질을 증가시키는 것을 포함할 수 있다.
방법의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 상의 물질 내부에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것은 액체 상의 물질 내부에 배치된 다수의 배플과 관련하여 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 상의 물질 내부에 배치된 다수의 배플 둘레에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통과하는 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 포함할 수 있다.
방법의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 나머지 물질과 관련하여 물을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 벌크 액체 상의 나머지 물질과 관련하여 물을 제거하는 것은 벌크 액체 상의 나머지 물질과 불혼화성일 수 있는 물을 제거하는 것을 포함한다. 어떤 경우에서, 벌크 액체 상의 나머지 물질과 관련하여 물을 제거하는 것은 벌크 액체 상의 나머지 물질과 불혼화성이며 벌크 액체 상의 나머지 물질로부터 중량측정으로 분리 가능할 수 있는 물을 제거하는 것을 포함한다.
방법의 일부 구체예는 에어로졸을 생산하는 것을 포함한다. 에어로졸은 적어도 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 에어로졸은 적어도 바이오매스로부터 생산될 수 있는 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소는 적어도 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질을 포함한다.
일부 구체예는 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버를 포함할 수 있는 에어로졸 포획을 위한 시스템을 포함한다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분은 적어도 탄화수소 화합물을 포함한다. 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분은 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 온도-조정될 수 있다.
시스템의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해 벌크 액체 상의 물질을 함유하는 나선형 형태의 하나 이상의 길이의 튜빙을 포함한다. 시스템의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 하나 이상의 오거를 포함한다. 시스템의 일부 구체예는 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분의 전부 또는 일부를 증류시키기 위해 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 증류 시스템을 포함한다. 시스템의 일부 구체예는 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집되고 증류된 일부분의 전부 또는 일부를 갖는 벌크 액체 상의 물질을 증가시키기 위해 하나 이상의 증류기 중 하나 이상을 에어로졸 수집 챔버에 연결하도록 구성된 하나 이상의 커플러를 포함할 수 있다.
시스템의 일부 구체예는 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 사이의 접촉 면적을 증가하도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치되고, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 고형 물질의 메쉬를 포함한다. 시스템의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 다수의 배플을 포함한다. 시스템의 일부 구체예는 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 내부의 다수의 배플 둘레에 배치되며, 액체 상의 물질 및 에어로졸이 통과하는 고형 물질의 메쉬를 포함한다.
시스템의 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버로부터 하나 이상의 수집된 에어로졸 구성요소의 적어도 일부분 또는 물의 적어도 일부가 제거되게 하기 위해 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 포트를 포함한다. 시스템의 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버로부터 하나 이상의 수집된 에어로졸 구성요소의 적어도 일부분의 일부가 제거되게 하기 위해 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 포트를 포함한다.
시스템의 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 에어로졸 생산 챔버를 포함한다. 하나 이상의 에어로졸 생산 챔버는 어떤 경우에서 액체 탄화수소의 구성요소 또는 탄화수소 화합물을 적어도 생산하는 에어로졸 생산 챔버를 포함할 수 있다. 에어로졸은 어떤 경우에는 바이오매스로부터 생산될 수 있는 액체 탄화수소의 구성요소 또는 탄화수소 화합물을 적어도 포함할 수 있다.
일부 구체예는 상세한 설명에 기술되고/거나 도면에 도시된 바와 같은 방법, 시스템 및/또는 장치를 포함한다.
상기 설명은 이하 기재되는 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있게 하기 위해서 본 발명의 개시내용에 따른 예들의 특징 및 기술적인 이점을 약간 광범위하게 개괄하고 있다. 추가의 특징 및 이점이 이하 기재될 것이다. 개시된 개념 및 특정의 예는 동일한 본 발명의 개시내용의 목적을 수행하기 위한 다른 구조를 변화시키거나 설계하기 위한 기반으로서 용이하게 이용될 수 있다. 그러한 등가의 구성은 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않는다. 조직화 및 작동 방법 둘 모두에 관한, 본원에 개시된 개념의 특성인 것으로 여겨지는 특징들이, 관련된 이점과 함께, 첨부된 도면과 결부되어 고려되는 때에 하기 설명으로부터 더욱 우수하게 이해될 것이다. 도면 각각은 단지 예시 및 설명을 위해서 제공되고 있으며, 특허청구범위의 한계를 규정하는 것으로 제공되지 않는다.
다양한 구체예의 본질 및 이점의 추가의 이해는 하기 도면을 참조함으로써 실현될 수 있다. 첨부된 도면에서, 유사한 구성요소 또는 특징은 동일한 참조 라벨을 지닐 수 있다. 추가로, 동일한 유형의 다양한 구성요소는 유사한 구성요소 사이를 구별하는 대시(dash)와 두 번째 라벨에 의한 참조 라벨을 따름으로써 구별될 수 있다. 명세서에서 단지 첫 번째 참조 라벨만이 사용되는 경우에, 설명은 두 번째 참조 라벨과는 무관하게 동일한 첫 번째 참조 라벨을 지니는 유사한 구성요소 중 어떠한 하나에 적용될 수 있다.
도 1a는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산 시스템을 보여준다.
도 1b는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산 시스템을 보여준다.
도 1c는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산 시스템을 보여준다.
도 1d는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산 시스템을 보여준다.
도 1e는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산 시스템을 보여준다.
도 2a는 다양한 구체예에 따른 C-O-H 화합물을 탄화수소 화합물로 전환시키기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2b는 다양한 구체예에 따른 C-O-H 화합물을 탄화수소 화합물로 전환시키기 위한 시스템의 개략도이다.
도 3a는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 3b는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 3c는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 4a는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 4b는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 4c는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 4d는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 4e는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획 시스템을 보여준다.
도 5a는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법의 흐름도이다.
도 5b는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법의 흐름도이다.
도 5c는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법의 흐름도이다.
도 5d는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법의 흐름도이다.
도 5e는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법의 흐름도이다.
도 5f는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법의 흐름도이다.
도 6a는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 방법의 흐름도이다.
도 6b는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 방법의 흐름도이다.
이어지는 설명은 단지 예시적인 구체예를 제공하며, 본 개시내용의 범위, 이용성 또는 형태를 제한하고자 하는 것이 아니다. 오히려, 이어지는 예시적 구체예의 설명은 당업자에게 하나 이상의 예시적인 구체예를 실행하는 것을 가능하게 하기 위한 설명을 제공할 것이며, 다양한 변화가 첨부된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 요소의 기능 및 배열에서 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 몇 가지 구체예가 본원에서 기재되고 있으며, 다양한 특징이 상이한 구체예의 결과이지만, 한 가지 구체예와 관련하여 기재된 특징이 다른 구체예 내에 또한 통합될 수 있음이 인식되어야 한다. 그러나, 같은 이유로, 어떠한 기재된 구체예의 단일 특징 또는 특징들이 모든 구체예에 필수적인 것으로 고려되지 않아야 하는데, 그 이유는 다른 구체예는 그러한 특징을 생략할 수 있기 때문이다.
구체예의 완전한 이해를 제공하기 위해서 특정의 상세설명이 하기 설명에 주어진다. 그러나, 당업자라면 그러한 구체예는 이들 특정의 상세설명 없이 실시될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 구체예에서의 시스템, 네트워크, 공정, 및 그 밖의 요소가 불필요한 상세설명으로 구체예를 모호하게 하지 않기 위해서 블록 다이아그램 형태의 구성요소로서 제시될 수 있다. 다른 예에서, 널리 공지된 공정, 구조 및 기술이 구체예를 모호하게 하는 것을 피하기 위해서 불필요한 상세설명 없이 제시될 수 있다.
또한, 개별적인 구체예는 플로우챠트, 흐름도, 구조도, 또는 블록도로서 도시될 수 있는 공정으로서 기재될 수 있음을 주지해야 한다. 비록, 흐름도가 순차적인 공정으로서의 작동을 기재하고 있지만, 많은 작동은 병행으로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 작동의 순서는 재배열될 수 있다. 공정은 그 작동이 완료되는 때에 종료될 수 있지만, 그러한 공정은 또한 도면에서 논의되거나 포함되지 않은 추가의 작동을 포함할 수 있다. 추가로, 어떠한 특정의 기재된 공정에서의 모든 작동이 모든 구체예에서 발생할 수 있는 것은 아니다. 공정은 방법, 함수(function), 절차, 서브루틴(subroutine), 부프로그램(subprogram) 등에 상응할 수 있다. 공정이 함수에 상응하는 경우에, 그 종료는 호출 함수(calling function) 또는 메인 함수로의 그 함수의 회귀에 상응한다.
추가로, 구체예는 적어도 일부 수동으로 또는 자동으로 실행될 수 있다. 수동 또는 자동 실행은 기계, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어(firmware), 미들웨어(middleware), 마이크로코드(microcode), 하드웨어 설명 언어(hardware description language), 또는 이들의 어떠한 조합의 사용을 통해서 실행되거나, 적어도 보조될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 또는 마이크로코드에서 실행되는 때에, 필요한 작업을 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트는 기계-판독 가능한 매체에 저장될 수 있다. 프로세서(들)는 필요한 작업을 수행할 수 있다.
액체 탄화수소 연료 생산, 탄화수소 화학물질 생산, 및/또는 에어로졸 포획을 위한 방법, 시스템, 및 장치가 제공된다. 예를 들어, C-O-H 화합물, 예컨대, 바이오매스로부터의 또는 예를 들어, 바이오매스 또는 고형 폐기물로서 이러한 물질에 함유된 다양한 탄화수소를 생산하기 위해 고온 열분해 공정을 이용할 수 있는 방법, 시스템 및 장치가 제공된다. 다양한 구체예에서 생산된 다양한 탄화수소는 일부 액체 연료 또는 탄화수소 화학물질을 포함할 수 있는 화합물을 포함할 수 있다. 액체 연료는 가솔린, 디젤, 및/또는 항공 연료를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 구체예는 가장 신속한 열분해 공정으로부터 전형적인 바이오-오일보다 더 높은 에너지 함량을 가질 수 있는 액체 탄화수소를 생산할 수 있다.
일부 구체예는 C-O-H 화합물 예컨대, 셀룰로스, 리기닌 및/또는 헤미셀룰로스를 사용할 수 있으며, 이는 바이오매스에서 발견될 수 있다. 많은 바이오매스 공급원료는 셀룰로스, 리그닌, 헤미셀룰로스 및/또는 이들 구성요소 물질 중의 미량의 미네랄의 혼합물 중 하나 이상을 지닐 수 있다. 일부 구체예는 기타 C-O-H 화합물, 예컨대, 종이 폐기물, 광범위하게 다양한 목재 유형의 톱밥, 판지, 건초, 짚(straw), 스위치그래스(switchgrass), 도시 고형 폐기물, 위생 폐기물, 모사 핵 폐기물(simulated nuclear waste), 철거 및 건설 목재 폐기물을 포함하는 공급원료를 이용할 수 있고; 이들의 다양한 공급 원료는 일반적으로 폐기물로 일컬어질 수 있다. 일반적으로, C-O-H 화합물을 포함할 수 있는 물질은 다양한 구체예에서 사용될 수 있다.
다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 시스템 (100-a)의 일반적 개요가 도 1a에 제공된다. 시스템 (100-a)은 비-산화 반응 챔버 (110)를 포함할 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으나, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
일부 구체예에서, 비-산화 반응 챔버 (110)는, 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물이 비-산화 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생성하거나 생산하도록 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열하는데 사용될 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체일 수 있다. 비-산화 반응은 열분해 반응을 포함할 수 있다. 비-산화 반응은 가수 열분해 반응을 포함할 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예는 액체 탄화수소 연료를 증류시키도록 구성될 수 있으며, 이는 어떤 경우에는 직접적으로 수행될 수 있다.
시스템 (100-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응 챔버 (110)는 튜브 로를 포함할 수 있다. 튜브 로는 적어도 고함량-니켈 금속 합금 예컨대, 예를 들어, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하도록 오거 (미도시됨)를 포함할 수 있다. C-O-H 화합물 중의 물질은 어떤 경우에는 고체 상으로 존재할 수 있다. 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금, 예컨대, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 오거는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있으나, 일부 구체예는 단일의 균일한 블레이드 피치를 사용할 수 있다. 상이한 피치는 튜브 로의 하나 이상의 부분에서 C-O-H 화합물의 잔류시간을 증가 및/또는 감소시키는데 유용할 수 있다.
시스템 (100-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응 챔버 (110)를 사용하여 생산되는, 비-산화 반응을 통해 생성되거나 생산된 탄화수소 화합물은 적어도 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 화합물로서 탄화수소 에어로졸 형태 (또는 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물)를 포함할 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예는 에어로졸 물질을 수집하기 위해 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키도록 구성될 수 있다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예는 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함하도록 액체 물질과 연결된 메쉬를 포함할 수 있다.
시스템 (100-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응이 탄화수소 에어로졸을 생성시킬 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예는 탄화수소 에어로졸이 액체 연료를 통하여 통과할 수 있도록 구성될 수 있다. 액체 연료를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것은 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 이는 탄화수소 에어로졸의 버블 크기 감소를 촉진할 수 있다. 어떤 경우에는, 탄화수소 에어로졸은 나프탈렌을 포함할 수 있다.
시스템 (100-a)의 일부 구체예는 액체 탄화수소 연료가 적어도 또 다른 액체 연료화 혼합될 수 있도록 구성될 수 있다. 액체 탄화수소 연료 및/또는 기타 액체 연료는 적어도 가솔린, 디젤, 또는 항공 연료를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. C-O-H 화합물은 적어도 바이오매스를 포함할 수 있다.
시스템 (100-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응 챔버 (110)는 C-O-H 화합물이 잔류 시간을 가질 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 잔류 시간은 적어도: 1초, 10초, 100초, 300초, 및/또는 1000초일 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응 챔버 (110)는 온도가 적어도 900도일 수 있도록 구성될 수 있으며; 기타 구체예는 적어도 섭씨 1100도의 온도를 이용할 수 있다.
시스템 (100-a)의 일부 구체예에서, 액체 탄화수소 연료는 적어도 16,000 BTU/lb 또는 37,000 kJ/kg의 에너지 함량을 가질 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 적어도 20,000 BTU/lb 또는 46,000 kJ/kg의 에너지 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 액체 탄화수소 연료는 다양한 형태의 디젤 연료에 필적하는 에너지 함량을 가질 수 있다.
일부 구체예에서, 시스템 (100-a)은 C-O-H 화합물이 적어도 물과 혼합될 수 있도록 구성될 수 있다. 비-산화 반응 챔버 (110)는, 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 임의의 물이 C-O-H 화합물과 반응하여 적어도 액체 에어로졸 상태 또는 증기 상태의 탄화수소 연료를 생성시킬 수 있도록 C-O-H 화합물을 가열하도록 구성될 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예는 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 임의의 물이 C-O-H 화합물과 반응하여 적어도 액체 에어로졸 상태 또는 증기 상태의 탄화수소 연료를 생성하기 전에 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 비-산화 반응 챔버 (110)로 이동시키도록 구성될 수 있다.
시스템 (100-a)의 일부 구체예는 습윤 C-O-H 화합물을 포함하는 C-O-H 화합물을 사용할 수 있으나, C-O-H 화합물은 어떤 경우에는 건조된 것일 수 있다. 비-산화 반응 챔버 (110)에서 C-O-H 화합물을 가열시키는 것은 습윤 C-O-H 화합물의 일부인 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 액체 탄화수소 연료를 생성시키는 것을 포함할 수 있다. 시스템 (100-a)의 일부 구체예는 습윤 C-O-H 화합물을 가열시키기 전에 C-O-H 화합물이 비-산화 반응 챔버 (110)로 전달될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 공정은 가수 열분해 공정으로서 지칭될 수 있으며, 이는 반응에서 습윤 화합물로부터의 물을 사용할 수 있으며, 여기에서 반응은 비-산화 또는 열분해 반응으로서 산소를 사용하지 않는다.
다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 시스템 (100-b)의 또 다른 일반적 개요가 도 1b에 제공된다. 시스템 (100-b)는 도 1a의 시스템 (100-a)의 예일 수 있다. 시스템 (100-b)은 열분해 반응 챔버 (110-a)를 포함할 수 있으며, 이는 도 1a의 비-산화 반응 챔버 (110)의 예일 수 있다. 시스템 (100-b)은 또한 액체 연료 및/또는 액체 용매 챔버 (120) 및/또는 증류기 (130)를 포함할 수 있다.
열분해 반응 챔버 (110-a)는, C-O-H 화합물이 열분해 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하거나 생성하도록, 적어도 섭씨 800도의 온도로 C-O-H 화합물, 예컨대, 바이오매스를 가열하도록 구성될 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체일 수 있다. 일부 구체예는, 열분해 반응 챔버 (110-a)가 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 900도로 가열하도록 구성될 수 있다; 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 1100도로 가열할 수 있다.
열분해 반응 챔버 (110-a)에 의해 생산된 탄화수소 화합물은 적어도 탄화수소 화합물이 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 에어로졸 형태를 포함할 수 있다. 시스템 (100-b)은, 에어로졸 물질을 수집하기 위해 탄화수소 에어로졸이 액체 연료/용매 챔버 (120) 내부에서 액체 상의 물질을 통하여 통과할 수 있도록 구성될 수 있다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 메쉬는, 액체상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함하도록 액체 연료 챔버 (120) 내부에 위치할 수 있다.
예를 들어, 시스템 (100-b)은, 에어로졸 물질을 수집하기 위해 탄화수소 에어로졸 형태의 생산된 탄화수소 화합물이 연료/액체 용매 챔버 (120) 내부에 배치된 액체 상의 물질을 통하여 통과할 수 있도록 구성된 액체 연료/용매 챔버 (120)를 포함할 수 있다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 메쉬는, 액체 상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 또한 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함하도록 액체 연료/용매 챔버 (120) 내부에 위치할 수 있다.
시스템 (100-b)의 일부 구체예에서, 액체 탄화수소 연료는 증류기 (130)에 의해 직접적으로 증류될 수 있다. 이는 어떤 경우에는 하나 이상의 촉매를 사용하지 않는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증류기 (130)는 액체 연료/용매 챔버 (120)에서 수집될 수 있는 액체 탄화수소 연료를 증류시키는데 사용될 수 있다.
다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 시스템 (100-c)의 또 다른 일반적인 개요가 도 1c에 제공되어 있다. 시스템 (100-c)은 도 1a의 시스템 (100-a) 및/또는 도 1b의 시스템 (100-b)의 양태의 예일 수 있다. 시스템 (100-c)은 열분해 반응 챔버 (110-b)를 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어, 도 1a의 비-산화 반응 챔버 (110) 또는 도 1b의 열분해 반응 챔버 (110-a)의 예일 수 있다. 시스템 (100-c)은 또한 컨베이어 (105)를 포함할 수 있다. 시스템 (100-c)은 또한, 어떤 경우에는 액체 용매 챔버 (120-a)를 포함할 수 있다; 액체 용매 챔버는 도 1b의 액체 연료 및/또는 액체 용매 챔버 (120)의 예일 수 있다.
열분해 반응 챔버 (110-b)는, C-O-H 화합물이 열분해 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하도록 적어도 섭씨 800도의 온도로 C-O-H 화합물을 가열하도록 구성될 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체일 수 있다.
시스템 (100-c)의 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 열분해 반응 챔버 (110-b) 내로의 및 열분해 반응 챔버 (110-b)를 통한 연속 이동을 수행하기 위해 컨베이어 (105)를 포함할 수 있다. 컨베이어 (105)는 오거로서 구성될 수 있다. 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고함량-니켈 강철 합금이 사용될 수 있으나, 기타 합금 또한 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, 오거는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있으나, 일부 구체예는 단일의 균일한 블레이드 피치를 사용할 수 있다. 시스템 (100-c)의 일부 구체예에서, 열분해 반응 챔버 (110-b)는 튜브 로를 포함할 수 있다. 튜브 로는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 고함량-니켈 강철 합금이 사용될 수 있으나, 기타 합금 또한 사용될 수 있다.
열분해 반응 챔버 (110-b)에 의해 생산된 탄화수소 화합물은 적어도 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다. 시스템 (100-c)은, 에어로졸 물질을 수집하기 위해 탄화수소 에어로졸 형태의 생산된 탄화수소 화합물이 액체 용매 챔버 (120-a) 내부에 배치된 액체 상의 물질을 통하여 통과될 수 있도록 구성된 액체 용매 챔버 (120-a)를 포함할 수 있다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 메쉬는, 액체상의 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 또한 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함하도록 액체 용매 챔버 (120-a) 내부에 위치할 수 있다.
도 1d는 다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 시스템 (100-d)을 제시한다. 시스템 (100-d)은 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 및/또는 도 1c의 시스템 (100-c)의 양태의 예일 수 있다. 시스템 (100-d)은 튜브 로 (110-c)를 포함할 수 있으며, 도 1a의 비-산화 반응 챔버 (110-a), 도 1b의 열분해 반응 챔버 (110-b), 및/또는 도 1c의 열분해 반응 챔버 (110-c)의 예일 수 있다. 시스템 (100-d)은 또한 오거 (105-a)를 포함할 수 있으며, 이는 도 1c의 컨베이어 (105)의 예일 수 있다.
튜브 로 (110-c)는, C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열하여 C-O-H 화합물이 열 분해 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하도록 구성될 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체일 수 있다. 일부 구체예는, 튜브 로 (110-c)가 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 900도로 가열하도록 구성될 수 있다; 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 1100도로 가열할 수 있다.
오거 (105-a)는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 (110-c) 내로의 및 튜브 로 (110-c)를 통한 연속 이동을 수행할 수 있다. 오거 (105-a)는 적어도 고함량-니켈 금속 합금, 예컨대, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 오거 (105-a)는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있으나, 일부 구체예는 단일의 균일한 블레이드 피치를 사용할 수 있다. 시스템 (100-d)의 일부 구체예에서, 튜브 로 (110-c)는 적어도 고함량-니켈 금속 합금, 예컨대, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다.
도 1e는 다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 또 다른 시스템 (100-e)을 제시한다. 시스템 (100-e)은 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 및/또는 도 1d의 시스템 (100-d)의 양태의 예일 수 있다. 시스템 (100-e)은 튜브 로 (110-d)를 포함할 수 있으며, 이는 도 1a의 비-산화 반응 챔버 (110), 도 1b의 열분해 반응 챔버 (110-a), 도 1c의 열분해 반응 챔버 (110-b), 및/또는 도 1d의 튜브 로 (100-c)의 예일 수 있다. 시스템 (100-e)은 또한 오거 (105-b)를 포함할 수 있으며, 이는 도 1c의 컨베이어 (105)의 예일 수 있다.
튜브 로 (110-d)는 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열하여 C-O-H 화합물이 열분해 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산할 수 있도록 구성될 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체일 수 있다. 일부 구체예는 튜브 로 (110-d)가 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 900도로 가열하도록 구성될 수 있다; 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 적어도 섭씨 1100도로 가열시킬 수 있다.
오거 (105-b)는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 (110-d) 내로의 및 튜브 로 (110-d)를 통한 연속 이동을 수행할 수 있다. 오거 (105-b)는 적어도 고함량-니켈 금속 합금, 예컨대, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 오거 (105-b)는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 오거 (105-b)는 제 1 피치를 지닌 블레이드를 가질 수 있는 제 1 섹션 (106-a), 및 제 2 피치를 지닌 제 2 섹션 (106-b)을 가질 수 있다. 이러한 예에서, 제 2 피치는 제 1 피치보다 짧을 수 있다. 이는 예를 들어, 제 2 섹션 (106-b)에서 단위 길이 당 더 긴 잔류 시간을 갖는 C-O-H 화합물을 유도할 수 있다. 상이한 피치들을 갖는 더 많은 섹션과 같은 기타 변형이 이용될 수 있다. 섹션의 피칭 증대는 일반적으로 단위 길이당 잔류 시간을 단축시킬 수 있다. 일부 구체예에서, 잔류 시간의 증가는 생산된 바이오-차 (bio-char)의 양을 증가시키는데 활용될 수 있다. 어떤 경우에는, 잔류 시간의 감소는 발생하는 열분해의 양에 영향을 끼치는데 활용될 수 있다. 시스템 (100-d)의 일부 구체예에서, 튜브 로 (110-d)는 적어도 고함량-니켈 금속 합금, 예컨대, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다.
이제 도 2a로 돌아와서, 다양한 구체예 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 시스템 (200-a)이 제공된다. 일부 구체예에서, 시스템 (200-a)은 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 및/또는 도 1e의 시스템 (100-e)의 양태의 예일 수 있다.
시스템 (200-a)은 챔버 (202-a), 챔버 (202-a)와 열 소통되는 가열 시스템 (210-a), 챔버 (202-a) 내로 불활성 및/또는 비-불활성 가스를 제공하기 위한 임의적 가스 공급 라인 (214-a), 임의적 밸브 (208-a)를 사용함으로써 물을 챔버 (202-a)에 첨가하기 위한 임의적 물 공급 라인 (206-a), 생성물 (예컨대, 예를 들어, 탄화수소 화학물질, 탄화수소 화합물, 및/또는 액체 탄화수소 연료)이 챔버 (202-a)를 빠져나가서 다른 구성요소 (미도시됨)로 흐르게 하기 위한 배출 라인 (218-a)을 포함할 수 있다. 구성요소 예컨대, 챔버 (202-a)는 도 1a의 비-산화 반응 챔버 (110), 도 1b의 열분해 반응 챔버 (110-a), 도 1c의 열분해 반응 챔버 (110-b), 도 1d의 튜브 로 (110-c), 및/또는 도 1e의 튜브 로 (110-d)의 양태의 예일 수 있다.
C-O-H 화합물 (204-a)은 챔버 (202-a) 내부에 배치될 수 있다. 다양한 구체예에 따른 방법에 적합한 것으로 밝혀질 수 있는 C-O-H 화합물 (204-a)의 예는 바이오매스의 공급원 예컨대, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 및/또는 바이오매스에서 발견되는 바와 같은 리그닌의 공급원을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 일부 공정은 하나 이상의 밸브 (216-a)를 통하여 챔버 (202-a)로 유입될 수 있는 불활성 및/또는 비-불활성 가스를 사용할 수 있다; 제어기 (212-a)는 밸브 (216-a)를 사용함으로써 불활성 및/또는 비-불활성 가스로 챔버 (202-a)를 지속적으로 퍼징하고자 할 경우를 제어할 수 있다. 제어기 (212-a)는 또한 가열 시스템 (210-a)을 제어하여 상승된 온도를 제공할 수 있으며, 이러한 온도는 챔버가 C-O-H 화합물 (204-a)을 챔버 (202-a) 내부의 환경에서 분해하고/거나 반응하게 하는데 필요하다. 일부 구체예에서, 가열 시스템 (202-a)은 챔버 (202-a)를 적어도 섭씨 800도로 가열하도록 구성될 수 있다; 일부 구체예는 챔버 (202-a)를 적어도 900 도, 또는 어떤 경우에는 심지어 적어도 1100 도 가열하도록 구성될 수 있다. 제어기 (212-a)는 또한, C-O-H 화합물을 함유하는 물질을 챔버 (202-a) 내로 유입하는 스피드 속도를 제어할 수 있다. 일부 구체예에서, 제어기 (212-a)는 C-O-H 화합물 (204-a)을 가열시켜 C-O-H 화합물 (204-a)의 화학 반응을 초래하도록 가열 시스템 (210-a)의 온도를 추가로 제어할 수 있다.
C-O-H 화합물 처리 동안, 시스템 (200-a)은 대기압 내지 약간 더 큰 압력 사이에서 진행될 수 있으며, 이는 어떤 경우에는 최대 약 20 torr gage 또는 그 초과일 수 있다. 이는 시스템에서 공기 누출을 최소화시키기 위해 제공될 수 있으며, 예를 들어, 압력 증가 사건 예컨대, 폭발의 위험성을 현저하게 감소시킬 수 있다.
일부 구체예에서, 임의적 물 공급 라인 (206-a)은 물이 챔버 (202-a)로 도입되기 전에 C-O-H 화합물과 조합되어 습윤 형태의 화합물을 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 구체예는 습윤 화합물을 챔버 (202-a)로 전달하는데 이용될 수 있는 컨베이어 메카니즘 (미도시됨)을 포함할 수 있다. 일부 컨베이어 메카니즘은 챔버 (202-a)를 통하여 C-O-H 화합물을 전달하는데 사용될 수 있다.
다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 또 다른 단순화된 시스템 (200-b)의 일반적 개요가 도 2b에 제공되어 있다. 일부 구체예에서, 시스템 (200-b)은 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 및/또는 도 1e의 시스템 (100-e)의 양태의 예일 수 있다.
시스템 (200-b)은 챔버 (202-b), 챔버 (202-b)와 열 소통되는 가열 시스템 (210-b), 불활성 및/또는 비-불활성 가스를 챔버 (202-b)로 공급하기 위한 임의적 가스 공급 라인 (214-b), 임의적 공급원료 호퍼 또는 챔버 (222) 내부의 C-O-H 화합물에 물을 첨가하기 위한 선택적 수분 공급 라인 (206-b), 반응 생성물 (예컨대, 탄화수소 화학물질, 탄화수소 구성요소 및/또는 액체 탄화수소 연료)이 챔버 (202-b)를 빠져나가게 하는 배출 라인 (218-b), 및/또는 제어기 (212-b)를 포함할 수 있다. C-O-H 화합물 (204-b)은 챔버 (202-b) 내부에 배치될 수 있다. 다양한 구체예에 따른 방법에 적합한 것으로 밝혀질 수 있는, 습윤 또는 건성일 수 있는 C-O-H 화합물 (204-b)의 예는 바이오매스의 공급원 예컨대, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 및/또는 바이오매스에서 발견되는 것과 같은 리기닌의 공급원을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 구성요소 예컨대, 챔버 (202-b)는 도 1a의 비-산화 반응 챔버 (110), 도 1b의 열분해 반응 챔버 (110-a), 도 1c의 열분해 반응 챔버 (110-b), 도 1d의 튜브 로 (110-c), 및/또는 도 1e의 튜브 로 (110-d)의 양태의 예일 수 있다.
일부 구체예는 제어기 (212-b)에 의해 제어될 수 있는 하나 이상의 밸브 (216-b)를 통해 챔버 (202-b)로 유입된 불활성 및/또는 비-불활성 가스를 사용할 수 있는 공정을 이용할 수 있다. 제어기 (212-b)는 예를 들어, 밸브 (216-b)를 사용함으로써 불활성 및/또는 비-불활성 가스로 챔버 (202-b)를 지속적으로 퍼징할 경우를 제어할 수 있다. 제어기 (212-b)는 챔버 (202-b) 내부에 상승된 온도를 제공하도록 가열 시스템 (210-b)을 제어하여 C-O-H 화합물 (204-b)이 챔버 (202-b) 내부의 환경에서 해리되게 할 수 있다. 일부 구체예에서, 가열 시스템 (202-b)은 챔버 (202-b)를 적어도 섭씨 800도, 적어도 섭씨 900도, 및/또는 적어도 섭씨 1100도로 가열하도록 구성될 수 있다. 제어기 (212-b)는 또한, C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 챔버 (202-b) 내로의 유입 스피드 속도를 조정할 수 있다. 어떤 경우에는 밸브 (217)가 사용될 수 있다. 제어기 (212-b)는 C-O-H 화합물 (204-b)을 가열하여 C-O-H 화합물 (204-b)의 화학 반응을 초래하도록 가열 시스템 (210-b)의 온도를 추가로 제어할 수 있다.
바이오매스 처리 동안, 시스템 (200-b)은 대기압 내지 어떤 경우에는 약 20 torr gage 또는 그 초과일 수 있는 약간 더 큰 압력 사이에서 진행될 수 있다. 이는 시스템에서 누출을 최소화시키기 위해 제공될 수 있으며, 압력 증가 사건 예컨대, 폭발의 위험성을 현저하게 감소시킬 수 있다.
일부 구체예에서, 임의적 물 공급 라인 (206-b)은 예컨대, 공급원료 호퍼 또는 챔버 (222)에서 물이 챔버 (202-b)로 도입되기 전에 C-O-H 화합물과 조합되어 습윤 형태의 화합물을 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 구체예는 습윤 또는 건조 화합물을 챔버 (202-b)로 전달하는데 이용될 수 있는 컨베이어 메카니즘 (214)을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 컨베이어 메카니즘 (214)은 오거를 포함할 수 있다. 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 챔버 (202-b) 내로의 전달을 돕기 위해 중력을 이용할 수 있다. 어떤 경우에는, C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 챔버 (202-b) 내로 수동으로 전달될 수 있다.
에어로졸 포획 예컨대, 액체 탄화수소 에어로졸 포획을 위한 일부 방법, 시스템 및 장치가 또한 제공된다. 어떤 경우에는, 이들 시스템, 방법, 및/또는 장치는 액체 탄화수소 연료 및/또는 탄화수소 화학물질 생산을 위한 방법, 시스템 및/또는 장치와 함께 또는 이들의 양태의 일부로서 사용될 수 있다. 에어로졸은 가스 또는 가스에 현탁된 입자를 가질 수 있는 가스의 혼합물을 포함할 수 있다. 입자는 액체 또는 고체 또는 이 둘 모두일 수 있으며, 입자는 하나 이상의 화학 종을 포함할 수 있다. 온도, 압력, 비-에어로졸 환경의 조성, 및/또는 시간 경과의 변화를 통해, 에어로졸 가스의 구성요소가 응축되고/거나 유착되고/거나 결정화될 수 있으며, 에어로졸의 입자 부분의 구성요소가 될 수 있다. 에어로졸을 수집하거나 포획하는 작용은 에어로졸의 하나 이상의 구성요소 중 전부 또는 일부를 비-에어로졸 형태로 수집하는 것을 포함할 수 있다. 구체예는 에어로졸을 수집하기 위한 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키도록 구성될 수 있는 에어로졸 수집 챔버를 이용할 수 있다. 다양한 구성의 에어로졸 수집 챔버는 예컨대, 벌크 액체 상 물질을 통과하는 경로 길이 및/또는 에어로졸과 벌크 액체 상 물질 간의 접촉 면적을 증가시킴으로써 에어로졸의 수집을 추가로 촉진시킬 수 있다. 일부 구체예는 또한, 에어로졸의 생산 및/또는 에어로졸의 수집된 구성요소의 증류를 포함할 수 있다. 수집되고 증류된 에어로졸의 구성요소는 어떤 경우에는 벌크 액체 상 물질을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (300-a)의 일반적인 개요는 도 3a에 제공되어 있다. 시스템 (300-a)은 에어로졸 수집 챔버 (310)를 포함할 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 일부 구체예에서, 에어로졸 포획 챔버 (310)는 도 1b 및/또는 도 1c의 액체 연료 및/또는 액체 용매 챔버 (120)의 예일 수 있다.
시스템 (300-a)의 일부 구체예에서, 에어로졸 수집 챔버 (310)는 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부를 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키도록 구성될 수 있다. 어떤 경우에는 에어로졸의 수집된 구성요소(들)는 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소는 액체 탄화수소 연료일 수 있다. 에어로졸의 수집된 구성요소(들)는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
시스템 (300-a)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소는 액체 탄화수소 연료일 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 벌크 액체 상의 물질은 시스템 (300-a)에서 온도-조정될 수 있다.
시스템 (300-a)은 에어로졸이 벌크 액체 상의 물질을 통하여 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해 벌크 액체 상의 물질을 함유하는 나선형 형태의 하나 이상의 길이의 튜빙을 포함할 수 있다. 시스템 (300-a)의 일부 구체예는 에어로졸이 벌크 액체 상의 물질을 통하여 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 하나 이상의 오거를 포함할 수 있다. 이들 양태는 예를 들어, 도 4d 및/또는 도 4e와 같은 다른 도면에 도시될 수 있다.
시스템 (300-a)은 에어로졸의 수집된 구성요소(들)의 전부 또는 일부를 증류시키기 위해 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 증류 시스템을 포함할 수 있다. 시스템 (300-a)에서 하나 이상의 커플러가 수집되고 증류된 에어로졸 구성요소(들)의 전부 또는 일부를 갖는 벌크 액체 상의 물질을 증가시키기 위해 하나 이상의 증류기 중 하나 이상을 에어로졸 수집 챔버에 연결하도록 구성될 수 있다. 이들 양태는 예를 들어, 도 3c와 같은 다른 도면에 도시될 수 있다.
시스템 (300-a)의 일부 구체예는 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 사이의 접촉 면적이 증가하도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 (310) 내부에 배치되며, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 고형 물질의 메쉬를 포함할 수 있다. 시스템 (300-a)의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 (310) 내부에 배치된 다수의 배플을 포함할 수 있다. 시스템 (300-a)의 일부 구체예는 에어로졸이 통과하며, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 구성될 수 있는, 에어로졸 수집 챔버 (310) 내부의 다수의 배플 둘레에 배치된 고형 물질의 메쉬를 포함할 수 있다. 이들 양태는 예를 들어, 도 4b 및/또는 도 4c와 같은 기타 도면에 도시될 수 있다.
시스템 (300-a)은 어떤 경우에는 물, 또는 에어로졸 수집 챔버 (310)로부터 벌크 액체 상의 물질의 밀도보다 더 높은 밀도 및 기타 에어로졸의 수집된 구성요소보다 더 높은 밀도를 갖는 기타 액체가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310)와 연결된 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버로부터 수집된 에어로졸 구성요소(들)의 일부 또는 전부 및/또는 벌크 액체 상의 물질의 일부 또는 전부가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310)와 연결된 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다.
시스템 (300-a)의 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버 (310)와 연결된 하나 이상의 에어로졸 생산 챔버를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 하나 이상의 에어로졸 생산 챔버는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하는 에어로졸 생산 챔버를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 에어로졸 생산 챔버는 바이오매스를 사용하여 적어도 탄화수소 화합물을 생산할 수 있다. 어떤 경우에는, 에어로졸 생산 챔버는 도시 고형 폐기물을 사용하여 적어도 탄화수소 화합물을 생산할 수 있다. 단지 예를 들어, 에어로졸 생산 챔버는 신속한 열분해 및/또는 플래쉬 열분해 공정을 사용하여 에어로졸을 생산할 수 있다. 예를 들어, 버블링 유동층, 순환 유동층 및/또는 수송 반응기, 회전형 콘 열분해기, 용융제거 열분해기, 진공 열분해, 오거 반응기, 및/또는 튜브 로를 포함하나 이에 제한되지 않은 다양한 열분해 기법이 사용될 수 있다.
다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (300-b)의 또 다른 일반적인 개요가 도 3b에 제공되었다. 시스템 (300-b)은 도 3a의 시스템 (300-a)의 예일 수 있다. 시스템 (300-b)는 벌크 액체 상 물질 챔버 (310-a)를 포함할 수 있으며, 이는 도 3a의 에어로졸 수집 챔버 (310)의 예일 수 있다. 벌크 액체 상 물질 챔버 (310-a)는 또한 어떤 경우에서 액체 용매 또는 연료 챔버로서 지칭될 수 있다. 시스템 (300-b)은 또한, 에어로졸 생산 챔버 (305)를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 에어로졸 생산 챔버 (305)는 예를 들어, 도 1a의 비-산화 반응 챔버 (l10), 도 1b의 열분해 반응 챔버 (110-a), 도 1c의 열분해 반응 챔버 (110-b), 도 1d의 튜브 로 (110-c), 도 1e의 튜브 로 (110-d), 도 2a의 시스템 (200-a), 및/또는 도 2b의 시스템 (200-b)의 예일 수 있다. 일부 구체예에서, 벌크 액체 상 물질 챔버 (310-a)는 도 1b 및/또는 도 1c의 액체 연료 및/또는 액체 용매 챔버 (120) 및/또는 도 3b의 에어로졸 포획 챔버 (310)의 예일 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
에어로졸 생산 챔버 (305)는 벌크 액체 상 물질 챔버 (310-a)와 연결될 수 있다. 에어로졸 생산 챔버 (305)는 벌크 액체 상 물질 챔버 (310-a)에 공급될 수 있는 에어로졸 형태로 존재할 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하도록 구성될 수 있다. 어떤 경우에는, 에어로졸 생산 챔버 (305)는 바이오매스를 사용하여 적어도 탄화수소 화합물을 생산할 수 있다. 어떤 경우에는, 에어로졸 생산 챔버 (305)는 도시 고형 폐기물을 사용하여 적어도 탄화수소 화합물을 생산할 수 있다.
에어로졸 생산 챔버 (305)에서 생산된 에어로졸은, 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 벌크 상 액체 물질 챔버 (310-a) 내부에 배치된 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸이 통과할 수 있도록 벌크 액체 상 물질 챔버 (310-a)와 연결될 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 어떤 경우에서 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
시스템 (300-b)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 벌크 액체 상의 물질은 시스템 (300-b)에서 온도-조정될 수 있다.
도 3c는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (300-c)을 보여준다. 시스템 (300-c)은 도 3a의 시스템 (300-a) 및/또는 도 3b의 시스템 (300-b)의 예일 수 있다. 시스템 (300-c)은 탄화수소 에어로졸 생산 챔버 (305-a)를 포함할 수 있으며, 이는 도 3b의 에어로졸 생산 챔버 (305)의 예일 수 있다. 시스템 (300-c)은 또한 벌크 액체 탄화수소 챔버 (310-b)를 포함할 수 있으며, 이는 도 3a의 에어로졸 수집 챔버 (305) 또는 도 3b의 벌크 액체 상 물질 챔버 (305-a)의 예일 수 있다. 시스템 (300-c)은 또한 증류기 (315)를 포함할 수 있다. 증류기 (315)는 도 1b의 증류기 (130)의 예일 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
시스템 (300-c)은 벌크 액체 탄화수소 챔버 (310-b)와 연결될 수 있는 증류기 (315)를 사용하여 수집된 에어로졸 구성요소(들)의 전부 또는 일부를 증류할 수 있다. 이러한 예의 수집된 에어로졸 구성요소는 탄화수소 에어로졸 생산 챔버 (305-a)를 통해 생산된 탄화수소 에어로졸을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 시스템 (300-c)에서 하나 이상의 커플러 (320)가, 수집되고 증류된 에어로졸 구성요소의 전부 또는 일부를 갖는 벌크 액체 탄화수소 챔버 (310-b)에 배치된 액체 탄화수소를 증가시키기 위해 증류기 (315)를 다시 벌크 액체 탄화수소 챔버 (310-b)에 연결하도록 구성될 수 있다.
이제 도 4a로 돌아가서, 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (400-a)이 제공된다. 일부 구체예에서, 시스템 (400-a)은 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 및/또는 도 3c의 시스템 (300-c)의 양태의 예일 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
시스템 (400-a)은 에어로졸 (420)의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 (310-c) 내부에 배치될 수 있는 벌크 액체 상의 물질 (425)을 통하여 에어로졸 (420)이 통과하도록 구성될 수 있는 에어로졸 수집 챔버 (310-c)를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 어떤 경우에는 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
시스템 (400-a)의 일부 구체예에서, 액체 상의 물질 (425)은 벌크 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질 (425)은 물을 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질 (425)은 어떤 경우에는 에어로졸 수집 챔버 (310-c)에서 온도-조정될 수 있다.
시스템 (400-a)은 어떤 경우에는 물, 또는 에어로졸 수집 챔버 (310-c)로부터 벌크 액체 상의 물질의 밀도보다 더 높은 밀도 및 에어로졸의 기타 수집된 구성요소보다 더 높은 밀도를 갖는 기타 액체가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-c)와 연결될 수 있는 하나 이상의 하위 포트 (430)를 포함할 수 있다. 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버 (310-c)로부터 수집된 에어로졸 구성요소(들)가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-c)와 연결될 수 있는 하나 이상의 상위 포트(435)를 포함할 수 있다. 시스템 (400-a)은, 에어로졸이 에어로졸 수집 챔버 (310-c) 내로 도입되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-c)와 연결될 수 있는 하나 이상의 포트 (440)를 포함할 수 있다.
이제 도 4b로 돌아가서, 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (400-b)이 제공된다. 일부 구체예에서, 시스템 (400-b)은 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c) 및/또는 도 4a의 시스템 (400-a)의 양태의 예일 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
시스템 (400-b)은 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 일부 또는 전부를 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 (310-d) 내부에 배치될 수 있는 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸이 통과하도록 구성될 수 있는 에어로졸 수집 챔버 (310-d)를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 어떤 경우에는 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
시스템 (400-b)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 어떤 경우에는 에어로졸 수집 챔버 (310-d)에서 온도-조정될 수 있다.
시스템 (400-b)은 어떤 경우에는 물, 또는 에어로졸 수집 챔버 (310-d)로부터 벌크 액체 상의 물질의 밀도보다 더 높은 밀도 및 에어로졸의 기타 수집된 구성요소보다 더 높은 밀도를 갖는 기타 액체가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-d)와 연결될 수 있는 하나 이상의 하위 포트 (430-a)를 포함할 수 있다. 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버 (310-d)로부터 수집된 에어로졸 구성요소(들)가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-d)와 연결될 수 있는 하나 이상의 상위 포트 (435-a)를 포함할 수 있다. 시스템 (400-b)은, 에어로졸이 에어로졸 수집 챔버 (310-d) 내로 도입되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-d)와 연결될 수 있는 하나 이상의 포트 (440-a)를 포함할 수 있다.
시스템 (400-b)의 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버 (310-d) 내부에 배치된 고형 물질의 하나 이상의 메쉬 (440-i, 440-j)를 포함할 수 있다. 메쉬(들) (440)는 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 구성될 수 있으며 이를 통하여 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질이 통과한다.
이제 도 4c로 돌아가서, 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (400-c)이 제공된다. 일부 구체예에서, 시스템 (400-c)은 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a) 및/또는 도 4b의 시스템 (400-b)의 양태의 예일 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
시스템 (400-c)은 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 (310-e) 내부에 배치될 수 있는 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸이 통과하도록 구성될 수 있는 에어로졸 수집 챔버 (310-e)를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 어떤 경우에는 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
시스템 (400-c)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 어떤 경우에는 에어로졸 수집 챔버 (310-e)에서 온도-조정될 수 있다.
시스템 (400-c)은 어떤 경우에는 물, 또는 에어로졸 수집 챔버 (310-e)로부터 벌크 액체 상의 물질의 밀도보다 더 높은 밀도 및 에어로졸의 기타 수집된 구성요소보다 더 높은 밀도를 갖는 기타 액체가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-e)와 연결될 수 있는 하나 이상의 하위 포트 (430-b)를 포함할 수 있다. 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버 (310-e)로부터 수집된 에어로졸 구성요소(들)가 제거되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-e)와 연결될 수 있는 하나 이상의 상위 포트 (435-b)를 포함할 수 있다. 시스템 (400-c)은, 에어로졸이 에어로졸 수집 챔버 (310-e) 내로 도입되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-e)와 연결될 수 있는 하나 이상의 포트 (440-b)를 포함할 수 있다.
시스템 (400-c)의 일부 구체예는 에어로졸 수집 챔버 (310-e) 내부에 배치된 고형 물질의 하나 이상의 메쉬 (440-k, 440-l)를 포함할 수 있다. 메쉬(들) (440)는 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 구성될 수 있으며 이를 통하여 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질이 통과한다. 시스템 (400-c)의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키도록 구성된, 에어로졸 수집 챔버 (310-e) 내부에 배치된 하나 이상의 배플 (445-i, 445-j)을 포함할 수 있다. 시스템 (400-c)의 일부 구체예는 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 (310-e) 내부의 다수의 배플 (445-i, 445-j) 둘레에 배치되고, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 고형 물질의 메쉬 (440-k, 440-l)를 포함할 수 있다.
이제 도 4d로 돌아가서, 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (400-d)이 제공된다. 일부 구체예에서, 시스템 (400-d)은 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b) 및/또는 도 4c의 시스템 (400-c)의 양태의 예일 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
시스템 (400-d)은 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 (410-f) 내부에 배치될 수 있는 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸이 통과하도록 구성될 수 있는 에어로졸 수집 챔버 (310-f)를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 어떤 경우에는 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
시스템 (400-d)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 어떤 경우에는 에어로졸 수집 챔버 (310-f)에서 온도-조정될 수 있다.
시스템 (400-d)의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해 에어로졸 수집 챔버 (310-f) 내부에 배치된 하나 이상의 오거 (450)를 포함할 수 있다. 시스템 (400-d)은 에어로졸이 에어로졸 수집 챔버 (310-f) 내로 도입되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-f)와 연결될 수 있는 하나 이상의 포트 (440-c)를 포함할 수 있다. 기타 유입 및/또는 배출 포트 (미도시됨)가 또한 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 및/또는 도 4c의 시스템 (400-c)과 관련하여 기술된 바와 같이 사용될 수 있다.
이제 도 4e로 돌아가서, 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획을 위한 시스템 (400-e)이 제공된다. 일부 구체예에서, 시스템 (400-e)은 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c) 및/또는 도 4d의 시스템 (400-d)의 양태의 예일 수 있다. 도시된 특정 구성요소(들)는 단지 설명을 위한 것이다. 일부 구체예는 반드시 제시될 필요는 없으나 사용될 수 있는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
시스템 (400-e)은 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하기 위해 에어로졸 수집 챔버 (310-g) 내부에 배치될 수 있는 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸이 통과하도록 구성될 수 있는 에어로졸 수집 챔버 (310-g)를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 어떤 경우에는 적어도 벌크 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
시스템 (400-e)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 물을 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 어떤 경우에는 에어로졸 수집 챔버 (410-g)에서 온도-조정될 수 있다.
시스템 (400-e)은 벌크 액체 상의 물질을 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해, 벌크 액체 상의 물질을 함유하는 나선형 형태의 하나 이상의 길이의 튜빙 (455)을 포함할 수 있다. 시스템 (400-e)은 에어로졸이 에어로졸 수집 챔버 (310-g) 내로 도입되게 하기 위해, 에어로졸 수집 챔버 (310-g)와 연결될 수 있는 하나 이상의 포트 (440-e)를 포함할 수 있다. 기타 유입 및/또는 배출 포트 (미도시됨)가 또한 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 및/또는 도 4c의 시스템 (400-c)과 관련하여 기술된 바와 같이 사용될 수 있다.
도 5a는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산 방법 (500-a)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (500-a)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 1e의 시스템 (100-e), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 5a에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 일부 구체예에서, 생산 방법 (500-a)은 직접 생산으로서 언급될 수 있다.
블록 (510)에서, 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물, 또는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질은, C-O-H 화합물이 비-산화 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생성하거나 생산하도록 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열될 수 있다. 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때에 액체이다. 비-산화 반응은 열분해 반응을 포함할 수 있다. 비-산화 반응은 가수 열분해 반응을 포함할 수 있다. 일부 구체예는 액체 탄화수소 연료를 직접적으로 증류시키는 것을 포함할 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응을 통해 생산된 탄화수소 화합물은 생산되거나 냉각될 때 탄화수소 화합물로서 적어도 탄화수소 에어로졸 형태를 포함한다. 일부 구체예는 에어로졸 물질을 수집하기 위해 탄화수소 에어로졸 형태를 액체 상의 물질을 통하여 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 액체 상의 물질은 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 탄화수소 에어로졸을 액체 상의 물질을 통하여 통과시키는 것은 탄화수소 에어로졸 형태를 메쉬를 통하여 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 탄화수소 에어로졸은 나프탈렌을 포함할 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응은 탄화수소 에어로졸을 생성시킬 수 있다. 일부 구체예는 탄화수소 에어로졸을 액체 연료를 통하여 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 탄화수소 에어로졸을 액체 연료를 통하여 통과시키는 것은 탄화수소 에어로졸을 메쉬를 통하여 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 이는 탄화수소 에어로졸의 버블의 크기 감소를 촉진할 수 있다. 어떤 경우에는, 탄화수소 에어로졸은 나프탈렌을 포함할 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예는 액체 탄화수소 연료를 적어도 또 다른 액체 연료와 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 액체 탄화수소 연료 및/또는 기타 액체 연료는 적어도 가솔린, 디젤, 또는 항공 연료를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. C-O-H 화합물은 적어도 바이오매스를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 고체 상태로 존재할 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물은 다양한 잔류 시간을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 잔류 시간은 적어도: 1초, 10초, 100초, 300초, 및/또는 1000초 일 수 있다. 방법 (500-a)의 일부 구체예에서, 블록 (510)에서 온도는 적어도 섭씨 900도 또는 섭씨 1100도일 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예에서, 액체 탄화수소 연료는 적어도 16,000 BTU/lb 또는 37,000 kJ/kg의 에너지 함량을 가질 수 있다. 어떤 경우에는, 에너지 함량은 적어도 20,000 BTU/lb 또는 46,000 kJ/kg일 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예에서, C-O-H 화합물 또는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 적어도 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 포함한다. 따라서, C-O-H 화합물은 어떤 경우에는 적어도 물과 혼합될 수 있다. C-O-H 화합물 또는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질을 가열시키는 것은 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 임의의 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 적어도 액체 에어로졸 상태 또는 증기 상태의 탄화수소 연료를 생성시키는 것을 포함할 수 있다. 방법 (500-a)의 일부 구체예는 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 적어도 액체 에어로졸 상태 또는 증기 상태로 존재할 수 있는 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질을 생성하거나 생산하기 전에 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 반응 챔버로 전달하는 것을 포함할 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예는 습윤 C-O-H 화합물을 포함하는 C-O-H 화합물을 사용할 수 있지만, C-O-H 화합물은 어떤 경우에는 건성일 수 있다. C-O-H 화합물 가열은 습윤 C-O-H 화합물의 일부인 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 액체 탄화수소 연료를 생성시키는 것을 포함할 수 있다. 방법 (500-a)의 일부 구체예는 습윤 C-O-H 화합물을 가열시키기 전에 습윤 C-O-H 화합물을 반응 챔버로 전달하는 것을 포함할 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예에서, 비-산화 반응은 튜브 로 내부에서 수행될 수 있다. 튜브 로는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구체예는 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하기 위해 오거를 사용하는 것을 포함할 수 있다. C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 어떤 경우에는 고체 상으로 존재한다. 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다.
방법 (500-a)의 일부 구체예는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함하는 오거를 사용할 수 있으나, 일부 구체예는 단일의 균일한 블레이드 피치를 사용할 수 있다. 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함하는 물질 조성물을 포함하여, 물질 조성물이 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함할 수 있는 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 연속 이동을 수행할 수 있다. C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 어떤 경우에는 고체 상으로 존재할 수 있다.
도 5b는 다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산 방법 (500-b)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (500-b)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 1e의 시스템 (100-e), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 5b에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 방법 (500-b)은 도 5a의 방법 (500-a)의 예일 수 있다.
블록 (510-a)에서, 바이오매스는, 바이오매스가 열분해 반응을 통해 반응하여 적어도 탄화수소 에어로졸 또는 탄화수소 화학물질을 생성하도록 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열될 수 있다. 블록 (520)에서, 탄화수소 에어로졸은 에어로졸 물질을 수집하기 위하여 액체 상의 물질을 통하여 통과할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸은 탄화수소 액체 연료를 통하여 버블링되어 또 다른 액체 탄화수소 연료를 생성할 수 있다. 어떤 경우에는, 메쉬는 어떤 경우에는 에어로졸이 통하여 통과할 수 있는 액체 상 물질 내부에 존재할 수 있다.
도 5c는 다양한 구체예에 따른 직접 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산 방법 (500-c)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (500-c)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 1e의 시스템 (100-e), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 5c에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 방법 (500-c)은 도 5a의 방법 (500-a)의 예일 수 있다.
블록 (505)에서, 바이오매스는 물과 혼합되어 습윤 바이오매스를 생성시킬 수 있다. 블록 (515)에서, 습윤 바이오매스는 비-산화 반응 챔버로 전달될 수 있다. 블록 (510-b)에서, 습윤 바이오매스는, 혼합된 물은 물론 원래의 바이오매스 중의 임의의 물이 바이오매스와 반응하여 적어도 액체 에어로졸 또는 증기 상태의 탄화수소 연료를 생성하도록 가열될 수 있다. 블록 (525)에서, 탄화수소 연료는 액체 에어로졸 또는 증기 상태로부터 직접적으로 증류될 수 있다. 예를 들어, 탄화수소 연료는 어떤 경우에는 하나 이상의 촉매를 통해 진행되지 않을 수 있다.
도 5d는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산 방법 (500-d)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (500-b)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 5d에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 방법 (500-d)은 도 5a의 방법 (500-a)의 양태의 예일 수 있다.
블록 (515-a)에서, 오거는 적어도 바이오매스 또는 고형 폐기물의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하는데 이용될 수 있다. 블록 (510-c)에서, 적어도 바이오매스 또는 고형 폐기물은, 적어도 바이오매스 또는 고형 폐기물이 열분해 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하도록, 튜브 로에서 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열될 수 있다 (일부 구체예는 적어도 섭씨 900도 또는 적어도 섭씨 1100도의 온도를 이용할 수 있다). 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체이다. 블록 (520-a)에서, 생산된 탄화수소 화합물은 액체를 통하여 통과되어 생산된 탄화수소 화합물의 임의의 에어로졸을 포획할 수 있다.
방법 (500-d)의 일부 구체예에서, 튜브 로는 적어도 고함량-니켈 금속 합금, 예컨대, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 바이오매스는 어떤 경우에는 고체 상으로 존재할 수 있다. 오거는 적어도 고함량-니켈 금속 합금, 예컨대, 고함량-니켈 강철 합금을 포함할 수 있는 물질 조성물을 포함할 수 있다. 오거는 다수의 블레이드 사이에 다수의 상이한 피치를 포함할 수 있으나, 일부 구체예는 단일의 균일한 블레이드 피치를 사용할 수 있다.
도 5e는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산 방법 (500-e)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (500-e)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 1e의 시스템 (100-e), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 5e에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 방법 (500-e)은 도 5a의 방법 (500-a) 및/또는 도 5e의 방법 (500-e)의 양태의 예일 수 있다.
블록 (515-b)에서, 오거는 바이오매스의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 블록 (510-d)에서, 바이오매스는, 바이오매스가 열분해 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하도록, 튜브 로에서 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열될 수 있다 (일부 구체예는 적어도 섭씨 900도 또는 적어도 섭씨 1100도의 온도를 이용할 수 있다). 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체이다. 블록 (520-b)에서, 생산된 액체 탄화수소 연료가 액체 용매 챔버에서 수집될 수 있다. 블록 (524-a)에서, 수집된 액체 탄화수소 연료는 증류될 수 있다.
도 5f는 다양한 구체예에 따른 액체 탄화수소 연료 생산 또는 탄화수소 화학물질 생산 방법 (500-f)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (500-g)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 5f에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 방법 (500-f)은 도 5a의 방법 (500-a)의 양태의 예일 수 있다.
블록 (510-e)에서, 바이오매스는, 바이오매스가 열분해 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소일 수 있는 적어도 탄화수소 화합물을 생산하도록, 튜브 로에서 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열될 수 있다 (일부 구체예는 적어도 섭씨 900도 또는 적어도 섭씨 1100도의 온도를 이용할 수 있다). 어떤 경우에는, 액체 탄화수소 연료는 섭씨 20도의 온도일 때 액체이다. 블록 (520-c)에서, 생산된 액체 탄화수소 연료가 액체 용매 챔버에서 수집될 수 있다. 일부 구체예는 전력 및/또는 열이 나머지 탄화수소 및/또는 수소 가스를 사용하여 생성될 수 있는 블록 (530)을 포함할 수 있다. 일부 구체예는 나머지 탄화수소 및/또는 수소 가스가 포획되고 저장될 수 있는 블록 (535)을 포함할 수 있다.
도 6a는 다양한 구체예에 따른 에어로졸 포획의 방법 (600-a)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (600-a)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 1e의 시스템 (100-e), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 6a에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다.
블록 (610)에서, 에어로졸은 벌크 액체 상의 물질을 통하여 통과되어 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집할 수 있다. 일부 구체예에서, 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 탄화수소 연료를 포함할 수 있는 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 수집된 에어로졸 구성요소(들)는 어떤 경우에는 탄화수소 화합물을 포함할 수 있다.
방법 (600-a)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질은 액체 탄화수소를 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 어떤 경우에는 물을 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 온도-조정될 수 있다.
벌크 액체 상의 물질은 나선형 튜빙 구성물 내부에 배치될 수 있다. 벌크 액체 상의 물질은 오거 내부에 배치될 수 있다.
방법 (600-a)의 일부 구체예는 수집된 에어로졸을 증류시키는 것을 포함할 수 있다. 수집되고 증류된 에어로졸의 전부 또는 일부를 갖는 벌크 액체 상의 물질이 증가될 수 있다.
방법 (600-a)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 상의 물질 내부에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 상의 물질 내부에 배치된 다수의 배플과 관련하여 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 상의 물질 내부에 배치된 다수의 배플 둘레에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통과하는 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
방법 (600-a)의 일부 구체예는 벌크 액체 상의 나머지 물질과 관련하여 물 또는 기타 액체를 제거하는 것을 포함한다. 일부 구체예에서, 물은 벌크 액체 상의 나머지 물질과 불혼화성일 수 있다. 일부 구체예에서, 물은 벌크 액체 상의 나머지 물질과 불혼화성이며 벌크 액체 상의 나머지 물질로부터 중력측정에 의해 분리될 수 있다.
방법 (600-a)의 일부 구체예는 에어로졸을 생산하는 것을 포함할 수 있다. 에어로졸은 적어도 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 포함할 수 있다. 적어도 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 포함하는 에어로졸은 바이오매스로부터 생산될 수 있다. 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소는 적어도 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질을 포함할 수 있다.
도 6b는 다양한 구체예에 따른 에어로졸의 포획 방법 (600-b)의 흐름도의 개요를 제공한다. 방법 (600-b)은 예를 들어, 도 1a의 시스템 (100-a), 도 1b의 시스템 (100-b), 도 1c의 시스템 (100-c), 도 1d의 시스템 (100-d), 도 1e의 시스템 (100-e), 도 2a의 시스템 (200-a), 도 2b의 시스템 (200-b), 도 3a의 시스템 (300-a), 도 3b의 시스템 (300-b), 도 3c의 시스템 (300-c), 도 4a의 시스템 (400-a), 도 4b의 시스템 (400-b), 도 4c의 시스템 (400-c), 도 4d의 시스템 (400-d), 및/또는 도 4e의 시스템 (400-e)의 양태를 이용하여 구현될 수 있다. 도 6b에서, 도시된 단계의 특정 선택 및 이들이 도시된 순서는 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 다양한 구체예에 따라 특정 단계가 대안적 순서로 수행될 수 있으며, 특정 단계는 생략될 수 있으며, 특정 추가적인 단계가 추가될 수 있다. 이들 변형의 일부가 하기 설명에서 언급될 수 있으며, 이는 이들 변형의 전부는 아니다. 방법 (600-b)은 도 6a의 방법 (600-a)의 양태의 예일 수 있다.
블록 (605)에서, 탄화수소 에어로졸이 생산될 수 있다. 탄화수소 에어로졸은 바이오매스로부터 생산될 수 있다. 블록 (610-a)에서, 탄화수소 에어로졸은 벌크 액체 탄화수소를 통하여 통과하여 탄화수소 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집할 수 있다. 블록 (615)에서, 수집된 탄화수소 에어로졸 구성요소(들)가 증류될 수 있다. 어떤 경우에는, 블록 (620)에 도시된 바와 같이 수집되고 증류된 탄화수소 에어로졸 구성요소(들)의 전부 또는 일부를 갖는 벌크 액체 탄화수소가 증가될 수 있다.
벌크 액체 탄화수소는 나선형 튜빙 구성물 내부에 배치될 수 있다. 벌크 액체 탄화수소는 오거 내부에 배치될 수 있다.
방법 (600-b)의 일부 구체예에서, 벌크 액체 탄화수소를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 탄화수소 내부에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 벌크 액체 탄화수소를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 탄화수소 내부에 배치된 다수의 배플과 관련하여 벌크 액체 탄화수소를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 벌크 액체 탄화수소를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것은 벌크 액체 탄화수소 내부에 배치된 다수의 배플 둘레에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통과하는 벌크 액체 탄화수소를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
방법 (600-b)의 일부 구체예는 나머지 벌크 액체 탄화수소와 관련하여 물 또는 기타 액체를 제거하는 것을 포함한다. 일부 구체예에서, 물은 나머지 벌크 액체 탄화수소와 불혼화성일 수 있다. 일부 구체예에서, 물은 나머지 벌크 액체 탄화수소와 불혼화성이며 나머지 벌크 액체 탄화수소로부터 중력측정에 의해 분리될 수 있다.
하나 이상의 구체예에 대한 상세한 설명이 상기 주어져 있지만, 다양한 대안, 변경, 및 균등 예가 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 당업자에게는 자명할 것이다. 또한, 명확하게 부적절하거나 달리 명시적으로 나타낸 경우를 제외하고는, 여러 구체예의 특징부, 장치, 및/또는 구성요소는 치환될 수 있고/거나 조합될 수 있음을 추정되어야 한다. 따라서, 상기 설명은 첨부된 특허청구범위에 의해서 정의될 수 있는 다양한 구체예의 범위를 제한하는 것으로 여겨지지 않아야 한다.

Claims (102)

  1. 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 직접 생산 방법으로서, 탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물을 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열시켜 C-O-H 화합물이 비-산화 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소인 적어도 탄화수소 화합물을 생성시키는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 액체 탄화수소 연료가 섭씨 20도의 온도일 때 액체인, 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 비-산화 반응이 열분해 반응을 포함하는, 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 비-산화 반응이 가수 열분해 반응을 포함하는, 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 액체 탄화수소 연료를 직접 증류시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 탄화수소 화합물이 적어도 생산되거나 냉각될 때 비-산화 반응을 통해 생산된 탄화수소 화합물이 탄화수소 에어로졸 형태를 포함하는, 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 에어로졸 물질을 수집하기 위해 탄화수소 에어로졸 형태를 액체 상 물질을 통하여 통과시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 액체 상 물질이 탄화수소 연료를 포함하는, 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 액체 상 물질을 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 메쉬를 통하여 탄화수소 에어로졸 형태를 통과시키는 것을 포함하는, 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 비-산화 반응이 탄화수소 에어로졸을 추가로 생성하는, 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 액체 연료를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 액체 연료를 통하여 탄화수소 에어로졸을 통과시키는 것이 메쉬를 통하여 탄화수소 에이로졸을 통과시키는 것을 포함하는, 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 액체 탄화수소 연료를 적어도 또 다른 액체 연료와 혼합하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, C-O-H 화합물이 적어도 바이오매스를 포함하는, 방법.
  15. 제 1항에 있어서, C-O-H 화합물이 적어도 1초의 잔류 시간을 갖는, 방법.
  16. 제 1항에 있어서, 비-산화 반응이 튜브 로(tube furnace) 내에서 수행되는, 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 튜브 로가 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함하는 물질 조성물을 포함하는, 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 오거(auger)를 사용하여 C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하는 것을 추가로 포함하며, C-O-H 화합물을 함유하는 물질은 고체 상으로 존재하는, 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 온도가 적어도 섭씨 1100도인, 방법.
  20. 제 11항에 있어서, 액체 연료가 적어도 가솔린, 디젤, 또는 항공 연료를 포함하는, 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 액체 탄화수소 연료가 적어도 16,000 BTU/lb 또는 37,000 kJ/kg의 에너지 함량을 갖는, 방법.
  22. 제 1항에 있어서, C-O-H 화합물이 적어도 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 포함하는, 방법.
  23. 제 22항에 있어서, C-O-H 화합물 가열이, 혼합된 물은 물론 C-O-H 화합물 중의 임의의 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질을 생성시키는 것을 포함하는, 방법.
  24. 제 1항에 있어서, C-O-H 화합물이 습윤 C-O-H 화합물을 포함하는, 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 습윤 C-O-H 화합물을 가열하여 습윤 C-O-H 화합물로부터의 물을 C-O-H 화합물과 반응시킴으로써 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질을 생성시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 습윤 C-O-H 화합물을 가열하기 전에 습윤 C-O-H 화합물을 반응 챔버로 전달하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  27. 제 18항에 있어서, 오거가 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함하는 조성물을 포함하는, 방법.
  28. 제 18항에 있어서, 오거가 적어도 복수의 블레이드 사이의 단일 피치 또는 복수의 블레이드 사이의 다수의 상이한 피치를 포함하는, 방법.
  29. 제 1항에 있어서, 생성된 탄화수소 화합물을 증류시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  30. 제 1항에 있어서, 액체 탄화수소 연료를 적어도 또다른 액체 연료와 혼합하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  31. 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 직접 생산을 위한 시스템으로서,
    탄소-산소-수소 (C-O-H) 화합물을 적어도 섭씨 800도의 온도로 가열시켜 C-O-H 화합물이 비-산화 반응을 통해 반응하여 적어도 액체 탄화수소 연료 또는 탄화수소 화학물질의 구성요소인 적어도 탄화수소 화합물을 생산하도록 구성된 비-산화 반응 챔버를 포함하는 시스템.
  32. 제 31항에 있어서, 비-산화 반응이 열분해 반응을 포함하는, 시스템.
  33. 제 31항에 있어서, 액체 탄화수소 연료가 섭씨 20도의 온도일 때 액체인, 시스템.
  34. 제 31항에 있어서, 비-산화 반응 챔버가 튜브 로를 포함하는, 시스템.
  35. 제 34항에 있어서, 튜브 로가 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함하는 물질 조성물을 포함하는, 시스템.
  36. 제 34항에 있어서, C-O-H 화합물을 함유하는 물질의 튜브 로 내로의 및 튜브 로를 통한 연속 이동을 수행하도록 구성된 오거를 추가로 포함하는 시스템.
  37. 제 36항에 있어서, 오거가 적어도 고함량-니켈 금속 합금을 포함하는 물질 조성물을 포함하는, 시스템.
  38. 제 36항에 있어서, 오거가 복수의 블레이드 사이의 다수의 상이한 피치를 포함하는, 시스템.
  39. 제 36항에 있어서, 오거가 복수의 블레이드 사이의 단일 피치를 포함하는, 시스템.
  40. 제 31항에 있어서, 비-산화 반응이 가수 열분해 반응을 포함하는, 시스템.
  41. 제 31항에 있어서, 비-산화 반응에 의해 생산된 탄화수소 화합물이 생산되거나 냉각될 때 적어도 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물을 포함하는, 시스템.
  42. 제 41항에 있어서, 에어로졸 형태의 생산된 탄화수소 화합물이 에어로졸 형태를 수집하기 위해 액체 용매 챔버 내부에 배치된 액체 상의 물질을 통하여 통과하도록, 비-산화 반응 챔버와 연결된 액체 용매 챔버를 추가로 포함하는 시스템.
  43. 제 42항에 있어서, 액체 상의 물질이 탄화수소 연료를 포함하는, 시스템.
  44. 제 43항에 있어서, 액체 용매 챔버 내부에 배치된 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물을 통과시키는 것이 또한 메쉬를 통하여 에어로졸 형태의 탄화수소 화합물이 통과하는 것을 포함하도록, 액체 용매 챔버 내부에 배치된 메쉬를 추가로 포함하는 시스템.
  45. 제 31항에 있어서, 생산된 탄화수소 화합물을 증류시키도록 구성된 증류기를 추가로 포함하는 시스템.
  46. 제 31항에 있어서, 생산된 액체 탄화수소 연료를 적어도 또 다른 액체 연료와 혼합시키도록 구성된 혼합 챔버를 추가로 포함하는 시스템.
  47. 제 31항에 있어서, C-O-H 화합물이 적어도 바이오매스를 포함하는, 시스템.
  48. 제 31항에 있어서, C-O-H 화합물이 적어도 1초의 잔류 시간을 갖는, 시스템.
  49. 제 48항에 있어서, 잔류 시간이 적어도 10초인, 시스템.
  50. 제 49항에 있어서, 잔류 시간이 적어도 100초인, 시스템.
  51. 제 50항에 있어서, 잔류 시간이 적어도 300초인, 시스템.
  52. 제 51항에 있어서, 잔류 시간이 적어도 1000초인, 시스템.
  53. 제 31항에 있어서, 온도가 적어도 섭씨 1100도인 시스템.
  54. 제 46항에 있어서, 또 다른 액체 연료가 적어도 가솔린, 디젤, 또는 항공 연료를 포함하는, 시스템.
  55. 제 31항에 있어서, 액체 탄화수소 연료가 적어도 16,000 BTU/lb 또는 37,000 kJ/kg의 에너지 함량을 갖는, 시스템.
  56. 제 31항에 있어서, C-O-H 화합물이 적어도 물과 혼합된 C-O-H 화합물을 포함하는, 시스템.
  57. 제 56항에 있어서, C-O-H 화합물을 가열하도록 구성된 비-산화 반응 챔버가, 혼합된 물은 물론 원래의 C-O-H 화합물 중의 임의의 물을 C-O-H 화합물과 반응시켜 액체 에어로졸 및 증기 상태 중 하나 또는 둘 모두의 탄화수소 연료를 생성하도록 구성된, 시스템.
  58. 제 57항에 있어서, 습윤 C-O-H 화합물을 가열하기 전에 습윤 C-O-H 화합물을 비-산화 반응 챔버로 전달하도록 구성된 컨베이어를 추가로 포함하는 시스템.
  59. 제 31항에 있어서, 비-산화 반응이 탄화수소 에어로졸을 추가로 생성시키는, 시스템.
  60. 제 59항에 있어서, 탄화수소 에어로졸이 액체 연료 챔버 내부에 배치된 액체 연료를 통하여 통과하도록 비-산화 반응 챔버와 연결된 액체 연료 챔버를 추가로 포함하는 시스템.
  61. 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시켜 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하는 것을 포함하여, 에어로졸을 포획하는 방법.
  62. 제 61항에 있어서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분이 적어도 탄화수소 화합물을 포함하는, 방법.
  63. 제 61항에 있어서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분이 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함하는, 방법.
  64. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 액체 탄화수소를 포함하는, 방법.
  65. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 물을 포함하는, 방법.
  66. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 온도-조정되는, 방법.
  67. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 나선형 튜빙 구성물 내부에 배치된, 방법.
  68. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 오거 내부에 배치된, 방법.
  69. 제 61항에 있어서, 하나 이상의 수집된 에어로졸 구성요소를 증류시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  70. 제 69항에 있어서, 하나 이상의 수집되고 증류된 에어로졸 구성요소 중 일부 또는 전부를 갖는 벌크 액체 상의 물질을 증가시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  71. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것이 벌크 액체 상의 물질 내부에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  72. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것이 액체 상의 물질 내부에 배치된 복수의 배플 (baffle)과 관련하여 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  73. 제 72항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것이 벌크 액체 상의 물질 내부에 배치된 복수의 배플 둘레에 배치된 고형 물질의 메쉬를 통과하는 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시키는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  74. 제 61항에 있어서, 벌크 액체 상의 나머지 물질과 관련하여 물을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  75. 제 74항에 있어서, 벌크 액체 상의 나머지 물질과 관련하여 물을 제거하는 것을 추가로 포함하며, 여기에서 물은 벌크 액체 상의 나머지 물질과 불혼화성인, 방법.
  76. 제 74항에 있어서, 벌크 액체 상의 나머지 물질과 관련하여 물을 제거하는 것을 추가로 포함하며, 여기에서 물은 벌크 액체 상의 나머지 물질과 불혼화성이며 벌크 액체 상의 나머지 물질로부터 중량 측정에 의해 분리가능한, 방법.
  77. 제 61항에 있어서, 에어로졸을 생산하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  78. 제 77항에 있어서, 에어로졸이 적어도 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 포함하는, 방법.
  79. 제 78항에 있어서, 적어도 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 포함하는 에어로졸이 바이오매스로부터 생산되는, 방법.
  80. 제 64항에 있어서, 액체 탄화수소가 탄화수소 연료를 포함하는, 방법.
  81. 제 78항에 있어서, 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소가 적어도 탄화수소 연료를 포함하는, 방법.
  82. 제 78항에 있어서, 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소가 적어도 탄화수소 화학물질을 포함하는, 방법.
  83. 에어로졸을 포획하기 위한 시스템으로서,
    에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 벌크 액체 상의 물질을 통하여 에어로졸을 통과시켜 에어로졸의 하나 이상의 구성요소의 적어도 일부분을 수집하도록 구성된 에어로졸 수집 챔버를 포함하는 시스템.
  84. 제 83항에 있어서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분이 적어도 탄화수소 화합물을 포함하는, 시스템.
  85. 제 83항에 있어서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분이 적어도 액체 탄화수소의 구성요소를 포함하는, 시스템.
  86. 제 83항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 액체 탄화수소를 포함하는, 시스템.
  87. 제 83항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 물을 포함하는, 시스템.
  88. 제 83항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 온도-조정되는, 시스템.
  89. 제 83항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해 벌크 액체 상의 물질을 함유하는 하나 이상의 길이의 나선형 형태의 튜빙을 추가로 포함하는 시스템.
  90. 제 83항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 경로 길이를 증가시키기 위해 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 하나 이상의 오거를 추가로 포함하는 시스템.
  91. 제 83항에 있어서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집된 일부분의 일부 또는 전부를 증류시키기 위해 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 증류 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
  92. 제 91항에 있어서, 하나 이상의 에어로졸 구성요소의 수집되고 증류된 일부분의 일부 또는 전부를 갖는 벌크 액체 상의 물질을 증가시키기 위해 하나 이상의 증류기 중 하나 이상을 에어로졸 수집 챔버와 연결시키도록 구성된 하나 이상의 커플러를 추가로 포함하는 시스템.
  93. 제 83항에 있어서, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 간의 접촉 면적을 증가시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치되며, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 고형 물질의 메쉬를 추가로 포함하는 시스템.
  94. 제 83항에 있어서, 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 경로 길이를 증가시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 복수의 배플을 추가로 포함하는 시스템.
  95. 제 94항에 있어서, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질 간의 접촉 면적을 증가시키도록 구성된 에어로졸 수집 챔버 내부에 배치된 복수의 배플 둘레에 배치되며, 에어로졸과 벌크 액체 상의 물질이 통과하는 고형 물질의 메쉬를 추가로 포함하는 시스템.
  96. 제 83항에 있어서, 에어로졸 수집 챔버로부터 물이 제거되게 하기 위해 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 포트를 추가로 포함하는 시스템.
  97. 제 83항에 있어서, 에어로졸 수집 챔버로부터 하나 이상의 수집된 에어로졸 구성요소의 적어도 일부분의 일부가 제거되게 하기 위해 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 포트를 추가로 포함하는 시스템.
  98. 제 83항에 있어서, 에어로졸 수집 챔버와 연결된 하나 이상의 에어로졸 생산 챔버를 추가로 포함하는 시스템.
  99. 제 98항에 있어서, 하나 이상의 에어로졸 생산 챔버가 적어도 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 생산하는 에어로졸 생산 챔버를 포함하는, 시스템.
  100. 제 99항에 있어서, 적어도 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소를 포함하는 에어로졸이 바이오매스로부터 생산되는, 시스템.
  101. 제 99항에 있어서, 탄화수소 화합물 또는 액체 탄화수소의 구성요소가 적어도 탄화수소 연료를 포함하는, 시스템.
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