MX2013006421A - Sistema y metodo para preparar combustibles liquidos. - Google Patents

Sistema y metodo para preparar combustibles liquidos.

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Abstract

Se describen técnicas, métodos y sistemas para la preparación de combustibles líquidos a partir de hidrocarburo y dióxido de carbono. La presente invención puede transformar hidrocarburo y dióxido de carbono generado de materia prima de alimentación orgánica u otras emisiones industriales en combustibles líquidos diseñados por ingeniería renovables y los almacena en una forma de costo eficiente. El método de la presente invención incluye: suministrar hidrocarburo y dióxido de carbono a un área calentada de una cámara de reacción en volúmenes controlados; formar monóxido de carbono a través de la energía provista por el área calentada; transportar el monóxido de carbono e hidrógeno a un reactor en volúmenes controlados; suministrar hidrógeno adicional al reactor; regular la presión en el reactor al ajustar los volúmenes controlados con el fin de obtener un objeto predeterminado; formar el combustible líquido en el reactor de acuerdo con el objeto predeterminado; y, almacenar el combustible líquido en un dispositivo de almacenamiento.

Description

SISTEMA Y METODO PARA PREPARAR COMBUSTIBLES LIQUIDOS RECLAMACION DE PRIORIDAD La presente solicitud reclama prioridad para y el beneficio de la Solicitud de Patente de E.U.A No. 61/421,189, presentada el 8 de diciembre, 2010 y titulada COMBUSTIBLES LIQUIDOS DE HIDROGENO, OXIDOS DE CARBONO, Y/O NITROGENO; Y PRODUCCION DE CARBONO PARA FABRICAR ARTICULOS DURADEROS. La solicitud mencionada anteriormente se incorpora aquí para referencia en su totalidad. Al grado que la solicitud anterior y/o cualquier otro material incorporado aquí para referencia tiene conflicto con la presente descripción, la descripción aquí controla.
ANTECEDENTES Esta solicitud se refiere a técnicas, métodos, y sistemas relacionados con la preparación de combustibles líquidos de hidrocarburo y dióxido de carbono generado de materias primas de alimentación orgánica u otras emisiones industriales.
La digestión anaeróbica de substancias orgánicas generalmente produce un hidrocarburo, tal como metano, y dióxido de carbono. Basándose en investigación científica, el metano y el dióxido de carbono ambos son gases de efecto invernadero que causan calentamiento global. Es ventajoso encontrar una forma de transformar estos gases en combustibles diseñados por ingeniería utilizables debido a que esto no solo mejora la eficiencia de energía si no también mejora el problema del calentamiento global. Por ejemplo, las plantas de producción de etanol generan una cantidad considerable de emisión de dióxido de carbono a través de su procedimiento de fermentación. Existe una necesidad apremiante de encontrar aplicaciones útiles de tal dióxido de carbono debido a que esto representa una gran inversión de energía para crecer y transportar el grano u otra materia prima fermentada. Similarmente es importante proporcionar formas prácticas para reducir su emisión de dióxido de carbono, ya sea para las plantas de etanol existentes o aquellas que se van a construir en el futuro.
El almacenamiento y transportación de combustibles gaseosos, por ejemplo, hidrógeno, son prácticas complicadas y costosas debido a que el sistema generalmente necesita ser presurizado o súper-enfriarse a 251.66°C. Por lo tanto, existe una necesidad de preacondicionar estas clases de combustibles gaseosos y transformarlos en una forma (tal como, líquida a temperatura ambiente) que puede almacenarse y transportarse más eficientemente. El tener un sistema de precondición en sitio de combustible eficiente que puede transformar hidrocarburo y dióxido de carbono en combustibles líquidos es valioso ya que reduce el costo de almacenar y transportar combustibles gaseosos y también controla la emisión de hidrocarburo y dióxido de carbono al transformarlos en energía renovable útil.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de flujo de procedimiento, que muestra un método ilustrativo para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de procedimiento, que muestra otro método ilustrativo para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención.
La Figura 3 es un diagrama esquemático, que muestra un sistema ilustrativo para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención.
La Figura 4 es un diagrama esquemático, que muestra otro sistema ilustrativo para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención.
La Figura 5 es un diagrama esquemático, que muestra incluso otro sistema ilustrativo para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención.
Símbolos de referencia similares y designaciones en los varios dibujos indican elementos similares.
DESCRIPCION DETALLADA Se describen técnicas, métodos, y sistemas para preparar un combustible líquido renovable de hidrocarburo y dióxido de carbono generados a partir de digestión anaeróbica de substancias orgánicas o de emisiones industriales.
En un aspecto, un método para preparar un combustible líquido puede incluir: suministrar hidrocarburo y dióxido de carbono a un área calentada de una cámara de reacción en volúmenes controlados, formar monóxido de carbono e hidrógeno mediante energía provista por el área calentada, transportar monóxido de carbono, hidrógeno, e hidrógeno adicional a un reactor en volúmenes controlados, formar el combustible líquido en el reactor al controlar la presión en el reactor con el fin de lograr un objeto predeterminado. El método también puede incluir almacenar el combustible líquido en un dispositivo de almacenamiento. El método proporciona una forma eficiente de manejar hidrocarburo y dióxido de carbono en sitio y transformarlos en combustibles líquidos.
En otro aspecto, un método para preparar un combustible líquido puede incluir: suministrar hidrocarburo y dióxido de carbono a un área controlada por calor de una cámara de reacción en volúmenes controlados, formar monóxido de carbono e hidrógeno mediante energía proporcionada por el área calentada, transportar monóxido de carbono, una parte de hidrógeno generado, e hidrógeno adicional a un reactor en volúmenes controlados, formar el combustible líquido en el reactor al controlar la presión en el reactor con el fin de lograr un objeto predeterminado. Mientras tanto, otra parte del hidrógeno generado puede utilizarse para formar, con nitrógeno, amoniaco. El método puede incluir almacenar el combustible líquido con el amoniaco en un dispositivo de almacenamiento. El almacenamiento de combustible líquido y el amoniaco juntos es de costo eficiente debido a que no interactúan entre sí y son fácilmente separados. El método proporciona una forma eficiente para manejar hidrocarburo y dióxido de carbono y transformarlos en combustibles líquidos en sitio.
De acuerdo con aspectos de la descripción, implementaciones de los métodos anteriores pueden incluir opcionalmente una o más de las siguientes características. Por ejemplo, los objetos predeterminados pueden decidirse de acuerdo con una necesidad del usuario. Objetos predeterminados pueden incluir: salidas de combustible líquido máximas, eficiencia de energía (principalmente, la entrada de energía mínima), o las mayores duraciones de vida de los catalizadores. La presión en el reactor puede controlarse al ajustar volúmenes de gases de entrada y salida. El hidrocarburo y dióxido de carbono pueden pre-calentarse por un intercambiador de calor (por ejemplo, utilizando un calor reciclado). El área calentada puede calentarse a partir de energía solar o de combustión por un combustor. Pueden suministrarse oxígeno y monóxido adicional al combustor con el fin de ajustar el volumen de dióxido de carbón o proporcionar energía de calor al área calentada. El hidrógeno adicional puede suministrarse cíclicamente al reactor, con el fin de obtener el objeto predeterminado. El combustible líquido puede almacenarse con agua, donante de carbono (por ejemplo, un compuesto que proporciona carbono en reacciones químicas; el donante de carbono puede ser disuelto o coloidal), amoniaco, o aditivos que mejoran la densidad de energía. El dióxido de carbono puede suministrarse de emisiones de plantas de producción de etanol. El hidrocarburo puede incluir metano y el combustible líquido puede incluir metanol. El método puede incluir utilizar la energía de calor reciclada para transformar el combustible líquido de nuevo a la forma gaseosa si se requiere.
Incluso en otro aspecto, un sistema para preparar un combustible líquido puede incluir: una cámara de reacción con un área calentada, un reactor, un dispositivo regulador, y un dispositivo de almacenamiento. El área calentada recibe hidrocarburo y dióxido de carbono en volúmenes controlados, y proporciona energía para formar monóxido de carbono e hidrógeno. El reactor recibe monóxido de carbono, hidrógeno generado, e hidrógeno adicional en volúmenes controlados. El dispositivo regulador regula la presión en el reactor al ajustar todos los volúmenes controlados y logran un objeto predeterminado. Entonces el reactor forma el combustible líquido de acuerdo con el objeto predeterminado. El dispositivo de almacenamiento puede utilizarse para almacenar el combustible líquido generado.
El tema descrito en esta especificación potencialmente puede proporcionar una o más de las siguientes ventajas. Por ejemplo, las técnicas, métodos, y sistemas descritos pueden utilizarse para evitar los altos costos de comprimir o congelar criogénicamente combustibles gaseosos, tales como hidrógeno. Además, los combustibles líquidos preparados y almacenados en la presente invención pueden ser fácilmente accesibles para varios tipos de usuarios. Las técnicas descritas también pueden utilizarse para reducir el dióxido de carbono generado por industrias, tales como plantas de etanol.
Método y Sistema Ilustrativos Se describen técnicas, métodos y sistemas para la preparación de combustibles líquidos a partir de hidrogeno, hidrocarburos seleccionados y dióxido de carbono generado ya sea de digestión anaeróbica de substancias orgánicas o de emisión de actividades industríales (tal como, producción de etanol). Más particularmente, se describen métodos y sistemas para pre-acondicionamiento en sitio de hidrocarburo y dióxido de carbono en combustibles líquidos útiles.
La Figura 1 es un diagrama de flujo de procedimiento, que muestra un método ilustrativo para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención. Como se muestra en la Figura 1, el método 100 inicia en el bloque 110 al suministrar hidrocarburo a un área calentada de una cámara de reacción en un primer volumen controlado. El hidrocarburo puede ser de digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 a continuación) o de otras fuentes de emisión. En algunas modalidades, el hidrocarburo y dióxido de carbono pueden pre-calentarse mediante un ¡ntercambiador de calor que recicla el calor desde la cámara de reacción. La cámara de reacción puede ser cualquier tipo de dispositivo que define un espacio específico dentro del cual pueden llevarse a cabo reacciones químicas. El área calentada puede ser un área que recibe calor de o tras fuentes. En algunas modalidades, el área de calor puede ser una zona de reacción. En otras modalidades, el área calentada puede ser un tubo poroso en donde pueden colocarse varios catalizadores. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el área calentada incluyen níquel (aproximadamente 20-30%) presentado por substrato de alúmina (por ejemplo Al203).
El método continúa en el bloque 120 en donde se suministrar el dióxido de carbono al área calentada de la cámara de reacción en un segundo volumen controlado. El dióxido de carbono puede ser de digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 a continuación) o de otras emisiones industriales tales como plantas de producción de etanol. Los volúmenes suministrados de hidrocarburo y dióxido de carbono pueden controlarse por cualquier medio que puede controlar flujos de gas, tal como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo. El control de volumen puede hacerse manualmente por operadores experimentados, o automáticamente por un sistema verificado por computadora.
CxHyOz? CH4 + C02 Ecuación 1 El método 100 continúa en el bloque 130 al formar monóxido de carbono e hidrogeno a partir de hidrocarburo y dióxido de carbono mediante e nergía proporcionada por el área calentada. La ecuación se muestra como en la Ecuación 2 a continuación. En algunas modalidades, el calor proporcionado por el área calentada puede ser de energía solar. En algunas modalidades, un dispositivo de recolección de luz puede reflejar y enfocar la luz del sol para calentar el área calentada directamente. La energía solar puede recibirse, convertirse a una forma diferente de energía (tal como, electricidad), y luego proporciona energía de calor al área calentada. En otras modalidades, el área calentada también puede calentarse mediante un flujo de salida de un combustor. En algunas modalidades, el combustor puede proporcionar selectivamente dióxido de carbono adicional al área calentada cuando sea necesario. Por ejemplo, proporcionar dióxido de carbono adicional para mantener la velocidad de reacción cuando el suministro de dióxido de carbono original se descontinúa accidentalmente. En algunas modalidades, el oxígeno y monoxido de carbono adicional pueden suministrarse al combustor para generar calor y/o dióxido de carbono necesario, como se muestra en la Ecuación 3 a continuación.
CH2 + CH4 + CALOR ? 2CO +2H2 Ecuación 2 2CO + 02 ? 2C02 Ecuación 3 Después que se forman monoxido de carbono e hidrogeno, el método 100 continúa al bloque 140 y al bloque 150 al transportar el monoxido de carbono e hidrogeno a un reactor en un tercer volumen controlado y un cuarto volumen controlado, respectivamente. Los volúmenes de monoxido de carbono e hidrogeno pueden controlarse mediante cualquier medio que puede controlar flujos de gas, tal como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo. El control de volumen puede hacerse manualmente por operadores experimentados, o automáticamente por un sistema verificado por computadora. La reacción química que se va a realizar en el reactor, como se muestra en las Ecuaciones 4 y 5 a continuación, prefiere presión elevada, y el reactor puede ser cualquier dispositivo adecuado que puede mantener la presión de reacción necesaria y condiciones relacionadas.
CO + H2 ? CH3OH Ecuación 4 C02 + 3H2 ? CH3OH + H20 Ecuación 5 El método 100 continúa en el bloque 160 al suministrar hidrogeno adicional selectivamente al reactor en un quinto volumen controlado. De acuerdo con aspectos alternativos de la descripción, el hidrogeno adicional no se genera del área calentada, y puede producirse por electrólisis y/o de reacción química fuera de la cámara de reacción. Se muestra un ejemplo en la Ecuación 6 a continuación. El hidrogeno adicional puede suministrarse selectivamente de acuerdo con la situación (por ejemplo, presión) en el reactor. En algunas modalidades, puede presurizarse y suministrarse hidrogeno adicional al reactor cíclicamente. La presurizacion cíclica permite un tiempo de permanencia adecuado de reactivos en el reactor a condiciones de presurizacion favorables, y de esa forma proporciona interrupción favorable de los reactivos, haciendo que el reactivo contacte con catalizadores más eficientemente. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el reactor pueden incluir cobre (Cu), zinc (Zn), aluminio (Al) o alúmina (Al203). El volumen de hidrogeno adicional puede controlarse a través de cualquiera medio que puede controlar flujos de gas, tal como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo.
CH4 + Energía ? Productos de Carbono + H2 Ecuación 6 El método 100 continúa en el bloque 170 al regular la presión en el reactor al ajustar volúmenes controlados para lograr un objeto predeterminado y en el bloque 180 al f ormar el combustible líquido de acuerdo con el objeto predeterminado. Todos los volúmenes controlados mencionados (por ejemplo, volúmenes de hidrocarburo, dióxido de carbono, dióxido de carbono adicional, oxígeno, monóxido de carbono, monóxido de carbono adicional, hidrogeno generado, e hidrogeno adicional) pueden ajustarse para optimizar la condición de reacción, con el fin de lograr el objeto predeterminado. Los volúmenes pueden controlarse por cualquier medio que puede controlar flujos de gas, tal como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo. El control de volumen puede hacerse manualmente por operadores experimentados, o automáticamente por un sistema verificado por computadora. El objeto predeterminado puede incluir: maximizar la producción de combustible líquido (como se describe en el bloque 180 a continuación), minimizar el consumo de energía total, o tener la duración de uso más prolongada de catalizadores en la cámara de reacción. Basándose en el objeto predeterminado elegido, el combustible líquido puede formarse de hidrocarburo y dióxido de carbono. En algunas modalidades, el hidrocarburo puede ser metano y el combustible líquido puede ser metanol. Ecuaciones ilustrativas de la formación de combustible líquido se muestran en las Ecuaciones 4 y 5 anteriores.
El método 100 continúa en el bloque 190 al almacenar el combustible líquido en un dispositivo de almacenamiento. En algunas modalidades, el combustible líquido del reactor puede pasar a través de un intercambiador de calor antes de ingresar en el dispositivo de almacenamiento. En algunas modalidades, el combustible líquido puede almacenarse con agua, donante de carbono ( por ejemplo, un compuesto que proporciona carbono en reacciones químicas; el donante de carbono puede ser disuelto o coloidal), amoniaco, o aditivos que pueden utilizarse para mejorar la densidad de energía del combustible líquido, tal como urea o compuestos de nitrógeno. El combustible líquido puede almacenarse en diferentes tipos dependiendo de la preferencia de usuario. En algunas modalidades, el combustible líquido puede transformarse en una forma gaseosa por energía de calor reciclada de la cámara de reacción.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de procedimiento, que muestra otro método ilustrativo para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención. Como se muestra en la Figura 2, el método 200 inicia en el bloque 210 al suministrar hidrocarburo a un área calentada de una cámara de reacción en un primer volumen controlado. El hidrocarburo puede ser de digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 anterior) o de otras fuentes de emisión. En algunas modalidades, el hidrocarburo y dióxido de carbono pueden pre-calentarse por un intercambiador de calor que recicla el calor de la cámara de reacción. La cámara de reacción puede ser cualquier tipo de dispositivo que define un espacio específico dentro del cual pueden llevarse a cabo reacciones químicas. El área calentada puede ser un área que recibe calord e otras fuentes. En algunas modalidades, el área de calor puede ser una zona de reacción. En otras modalidades, el área calentada puede ser un tubo poroso en donde pueden colocarse varios catalizadores. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el área calentada incluyen níquel (aproximadamente 20-30%) presentado por substrato de alúmina (por ejemplo Al203).
El método 200 continúa en el bloque 220 al suministrar dióxido de carbono al área calentada de la cámara de reacción en un segundo volumen controlado. El dióxido de carbono puede ser de digéstión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 anterior) o de otras emisiones industriales tales como plantas de producción de etanol. Los volúmenes suministrados de hidrocarburo y dióxido de carbono pueden controlarse por cualquier medio que pueden controlar flujos de gas, tales como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo. El control de volumen puede hacerse manualmente por operadores experimentados, o automáticamente por un sistema verificado por computadora.
El método 200 continúa en el bloque 230 al formar monóxido de carbono e hidrógeno a partir de hidrocarburo y dióxido de carbono mediante e nergía proporcionada por el área calentada. La ecuación se muestra como Ecuación 2 anterior. En algunas modalidades, el calor proporcionado por el área calentada puede formarse de energía solar. En algunas modalidades, un dispositivo de recolección de luz puede reflejar y enfocar luz solar para calentar al área calentada directamente. En otras modalidades, la energía solar puede recibirse, convertirse a una diferente forma de energía (tal como, electricidad), y luego proporciona energía de calor al área calentada. En otras modalidades, el área calentada puede calentarse por el flujo de salida de un combustor. En algunas modalidades, el combustor puede proporcionar selectivamente dióxido de carbono adicional al área calentada cuando sea necesario. Por ejemplo, proporcionar dióxido de carbono adicional para mantener la velocidad de reacción cuando el suministro de dióxido de carbono original accidentalmente se discontinua. En algunas modalidades, pueden suministrarse oxígeno o monóxido de carbono adicional al combustor para generar dióxido de carbono necesario, como se muestra en la Ecuación 3 anterior.
Después que se forman monóxido de carbono e hidrógeno, el método 200 continúa en el bloque 240 y el bloque 250 al transportar monóxido de carbono y una primera parte de hidrogeno a un reactor en un tercer volumen controlado y un cuarto volumen controlador, respectivamente. Los volúmenes de monóxido de carbono y la primera parte de hidrogeno pueden controlarse por cualquier medio que puede controlar flujos de gas, tal como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo. El control de volumen puede hacerse manualmente por operadores experimentados, o automáticamente por un sistema verificado por computadora. La reacción química que se va a realizar en el reactor, como se muestra en la Ecuación 4 anterior, prefiere presión elevada, y el reactor puede ser cualquiera dispositivo adecuado que pueda mantener una presión necesaria.
Mientras tanto, el método 200 continúa al bloque 251 para transportar una segunda parte del hidrógeno para formar amoniaco con nitrógeno, como se muestra en la Ecuación 7 a continuación. El nitrógeno necesario para alimentar la reacción puede suministrarse desde la atmósfera u otras fuentes. El amoniaco generado puede ser materias primas de alimentación de hidrogeno y nitrógeno y suministrarlas para usos adicionales cuando sea necesario. El amoniaco generado puede separarse mediante membranas selectivas o presurizadas por temperatura y/o procedimientos de balance de carga que utilizan medios de almacenamiento de grafema. El amoniaco generado puede almacenarse con el combustible líquido para producirse en un dispositivo de almacenamiento (ver bloque 290 a continuación). 3H2 + N2 ? 2NH3 Ecuación 7 El método 200 continúa en el bloque 260 al suministrar hidrogeno adicional selectivamente al reactor en un quinto volumen controlado. El hidrógeno adicional puede producirse por electrólisis, a partir de amoniaco generado como se discutió en el bloque 251 anterior, y/o de la reacción química fuera de la cámara de reacción (por ejemplo, la Ecuación 5 anterior). El hidrógeno adicional puede suministrarse selectivamente de acuerdo con la situación (por ejemplo, presión) en el reactor. En algunas modalidades, el hidrógeno adicional puede presurizarse y suministrarse al reactor cíclicamente. La presurización cíclica permite un tiempo de permanencia adecuado de reactivos en el reactor a condiciones de presurización favorables, y de esa forma proporciona interrupción favorable de los reactivos, haciendo que el reactivo contacte con catalizadores más eficientemente. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el reactor pueden incluir cobre (Cu), zinc (Zn) o aluminio (Al). El volumen de hidrógeno adicional puede controlarse por cualquier medio que puede controlar flujos de gas, tales como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo.
El método 200 continúa en el bloque 270 al regular la presión en el reactor al ajustar volúmenes controlados para lograr un objeto predeterminado y en el bloque 280 al f ormar el combustible líquido de acuerdo con el objeto predeterminado. Todos los volúmenes controlados mencionados (por ejemplo, volúmenes de hidrocarburo, dióxido de carbono, dióxido de carbono adicional, oxígeno, monóxido de carbono, monóxido de carbono adicional, hidrógeno generado, e hidrógeno adicional) pueden ajustarse para optimizar la condición de reacción, con el fin de obtener el objetivo predeterminado. Los volúmenes pueden controlarse por cualquier medio que puede controlar flujos de gas, tal como una válvula u otros dispositivos reguladores de flujo. El control de volumen puede hacerse manualmente por operadores experimentados, o automáticamente por un sistema verificado por computadora. El objeto predeterminado puede incluir: maximizar la producción de combustible líquido (como se describe en el bloque 280 a continuación), minimizar el consumo de energía total, o tener la duración de uso más prolongada de catalizadores utilizados en la cámara de reacción. Basándose en el objeto predeterminado elegido, el combustible líquido puede formarse a partir de hidrocarburo y dióxido de carbono. En algunas modalidades, el hidrocarburo puede ser metano y el combustible líquido puede ser metanol. Una ecuación ilustrativa de la formación de combustible líquido se muestra en la Ecuación 4 anterior.
El método 200 continúa en el bloque 290 al almacenar el combustible líquido y el amoniaco en un dispositivo de almacenamiento. En algunas modalidades, el combustible líquido del reactor puede pasar a través de un intercambiador de calor antes de ingresar en el dispositivo de almacenamiento. En algunas modalidades, el combustible líquido también puede almacenarse con agua, donante de carbono, o aditivos que pueden utilizarse para mejorar la densidad de energía del combustible líquido, tal como urea o compuestos de nitrógeno. El combustible líquido puede almacenarse en diferentes tipos dependiendo de la preferencia de usuario. En algunas modalidades, el combustible líquido puede transformarse en una forma gaseosa por e nergía de calor reciclada de la cámara de reacción.
La Figura 3 es un diagrama esquemático, que ilustra un sistema ilustrativo 300 para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención. El sistema 300 incluye una cámara de reacción 301, un área, calentada 302, una ventana solar 306, un reactor 308 y un dispositivo de almacenamiento 311. El sistema 300 incluye una fuente de hidrocarburo 303 para suministrar hidrocarburo al área calentada 302, y una fuente de dióxido de carbono 304 para suministrar dióxido de carbono al área calentada 302. La fuente de hidrocarburo 303 puede recibir hidrocarburo a partir de la digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo Ecuación 1 anterior) o de otras fuentes de emisión. La válvula 3031 controla el volumen de dióxido de carbono suministrado al área calentada 302. La fuente de dióxido de carbono 304 puede recibir dióxido de carbono de la digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 anterior) o de otras emisiones industriales tales como plantas de producción de etanol 305. La válvula 3041 controla el volumen suministrado al área calentada 302.
Después de recibir hidrocarburo y dióxido de carbono, el área calentada 302 puede proporcionar energía necesaria para formar monóxido de carbono e hidrógeno como se describió en la Ecuación 2 anterior. En algunas modalidades, el calor proporcionado por el área calentada 302 puede ser de energía solar a través de las ventanas solares 306. En algunas modalidades, un dispositivo de recolección de luz (no mostrado) puede reflejar y enfocar luz solar a través de la ventana solar 306 para calentar el área calentada 302. En otras modalidades, la energía solar puede recibirse y convertirse en diferente forma de energía (tal como, electricidad), y luego proporcionar energía de calor al área calentada 302. Las ventanas solares 306 pueden cerrarse cuando el área calentada 302 tiene suficiente energía de calor para formar monóxido e hidrogeno. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el área calentada 302 incluyen níquel (aproximadamente 20-30%) presentado por substrato de alúmina (por ejemplo Al203).
Como se mostró en la Figura 3, el monóxido de carbono e hidrógeno generados en el área calentada 302 pueden transportarse a un reactor 308 a través de un intercambiador de calor 307. Por ejemplo, el intercambiador de calor 307 puede tomar el calor del monóxido de carbono e hidrógeno generados (por ejemplo, mientras se transporta al reactor 308) para pre-calentar el hidrocarburo de la fuente de hidrocarburo 303 y el dióxido de carbono de la fuente de dióxido de carbono 304. La válvula 3021 puede controlar los volúmenes de monóxido de carbono e hidrógeno transportados al reactor 308.
Como se muestra en la Figura 3, la fuente de hidrógeno adicional 309 puede proporcionar selectivamente hidrógeno adicional al reactor 308. La válvula 3091 puede controlar el volumen de hidrógeno adicional transportado al reactor 308. El hidrógeno adicional puede producirse por electrólisis y/o a partir de la reacción química fuera de la cámara de reacción (por ejemplo, como se mostró en la Ecuación 5 anterior). El hidrógeno adicional puede suministrarse selectivamente de acuerdo a la situación (por ejemplo presión) en el reactor. En algunas modalidades, el hidrógeno adicional puede presurizarse y suministrarse al reactor cíclicamente. La presurización cíclica permite un tiempo de permanencia adecuado de reactivos en el reactor 308 a condiciones de presión favorables, y de esa forma proporciona interrupción favorable de los reactivos, haciendo que el reactivo contacte los catalizadores más eficientemente.
Después de recibir monóxido de carbono e hidrógeno, el reactor 308 puede formar el combustible líquido de acuerdo con un objeto predeterminado. El objeto predeterminado puede incluir: maximlzar la producción de combustible líquido, minimizar el consumo de energía total, o la duración de uso más prolongada d e catalizadores utilizados en la cámara de reacción. Basándose en el objeto predeterminado elegido, el combustible líquido puede formarse a partir de hidrocarburo y dióxido de carbono. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el reactor 308 pueden incluir cobre (Cu), zinc (Zn) o aluminio (Al). En algunas modalidades, el hidrocarburo puede ser metano y el combustible líquido puede ser metanol. Una ecuación ilustrativa de la formación de combustible líquido se muestra en la Ecuación 4 anterior.
Un dispositivo regulador (no mostrado) puede regular la presión en el reactor 308 al ajustar todos los volúmenes controlados (por ejemplo, a través de varias válvulas 3031, 3041, 3021 y 3081), con el fin de lograr el objeto predeterminado. En algunas modalidades, el dispositivo regulador puede ser un dispositivo operado por computadora equipado con sensores adecuados que pueden verificar la situación de la cámara de reacción 301, el área calentada 302, el reactor 308 y el dispositivo de almacenamiento 311. En otras modalidades, el dispositivo regulador puede operar manualmente para lograr el objeto predeterminado.
Como se muestra en la Figura 3, el reactor 308 puede transportar el combustible líquido, a través de una válvula 3081 y un ¡ntercambiador de calor 310, a un dispositivo de almacenamiento 3011. La válvula 3081 puede controlar el flujo del combustible líquido transportado al dispositivo de almacenamiento 311. El intercambiador de calor 310 puede reciclar energía de calor al combustible líquido para uso adicional. El dispositivo de almacenamiento 3011 puede almacenar agua, donante de carbono, amoniaco, u otros aditivos que pueden utilizarse para mejorar la densidad de energía del combustible líquido, tal como urea o compuestos de nitrógeno. El combustible líquido puede almacenarse en diferentes tipos dependiendo de la preferencia de usuario. En algunas modalidades, el combustible líquido puede transformarse en una forma gaseosa por energía de calor reciclada del sistema 300.
La Figura 4 es un diagrama esquemático, que ¡lustra incluso otro sistema ilustrativo 400 para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención. El sistema 400 incluye una cámara de reacción 301, un área calentada 302, una ventana solar 306, un reactor 308, un combustor 401, y un dispositivo de almacenamiento 311. El sistema 300 incluye una fuente de hidrocarburo 303 para suministrar hidrocarburo al área calentada 302, y una fuente de dióxido de carbono 304 para suministrar dióxido de carbono al área calentada 302. La fuente de hidrocarburo 303 puede recibir hidrocarburo a partir de digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 anterior) o de otras fuentes de emisión. La válvula 3031 controla el volumen de hidrocarburo suministrado al área calentada 302. La fuente de dióxido de carbono 304 puede recibir dióxido de carbono de una digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, la Ecuación 1 anterior) o de otras emisiones industriales tales como una planta de etanol 305. La válvula 3041 controla el volumen de dióxido de carbono suministrado al área calentada 302.
Después de recibir el hidrocarburo y dióxido de carbono, el área calentada 302 puede proporcionar energía necesaria para formar monóxido de carbono e hidrógeno como se describió en la Ecuación 2 y descripciones relacionadas para formar las modalidades de la Figura 3 anterior. En algunas modalidades, el calor proporcionado por el área calentada 302 puede ser de energía solar como se describió en las descripciones relacionadas para las modalidades de la Figura 3 anterior. En la Figura 4, el combustor 401 puede utilizarse para proporcionar energía de calor al área calentada 302 cuando otras fuentes (por ejemplo, energía solar de la ventana solar 306) no están disponibles (por ejemplo, durante la noche).
Además, el combustor 401 puede proporcionar dióxido de carbono adicional al área calentada 302 cuando sea necesario. La válvula 4011 puede controlar el volumen de dióxido de carbono suministrado al combustor 401. Por ejemplo, el suministro de la fuente de dióxido de carbono 304 puede ser interrumpida accidentalmente. En algunas modalidades, la fuente de oxígeno 402 puede suministrar oxígeno al combustor 401 para facilitar la combustión. La válvula 4021 puede controlar el volumen del oxígeno suministrado al combustor 401. En algunas modalidades, la fuente de monóxido de carbono 403 puede suministrar monóxido de carbono al combustor 401 para facilitar la generación de dióxido de carbono adicional como se mostró en la Ecuación 3 anterior. La válvula 4031 puede controlar el volumen del oxígeno suministrado al combustor 401. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el área calentada 302 incluyen níquel (aproximadamente 20-30%) presentado por substrato de alúmina (por ejemplo, Al203).
Como se muestra en la Figura 4, el monóxido de carbono e hidrógeno generados en el área calentada 302 pueden transportarse a un reactor 308 a través de un intercambiador de calor 307. El intercambiador de calor 307 puede tomar el calor del monóxido de carbono e hidrógeno (por ejemplo, mientras se transporta al reactor 308) para pre-calentar el hidrógeno de la fuente de hidrocarburo 303 y el dióxido de carbono de la fuente de dióxido de carbono 304. La válvula 3021 puede controlar los volúmenes de monóxido de carbono e hidrógeno transportados al reactor 308. Como se muestra en la Figura 4, la fuente de hidrógeno adicional 309 puede proporcionar selectivamente hidrógeno adicional al reactor 308. La válvula 3091 puede controlar el volumen de hidrógeno transportado al reactor 308. El hidrógeno adicional puede producirse por electrólisis y/o de la reacción química fuera de la cámara de reacción (por ejemplo Ecuación 5 anterior). El hidrógeno adicional puede suministrarse selectivamente de acuerdo con la situación (por ejemplo, presión) en el reactor. En algunas modalidades, el hidrógeno adicional puede presurizarse y suministrarse al reactor cíclicamente. La presurización cíclica permite un tiempo de permanencia adecuado de reactivos en el reactor 308 a condiciones de presurización favorables, y de esa forma proporciona la interrupción favorable de los reactivos, haciendo que el reactivo contacte los catalizadores más eficientemente.
Después de recibir monóxido de carbono e hidrógeno, el reactor 308 puede formar el combustible líquido de acuerdo con un objeto predeterminado. El objeto predeterminado puede incluir: maximizar la producción de combustible líquido, minimizar el consumo de energía total, o la duración de uso más prolongada d e catalizadores utilizados en la cámara de reacción. Basándose en el objeto predeterminado elegido, el combustible líquido puede formarse a partir de hidrocarburo y dióxido de carbono. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el reactor 308 pueden incluir cobre (Cu), zinc (Zn) o aluminio (Al). En algunas modalidades, el hidrocarburo puede ser metano y el combustible líquido puede ser metanol. Una ecuación ilustrativa de la formación de combustible líquido se muestra en la Ecuación 4 anterior.
Un dispositivo regulador (no mostrado) puede regular la presión en el reactor 308 al ajustar todos los volúmenes controlados (por ejemplo, a través de varias válvulas 3031, 3041, 3021 y 3081), con el fin de lograr el objeto predeterminado. En algunas modalidades, el dispositivo regulador puede ser un dispositivo operado por computadora equipado con sensores adecuados que verifican la situación de la cámara de reacción 301, el área calentada 302, el reactor 308, y el dispositivo de almacenamiento 311. En otras implementaciones, el dispositivo regulador puede operarse manualmente para lograr el objetivo predeterminado.
Como se mostró en la Figura 4, el reactor 308 puede transportar el combustible líquido, a través de una válvula 3081 y un intercambiador de calor 310, a un dispositivo de almacenamiento 311. La válvula 3081 puede controlar el flujo del combustible líquido transportado al dispositivo de almacenamiento 311. El intercambiador de calor 310 puede reciclar la energía de calor del combustible líquido para uso adicional. El dispositivo de almacenamiento 311 puede incluir agua, donante de carbono, amoniaco, o aditivos que pueden utilizarse para mejorar la densidad de energía del combustible líquido, tal como urea o compuestos de nitrógeno. El combustible líquido puede almacenarse en diferentes tipos dependiendo de la preferencia de usuario. En algunas modalidades, el combustible líquido puede transformarse en una forma gaseosa por energía de calor reciclada del sistema 400.
La Figura 5 es un diagrama esquemático, que muestra incluso otro sistema ilustrativo 500 para preparar un combustible líquido renovable de la presente invención. El sistema 500 incluye una cámara de reacción 301, un área calentada 302, una ventana solar 306, un reactor 308, un reactor de amoníaco 501, y un dispositivo de almacenamiento 502. El sistema 500 incluye una fuente de hidrocarburo 303 para suministrar hidrocarburo al área calentada 302, y una fuente de dióxido de carbono 304 para suministrar dióxido de carbono del área calentada 302. La fuente de hidrocarburo 303 puede recibir hidrocarburo de digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 anterior) o de otras fuentes de emisión. La válvula 3031 controla el volumen de dióxido de carbono suministrado al área calentada 302. La fuente de dióxido de carbono 304 puede recibir dióxido de carbono a partir de la digestión anaeróbica de substancias orgánicas (por ejemplo, Ecuación 1 anterior) o de otras emisiones industriales tales como una planta de etanol 305. La válvula 3041 controla el volumen suministrado al área calentada 302.
Después de recibir el hidrocarburo y dióxido de carbono, el área calentada 302 puede proporcionar energía necesaria para formar monóxido de carbono e hidrógeno como se describió en la Ecuación 2 anterior. En algunas modalidades, el calor proporcionado por el área calentada 302 puede ser de energía solar a través de la ventana solar 306. En algunas modalidades, un dispositivo de recolección de luz (no mostrado) puede reflejar y enfocar luz solar a través de la ventana solar 306 para calentar el área calentada 302. En otras modalidades, la energía solar puede recibirse, convertirse a diferentes formas de energía (tal como, electricidad), y luego calentar el área calentada 302. La ventana solar 306 puede cerrarse cuando el área calentada 302 tiene suficiente calor para formar mo ióxido e hidrógeno. En algunas modalidades, el área calentada 302 puede recibir energía de calor de un combustor 401, como se describió anteriormente. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el área calentada 302 incluyen níquel (aproximadamente 20-30%) presentado por substrato de alúmina (por ejemplo, Al203).
Como se muestra en la Figura 5, el monóxido de carbono y la primera parte del hidrógeno generado en el área calentada 302 pueden transportarse a un reactor 308 a través de un intercambiador de calor 307. El intercambiador de calor 307 puede tomar el calor del monóxido de carbono y la primera parte del hidrógeno generado para pre-calentar el hidrocarburo de la fuente de hidrocarburo 303 y el dióxido de carbono de la fuente de dióxido de carbono 304. La válvula 3021 puede controlar los volúmenes de monóxido de carbono e hidrógeno transportados al reactor 308.
Como se muestra en la Figura 5, la segunda parte del hidrógeno generado puede transportarse al reactor de amoniaco 501 para formar amoniaco con nitrógeno, como se describió en la Ecuación 6 anterior. La válvula 3022 puede controlar el volumen de hidrogeno transportado al reactor de amoniaco 501. Los volúmenes de la primera parte y la segunda parte del hidrógeno generado pueden determinarse por el objeto predeterminado descrito anteriormente. Puede suministrarse el nitrógeno necesario para la reacción desde la atmósfera u otras fuentes, El amoniaco generado puede ser materia prima de alimentación de hidrógeno y nitrógeno cuando sea necesario. El amoniaco generado puede ser separado en hidrógeno y nitrógeno a través de membranas selectivas o presurizadas por temperatura y/o procedimientos de balance de carga que utilizan medios de almacenamiento de grafema. La válvula 5011 puede controlar el volumen de amoniaco transportado al dispositivo de almacenamiento 502 y la válvula 5012 puede controlar el volumen de hidrógeno adicional separado del amoniaco al reactor 308. El amoniaco puede almacenarse con el combustible líquido para producirse en el dispositivo de almacenamiento 502.
Como se muestra en la Figura 5, la fuente de hidrógeno adicional 309 puede proporcionar selectivamente hidrógeno adicional al reactor 308. La válvula 3091 puede controlar el volumen de hidrógeno transportado al reactor 308. El hidrogeno adicional puede producirse por electrólisis, separación del amoniaco generado en el reactor de amoniaco 501, y/o de la reacción química fuera de la cámara de reacción (por ejemplo, la Ecuación 5 anterior). El hidrógeno adicional puede suministrarse selectivamente de acuerdo con la situación (por ejemplo, presión) en el reactor. En algunas modalidades, el hidrógeno adicional puede presurizarse y suministrarse al reactor cíclicamente. La presurización cíclica permite un tiempo de permanencia adecuado de reactivos en el reactor 308 a condiciones de presurización favorables, y de esa forma proporciona interrupción favorable de los reactivos, haciendo que el reactivo contacte los catalizadores más eficientemente.
Después de recibir monóxido de carbono y la primera parte del hidrógeno generado, el reactor 308 puede formar el combustible líquido de acuerdo con un objeto predeterminado. El objeto predeterminado puede incluir: maximizar la producción de combustible líquido, minimizar el consumo de energía total, o duración de uso más prolongada de catalizadores utilizados en la cámara de reacción. Basándose en el objeto predeterminado elegido, el combustible líquido puede formarse a partir de hidrocarburo y dióxido de carbono. En algunas modalidades, los catalizadores utilizados en el reactor 308 pueden incluir cobre (Cu), zinc (Zn) o aluminio (Al). En algunas modalidades, el hidrocarburo puede ser metano y el combustible líquido puede ser metanol. Una ecuación ilustrativa de la formación de combustible líquido se muestra en la Ecuación 4 anterior.
Un dispositivo regulador (no mostrado) puede regular la presión en el reactor 308 al ajusfar todos los volúmenes controlados (por ejemplo, a través de varias válvulas 3031, 3041, 3021, 3081, 3091, 3022, 5011, y 5012), con el fin de lograr el objeto predeterminado. En algunas modalidades, el dispositivo regulador puede ser un dispositivo operado por computadora equipado con sensores adecuados que verifican la situación de la cámara de reacción 301, el área calentada 302, el reactor 308, el reactor de amoniaco 501, y el dispositivo de almacenamiento 502. En otras modalidades, el dispositivo regulador puede operar manualmente para lograr el objeto predeterminado.
Como se muestra en la Figura 5, el reactor 508 puede transportar el combustible líquido, a través de una válvula 3081 y un intercambiador de calor 310, a un dispositivo de almacenamiento 502. La válvula 3081 puede controlar el flujo del combustible líquido transportado al dispositivo de almacenamiento 502. El ¡ntercambiador de calor 310 puede reciclar la energía de calor del combustible líquido para uso adicional. El intercambiador de calor 310 también puede ajusfar la temperatura del hidrógeno adicional suministrado desde el reactor de amoniaco 501 antes de que ingrese al reactor 308.
Además del combustible líquido y el amoniaco, el dispositivo de almacenamiento 502 también puede almacenar agua, donante de carbono, o aditivos que pueden utilizarse para mejorar la densidad de energía del combustible líquido, tal como urea o compuestos de nitrógeno. El combustible líquido puede almacenarse en diferentes tipos dependiendo de la preferencia de los usuarios. En algunas modalidades, el combustible líquido puede transformarse a una forma gaseosa mediante energía de calor reciclada del sistema 500.
Una aplicación de un combustible líquido tal como CH30H o NH3 en una celda de combustible o motor de calor tal como una turbina de gas, combustión giratoria o motor de pistón de desplazamiento positivo proporciona el suministro conmensurado de dióxido de carbono o nitrógeno y/o energía térmica. Esto permite el desarrollo económico de procedimientos que incluyen fotosíntesis mejorada de cultivos en sistemas de invernadero e hidropónicos. Los suministros de tal nitrógeno similarmente permiten la utilización mejorada de nitrógeno en procedimientos tales como conversión de horno de artículos de silicio moldeados de polvo a cerámicas de nitruro de silicio.
El fluido líquido descrito en esta invención puede transformarse en polímeros para usos industriales adicionales. Por ejemplo, en algunas modalidades, el combustible líquido puede ser metanol y además puede convertirse en etileno o propileno, y luego agregarse como polímeros, tales como polietileno o polipropileno.
Aunque esta especificación contiene muchas especificaciones, éstas no deben interpretarse como limitaciones del alcance de cualquier invención o de lo que puede reclamarse, si no más bien como descripciones de características que pueden ser específicas para modalidades particulares de invenciones particulares. Ciertas características que se describen en esta especificación en el contexto de modalidades separadas también pueden implementarse en combinación en una modalidad individual. De forma inversa, varias características que se describen en el contexto de una modalidad individual también pueden implementarse en múltiples modalidades separadamente o en cualquier sub-combinación adecuada. Además, aunque pueden describirse características anteriormente como actuando en ciertas combinaciones e incluso reclamadas inicialmente como tales, una o más características de una combinación reclamada en algunos casos puede ejercerse a partir de la combinación, y la combinación reclamada puede dirigirse a una sub-combínación o variación de una sub-combinación.
Similarmente, aunque las operaciones se describen en los dibujos en un orden particular, éste no debe entenderse como requiriendo que tales operaciones se realicen en el orden particular mostrado o en orden secuencial, o que todas las operaciones ilustradas se realicen, para lograr resultados deseables. En ciertas circunstancias, el procesamiento de tareas múltiples y en paralelo puede ser ventajoso. Además, la separación de varios componentes de sistema en las modalidades descritas anteriormente no debe entenderse como requiriendo tal separación en todas las modalidades.
Unicamente pocas implementaciones y ejemplos se describen y pueden hacerse otras implementaciones, mejoras y variaciones basándose en lo que se describe e ilustra en esta solicitud.
Al grado no incorporado previamente aquí para referencia, la presente solicitud incorpora para referencia en su totalidad el tema de cada uno de los siguientes materiales: No. de Apoderado 6954-8601. US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado PROCEDIMIENTOS QUIMICOS Y REACTORES PARA PRODUCIR EFICIENTEMENTE COMBUSTIBLES DE HIDROGENO Y MATERIALES ESTRUCTURALES, Y SISTEMAS Y METODOS ASOCIADOS; No. de Apoderado 69545-8602. USOO, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado RECIPIENTES DE REACTOR CON SUPERFICIES TRANSMISORAS PARA PRODUCIR COMBUSTIBLES BASADOS EN HIDROGENO Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES, Y SISTEMAS Y METODOS ASOCIADOS; No.de Apoderado 69545-8603. USOO, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado REACTORES QUIMICOS CON SUPERFICIES RE-RADIACION Y SISTEMAS Y MÉTODOS ASOCIADOS; No. de Apoderado 69545-8604. USOO, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado DISPOSITIVO DE TRANSFERENCIA TERMICA Y SISTEMAS Y METODOS ASOCIADOS: No. de Apoderado 69545-8605. USOO, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado REACTORES QUIMICOS CON DISPOSITIVOS DE SUMINISTRO Y REMOCION ANULARMENTE COLOCADOS, Y SISTEMAS Y METODOS ASOCIADOS; No. de Apoderado 69545-8606. US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado REACTORES PARA CONDUCIR PROCEDIMIENTOS TERMOQUIMICOS CON ENTRADA DE CALOR SOLAR, Y SISTEMAS Y MÉTODOS ASOCIADOS; No. de Apoderado 69545-8608. US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado INDUCCION PARA PROCEDIMIENTO TERMOQUIMICO, Y SISTEMAS Y MÉTODOS ASOCIADOS; No. de Apoderado 69545-8611.US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado REACTORES TERMOQUIMICOS ACOPLADOS Y PROCESADORES, Y SISTEMAS Y METODOS ASOCIADOS; Solicitud de Patente de E.U.A. No. 61/385,508, presentada el 22 de septiembre, 2010 y titulada REDUCCION Y RECOLECCION DE ENERGÍA DE ARRASTRE SOBRE MOTORES MOVILES UTILIZANDO REGENERACION QUIMICA TÉRMICA; No. de Apoderado 69545-8616. USOO, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado RECIPIENTES DE REACTOR CON CARACTERISTICAS DE PRESION Y DE TRANSFERENCIA DE CALOR PARA PRODUCIR COMBUSTIBLES BASADOS EN HIDROGENO Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES, Y SISTEMAS Y METODOS ASOCIADOS; Solicitud de Patente de E.U.A. No. 61/237,419, presentada el 27 de agosto, 2009 y titulada SECUESTRO DE CARBONO; No. de Apoderado 69545-9002. USOO, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado SISTEMA PARA PROCESAR BIOMASA EN HIDROCARBUROS, VAPORES DE ALCOHOL, HIDROGENO, CARBONO, ETC.; No. de Apoderado 69545-9004. US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado RECICLAJE Y REINVERSION DE CARBONO UTILIZANDO REGENERACION TERMOQUIMICA: No. de Apoderado 69545-9006. US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado COMBUSTIBLE OXIGENADO; Solicitud de Patente de E.U.A. No. 61/237,425, presentada el 27 de agosto, 2009 y titulada PRODUCCION DE COMBUSTIBLE OXIGENADO; No. de Apoderado 69545-9102. US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado COMBUSTIBLE RENOVABLE DE PROPOSITOS MULTIPLES PARA AISLAR CONTAMINANTES Y ALMACENAR ENERGIA; y No. de Apoderado 69545-9105. US00, presentado el 14 de febrero, 2011 y titulado ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE DISEÑADO POR INGENIERIA, RE-ESPECIACION Y TRANSPORTE.

Claims (36)

REIVINDICACIONES
1. - Un método para preparar un combustible líquido, el método comprende: suministrar un hidrocarburo a un área calentada de una cámara de reacción en un primer volumen controlado; suministrar un dióxido de carbono al área calentada de la cámara de reacción en un segundo volumen controlado; formar monóxido de carbono e hidrógeno del hidrocarburo y el dióxido de carbono por una energía proporcionada por el área calentada; transportar el monóxido de carbono a un reactor en un tercer volumen controlado; transportar el hidrógeno al reactor en un cuarto volumen controlado; suministrar un hidrógeno adicional selectivamente al reactor en un quinto volumen controlado; regular una presión en el reactor al ajustar los volúmenes controlados para lograr un objeto predeterminado; y formar el combustible líquido del hidrógeno y el monóxido de carbono en el reactor de acuerdo con el objeto predeterminado.
2. - El método de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el objeto predeterminado incluye al menos uno de una producción máxima del combustible líquido, una entrada de energía mínima a la cámara de reacción, y una duración de uso más prolongada de un catalizador utilizado en la cámara de reacción.
3.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la presión en el reactor es regulada por una válvula localizada entre el área calentada y el reactor.
4.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende: calentar el hidrocarburo y el dióxido de carbono a través de un intercambiador de calor.
5. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el hidrógeno adicional es presurizado y suministrado cíclicamente.
6. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende: generar un dióxido de .carbono adicional en un sexto volumen controlado por un combustor; y calentar el área calentada por el combustor.
7. - El método de acuerdo con la reivindicación 6, que adémás comprende: suministrar un oxígeno al combustor en un séptimo volumen controlado; y suministrar un monóxido de carbono adicional al combustor en un octavo volumen controlado.
8. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende: calentar el área calentada mediante una energía solar.
9.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el hidrocarburo comprende un metano, y en donde el combustible líquido comprende un metanol.
10. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende: transformar el combustible líquido en una forma gaseosa por una energía de calor reciclada.
11. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el combustible líquido es almacenado con al menos uno de agua, un donante de carbono, un amoniaco, y un aditivo utilizado para mejorar la densidad de energía.
12. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dióxido de carbono es suministrado de una planta de etanol.
13. - Un método para preparar un combustible líquido, el método comprende: suministrar un hidrocarburo a un área calentada de una cámara de reacción en un primer volumen controlado; suministrar un dióxido de carbono al área calentada de la cámara de reacción en un segundo volumen controlado; formar monóxido de carbono e hidrógeno del hidrocarburo y el dióxido de carbono por una energía proporcionada por el área calentada; transportar el monóxido de carbono a un reactor en un tercer volumen controlado; transportar una primera parte del hidrógeno al reactor en un cuarto volumen controlado; transportar una segunda parte del hidrógeno para formar amoniaco; suministrar un hidrógeno adicional selectivamente al reactor en un quinto volumen controlado; regular una presión en el reactor al ajustar los volúmenes controlados para lograr un objeto predeterminado; formar el combustible líquido del hidrógeno y el monóxido de carbono en el reactor; y almacenar el combustible líquido y el amoniaco en un dispositivo de almacenamiento.
14. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el objeto predeterminado incluye al menos uno de una producción máxima del combustible líquido, una entrada de energía mínima a la cámara de reacción, y una duración de uso más prolongada de un catalizador utilizado en la cámara de reacción.
15. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la presión en el reactor se regula por una válvula localizada entre el área calentada y el reactor.
16. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende: calentar el hidrocarburo y el dióxido de carbono por un intercambiador de calor.
17. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el hidrógeno adicional es presurizado y suministrado cíclicamente.
18.- El método de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende: generar un dióxido de carbono adicional en un sexto volumen controlado por un combustor; calentar el área calentada por el combustor.
19.- El método de acuerdo con la reivindicación 18, que además comprende: suministrar un oxígeno al combustor en un séptimo volumen controlado; y suministrar un monóxido de carbono adicional al combustor en un octavo volumen controlado.
20. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende: calentar el área calentada mediante una energía solar.
21. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el hidrocarburo comprende un metano, y en donde el combustible líquido comprende un metanol.
22. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende: transformar el combustible líquido en un forma gaseosa por una energía de calor reciclada.
23. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el combustible líquido es almacenado con al menos uno de agua, un donante de carbono, y un aditivo utilizado para mejorar densidad de energía.
24.- El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el dióxido de carbono es suministrado desde una planta de etanol.
25. - Un sistema para preparar un combustible líquido, el sistema comprende; una cámara de reacción; un área calentada, localizada en la cámara de reacción, que recibe un hidrocarburo en un primer volumen controlado, y que recibe un dióxido de carbono en un segundo volumen controlado, en donde el hidrocarburo y el dióxido de carbono forman un monóxido de carbono y un hidrógeno por una energía proporcionada por el área calentada; un reactor, que recibe monóxido de carbono en un tercer volumen controlado, que recibe el hidrogeno en un cuarto volumen controlado, y que recibe selectivamente un hidrogeno adicional en un quinto volumen controlado, en donde el reactor forma el combustible líquido del monóxido de carbono y el hidrógeno de acuerdo con un objeto predeterminado; un dispositivo regulador, que regula una presión en el reactor al ajusfar los volúmenes controlados para lograr el objeto predeterminado; y un dispositivo de almacenamiento, que almacena el combustible líquido.
26. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el objeto predeterminado incluye al menos uno de una producción máxima del combustible líquido, una entrada de energía mínima a la cámara de reacción, y una duración de uso más prolongada de un catalizador utilizado en la cámara de reacción.
27.- El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el dispositivo regulador incluye una válvula localizada entre el área calentada y el reactor.
28.- El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, que además comprende: un intercambiador de calor, que calienta el hidrocarburo y el dióxido de carbono.
29. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el hidrógeno adicional es presurizado y suministrado cíclicamente.
30. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, que además comprende: un combustor, que genera un dióxido de carbono adicional en un sexto volumen controlado, y que calienta el área calentada.
31.- El sistema de acuerdo con la reivindicación 30, en donde un oxígeno se suministra al combustor en un séptimo volumen controlado y un monóxido de carbono adicional se suministra al combustor en un octavo volumen controlado.
32. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el área calentada es calentada mediante una energía solar.
33. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el hidrocarburo comprende un metano y en donde el combustible líquido comprende un metanol.
34. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el combustible líquido es transformado en una forma gaseosa por una energía de calor reciclada.
35. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el combustible líquido es almacenado con al menos uno de agua, donante de carbono, amoniaco, y aditivo utilizado para mejorar la densidad de energía.
36. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el dióxido de carbono es suministrado desde una planta de etanol.
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