KR20240039174A - 탄소질 재료의 액화 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
전자기 방사선을 사용하는 방법을 포함한 탄소질 재료의 액화 방법이 개시된다. 탄소질 재료의 액화를 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 반응물을 혼합하기 위한 순환 도관 및/또는 전자기 방사선에 의존하는 가열 장치를 포함할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 참조에 의해 본 명세서에 원용되는, 2021년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 가출원 제63/227,406호에 대한 우선권을 주장한다.
발명의 기술분야
본 출원은 액화 방법 및 시스템을 비롯하여 탄소질 재료의 액화에 관한 것이다.
액화는 석탄과 같은 탄소질 재료를, 연료 또는 석유화학제품으로서 사용될 수 있는 하나 이상의 액체로 변환하는 데 사용될 수 있는 공정이다.
석탄 액화는 다수의 방식으로 수행되었다. 일부 방법은 합성 가스를 생성하도록 석탄을 가스화시키기 위해 증기와 산소를 사용하며, 이어서 합성 가스는 합성 가스를, 일정 범위의 유용한 탄화수소를 포함할 수 있는 하나 이상의 액체로 변환하기 위해 Fischer-Tropsch 공정에서 촉매와 반응한다. 일부 방법은 연료로서 사용될 수 있는 하나 이상의 액체로 분쇄된 석탄을 변환하기 위해 고압 및 온도에서 용매의 존재 하에 분쇄된 석탄을 수소 및 촉매와 접촉시킨다.
그러나, 이러한 방법은 전형적으로 에너지 집약적이거나, 비효율적이거나, 환경에 유해하거나, 또는 이들의 조합이다.
전자기 방사선에 의해 생성된 열에 의존하는 방법 및 시스템을 포함하여, 전술한 단점 중 하나 이상을 극복하는 액화 방법 및 시스템이 제공된다.
한 양태에서, 액화 방법이 제공된다. 일부 실시형태에서, 방법은 수소 공여체를 제공하는 단계; 및 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 접촉시켜 고체 탄소질 재료의 적어도 일부를 생성물로 전환시키는 단계를 포함한다. 수소 공여체는 적어도 300℃의 온도를 가질 수 있다. 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 수소 공여체의 임계 압력 이상인 압력과 같이, 주변 압력보다 높은 압력에서 일어날 수 있다.
다른 양태에서, 액화를 위해 사용될 수 있는 시스템을 비롯한 시스템이 제공된다. 일부 실시형태에서, 시스템은 반응기; 수소 공여체 공급기; 및 생성물 액체 수집 저장소를 포함한다. 수소 공여체 공급기 및 생성물 액체 수집 저장소는 반응기와 유체 연통할 수 있다. 반응기는 탄소질 재료 공급기로부터 탄소질 재료를 수용하도록 구성될 수 있다. 수소 공여체 공급기는 적어도 300℃의 온도를 갖는 수소 공여체와 같은 수소 공여체를 반응기에 제공하도록 구성될 수 있다. 시스템은 또한 반응기의 내용물 중 적어도 일부를 반응기로부터 제거하고, 이어서, 반응기로 복귀시키도록 구성된 순환 도관을 포함할 수 있다. 시스템은 또한 응축기; 및 생성물 응축수 수집 저장소를 포함한다. 응축기는 반응기와 유체 연통할 수 있고, 생성물 응축수 수집 저장소는 응축기와 유체 연통할 수 있다. 시스템은 또한 반응기 히터를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 반응기, 탄소질 재료 공급기, 생성물 액체 수집 저장소, 또는 이들의 조합과 유체 연통할 수 있는 제1 공정 가스 공급기; 및 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통할 수 있는 제2 공정 가스 공급기와 같은 하나 이상의 공정 가스 공급기를 포함한다.
추가 양태에서, 본 명세서에서 기술된 시스템을 사용하는 액화 방법이 제공된다. 일부 실시형태에서, 방법은 본 명세서에서 기술된 시스템 중 임의의 시스템을 제공하는 단계; 선택적으로 반응기 히터를 사용하여 반응기를 적어도 300℃의 예열 반응기 온도로 가열하는 단계; 제1 공정 가스 공급기로부터 반응기 내에 불활성 가스와 같은 공정 가스를 배치하여 반응기를 가압하는 단계; 반응기 내에 수소 공여체를 배치하는 단계; 탄소질 재료 공급기로부터 반응기 내에 탄소질 재료를 배치하여, 탄소질 재료와 수소 공여체를 접촉시켜서 생성물을 생성하는 단계; 생성물 응축수 수집 저장소에서 생성물 응축수를 수집하는 단계; 및 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하는 단계를 포함한다. 반응기는 대기압보다 높은 임의의 압력으로 가압될 수 있다. 예를 들어, 반응기는 수소 공여체 공급기에서 수소 공여체의 임계 압력 이상인 압력으로 가압될 수 있고, 방법은 생성물 응축수와 생성물 액체의 수집 전에 수소 공여체의 임계 압력 이상인 압력과 같은, 대기압보다 높은 압력을 반응기에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 양태는 다음의 상세한 설명에서 부분적으로 제시될 것이며, 부분적으로 상세한 설명으로부터 자명하거나, 또는 본 명세서에서 설명된 양태의 실시에 의해 학습될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 이점은 첨부된 청구범위에서 특히 지적된 요소 및 조합에 의해 실현되고 달성될 수 있다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적일 뿐이며 제한적이지 않다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2a는 순환 도관의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2b는 순환 도관의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2c는 순환 도관의 실시형태를 포함하는, 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2d는 순환 도관의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태에 대한 개략도이다.
도 3은 응축기와 응축 생성물 수집 저장소를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 4는 반응기 히터를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 5a는 제1 공정 가스 공급기를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 5b는 제1 공정 가스 공급기를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 6은 제1 공정 가스 공급기와 제2 공정 가스 공급기를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 7은 가열 장치 및 열교환기를 포함하는 수소 공여체 공급기의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 8은 호퍼와 잠금 호퍼를 포함하는 탄소질 재료 공급기의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 9는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2a는 순환 도관의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2b는 순환 도관의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2c는 순환 도관의 실시형태를 포함하는, 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 2d는 순환 도관의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태에 대한 개략도이다.
도 3은 응축기와 응축 생성물 수집 저장소를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 4는 반응기 히터를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 5a는 제1 공정 가스 공급기를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 5b는 제1 공정 가스 공급기를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 6은 제1 공정 가스 공급기와 제2 공정 가스 공급기를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 7은 가열 장치 및 열교환기를 포함하는 수소 공여체 공급기의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 8은 호퍼와 잠금 호퍼를 포함하는 탄소질 재료 공급기의 실시형태를 포함하는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 9는 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태의 개략도이다.
액화 방법 및 시스템이 제공된다.
시스템
본 명세서에서 제공된 시스템은 시스템의 다양한 구성요소와, 구성요소 사이의 관계(예를 들어, 유체 연통)와 관련하여 설명된다. 시스템의 다수의 실시형태가 본 명세서에서 설명되며, 시스템의 임의의 실시형태의 임의의 구성요소는 시스템의 다른 실시형태에서 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 2개의 구성요소는 2개의 구성요소 사이, 예를 들어 하나의 구성요소로 그리고/또는 하나의 구성요소로부터 다른 구성요소로 유체가 흐르는 것을 허용하는 방식으로 배관 및/또는 다른 공지된 장비를 통해 직접 연결되거나 간접적으로 연결될 때 서로 "유체 연통"하고 있다. 밸브 또는 기타 장치는 존재하는 경우 서로 "유체 연통"하고 있는 2개의 구성요소 사이의 유체의 흐름을 제어하는 데 사용될 수 있으며, 밸브 또는 기타 장치의 존재는 2개의 구성요소가 본 명세서에 한정된 바와 같이 서로 "유체 연통"하는 것을 방해하지 않는다.
일부 실시형태에서, 시스템은 반응기, 수소 공여체 공급기 및 생성물 액체 수집 저장소를 포함한다. 수소 공여체 공급기 및 생성물 액체 수집 저장소는 반응기와 유체 연통할 수 있다. 반응기는 탄소질 재료 공급기로부터 탄소질 재료를 수용하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 제공된 시스템은 도 1에 도시된 구성요소를 포함한다. 도 1의 시스템(100)은 반응기(110), 수소 공여체 공급기(120), 생성물 액체 수집 저장소(130) 및 탄소질 재료 공급기(140)를 포함한다. 도 1의 시스템(100)의 수소 공여체 공급기(120) 및 생성물 액체 수집 저장소(130)는 반응기(110)와 유체 연통한다. 도 1의 반응기(110)는 탄소질 재료 공급기(140)로부터 탄소질 재료를 수용하도록 구성된다. 도 1의 탄소질 재료 공급기(140)는 반응기(110)와 유체 연통할 수 있고, 탄소질 재료 공급기(140)로부터 반응기(110)로 탄소질 재료를 전달하는 것을 중력이 허용하기에 유효한 위치에서 도 1에서 위치되지만, 탄소질 재료 공급기(140)로부터 반응기(110)로 탄소질 재료를 제공하기 위해 중력과 다르거나 또는 중력에 추가하여 하나 이상의 힘이 사용되는 것들을 비롯한 다른 구성이 구상된다. 예를 들어, 고체 탄소질 재료는 슬러리의 구성요소일 수 있고, 탄소질 재료 공급기(140)는 반응기(110)와 유체 연통하는 슬러리 펌프를 포함할 수 있다. 수소 공여체 공급기(120)는 본 명세서에서 기술된 바와 같이 수소 공여체, 예를 들어 적어도 300℃의 온도를 갖는 수소 공여체를 반응기(110)에 제공하도록 구성될 수 있다.
반응기
본 명세서에서 기술된 시스템의 반응기는 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉을 호스팅하도록 구성된 임의의 반응기를 포함할 수 있다. 반응기가 원하는 양의 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 수용하기에 충분한 내부 용적을 가질 때, 반응기는 "고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉을 호스팅하도록 구성"된다.
반응기는 금속과 같은 임의의 재료로 형성될 수 있으며, 반응기가 본 명세서에서 설명된 공정 동안 받을 수 있는 압력과 같은 힘을 견딜 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있다.
반응기는 반응기의 내용물을 혼합하도록 구성된 혼합 장치를 포함할 수 있다. 혼합 장치는 패들 믹서, 오거 믹서(auger mixer), 가스 믹서 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않는 임의의 공지된 교반기를 포함할 수 있다.
반응기는 본 명세서에서 기술된 시스템의 다른 구성요소를 수용하기 위해 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다. 하나 이상의 개구(예를 들어, 도 9의 개구(113))의 각각은 반응기로부터/로의 배출만, 진입만, 또는 배출 및 진입 모두를 각각 수용할 수 있다. 예를 들어, 반응기는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 순환 도관을 수용하기 위한 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다.
순환 도관
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 기술된 시스템은 반응기의 내용물(예를 들어, 수소 공여체 및 탄소질 재료)의 적어도 일부를 반응기로부터 제거하고, 이어서, 반응기로 복귀시키도록 구성된 순환 도관을 포함한다. 순환 도관은 본 명세서에서 기술된 방법의 임의의 일부 동안 또는 전체에 걸쳐 연속적으로, 간헐적으로, 또는 이들의 조합으로 사용될 수 있다.
임의의 특정 이론에 얽매이기를 바라지 않고, 순환 도관은 반응기의 내용물을 혼합하는 것들 돕거나, 반응기로부터 반응기의 내용물(예를 들어, 반응물 및/또는 생성물)을 제거하는 것들 돕거나, 증가된 온도에서 관찰된 밀도에서의 변화에도 불구하고 반응기의 내용물 사이의 적절한 화학 반응을 촉진하거나, 또는 이들의 조합을 할 수 있다고 믿어진다.
순환 도관은 (i) 반응기, (ii) 반응기 및 수소 공여체 공급기, (iii) 반응기 및 생성물 액체 수집 저장소, 또는 (ⅳ) 반응기, 수소 공여체 및 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통하는 펌프를 포함할 수 있다. 펌프는 반응기의 내용물의 적어도 일부를 (a) 반응기로부터 제거하거나, (b) 반응기로부터 제거하고 반응기로 복귀시키거나, (c) 반응기로 복귀시키도록 구성될 수 있다. 즉, 펌프에 의해 인가되는 힘은 반응기의 내용물을 반응기로/로부터 제거하거나, 제거하고 복귀시키거나, 또는 복귀시키는 데 사용될 수 있다.
예를 들어, 펌프는 개구를 통해 반응기의 내용물의 적어도 일부를 제거하도록 사용될 수 있다. 이어서, 반응기의 내용물의 적어도 일부는 반응기의 내용물이 반응기로부터 제거되도록 통과하는 것과 동일한 개구 또는 다른 개구일 수 있는 개구를 통해 반응기로 복귀될 수 있다.
일부 실시형태에서, 도 1의 시스템(100)은 예를 들어 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같은 펌프를 포함한다. 각각 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d의 시스템(200, 201, 202, 203)의 펌프(150)는 반응기의 내용물의 적어도 일부를 (a) 반응기(110)로부터 제거하거나, (b) 반응기(110)로부터 제거하고 반응기(110)로 복귀시키거나, 또는 (c) 반응기(110)로 복귀시키도록 구성될 수 있다. 펌프(150)는 시스템의 하나 이상의 다른 구성요소와 유체 연통할 수 있다. 도 2a의 시스템(200)의 실시형태에서, 펌프(150)는 반응기(110)와 유체 연통한다. 도 2b의 시스템(201)의 실시형태에서, 펌프(150)는 수소 공여체 공급기(120) 및 반응기(110)와 유체 연통한다. 도 2c에 도시된 시스템(202)의 실시형태에서, 펌프(150)는 생성물 액체 수집 저장소(130) 및 반응기(110)와 유체 연통한다. 도 2d에 도시된 시스템(203)의 실시형태에서, 펌프(150)는 수소 공여체 공급기(120), 생성물 액체 수집 저장소(130) 및 반응기(110)와 유체 연통된다. 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d의 각각의 펌프(150)는 순환 도관(210)의 실시형태의 일부이다.
순환 도관은 일반적으로 모든 유형의 펌프를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 펌프는 용적 펌프이다. 용적 펌프와 같은 펌프는 각각의 사이클당 반응기의 내용물의 약 2 중량% 내지 약 15 중량%, 약 2 중량% 내지 약 12 중량%, 약 2 중량% 내지 약 10 중량%, 약 2 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 4 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 6 중량%를 변위시키에 충분한 캐비티 용적을 가질 수 있다. 예를 들어, 반응기의 내용물(고체 탄소질 재료, 수소 공여체 및 하나 이상의 생성물을 포함할 수 있음)이 100 kg의 총 중량을 가지면, 펌프는 각각의 사이클당 반응기의 내용물의 약 2 kg 내지 약 15 kg을 변위시키기에 충분한 캐비티 용적을 가질 수 있다.
응축기 및 생성물 응축수 수집 저장소
본 명세서에서 제공된 시스템은 응축기, 또는 응축기와 생성물 응축수 수집 저장소를 포함할 수 있다. 응축기는 반응기와 유체 연통할 수 있고, 생성물 응축수 수집 저장소는 응축기와 유체 연통할 수 있다.
일부 실시형태에서, 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d의 시스템(100, 200, 201, 202, 203)은 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 응축기(160) 및 생성물 응축수 수집 저장소(170)를 각각 포함한다. 도 3은 도 1의 구성요소, 반응기(110)와 유체 연통하는 응축기(160) 및 응축기(160)와 유체 연통하는 생성물 응축수 수집 저장소(170)를 포함하는 시스템(300)을 도시한다. 비록 도 3의 시스템(300)이 도 1의 시스템(100)의 구성요소를 포함하더라도, 응축기(160) 및 생성물 응축수 수집 저장소(170)는 각각 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 도시된 시스템(200, 201, 202, 203) 중 임의의 시스템에 포함될 수 있다.
반응기 히터
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 제공된 시스템은 반응기 히터를 포함한다. 반응기 히터는 반응기 및/또는 반응기의 내용물의 적어도 일부의 온도를 증가시키도록 그리고/또는 유지하도록 구성될 수 있다. 반응기 히터는 반응기에 인접하거나 접촉하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 반응기 히터는 반응기의 적어도 일부와 접촉할 수 있다. 일부 실시형태에서, 반응기 히터는 반응기가 적어도 부분적으로 잠길 수 있는 유체조이다.
일부 실시형태에서, 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 3의 시스템(100, 200, 201, 202, 203, 300)은 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 반응기 히터(111)를 각각 포함한다. 도 4는 도 1의 구성요소, 및 반응기(110)와 적어도 부분적으로 접촉하는 반응기 히터(111)를 포함하는 시스템(400)을 도시한다. 비록 도 4의 시스템(400)이 도 1의 시스템(100)의 구성요소를 포함하더라도, 반응기 히터(111)는 각각 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 3에 도시된 시스템(200, 201, 202, 203, 300) 중 임의의 시스템에 포함될 수 있다.
반응기에 더하여, 반응기 히터는 본 명세서에서 기술된 시스템의 하나 이상의 다른 구성요소를 가열하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템은 본 명세서에서 기술된 시스템의 다른 구성요소 중 하나 이상을 가열하도록 구성된 하나 이상의 추가 히터를 포함한다. 반응기 히터 및/또는 하나 이상의 추가 히터의 효율은 임의의 공지된 장비 또는 절연 재료와 같은 재료를 사용하여 개선될 수 있다.
공정 가스 공급기
본 명세서에 제공된 시스템은 하나 이상의 공정 가스 공급기를 포함할 수 있다. 공정 가스 공급기는 본 명세서에서 기술된 시스템의 하나 이상의 구성요소에 공정 가스를 제공하고, 선택적으로 공정 가스에 의해 적어도 부분적으로 제공되는 압력을 인가 및/또는 유지할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 공정 가스는 불활성 가스(N2와 같은), 반응성 가스(H2와 같은) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 제공된 시스템은 반응기와 유체 연통할 수 있는 공정 가스 공급기, 탄소질 재료 공급기, 생성물 액체 수집 저장소, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 공정 가스 공급기는 반응기 및 탄소질 재료 공급기와 유체 연통한다.
비록 본 개시내용의 일부가 공정 가스 공급기를 "제1 공정 가스 공급기" 및 "제2 공정 가스 공급기"로 지칭하더라도, "제1" 및 "제2"라는 용어는 단지 편의상 사용되며, 시스템이 "제2" 공급기로서 본 명세서에서 특징화되는 공급기를 포함하면, "제1" 공급기가 시스템에 존재하여야만 함을 나타내지 않는다.
일부 실시형태에서, 각각 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3 및 도 4의 시스템(100, 200, 201, 202, 203, 300, 400)은 또한 예를 들어 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 제1 공정 가스 공급기(180)를 포함한다. 도 5a는 도 1의 구성요소와, 반응기(110)와 유체 연통하는 제1 공정 가스 공급기(180)를 포함하는 시스템(500)의 실시형태를 도시한다. 비록 도 5a에는 도시되지 않았더라도, 제1 공정 가스 공급기(180)는 생성물 액체 수집 저장소(130)와 직접 유체 연통할 수 있다. 선택적으로, 제1 공정 가스 공급기(180)로부터의 공정 가스는 도 5a에 도시된 라인(181)에 의해 반응기(110)로부터 생성물 액체 수집 저장소(130)로 제공될 수 있다. 도 5b는 도 1의 구성요소와, 반응기(110) 및 탄소질 재료 공급기(140)와 유체 연통하는 제1 공정 가스 공급기(180)를 포함하는 시스템(501)의 실시형태를 도시한다. 비록 도 5b에는 도시되지 않았더라도, 제1 공정 가스 공급기(180)는 생성물 액체 수집 저장소(130)와 직접 유체 연통할 수 있다. 선택적으로, 제1 공정 가스 공급기(180)로부터의 공정 가스는 도 5b에 도시된 라인(181)에 의해 반응기(110)로부터 생성물 액체 수집 저장소(130)로 제공될 수 있다. 비록 도 5a 및 도 5b의 시스템(500, 501)이 각각 도 1의 시스템(100)의 구성요소를 포함하더라도, 제1 공정 가스 공급기(180)는 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3 및 도 4에 각각 도시된 시스템(200, 201, 202, 203, 300, 400) 중 임의의 시스템에 포함될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서의 시스템은 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통할 수 있는 공정 가스 공급기를 포함한다.
일부 실시형태에서, 도 5b의 시스템(501)은 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같은 제2 공정 가스 공급기를 포함한다. 도 6은 도 5b의 구성요소와, 생성물 액체 수집 저장소(130)와 유체 연통하는 제2 공정 가스 공급기(190)를 포함하는 시스템(600)의 실시형태를 도시한다. 비록 도 6의 시스템(600)이 도 5b의 시스템(501)의 구성요소를 포함하더라도, 제2 공정 가스 공급기(190)는 각각 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3, 도 4 및 도 5a에 도시되어 있는 시스템(200, 201, 202, 203, 300, 400, 500, 501) 중 임의의 것에 포함될 수 있다.
수소 공여체 공급기
수소 공여체 공급기는 반응기에 수소 공여체를 제공하도록 구성될 수 있다. 수소 공여체는 적어도 100℃, 적어도 200℃, 적어도 300℃ 또는 적어도 400℃의 온도와 같은 원하는 온도로 제공될 수 있다.
수소 공여체 공급기는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 예를 들어, 수소 공여체 공급기는 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 미국 특허 출원 제17/167,275호(미국 특허 출원 공개 제2021/0243857호로 공개됨) 및 국제 출원 PCT/US21/16524(WO 2021/158729로 공개됨)에서 기술된 시스템 또는 장치 중 임의의 시스템 또는 장치를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 수소 공여체 공급기는 장치를 포함하고, 이 장치는 적어도 부분적으로 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브; 및 어플리케이터를 포함하며, (i) 튜브의 제1 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되고, (ii) 튜브의 적어도 일부는 어플리케이터에 배열된다. 수소 공여체 공급기는 또한 튜브 내에 배치된 서셉터 재료(susceptor material)를 포함할 수 있으며, 여기서 튜브 내에 있는 서셉터 재료의 적어도 일부는 어플리케이터에 배열된다. 서셉터 재료는 미립자 형태일 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착된다. 일부 실시형태에서, 튜브의 제1 단부는 어플리케이터에 스프링 장착되거나, 튜브의 제2 단부는 어플리케이터에 스프링 장착되거나, 또는 튜브의 제1 단부와 튜브의 제2 단부는 모두 어플리케이터에 스프링 장착된다.
일부 실시형태에서, 수소 공여체 공급기는 장치와 유체 연통하는 열교환기를 포함한다.
일부 실시형태에서, 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3, 도 4, 도 5a, 도 5b 및 도 6의 시스템(100, 200, 201, 202, 203, 300, 400, 500, 501, 600)은 각각 도 7에 도시된 바와 같은 수소 공여체 공급기(120)를 또한 포함한다. 도 7은 도 1의 구성요소, 및 장치(121)를 포함하는 수소 공여체 공급기(120)를 포함하는 시스템(700)의 실시형태를 도시한다. 장치(121)는 적어도 부분적으로 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브(122)와, 어플리케이터(123)를 포함한다. 서셉터 재료는 튜브(122) 내에 배치될 수 있다. 비록 도 7의 튜브(122)의 양쪽 단부가 2개의 헤드 유닛(124) 및 디스크 스프링(125)을 통해 어플리케이터(123)에 스프링 장착되더라도, 본 명세서에서 설명된 구성을 포함하여 다른 구성이 고려될 수 있다. 도 7의 시스템(700)은 또한 장치(121)와 유체 연통하는 열교환기(126)를 포함한다. 수소 공여체는 장치(121)에 의해 가열될 수 있고, 가열된 수소 공여체의 전부 또는 일부가 반응기(110)에 제공되거나, 열교환기(126)를 통해 냉각되어 장치(121)로 복귀되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있다. 비록 도 7의 시스템(700)이 도 1의 시스템(100)의 구성요소를 포함하더라도, 도 7의 수소 공여체 공급기(120)는 각각 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3, 도 4, 도 5a, 도 5b 및 도 6에 각각 도시된 시스템(200, 201, 202, 203, 300, 400, 500, 501, 600) 중 임의의 시스템에 포함될 수 있다.
본 명세서의 장치는 용기를 포함할 수 있다. 용기는 서셉터 재료의 입자와 같은 서셉터 재료를 수용하도록 구성된 내부 용적을 한정할 수 있다. 용기는 입구, 출구, 또는 입구 및 출구를 가질 수 있다. 입구는 내부 용적에서 수소 공여체를 수용하기 위한 유체 입구일 수 있고, 출구는 내부 용적으로부터 수소 공여체를 배출하기 위한 유체 출구일 수 있다. 장치는 하나의 용기(예를 들어, 튜브) 또는 하나 이상(예를 들어, 2개)의 용기(예를 들어, 튜브)를 포함할 수 있다. 튜브가 특징을 갖는 것으로서 본 명세서에서 기술되면, 이러한 특징은 용기의 특징일 수 있으며; 반대로, 용기가 특징을 갖는 것으로서 본 명세서에서 기술되면, 이러한 특징은 튜브의 특징일 수 있다.
용기는 튜브일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "튜브"라는 용어는 (i) 세장형(예를 들어, 길이:폭 비율이 적어도 1.1:1, 적어도 1.5:1, 또는 적어도 2:1)이거나 또는 세장형 부분을 포함하거나, (ii) 임의의 지점에서, 비다각형(예를 들어, 원형, 타원형 등)인 단면 형상을 갖는 내부 용적을 한정하거나, 또는 (iii) 이들의 조합인 용기를 의미한다.
튜브와 같은 용기의 내부 저장소는 입구와 출구가 존재할 때 입구 및 출구와 유체 연결될 수 있다. 튜브와 같은 용기는 (i) 직선형, 곡선형(예를 들어, 하나 이상의 코일 특징), 굴곡형 또는 이들의 조합일 수 있거나, (ii) 임의의 외부 또는 내부 단면 형상(예를 들어, 다각형, 비다각형 등) 또는 면적을 가지거나, 또는 (iii) 임의의 외부 또는 내부 치수를 가질 수 있다. "내부 단면 형상" 및 "내부 치수"는 내부 저장소의 단면 형상, 치수 및/또는 용적 용량을 의미할 수 있다. "외부 또는 내부 치수"는 튜브가 실질적으로 원통형이거나 내부 저장소가 실질적으로 원형 단면 형상을 가질 때 각각 외경 또는 내경이다.
튜브와 같은 용기는 임의의 외부 치수(들)와 내부 치수(들)를 가질 수 있다. 외부 치수(들)와 내부 치수(들)의 차이가 용기 벽의 두께를 결정하기 때문에, 외부 치수(들) 및 내부 치수(들)는, 용기 벽이 (i) 압력과 같은, 본 명세서에서 기술된 방법의 하나 이상의 매개변수를 견디거나, (ii) 서셉터 재료가 마이크로파(예를 들어, 특정 주파수 및/또는 파장의 마이크로파)로 효과적으로 또는 원하는 정도로 조사되는 것을 허용하거나, (iii) 원하는 위치에서 서셉터 재료의 적어도 일부를 유지하거나, 또는 (ⅳ) 이들의 조합이도록 선택될 수 있다. 튜브와 같은 용기는 약 5mm 내지 약 3m, 약 10mm 내지 약 3m, 약 20mm 내지 약 3m, 약 50mm 내지 약 3m, 약 100mm 내지 약 3m, 약 250mm 내지 약 3m, 약 500mm 내지 약 3m, 약 1m 내지 약 3m, 또는 약 2m 내지 약 3m의 외부 치수를 가질 수 있으며, 내부 치수는 원하는 두께의 용기(예를 들어, 튜브) 벽을 제공하도록 선택될 수 있다.
일부 실시형태에서, 튜브 또는 튜브의 적어도 일부는 실질적으로 원통형이고, 실질적으로 원형 단면 형상을 갖는 내부 저장소를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 원통형"이라는 문구는 실질적으로 원형인 외부 단면 형상을 갖는 물체 또는 물체의 부분을 의미하며, 물체의 길이를 따라서 임의의 지점에서 물체의 최소 외경은 불과 20%(예를 들어, 100 및 적어도 80), 15%(예를 들어, 100 및 적어도 85), 10%(예를 들어, 100 및 적어도 90), 5%(예를 들어, 100 및 적어도 95), 또는 1%(예를 들어, 100 및 적어도 99)만큼, 물체의 길이를 따라서 임의의 지점에서 최대 외경보다 작다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 원형"이라는 문구는 최대 직경(예를 들어, 튜브의 외경, 내부 저장소의 내경)보다 불과 20%(예를 들어, 10 및 적어도 8), 15%(예를 들어, 10 및 적어도 8.5), 10%(예를 들어, 10 및 적어도 9), 5%(예를 들어, 10 및 적어도 9.5), 또는 1%(예를 들어, 10 및 적어도 9.9)만큼 작은 최소 직경(예를 들어, 튜브의 외경, 내부 저장소의 내경)을 갖는 형상을 의미한다.
일부 실시형태에서, 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 같은 용기의 일부는 실질적으로 원통형이고, 약 3mm 내지 약 200mm의 외경 및 약 2mm 내지 약 150mm의 내경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 같은 용기의 일부는 실질적으로 원통형이고, 약 3mm 내지 약 150mm의 외경 및 약 2mm 내지 약 100mm의 내경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 같은 용기의 일부는 실질적으로 원통형이고, 약 3mm 내지 약 75mm의 외경 및 약 2mm 내지 약 60mm의 내경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 같은 용기의 일부는 실질적으로 원통형이고, 약 15mm 내지 약 75mm의 외경, 및 약 10mm 내지 약 60mm의 내경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 같은 용기의 일부는 실질적으로 원통형이고, 약 45mm 내지 약 60mm의 외경 및 약 30mm 내지 약 44mm의 내경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 같은 용기의 일부는 실질적으로 원통형이고, 약 50mm 내지 약 54mm의 외경 및 약 40mm 내지 약 44mm의 내경을 갖는다. 그러나, 용기(예를 들어, 튜브)를 포함하는 본 명세서에서의 장치가 임의의 유체 흐름을 수용하도록 크기가 조정될 수 있음에 따라서, 다른 치수도 고려된다. 예를 들어, 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 같은 용기의 일부는 실질적으로 원통형일 수 있고, 약 0.5m 내지 약 3m, 약 1m 내지 3m, 또는 약 2m 내지 약 3m의 외경, 및 약 0.4m 내지 약 2.9m, 약 0.9m 내지 약 2.9m, 또는 약 1.9m 내지 약 2.9m의 내경을 갖는다.
용기(예를 들어, 튜브)는 압력 용기일 수 있다. "압력 용기"는 적어도 1 bar, 적어도 5 bar, 적어도 10 bar, 적어도 15 bar, 적어도 20 bar 또는 적어도 25 bar의 압력을 견디도록 구성된 용기를 의미한다.
입구와 출구는 존재할 때 수소 공여체와 같은 유체가 각각 용기(예를 들어, 튜브)에 들어가고 나오는 것을 허용하는 임의의 크기와 임의의 위치에 있는 공유 개구 또는 2개의 개구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용기가 튜브일 때, 튜브는 튜브의 제1 단부 또는 제2 단부에 배열된 입구를 가질 수 있고, 튜브는 튜브의 제2 단부 또는 제1 단부에 각각 배열된 출구를 가질 수 있다. 대안적으로, 튜브는 튜브의 제1 단부에 배열된 입구 및 출구, 또는 튜브의 제2 단부에 배열된 입구 및 출구를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제1 단부", "제1 단부에서", "제2 단부", "제2 단부에서" 등의 문구는 튜브와 같은 용기의 종단점 중 하나에서 시작하여 용기(예를 들어, 튜브)의 반대쪽 단부를 향해 용기(예를 들어, 튜브) 길이의 50% 이하로 연장되는 영역을 의미한다.
튜브와 같은 용기는 본 명세서에서 설명된 장치 및 시스템에 존재할 때 또는 본 명세서에서 기술된 방법에서 사용될 때 임의의 배향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 튜브와 같은 용기는 용기(예를 들어, 튜브)의 길이 방향 축이 장치를 지지하는 표면(예를 들어, 지면, 플로어, 천장, 벽 등)에 평행(0°)하도록 배열될 수 있다. 추가 예로서, 용기(예를 들어, 튜브)는 그 길이 방향 축이 장치를 지지하는 표면(예를 들어, 지면, 플로어, 천장, 벽 등)에 직각(90°)이도록 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 용기(예를 들어, 튜브)는 장치를 지지하는 표면(예를 들어, 지면, 플로어, 천장, 벽 등)에 대해 0°내지 90°의 임의의 각도로 배열된다. 예를 들어, 용기(예를 들어, 튜브)의 길이 방향 축과 장치를 지지하는 표면(예를 들어, 지면, 플로어, 천장, 벽 등) 사이의 각도는 0° 내지 90°, 10° 내지 90°, 20° 내지 90°, 30° 내지 90°, 40° 내지 90°, 50° 내지 90°, 60° 내지 90°, 70° 내지 90°, 또는 80° 내지 90°일 수 있다. 그러므로, 용기(예를 들어, 튜브)가 입구와 출구를 포함할 때, 용기의 입구와 출구는 장치를 지지하는 표면(예를 들어, 지면, 바닥, 천장 등)에 대해 동일하거나 상이한 높이에 배열될 수 있다. 예를 들어, 튜브의 입구는 용기의 출구보다 지지 표면에 더 가깝게 배열될 수 있으며, 이에 의해 용기(예를 들어, 튜브)가 "상향류" 모드에서 작동하는 것을 허용한다. 대안적으로, 용기(예를 들어, 튜브)의 출구는 용기(예를 들어, 튜브)의 입구보다 지지 표면에 더 가깝게 배열될 수 있으며, 이에 의해 용기(예를 들어, 튜브)가 "하향류" 모드에서 작동하는 것을 허용한다.
용기(예를 들어, 튜브)는 임의의 길이, 즉 용기(예를 들어, 튜브)의 제1 단부 또는 존재하면 제1 캡의 종단점으로부터 제2 단부 또는 존재하면 제2 캡까지의 임의의 직선 거리의 것일 수 있다. 예를 들어, 용기(예를 들어, 튜브)는 약 0.1m 내지 약 5m, 약 0.1m 내지 약 4m, 약 0.1m 내지 약 3m, 약 0.5m 내지 약 3m, 약 0.5m 내지 약 2m, 약 0.5m 내지 약 1.5m, 또는 약 1m 내지 약 1.5m의 길이를 가질 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 용기를 포함하는 장치가 임의의 유체 흐름을 수용하도록 크기가 조정될 수 있음에 따라서, 다른 길이도 고려된다.
용기(예를 들어, 튜브)는 용기에 있는 서셉터 재료가 마이크로파와 같은 전자기파로 조사되는 것을 허용하는 임의의 재료를 포함할 수 있다(예를 들어, 임의의 재료로 형성될 수 있다). 일부 실시형태에서, 용기는 전자기파 투과성 재료를 포함하는 하나 이상의 재료로 적어도 부분적으로 형성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전자기파 투과성 재료"라는 문구는 1L의 물의 온도(원래 주변 온도)를 적어도 5%만큼 높이는 데 충분한 시간 동안 본 명세서에서 기술된 것과 같은 하나 이상의 유형의 전자기파로 조사될 때 실질적으로 가열되지 않은 상태(즉, 5% 이하의 온도 증가)로 유지되는 재료를 의미한다. 즉, 전자기파 투과성 재료는 사용을 위해 선택된 하나 이상의 유형의 전자기파에 대해 투과성이며, 반드시 모든 전자기파에 대해 투과성일 필요는 없다. 일부 실시형태에서, 용기(예를 들어, 튜브)는 마이크로파 투과성 재료를 포함하는 하나 이상의 재료로 적어도 부분적으로 형성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "마이크로파 투과성 재료"라는 문구는 1L의 물의 온도(원래 주변 온도)를 적어도 5%만큼 높이는 데 충분한 시간 동안 마이크로파로 조사될 때 실질적으로 가열되지 않은 상태(즉, 5% 이하의 온도 증가)로 유지되는 재료, 전형적으로 저손실 유전체 재료를 의미한다. 마이크로파 투과성 재료와 같은 전자기파 투과성 재료는 세라믹, 폴리머, 유리, 섬유유리, 무기 화합물(예를 들어, 광물), 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 무기 화합물은 일반적으로 석영으로서 지칭될 수 있는 용융 실리카를 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크로파 투과성 재료와 같은 전자기파 투과성 재료는 질화규소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크로파 투과성 재료와 같은 전자기파 투과성 재료는 세라믹을 포함한다. 일부 실시형태에서, 세라믹은 "SiAlON" 세라믹으로서 지칭될 수 있는 실리콘, 알루미늄, 질소 및 산소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 세라믹은 알루미나를 포함한다. 알루미나는 상업적으로 이용 가능한 알루미나일 수 있으며, 이는 실리카, 칼시아, 마그네시아, 산화철, 산화나트륨, 티타니아, 산화크롬, 산화칼륨, 산화붕소, 또는 이들의 조합과 같은 불순물을 최대 10 중량%, 최대 5 중량%, 또는 최대 1 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 알루미나는 99.8% 알루미나(McDaniel Advanced Ceramic Technologies, 미국 펜실베이니아주 소재)이다.
용기(예를 들어, 튜브)는 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터에 배열된 튜브의 적어도 일부는 하나 이상의 전자기파 투과성 재료로 형성될 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 재료는 용기의 나머지 부분을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 용기는 세라믹과 금속으로 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 용기(예를 들어, 튜브)는 하나 이상의 전자기파 투과성 재료로 형성된 모놀리식 구조이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "모놀리식 구조"라는 문구는 단일편의 재료(예를 들어, 세라믹, 금속 등)로 형성된 구조를 의미한다. 예를 들어, 모놀리식 구조를 갖는 용기는 전체가 세라믹으로 형성된 단일 튜브 형상 부분을 포함하는 튜브일 수 있다. 세라믹 모놀리식 구조는 각각 제1 단부와 제2 단부에 있는 입구와 출구를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 모놀리식 구조는 클램프 또는 헤드 유닛의 다른 부분과 같이 본 명세서에서 제공된 장치의 다른 부분을 수용하기 위한 하나 이상의 구조적 특징(예를 들어, 함몰부, 그루브, 융기부, 플랜지 등)을 포함한다. 그러나, 모놀리식 구조는 본 명세서에서 제공된 장치의 다른 부분을 수용하도록 구성된 하나 이상의 구조적 특징이 없을 수 있다.
일부 실시형태에서, 용기(예를 들어, 튜브)는 각각 용기(예를 들어, 튜브)의 제1 단부에 배열된 제1 캡, 용기(예를 들어, 튜브)의 제2 단부에 배열된 제2 캡, 또는 용기(예를 들어, 튜브)의 제1 단부 및 제2 단부에 배열된 제1 캡 및 제2 캡을 포함한다. 일부 실시형태에서 용기(예를 들어, 튜브)의 입구는 제1 캡에 의해 제공된다. 일부 실시형태에서 용기(예를 들어, 튜브)의 출구는 제2 캡에 의해 제공된다. 예를 들어, 제1 캡 및/또는 제2 캡은 수소 공여체와 같은 유체가 각각 용기(예를 들어, 튜브)의 내부 저장소에 들어가거나 나오는 것을 허용하는 구멍을 한정할 수 있다. 제1 캡 및/또는 제2 캡은 임의의 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 캡 및/또는 제2 캡은 용기(예를 들어, 튜브)의 마이크로파 투과성 재료와 같은 전자기파 투과성 재료의 열팽창 계수와 동일하거나 유사한(예를 들어, 10% 이내) 열팽창 계수를 갖는 재료로 형성된다. 일부 실시형태에서, 제1 캡 및/또는 제2 캡은 금속으로 형성된다. 금속은 철, 코발트 및 니켈을 포함하는 합금(예를 들어 KOVAR® 합금)과 같은 합금일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 캡 및/또는 제2 캡은 금속을 포함하고, 튜브의 일부는 세라믹을 포함하며, 제1 캡, 제2 캡, 또는 제1 캡과 제2 캡 모두는 튜브와 제1 캡, 제2 캡, 또는 제1 캡과 제2 캡 모두 사이에 밀봉을 형성하는 방식을 포함하여 임의의 방식으로 접합된다. 예를 들어, 용기(예를 들어, 튜브)는 (i) 세라믹-금속 납땜, (ii) 접착제, (iii) 나사 결합될 수 있는 제1 캡 및/또는 제2 캡에 튜브의 나사 단부를 고정하거나, 또는 (ⅳ) 이들의 조합에 의해 제1 캡, 제2 캡, 또는 제1 캡과 제2 캡에 접합될 수 있다. 납땜은 압력과 같은 본 명세서에서 기술된 방법의 하나 이상의 매개변수를 견디기에 충분할 수 있는 밀봉을 초래할 수 있다. 일부 실시형태에서, 용기(예를 들어, 튜브)의 일부는 알루미나를 포함하고, 제1 캡, 제2 캡, 또는 제1 캡과 제2 캡은 모두 KOVAR® 합금을 포함한다. KOVAR® 합금은 (i) 세라믹-금속 납땜, (ii) 세라믹과 KOVAR® 합금 중 하나 또는 둘 모두에서 나사 결합, 또는 (iii) 이들의 조합에 의해 알루미나와 같은 세라믹에 접합될 수 있다. 접착제는 Sauereisen, Inc.(미국 펜실베이니아주 소재)에서 시판하는 것과 같은 세라믹 접착제일 수 있다. 제1 캡 및/또는 제2 캡은 일반적으로 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 캡 및/또는 제2 캡은 본 명세서에서의 용기(예를 들어, 튜브), 시스템 또는 장치의 다른 부분에 대응하는 특징(예를 들어, 함몰부, 그루브, 융기부, 플랜지 등)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 캡 및/또는 제2 캡은 하나 이상의 특징(예를 들어, 임의의 다각형 또는 비다각형 형상의 함몰부, 그루브, 융기부, 플랜지 등)을 포함하며, 이는 제1 캡 및/또는 제2 캡과 본 명세서의 장치 또는 시스템의 다른 부분(예를 들어, 헤드) 사이의 밀봉과 같이 본 명세서에서 설명된 밀봉 또는 그 일부로서 사용될 수 있는 클램프 또는 기타 디바이스를 제1 캡 및/또는 제2 캡이 수용하는 것을 허용할 수 있다.
용기(예를 들어, 튜브)의 외부 치수는 어플리케이터의 치수에 맞게 선택될 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터는 튜브가 배열되는 하나 이상의 구멍을 한정하는 구조를 포함할 수 있다. 용기(예를 들어, 튜브)는 용기(예를 들어, 튜브)가 어플리케이터의 하나 이상의 구멍의 적어도 일부와 접촉하는 것을 허용하는 외부 치수를 가질 수 있다. 용기(예를 들어, 튜브)는 어플리케이터의 구멍의 대응하는 치수보다 작은 약 0.1mm 내지 약 10mm, 약 0.1mm 내지 약 5mm, 약 2mm 내지 약 4mm, 또는 약 3mm 내지 약 3.5mm인 외부 치수를 가질 수 있다. 어플리케이터는 벽에 의해 획정된 하나 이상의 챔버를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 벽은 튜브가 배열되는 구멍을 한정하고, 튜브의 외부 치수와 구멍의 치수 사이의 상대적으로 작은 차이는 마이크로파 누출을 줄이거나 제거할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "고정 가능하게 장착된", "고정 가능하게 접합된" 등의 문구는, (i) 영구적이도록 구성되고(예를 들어, 2개의 물체가 함께 용접되거나, 또는 형성시에 물체가 마이크로파 교란기를 포함하는 제2 캡과 같은 2개의 특징을 포함함), 그리고/또는 (ii) (a) (1) 손으로 제거하지 못하거나(예를 들어, 도구로 조여진 나사 체결구, 일부 유형의 접착제, 조여진 칼라, 두 물체 사이에 마찰을 제공하는 재료 등) 또는 (2) 풀기 도구의 도움없이 손으로 제거하지 못하고(예를 들어, 탭과 슬롯, 융기부과 그루브와 같은 대응하는 수형 및 암형 특징에 의해 연결된 물체, 일부 유형의 접착제, 물체 사이에 마찰을 제공하는 재료 등) 그리고/또는 (b) 열팽창에 의해 부과되는 압력, 열, 힘(들) 등과 같이 본 명세서에서의 방법의 하나 이상의 매개변수를 실패함이 견딜 수 있는 하나 이상의 체결구 또는 특징을 포함하는 연결을 포함하여 비탄성이도록 구성되는 부착되거나 또는 고정된 연결을 기술한다.
튜브와 같은 장치, 시스템 또는 그 일부는 (i) 서셉터 재료가 용기(예를 들어, 튜브)의 내부 저장소 및/또는 캡을 빠져나가는 것을 방지하거나, (ii) 내부 저장소, 캡, 헤드 유닛 등과 같은 장치, 시스템 또는 그 일부에서 서셉터 재료의 위치를 제어하거나, (iii) 서셉터 재료가 유체와 접촉하는 것을 방지하거나, 또는 (ⅳ) 이들의 조합이도록 하는 하나 이상의 보유 디바이스를 포함할 수 있다. 하나 이상의 보유 디바이스는 용기(예를 들어, 튜브)의 입구에 배치된 유체에 대해 투과성 또는 불투과성인 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 보유 디바이스는 시스템 또는 장치에서의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 하나 이상의 보유 디바이스는 (i) 튜브와 같은 용기에 의해 획정된 내부 용적 내에 또는 이에 인접하여 배치될 수 있고/있거나, (ii) 용기에 의해 획정된 내부 용적에서 서셉터 입자를 보유하는 동시에 유체가 내부 용적 밖으로 흘러나가는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 보유 디바이스는 멤브레인을 포함한다. 일부 실시형태에서, 보유 디바이스는 유체가 통과할 수 있지만 서셉터 입자와 같은 서셉터 재료는 통과할 수 없는 복수의 개구를 포함한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 보유 디바이스는 스크린을 포함한다. 프레임을 포함할 수 있는 보유 디바이스(예를 들어, 멤브레인, 스크린 등)는 (i) 용기(예를 들어, 튜브) 내에 또는 이에 인접하여, 예를 들어 내부 저장소의 한쪽 또는 양쪽 단부, 캡에, 또는 캡에 인접하여, (ii) 헤드 유닛 내에 또는 이에 인접하여(예를 들어, 헤드 유닛에, 헤드 유닛과 캡 사이에, 그리고/또는 유체가 헤드 유닛에서 빠져나가도록 통과하는 파이프 또는 기타 디바이스에), 또는 (iii) 이들의 조합에 위치(예를 들어 고정 가능하게 장착)될 수 있다. 임의의 체 지정(sieve designation)이 보유 디바이스에 대해 선택될 수 있으며; 예를 들어, 보유 디바이스는 임의의 적절한 메시 크기를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 보유 디바이스는 4 내지 400, 10 내지 200, 20 내지 100, 또는 20 내지 50의 메시 크기를 갖는 스크린이다. 일부 실시형태에서, 보유 디바이스는 30-메시 스크린을 포함한다. 일부 실시형태에서, 보유 메커니즘에 있는 개구의 평균 개방 면적은 20mm2, 15mm2, 10mm2, 5mm2 또는 2mm2 미만이다. 일부 실시형태에서, 보유 디바이스는 용기에 결합된 스크린, 용기에 결합된 천공 플레이트, 또는 용기의 천공 벽을 포함한다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 보유 디바이스는 용기(예를 들어, 튜브)의 유체 입구에 근접한 제1 보유 구조 위치 및 유체 출구에 근접한 제2 보유 구조 위치를 포함한다. 용기(예를 들어, 튜브)의 입구에 배치된 수소 공여체와 같은 유체에 투과성인 것 외에도, 하나 이상의 보유 디바이스는 또한 구멍 또는 다른 방식을 통해 마이크로파 교란기와 같은 용기(예를 들어, 튜브)의 하나 이상의 다른 구성요소를 수용할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 교란기는 하나 이상의 보유 디바이스에 의해 획정된 구멍에 배열된 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 보유 디바이스는 (i) 유체에 대해 불침투성일 수 있고, (ii) 튜브의 전자기파 투과성 재료와 동일하거나 다를 수 있는 마이크로파 투과성 재료와 같은 전자기파 투과성 재료로 적어도 부분적으로 형성된 하나 이상의 하우징을 포함한다. 서셉터 재료는 하나 이상의 하우징에 배치될 수 있다. 하우징은 일반적으로 임의의 형상을 가질 수 있으며, 용기(예를 들어, 튜브)는 서셉터 재료가 배치되는 하나 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료가 배치되는 하우징은 적어도 3:1(예를 들어 원통 형상)의 길이:폭 비율을 갖는 세장형 하우징이며, 이에 의해 수소 공여체와 같은 유체가 세장형 하우징의 외부 표면과 튜브의 내부 표면에 의해 적어도 부분적으로 한정된 영역을 횡단하는 "튜브 내 튜브(tube-within-a-tube)" 구성을 형성한다. 일부 실시형태에서, 세장형 하우징 중 2개 이상은 임의의 방식으로 용기(예를 들어, 튜브)에 배열된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 하우징은 용기(예를 들어, 튜브)에서 임의의 방식으로 배열된 3:1 미만의 길이:폭 비율(예를 들어, 구형, 타원형, 정사각형, 직사각형 형상)을 갖는 하나 이상의 캡슐을 포함한다. 하우징에 배치된 서셉터 재료는 미립자 형태, 모놀리식 형태, 또는 이들의 조합과 같이 본 명세서에서 기술된 형태를 포함하여 임의의 형태일 수 있다.
어플리케이터
본 명세서에서의 장치는 마이크로파 어플리케이터와 같은 어플리케이터를 포함할 수 있다. 어플리케이터는 서셉터 재료가 복수의 마이크로파와 같은 복수의 전자기파로 조사되는 동안 용기(예를 들어, 튜브)가 임의의 방식으로 장착되는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 어플리케이터 내로 도입되는 복수의 전자기파는 복수의 전파, 복수의 마이크로파, 복수의 적외선, 복수의 감마선, 임의의 다른 유형의 전자기파, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 복수의 전자기파는 적어도 부분적으로 레이저에 의해 생성될 수 있다. (i) "마이크로파 어플리케이터"로서, (ii) 호스팅 마이크로파로서, 또는 (iii) 하나 이상의 마이크로파 발생기와 함께 사용되는 것으로서 지칭되는 것을 포함하여 본 명세서에서 제공되는 어플리케이터 중 임의의 것은 앞서 언급된 유형 전자기파의 각각과 함께 사용될 수 있다.
하나 이상의 용기(예를 들어, 튜브)는 어플리케이터에서 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 용기(예를 들어, 튜브)의 적어도 일부 및/또는 서셉터 재료의 적어도 일부는, 어플리케이터에 배치된 전자기파의 적어도 일부가 용기의 적어도 일부 및/또는 서셉터 재료의 적어도 일부를 접촉하고, 횡단하고 그리고/또는 조사하는 것을 허용하는 위치에 위치될 때 어플리케이터 "내부에" 배열된다. 일부 실시형태에서, 어플리케이터는 하나보다 많은 구성요소를 포함하고, 하나 이상의 용기(및 존재하면 하나 이상의 용기에 있는 서셉터 재료)는 전자기파가 배치되는 어플리케이터에서의 구성요소(예를 들어, 용기(vessel), 모듈형 유닛 등)에 적어도 부분적으로 배열된다. 예를 들어, 하나의 용기, 2개의 용기, 3개의 용기, 4개의 용기, 또는 그 이상의 용기가 어플리케이터에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 각각의 용기는 어플리케이터에 전체적으로 또는 부분적으로 독립적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 용기가 튜브일 때, 튜브는 어플리케이터 내에 완전히 배열되거나(예를 들어, 튜브 중 어느 것도 어플리케이터로부터 돌출되지 않음), 또는 어플리케이터 내에 부분적으로 배열될 수 있다(예를 들어, 튜브의 제1 단부 또는 제1 단부 및 제2 단부 모두는 어플리케이터로부터 돌출됨).
어플리케이터는 용기(예를 들어, 튜브)가 장착되고 마이크로파와 같은 전자기파가 도입되는 단일편(예를 들어, 용기, 모듈형 유닛 등)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 어플리케이터는 마이크로파가 도입되는 용기 또는 모듈형 유닛과 같은 2개 이상의 부분과 용기(예를 들어, 튜브)가 임의의 방식으로 장착되는 본 명세서에서 설명된 장착 장치와 같은 적어도 하나의 별도 부품(예를 들어 별도의 브래킷 및/또는 다른 구조(예를 들어, 받침대, 세장형 지지대(예를 들어, 행거, 와이어, 막대, 케이블 로프, 체인, 배관(예컨대, 유체 연통하는 시스템의 구성요소를 배치하는 배관 등) 등)을 포함할 수 있다. 어플리케이터는 용기와 적어도 하나의 별도의 부분을 포함할 수 있으며, 용기와 적어도 하나의 별도의 부분은 동일하거나 다른 위치에 배열될 수 있다. 예를 들어, 용기는 플로어, 받침대, 제1 지지대 등에 위치되며, (튜브가 임의의 방식으로 장착될 수 있는) 적어도 하나의 별도 부분은 플로어, 받침대, 지지대, 또는 천장, 벽, 제2 받침대, 제2 지지대 등과 같은 다른 위치에 위치되거나 또는 이들로부터 연장될 수 있다.
일부 실시형태에서, 어플리케이터는, 제1 단부와 제2 단부를 갖고 용기의 하나 이상의 외벽, 용기 내부의 하나 이상의 벽, 또는 이들의 조합에 의해 획정된 하나 이상의 챔버를 포함하는 용기를 포함한다. 용기의 제1 단부와 제2 단부는 예를 들어 용기의 임의의 2개의 대향하는 외벽을 포함할 수 있다. 용기의 제1 단부, 용기의 제2 단부, 용기 내부의 하나 이상의 벽, 또는 이들의 조합은 구멍을 한정할 수 있다. 구멍(들)은 튜브를 수용할 수 있다. 예를 들어, 튜브는 (a) 용기의 제1 단부, (b) 용기의 제2 단부, (c) 용기 내부의 하나 이상의 벽, 또는 (d) 이들의 조합에 의해 획정된 구멍에 배열될 수 있다.
일부 실시형태에서, 어플리케이터는 1개, 1개 내지 30개, 1개 내지 25개, 1개 내지 15개, 1개 내지 10개, 2개 내지 10개, 2개 내지 8개, 4개 내지 8개, 또는 4개 내지 6개의 챔버(들)를 포함한다. 마이크로파 발생기는 복수의 마이크로파를 챔버 내로 도입하도록 위치될 수 있다. 챔버의 수는 마이크로파 발생기의 수보다 많거나 같거나 적을 수 있다. 마이크로파와 같은 복수의 전자기파는 (i) 용기의 외벽에 의해 획정된 구멍을 통해, (ii) 챔버에 배치된 마이크로파 발생기의 구성요소에 의해, (iii) 도파관에 배치된 마이크로파 발생기의 구성요소에 의해, 또는 (ⅳ) 이들의 조합에 의해 챔버 내로 도입될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "마이크로파 발생기"라는 문구는 안테나, 동축 케이블, 전송선 등과 같은 디바이스의 구성요소를 포함하여, 마이크로파를 생성하는 디바이스를 의미한다. 일부 실시형태에서, 전자기파 방출 구조는 안테나, 동축 케이블 등과 같은 마이크로파 발생기의 하나 이상의 구성요소를 포함한다. 본 명세서에서 기술된 방법이 마이크로파 이외의 전자기파로 수행될 때, "마이크로파 발생기"는 본 명세서에서 제공된 다른 유형의 전자기파의 발생기로 대체될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "용기의 외벽에 의해 획정된 구멍을 통해 챔버 내로 도입된"이라는 문구는 챔버 외부에 위치된 마이크로파 발생기를 사용하여 마이크로파를 도입하는 것, 및 용기의 외벽에 의해 획정된 구멍을 통해 챔버 내로 마이크로파를 도입하는 것을 의미하고 이를 포함한다. 구멍을 횡단하기 전에, 마이크로파는 도파관, 동축 케이블 또는 기타 전송선을 통과할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "챔버에 배치된 마이크로파 발생기에 의해 챔버 내로 도입된"이라는 문구는 챔버에 배열된 안테나와 같은 적어도 하나의 구성요소를 갖는 마이크로파 발생기를 사용하여 챔버에 마이크로파를 도입하는 것을 의미한다. 이러한 마이크로파 발생기의 다른 구성요소는 챔버 외부에 배열될 수 있으며, 케이블을 통해, 챔버에 배열된 안테나와 같은 적어도 하나의 구성요소에 연결될 수 있다. 마이크로파가 안테나 등에 의해 챔버 내부에 도입될 때, 마이크로파는 챔버 외부에 배열된 도파관을 통과하지 못하며, 그러므로, 챔버는 도파관을 포함하지 않을 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "도파관에 배치된 마이크로파 발생기에 의해 챔버 내로 도입된"이라는 문구는 도파관에 배열된 안테나와 같은 적어도 하나의 구성요소를 갖는 마이크로파 발생기를 사용하여 마이크로파를 발생시키는 것을 의미한다. 이러한 마이크로파 발생기의 다른 구성요소는 도파관 외부에 배열될 수 있으며, 케이블을 통해, 도파관에 배열된 안테나와 같은 하나 이상의 구성요소에 연결될 수 있다. 마이크로파가 안테나 등에 의해 도파관 내부에서 발생될 때, 마이크로파는 용기의 외벽에 의해 획정된 구멍을 통해 챔버에 들어가기 전에, (i) 도파관에서의 마이크로파 발생기의 구성요소와 (ii) 챔버 또는 챔버의 구멍 사이에 존재하는 도파관의 일부를 포함하여 도파관의 적어도 일부를 횡단할 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 마이크로파 발생기 중 적어도 하나는 챔버 중 적어도 하나 내로 복수의 마이크로파를 도입하도록 위치된다. 각각의 챔버는 하나 이상의 마이크로파 발생기와 연관될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1, 제2, 제3 등의 마이크로파 발생기는 복수의 마이크로파를 제1, 제2, 제3 등의 챔버 내로 각각 도입하도록 위치된다. 일부 실시형태에서, 챔버의 수는 마이크로파 발생기의 수를 초과한다. 그러므로, 마이크로파 발생기가 모든 챔버에 위치될 수 없다. 일부 실시형태에서, 장치는 3개 내지 6개의 마이크로파 발생기, 및 4개 내지 6개의 챔버를 포함한다. 일부 실시형태에서, 챔버의 수는 마이크로파 발생기의 수보다 적다. 따라서, 2개 이상의 마이크로파 발생기가 챔버 중 하나 이상에 위치될 수 있다. 어플리케이터의 챔버는 단일 모드 챔버 또는 다중 모드 챔버일 수 있다. 일부 실시형태에서, 용기를 포함하는 어플리케이터의 챔버는 다중 모드 챔버이다.
일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 마이크로파 이외의 전자기파를 포함하는 복수의 전자기파로 조사되고, 이들 비-마이크로파 전자기파는 마이크로파 발생기에 대해 본 명세서에서 설명된 위치 중 임의의 하나 이상에 위치될 수 있는 하나 이상의 소스(예를 들어, 발생기, 안테나 등)에 의해 생성될 수 있다.
어플리케이터는 또한 하나 이상의 도파관을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "도파관"이라는 용어는, (i) 마이크로파 발생기와 챔버 사이에 배열되고, (ii) 마이크로파가 챔버에 들어가기 전에 통과하는 통로를 포함하는 디바이스를 의미하며, 통로는 마이크로파가 통로를 횡단함에 따라서 마이크로파의 에너지 손실을 줄이거나 제거하도록 구성된다. 따라서, 도파관은 임의의 외부 형상을 가질 수 있으며, 통로의 형상 및 치수는 마이크로파의 에너지 손실을 줄이거나 제거하도록 구성될 수 있다. 도파관이 존재할 때, 도파관은 챔버의 구멍으로부터 연장되고 그리고/또는 구멍 또는 구멍 근처에 부착될 수 있다. 마이크로파 발생기는 도파관의 다른 쪽 단부에 위치되고 그리고/또는 부착될 수 있다. 도파관이 연장되고 그리고/또는 부착되는 챔버의 구멍은 알루미나, TEFLON® 폴리테트라플루오로에틸렌, 용융 실리카 등의 타일과 같은 전자기파 투과성 재료(예를 들어, 마이크로파 투과성 재료)로 적어도 부분적으로 덮일 수 있다. 일부 실시형태에서, 도파관은 각각의 챔버와 마이크로파 발생기 사이에 배열된다. 도파관 중 하나 이상은 임피던스 매칭을 허용하는 특징일 수 있는 적어도 하나의 튜닝 나사를 포함할 수 있다.
어플리케이터는 고체 상태 마이크로파 어플리케이터를 포함할 수 있다. 고체 상태 마이크로파 어플리케이터는 적어도 하나의 안테나, 전원 구성요소, 및 전원 구성요소와 적어도 하나의 안테나의 각각을 연결하는 케이블(예를 들어, 동축 케이블)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 안테나는 본 명세서에서 개시된 어플리케이터의 챔버에 배열될 수 있고, 각각의 챔버를 적어도 부분적으로 한정하는 벽은 고체 상태 마이크로파 어플리케이터의 케이블을 수용할 수 있는 구멍을 한정할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터는 6개의 챔버를 포함할 수 있고, 6개의 챔버 중 임의의 수는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있으며, 안테나는 하나 이상의 전원 구성요소에 연결될 수 있다. 하나 이상의 안테나는 본 명세서에서 개시된 어플리케이터의 도파관에 배열될 수 있고, 각각의 도파관을 한정하는 임의의 벽은 고체 상태 마이크로파 어플리케이터의 케이블을 수용할 수 있는 구멍을 한정할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터는 6개의 도파관을 포함할 수 있고, 6개의 도파관 중 임의의 수는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있으며, 안테나는 하나 이상의 전원 구성요소에 연결될 수 있다. 추가 예로서, 어플리케이터는 6개의 챔버와 1개 내지 6개의 도파관을 포함할 수 있고, 6개의 챔버와 1개 내지 6개의 도파관 중 임의의 수는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 안테나는 하나 이상의 전원 구성요소에 연결될 수 있다.
어플리케이터는 또한 하나의 모듈형 어플리케이터 유닛, 또는 적어도 2개의 모듈형 어플리케이터 유닛으로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 어플리케이터는 1개 내지 30개의 모듈형 어플리케이터 유닛, 1개 내지 25개의 모듈형 어플리케이터 유닛, 1개 내지 20개의 모듈형 어플리케이터 유닛, 1개 내지 15개의 모듈형 어플리케이터 유닛, 1개 내지 10개의 모듈형 어플리케이터 유닛, 2개 내지 10개의 모듈형 어플리케이터 유닛을 포함한다. 일부 실시형태에서, 어플리케이터는 4개 내지 6개의 모듈형 어플리케이터 유닛을 포함한다.
각각의 모듈형 유닛은 (i) 제1 측면과 제2 측면을 갖는 챔버, (ii) 제1 측면에 의해 획정된 제1 구멍, (iii) 제2 측면에 의해 획정된 제2 구멍, 및 (ⅳ) 챔버의 제3 구멍으로부터 연장되는 도파관을 포함할 수 있다. 어플리케이터의 각각의 모듈형 어플리케이터 유닛은 동일할 수 있거나, 또는 모듈형 어플리케이터 유닛 중 적어도 2개는 챔버의 치수, 도파관의 치수, 챔버, 도파관 및/또는 구멍의 배향, 또는 이들의 조합과 같은 임의의 방식으로 상이할 수 있다. 동일하든 상이하든, 어플리케이터의 임의의 두 모듈형 유닛은 동일한 방식으로 배향될 수 있다. 각각의 모듈형 유닛의 챔버는 단일 모드 챔버 또는 다중 모드 챔버일 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 모듈형 유닛의 챔버는 단일 모드 챔버이다.
일부 실시형태에서, 모듈형 어플리케이터 유닛 중 적어도 2개는 서로 인접하게 배열되고, 튜브는 인접한 모듈형 어플리케이터 유닛의 제1 및 제2 구멍에 배열된다. 일부 실시형태에서, 1개 내지 30개의 모듈형 어플리케이터 유닛, 또는 2개 내지 10개의 모듈형 어플리케이터 유닛이 서로 인접하게 배열되고, 튜브는 각각의 모듈형 어플리케이터 유닛의 제1 구멍과 제2 구멍에 배열된다. 2개의 모듈형 어플리케이터 유닛이 서로 인접할 때, 2개의 모듈형 어플리케이터 유닛은 서로 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다. 2개의 모듈형 어플리케이터 유닛이 서로 접촉할 때, 2개의 모듈형 어플리케이터 유닛은 임의의 방식으로 접합될 수 있다. 예를 들어, 2개의 모듈형 어플리케이터 유닛은 서로 고정 가능하게 장착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 모듈형 어플리케이터 유닛은 2개의 모듈형 어플리케이터 유닛의 배열 및/또는 접합을 허용하거나 용이하게 할 수 있는 대응하는 수형 및 암형 구조적 특징과 같은 하나 이상의 구조적 특징을 포함한다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 마이크로파 발생기 중 적어도 하나는 1개 내지 30개의 모듈형 어플리케이터 유닛 중 적어도 하나에 복수의 마이크로파를 도입하도록 위치된다. 일부 실시형태에서, 장치는 3개 내지 6개의 마이크로파 발생기를 포함하고, 어플리케이터는 4개 내지 6개의 모듈형 어플리케이터 유닛을 포함하는 어플리케이터이다.
튜브는 임의의 방식으로 어플리케이터에 장착될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 튜브는 (i) 캡과 같은 튜브의 일부, 및/또는 (ii) 헤드 유닛과 같이 튜브와 접촉하는 별도의 디바이스를 어플리케이터에 장착하는 것에 의해 어플리케이터에 장착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브는 어플리케이터에 스프링 장착된다. 일부 실시형태에서, 튜브는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착된다. 일부 실시형태에서, 제1 단부와 같은 튜브의 한 부분은 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되고, 제2 단부와 같은 튜브의 다른 부분은 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착된다.
튜브가 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되어 장착될 때, 제1 캡 또는 제2 캡과 같은 튜브의 부품, 또는 튜브와 접촉하는 제1 또는 제2 헤드 유닛과 같은 장치의 다른 부품은 (i) 어플리케이터의 용기 또는 어플리케이터의 모듈형 어플리케이터 유닛 중 하나에 직접 장착되거나, 또는 (ii) 장착 장치와 같은 어플리케이터의 다른 부품에 장착될 수 있다. 장착 장치는 튜브의 일부가 어플리케이터에 장착되는 것을 허용하는 별도의 부품(즉, 용기 또는 모듈형 어플리케이터 유닛에 연결되지 않음)일 수 있다. 장착 장치의 비제한적인 예로는 받침대, 브래킷 및 세장형 지지대(예를 들어, 행거, 체인, 케이블, 로프, 와이어, 배관, 호스 등)를 포함한다. 그러므로, 장착 장치는 본 명세서에서 제공된 시스템에서 사용되는 배관, 호스 또는 임의의 연결 라인을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "스프링 장착"이라는 문구는 탄성이도록 구성된 2개의 물체 사이의 연결을 설명하며, 그러므로 2개의 물체 중 제1 물체가, (i) 제1 물체에 힘이 인가될 때 제2 물체에 대해 상대적으로 이동하고, (ii) 힘이 제거될 때 원래의 위치 또는 그 근처의 위치로 복귀하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 가열 동안 발생할 수 있는 힘은 튜브와 같은 장치의 부품의 팽창에 의해 인가될 수 있다. 튜브의 단부가 어플리케이터에 스프링 장착될 때, 장치는 (i) 튜브의 열팽창에 의해 부여된 힘, (ii) 스프링 장착 물체가 이동한 거리, 또는 (iii) 이들의 조합을 검출하기 위한 하나 이상의 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 거리 검출 레이저는 스프링 장착 물체(예를 들어, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 헤드 유닛)에 고정 가능하게 장착될 수 있으며, 레이저 및 스프링 상수에 의해 결정된 거리에서의 변화는 힘을 계산하는 데 사용될 수 있다. 추가 예로서, 로드 셀은 하나 이상의 힘을 검출하거나 결정하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, (i) 튜브의 제1 단부는 어플리케이터에 스프링 장착되거나, (ii) 튜브의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나, (iii) 튜브의 제1 단부는 어플리케이터에 스프링 장착되고 튜브의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나, (ⅳ) 튜브의 제1 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나, (v) 튜브의 제2 단부는 어플리케이터에 스프링 장착되거나, (vi) 튜브의 제1 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되고 튜브의 제2 단부는 어플리케이터에 스프링 장착되거나, 또는 (vii) 튜브의 제1 단부는 어플리케이터에 스프링 장착되고 튜브의 제2 단부는 스프링이 어플리케이터에 장착된다.
본 명세서에서의 장치는 (i) 튜브의 단부와 같은 튜브와 접촉하고, (ii) 어플리케이터에 임의의 방식으로 장착되도록 구성되는 적어도 하나의 헤드 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 헤드 유닛은 용기, 모듈형 어플리케이터 유닛, 또는 장착 장치에 장착될 수 있다. 헤드 유닛은 나사형 체결구(예를 들어 나사 또는 부분 나사 볼트, 나사 등)와 같은 하나 이상의 체결구로 장착될 수 있다. 나사 또는 부분 나사 체결구가 구성요소를 어플리케이터에 고정하는 데 사용될 때, 어플리케이터는 나사 또는 부분 나사 함몰부, 어플리케이터로부터 돌출되는 나사 또는 부분 나사 소켓, 체결구가 배열되고 너트로 고정되는 구멍과 같은, 나사 또는 부분 나사 체결구를 수용하기 위한 대응하는 특징을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 헤드 유닛에는 1개 내지 30개의 체결구, 1개 내지 25개의 체결구, 1개 내지 20개의 체결구, 1개 내지 15개의 체결구, 1개 내지 10개의 체결구, 1개 내지 8개의 체결구, 1개 내지 6개의 체결구, 1개 내지 4개의 체결구, 1개 내지 3개의 체결구, 2개의 체결구 또는 1개의 체결구가 장착된다. 헤드 유닛은 용접으로 장착될 수 있다. 헤드 유닛은 용기의 일체형 구성요소 또는 어플리케이터의 모듈형 어플리케이터 유닛일 수 있다. 장치는 하나의 헤드 유닛, 2개의 헤드 유닛 또는 그 이상의 헤드 유닛을 포함할 수 있으며, "제1 헤드 유닛" 또는 "제2 헤드 유닛"의 본 명세서에서 설명된 임의의 특징은 각각 "제2 헤드 유닛" 또는 "제1 헤드 유닛" 또는 임의의 다른 헤드 유닛의 특징일 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서의 장치는 (i) 제1 구멍을 한정하는 제1 헤드 유닛, (ii) 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제1 체결구로서, 제1 체결구는 제1 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제1 체결구, 및 (iii) 제1 헤드 유닛과 제1 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제1 탄성 압축 가능한 장치를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서의 장치는 (i) 제1 구멍과 제2 구멍을 한정하는 제1 헤드 유닛, (ii) 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제1 체결구로서, 제1 체결구는 제1 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제1 체결구, (iii) 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제2 체결구로서, 제2 체결구는 제2 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제2 체결구, (ⅳ) 제1 헤드 유닛과 제1 체결구의 제1 단부 및/또는 제1 체결구의 제2 사이에 배열된 제1 탄성 압축 가능한 장치; 및 (v) 제1 헤드 유닛과 제2 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제2 탄성 압축 가능한 장치를 포함하며, 튜브의 제1 단부와 제1 헤드 유닛은 서로 접촉한다. 일부 실시형태에서, 장치는 또한 (i) 제1 헤드 유닛에 의해 획정된 제3 구멍, (ii) 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제3 체결구로서, 제3 체결구는 제3 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제3 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제3 체결구, (iii) 제1 헤드 유닛과 제3 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제3 탄성 압축 가능 장치를 포함한다. 일부 실시형태에서, 장치는 또한 (i) 제1 헤드 유닛에 의해 획정된 제4 구멍, (ii) 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제4 체결구로서, 제4 체결구는 제4 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되며, 제4 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제4 체결구, (iii) 제1 헤드 유닛과 제4 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제4 탄성 압축 가능한 장치를 포함한다. 제1 단부와 제2 단부를 갖는 4개 이상의 체결구가 헤드 유닛을 장착하는 데 사용될 때, 탄성 압축 가능한 장치는 제1 헤드 유닛과 4개 이상의 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부의 각각 사이에 배열될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "슬라이딩 가능하게 장착된", "슬라이딩 가능하게 배열된" 등의 문구는 자유롭게 또는 힘의 인가시에 다른 물체에 대한 물체 중 적어도 하나의 상대적인 이동을 용이하게 하는 2개의 물체 사이의 연결을 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "탄성 압축성 장치"라는 문구는 원래 형상 및/또는 위치에서 벗어나 하나 이상의 힘의 인가 또는 제거시에 원래 형상 및/또는 위치로 복귀하도록 구성된 능동 또는 수동 장치를 의미한다. 일반적으로, 탄성 압축 가능한 장치는 본 명세서에서 제공된 장치에서의 임의의 위치(예를 들어, 헤드 유닛과 용기 사이, 헤드 유닛과 스페이서 블록 사이, 헤드 유닛과 더 빠른 장치의 제1 단부 사이, 헤드 유닛 및 체결구의 제2 단부 사이 등)에 배열될 수 있다. 탄성 압축 가능한 장치는 튜브, 헤드 유닛, 스페이서 블록 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않는 본 명세서에서 제공된 장치의 임의의 구성요소의 팽창을 수용하는 위치에 위치될 수 있다. 탄성 압축 가능한 장치(예를 들어, 제1, 제2, 제3 및 제4 탄성 압축성 장치)는 동일하거나 상이할 수 있다. 탄성 압축 가능한 장치(예를 들어, 제1, 제2, 제3, 제4 탄성 압축 가능한 장치)는 스프링, 공압 피스톤과 같은 공압 장치, 유압 실린더와 같은 유압 장치 등을 포함할 수 있다. 스프링은 코일 스프링을 포함한다. 일부 실시형태에서, 스프링은 제1 체결구, 제2 체결구, 제3 체결구, 또는 제4 체결구와 같은 하나 이상의 체결구에 각각 슬라이딩 가능하게 장착된 하나 이상의 디스크 스프링을 포함한다. 일부 실시형태에서, 스프링은 각각 제1 체결구, 제2 체결구, 제3 체결구 또는 제4 체결구와 같은 하나 이상의 체결구에 슬라이딩 가능하게 장착된 2개 이상의 디스크 스프링을 포함한다. 일부 실시형태에서, 1개 내지 1,000개, 1개 내지 750개, 1개 내지 500개, 1개 내지 250개, 1개 내지 100개, 1개 내지 50개, 1개 내지 25개, 또는 2개 내지 24개의 디스크 스프링이 각각 제1 체결구, 제2 체결구, 제3 체결구 또는 제4 체결구와 같은 하나 이상의 체결구에 슬라이딩 가능하게 장착된다.
일부 실시형태에서, 헤드 유닛은 적어도 하나의 플레이트와, 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분을 포함한다. 일부 실시형태에서, 장치는, (i) 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분, 및 (ii) 제1 구멍을 한정하는 플레이트, (iii) 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 체결구로서, 제1 체결구는 제1 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제1 체결구, 및 (ⅳ) 플레이트와 제1 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제1 탄성 압축 가능한 장치를 포함하는 제1 헤드 유닛을 포함하며, 여기서 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분은 (a) 어플리케이터와 플레이트 사이에 배열되고, (b) 플레이트 및 튜브와 접촉한다. 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분은 플레이트와 접촉하는 비평탄 표면(예를 들어, 둥근, 곡선, 테이퍼 등)을 포함할 수 있다. 플레이트는 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분의 비평탄 표면과 접촉하는 실질적으로 평탄한 표면을 가질 수 있다. 비평탄 표면은, 본 명세서에서 기술된 방법 동안 인가될 수 있는 힘과 같은 힘이 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분에 인가될 때, 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분이 플레이트에 대해 상대적으로 이동하는 것을 허용할 수 있다. 플레이트는 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분과 접촉하는 비평탄 표면(예를 들어, 둥근, 곡선, 테이퍼 등)을 포함할 수 있다. 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분은 플레이트의 비평탄 표면과 접촉하는 실질적으로 평탄한 표면을 가질 수 있다. 플레이트의 비평탄 표면은, 본 명세서에서 기술된 방법 동안 인가될 수 있는 힘과 같은 힘이 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분에 인가될 때 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분이 플레이트에 대해 상대적으로 이동하는 것을 허용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분은 플레이트의 대응하는 평탄 표면과 접촉하는 평탄 표면을 포함한다.
일부 실시형태에서, 장치는 (i) 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분, 및 (ii) 제1 구멍과 제2 구멍을 한정하는 플레이트, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 체결구로서, 제1 체결구는 제1 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제1 체결구, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제2 체결구로서, 제2 체결구는 제2 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제2 체결구, 플레이트와 제1 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제1 탄성 압축성 장치, 및 플레이트와 제2 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열되는 제2 탄성 압축성 장치를 포함하는 제1 헤드 유닛을 포함하며, 여기에서, 튜브의 단부를 수용하도록 구성된 부분은 (a) 어플리케이터와 플레이트 사이에 배열되고, (b) 플레이트 및 튜브와 접촉한다. 일부 실시형태에서, 장치는 플레이트에 의해 획정된 제3 구멍, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제3 체결구로서, 제3 체결구는 제3 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제3 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제3 체결구, 플레이트와 제3 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제3 탄성 압축 가능한 장치를 포함한다. 일부 실시형태에서, 장치는 플레이트에 의해 획정된 제4 구멍, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제4 체결구로서, 제4 체결구는 제4 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제4 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제4 체결구, 및 플레이트와 제4 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제4 탄성 압축 가능한 장치를 포함한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 탄성 압축성 장치는 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1, 제2, 제3 또는 제4 탄성 압축 가능한 장치는 각각 제1 헤드 유닛의 제1 체결구, 제2 체결구, 제3 체결구 또는 제4 체결구에 슬라이딩 가능하게 장착된 하나 이상의 디스크 스프링을 포함한다. 일부 실시형태에서, 장치는 각각 제1 헤드 유닛의 제1 체결구, 제2 체결구, 제3 체결구 또는 제4 체결구에 슬라이딩 가능하게 장착된 1개 내지 1,000개, 1개 내지 750개, 1개 내지 500개, 1개 내지 250개, 1개 내지 100개, 1개 내지 50개, 1개 내지 25개, 또는 2개 내지 24개의 디스크 스프링을 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서의 장치의 하나 이상의 디스크 스프링은 일반적으로 "BELLEVILLE® 와셔"로서 지칭될 수 있는 KEY BELLEVILLES® 디스크 스프링(미국)을 포함한다.
제1 헤드 유닛은 튜브의 제1 단부와 같은 튜브의 일부와 접촉할 수 있다. 제1 헤드 유닛은 제1 밀봉구를 포함할 수 있으며, 튜브의 제1 단부와 같은 튜브의 일부는 제1 밀봉구와 접촉한다. 제1 밀봉구는 임의의 공지된 밀봉구를 포함할 수 있고, 유체 누출의 가능성을 방지하거나 제거하고, 그리고/또는 압력과 같은 본 명세서에서의 방법의 하나 이상의 매개변수를 견디도록 선택될 수 있다. 제1 밀봉구는 튜브의 제1 단부 및 제1 헤드 유닛과 접촉할 수 있는 임의의 위치에 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 밀봉구는 (i) 튜브의 외부 표면(예를 들어, 실질적으로 원통형 튜브의 원주)을 둘러싸거나, (ii) 튜브의 종단 부분(예를 들어, 입구를 한정하는 표면)과 접촉하거나, 또는 (iii) 이들의 조합일 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 밀봉구는 고무를 포함한다. 예를 들어, 제1 밀봉구는 제1 헤드 유닛과 접촉하는 제1 단부(예를 들어, 제1 캡)와 같은 튜브의 부분이 실질적으로 원통형일 때 실질적으로 원형일 수 있는 고무 링을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 밀봉구는 금속 링과 같은 금속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 제1 헤드 유닛은 튜브의 제1 단부(예를 들어, 제1 캡)와 같은 튜브의 일부를 수용하도록 구성된 함몰부를 포함한다. 제1 밀봉구는 존재할 경우 함몰부에 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 헤드 유닛은 밀봉구의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하고, 밀봉구는 제1 헤드 유닛의 함몰부에 배열된다. 일부 실시형태에서, 튜브(예를 들어, 캡)는 밀봉구의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하고, 밀봉구는 튜브의 함몰부에 배열된다. 튜브의 함몰부는 캡 또는 튜브의 다른 부분에 위치될 수 있으며, 일부 실시형태에서, 튜브의 외부 표면(예를 들어, 실질적으로 원통형 튜브의 원주)을 둘러쌀 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 헤드 유닛은 밀봉구의 제1 부분을 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하고, 튜브(예를 들어, 캡)는 밀봉구의 제2 부분을 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하며, 밀봉구는 제1 헤드 유닛 및 튜브의 함몰부들에 배열된다. 제1 헤드 유닛은, 일반적으로 구멍을 수용하고 튜브와 접촉할 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "밀봉구"라는 용어, "제1 밀봉구"라는 문구, "제2 밀봉구"라는 문구 등은 두 물체 사이의 유체 누출의 가능성을 제거하거나 감소시키는 두 물체 사이의 폐쇄물을 의미한다. "밀봉구"는 (i) 두 물체(예를 들어, 용접, 납땜, 고정, 클램핑, 접착제로 접착된 두 물체) 사이의 접촉, (ii) 두 물체 사이에 배열되어 두 물체와 접촉하는 디바이스, 또는 (iii) 이들의 조합을 포함할 수 있다. 두 물체 사이에 배열되어 두 물체와 접촉하는 디바이스는 예를 들어 고무 밀봉구(예를 들어, VITON® 고무 밀봉구), 금속 밀봉구(예를 들어, PARKER HANNIFIN® 금속 밀봉구), 개스킷 등을 포함할 수 있다.
헤드 유닛은 튜브의 입구에 유체를 제공하거나 또는 튜브의 출구에서 나오는 유체가 헤드 유닛에서 나가는 것을 허용하도록 구성되는 하나 이상의 구멍을 한정할 수 있다. 하나 이상의 구멍은 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다. 헤드 유닛은 클램프 또는 다른 디바이스를 고정하기 위한 체결구가 슬라이딩 가능하게 배열되는 하나 이상의 구멍을 한정할 수 있다.
일부 실시형태에서, 튜브는 캡을 포함할 수 있고, 캡은 헤드 유닛에 용접되거나, 클램핑되거나, 또는 헤드 유닛을 포함할 수 있다(예를 들어, 캡과 헤드 유닛은 단일 물체의 일체형 부분이다). 따라서, 밀봉구는 포함되지 않을 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치는 또한 제1 구멍을 한정하는 제2 헤드 유닛, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제1 체결구로서, 제1 체결구는 제1 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제1 체결구, 및 제2 헤드 유닛과 제1 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제1 탄성 압축 가능한 장치를 포함한다.
일부 실시형태에서, 장치는 또한 제1 구멍과 제2 구멍을 한정하는 제2 헤드 유닛, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제1 체결구로서, 제1 체결구는 제1 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제1 체결구, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제2 체결구로서, 제2 체결구는 제2 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제1 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제2 체결구, 제2 헤드 유닛과 제1 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제1 탄성 압축 가능한 장치, 및 제2 헤드 유닛과 제2 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제2 탄성 압축 가능한 장치를 포함하며, 여기에서 튜브의 제2 단부와 제2 헤드 유닛은 서로 접촉한다. 일부 실시형태에서, 장치는 제2 헤드 유닛에 의해 획정된 제3 구멍, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제3 체결구로서, 제3 체결구는 제3 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제3 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제3 체결구, 및 제2 헤드 유닛과 제3 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제3 탄성 압축 가능한 장치를 포함한다. 일부 실시형태에서, 장치는 제2 헤드 유닛에 의해 획정된 제4 구멍, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 제4 체결구로서, 제4 체결구는 제4 구멍에 슬라이딩 가능하게 배열되고, 제4 체결구의 제2 단부는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는, 상기 제4 체결구, 및 제2 헤드 유닛과 제4 체결구의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에 배열된 제4 탄성 압축 가능한 장치를 포함한다. 제1, 제2, 제3 및 제4 탄성 압축 가능한 장치는 제1 헤드 유닛을 위해 선택된 것들과 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1, 제2, 제3, 또는 제4 탄성 압축 가능한 장치는 각각 제2 헤드 유닛의 제1 체결구, 제2 체결구, 제3 체결구 또는 제4 체결구에 슬라이딩 가능하게 장착된 하나 이상의 디스크 스프링을 포함한다. 일부 실시형태에서, 장치는 각각 제2 헤드 유닛의 제1 체결구, 제2 체결구, 제3 체결구, 또는 제4 체결구에 슬라이딩 가능하게 장착된 1개 내지 1,000개, 1개 내지 750개, 1개 내지 500개, 1개 내지 250개, 1개 내지 100개, 1개 내지 50개, 1개 내지 25개, 또는 2개 내지 24개의 디스크 스프링을 포함한다.
제2 헤드 유닛은 튜브의 제2 단부와 같은 튜브의 일부와 접촉할 수 있다. 제2 헤드 유닛은 제2 밀봉구를 포함할 수 있으며, 튜브(예를 들어, 제2 캡)의 제2 단부와 같은 튜브의 일부는 제2 밀봉구와 접촉한다. 제2 밀봉구는 임의의 공지된 밀봉구를 포함할 수 있고, 유체 누출의 가능성을 방지하거나 제거하고 그리고/또는 압력과 같은 본 명세서에서의 방법의 하나 이상의 매개변수를 견디도록 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제2 밀봉구는 고무를 포함한다. 예를 들어, 제2 밀봉구는 제2 헤드 유닛과 접촉하는 제2 단부와 같은 튜브(예를 들어, 제2 캡)의 부분이 실질적으로 원통형일 때 실질적으로 원형일 수 있는 고무 링을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제2 밀봉구는 금속 링과 같은 금속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 제2 헤드 유닛은 튜브(예를 들어, 제2 캡)의 제2 단부와 같은 튜브의 일부를 수용하도록 구성된 함몰부를 포함한다. 제2 밀봉구는 존재하는 경우 함몰부에 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제2 헤드 유닛은 밀봉구의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하고, 밀봉구는 제2 헤드 유닛의 함몰부에 배열된다. 일부 실시형태에서, 튜브(예를 들어, 캡)는 밀봉구의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하고, 밀봉구는 튜브의 함몰부에 배열된다. 일부 실시형태에서, 제2 헤드 유닛은 밀봉구의 제1 부분을 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하고, 튜브(예를 들어, 캡)는 밀봉구의 제2 부분을 수용하도록 구성된 함몰부를 포함하고, 밀봉구는 제2 헤드 유닛 및 튜브의 함몰부들에 배열된다. 제2 헤드 유닛은 일반적으로 구멍을 수용하고 튜브와 접촉할 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있다. 제2 헤드 유닛은 일반적으로 구멍을 수용하고 튜브와 접촉할 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되는 헤드 유닛을 포함한다. 일부 실시형태에서, 장치는 제1 헤드 유닛과 제2 헤드 유닛을 포함하고, 제1 헤드 유닛과 제2 헤드 유닛 중 하나 또는 둘 모두는 어플리케이터에 고정 가능하게 장착된다.
일부 실시형태에서, 헤드 유닛은 튜브에 고정 가능하게 장착된다. 예를 들어, (i) 제1 헤드 유닛은 튜브의 제1 단부에 고정 가능하게 장착될 수 있거나, (ii) 제2 헤드 유닛은 튜브의 제2 단부에 고정 가능하게 장착될 수 있거나, 또는 (iii) 제1 헤드 유닛은 튜브의 제1 단부에 고정 가능하게 장착될 수 있고 제2 헤드 유닛은 튜브의 제2 단부에 고정 가능하게 장착될 수 있다. 헤드 유닛은 헤드 유닛의 적어도 일부를 튜브의 적어도 일부에 용접하는 것에 의해 튜브에 고정 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 튜브가 금속 캡(예를 들어, KOVAR® 합금 금속 캡)을 포함할 때, 금속 캡은 헤드 유닛에 용접될 수 있다. 일부 실시형태에서, (i) 제1 헤드 유닛은 튜브의 제1 단부에 용접되거나, (ii) 제2 헤드 유닛은 튜브의 제2 단부에 용접되거나, 또는 (iii) 제1 헤드 유닛은 튜브의 제1 단부에 용접되고 제2 헤드 유닛은 튜브의 제2 단부에 용접된다.
어플리케이터는 일반적으로 마이크로파를 보유할 수 있는 재료를 포함하여 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 일부 실시형태에서, 어플리케이터는 스테인리스강과 같은 금속으로 형성된다.
어플리케이터는 임의의 두께의 외벽 및/또는 내벽(예를 들어, 용기의 챔버를 분할하는 것들)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 외벽 및/또는 내벽은 약 0.0002m 내지 약 0.05m, 약 0.0005m 내지 약 0.05m, 약 0.001m 내지 약 0.04m, 약 0.002m 내지 약 0.03m, 약 0.002m 내지 약 0.02m, 약 0.002m 내지 약 0.01m, 약 0.002m 내지 약 0.05m, 약 0.002m 내지 약 0.005m, 약 0.003m 내지 약 0.004m, 또는 약 0.003m 내지 약 0.0032m의 두께를 갖는다. 용기와 용기의 챔버(들)는 일반적으로 임의의 치수를 가질 수 있다. 용기가 2개 이상의 챔버를 포함하면, 각각의 챔버는 동일하거나 상이한 치수를 가질 수 있다. 용기 또는 모듈형 유닛의 챔버는 다각형 챔버(예를 들어, 정사각형, 직사각형, 삼각형 등인 단면 형상) 또는 비다각형 챔버(예를 들어, 원형, 타원형 등인 단면 형상)일 수 있다. 용기 및/또는 용기 또는 모듈형 유닛에서의 챔버는 다중 모드 챔버 또는 단일 모드 챔버로서 구성(예를 들어, 치수화)될 수 있다. 용기 및/또는 용기 또는 모듈형 유닛에서의 챔버는 복수의 마이크로파와 같은 전자기파의 적어도 일부가 튜브 또는 튜브에서의 서셉터 재료로 지향되도록 구성(예를 들어, 치수화)될 수 있으며, 이는 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시형태에서, 어플리케이터는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서는 적외선 온도 센서와 같은 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 튜브의 외부 온도와 같은 튜브의 온도를 모니터링하거나 결정하는 데 사용될 수 있다. 어플리케이터의 하나 이상의 챔버는 튜브를 따르는 온도 구배가 결정 및/또는 모니터링되는 것을 허용하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 튜브를 통과하는 유체가 가열됨에 따라서, 튜브의 온도는 제1 단부로부터 제2 단부로 증가할 수 있다. 이러한 구배를 모니터링하거나 결정하는 것에 의해, 원하는 방식으로 온도 구배를 제어하도록 조정이 만들어질 수 있다. 하나 이상의 센서는 거리 검출 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서는 하나 이상의 센서에 의해 수집된 데이터에 응답하여 장치 또는 시스템의, 마이크로파 발생기와 같은 구성요소의 하나 이상의 매개변수를 조정하는 제어기와 통신할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 온도 센서와 같은 하나 이상의 센서로부터 수집된 데이터에 응답하여 마이크로파 발생기의 하나 이상의 매개변수(예를 들어, 전력, 주파수 등)를 조정할 수 있다.
서셉터 재료
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "서셉터 재료"라는 문구는 마이크로파와 같은 전자기 에너지를 열로 변환하는 재료를 의미한다. 서셉터 재료는 금속, 반금속, 유전체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 서셉터 재료는 산화철과 같은 산화금속을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 탄화규소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 탄화규소, 자철석, 제올라이트, 석영, 페라이트, 카본 블랙, 흑연, 화강암, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 자철석을 포함한다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 서셉터 재료의 중량을 기준으로 적어도 25 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 75 중량%, 또는 100 중량%의 자철석을 포함한다. 예를 들어, 서셉터 재료는 (i) 서셉터 재료의 중량을 기준으로 적어도 25 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 75 중량%의 자철석, 및 (ii) 충전제 및/또는 자철석 이외의 산화철과 같은 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 서셉터 재료의 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 75 중량%, 또는 100 중량%의 금속, 반금속, 유전체, 또는 이들의 조합을 포함한다.
서셉터 재료는 임의의 형태일 수 있다. 예를 들어, 서셉터 재료는 미립자 형태, 모놀리식 형태, 또는 이들의 조합의 형태일 수 있다. 서셉터 입자가 미립자 형태일 때, 입자는 서로 물리적으로 결합되거나 결합되지 않을 수 있다. 서셉터 재료는 서셉터 재료의 복수의 소결 입자와 같은 소결 재료를 포함할 수 있다. 서셉터 재료는 서셉터 재료의 다공성 입자 및/또는 서셉터 재료의 다공성 모놀리식과 같은 다공성 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 유체가 튜브 내에 배치되고/되거나 튜브를 횡단하는 것을 허용하는 형태이다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 튜브 외부의 유체 또는 기타 재료가 가열되는 것을 허용하는 형태이다. 예를 들어, 유체 또는 직물과 같은 재료는 튜브의 외부 표면과 접촉하고, 이에 의해 유체 또는 재료를 가열할 수 있다.
서셉터 재료가 미립자 형태인 경우, 입자는 실질적으로 균일한 크기 또는 불균일한 크기를 가질 수 있으며; 입자는 임의의 규칙적이거나 불규칙한 형상(예를 들어, 구형, 플러그, 부스러기, 침상 등)일 수 있다. 미립자 형태일 때, 서셉터 재료는 약 1nm 내지 약 10mm, 약 5nm 내지 약 10mm, 약 10nm 내지 약 10mm, 약 50nm 내지 약 10mm, 약 100nm 내지 약 10mm, 약 500nm 내지 약 10mm 약 1μm 내지 약 10mm, 약 25μm 내지 약 10mm, 약 75μm 내지 약 10mm, 약 0.1mm 내지 약 10mm, 약 0.5mm 내지 약 10mm, 약 0.5mm 내지 약 8mm, 약 0.5mm 내지 약 7mm, 약 0.1mm 내지 약 5mm, 약 0.5mm 내지 약 5mm, 약 0.5mm 내지 약 4mm, 약 0.5mm 내지 약 3mm, 또는 약 0.5mm 내지 약 2mm의 평균 최대 치수를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 미립자 형태이고, 서셉터 재료는 약 1nm 내지 약 50nm, 약 3nm 내지 약 40nm, 또는 약 3nm 내지 약 35nm의 평균 최대 치수를 갖는다. 예를 들어, 서셉터 재료는 약 3nm 내지 약 32nm의 평균 직경을 갖는 Fe3O4 나노입자를 포함할 수 있다. 서셉터 재료는 씨드리스 열분해 기술(seed-less thermolysis technique)(예를 들어, 문헌[Mohapatra, J. et al. Phys. Chem. Chem. Phys., 2018, 20, 12879-12887] 참조)과 같은 임의의 공지된 기술에 의해 합성된 나노입자를 포함한다. 서셉터 재료의 입자가 실질적으로 구형 또는 구형일 때, 평균 최대 치수는 평균 최대 직경이다. 임의의 특정 이론에 얽매이기를 바라지 않고, 서셉터 재료의 입자 크기의 선택은 가열 효율, 압력 강하 등과 같은 본 명세서에서의 방법의 하나 이상의 특성을 변경할 수 있고 그러므로 입자 크기가 이에 따라 선택될 수 있는 것으로 믿어진다.
튜브의 내부 저장소는 임의의 양의 서셉터 재료를 수용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 튜브의 내부 저장소(또는 하나 이상의 보유 디바이스가 존재하여 이용 가능한 부분을 한정할 때 내부 저장소 튜브의 이용 가능한 부분)에서, 내부 저장소 또는 그 이용 가능한 부분의 약 30 vol% 내지 약 100 vol%, 약 50 vol% 내지 약 100 vol%, 약 70 vol% 내지 약 100 vol%, 약 90 vol% 내지 약 100 vol%, 또는 약 100 vol%의 양으로 존재한다.
일부 실시형태에서, 튜브의 내부 저장소는 유체가 튜브 내에 배치되는 것을 허용하는 일정량의 서셉터 재료를 수용한다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료는 튜브의 내부 저장소(또는 하나 이상의 보유 디바이스가 존재하여 이용 가능한 부분을 한정할 때 내부 저장소 튜브의 이용 가능한 부분)에서, 내부 저장소 또는 그 이용 가능한 부분의 약 30 vol% 내지 약 90 vol%, 내부 저장소 또는 그 이용 가능한 부분의 약 30 vol% 내지 약 80 vol%, 내부 저장소 또는 그 이용 가능한 부분의 약 30 vol% 내지 약 70 vol%, 내부 저장소 또는 그 이용 가능한 부분의 약 40 vol% 내지 약 60 vol%, 또는 내부 저장소 또는 그 이용 가능한 부분의 약 50 vol%의 양으로 존재한다.
서셉터 재료가 모놀리식 형태일 때, 서셉터 재료의 모놀리스(monolith)는 일반적으로 (i) 튜브 또는 튜브 내의 하우징에서의 배치, (ii) 튜브를 횡단하는 유체, 또는 (iii) 이들의 조합인 것을 허용하는 임의의 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료의 모놀리스는 적어도 3:1의 길이:폭 비율(예를 들어 원통 형상)을 갖는 하나 이상의 세장형 모놀리스를 포함하고, 이에 의해 "유체가 세장형 모놀리스의 외부 표면과 튜브의 내부 표면에 의해 적어도 부분적으로 한정된 영역을 횡단할 수 있는 "튜브 내 튜브" 구성을 형성한다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 세장형 모놀리스는 튜브에서 임의의 방식으로 배열된다. 일부 실시형태에서, 서셉터 재료의 모놀리스는 튜브의 내부 저장소 또는 그 이용 가능한 부분의 치수에 대응하는 크기 또는 형상을 가지며, 이는 튜브가 튜브 외부의 유체 또는 재료(예를 들어, 튜브의 외부 표면과 접촉하는 유체 또는 재료)를 가열하도록 구성될 때 바람직할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 모놀리스는 튜브에서 임의의 방식으로 배열된 3:1 미만의 길이:폭 비율(예를 들어, 구형, 직사각형, 정사각형 또는 타원형 형상)을 갖는 하나 이상의 캡슐 형상 모놀리스를 포함한다. 2개 이상의 모놀리스가 튜브에서 존재할 때, 2개 이상의 모놀리스는 임의의 규칙적 또는 불규칙적 패턴으로 튜브에서 배열될 수 있다.
서셉터 재료는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 하나 이상의 첨가제는 (i) 서셉터 재료와 함께 튜브 내에 배치되고(예를 들어, 서셉터 재료에 고르게 또는 고르지 않게 분산되고), (ii) 복수의 마이크로파를 열로 변환할 수 없는 충전제와 같은 임의의 재료를 포함할 수 있다. 충전제는 서셉터 재료의 취급을 용이하게 하고, 튜브에서 유체 흐름에 대한 저항을 감소시키고, 튜브에서 서셉터 재료의 다양한 분산을 달성하는 등을 위한 것과 같은 임의의 이유 때문에 포함될 수 있다. 충전제는 튜브 내에서 서셉터 재료의 농도 구배를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 충전제는 유체가 튜브를 횡단함에 따라서 연속적으로 또는 간헐적으로 증가(또는 감소)하는 일정 농도 또는 양의 서셉터 재료를, 튜브 내에 배치된 유체가 만나는 것을 허용할 수 있다. 하나 이상의 첨가제는 서셉터 재료의 중량을 기준으로 50 중량%를 초과하지 않는 총량으로 서셉터 재료에서 존재할 수 있다. 즉, 2개의 첨가제를 포함하는 서셉터 재료가 100 g의 질량을 가지면, 2개의 첨가제의 질량의 합은 50 g을 초과하지 않았을 것이다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 첨가제는 서셉터 재료의 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 10 중량%의 양으로 서셉터 재료에서 존재한다.
마이크로파 발생기
임의의 공지된 마이크로파 발생기가 본 명세서에서 설명된 장치에 포함될 수 있거나 방법에서 사용될 수 있다. 장치가 2개 이상의 마이크로파 발생기를 포함할 때, 2개 이상의 마이크로파 발생기는 동일하거나 상이할 수 있다. 장치가 2개 이상의 마이크로파 발생기를 포함할 때, 2개 이상의 마이크로파 발생기는 본 명세서에서 기술된 방법 동안 동일하거나 상이한 매개변수(예를 들어, 전력, 주파수, 파장 등)에서 작동될 수 있다.
하나 이상의 마이크로파 발생기는 마그네트론 연속파(CW) 또는 펄스 마이크로파 발생기, 고체 상태 고정 주파수 또는 가변 주파수 마이크로파 발생기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 마이크로파 발생기는 일반적으로 임의의 전력(예를 들어, 200 W 내지 100 kW)일 수 있고/있거나 임의의 주파수(예를 들어, 915 MHz 내지 28 GHz) 및/또는 파장(1mm 내지 1m)에서 작동할 수 있다. 하나 이상의 마이크로파 발생기는 SAIREM® 마이크로파 발생기(Decines-Charpiue, 프랑스 소재)와 같은 시판되는 마이크로파 발생기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 마이크로파 발생기는 다음의 표 1로부터 선택된 하나 이상의 마이크로파 발생기를 포함할 수 있다:
| 실시형태 번호 | 유형 | 주파수 | 전력 |
| 1 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 2.45 GHz | 2 kW |
| 2 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 2.45 GHz | 3 kW |
| 3 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 2.45 GHz | 6 kW |
| 4 | 고체 상태 고정 또는 가변 주파수 | 2.45 GHz | 200 W |
| 5 | 고체 상태 고정 또는 가변 주파수 | 2.45 GHz | 450 W |
| 6 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 915 MHz | 18 kW |
| 7 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 915 MHz | 36 kW |
| 8 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 915 MHz | 54 kW |
| 9 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 915 MHz | 72 kW |
| 10 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 915 MHz | 75 kW |
| 11 | 마그네트론 CW 또는 펄스 | 915 MHz | 100 kW |
| 12 | 고체 상태 고정 또는 가변 주파수 | 915 MHz | 600 W |
일부 실시형태에서, 하나 이상의 마이크로파 발생기는 전술한 표의 실시형태 1 내지 12로부터 독립적으로 선택된 1개 내지 10개의 마이크로파 발생기를 포함한다.
탄소질 재료 공급기
본 명세서에서의 시스템은 탄소질 재료 공급기를 포함할 수 있다. 탄소질 재료 공급기는 반응기와 같은, 시스템의 구성요소에 탄소질 재료를 제공하도록 구성될 수 있다. 탄소질 공급기는 임의의 힘을 사용하여 반응기와 같은, 시스템의 구성요소에 탄소질 재료를 제공하도록 구성될 수 있다. 힘은 중력을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 탄소질 재료 공급기는 호퍼를 포함한다. 일부 실시형태에서, 탄소질 재료 공급기는 호퍼와 잠금 호퍼를 포함한다. 잠금 호퍼는 전형적으로 호퍼와 반응기 사이에 배열된다. 잠금 호퍼는 호퍼, 반응기, 또는 호퍼와 반응기 둘 다와 유체 연통할 수 있다.
탄소질 재료 공급기의 적어도 하나의 구성요소는 공정 가스 공급기와 유체 연통할 수 있다. 예를 들어, 공정 가스 공급기는 탄소질 재료 공급기의 잠금 호퍼와 유체 연통할 수 있다.
일부 실시형태에서, 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3, 도 4, 도 5a, 도 5b, 도 6 및 도 7의 시스템(100, 200, 201, 202, 203, 300, 400, 500, 501, 600, 700)은 각각 도 8에 도시된 바와 같이 탄소질 재료 공급기(140)를 포함한다. 도 8은 도 5b의 구성요소와, 호퍼(141) 및 잠금 호퍼(142)를 포함하는 탄소질 재료 공급기(140)를 포함하는 시스템(800)의 실시형태를 도시한다. 잠금 호퍼(142)는 제1 공정 가스 공급기(180)와 유체 연통하지만, 다른 구성도 고려된다. 호퍼(141)와 잠금 호퍼(142)는 서로 유체 연통할 수 있다. 잠금 호퍼(142)와 반응기(110)는 서로 유체 연통할 수 있다. 비록 도 7의 시스템(800)이 도 5b의 시스템(501)의 구성요소를 포함하더라도, 도 8의 탄소질 재료 공급기(140)는 각각 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3, 도 4, 도 5a, 도 6, 및 도 7에 각각 도시된 시스템(100, 200, 201, 202, 203, 300, 400, 500, 600) 중 임의의 시스템에 포함될 수 있다.
탄소질 재료 공급기는 히터를 포함할 수 있다. 히터는 시스템의 반응기 또는 다른 구성요소에 탄소질 재료의 배치 전에 탄소질 재료 공급기의 적어도 일부에 배치된 탄소질 재료를 가열하는 데 사용될 수 있다.
탄소질 재료가 페이스트 또는 슬러리의 구성요소일 때, 탄소질 재료 공급기는 페이스트 또는 슬러리를 운반하도록 구성된 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄소질 재료 공급기는 반응기와 유체 연통되는 펌프(예를 들어, 슬러리 펌프) 및 고체 탄소질 재료를 함유하는 슬러리가 배치되는 저장소를 포함할 수 있다.
밸브
본 명세서에서 기술된 시스템은 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브는 시스템의 구성요소 사이에서 유체 및/또는 탄소질 재료의 이동을 제어하는 데 사용될 수 있다. 밸브 또는 밸브들의 조합은 본 명세서에서 설명된 공정 동안 개방/폐쇄될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 기술된 시스템은 제1 공정 가스 공급기와 반응기 사이에 배열된 밸브; 수소 공여체 공급기와 반응기 사이에 배열된 밸브; 응축기와 반응기 사이에 배열된 밸브; 생성물 액체 수집 저장소와 반응기 사이에 배열된 밸브; 제1 공정 가스 공급기와 탄소질 재료 공급기 사이에 배열된 밸브; 제2 공정 가스 공급기와 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열된 밸브; 반응기의 제1 개구와 순환 도관의 펌프 사이에 배열되어 이들과 유체 연통하는 밸브; 반응기의 제2 개구와 펌프 사이에 배열되어 이들과 유체 연통하는 밸브; 또는 이들의 조합을 포함한다.
비록 본 개시내용의 부분들이 다양한 밸브를 "제1 밸브", "제2 밸브", "제3 밸브" 등으로 지칭하더라도, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 편의를 위해서만 사용되며, 시스템이 높은 번호의 밸브(예를 들어, "제4" 또는 "제6")로서 본 명세서에서 특징화되는 밸브가 포함되면 낮은 번호의 밸브(예를 들어, "제3")가 시스템에서 반드시 존재하여야만 함을 나타내지 않는다.
시스템의 하나 이상의 밸브는 독립적으로 임의의 유형의 밸브(예를 들어, 게이트 밸브, 글로브 밸브, 앵글 밸브, 볼 밸브, 플러그 밸브, 다이어프램 밸브 등)를 포함할 수 있으며, 임의의 목적(예를 들어, 순환 밸브, 드레인 밸브 등)을 제공할 수 있다.
예를 들어, 시스템은 반응기의 제1 개구와 순환 도관의 펌프 사이에 배열된 밸브를 포함할 수 있으며, 밸브는 순환 밸브이다. 추가 예로서, 시스템은 또한 반응기의 제2 개구와 순환 도관의 펌프 사이에 배열된 밸브를 포함할 수 있고, 밸브는 드레인 밸브이다. 또 다른 예로서, 시스템은 또한 반응기의 제2 개구와 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열된 밸브를 포함할 수 있고, 밸브는 드레인 밸브이다.
시스템이 순환 도관을 포함할 때, 수소 공여체 공급기와 반응기 사이에 배열된 밸브는 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 수소 공여체 공급기와 순환 도관 사이에 배열될 수 있으며; 반응기와 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열된 밸브는 보다 구체적으로 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 반응기와 순환 도관 사이에 배열될 수 있다.
시스템의 일 실시형태가 도 9에 도시되어 있다. 도 9의 시스템(900)은 반응기(110), 및 반응기(110)와 적어도 부분적으로 접촉하는 반응기 히터(111)를 포함한다. 도 9의 시스템(900)은 또한 탄소질 재료 공급기(140)를 포함한다. 도 9의 시스템(900)의 탄소질 재료 공급기(140)는 호퍼(141) 및 잠금 호퍼(142)를 포함한다. 잠금 호퍼(142)는 호퍼(141), 반응기(110) 및 제1 공정 가스 공급기(180)와 유체 연통하고, 제1 공정 가스 공급기(180)는 또한 반응기(110)와 유체 연통한다. 도 9의 시스템(900)은 또한 반응기(110)와 유체 연통하는 응축기(160), 및 응축기(160)와 유체 연통하는 생성물 응축수 수집 저장소(170)를 포함한다. 도 9의 시스템(900)은 또한 순환 도관(210)을 포함한다. 순환 도관(210)은 반응기(110)와 유체 연통하는 펌프(150)를 포함한다. 도 9의 시스템(900)은 또한 장치(121)를 포함하는 수소 공여체 공급기(120)를 포함한다. 장치(121)는 전자기파 투과성 재료로 적어도 부분적으로 형성된 튜브(122), 및 어플리케이터(123)를 포함한다. 서셉터 재료가 튜브(122) 내에 배치될 수 있다. 비록 도 9의 튜브(122)의 양쪽 단부가 2개의 헤드 유닛(124) 및 디스크 스프링(125)을 통해 어플리케이터(123)에 스프링 장착되더라도, 본 명세서에서 설명된 구성을 포함하여 다른 구성도 고려된다. 도 9의 시스템(900)은 또한 장치(121)와 유체 연통하는 열교환기(126)를 포함한다. 수소 공여체는 장치(121)에 의해 가열될 수 있고, 가열된 수소 공여체의 전부 또는 일부는 반응기(110)에 제공되거나, 열교환기(126)를 통해 냉각되어 장치(121)로 복귀되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있다. 도 9의 시스템(900)은 또한 반응기(110) 및 순환 도관(210)과 유체 연통하는 생성물 액체 수집 저장소(130), 및 생성물 액체 수집 저장소(130)와 유체 연통하는 선택적인 제2 공정 가스 공급기(190)를 포함한다. 제2 공정 가스 공급기(190)가 존재하지 않을 때, 제1 공정 가스 공급기(180)로부터의 공정 가스는 도 9에 도시된 선택적 라인(181)에 의해 반응기(110)로부터 생성물 액체 수집 저장소(130)로 제공될 수 있다. 도 9의 시스템(900)은 또한 제1 공정 가스 공급기(180)와 반응기(110) 사이에 배열된 제1 밸브(1); 수소 공여체 공급기(120)와 반응기(110), 보다 구체적으로 수소 공여체 공급기(120)와 순환 도관(210) 사이에 배열된 제2 밸브(2); 응축기(160)와 반응기(110) 사이에 배열된 제3 밸브(3); 반응기(110)의 제2 개구(113)와 생성물 액체 수집 저장소(130), 보다 구체적으로 반응기(110)와 순환 도관(210)의 펌프(150) 사이에 배열된 제4 밸브(4)를 포함한다.
도 9의 시스템(900)은 또한 제1 공정 가스 공급기(180)와 탄소질 재료 공급기(140), 보다 구체적으로 탄소질 재료 공급기(140)의 잠금 호퍼(142) 사이에 배열된 제5 밸브(5)를 포함한다.
도 9의 시스템(900)은 또한 선택적인 제2 공정 가스 공급기(190)와 생성물 액체 수집 저장소(130) 사이에 배열된 제6 밸브(6)를 포함한다.
도 9의 시스템(900)은 또한 반응기(110)의 제1 개구(112)와 순환 도관(210)의 펌프(150) 사이에 배열된 제7 밸브를 포함한다.
도 9의 시스템(900)은 또한 생성물 액체 수집 저장소(130)와 반응기(110) 사이, 더 구체적으로 생성물 액체 수집 저장소(130)와 순환 도관(210) 사이에 배열된 제8 밸브를 포함한다.
도 9의 시스템(900)은 또한 호퍼(141)와 잠금 호퍼(142) 사이에 배열된 제9 밸브(9), 및 잠금 호퍼(142)와 반응기(110) 사이에 배열된 제10 밸브(10)를 포함한다. 이들 밸브는 잠금 호퍼(142)가 시스템의 다른 구성요소로부터 밀봉되는 것을 허용하며, 이에 의해 예를 들어 탄소질 재료를 제1 공정 가스 공급기(180)로부터의 공정 가스와 접촉시키거나, 또는 탄소질 재료를 가열하거나, 또는 이들의 조합에 의해 잠금 호퍼(142) 내의 탄소질 재료가 반응을 위해 준비되는 것을 허용할 수 있다.
도 9의 시스템(900)은 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7, 제8, 제9, 및 제10 밸브를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 이들 밸브의 임의의 조합은 도 9의 시스템(900) 또는 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 3, 도 4, 도 5a, 도 6, 도 7, 및 도 8에 도시된 시스템(100, 200, 201, 202, 203, 300, 400, 500, 600, 700, 800)에 각각 나타날 수 있다.
방법
액화 방법이 본 명세서에서 제공된다. 방법은 일반적으로 임의의 장비를 사용하여 수행될 수 있으며, 일부 실시형태에서, 방법은 본 명세서에서 기술된 시스템을 사용하여 수행된다. 본 명세서에서 제공되는 방법은 일괄 액화 공정 또는 연속 액화 공정을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 수소 공여체를 제공하는 단계; 및 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 접촉시켜 고체 탄소질 재료의 적어도 일부를 유체 생성물과 같은 생성물로 전환시키는 단계를 포함한다. 유체 생성물은 가스, 액체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 수소 공여체는 임의의 온도에서 제공될 수 있으며; 예를 들어, 수소 공여체는 적어도 100℃, 적어도 200℃ 또는 적어도 300℃의 온도를 가질 수 있다. 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 임의의 압력에서 발생할 수 있다. 압력은 대기압(예를 들어, 약 0 psig) 또는 대기압보다 큰 임의의 압력일 수 있다. 일부 실시형태에서, 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 수소 공여체의 임계 압력 이상의 압력에서 일어난다. 일부 실시형태에서, 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 수소 공여체의 임계 압력보다 약 10 psi 낮은 압력으로부터 수소 공여체의 임계 압력까지의 범위의 압력에서 일어난다.
일부 실시형태에서, 방법은 수소 공여체를 제공하는 단계; 및 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 수소 공여체의 임계 압력 이상의 압력에서 접촉시켜 고체 탄소질 재료의 적어도 일부를 생성물로 전환시키는 단계를 포함한다. 수소 공여체는 적어도 300℃의 온도를 가질 수 있다.
수소 공여체는 일반적으로 고체 탄소질 재료와 수소 공여체로부터 원하는 생성물을 생성하기에 유효한 임의의 온도에서 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체는 약 300℃ 내지 약 600℃, 약 350℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 425℃ 내지 약 575℃, 450℃ 내지 약 550℃, 또는 475℃ 내지 약 525℃의 온도를 갖는다.
임계 압력 이상의 압력은 공정에서 사용되는 수소 공여체에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시형태에서, 임계 압력 이상의 압력은 약 550 psig 내지 약 750 psig(약 3.8 MPa 내지 약 5.17 MPa), 또는 약 650 psig 내지 약 700 psig(약 4.48 MPa 내지 약 4.83 MPa)이다.
수소 공여체를 제공하는 단계는 수소 공여체를 예를 들어 적어도 100℃, 적어도 200℃, 적어도 300℃, 또는 적어도 400℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다.
수소 공여체의 가열은 임의의 공지 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 수소 공여체는 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 미국 특허 출원 제17/167,275호(미국 특허 출원 공개 2021/0243857로 공개됨) 및 PCT 국제 출원 PCT/US21/16524(WO 2021/158729로 공개됨)에 기술된 방법, 시스템, 또는 장치 중 임의의 것을 사용하여 적어도 부분적으로 가열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체를 제공하는 단계는 (a) 가열된 서셉터 입자와 같은 가열된 서셉터 재료를 제공하기 위해 전자기 에너지로 서셉터 재료, 예를 들어 서셉터 입자를 조사하는 단계; 및 (b) 수소 공여체를 가열된 서셉터 입자와 접촉시켜 수소 공여체를 예를 들어 적어도 300℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 전자기 에너지는 마이크로파 에너지를 포함할 수 있다. 수소 공여체를 가열된 서셉터 입자와 접촉시키기 전에, 수소 공여체는 임의의 공지 기술을 사용하여 예열(예를 들어, 적어도 200℃의 온도로)될 수 있다.
수소 공여체를 제공하는 단계는 전자기파로 조사되는 서셉터 재료를 수용하는 튜브를 통해 수소 공여체를 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 수소 공여체 또는 그 일부는 원하는 온도에 도달할 때까지 가열 장치의 튜브를 한 번 이상 통과할 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 서셉터 입자와 같은 가열된 서셉터 재료와 수소 공여체를 접촉시켜 적어도 100℃/분, 적어도 200℃/분, 적어도 300℃/분, 적어도 400℃/분 또는 적어도 500℃/분의 속도로 수소 공여체를 가열키는 단계를 포함한다. 방법은 일괄 공정 또는 연속 공정을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 단계 (b)는 가열된 서셉터 입자의 체적을 통해 수소 공여체를 유동시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 단계 (a) 및 (b)는 서셉터 입자 및 수소 공여체를 수용하는 공통 용기(예를 들어, 튜브)에서 수행된다.
일부 실시형태에서, 방법은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 가열 장치를 제공하는 단계; 수소 공여체를 일정 유량으로 용기(예를 들어, 튜브)의 입구에 배치하는 단계; 복수의 전자기파를 어플리케이터에 도입하여, 복수의 전자기파로 서셉터 재료의 적어도 일부를 조사하여 수소 공여체가 튜브 내에 있는 동안 열을 발생시켜 가열된 수소 공여체를 생성하는 단계; 및 가열된 수소 공여체를 튜브 출구에서 수집하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 방법은 또한 (i) 가열된 수소 공여체의 적어도 일부를 튜브의 입구에 배치하는 단계; (ii) 복수의 전자기파를 어플리케이터에 도입하여, 복수의 전자기파로 서셉터 재료의 적어도 일부를 조사하여, 가열된 수소 공여체가 튜브 내에 있는 동안 열을 발생시켜 추가의 가열된 수소 공여체를 생성하는 단계; 및 (iii) 추가의 가열된 수소 공여체를 튜브 출구에서 수집하는 단계를 포함한다. 단계 (i) 내지 (iii)는 증가된 온도를 갖는 추가의 가열된 수소 공여체를 생성하기 위해 1회 이상 반복될 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 또한 가열된 유체를 입구에 배치하기 전에 가열된 수소 공여체의 온도를 적어도 5% 감소시키는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 온도는 열교환기를 사용하여 낮추어질 수 있다.
본 명세서에서 기술된 수소 공여체를 제공하기 위한 단계는 동시에, 실질적으로 연속적인 방식으로, 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다.
수소 공여체는 용기(예를 들어, 튜브)에서 원하는 체류 시간을 가질 수 있다. 수소 공여체는 고작 10분, 8분, 5분, 3분 또는 1분의 체류 시간을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체는 0.1 내지 5분의 체류 시간을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "체류 시간"이라는 문구는 (i) 방법이 연속적일 때 유체가 용기를 1회 통과하는 동안 수소 공여체가 용기(예를 들어, 튜브)에서 소비하는 시간, 또는 (ii) 수소 공여체가 가열된 서셉터 입자와 접촉을 유지하는 시간을 의미한다.
수소 공여체는 튜브 내에 배치될 수 있거나 또는 임의의 유량으로 일정 체적의 서셉터 재료를 통과할 수 있다. 유량은 튜브의 크기 등과 같은 번호 매개변수에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 유량은 약 0.1 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 750 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 500 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 250 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 100 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 50 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 25 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 10 리터/분, 약 0.1 리터/분 내지 약 5 리터/분, 약 0.2 리터/분 내지 약 3 리터/분, 약 0.2 리터/분 내지 약 1.2 리터/분, 약 900 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 800 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 700 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 600 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 500 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 400 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 300 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 250 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 200 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 100 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 75 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 50 리터/분 내지 약 1,000 리터/분, 약 10 리터/분 내지 약 1,000 리터/분이다. 일부 실시형태에서, 유량은 적어도 5 리터/분, 적어도 10 리터/분, 적어도 15 리터/분, 또는 적어도 20 리터/분이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "유량"이라는 용어는 수소 공여체가 튜브의 입구에 배치되는 속도를 의미한다. 수소 공여체의 온도가 증가함에 따라서, 수소 공여체의 점도는 감소하고, 이에 의해 유량이 증가할 가능성이 높아진다. 장치 또는 방법은 이러한 현상을 수용하고/하거나 유량이 증가하는 경향에 대응하는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이기를 바라지 않고, 점도에서의 변화 및/또는 다른 이유로 인해 체적 유량이 변하더라도, 수소 공여체의 질량 유량은 일정하게 유지될 수 있다.
수소 공여체는 임의의 공지된 장비에 의해 용기(예를 들어, 튜브)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다이어프램 펌프 또는 원심 펌프와 같은 펌프는 (i) 튜브 내에 수소 공여체를 배치하거나, (ii) 수소 공여체를 열교환기로 전달하거나, (iii) 수소 공여체를 반응기로 전달하거나, 또는 (ⅳ) 이들의 조합을 하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 용적 펌프와 같은 펌프는 튜브에 수소 공여체를 일정 유량으로 배치하는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 밸브는 튜브 내에 배치된 수소 공여체에 원하는 유량을 부여하기 위해 사용된다.
임의의 압력이 본 명세서에서 제공된 방법의 전체 또는 일부 동안 용기(예를 들어, 튜브) 내부에 존재할 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브(및 선택적으로 반응기와 같은 본 명세서에서 기술된 시스템의 하나 이상의 구성요소) 내부의 압력은 수소 공여체의 임계 압력보다 높다. 일부 실시형태에서, 튜브(및 선택적으로 반응기와 같은 본 명세서에서 기술된 시스템의 하나 이상의 구성요소) 내부 압력은 적어도 1%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 25%, 또는 적어도 50%까지 수소 공여체의 임계 압력을 초과한다. 일부 실시형태에서, 용기(예를 들어, 튜브)(및 선택적으로 반응기와 같은 본 명세서에서 기술된 시스템의 하나 이상의 구성요소) 내부 압력은 약 1% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 50%, 또는 약 25% 내지 약 50%까지 수소 공여체의 임계 압력을 초과한다. 이러한 매개변수는 수소 공여체가 기체상으로 변환될 가능성을 제거하거나 감소시킬 수 있다. 수소 공여체는 용기(예를 들어, 튜브) 내에 배치되기 전, 배치된 동안, 배치된 후에 임계 압력보다 높은 압력으로 유지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체는 (i) 용기(예를 들어, 튜브) 내에 배치되기 전에, (ii) 용기(예를 들어, 튜브)의 제2 단부에서 수집 동안 및/또는 수집 후에, 또는 (iii) 이들의 조합 시에 가압된다. 따라서, 가열된 수소 공여체 또는 추가의 가열된 수소 공여체는 추가 사용을 위한 수집 후에 수소 공여체의 임계 압력을 초과하는 압력으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 방법이 가열된 서셉터 입자의 체적을 통해 수소 공여체를 유동시키는 단계를 포함할 때, 가열된 서셉터 입자의 체적을 통한 수소 공여체의 유동은 수소 공여체의 기화를 방지하기 위해 상승된 압력에서 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에서 제공된 방법의 전부 또는 일부 동안 용기(예를 들어, 튜브) 내부 압력은 약 1 bar 내지 약 250 bar, 약 1.1 bar 내지 약 250 bar, 약 5 bar 내지 약 250 bar, 약 5 bar 내지 약 225 bar, 약 5 bar 내지 약 200 bar, 약 5 bar 내지 약 150 bar, 약 5 bar 내지 약 100 bar, 또는 약 10 bar 내지 약 100 bar이다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에서 제공된 방법의 전부 또는 일부 동안 용기(예를 들어, 튜브) 내부의 압력은 적어도 2 bar, 적어도 5 bar, 적어도 10 bar, 적어도 25 bar, 적어도 50 bar, 적어도 100 bar, 적어도 150 bar, 또는 적어도 200 bar이다.
튜브 내에 배치될 때, 수소 공여체는 유체의 빙점보다 높은 주변 온도에 있을 수 있다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체는 처음으로 튜브 내에 배치될 때 약 15℃ 내지 약 35℃의 온도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체는 처음으로 튜브 내에 배치될 때 약 20℃ 내지 약 30℃의 온도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 수소 공여체는 용기(예를 들어, 튜브) 내에 배치되기 전에 실온보다 높은 온도로 예열된다. 예를 들어, 수소 공여체는 용기(예를 들어, 튜브) 내에 배치되기 전에 적어도 50℃, 적어도 100℃, 적어도 150℃, 또는 적어도 200℃의 온도로 예열될 수 있다. 수소 공여체의 예열은 전자기 방사선에 의존하지 않는 기술을 포함하여 임의의 공지된 열원 또는 기술을 사용하여 달성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 가열된 수소 공여체 또는 추가의 가열된 수소 공여체는 약 50℃ 내지 약 1,500℃, 약 100℃ 내지 약 1,250℃, 약 100℃ 내지 약 1,000℃, 약 100℃ 내지 약 900℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 또는 약 400℃ 내지 약 500℃의 온도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 가열된 수소 공여체 또는 추가의 가열된 수소 공여체는 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 600℃, 약 300℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 또는 약 500℃ 내지 약 600℃의 온도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 가열된 수소 공여체 또는 추가의 가열된 수소 공여체는 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 200℃ 내지 약 700℃, 약 300℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 500℃ 내지 약 700℃, 약 600℃ 내지 약 700℃의 온도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 제공된 방법은 적어도 200℃, 적어도 250℃, 적어도 300℃, 적어도 400℃, 또는 적어도 500℃까지 수소 공여체를 가열한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 기술된 바와 같이 전자기 방사선으로 조사된 서셉터 재료는 약 50℃ 내지 약 1,500℃, 약 100℃ 내지 약 1,250℃, 약 100℃ 내지 약 1,000℃, 약 100℃ 내지 약 900℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 400℃ 내지 약 500℃. 약 250℃ 내지 약 1,500℃, 약 350℃ 내지 약 1,500℃, 약 450℃ 내지 약 1,500℃, 약 300℃ 내지 약 1,000℃, 약 300℃ 내지 약 800℃, 또는 약 300℃ 내지 약 700℃의 온도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 제공된 방법은 주로 가열된 서셉터 재료와의 직접적인 열 교환에 의해 수소 공여체를 가열한다. 즉, 수소 공여체에 부여되는 열 또는 온도 증가의 대부분(> 50%)은 열 서셉터 재료와의 직접적인 열 교환으로 인해 초래된다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체 가열의 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만 또는 5% 미만은 전자기 에너지의 직접적인 흡수에 의해 유발된다. 전자기 에너지를 직접 흡수하는 수소 공여체의 능력은 온도가 증가함에 따라서 감소할 수 있다. 예를 들어, 온도 증가는 수소 공여체의 유전 상수를 감소시키게 하고, 이에 의해 조사된 서셉터 재료에 의해 달성되는 가열의 백분율을 증가시킬 수 있다.
고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 촉매, 액체, 또는 이들의 조합의 존재 하에 적어도 부분적으로 일어날 수 있다. 액체는 고체 탄소질 재료와 수소 공여체 중 적어도 하나가 가용성인 용매를 포함할 수 있다. 용매는 불활성 용매일 수 있다.
고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 혼합하는 단계는 당업계에게 공지된 임의의 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 혼합하는 단계는 (i) 반응기에서 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 교반하는 단계; (ii) 고체 탄소질 재료 및/또는 수소 공여체의 적어도 일부를 반응기로부터 제거하고, 이어서, 반응기로 복귀시키는 단계; 또는 (iii) 이들의 조합 단계를 포함한다. 고체 탄소질 재료 및/또는 수소 공여체의 적어도 일부를 반응기로부터 제거하고, 이어서 반응기로 복귀시키는 단계는 본 명세서에서 기술된 바와 같이 순환 도관을 사용하여 달성될 수 있다. 교반 단계는 본 명세서에서 기술된 임의의 혼합 디바이스를 사용하여 달성될 수 있다.
고체 탄소질 재료와 수소 공여의 접촉은 수소 공여체 용매를 제공하는 것, 선택적으로 수소 공여체 용매를 실온보다 높은 온도로 가열하는 것, 고체 탄소질 재료를 수소 공여체 용매에 분산시켜 슬러리를 형성하는 것 및 이어서, 슬러리를 반응기에 배치하는 것을 포함한다. 예를 들어, 슬러리는 본 명세서에서 기술된 바와 같이 탄소질 재료 공급기에 의해 반응기 내로 펌핑될 수 있다.
고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 불활성 분위기에서 일어날 수 있다. 불활성 분위기는 예를 들어 본 명세서에서 설명된 바와 같이 공정 가스 공급기를 사용하는 것과 같이 당업계에 공지된 임의의 기술에 의해 제공될 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 반응기에서 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에 반응기를 적어도 300℃의 예열 반응기 온도로 예열하는 단계를 포함한다. 예열 반응기 온도는 약 300℃ 내지 약 600℃, 약 350℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 425℃ 내지 약 575℃, 450℃ 내지 약 550℃, 또는 475℃ 내지 약 525℃일 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에 고체 탄소질을 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 125℃ 내지 약 275℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 또는 약 175℃ 내지 약 275℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서 기술된 방법은 유체 생성물을 생성할 수 있다. 유체 생성물은 기체, 액체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체 생성물은 생성물 응축수, 생성물 액체, 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 제공된 액화 방법은 본 명세서에서 기술된 시스템을 사용한다. 방법은 도 1 내지 도 9에 도시된 시스템과 같이 본 명세서에서 기술된 시스템을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 반응기 히터를 사용하여 반응기를 예열 반응기 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 예열 반응기 온도는 적어도 300℃의 온도일 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 공정 가스 공급기로부터 반응기에 불활성 가스와 같은 공정 가스를 배치하여 반응기를 가압하는 단계를 포함한다. 반응기는 대기압보다 높은 임의의 압력으로 가압될 수 있다. 일부 실시형태에서, 반응기는 수소 공여체의 임계 압력보다 높거나 같은 압력으로 가압된다.
일부 실시형태에서, 방법은 반응기에 수소 공여체를 배치하는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 수소 공여체는 반응기에서 적어도 300℃의 온도를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 수소 공여체의 임계 압력 이상의 압력과 같은, 대기압보다 높은 압력을 반응기에서 유지하는 단계를 포함한다. 반응기에서 압력을 유지하는 단계는 임의의 공지된 기술에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수소 공여체의 임계 압력 이상의 압력과 같은 압력을 반응기에서 유지하는 단계는 (i) 불활성 가스와 같은 추가 양의 공정 가스를 공정 가스 공급기로부터 반응기 내로 배치하는 단계, (ii) 공정 가스의 일부가 시스템의 밸브, 또는 응축기와 같은 구성요소를 통해 반응기를 배기시키는(evacuate) 것을 허용하는 단계, 또는 (iii) 이들의 조합 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 방법은 탄소질 재료 공급기로부터 반응기 내에 탄소질 재료를 배치하여, 반응기에서 탄소질 재료와 수소 공여체를 접촉시켜서 생성물을 생성하는 단계를 포함한다. 탄소질 재료 공급기로부터 반응기 내에 탄소질 재료를 배치하는 단계는 (i) 호퍼로부터 잠금 호퍼 내에 탄소질 재료를 배치하는 단계, (ii) 잠금 호퍼 내의 탄소질 재료를 불활성 가스와 같은 공정 가스와 접촉시키는 단계 및 (iii) 탄소질 재료를 잠금 호퍼로부터 반응기 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
고체 탄소질 재료는 반응기에 배치되기 전에 선택적으로 가열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 탄소질 재료 공급기로부터 반응기 내에 탄소질 재료를 배치하기 전에 고체 탄소질 재료를 약 100℃ 내지 약 300℃ 또는 약 150℃ 내지 약 250℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
탄소질 재료 공급기로부터 반응기 내에 탄소질 재료를 배치하는 동안 및/또는 후에, 방법은 탄소질 재료 및 수소 공여체의 적어도 일부를 제거하고, 이어서, 순환 도관을 통해 반응기로 복귀시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 (i) 제1 공정 가스 공급기와 반응기 사이에 배열된 제1 밸브; (ii) 수소 공여체 공급기와 반응기 사이에 배열된 제2 밸브; (iii) 응축기와 반응기 사이에 배열된 제3 밸브; (ⅳ) 반응기와 순환 도관(또는 액체 수집 저장소) 사이에 배열된 제4 밸브를 포함하는 도 9의 시스템과 같은 시스템으로 수행되며; 방법은 탄소질 재료 공급기로부터 반응기 내에 탄소질 재료를 배치하기 전 및/또는 후에, 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브는 생성물을 생성하는 데 유효한 시간 동안 폐쇄될 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 생성물 응축수 수집 저장소에서 생성 응축수를 수집하는 단계, 생성물 액체 수집 저장소에서 생성 액체를 수집하는 단계, 또는 이들의 조합 단계를 포함한다. 불활성 가스와 같은 공정 가스는 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하기 전에 생성물 액체 수집 저장소에 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 생성물 액체 수집 저장소와 반응기 사이에 배열된 밸브, 및 선택적으로 반응기의 제2 개구와 펌프 사이에 배열된 밸브를 포함하는 시스템으로 수행되며; 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하는 단계는 제4 밸브와 제8 밸브를 개방하는 것을 포함한다.
방법은 생성물 응축수 및/또는 생성물 액체를 수집하기 전에 반응기를 감압하는 단계를 포함할 수 있다. 반응기의 감압 단계는 응축기와 반응기 사이에 배열된 밸브와 같은 밸브를 통해 달성될 수 있다. 밸브는 원하는 속도의 감압을 달성하는 데 효과적인 방식으로 개방될 수 있다.
탄소질 재료
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "탄소질 재료"라는 문구는 본 명세서에서 한정된 바와 같은 치환된 탄화수소를 포함하는 탄화수소와 같은 탄소로 전체적으로 또는 부분적으로 구성된 천연 또는 비천연 재료를 의미한다. 탄소는 탄소질 재료의 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량% 또는 적어도 90 중량% 양으로 "탄소질 재료"에서 존재할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "고체 탄소질 재료"이라는 문구는 실온(즉, 20℃ 내지 25℃) 및 대기압에서 고체인 탄소질 재료를 의미한다. "고체 탄소질 재료"는 40 중량% 미만, 35 중량% 미만, 30 중량% 미만, 25 중량% 미만, 20 중량% 미만, 15 중량% 미만, 10 중량% 미만, 또는 5 중량% 미만의 수분 함량을 가질 수 있다.
고체 탄소질 재료의 비제한적인 예는 석탄, 코크스, 수지, 카본 블랙, 파라핀, 올레핀, 피치(예를 들어, 콜타르 피치), 오일 샌드, 오일 셰일, 흑색 셰일, 타르, 타르 샌드, 역청(예를 들어, 천연 아스팔트, 아스팔타이트(asphaltite), 아스팔토이드(asphaltoid)를 포함할 수 있는, 길소나이트(gilsonite), 글랜스 피치(glance pitch) 등), 케로겐(예를 들어, 토르바나이트(torbanite), 쿠론자이트(coorongite) 등), 광물 왁스 등을 포함할 수 있거나 또는 이러한 것들로부터 파생될 수 있다.
고체 탄소질 재료는 임의의 물리적 형태일 수 있다. 일부 실시형태에서, 고체 탄소질 재료는 미립자 형태이다. 고체 탄소질 재료가 미립자 형태일 때, 입자는 서로 물리적으로 결합되거나 결합되지 않을 수 있다. 탄소질 재료는 약 0.1μm 내지 약 5mm, 약 0.1μm 내지 약 4mm, 약 0.1μm 내지 약 3mm, 약 0.1μm 내지 약 2mm, 약 0.1μm 내지 약 1mm, 약 0.1mm 내지 약 1mm, 약 0.2mm 내지 약 1mm, 약 0.3mm 내지 약 1mm, 약 0.4mm 내지 약 1mm, 또는 약 0.5mm 내지 약 1mm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 평균 입자 크기는 체 분석(sieve analysis) 또는 동적 광 산란과 같은 임의의 공지된 기술에 의해 결정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 고체 탄소질 재료는 슬러리(즉, 고체 탄소질 재료의 유동성 현탁액) 또는 페이스트(즉, 고체 탄소질 재료와 액체의 비유동성 혼합물)의 구성요소이다. 슬러리 또는 페이스트는 본 명세서에서의 방법에서 기술된 바와 같이 수소 공여체와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 슬러리 또는 페이스트는 본 명세서에서의 방법에 기술된 바와 같이 반응기에 배치될 수 있다. 슬러리 또는 페이스트는 고체 탄소질 재료와 하나 이상의 액체를 포함할 수 있다. 슬러리 또는 페이스트의 하나 이상의 액체는 극성 및/또는 비극성 액체를 포함할 수 있고, 하나 이상의 액체는 수소 공여체 액체, 비수소 공여체 액체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 기술된 방법은 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에 고체 탄소질 재료를 분쇄하는(grinding) 단계를 포함한다. 고체 탄소질 재료는 제트 밀링(jet milling)과 같은 임의의 공지된 기술을 사용하여 분쇄될 수 있다. 고체 탄소질 재료를 분쇄하는 데 사용될 수 있는 제트 밀링의 방법은 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 국제 특허 출원 PCT/US2020/012522(WO 2020/146337로 공개됨)에 기술된 것들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 고체 탄소질 재료의 분쇄 단계는, (i) 순환 유체 및 (ii) 탄소질 재료의 입자를 포함하는 제1 스트림을 제트 밀의 분쇄 챔버에 배치하여, (a) 순환 유체 및 (b) 분쇄된 탄소질 재료를 포함하는 제2 스트림을 생성하는 단계로서, 제트 밀은 순환 유체에 의해 가압되는, 상기 제2 스트림을 생성하는 단계; 제2 스트림을 사이클론 분리기로 전달하는 단계로서, 사이클론 분리기는 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분으로부터 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분을 분리하도록 구성되고, 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분은 임계 입자 크기 이상인 입자 크기를 갖는 입자를 포함하고, 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분은 임계 입자 크기보다 작은 입자 크기를 갖는 입자를 포함하는, 상기 전달하는 단계; 제1 수집기에서 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분을 수집하는 단계; (1) 순환 유체 및 (2) 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분을 포함하는 제3 스트림을 제2 수집기로 전달하는 단계로서, 제2 수집기는 순환 유체를 포함하는 제4 스트림을 생성하기 위해 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분을 제3 스트림으로부터 분리하도록 구성되는, 상기 전달하는 단계; 및 제5 스트림을 생성하기 위해 제4 스트림을 탄소질 재료의 추가 입자와 접촉시키는 단계를 포함하며; 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분은 고체 탄소질 재료를 포함한다. 순환 유체는 산소-무함유 가스를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 순환 유체는 질소 가스, 이산화탄소, 또는 이들의 조합을 포함한다.
수소 공여체
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "수소 공여체"라는 문구는 (i) 수소 가스, (ii) 탈수소화될 수 있고, 이에 의해 수소 원자를 탄소질 재료로 전달할 수 있는 화합물, 또는 (iii) 이들의 조합을 의미한다.
일부 실시형태에서, 수소 공여체는 탄화수소를 포함한다. 탄화수소는 환형, 예를 들어 다환형, 불포화(예를 들어, 방향족) 화합물의 적어도 부분적으로 수소화된 유도체, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 탄화수소는 다환형 방향족 화합물의 적어도 부분적으로 수소화된 유도체일 수 있다. 일부 실시형태에서, 탄화수소는 테트랄린 및/또는 데칼린과 같은 나프탈렌의 적어도 부분적으로 수소화된 유도체이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "탄화수소"라는 용어는 탄소와 수소, 및 선택적으로 탄화수소가 치환되면 하나 이상의 치환기로 형성된 구조를 갖는 화합물을 의미한다. 일부 실시형태에서, 탄화수소는 C1-C40 탄화수소이다. 일부 실시형태에서, 탄화수소는 C1-C30 탄화수소이다. 일부 실시형태에서, 탄화수소는 C1-C20 탄화수소이다. 일부 실시형태에서, 탄화수소는 C5-C15 탄화수소, 또는 C10-C20 탄화수소이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "C1-C40 탄화수소", "C1-C30 탄화수소", "C1-C20 탄화수소" 등의 문구는 일반적으로 각각 1 내지 40개의 탄소 원자, 1 내지 30개의 탄소 원자, 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 탄화수소 및/또는 방향족 탄화수소를 의미한다. C1-C40 탄화수소의 예는 지방족 탄화수소, 순환 탄화수소, 방향족 탄화수소 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않으며, 각각의 경우에 1 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 모든 치환, 비치환, 분지형 및 선형 유사체 및/또는 이들의 유도체(예를 들어, 이들의 부분 또는 완전 수소화된 유도체)를 포함한다. 순환 지방족 또는 방향족 탄화수소의 예는 모든 치환, 비치환, 수소화(부분 또는 완전) 및/또는 이들의 헤테로원자 치환 유도체를 포함하여, 안트라센, 아줄렌, 비페닐, 플루오렌, 인단, 인덴, 페난트렌, 벤젠, 나프탈렌, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
달리 명시하지 않는 한, 화학 구조 또는 모이어티(moiety)를 설명하는 데 사용될 때 "치환된"이라는 용어는, 수소 원자 중 하나 이상이 알코올, 알콕시, 알카노일옥시, 알콕시카보닐, 알케닐, 알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 알킬카보닐옥시(-OC(O)알킬), 아마이드(-C(O)NH-알킬- 또는 -알킬NHC(O)알킬), 3차 아민(예를 들어, 알킬아미노, 아릴아미노, 아릴알킬아미노), 아릴, 아릴알킬, 아릴옥시, 아조, 카바모일(-NHC(O)O-알킬- 또는 -OC(O)NH-알킬), 카바밀(예를 들어, CONH2뿐만 아니라 CONH-알킬, CONH-아릴 및 CONH-아릴알킬), 카복실, 카복실산, 사이아노, 에스터, 에터(예를 들어, 메톡시, 에톡시), 할로, 할로알킬(예를 들어, -CCl3, -CF3, -C(CF3)3), 헤테로알킬, 아이소시아네이트, 아이소티오시아네이트, 나이트릴, 나이트로, 포스포다이에스터, 황화물, 설폰아미도(예를 들어, SO2NH2, SO2NR'R"), 설폰, 설포닐(알킬설포닐, 아릴설포닐 및 아릴알킬설포닐을 포함함), 설폭사이드, 티올(예를 들어, 설프하이드릴, 티오에터) 또는 우레아와 같은 화학 모이어티 또는 작용기로 치환된 구조 또는 모이어티의 유도체를 의미한다.
알킬기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, n-부틸, t-부틸, 아이소부틸, 펜틸, 헥실, 아이소헥실, 헵틸, 4,4-다이메틸펜틸, 옥틸, 2,2,4-트라이메틸펜틸, 노닐, 데실, 운데실 및 도데실을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 사이클로알킬 모이어티는 단환식 또는 다환식일 수 있으며, 예는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 및 아다만틸을 포함한다. 알킬 모이어티의 추가 예는 선형, 분지형 및/또는 순환 부분(예를 들어, 1-에틸-4-메틸-사이클로헥실)을 갖는다. 대표적인 알케닐 모이어티는 비닐, 알릴, 1-부테닐, 2-부테닐, 아이소부틸레닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 2-메틸-2-부테닐, 2,3-다이메틸-2-부테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 1-헵테닐, 2-헵테닐, 3-헵테닐, 1-옥테닐, 2-옥테닐, 3-옥테닐, 1-노네닐, 2-노네닐, 3-노네닐, 1-데세닐, 2-데세닐 및 3-데세닐을 포함한다. 대표적인 알키닐 모이어티는 아세틸레닐, 프로피닐, 1-부티닐, 2-부티닐, 1-펜티닐, 2-펜티닐, 3-메틸-1-부티닐, 4-펜티닐, 1-헥시닐, 2-헥시닐, 5-헥시닐, 1-헵티닐, 2-헵티닐, 6-헵티닐, 1-옥티닐, 2-옥티닐, 7-옥티닐, 1-노니닐, 2-노니닐, 8-노니닐, 1-데시닐, 2-데시닐 및 9-데시닐을 포함한다. 아릴 또는 아릴알킬 모이어티의 예는, 임의의 헤테로원자 치환 유도체를 포함하여, 안트라세닐, 아줄레닐, 비페닐, 플루오레닐, 인단, 인데닐, 나프틸, 페난트레닐, 페닐, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌, 톨릴, 자일릴, 메시틸, 벤질 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
실시형태
다음은 본 명세서에서 기술된 방법 및 시스템의 실시형태에 대한 비제한적인 목록이다:
실시형태 1. 액화 방법으로서, 수소 공여체를 제공하는 단계; 및 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 접촉시켜, 고체 탄소질 재료의 적어도 일부를 생성물로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시형태 2. 실시형태 1에 있어서, 상기 생성물은 유체 생성물인, 방법.
실시형태 3. 실시형태 2에 있어서, 상기 유체 생성물은 생성물 가스, 생성물 응축수, 생성물 액체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
실시형태 4. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 수소 공여체를 제공하는 단계는 (a) 전자기 에너지로 서셉터 입자와 같은 서셉터 재료를 조사하여 가열된 서셉터 입자와 같은 가열된 서셉터 재료를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 수소 공여체와 가열된 서셉터 입자와 같은 가열된 서셉터 재료를 접촉시켜 일정 온도로 상기 수소 공여체를 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
실시형태 5. 실시형태 4에 있어서, 상기 가열된 서셉터 입자와 같은 가열된 서셉터 재료는 약 50℃ 내지 약 1,500℃, 약 100℃ 내지 약 1,250℃, 약 100℃ 내지 약 1,000℃, 약 100℃ 내지 약 900℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 400℃ 내지 약 500℃. 약 250℃ 내지 약 1,500℃, 약 350℃ 내지 약 1,500℃, 약 450℃ 내지 약 1,500℃, 약 300℃ 내지 약 1,000℃, 약 300℃ 내지 약 800℃, 또는 약 300℃ 내지 약 700℃의 온도를 갖는, 방법.
실시형태 6. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, (i) 상기 수소 공여체는 적어도 300℃, 약 50℃ 내지 약 1,500℃, 약 100℃ 내지 약 1,250℃, 약 100℃ 내지 약 1,000℃, 약 100℃ 내지 약 900℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 또는 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 600℃, 약 300℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 또는 약 500℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 700℃, 약 300℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 500℃ 내지 약 700℃, 또는 약 600℃ 내지 약 700℃의 온도를 가지거나, 또는 (ii) 상기 수소 공여체의 온도는 상기 온도인, 방법.
실시형태 7. 실시형태 4 내지 6 중 임의의 것에 있어서, 상기 수소 공여체와 가열된 서셉터 재료의 접촉은 적어도 100℃/분, 적어도 200℃/분, 적어도 300℃/분, 적어도 400℃/분, 또는 적어도 500℃/분의 속도로 상기 수소 공여체를 가열하는, 방법.
실시형태 8. 실시형태 4 내지 7 중 임의의 것에 있어서, 상기 전자기 에너지는 마이크로파 에너지를 포함하는, 방법.
실시형태 9. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉을 호스팅하도록 구성된 반응기를 제공하는 단계를 더 포함하며; 상기 수소 공여체와 고체 탄소질 재료의 접촉은 상기 반응기에서 적어도 부분적으로 일어나는, 방법.
실시형태 10. 실시형태 9에 있어서, 상기 반응기에서 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에 상기 반응기를 적어도 300℃의 예열 반응기 온도로 예열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시형태 11. 실시형태 10에 있어서, 상기 예열 반응기 온도는 약 300℃ 내지 약 600℃, 약 350℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 425℃ 내지 약 575℃, 450℃ 내지 약 550℃, 또는 475℃ 내지 약 525℃인, 방법.
실시형태 12. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 접촉시키는 단계는 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 혼합하는 단계를 포함하는, 방법.
실시형태 13. 실시형태 12에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 혼합하는 단계는 (i) 상기 반응기에서 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 교반하는 단계; (ii) (a) 상기 고체 탄소질 재료의 적어도 일부, (b) 상기 수소 공여체의 적어도 일부, 또는 (c) 이들의 조합을 상기 반응기로부터 제거하고, 이어서, 상기 반응기로 복귀시키는 단계; 또는 (iii) 이들의 조합 단계를 포함하는, 방법.
실시형태 14. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 촉매, 액체, 또는 이들의 조합의 존재 하에 적어도 부분적으로 일어나는, 방법.
실시형태 15. 실시형태 14에 있어서, 상기 액체는 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체 중 적어도 하나가 가용성인 용매를 포함하는 방법. 상기 용매는 불활성 용매일 수 있다.
실시형태 16. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 대기압보다 높은 압력에서 일어나는, 방법.
실시형태 17. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 상기 수소 공여체의 임계 압력 이상의 압력, 또는 상기 수소 공여체의 임계 압력보다 약 10 psi 낮은 압력으로부터 상기 수소 공여체의 임계 압력에서 일어나는, 방법.
실시형태 18. 실시형태 17에 있어서, 상기 압력은 상기 수소 공여체의 임계 압력을 적어도 1%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 25%, 또는 적어도 50%까지 초과하는, 방법.
실시형태 19. 실시형태 17 또는 18에 있어서, 상기 임계 압력 이상의 압력은 약 550 psig 내지 약 750 psig(약 3.8 MPa 내지 약 5.17 MPa), 또는 약 650 psig 내지 약 700 psig(약 4.48 MPa 내지 약 4.83 MPa)인, 방법.
실시형태 20. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 불활성 분위기에서 일어나는, 방법.
실시형태 21. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에 상기 고체 탄소질 재료를 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 125℃ 내지 약 275℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 또는 약 175℃ 내지 약 275℃의 온도로 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시형태 22. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 미립자 형태인, 방법.
실시형태 23. 실시형태 22에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 약 0.1μm 내지 약 5mm, 약 0.1μm 내지 약 4mm, 약 0.1μm 내지 약 3mm, 약 0.1μm 내지 약 2mm, 약 0.1μm 내지 약 1mm, 약 0.1mm 내지 약 1mm, 약 0.2mm 내지 약 1mm, 약 0.3mm 내지 약 1mm, 약 0.4mm 내지 약 1mm, 또는 약 0.5mm 내지 약 1mm의 평균 입자 크기를 갖는, 방법.
실시형태 24. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 탄소는 상기 고체 탄소질 재료의 중량을 기준으로, 적어도 50 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량% 또는 적어도 90 중량%의 양으로 상기 고체 탄소질 재료에 존재하는, 방법.
실시형태 25. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 40 중량% 미만, 35 중량% 미만, 30 중량% 미만, 25 중량% 미만, 20 중량% 미만, 15 중량% 미만, 10 중량% 미만, 또는 5 중량% 미만의 수분 함량을 갖는, 방법.
실시형태 26. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 석탄, 코크스, 수지, 카본 블랙, 파라핀, 올레핀, 피치(예를 들어, 콜타르 피치), 오일 샌드, 오일 셰일, 흑색 셰일, 타르, 타르 샌드, 역청(예를 들어, 천연 아스팔트, 아스팔타이트, 아스팔토이드를 포함할 수 있는, 길소나이트, 글랜스 피치 등), 케로겐(예를 들어, 토르바나이트, 쿠론자이트 등), 광물 왁스 또는 이들의 조합을 포함하거나 또는 이러한 것들로부터 파생되는, 방법.
실시형태 27. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에 상기 고체 탄소질 재료를 분쇄하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시형태 28. 실시형태 27에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료를 분쇄하는 단계는 (i) 순환 유체 및 (ii) 탄소질 재료의 입자를 포함하는 제1 스트림을 제트 밀의 분쇄 챔버에 배치하여 (a) 순환 유체 및 (b) 분쇄된 탄소질 재료를 포함하는 제2 스트림을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 제트 밀은 상기 순환 유체에 의해 가압되는, 방법.
실시형태 29. 실시형태 28에 있어서, 상기 제2 스트림을 사이클론 분리기로 전달하는 단계로서, 상기 사이클론 분리기는 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분으로부터 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분을 분리하도록 구성되고, 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분은 임계 입자 크기 이상인 입자 크기를 갖는 입자를 포함하고, 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분은 상기 임계 입자 크기보다 작은 입자 크기를 갖는 입자를 포함하는, 상기 전달하는 단계; 제1 수집기에서 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분을 수집하는 단계; (1) 순환 유체 및 (2) 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분을 포함하는 제3 스트림을 제2 수집기로 전달하는 단계로서, 상기 제2 수집기는 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분을 상기 제3 스트림으로부터 분리하여 상기 순환 유체를 포함하는 제4 스트림을 생성하도록 구성되는, 상기 전달하는 단계; 및 상기 제4 스트림을 상기 탄소질 재료의 추가 입자와 접촉시켜 제5 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하며; 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분은 고체 탄소질 재료를 포함하는, 방법.
실시형태 30. 실시형태 28 또는 29에 있어서, 상기 순환 유체는 질소 가스, 이산화탄소, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
실시형태 31. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 수소 공여체는 탄화수소를 포함하는, 방법.
실시형태 32. 실시형태 31에 있어서, 상기 탄화수소는 C1-C40 탄화수소, C1-C30 탄화수소, C1-C20 탄화수소, C5-C15 탄화수소 또는 C10-C20 탄화수소인, 방법.
실시형태 33. 실시형태 31 또는 32에 있어서, 상기 탄화수소는 순환(예를 들어, 다환형), 불포화(예를 들어, 방향족) 화합물의 적어도 부분적으로 수소화된 유도체, 또는 이들의 조합인 방법.
실시형태 34. 실시형태 31 내지 33 중 임의의 것에 있어서, 상기 탄화수소는 다환형 방향족 화합물의 적어도 부분적으로 수소화된 유도체인, 방법.
실시형태 35. 실시형태 34에 있어서, 탄화수소는 테트랄린 및/또는 데칼린과 같은 나프탈렌의 적어도 부분적으로 수소화된 유도체인, 방법.
실시형태 36. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 수소 공여체는 적어도 300℃의 온도를 갖는, 방법.
실시형태 37. 선행하는 실시형태 중 임의의 것에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 슬러리 또는 페이스트의 구성요소인, 방법.
실시형태 38. 시스템으로서,
(A) 반응기; 수소 공여체 공급기; 및 생성물 액체 수집 저장소를 포함하며; 상기 수소 공여체 공급기 및 상기 생성물 액체 수집 저장소는 상기 반응기와 유체 연통하며, 상기 반응기는 상기 탄소질 재료 공급기로부터 탄소질 재료를 수용하도록 구성되고; 상기 수소 공여체 공급기는 상기 반응기에 수소 공여체를 제공하도록 구성되거나; 또는
(B) 반응기, 수소 공여체 공급기, 생성물 액체 수집 저장소를 포함하며, 상기 수소 공여체 공급기 및 상기 생성물 액체 수집 저장소는 상기 반응기와 유체 연통하며, 상기 반응기는 상기 탄소질 재료 공급기로부터 탄소질 재료를 수용하도록 구성되고, 상기 수소 공여체 공급기는 상기 반응기에 수소 공여체를 제공하도록 구성되며, 상기 시스템은 상기 반응기의 내용물의 적어도 일부를 상기 반응기로부터 제거하고, 이어서, 상기 반응기로 복귀시키도록 구성된 순환 도관, 선택적으로 반응기 히터, 응축기 및 생성물 응축수 수집 저장소를 포함하며, 상기 응축기는 상기 반응기와 유체 연통하고, 상기 생성물 응축수 수집 저장소는 상기 응축기와 유체 연통하며, 상기 시스템은 상기 반응기, 탄소질 재료 공급기, 생성물 액체 수집 저장소, 또는 이들의 조합과 유체 연통하는 제1 공정 가스 공급기, 상기 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통하는 제2 공정 가스 공급기를 포함하며, 상기 탄소질 재료 공급기는 호퍼와 잠금 호퍼를 포함하며, 상기 잠금 호퍼는 (i) 상기 호퍼와 상기 반응기 사이에 배열되고, (ii) 상기 제1 공정 가스 공급기, 호퍼, 반응기, 또는 이들의 조합과 유체 연통하며, 상기 수소 공여체 공급기는, 선택적으로, 적어도 부분적으로 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브와 어플리케이터를 포함하고, (i) 상기 튜브의 제1 단부가 상기 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되며, (ii) 상기 튜브의 적어도 일부가 어플리케이터에 배열되는, 상기 장치, 선택적으로 상기 장치와 유체 연통하는 열교환기, 및 (i) 상기 제1 공정 가스 공급기와 상기 반응기 사이에 배열된 제1 밸브, (ii) 상기 수소 공여체 공급기와 상기 반응기 사이에 배열된 제2 밸브, (iii) 상기 응축기와 상기 반응기 사이에 배열된 제3 밸브, (ⅳ) 상기 생성물 액체 수집 저장소와 상기 반응기 사이에 배열된 제4 밸브, (v) 상기 제1 공정 가스 공급기와 상기 탄소질 재료 공급기 사이에 배열된 제5 밸브, (vi) 상기 제2 공정 가스 공급기와 상기 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열된 제6 밸브, (vii) 상기 반응기의 제1 개구와 상기 순환 도관의 펌프 사이에 배열되어 이들과 유체 연통하는 제7 밸브, 및 (viii) 상기 생성물 액체 수집 저장소와 상기 순환 도관 사이에 배열된 제8 밸브로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 밸브를 포함하는, 시스템.
실시형태 39. 실시형태 38에 있어서, 상기 반응기의 내용물의 적어도 일부를 상기 반응기로부터 제거하고, 이어서, 상기 반응기로 복귀시키도록 구성된 순환 도관을 더 포함하는, 시스템.
실시형태 40. 실시형태 39에 있어서, 상기 순환 도관은 (i) 상기 반응기, (ii) 상기 반응기 및 상기 수소 공여체 공급기, (iii) 상기 반응기 및 상기 생성물 액체 수집 저장소, 또는 (ⅳ) 상기 반응기, 상기 수소 공여체 공급기 및 상기 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통하는 펌프를 포함하는, 시스템.
실시형태 41. 실시형태 40에 있어서, 상기 펌프는 각각의 사이클당 상기 반응기의 내용물의 약 2 중량% 내지 약 30 중량%, 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 약 2 중량% 내지 약 15 중량%, 약 2 중량% 내지 약 12 중량%, 약 2 중량% 내지 약 10 중량%, 약 2 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 4 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 6 중량%를 변위시키는 데 충분한 캐비티 용적을 갖는 용적 펌프인, 시스템.
실시형태 42. 실시형태 38 내지 41 중 임의의 것에 있어서, 응축기; 및 생성물 응축수 수집 저장소를 더 포함하고; 상기 응축기는 상기 반응기와 유체 연통하고, 상기 생성물 응축수 수집 저장소는 상기 응축기와 유체 연통하는, 시스템.
실시형태 43. 실시형태 38 내지 42 중 임의의 것에 있어서, 반응기 히터를 더 포함하는, 시스템.
실시형태 44. 실시형태 43에 있어서, 상기 반응기 히터는 상기 반응기에 인접하거나 접촉하여 배치되는, 시스템.
실시형태 45. 실시형태 43 또는 44에 있어서, 상기 반응기 히터는 상기 반응기가 적어도 부분적으로 잠기는 유체조인, 시스템.
실시형태 46. 실시형태 38 내지 45 중 임의의 것에 있어서, 제1 공정 가스 공급기를 더 포함하되, 상기 제1 공정 가스 공급기는 상기 반응기, 상기 탄소질 재료 공급기, 상기 생성물 액체 수집 저장소, 또는 이들의 조합과 유체 연통하는, 시스템.
실시형태 47. 실시형태 46에 있어서, 상기 제1 공정 가스 공급기는 상기 반응기 및 상기 탄소질 재료 공급기와 유체 연통하는, 시스템.
실시형태 48. 실시형태 38 내지 47 중 임의의 것에 있어서, 제2 공정 가스 공급기를 더 포함하되, 상기 제2 공정 가스 공급기는 상기 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통하는, 시스템.
실시형태 49. 실시형태 38 내지 48 중 임의의 것에 있어서, 상기 탄소질 재료 공급기는 호퍼를 포함하는, 시스템.
실시형태 50. 실시형태 38 내지 49 중 임의의 것에 있어서, 상기 탄소질 재료 공급기는 잠금 호퍼를 더 포함하는, 시스템.
실시형태 51. 실시형태 50에 있어서, 상기 잠금 호퍼는 (i) 상기 호퍼와 상기 반응기 사이에 배열되고, (ii) 상기 제1 공정 가스 공급기 호퍼, 상기 반응기, 또는 이들의 조합과 유체 연통하는, 시스템.
실시형태 52. 실시형태 38 내지 51 중 임의의 것에 있어서, 상기 탄소질 재료 공급기는 상기 반응기와 유체 연통되는 펌프(예를 들어, 슬러리 펌프)와 같은, 페이스트 또는 슬러리를 운반하도록 구성된 장치, 및 상기 고체 탄소질 재료를 함유하는 슬러리가 배치되는 저장소를 포함하는, 시스템.
실시형태 53. 실시형태 38 내지 52 중 임의의 것에 있어서, 상기 반응기에 배치된 혼합 장치를 더 포함하는, 시스템.
실시형태 54. 실시형태 38 내지 53 중 임의의 것에 있어서, 상기 수소 공여체 공급기는 장치를 포함하고, 상기 장치는 적어도 부분적으로 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브; 및 어플리케이터를 포함하며, (i) 상기 튜브의 제1 단부는 상기 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되고, (ii) 상기 튜브의 적어도 일부는 상기 어플리케이터에 배열되는, 시스템.
실시형태 55. 실시형태 54에 있어서, 상기 튜브 내에 배치된 서셉터 재료를 더 포함하되, 상기 튜브 내에 있는 서셉터 재료의 적어도 일부는 상기 어플리케이터에 배열되는, 시스템.
실시형태 56. 실시형태 55에 있어서, 상기 서셉터 재료는 미립자 형태인, 시스템.
실시형태 57. 실시형태 54 내지 56 중 임의의 것에 있어서, 상기 튜브의 제2 단부는 상기 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되는, 시스템.
실시형태 58. 실시형태 54 내지 57 중 임의의 것에 있어서, 상기 튜브의 제1 단부는 상기 어플리케이터에 스프링 장착되거나, 상기 튜브의 제2 단부는 상기 어플리케이터에 스프링 장착되거나, 또는 상기 튜브의 제1 단부와 상기 튜브의 제2 단부는 모두 상기 어플리케이터에 스프링 장착되는, 시스템.
실시형태 59. 실시형태 54 내지 58 중 임의의 것에 있어서, 상기 장치와 유체 연통하는 열교환기를 더 포함하는, 시스템.
실시형태 60. 실시형태 38 내지 59 중 임의의 것에 있어서, (i) 상기 제1 공정 가스 공급기와 상기 반응기 사이에 배열된 제1 밸브; (ii) 상기 수소 공여체 공급기와 상기 반응기 사이에 배열된 제2 밸브; (iii) 상기 응축기와 상기 반응기 사이에 배열된 제3 밸브; (ⅳ) 상기 생성물 액체 수집 저장소와 상기 반응기 사이에 배열된 제4 밸브; 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함하는, 시스템.
실시형태 61. 실시형태 38 내지 60 중 임의의 것에 있어서, (i) 상기 제1 공정 가스 공급기와 상기 탄소질 재료 공급기 사이에 배열된 제5 밸브 및/또는 (ii) 상기 제2 공정 가스 공급기와 상기 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열된 제6 밸브를 더 포함하는, 시스템.
실시형태 62. 실시형태 38 내지 61 중 임의의 것에 있어서, (i) 상기 반응기의 제1 개구와 상기 순환 도관의 펌프 사이에 배열되어 이들과 유체 연통하는 제7 밸브; 및/또는 (ii) 상기 생성물 액체 수집 저장소와 상기 순환 도관 사이에 배열된 제8 밸브를 더 포함하는, 시스템.
실시형태 63. 실시형태 60 내지 62 중 임의의 것에 있어서, 존재할 때, 상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브, 제4 밸브, 제5 밸브, 제6 밸브, 제7 밸브 및 제8 밸브의 각각은 게이트 밸브, 글로브 밸브, 앵글 밸브, 볼 밸브, 플러그 밸브 및 다이어프램 밸브로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 시스템.
실시형태 64. 실시형태 60 내지 62 중 임의의 것에 있어서, 상기 제7 밸브는 순환 밸브이고, 상기 제4 밸브는 드레인 밸브인, 시스템.
실시형태 65. 실시형태 60 내지 64 중 임의의 것에 있어서, 상기 제2 밸브는 상기 수소 공여체 공급기와 상기 순환 도관 사이에 배열되는, 시스템.
실시형태 66. 실시형태 60 내지 65 중 임의의 것에 있어서, 상기 제4 밸브는 상기 반응기의 제2 개구와 상기 순환 도관의 펌프 사이에 배열되고, 상기 제8 밸브는 상기 순환 도관의 펌프와 상기 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열되는, 시스템.
실시형태 67. 액화 방법으로서, 실시형태 38 내지 66 중 어느 한 실시형태의 시스템을 제공하는 단계; 선택적으로 반응기 히터를 사용하여 반응기를 적어도 100℃, 적어도 200℃ 또는 적어도 300℃의 예열 반응기 온도로 가열하는 단계; 선택적으로 제1 공정 가스 공급기로부터 반응기 내에 공정 가스를 배치하여, 반응기를 대기압보다 높은 압력으로 가압하는 단계; 반응기에 수소 공여체를 배치하는 단계; 선택적으로 대기압보다 높은 압력을 반응기에서 유지하는 단계; 탄소질 재료 공급기로부터 반응기 내에 탄소질 재료를 배치하여, 반응기에서 탄소질 재료와 수소 공여체를 접촉시켜서 탄소질 재료의 적어도 일부를 생성물로 전환시키는 단계; 생성물 응축수 수집 저장소에서 생성물 응축수를 수집하는 단계; 및 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하는 단계를 포함하는, 방법.
실시형태 68. 실시형태 67에 있어서, 상기 생성물 응축수 및/또는 생성물 액체를 수집하기 전에, 상기 응축기와 상기 반응기 사이에 배열된 제3 밸브를 통해 상기 반응기를 감압하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시형태 69. 실시형태 67 또는 68에 있어서, 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하는 동안 및/또는 후에, 탄소질 재료와 수소 공여체의 적어도 일부를 상기 반응기로부터 제거하고, 이어서, 상기 순환 도관을 통해 반응기로 복귀시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시형태 70. 실시형태 67 내지 69 중 임의의 것에 있어서, 상기 대기압보다 높은 압력을 반응기에서 유지하는 단계는 (i) 제1 공정 가스 공급기로부터 상기 반응기 내로 추가 양의 공정 가스를 배치하는 것, (ii) 상기 공정 가스의 일부가 상기 응축기를 통해 상기 반응기를 배기시키게 하는 것, 또는 (iii) 이들의 조합을 포함하는, 방법.
실시형태 71. 실시형태 67 내지 70 중 임의의 것에 있어서, 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하는 단계는 (i) 호퍼로부터 잠금 호퍼 내에 탄소질 재료를 배치하는 것, (ii) 상기 잠금 호퍼에 있는 탄소질 재료를 상기 제1 공정 가스 공급기로부터의 공정 가스와 접촉시키는 것, 및 (iii) 탄소질 재료를 상기 잠금 호퍼로부터 상기 반응기 내에 배치하는 것을 포함하는, 방법.
실시형태 72. 실시형태 67 내지 71 중 임의의 것에 있어서, 상기 탄소질 재료 공급기로부터 탄소질 재료를 상기 반응기 내에 배치하기 전에, 고체 탄소질을 약 100℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시형태 73. 실시형태 67 내지 72 중 임의의 것에 있어서, 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하기 전 및/또는 후에, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 폐쇄하는 단계를 더 포함하되, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브는 생성물을 생성하는 데 유효한 시간 동안 폐쇄되는, 방법.
실시형태 74. 실시형태 67 내지 73 중 임의의 것에 있어서, 상기 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체의 수집 전에, 상기 제2 공정 가스 공급기로부터 상기 생성물 액체 수집 저장소 내에 공정 가스를 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시형태 75. 실시형태 67 내지 74 중 임의의 것에 있어서, 상기 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하는 단계는 (i) 제4 밸브, 또는 (ii) 제4 밸브와 제8 밸브를 개방하는 것을 포함하는, 방법.
실시형태 76. 실시형태 67 내지 75 중 임의의 것에 있어서, 상기 대기압보다 높은 압력은 상기 수소 공여체 공급기에 의해 제공되는 수소 공여체의 임계 압력 이상인, 방법.
참조된 모든 간행물은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다. 또한, 참조에 의해 본 명세서에 원용된 참고문헌에서의 용어의 정의 또는 사용이 본 명세서에서 제공된 해당 용어의 정의와 일치하지 않거나 반대되는 경우에, 본 명세서에서 제공된 해당 용어의 정의가 적용되고, 참고문헌에서의 해당 용어의 정의는 적용되지 않는다.
종래 기술의 특정 양태가 다양한 실시형태의 개시를 용이하게 하기 위해 논의되었지만, 출원인은 이러한 기술적 양태를 결코 부인하지 않으며, 본 개시내용은 본 명세서에 논의된 종래 기술 양태 중 하나 이상을 포괄할 수 있다는 것이 예상된다.
본 개시내용은 공지된 방법 및 공정의 문제점 및 결함 중 하나 이상을 해결할 수 있다. 그러나, 다양한 실시형태가 다수의 다수의 기술 영역에서 다른 문제 및 결함을 해결하는 데 유용할 수 있다는 것이 예상된다. 그러므로, 본 개시내용은 반드시 본 명세서에서 논의된 특정 문제 또는 결함 중 임의의 것을 해결하는 데 제한되는 것으로 구성되어서는 안 된다.
본 명세서에서, 문서, 법률 또는 지식 항목이 언급되거나 논의되는 경우, 이러한 참조 또는 논의는 문서, 법률, 지식 항목 또는 이들의 조합이 우선일에 존재했거나, 공개적으로 이용 가능하거나, 대중에게 공지되어 있거나, 통상의 일반적인 일반적 지식의 일부이거나, 해당 법령 조항에 따른 종래 기술을 구성하거나; 또는 본 명세서와 관련된 문제를 해결하려는 시도와 관련된 것으로 공지되어 있다는 점을 인정하는 것이 아니다.
본 명세서에 제공된 상세한 설명에서, 용어 "구비한다", "이다", "함유하는", "갖는" 및 "포함한다"는 개방형 방식으로 사용되며, 그러므로, "포함하지만 제한되지 않는" 의미로 해석되어야 한다. 방법 또는 장치가 다양한 단계 또는 구성요소를 "포함하는" 것에 관하여 청구되거나 설명될 때, 방법 또는 장치는 또한 달리 언급되지 않는 한 다양한 단계 또는 구성요소"로 본질적으로 이루어지"거나 또는 이"로 이루어질" 수 있다.
단수 표현 용어는 복수의 대안, 예를 들어 적어도 하나를 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "고체 탄소질 재료", "수소 공여체", "펌프" 등의 개시는 달리 명시되지 않는 한 하나 이상의 고체 탄소질 재료, 수소 공여체, 펌프 등의 하나 또는 혼합물 또는 조합을 포괄하도록 의미한다.
다양한 수치 범위가 본 명세서에서 개시될 수 있다. 출원인이 모든 유형의 범위를 개시하거나 주장할 때, 출원인의 의도는 달리 명시되지 않는 한 범위뿐만 아니라 모든 하위 범위 및 이에 포괄된 하위 범위의 조합의 종단점을 포함하여 이러한 범위가 합리적으로 포함할 수 있는 각각의 가능한 수치를 개별적으로 개시하거나 주장하는 것이다. 또한, 본 명세서에서 개시된 범위의 모든 수치적 종단점은 대략적인 것이다. 대표적인 예로서, 출원인은 일부 실시형태에서 펌프가 각각의 사이클당 약 2 중량% 내지 약 15 중량% 또는 반응기의 내용물을 변위시키는 데 충분한 캐비티 용적을 가질 수 있다는 것을 개시한다. 이러한 범위는 임의의 이러한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위 포함하여, 약 2% 및 약 15%를 포함하는 것으로서 해석되어야 하며, 추가로 "약" 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 및 14%의 각각을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 사용되는 수치의 ± 10%를 의미한다.
Claims (52)
- 액화 방법으로서,
수소 공여체를 제공하는 단계; 및
고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 접촉시켜, 상기 고체 탄소질 재료의 적어도 일부를 생성물로 변환시키는 단계
를 포함하는, 액화 방법. - 제1항에 있어서, 상기 수소 공여체를 제공하는 단계는,
(a) 전자기 에너지로 서셉터 재료를 조사하여 가열된 서셉터 재료를 제공하는 단계; 및
(b) 상기 수소 공여체와 상기 가열된 서셉터 재료를 접촉시켜 상기 수소 공여체를 적어도 300℃의 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서, 상기 전자기 에너지는 마이크로파 에너지를 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉을 호스팅하도록 구성된 반응기를 제공하는 단계; 및
상기 반응기에서 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체의 접촉 전에 상기 반응기를 적어도 300℃의 예열 반응기 온도로 선택적으로 예열하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제4항에 있어서, 상기 예열 반응기 온도는 450℃ 내지 약 550℃인, 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 접촉시키는 것은 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 혼합하는 것을 포함하는, 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체를 혼합하는 것은,
(i) 상기 반응기에서 상기 고체 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 교반하는 것;
(ii) (a) 상기 고체 탄소질 재료의 적어도 일부, (b) 상기 수소 공여체의 적어도 일부 또는 (c) 이들의 조합을 상기 반응기로부터 제거하고, 이어서 상기 반응기로 복귀시키는 것; 또는
(iii) 이들의 조합
을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 대기압보다 높은 압력에서 일어나는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 대기압보다 높은 압력은 상기 수소 공여체의 임계 압력 이상인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉은 불활성 분위기에서 일어나는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에, 상기 고체 탄소질 재료를 약 100℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 미립자 형태이고, 약 0.1μm 내지 약 5mm의 평균 입자 크기를 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료와 수소 공여체의 접촉 전에, 상기 고체 탄소질 재료를 분쇄하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료를 분쇄하는 단계는,
(i) 순환 유체 및 (ii) 탄소질 재료의 입자를 포함하는 제1 스트림을 제트 밀의 분쇄 챔버에 배치하여, (a) 상기 순환 유체 및 (b) 분쇄된 탄소질 재료를 포함하는 제2 스트림을 생성하는 것으로서, 상기 제트 밀은 상기 순환 유체에 의해 가압되는, 상기 제2 스트림을 생성하는 것;
제2 스트림을 사이클론 분리기로 전달하는 것으로서, 상기 사이클론 분리기는 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분으로부터 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분을 분리하도록 구성되고, 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분은 임계 입자 크기 이상인 입자 크기를 갖는 입자를 포함하고, 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분은 임계 입자 크기보다 작은 입자 크기를 갖는 입자를 포함하는, 상기 제2 스트림을 사이클론 분리기로 전달하는 것;
제1 수집기에서 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분을 수집하는 것;
(1) 상기 순환 유체 및 (2) 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분을 포함하는 제3 스트림을 제2 수집기로 전달하는 것으로서, 상기 제2 수집기는 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제2 부분을 상기 제3 스트림으로부터 분리하여 상기 순환 유체를 포함하는 제4 스트림을 생성하도록 구성되는, 상기 제3 스트림을 제2 수집기로 전달하는 것; 및
상기 제4 스트림을 상기 탄소질 재료의 추가 입자와 접촉시켜 제5 스트림을 생성하는 것
을 포함하되; 상기 분쇄된 탄소질 재료의 제1 부분은 고체 탄소질 재료를 포함하는, 방법. - 제14항에 있어서, 상기 순환 유체는 질소 가스, 이산화탄소, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 생성물은 유체 생성물이고, 상기 유체 생성물은 생성물 가스, 생성물 응축수, 생성물 액체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 석탄을 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 수소 공여체는 테트랄린을 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 수소 공여체는 적어도 300℃의 온도를 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 탄소질 재료는 슬러리 또는 페이스트의 구성요소인, 방법.
- 시스템으로서,
반응기;
수소 공여체 공급기; 및
생성물 액체 수집 저장소
를 포함하되;
상기 수소 공여체 공급기 및 상기 생성물 액체 수집 저장소는 상기 반응기와 유체 연통하며,
상기 반응기는 탄소질 재료 공급기로부터 탄소질 재료를 수용하도록 구성되고; 그리고
상기 수소 공여체 공급기는 상기 반응기에 수소 공여체를 제공하도록 구성되는, 시스템. - 제21항에 있어서, 상기 반응기의 내용물의 적어도 일부를 상기 반응기로부터 제거하고, 이어서, 상기 반응기로 복귀시키도록 구성된 순환 도관을 더 포함하는, 시스템.
- 제22항에 있어서, 상기 순환 도관은,
(i) 상기 반응기, (ii) 상기 반응기 및 상기 수소 공여체 공급기 (iii) 상기 반응기 및 상기 생성물 액체 수집 저장소, 또는 (ⅳ) 상기 반응기, 상기 수소 공여체 공급기, 및 상기 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통하는 펌프를 포함하는, 시스템. - 제23항에 있어서, 상기 펌프는 각각의 사이클당 상기 반응기의 내용물의 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 변위시키는 데 충분한 캐비티 용적을 갖는 용적 펌프인, 시스템.
- 제21항에 있어서, 반응기 히터를 더 포함하는, 시스템.
- 제21항에 있어서,
응축기; 및
생성물 응축수 수집 저장소
를 더 포함하되; 상기 응축기는 상기 반응기와 유체 연통하고, 상기 생성물 응축수 수집 저장소는 상기 응축기와 유체 연통하는, 시스템. - 제21항에 있어서, 제1 공정 가스 공급기를 더 포함하되, 상기 제1 공정 가스 공급기는 상기 반응기, 상기 탄소질 재료 공급기, 상기 생성물 액체 수집 저장소, 또는 이들의 조합과 유체 연통하는, 시스템.
- 제27항에 있어서, 상기 제1 공정 가스 공급기는 상기 반응기 및 상기 탄소질 재료 공급기와 유체 연통하는, 시스템.
- 제27항에 있어서, 제2 공정 가스 공급기를 더 포함하되, 상기 제2 공정 가스 공급기는 상기 생성물 액체 수집 저장소와 유체 연통하는, 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 탄소질 재료 공급기는 호퍼를 포함하는, 시스템.
- 제30항에 있어서, 상기 탄소질 재료 공급기는 잠금 호퍼를 더 포함하되, 상기 잠금 호퍼는 (i) 상기 호퍼와 상기 반응기 사이에 배열되고, (ii) 상기 제1 공정 가스 공급기, 상기 호퍼, 상기 반응기, 또는 이들의 조합과 유체 연통하는, 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 반응기에 배치된 혼합 장치를 더 포함하는, 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 수소 공여체 공급기는 장치를 포함하며, 상기 장치는,
적어도 부분적으로 전자기파 투과성 재료로 형성된 튜브; 및
어플리케이터로서, (i) 상기 튜브의 제1 단부는 상기 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되며, (ii) 상기 튜브의 적어도 일부는 상기 어플리케이터에 배열되는, 상기 어플리케이터
를 포함하는, 시스템. - 제33항에 있어서, 상기 튜브 내에 배치된 서셉터 재료를 더 포함하되, 상기 튜브 내에 있는 상기 서셉터 재료의 적어도 일부는 상기 어플리케이터에 배열되는, 시스템.
- 제34항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 미립자 형태인, 시스템.
- 제33항에 있어서, 상기 튜브의 제2 단부는 상기 어플리케이터에 고정 가능하게 장착되거나 스프링 장착되는, 시스템.
- 제36항에 있어서, 상기 튜브의 제1 단부는 상기 어플리케이터에 스프링 장착되거나, 상기 튜브의 제2 단부는 상기 어플리케이터에 스프링 장착되거나, 상기 튜브의 제1 단부와 상기 튜브의 제2 단부는 모두 상기 어플리케이터에 스프링 장착되는, 시스템.
- 제33항에 있어서, 상기 장치와 유체 연통하는 열교환기를 더 포함하는, 시스템.
- 제21항 내지 재38항 중 어느 한 항에 있어서,
(i) 상기 제1 공정 가스 공급기와 상기 반응기 사이에 배열된 제1 밸브;
(ii) 상기 수소 공여체 공급기와 상기 반응기 사이에 배열된 제2 밸브;
(iii) 상기 응축기와 상기 반응기 사이에 배열된 제3 밸브;
(ⅳ) 상기 생성물 액체 수집 저장소와 상기 반응기 사이에 배열된 제4 밸브;
(v) 상기 제1 공정 가스 공급기와 상기 탄소질 재료 공급기 사이에 배열된 제5 밸브;
(vi) 상기 제2 공정 가스 공급기와 상기 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열된 제6 밸브;
(vii) 상기 반응기의 제1 개구와 상기 순환 도관의 펌프 사이에 배열되어 이들과 유체 연통하는 제7 밸브; 및
(viii) 상기 생성물 액체 수집 저장소와 상기 순환 도관 사이에 배열된 제8 밸브
로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 밸브를 더 포함하는, 시스템. - 제39항에 있어서, 상기 제7 밸브는 순환 밸브이고, 상기 제4 밸브는 드레인 밸브인, 시스템.
- 제39항에 있어서, 상기 제2 밸브는 상기 수소 공여체 공급기와 상기 순환 도관 사이에 배열되는, 시스템.
- 제39항에 있어서, 상기 제4 밸브는 상기 반응기의 제2 개구와 상기 순환 도관의 펌프 사이에 배열되고, 상기 제8 밸브는 상기 순환 도관의 펌프와 상기 생성물 액체 수집 저장소 사이에 배열되는, 시스템.
- 액화 방법으로서,
제39항의 시스템을 제공하는 단계;
선택적으로 반응기 히터를 사용하여 반응기를 적어도 300℃의 예열 반응기 온도로 가열하는 단계;
선택적으로 제1 공정 가스 공급기로부터 상기 반응기에 공정 가스를 배치하여, 상기 반응기를 대기압보다 높은 압력으로 가압하는 단계;
상기 반응기에 수소 공여체를 배치하는 단계;
선택적으로 대기압보다 높은 압력을 상기 반응기에서 유지하는 단계;
상기 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하여, 상기 반응기에서 상기 탄소질 재료와 상기 수소 공여체를 접촉시켜서 탄소질 재료의 적어도 일부를 생성물로 전환시키는 단계;
생성물 응축수 수집 저장소에서 생성물 응축수를 수집하는 단계; 및
생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하는 단계
를 포함하는, 액화 방법. - 제43항에 있어서, 상기 생성물 응축수 및/또는 생성물 액체를 수집하기 전에, 응축기와 상기 반응기 사이에 배열된 제3 밸브를 통해 상기 반응기를 감압하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제43항에 있어서, 상기 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하는 동안 및/또는 후에, 상기 탄소질 재료와 상기 수소 공여체의 적어도 일부를 상기 반응기로부터 제거하고, 이어서, 순환 도관을 통해 상기 반응기로 복귀시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제43항에 있어서, 상기 대기압보다 높은 압력을 반응기에서 유지하는 단계는 (i) 상기 제1 공정 가스 공급기로부터 상기 반응기로 추가 양의 공정 가스를 배치하는 것, (ii) 상기 공정 가스의 일부가 응축기를 통해 상기 반응기를 배기시키는 것을 허용하는 것, 또는 (iii) 이들의 조합을 포함하는, 방법.
- 제43항에 있어서, 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하는 것은,
(i) 상기 탄소질 재료를 호퍼로부터 잠금 호퍼 내에 배치하는 것;
(ii) 상기 잠금 호퍼 내의 상기 탄소질 재료를 상기 제1 공정 가스 공급기로부터의 공정 가스와 접촉시키는 것; 및
(iii) 상기 탄소질 재료를 상기 잠금 호퍼로부터 상기 반응기 내에 배치하는 것
을 포함하는, 방법. - 제43항에 있어서, 상기 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하기 전에, 탄소질을 약 100℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제43항에 있어서, 상기 탄소질 재료를 상기 탄소질 재료 공급기로부터 상기 반응기 내에 배치하기 전 및/또는 후에, 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브를 폐쇄하는 단계를 더 포함하되, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브는 생성물을 생성하는 데 유효한 시간 동안 폐쇄되는, 방법.
- 제43항에 있어서, 상기 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하기 전에, 제2 공정 가스 공급기로부터 상기 생성물 액체 수집 저장소 내에 공정 가스를 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제43항에 있어서, 상기 생성물 액체 수집 저장소에서 생성물 액체를 수집하는 단계는 (i) 상기 제4 밸브, 또는 (ii) 상기 제4 밸브와 제8 밸브를 개방하는 것을 포함하는, 방법.
- 제43항에 있어서, 상기 대기압보다 높은 압력은 수소 공여체 공급기에 의해 제공되는 수소 공여체의 임계 압력 이상인, 방법.
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| US4108759A (en) * | 1975-06-30 | 1978-08-22 | Young Serenus H A | Process and apparatus for converting coal into oil and other coal derivatives |
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| US4313737A (en) * | 1980-03-06 | 1982-02-02 | Consolidated Natural Gas Service | Method for separating undesired components from coal by an explosion type comminution process |
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| HU185401B (en) * | 1980-12-23 | 1985-02-28 | Olajipari Foevallal Tervezoe | Method for obtaining shale oil? heavy oil, kerogene or tar from medium of occurence theirs |
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| US4772379A (en) * | 1985-10-29 | 1988-09-20 | Ann Arbor Nuclear, Inc. | Extraction and liquefaction of fossil fuels using gamma irradiation and solvents |
| US6512216B2 (en) * | 2001-01-17 | 2003-01-28 | The Penn State Research Foundation | Microwave processing using highly microwave absorbing powdered material layers |
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