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固体质材料合成气生产方法及装置

阅读:382发布:2022-09-29

专利汇可以提供固体质材料合成气生产方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了由高度可变的输入给料固体 碳 质材料生产连续输出的 合成气 的方法和装置。可以建立化学计量目标化学环境从而化学计量地控制固体 碳质材料 气体发生器系统中的碳含量。碳质材料的处理可以包括主要以 热解 分解和多级盘管碳质重整。可以利用可动态调整的处理决定性参数来改进处理,包括利用负静电增强的 水 物种处理,利用废气的处理和调整处理流速特性。可以将再循环用于处理材料的内部再利用,包括再循环的负静电增强的水物种、再循环的废气和再循环的污染物等。合成气生产可以涉及预先确定用于输出的所需的合成气,以及产生高产率地这种预先确定的所需的合成气。,下面是固体质材料合成气生产方法及装置专利的具体信息内容。

1.一种由固体质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下述 步骤:
·输入给料固体碳质材料
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·从所述给料固体碳质材料置换至少部分
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度
·为所述加压环境中的所述给料固体碳质材料确定地建立化学 计量目标化学环境;
·以极其适于选择产品气的方式化学计量地控制碳含量;
·在固体碳质材料气体发生器系统中的热解室中热解分解至少 部分所述给料固体碳质材料;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中的所述热解室中主要 以热解分解所述给料固体碳质材料;
·随着所述主要以热解分解所述给料固体碳质材料的步骤产生 显著热解分解的碳质材料;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中生成废气;
·将所述废气在至少一个选定位置点返还到所述固体碳质材料 气体发生器系统中;
·作为所述返还所述废气的结果,提高所述固体碳质材料气体 发生器系统中的碳含量;
·将所述显著热解分解的碳质材料从所述热解室输送到所述碳 质材料气体发生器系统中的多级盘管碳质重整容器中;
·向所述固体碳质材料气体发生器系统中的所述多级盘管碳质 重整容器中注射负静电增强的物种;
·碳质重整所述固体碳质材料气体发生器系统中的所述多级盘 管碳质重整容器内的所述显著热解分解的碳质材料;
·随着所述碳质重整所述显著热解分解的碳质材料的步骤产生 选择产品气的至少部分组分;
·将污染物物质负静电增强到至少一定程度;
·将所述选择产品气中的大量污染物溶解在所述负静电增强的 污染物物质中;
·将所述污染物物质中的污染物在至少一个选定位置点返还到 所述碳质材料气体发生器系统中;
·将至少部分所述选择产品气在至少一个选定位置点返还到所 述固体碳质材料气体发生器系统中;
·作为所述返还至少部分所述选择产品气的结果,提高了所述 固体碳质材料气体发生器系统中的碳含量;
·从所述固体碳质材料气体发生器系统中输出至少部分选择产 品气。
2.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述输入给料固体碳质材料的步骤包括选自以下的组的输入步骤,所 述的组包括:输入可变的碳含量、输入可变的氧含量、输入可变的氢含 量、输入可变的水含量、输入可变的粒径性质含量、输入可变的硬度性 质含量、输入可变的密度性质含量、输入可变的废木材含量、输入可变 的市政固体废物含量、输入可变的垃圾含量、输入可变的污水固体含量、 输入可变的肥料含量、输入可变的生物质含量、输入可变的橡胶含量、 输入可变的炭含量、输入可变的石油焦含量、输入可变的食品废弃物 含量、和输入可变的农业废物含量。
3.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳含 量的步骤包括选择所述产品气从而输出、评价给料固体碳质材料输入、 和确定适于由所述给料固体碳质材料生产所述选择产品气的化学反应序 列的步骤。
4.如权利要求3所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括选自以下的组的供给化学反应物的步骤,所述的组包 括:供给足以满足所述化学反应序列的摩尔比的化学反应物、供给足以 充分完全地化学反应所述给料固体碳质材料的化学反应物、供给足以生 产高输出量的所述选择产品气的化学反应物和供给足以临时加速所述化 学反应序列的化学反应物。
5.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述碳质重整所述显著热解分解的碳质材料的步骤包括在初级碳质重 整盘管中第一次碳质重整所述给料固体碳质材料、在二级碳质重整盘管 中第二次碳质重整所述给料固体碳质材料、和在三级碳质重整盘管中第 三次碳质重整所述给料固体碳质材料的步骤。
6.如权利要求5所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述碳质重整步骤包括在至少两个所述重整盘管的螺旋嵌套结构中进 行碳质重整的步骤。
7.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述碳质重整的步骤包括选自以下的组的利用负静电增强的水物种的 步骤,所述的组包括:利用含有饱和过氧化氢和带负电的氧的水溶液、 利用含有饱和过氧化氢和单线态分子氧的水溶液、利用含有饱和过氧化 氢和氢氧化物的水溶液、利用含有饱和过氧化氢和氢氧根的水溶液、利 用含有长链带负电的氧种的水溶液、利用过氧化氢基活化的水溶液、利 用硝酰活化的水溶液、利用氧合水溶液、和利用离子化的氧蒸气水溶液。
8.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括将所述重整的碳质材料选择性分离成至少第一重整的 碳质材料部分和第二重整的碳质材料部分、将所述第一重整的碳质材料 部分返还到所述固体碳质材料气体发生器系统中、和将所述第一重整的 碳质材料部分与另外输入的碳质材料混合的步骤。
9.如权利要求8所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述返还步骤包括将所述第一重整的碳质材料部分返还到所述热解室 的步骤,并且进一步包括热解再分解所述第一重整的碳质材料部分和所 述另外输入的碳质材料的步骤和主要以热解再分解所述第一重整的碳质 材料部分和所述另外输入的碳质材料从而进一步生产选择产品气的至少 部分组分的步骤。
10.如权利要求8所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述返还步骤包括将所述第一重整的碳质材料部分返还到所述多级 盘管碳质重整容器的初级重整盘管的步骤,并且进一步包括再次碳质重 整所述第一重整的碳质材料部分和所述另外输入的碳质材料从而进一步 生产选择产品气的至少部分组分的步骤。
11.如权利要求8所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述选择分离的步骤包括选自以下的组的选择分离的步骤,所述的组 包括:选择分离粒径至少为350微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为 150微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为130微米的碳质颗粒、选择分 离粒径至少为80微米的碳质颗粒、和选择分离粒径至少为50微米的碳 质颗粒。
12.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括以下步骤:使用多个移动导向器承载所述给料固体 碳质材料,作为使用所述移动导向器的结果,将所述给料固体碳质材料 输送到变温环境中,作为所述输送的结果将所述给料固体碳质材料移动 通过所述变温环境的液化区,使所述移动导向器在整个变温区域循环, 和作为使所述移动导向器在整个变温区域循环步骤的结果,自动定期清 理所述移动导向器。
13.如权利要求12所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述主要以热解分解的步骤包括选自以下的组的将所述给料固体碳 质材料在所述变温环境中停留的步骤,所述的组包括:停留至少2分钟、 停留至少3分钟、停留至少4分钟、停留至少5分钟、停留至少6分钟、 停留至少7分钟、停留至少8分钟、停留至少9分钟、停留至少10分钟、 停留至少11分钟、停留至少12分钟、停留至少13分钟、停留至少14 分钟、停留至少15分钟、停留至少16分钟、停留至少17分钟、停留至 少18分钟、停留至少19分钟、和停留至少20分钟。
14.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括动态调整所述固体碳质材料气体发生器系统中选自 以下的组的至少一个处理决定性参数的步骤,所述的组包括:加入水、 加入预热的水、加入再循环的水、加入负静电增强的水物种、加入预热 的负静电增强的水物种、加入再循环的负静电增强的水物种、加入蒸汽、 加入再循环的蒸汽、加入负静电增强的蒸汽、加入再循环的负静电增强 的蒸汽、加入废气、加入预热的废气、加入加压的废气、加入再循环的 废气、加入再循环的未完全热解分解的碳质材料、加入再循环的未完全 重整的碳质材料、加入至少一种再循环的污染物、加入至少部分再循环 的选择产品气、加入至少部分湿再循环的选择产品气、加入至少部分干 再循环的选择产品气、改变处理停留时间、改变处理流速、改变处理流 紊流度、改变处理流空化、改变多级重整盘管中选择施加的热分布、改 变变温环境中的温度梯度、改变变温环境中的液化区、和有选择地分离 碳质重整材料。
15.如权利要求1所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述输出至少部分选择产品气的步骤包括选自以下的组的超出常规 产率的步骤,所述的组包括:充分耗尽所述给料固体碳质材料的碳含量, 实现至少约98%的给料质量转化效率,每吨给料固体碳质材料输出至少 约30,000标准立方英尺的选择产品气,和使所述给料固体碳质材料的碳 转化效率达到75%~95%。
16.一种固体碳质材料备选合成气生产装置,所述装置包括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·始于所述给料固体碳质材料输入装置并途经所述固体碳质材 料气体发生器系统的气体发生器处理流路;
·至少一个连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的压 系统;
·至少一个连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的氧 置换系统;
·至少一个连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的化 学计量目标的碳调整补偿器;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的可变温度区 加热器系统;
·变温环境,所述变温环境响应所述可变温度区加热器系统并 具有所述气体发生器处理流路所途经的给料固体碳质材料液 化区;
·所述气体发生器处理流路所途经的所述变温环境的固体碳质 材料热解室;
·所述气化处理流路所途经的废气产生区;
·附属于所述废气产生区的生成的废气的再循环路径;
·所述附属的生成的废气再循环路径所通向的所述气体发生器 处理流路的生成的废气的再循环输入装置;
·所述气体发生器处理流路所途经的多级盘管碳质重整容器;
·连接于所述多级盘管碳质重整容器的负静电增强的水物种注 射器;
·至少一个所述处理流路所途经的选择产品气组分洗涤器;
·至少一种位于所述选择产品气组分洗涤器内的负静电增强的 污染物溶解物质;
·附属于所述至少一个选择产品气组分洗涤器的污染物再循环 路径;
·所述附属的污染物再循环路径所通向的所述气体发生器处理 流路的污染物再循环输入装置;
·至少一个所述气体发生器处理流路所途经的选择产品气形成 区;
·附属于所述至少一个选择产品气形成区的选择产品气再循环 路径;
·所述附属的选择产品气再循环路径所通向的所述气体发生器 处理流路的选择产品气再循环输入装置;
·位于途经所述固体碳质材料气体发生器系统的所述气体发生 器处理流路的末端的选择产品气输出装置。
17.权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中所 述给料固体碳质材料输入包括选自以下的组的给料固体碳质材料含量, 所述的组包括:可变的碳含量、可变的氧含量、可变的氢含量、可变的 水含量、可变的粒径比例、可变的硬度比例、可变的密度比例、可变的 废木材含量、可变的市政固体废物含量、可变的垃圾含量、可变的污水 固体含量、可变的肥料含量、可变的生物质含量、可变的橡胶含量、可 变的煤炭含量、可变的石油焦含量、可变的食品废弃物含量、和可变的 农业废物含量。
18.如权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述化学计量目标的碳调整补偿器进一步包括给料固体碳质材料化学传 感器和化学计量目标的化学反应物输入装置。
19.如权利要求18所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述化学计量目标的化学反应物输入包括选自以下的组的输入,所述的 组包括:摩尔比输入、充分完全的给料转化输入、高输出选择产品气输 入和化学反应催化剂输入。
20.如权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述多级盘管碳质重整容器包括初级重整盘管、二级重整盘管和三级重 整盘管。
21.如权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述负静电增强的水物种包括选自以下的组的负静电增强的水物种,所 述的组包括:含有饱和过氧化氢和带负电的氧的水溶液、含有饱和过氧 化氢和单线态分子氧的水溶液、含有饱和过氧化氢和氢氧化物的水溶液、 含有饱和过氧化氢和氢氧根的水溶液、含有长链带负电的氧种的水溶液、 过氧化氢基活化的水溶液、硝酰活化的水溶液、氧合水溶液和离子化的 氧蒸气水溶液。
22.如权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所述 装置进一步包括所述气体发生器处理流路所途经的处理流碳质材料选择 分离器、附属于所述气体发生器处理流路的选择分离碳质材料再循环路 径、所述附属的选择分离碳质材料再循环路径所通向的所述气体发生器 处理流路的再循环输入装置和所述再循环输入装置所途经的给料固体碳 质材料重混器。
23.如权利要求22所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述固体碳质材料热解室、所述多级盘管碳质重整容器、所述处理流碳 质材料选择分离器、所述选择分离碳质材料再循环路径、所述再循环输 入装置和所述给料重混器包括多通路径。
24.如权利要求23所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述多通路径包括途经所述固体碳质材料热解室、所述多级盘管碳质重 整容器的初级重整盘管、所述处理流碳质材料选择分离器、所述选择分 离碳质材料再循环路径和所述再循环输入装置的路径,其中所述再循环 输入装置包括固体碳质材料热解室输入装置。
25.如权利要求23所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述多通路径包括途经所述多级盘管碳质重整容器的初级重整盘管、所 述多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管、所述处理流碳质材料选择分 离器、所述选择分离碳质材料再循环路径和所述再循环输入装置的路径, 其中所述再循环输入装置包括所述多级盘管碳质重整容器的初级重整盘 管输入装置。
26.如权利要求22所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述处理流碳质材料选择分离器包括选自以下的组的配置以进行分离的 旋流器,所述的组包括:被配置以分离粒径至少为350微米的碳质颗粒、 被配置以分离粒径至少为150微米的碳质颗粒、被配置以分离粒径至少 为130微米的碳质颗粒、被配置以分离粒径至少为80微米的碳质颗粒、 和被配置以分离粒径至少为50微米的碳质颗粒。
27.如权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所述 装置进一步包括贯穿于所述变温环境布置的多个转液化给料固体碳质材 料移动导向器,和与所述多个转液化给料固体碳质材料移动导向器相连 接的变温循环返还器。
28.如权利要求27所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其中 所述变温循环返还器包括具有选自以下的组的返还循环的变温循环返还 器,所述的组包括:至少2分钟的返还循环、至少3分钟的返还循环、 至少4分钟的返还循环、至少5分钟的返还循环、至少6分钟的返还循 环、至少7分钟的返还循环、至少8分钟的返还循环、至少9分钟的返 还循环、至少10分钟的返还循环、至少11分钟的返还循环、至少12分 钟的返还循环、至少13分钟的返还循环、至少14分钟的返还循环、至 少15分钟的返还循环、至少16分钟的返还循环、至少17分钟的返还循 环、至少18分钟的返还循环、至少19分钟的返还循环、和至少20分钟 的返还循环。
29.如权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所述 装置进一步包括至少一个处理流条件传感器和至少一个选自以下的组的 传感器响应性处理流调节器,所述的组包括:水注射器、预热的水注射 器、再循环的水注射器、负静电增强的水物种注射器、预热的负静电增 强的水物种注射器、再循环的负静电增强的水物种注射器、蒸汽注射器、 再循环的蒸汽注射器、负静电增强的蒸汽注射器、再循环的负静电增强 的蒸汽注射器、废气注射器、预热的废气注射器、加压的废气注射器、 再循环的废气注射器、未完全热解分解的碳质材料再循环输入装置、未 完全重整的碳质材料再循环输入装置、污染物再循环输入装置、选择产 品气输入装置、湿选择产品气输入装置、干选择产品气输入装置、再循 环的选择产品气输入装置、变速变温的循环返还器、处理流文丘里注射 器、处理流空化器、选择重整盘管加热器、三个部分的盘管散热器、可 变温度区加热器系统、变温循环返还器和处理流碳质材料选择分离器。
30.如权利要求16所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所述 装置进一步包括每吨给料固体碳质材料输入至少输出约30,000标准立方 英尺选择产品气。
31.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·为所述加压环境中的所述给料固体碳质材料确定地建立化学 计量目标化学环境;
·以极其适于选择产品气的方式化学计量地控制碳含量;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·在固体碳质材料气体发生器系统中热解分解至少部分所述给 料固体碳质材料;
·产生热解分解的碳质材料;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中处理所述热解分解的 碳质材料;
·随着所述处理所述热解分解的碳质材料的步骤产生选择产品 气的至少部分组分;
·从所述固体碳质材料气体发生器系统中输出至少部分选择产 品气。
32.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括改变所述输入给料固体碳质材料的步骤。
33.如权利要求32所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述改变所述输入给料固体碳质材料的步骤包括选自以下的组的改 变步骤,所述的组包括:改变碳含量、改变氧含量、改变氢含量、改变 水含量、改变粒径性质、改变硬度性质、改变密度性质、改变废木材含 量、改变市政固体废物含量、改变垃圾含量、改变污水固体含量、改变 肥料含量、改变生物质含量、改变橡胶含量、改变煤炭含量、改变石油 焦含量、改变食品废弃物含量、和改变农业废物含量。
34.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述输出至少部分选择产品气的步骤包括改变所述输出选择产品气 的步骤。
35.如权利要求34所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述改变所述输出选择产品气的步骤包括选自以下的组的改变步 骤,所述的组包括:改变选择产品气的一氧化碳含量、输出主要是一氧 化碳的选择产品气、改变选择产品气的氢含量、输出主要是氢气的选择 产品气、改变选择产品气的甲烷含量、输出主要是甲烷的选择产品气、 输出主要是一氧化碳和氢气和甲烷的选择产品气、控制选择产品气的摩 尔比、输出具有为1:1~20:1的受控的单位体积摩尔比的氢气和一氧 化碳的选择产品气、输出具有至少为约1:1的受控的摩尔比的氢气和一 氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约2:1的受控的摩尔比的氢气和 一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约3:1的受控的摩尔比的氢气 和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约5:1的受控的摩尔比的氢 气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约10:1的受控的摩尔比 的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约1:1~约20:1的 受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约2:1~ 约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至 少为约3:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、 输出具有至少为约5:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的 选择产品气、输出具有至少为约10:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气 和一氧化碳的选择产品气、输出发生炉煤气、输出合成气、输出可变的 化学基本原料、输出液体燃料基本原料、输出甲醇基本原料、输出乙醇 基本原料、输出精炼柴油基本原料、输出生物柴油基本原料、输出二甲 醚基本原料、输出混合醇基本原料、输出发电基本原料、和输出天然气 等效能量值基本原料。
36.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境和化学计量地控制碳含量的 步骤包括选择产品气从而输出、评价给料固体碳质材料输入、和确定适 于由所述给料固体碳质材料生产所述选择产品气的化学反应序列的步 骤。
37.如权利要求36所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括选自以下的组的供给化学反应物的步骤,所述的组 包括:供给足以满足所述化学反应序列的摩尔比的化学反应物、供给足 以充分完全地化学反应所述给料固体碳质材料的化学反应物、供给足以 生产高输出量的所述选择产品气的化学反应物和供给足以临时加速所述 化学反应序列的化学反应物。
38.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括注射废气的步骤。
39.如权利要求38所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射废气的步骤包括对所述废气加压的步骤。
40.如权利要求39所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述对所述废气加压的步骤包括将所述废气加压到至少80psi的步 骤。
41.如权利要求38所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射废气的步骤包括预热所述废气的步骤。
42.如权利要求41所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述预热所述废气的步骤包括预热到选自以下的组的温度的步骤, 所述的组包括:预热到至少125华氏度、预热到至少135华氏度、预热 到至少300华氏度、预热到至少600华氏度、预热到至少1640华氏度。
43.如权利要求41所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述预热所述废气的步骤包括在气体发生器系统处理封闭物中预热 的步骤。
44.如权利要求38所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射废气的步骤包括再循环所述废气的步骤。
45.如权利要求44所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述再循环所述废气的步骤包括选自以下的组的再循环步骤,所述 的组包括:再循环至预热区、再循环至热解室、再循环至多级盘管碳质 重整容器、再循环至多级盘管碳质重整容器的初级重整盘管、再循环至 多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管和再循环至多级盘管碳质重整容 器的三级盘管。
46.如权利要求38所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射废气的步骤包括影响至少一个处理决定性参数的步骤。
47.如权利要求46所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述影响步骤包括选自以下的组的影响步骤,所述的组包括:升高 温度、保持温度、升高压力、化学反应、临时加速化学反应序列、从给 料固体碳质材料置换至少部分氧含量、从给料固体碳质材料置换至少部 分水含量、为所述给料固体碳质材料确定地建立化学计量目标化学环境、 和化学计量地控制碳含量。
48.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括排出多余的处理材料的步骤。
49.如权利要求48所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述排出多余的处理材料的步骤包括选自以下的组的排出步骤,所 述的组包括:排出氧和排出氮。
50.如权利要求48所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述排出多余的处理材料的步骤包括氧化金属和静电吸引所述经氧 化的金属的步骤。
51.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括加入有利于处理的材料的步骤。
52.如权利要求51所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述加入有利于处理的材料的步骤包括选自以下的组的加入步骤, 所述的组包括:加入碳、加入氢、加入一氧化碳、加入水、加入预热的 水、加入负静电增强的水物种、加入蒸汽、加入负静电增强的蒸汽、加 入再循环的选择产品气、加入湿再循环的选择产品气、和加入干再循环 的选择产品气。
53.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括再循环步骤。
54.如权利要求53所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述再循环步骤包括选自以下的组的再循环步骤,所述的组包括: 再循环水、再循环预热的水、再循环负静电增强的水物种、再循环预热 的负静电增强的水物种、再循环蒸汽、再循环负静电增强的蒸汽、再循 环未完全热解分解的碳质材料、再循环一氧化碳、再循环选择产品气、 再循环湿选择产品气、再循环干选择产品气、再循环粒径至少为350微 米的碳质颗粒、再循环粒径至少为150微米的碳质颗粒、再循环粒径至 少为130微米的碳质颗粒、再循环粒径至少为80微米的碳质颗粒、再循 环粒径至少为50微米的碳质颗粒、再循环至预处理区、再循环至热解室、 和再循环至多级盘管碳质重整容器。
55.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括传感至少一个处理条件和响应性地动态调整至少一个处 理决定性参数的步骤。
56.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括建立处理设定点、定期测试至少一个处理条件、和响应 性地动态调整至少一个处理决定性参数的步骤。
57.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括评价所述给料固体碳质材料和响应性地动态调整至少一 个处理决定性参数的步骤。
58.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括在水的临界透过点除水的步骤。
59.如权利要求31所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述确定地建立化学计量目标化学环境的步骤和化学计量地控制碳 含量的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包括:预热所述给料固 体碳质材料、控制所述给料固体碳质材料的氧含量、和热解所述给料固 体碳质材料。
60.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·在多级盘管碳质重整容器的初级重整盘管中第一次碳质重整 所述给料固体碳质材料;
·在多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管中第二次碳质重整 所述给料固体碳质材料;
·随着所述碳质重整步骤产生选择产品气的至少部分组分;
·从所述固体碳质材料气体发生器系统中输出至少部分选择产 品气。
61.如权利要求60所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括在多级盘管碳质重整容器的三级重整盘管中第三次 碳质重整所述给料固体碳质材料的步骤。
62.如权利要求61所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括在多级盘管碳质重整容器的至少一个附加的重整盘 管中附加地碳质重整所述给料固体碳质材料的步骤。
63.如权利要求60、61或62所述的由固体碳质材料生产备选合成 气的方法,其中每一个所述在重整盘管中碳质重整的步骤包括在直径为 3英寸~8英寸的管道中碳质重整的步骤。
64.如权利要求60、61或62所述的由固体碳质材料生产备选合成 气的方法,所述方法进一步包括补充地配置所述重整盘管的步骤。
65.如权利要求64所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述补充地配置步骤包括螺旋嵌套至少两个所述重整盘管的步骤。
66.如权利要求64所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括对所述螺旋嵌套的重整盘管施加热量和在所述螺旋 嵌套的重整盘管中选择分布所述施加的热量的步骤。
67.如权利要求66所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述选择分布所述施加的热量的步骤包括由至少一个所述重整盘管 向至少一个其它所述重整盘管辐射所述施加的热量的步骤。
68.如权利要求67所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述辐射所述施加的热量的步骤包括在所述重整盘管中可变地三重 分布所述施加的热量的步骤。
69.如权利要求60所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述第一次碳质重整的步骤包括为所述初级重整盘管建立至少一个 选自以下的组的运行条件的步骤,所述的组包括:在50psi~100psi的压 力下运行、在1640华氏度~1800华氏度的温度下运行、和在5,000英尺 /分钟~20,000英尺/分钟的流速下运行。
70.如权利要求60所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述第二次碳质重整的步骤包括为所述二级重整盘管建立至少一个 选自以下的组的运行条件的步骤,所述的组包括:在50psi~100psi的压 力下运行、在1640华氏度~1800华氏度的温度下运行、在5,000英尺/ 分钟~20,000英尺/分钟的流速下运行、和在0秒~2秒的重整时间下运 行。
71.如权利要求61所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述第三次碳质重整的步骤包括为所述三级重整盘管建立至少一个 选自以下的组的运行条件的步骤,所述的组包括:在50psi~100psi的压 力下运行、在1750华氏度~1850华氏度的温度下运行、在5,000英尺/ 分钟~20,000英尺/分钟的流速下运行、和在0秒~4秒的重整时间下运 行。
72.如权利要求61所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括总时间为4秒~10秒的碳质重整的步骤。
73.如权利要求60或61所述的由固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括选择分离至少一种所述经碳质重整的材料的 步骤。
74.如权利要求73所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述选择分离的步骤包括选自以下的组的选择分离的步骤,所述的 组包括:选择分离未完全热解分解的碳质材料、选择分离粒径至少为 350微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为150微米的碳质颗粒、选择分 离粒径至少为130微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为80微米的碳质 颗粒、选择分离粒径至少为50微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为 11微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为3微米的碳质颗粒、和选择分 离灰分。
75.如权利要求73所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述选择分离的步骤包括通过涡流作用分离的步骤。
76.如权利要求73所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述选择分离的步骤包括选自以下的组的选择分离的步骤,所述的 组包括:在所述初级重整盘管和所述二级重整盘管之间选择分离、在所 述二级重整盘管和所述三级重整盘管之间选择分离、和在所述三级重整 盘管之后选择分离。
77.如权利要求73所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括再循环所述选择分离的碳质重整的材料的步骤。
78.如权利要求77所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述再循环步骤包括选自以下的组的再循环步骤,所述的组包括: 再循环至输入环境、再循环至预处理区、再循环至热解室、再循环至初 级重整盘管、再循环至二级重整盘管、利用文丘里注射器、利用废气、 利用加压废气、和利用预热的废气。
79.如权利要求60或61所述的由固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括向至少一个所述重整盘管加入有利于反应的 材料的步骤。
80.如权利要求79所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述加入有利于反应的材料的步骤包括选自以下的组的加入步骤, 所述的组包括:加入碳、加入氢、加入一氧化碳、加入水、加入预热的 水、加入再循环的水、加入负静电增强的水物种、加入预热的负静电增 强的水物种、加入再循环的负静电增强的水物种、加入蒸汽、加入负静 电增强的蒸汽、加入再循环的负静电增强的蒸汽、加入废气、加入加压 废气、加入预热的废气、加入再循环的废气、加入选择产品气、加入湿 选择产品气、加入干选择产品气、和加入再循环的选择产品气。
81.如权利要求79所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述加入有利于反应的材料的步骤包括选自以下的组的加入步骤, 所述的组包括:在所述初级重整盘管之前加入、在所述初级重整盘管和 所述二级重整盘管之间加入、在所述二级重整盘管和所述三级重整盘管 之间加入、在所述三级重整盘管之后加入、利用文丘里注射器、利用废 气、利用加压废气、和利用预热的废气。
82.如权利要求60或61所述的由固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中所述碳质重整的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包 括:实现至少约95%的给料质量转化效率、实现至少约97%的给料质量 转化效率、和实现至少约98%的给料质量转化效率。
83.如权利要求60所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括对每个所述重整盘管调整压力速度比的步骤。
84.如权利要求83所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述调整步骤包括选自以下的组的调整步骤,所述的组包括:在所 述初级重整盘管前放置文丘里注射器、在所述二级重整盘管前放置文丘 里注射器、在所述三级重整盘管前放置文丘里注射器、保持每个所述重 整盘管中的压力至少为80psi、保持每个所述重整盘管中的流速至少为 5,000英尺/分钟、保持每个所述重整盘管中的雷诺数值至少为20,000。
85.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中处理所述给料固体碳 质材料;
·向所述固体碳质材料气体发生器系统中注射负静电增强的水 物种以影响所述处理步骤;
·随着所述处理步骤产生选择产品气的至少部分组分;
·从所述固体碳质材料气体发生器系统中输出至少部分选择产 品气。
86.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射负静电增强的水物种的步骤包括制备具有净负电荷的水溶 液的步骤。
87.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射负静电增强的水物种的步骤包括制备具有超过所述带负电 的物种含量所需的污染物背景的带负电的物种含量的水溶液的步骤。
88.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射负静电增强的水物种的步骤包括选自以下的组的注射步 骤,所述的组包括:注射含有饱和过氧化氢和带负电的氧的水溶液、注 射含有饱和过氧化氢和单线态分子氧的水溶液、注射含有饱和过氧化氢 和氢氧化物的水溶液、注射含有饱和过氧化氢和氢氧根的水溶液、注射 含有长链带负电的氧种的水溶液、注射过氧化氢基活化的水溶液、注射 硝酰活化的水溶液、注射氧合水溶液、和注射离子化的氧蒸气水溶液。
89.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射负静电增强的水物种的步骤包括选自以下的组的注射步 骤,所述的组包括:在预处理区注射、在热解室注射、在初级重整盘管 注射、在二级重整盘管注射、和在三级重整盘管注射。
90.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述注射负静电增强的水物种的步骤包括利用文丘里注射器的步 骤。
91.如权利要求90所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述利用文丘里注射器的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组 包括:在所述初级重整盘管前放置所述文丘里注射器、在所述二级重整 盘管前放置所述文丘里注射器、在所述三级重整盘管前放置所述文丘里 注射器、保持每个所述重整盘管中的压力至少为80psi、保持每个所述重 整盘管中的流速至少为5,000英尺/分钟、和保持每个所述重整盘管中的 雷诺数值至少为20,000。
92.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括预热所述负静电增强的水物种的步骤。
93.如权利要求92所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述预热步骤包括选自以下的组的预热步骤,所述的组包括:使所 述负静电增强的水物种通过热解室封闭物、和使负静电增强的水物种通 过多级盘管碳质重整容器封闭物。
94.如权利要求92所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述预热所述负静电增强的水物种的步骤包括选自以下的组的步 骤,所述的组包括产生蒸汽和产生负静电增强的蒸汽。
95.如权利要求85或92所述的由固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中所述影响至少一个处理步骤的步骤包括升高温度的步骤。
96.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述影响至少一个处理步骤的步骤包括化学反应的步骤。
97.如权利要求96所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述化学反应的步骤包括确定地建立化学计量目标化学环境的步骤 和化学计量地控制所述加压环境中的所述给料固体碳质材料的碳含量的 步骤。
98.如权利要求96所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述化学反应的步骤包括选自以下的组的化学反应的步骤,所述的 组包括:生产氢选择产品气组分、生产碳选择产品气组分、减少二氧化 碳、减少类污染物、增加一氧化碳和增加氢气。
99.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述影响至少一个处理步骤的步骤包括临时加速化学反应序列的步 骤。
100.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述影响至少一个处理步骤的步骤包括使化学反应序列产率最大化 的步骤。
101.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述影响至少一个处理步骤的步骤包括选自以下的组的影响步骤, 所述的组包括:提高选择产品气纯度、提高选择产品气BTU值、促进具 有的BTU值至少为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具 有的BTU值至少为350 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具 有的BTU值至少为450 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具 有的BTU值至少为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具 有的BTU值至少为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具 有的BTU值至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具 有的BTU值为大约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英 尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英 尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU 值为大约450 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气的生产、促进具有的BTU值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约 650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、使选择产品气的氮氧化物含量最小化、使选择产品气的氧化含量 最小化、使选择产品气的二氧化碳含量最小化、使选择产品气的硫含量 最小化、使选择产品气的有机蒸气含量最小化、和使选择产品气的金属 含量最小化。
102.如权利要求101所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述影响至少一个处理步骤的步骤进一步包括选自以下的组的 影响步骤,所述的组包括:引发氧化反应、引发还原反应、引发吸附凝 结反应、引发吸收凝结反应、从所述选择产品气中除去焦油、从所述选 择产品气中除去苯酚、从所述选择产品气中除硫、从所述选择产品气中 除去颗粒状污染物、和从所述选择产品气中除去二氧化碳、从所述选择 产品气中除硫、和从所述选择产品气中除去金属。
103.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括注射废气和所述负静电增强的水物种的步骤。
104.如权利要求85所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 所述方法进一步包括集成负静电增强的水物种产生单元和所述固体碳质 材料气体发生器系统、和生产所述负静电增强的水物种的步骤。
105.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·在固体碳质材料气体发生器系统中初步处理至少部分所述给 料固体碳质材料;
·产生初步处理的碳质材料;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中随后处理所述初步处 理的碳质材料,以生成选择产品气的至少部分组分;
·产生随后处理的碳质材料;
·将所述随后处理的碳质材料选择分离成至少第一处理的材料 部分和第二处理的材料部分;
·将所述第一处理的材料部分返还到所述固体碳质材料气体发 生器系统中;
·混合所述第一处理的材料部分和另外输入的碳质材料;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中再处理所述第一处理 的材料部分和所述另外输入的碳质材料,以进一步生成选择 产品气的至少部分组分;
·从所述固体碳质材料气体发生器系统中输出至少部分选择产 品气。
106.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述初步处理的步骤包括选自以下的组的处理步骤,所述的组 包括:预处理所述给料固体碳质材料、热解分解所述给料固体碳质材料、 在多级盘管碳质重整容器中碳质重整所述给料固体碳质材料、在初级重 整盘管中第一次碳质重整所述给料固体碳质材料、和在二级重整盘管中 第二次碳质重整所述给料固体碳质材料。
107.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述随后处理的步骤包括选自以下的组的处理步骤,所述的组 包括:热解分解所述给料固体碳质材料、在多级盘管碳质重整容器中碳 质重整所述给料固体碳质材料、在初级重整盘管中第一次碳质重整所述 给料固体碳质材料、在二级重整盘管中第二次碳质重整所述给料固体碳 质材料、和在三级重整盘管中第三次碳质重整所述给料固体碳质材料。
108.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述初步处理、随后处理、返还所述第一处理的材料部分和再 处理的步骤包括选择再循环路径的步骤。
109.如权利要求108所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择再循环路径的步骤包括在热解室中初步处理、在初级 重整盘管中随后处理、将所述第一处理的材料部分返还到所述热解室和 在所述热解室中再处理的步骤。
110.如权利要求108所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择再循环路径的步骤包括在初级重整盘管中初步处理、 在二级重整盘管中随后处理、将所述第一处理的材料部分返还到所述初 级重整盘管和在所述初级重整盘管中再处理的步骤。
111.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择分离的步骤包括通过涡流作用选择分离的步骤。
112.如权利要求111所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述通过涡流作用选择分离的步骤包括利用在选自以下的组的 条件下运行的旋流器分离的步骤,所述的组包括:在50psi~100psi下运 行、在1640华氏度~1800华氏度下运行、和在2000fpm~8000fpm下 运行。
113.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择分离的步骤包括根据所述随后处理的碳质材料的粒径 选择分离的步骤。
114.如权利要求113所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述根据所述随后处理的碳质材料的粒径选择分离的步骤包括 选自以下的组的选择分离步骤,所述的组包括:选择分离粒径至少为 350微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为150微米的碳质颗粒、选择分 离粒径至少为130微米的碳质颗粒、选择分离粒径至少为80微米的碳质 颗粒、和选择分离粒径至少为50微米的碳质颗粒。
115.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择分离的步骤包括选自以下的组的选择分离步骤,所述 的组包括:物理分离、相分离、按密度分离、筛选分离、按未完全热解 分解的碳质材料分离、和按非均匀组成分离。
116.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择分离的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包括: 提高选择产品气纯度、提高选择产品气BTU值、促进具有的BTU值至 少为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至 少为350 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至 少为450 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至 少为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至 少为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至 少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为 大约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气 的生产、促进具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约450 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进 具有的BTU值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方 英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方 英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、使选择产品气 的氧化硅含量最小化、使选择产品气的二氧化碳含量最小化、使选择产 品气的硫含量最小化、使选择产品气的有机蒸气含量最小化、和使选择 产品气的金属含量最小化。
117.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述返还所述第一处理的材料部分的步骤包括文丘里注射器返 还所述第一处理的材料部分的步骤。
118.如权利要求117所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述文丘里注射器返还的步骤包括选自以下的组的返还步骤, 所述的组包括:在50psi~100psi下返还和在2000fpm~8000fpm下返 还。
119.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中至少一个所述处理步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包 括使用负静电增强的水物种处理和使用负静电增强的蒸汽处理。
120.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中至少一个所述处理步骤包括选自以下的组的处理步骤,所述的 组包括:使用废气处理、使用加压废气处理、和使用预热的废气处理。
121.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中至少一个所述处理步骤包括选自以下的组的处理步骤,所述的 组包括:使用洗涤器再循环的焦油处理、使用洗涤器再循环的苯酚处理、 使用洗涤器再循环的硫处理、和使用洗涤器再循环的固体处理。
122.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中至少一个所述处理步骤包括选自以下的组的处理步骤,所述的 组包括:使用选择产品气处理、使用湿选择产品气处理、使用干选择产 品气处理、和使用再循环的选择产品气处理。
123.如权利要求105所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述返还所述第一处理的材料部分的步骤包括选自以下的组的 步骤,所述的组包括:高程度地内部再循环所述第一处理的材料部分并 使其超过再循环所述第一处理的材料的环境标准。
124.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·使用多个移动导向器承载所述给料固体碳质材料;
·作为使用所述移动导向器的结果将所述给料固体碳质材料输 送到变温环境中;
·作为所述输送的结果使所述给料固体碳质材料移动通过所述 变温环境的液化区;
·在固体碳质材料气体发生器系统中热解分解至少部分所述给 料固体碳质材料;
·产生热解分解的碳质材料;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中处理所述热解分解的 碳质材料,以生成选择产品气的至少部分组分;
·随着处理步骤从所述固体碳质材料气体发生器系统输出至少 部分选择产品气;
·在整个变温区域中循环所述移动导向器;
·作为所述在整个变温区域中循环所述移动导向器的步骤的结 果自动定期清理所述移动导向器。
125.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述承载给料固体碳质材料的步骤包括使用多个可转移的移动 导向器承载所述给料固体碳质材料的步骤。
126.如权利要求125所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述使用多个可转移的移动导向器承载所述给料固体碳质材料 的步骤包括使用轨道进料器承载所述给料固体碳质材料的步骤。
127.如权利要求126所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括使所述轨道进料器的表面积最大化的步骤。
128.如权利要求127所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述最大化的步骤包括选自以下的组的设定所述轨道进料器的 尺寸的步骤,所述的组包括:设定尺寸为至少24英寸宽、设定尺寸为至 少30英寸宽、设定尺寸为至少36英寸宽、设定尺寸为至少42英寸宽、 设定尺寸为至少48英寸宽、设定尺寸为至少54英寸宽、设定尺寸为至 少60英寸宽、设定尺寸为至少66英寸宽、设定尺寸为至少72英寸宽、 设定尺寸为至少3英尺长、设定尺寸为至少6英尺长、设定尺寸为至少 9英尺长、设定尺寸为至少12英尺长、设定尺寸为至少15英尺长、设定 尺寸为至少18英尺长、和设定尺寸为至少21英尺长。
129.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括改变所述给料固体碳质材料在所述变温环境中 的停留时间的步骤。
130.如权利要求129所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述改变停留时间的步骤包括主要以热解分解所述给料固体碳 质材料的步骤。
131.如权利要求129所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述改变停留时间的步骤包括选自以下的组的改变速度的步骤, 所述的组包括:改变所述多个移动导向器的速度、改变所述多个可转移 的移动导向器的速度、和改变所述轨道进料器的速度。
132.如权利要求129所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述改变停留时间的步骤包括选自以下的组的停留所述给料固 体碳质材料的步骤,所述的组包括:停留至少2分钟、停留至少3分钟、 停留至少4分钟、停留至少5分钟、停留至少6分钟、停留至少7分钟、 停留至少8分钟、停留至少9分钟、停留至少10分钟、停留至少11分 钟、停留至少12分钟、停留至少13分钟、停留至少14分钟、停留至少 15分钟、停留至少16分钟、停留至少17分钟、停留至少18分钟、停留 至少19分钟、停留至少20分钟。
133.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述输送所述给料固体碳质材料的步骤包括将所述给料固体碳 质材料输送到所述变温环境的热解室中的步骤。
134.如权利要求133所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述输送所述给料固体碳质材料的步骤包括输送所述给料固体 碳质材料通过从大约300华氏度~大约1000华氏度的温度梯度的步骤。
135.如权利要求134所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述输送所述给料固体碳质材料的步骤包括在50psi~100psi 的压力下输送所述给料固体碳质材料的步骤。
136.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括液化至少部分所述给料固体碳质材料的步骤。
137.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述循环所述移动导向器的步骤包括连续地改变所述移动导向 器的温度的步骤。
138.如权利要求137所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述连续地改变所述移动导向器的温度的步骤包括避免将所述 移动导向器保持在液化温度的步骤。
139.如权利要求137所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述连续地改变所述移动导向器的温度的步骤包括选自以下的 组的步骤,所述的组包括:循环地升高和降低所述移动导向器的温度和 循环地液化和汽化至少部分由所述移动导向器输送的所述给料固体碳质 材料。
140.如权利要求137所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述连续地改变所述移动导向器的温度的步骤包括避免约束所 述移动导向器的运动的步骤。
141.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述循环所述移动导向器的步骤包括移动轨道进料器通过所述 变温区域的步骤。
142.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述自动定期清理所述移动导向器的步骤包括汽化至少部分液 化的由所述移动导向器输送的所述给料固体碳质材料的步骤。
143.如权利要求142所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述汽化至少部分液化的所述给料固体碳质材料的步骤包括将 所述液化的给料固体碳质材料从所述变温环境的液化区输送到所述变温 环境的后液化温度区的步骤。
144.如权利要求143所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括将至少部分所述给料固体碳质材料接收到所述 变温环境的预液化温度区中的步骤。
145.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括向所述变温环境中的所述给料固体碳质材料加 入负静电增强的水物种的步骤。
146.如权利要求145所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述加入负静电增强的水物种的步骤包括向所述变温环境中的 所述给料固体碳质材料加入负静电增强的蒸汽的步骤。
147.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括选自以下的组的向所述变温环境中的所述给料 固体碳质材料加入废气的步骤,所述的组包括:加入废气、加入加压废 气、加入加压到至少80psi的废气、和加入以至少75cfm~100cfm移动 的废气。
148.如权利要求147所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述加入废气的步骤包括影响所述变温环境中的温度的步骤。
149.如权利要求147所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述加入废气的步骤包括提供动力压力的步骤。
150.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括选自以下的组的向所述变温环境中的所述给料 固体碳质材料加入物质的步骤,所述的组包括:加入洗涤器再循环的焦 油、加入洗涤器再循环的苯酚、加入洗涤器再循环的硫、加入洗涤器再 循环的二氧化碳、和加入洗涤器再循环的固体。
151.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括选自以下的组的向所述变温环境中的所述给料 固体碳质材料加入选择产品气的步骤,所述的组包括:加入选择产品气、 加入湿选择产品气、加入干选择产品气、和加入再循环的选择产品气。
152.如权利要求151所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述向所述变温环境中的所述给料固体碳质材料加入选择产品 气的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包括:升高所述变温环境 的温度和提供所述变温环境的动力压力。
153.如权利要求124所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述输送所述给料固体碳质材料的步骤包括每天输送大约50吨~ 500吨所述给料固体碳质材料的步骤。
154.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·在固体碳质材料气体发生器系统中处理所述给料固体碳质材 料;
·随着所述处理所述给料固体碳质材料的步骤产生至少部分污 染的选择产品气;
·从所述污染的选择产品气中分离大量污染物,以产生洗涤的 选择产品气;
·将至少部分所述分离的污染物在至少一个选定位置点返还到 所述固体碳质材料气体发生器系统中;
·在所述固体碳质材料气体发生器系统中再处理所述返还的分 离的污染物。
·从所述固体碳质材料气体发生器系统输出所述洗涤的选择产 品气。
155.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述分离大量污染物的步骤包括溶解所述大量污染物的步骤。
156.如权利要求155所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述溶解步骤包括将所述大量污染物从所述污染的选择产品气 溶解到负静电增强的水物种中的步骤。
157.如权利要求156所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述溶解步骤包括选自以下的组的溶解步骤,所述的组包括: 引发氧化反应、引发还原反应、引发吸附凝结反应、和引发吸收凝结反 应。
158.如权利要求157所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括凝结至少部分所述污染物的步骤。
159.如权利要求158所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括分离至少部分所述凝结的污染物的步骤。
160.如权利要求159所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述分离至少部分所述凝结的污染物的步骤包括选自以下的组 的分离步骤,所述的组包括:絮凝、沉淀、沉降、冷凝、精加工、过滤、 通过最终极化的介质精加工过滤的去除、和通过电沉淀去除的去除。
161.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述处理所述给料固体碳质材料的步骤包括选自以下的组的处 理步骤,所述的组包括:预处理、热解分解、在多级盘管碳质重整容器 中的碳质重整、在初级重整盘管中的第一次碳质重整、在二级重整盘管 中的第二次碳质重整、和在三级重整盘管中的第三次碳质重整。
162.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述再处理所述返还的分离的污染物的步骤包括选自以下的组 的再处理步骤,所述的组包括:预处理、热解分解、在多级盘管碳质重 整容器中的碳质重整、在初级重整盘管中的第一次碳质重整、在二级重 整盘管中的第二次碳质重整、和在三级重整盘管中的第三次碳质重整。
163.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述返还至少部分所述大量的分离的污染物的步骤包括选择再 循环路径的步骤。
164.如权利要求163所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择再循环路径的步骤包括再循环至热解室的步骤。
165.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述返还步骤包括通过文丘里注射器返还的步骤。
166.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述生成至少部分污染的选择产品气的步骤包括选自以下的组 的生成至少一种污染物的步骤,所述的组包括:生成化学副产物、生成 热学副产物、生成热解分解副产物、和生成碳质重整副产物。
167.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述生成至少部分污染的选择产品气的步骤包括选自以下的组 的生成至少一种污染物的步骤,所述的组包括:生成二氧化碳、生成碳 酸盐、生成不溶性固体、生成焦油、生成苯酚、生成硫、生成烃类污染 物、和生成颗粒状物。
168.如权利要求156所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括生成负静电增强的水物种的步骤。
169.如权利要求168所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述生成负静电增强的水物种的步骤包括生成单线态氧种的步 骤和使所述单线态氧种与水结合的步骤。
170.如权利要求169所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括选自以下的组的生成物质的步骤,所述的组包 括:生成长链带负电的氧种、生成氢氧化物、生成过氧化氢、和生成过 氧化氢基。
171.如权利要求156所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括再循环所述负静电增强的水物种的步骤。
172.如权利要求171所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述再循环所述负静电增强的水物种的步骤包括选自以下的组 的再循环步骤,所述的组包括:再循环至预处理区、再循环至热解室、 再循环至多级盘管碳质重整容器、在所述负静电增强的水物种中溶解废 气、在所述负静电增强的水物种再溶解至少一种污染物、再产生所述负 静电增强的水物种、和由所述负静电增强的水物种产生蒸汽。
173.如权利要求171所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述再循环所述负静电增强的水物种的步骤包括选自以下的组 的再循环步骤,所述的组包括:充分完全地再循环所述负静电增强的水 物种并使其超过再循环所述负静电增强的水物种的环境标准。
174.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述溶解步骤包括降低所述选择产品气温度的步骤。
175.如权利要求174所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述降低所述选择产品气温度的步骤包括将温度从高于或等于 大约1700华氏度降低到低于或等于大约175华氏度的步骤。
176.如权利要求175所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述溶解步骤包括在选择产品气温度高于大约1700华氏度溶解 和防止所述污染物在所述选择产品气中玻璃化固化的步骤。
177.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述溶解步骤包括第一溶解所述污染的选择产品气中的大量污 染物和第二次溶解所述污染的选择产品气中的大量污染物的步骤。
178.如权利要求177所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述第一次溶解的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包 括:将所述选择产品气的温度从高于或等于大约1700华氏度降低到低于 或等于大约550华氏度和从所述选择产品气中除去大约70%~80%的所 述污染物。
179.如权利要求177所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述第二次溶解的步骤包括将所述选择产品气温度从高于或等 于大约450华氏度降低到低于或等于大约150华氏度的步骤。
180.如权利要求154所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述溶解步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包括:提高 选择产品气纯度、提高选择产品气BTU值、促进具有的BTU值至少为 250 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少为 350 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少为 450 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少为 550 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少为 650 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少为 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约 250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、促进具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约450 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进 具有的BTU值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方 英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方 英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、使选择产品气 的氮氧化物含量最小化、使选择产品气的氧化硅含量最小化、使选择产 品气的二氧化碳含量最小化、使选择产品气的硫含量最小化、使选择产 品气的有机蒸气含量最小化、和使选择产品气的金属含量最小化。
181.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括产生高能含量的选择 产品气的步骤。
182.如权利要求181所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述产生高能含量的选择产品气的步骤包括选自以下的组的步 骤,所述的组包括:使用负静电增强的水物种处理、使用再循环的选择 产品气处理、使用负静电增强的蒸汽处理、使用废气处理、改变处理停 留时间、在至少初级重整盘管和二级重整盘管中处理、再循环未完全热 解分解的碳质材料、和再循环未完全重整的碳质材料。
183.如权利要求181所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述产生高能含量的选择产品气的步骤包括主要以热解分解所 述给料固体碳质材料的步骤。
184.如权利要求181所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述产生高能含量的选择产品气的步骤包括纯化所述选择产品 气的步骤。
185.如权利要求184所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述纯化所述选择产品气的步骤包括从所述选择产品气中除去 至少一种污染物的步骤。
186.如权利要求181所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述产生高能含量的选择产品气的步骤包括选自以下的组的步 骤,所述的组包括:生产具有的BTU值至少为250 BTU/标准立方英尺的 选择产品气、生产具有的BTU值至少为350 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、生产具有的BTU值至少为450 BTU/标准立方英尺的选择产品气、 生产具有的BTU值至少为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气、生产具 有的BTU值至少为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气、生产具有的 BTU值至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、生产具有的BTU 值为大约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、生产具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、生产具有的BTU值为大约450 BTU/标准立 方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、生产具有的BTU值 为大约550BTU/标准立方英尺~大约750BTU/标准立方英尺的选择产品 气、生产具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气。
187.如权利要求186所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括与所述给料固体碳质材料的能量含量成比例地 改变所述生产的选择产品气的输出量的步骤。
188.如权利要求60、85、105、124或154所述的由固体碳质材料 生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括确定地建立化学计量目标 化学环境的步骤和化学计量地控制所述加压环境中的所述给料固体碳质 材料的碳含量的步骤。
189.如权利要求188所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述控制碳含量的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包 括:向所述加压环境加入碳、向所述加压环境加入一氧化碳、向所述加 压环境加入废气、向所述加压环境加入加压废气、向所述加压环境加入 预热的废气、向所述加压环境加入未完全热解分解的碳质材料、向所述 加压环境加入未完全重整的碳质材料、向所述加压环境加入至少部分选 择产品气、向所述加压环境加入至少部分湿选择产品气、和向所述加压 环境加入至少部分干选择产品气。
190.如权利要求189所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中选自所述的组的所述步骤通过再循环完成。
191.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括动态调整所述固体碳 质材料气体发生器系统中的至少一种处理决定性参数的步骤。
192.如权利要求191所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述动态调整步骤包括传感至少一个处理条件和响应性地动态 调整所述固体碳质材料气体发生器系统中的至少一个处理决定性参数的 步骤。
193.如权利要求191所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述传感至少一个处理条件的步骤包括选自以下的组的传感步 骤,所述的组包括:传感温度、传感压力、传感处理材料组成、传感一 氧化碳含量、传感二氧化碳含量、传感氢含量、传感氮含量、传感硫含 量、通过气相色谱仪传感、和通过质谱仪传感。
194.如权利要求192所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述响应性地动态调整至少一个处理决定性参数的步骤包括选 自以下的组的响应性地动态调整的步骤,所述的组包括:在输入环境响 应性地动态调整、在预处理区响应性地动态调整、在热解室响应性地动 态调整、在多级盘管碳质重整容器响应性地动态调整、和在选择产品气 组分洗涤器响应性地动态调整。
195.如权利要求192所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述响应性地动态调整至少一个处理决定性参数的步骤包括选 自以下的组的响应性地动态调整的步骤,所述的组包括:加入水、加入 预热的水、加入再循环的水、加入负静电增强的水物种、加入预热的负 静电增强的水物种、加入再循环的负静电增强的水物种、加入蒸汽、加 入再循环的蒸汽、加入负静电增强的蒸汽、加入再循环的负静电增强的 蒸汽、加入废气、加入预热的废气、加入加压的废气、加入再循环的废 气、加入再循环的未完全热解分解的碳质材料、加入再循环的未完全重 整的碳质材料、加入至少一种再循环的污染物、加入至少部分选择产品 气、加入至少部分湿产品气、加入至少部分干选择产品气、加入至少部 分再循环的选择产品气、改变处理停留时间、改变处理流速、改变处理 流紊流度、改变处理流空化、改变多级重整盘管中选择施加的热分布、 改变变温环境中的温度梯度、改变变温环境中的液化区、和有选择地分 离碳质重整的材料。
196.如权利要求192所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述响应性地动态调整至少一个处理决定性参数的步骤包括选 自以下的组的响应性地动态调整的步骤,所述的组包括:自动响应性地 动态调整和计算机控制的响应性的动态调整。
197.如权利要求196所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述响应性地动态调整的步骤包括选自以下的组的响应性地动 态调整,所述的组包括:在少于0.5秒内响应性地动态调整、在少于1秒 内响应性地动态调整、在少于2秒内响应性地动态调整、在少于3秒内 响应性地动态调整、在少于4秒内响应性地动态调整、在少于5秒内响 应性地动态调整、在少于10秒内响应性地动态调整、在少于15秒内响 应性地动态调整、在少于30秒内响应性地动态调整、在少于45秒内响 应性地动态调整、在少于60秒内响应性地动态调整、和在少于90秒内 响应性地动态调整。
198.如权利要求191所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述响应性地动态调整至少一个处理决定性参数的步骤进一步 包括建立处理设定点和定期检测处理条件的步骤。
199.如权利要求191所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述响应性地动态调整至少一个处理决定性参数的步骤进一步 包括评价所述给料固体碳质材料的步骤。
200.如权利要求191所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述响应性地动态调整至少一个处理决定性参数的步骤包括影 响所述选择产品气的步骤。
201.如权利要求200所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述影响所述选择产品气的步骤包括选自以下的组的步骤,所 述的组包括:提高所述选择产品气的纯度、提高所述选择产品气的BUT 值、促进具有的BTU值至少为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、促进具有的BTU值至少为350 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、促进具有的BTU值至少为450 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、促进具有的BTU值至少为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、促进具有的BTU值至少为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、促进具有的BTU值至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生 产、促进具有的BTU值为大约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约350 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进 具有的BTU值为大约450 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方 英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约550 BTU/标准立方 英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的 BTU值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的 选择产品气的生产。
202.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述输出至少部分选择产品气的步骤 包括预先确定所需的用于输出的选择产品气的步骤。
203.如权利要求202所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述预先确定所需的用于输出的选择产品气的步骤包括选自以 下的组的预先确定步骤,所述的组包括:改变选择产品气的一氧化碳含 量、输出主要是一氧化碳的选择产品气、改变选择产品气的氢含量、输 出主要是氢气的选择产品气、改变选择产品气的甲烷含量、输出主要是 甲烷的选择产品气、输出主要是一氧化碳和氢气和甲烷的选择产品气、 控制选择产品气的摩尔比、输出具有为1:1~20:1的受控的单位体积 摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约1:1的受控 的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约2:1的受 控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约3:1的 受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约5:1 的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约10: 1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约1: 1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有 至少为约2:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品 气、输出具有至少为约3:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化 碳的选择产品气、输出具有至少为约5:1~约20:1的受控的摩尔比的 氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约10:1~约20:1的受 控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出发生炉煤气、输出合 成气、输出可变的化学基本原料、输出液体燃料基本原料、输出甲醇基 本原料、输出乙醇基本原料、输出精炼柴油基本原料、输出生物柴油基 本原料、输出二甲醚基本原料、输出混合醇基本原料、输出发电基本原 料、和输出天然气等效能量值基本原料。
204.如权利要求202所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括通过确定地建立化学计量目标化学环境和化学 计量地控制所述加压环境中的所述给料固体碳质材料的碳含量来输出所 述预先确定的选择产品气的步骤。
205.如权利要求202所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括通过动态调整所述固体碳质材料气体发生器系 统中的至少一个处理决定性参数来输出所述预先确定的选择产品气的步 骤。
206.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述输出至少部分选择产品气的步骤 包括超出常规产率的步骤。
207.如权利要求206所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述超出常规产率的步骤包括充分消耗所述给料固体碳质材料 的碳含量的步骤。
208.如权利要求206所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述超出常规产率的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组 包括:实现至少约95%的给料质量转化效率、实现至少约97%的给料质 量转化效率、和实现至少约98%的给料质量转化效率。
209.如权利要求206所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述超出常规产率的步骤包括每吨给料固体碳质材料输出至少 约30,000标准立方英尺选择产品气的步骤。
210.如权利要求206所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述超出常规产率的步骤包括使所述给料固体碳质材料的碳转 化效率达到75%~95%的步骤。
211.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质材 料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括磁性分离至少一种所述 给料固体碳质材料的构成成分的步骤。
212.如权利要求211所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述磁性分离的步骤包括磁性吸引所述给料固体碳质材料的金 属构成成分的步骤。
213.如权利要求211所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述磁性分离的步骤包括氧化所述构成成分、产生所述构成成 分的金属氧化物、和磁性吸引所述金属氧化物的步骤。
214.如权利要求211所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述磁性分离的步骤包括将所述构成成分与负静电增强的水物 种反应和磁性吸引所述反应的构成成分的步骤。
215.如权利要求211所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述磁性分离的步骤包括磁性增强所述构成成分的重力偏离的 步骤。
216.如权利要求211所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述磁性分离的步骤包括在电磁下落井中接收所述构成成分的 步骤。
217.如权利要求211所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述磁性分离的步骤包括降低所述固体碳质材料气体发生器系 统中的磨损的步骤。
218.如权利要求211所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述磁性分离的步骤包括磁性分离至少一种污染物的步骤。
219.如权利要求218所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括选自以下的组的步骤,所述的组包括:提高选 择产品气的纯度、提高选择产品气的BUT值、促进具有的BTU值至少 为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少 为350 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少 为450 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少 为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少 为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值至少 为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大 约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的 生产、促进具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约450 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产、促进 具有的BTU值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方 英尺的选择产品气的生产、促进具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方 英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气的生产。
220.如权利要求31、85、105、124或154所述的由固体碳质材料 生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括在初级重整盘管中第一次 碳质重整所述给料固体碳质材料、在二级重整盘管中第二次碳质重整所 述给料固体碳质材料、和补充地配置所述初级重整盘管和所述二级重整 盘管的步骤。
221.如权利要求220所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括在三级重整盘管中第三次碳质重整所述给料固 体碳质材料和补充地配置所述三级重整盘管的步骤。
222.如权利要求220或221所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中所述补充地配置的步骤包括螺旋嵌套至少两个所述重整盘 管的步骤。
223.如权利要求222所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括对所述重整盘管施加热量和在所述重整盘管中 选择分布所述施加的热量的步骤。
224.如权利要求223所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述选择分布所述施加的热量的步骤包括由至少一个所述重整 盘管向至少一个其它所述重整盘管辐射所述施加的热量的步骤。
225.如权利要求224所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述辐射所述施加的热量的步骤包括在所述重整盘管中可变地 三重分布所述施加的热量的步骤。
226.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括降低所述固体碳质材 料气体发生器系统中的氮含量的步骤。
227.如权利要求226所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述降低氮含量的步骤包括向所述固体碳质材料气体发生器系 统的空气分离单元输入空气并从所述空气消耗氮含量的步骤。
228.如权利要求227所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括提高供给到所述固体碳质材料气体发生器系统 的燃烧器的氧含量并且降低供给到所述燃烧器的选择产品气的再循环需 求的步骤。
229.如权利要求227所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括选自以下的组的步骤,所述的组包括:提高供 给到与所述固体碳质材料气体发生器系统集成的负静电增强的水物种产 生单元的氧含量和提高供给到与所述固体碳质材料气体发生器系统集成 的负静电增强的水物种产生单元的活性氧含量。
230.如权利要求227所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括选自以下的组的减少氮污染物的步骤,所述的 组包括:减少所述固体碳质材料气体发生器系统中的氮污染物、减少所 述选择产品气中的氮污染物、和减少所述固体碳质材料气体发生器系统 排放物中的氮污染物。
231.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括在选定的处理所述给 料固体碳质材料的步骤之前从所述给料固体碳质材料中置换至少部分氧 含量的步骤。
232.如权利要求231所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述置换至少部分氧含量的步骤包括在预处理区置换的步骤。
233.如权利要求231所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述置换至少部分氧含量的步骤包括置换空气的步骤。
234.如权利要求231所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述置换至少部分氧含量的步骤包括选自以下的组的置换步骤, 所述的组包括:使用废气、使用加压废气、使用预热的废气、使用再循 环的废气、使用选择产品气、使用湿选择产品气、使用干选择产品气、 使用再循环的选择产品气、加压到至少40psi、和预热到至少300华氏度。
235.如权利要求231所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述置换至少部分氧含量的步骤包括选自以下的组的置换步骤, 所述的组包括:重力置换、在斜面底部注入废气并在所述斜面顶部释放 氧、和在斜面底部注入选择产品气并在斜面顶部释放所述氧。
236.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括有选择地调整处理流 速的步骤。
237.如权利要求236所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述有选择地调整处理流速的步骤包括选自以下的组的调整多 级盘管碳质重整容器的压力速度比的步骤,所述的组包括:保持至少为 80psi的压力、保持至少为5,000英尺/分钟的流速、和保持至少为20,0000 的雷诺数值。
238.如权利要求236所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述有选择地调整处理流速的步骤包括主要以热解分解所述给 料固体碳质材料和加速碳质重整所述主要以热解分解的给料固体碳质材 料的步骤。
239.如权利要求238所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述主要以热解分解的步骤包括选自以下的组的使所述给料固 体碳质材料在热解室中停留的步骤,所述的组包括:停留至少2分钟、 停留至少3分钟、停留至少4分钟、停留至少5分钟、停留至少6分钟、 停留至少7分钟、停留至少8分钟、停留至少9分钟、停留至少10分钟、 停留至少11分钟、停留至少12分钟、停留至少13分钟、停留至少14分 钟、停留至少15分钟、停留至少16分钟、停留至少17分钟、停留至少 18分钟、停留至少19分钟、和停留至少20分钟,其中所述加速碳质重 整所述主要以热解分解的给料固体碳质材料的步骤包括在多级盘管碳质 重整容器中重整大约4秒~大约10秒的步骤。
240.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括使用文丘里注射器调 整处理流速的步骤。
241.如权利要求240所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述使用文丘里注射器调整的步骤包括有选择地调整处理流速 的步骤。
242.如权利要求240所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述使用文丘里注射器调整的步骤包括使用文丘里注射器向处 理流中注射物质和使用文丘里注射器空化所述处理流的步骤。
243.如权利要求242所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述使用文丘里注射器注射的步骤包括在文丘里注射器喉部正 切地注射的步骤,并且其中所述使用文丘里注射器空化的步骤包括以紊 流方式旋转地混合所述处理流的步骤。
244.如权利要求242所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述使用文丘里注射器空化的步骤进一步包括使用阻环阻碍 所述处理流的步骤。
245.如权利要求242所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述使用文丘里注射器注射的步骤包括选自以下的组的注射步 骤,所述的组包括:注射废气、注射加压废气、注射预热的废气、注射 再循环的废气、注射水、注射预热的水、注射再循环的水、注射负静电 增强的水物种、注射预热的负静电增强的水物种、注射再循环的负静电 增强的水物种、注射蒸汽、注射再循环的蒸汽、注射负静电增强的蒸汽、 注射再循环的负静电增强的蒸汽、注射选择产品气、注射湿选择产品气、 注射干选择产品气、和注射再循环的选择产品气。
246.如权利要求243所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括充分混合所述文丘里注射器注射的物质和所述 处理流的步骤。
247.如权利要求246所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述充分混合所述文丘里注射器注射的物质和所述处理流的步 骤包括选自以下的组的充分混合的步骤,所述的组包括:混合到至少有 90%被混合、混合到至少有91%被混合、混合到至少有92%被混合、混 合到至少有93%被混合、混合到至少有94%被混合、混合到至少有95% 被混合、混合到至少有96%被混合、混合到至少有97%被混合、混合到 至少有98%被混合、和混合到至少有99%被混合。
248.如权利要求240所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括有选择地放置至少一个与所述处理流相关的所 述文丘里注射器的步骤。
249.如权利要求248所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中有选择地放置至少一个所述文丘里注射器的步骤包括有选择地 放置多个与所述处理流相关的文丘里注射器的步骤。
250.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,所述方法进一步包括在所述固体碳质材料 气体发生器系统中生产废气和将所述废气在至少一个选定位置点注射回 所述固体碳质材料气体发生器系统中的步骤。
251.如权利要求250所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述注射废气的步骤包括对所述废气加压的步骤。
252.如权利要求251所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述加压所述废气的步骤包括将所述废气加压到至少80psi的 步骤。
253.如权利要求250所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述注射废气的步骤包括预热所述废气的步骤。
254.如权利要求253所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述预热所述废气的步骤包括预热到选自以下的组的温度的步 骤,所述的组包括:预热到至少125华氏度、预热到至少135华氏度、 预热到至少300华氏度、预热到至少600华氏度、预热到至少1640华氏 度。
255.如权利要求253所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述预热所述废气的步骤包括在气体发生器系统处理封闭物中 预热的步骤。
256.如权利要求250所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述注射废气的步骤包括再循环所述废气的步骤。
257.如权利要求256所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述再循环所述废气的步骤包括选自以下的组的再循环步骤, 所述的组包括:再循环至预热区、再循环至热解室、再循环至多级盘管 碳质重整容器、再循环至多级盘管碳质重整容器的初级重整盘管、再循 环至多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管、和再循环至多级盘管碳质 重整容器的三级重整盘管。
258.如权利要求250所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述注射废气的步骤包括影响至少一个处理决定性参数的步骤。
259.如权利要求258所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述影响步骤包括选自以下的组的影响步骤,所述的组包括: 升高温度、保持压力、升高压力、化学反应、临时加速化学反应序列、 从给料固体碳质材料置换至少部分氧含量、从给料固体碳质材料置换至 少部分水含量、确定地建立化学计量目标化学环境、和化学计量地控制 碳含量。
260.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述输入给料固体碳质材料的步骤包 括选自以下的组的输入步骤,所述的组包括:输入可变的碳含量、输入 可变的氧含量、输入可变的氢含量、输入可变的水含量、输入可变的粒 径性质、输入可变的硬度性质、输入可变的密度性质、输入可变的废木 材含量、输入可变的市政固体废物含量、输入可变的垃圾含量、输入可 变的污水固体含量、输入可变的肥料含量、输入可变的生物质含量、输 入可变的橡胶含量、输入可变的煤炭含量、输入可变的石油焦含量、输 入可变的食品废弃物含量、和输入可变的农业废物含量。
261.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述输入给料固体碳质材料的步骤包 括选自以下的组的研磨所述给料固体碳质材料的步骤,所述的组包括: 研磨至处理流尺寸和研磨至小于大约2立方英寸。
262.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述输入给料固体碳质材料的步骤包 括输入非浆状碳质给料的步骤。
263.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述将所述给料固体碳质材料置于加 压环境中的步骤包括选自以下的组的将所述给料固体碳质材料置于加压 环境中的步骤,所述的组包括:利用气、利用双重气锁、置于预处理 区封闭物中、置于热解室封闭物中、置于多级盘管碳质重整容器封闭物 中、和置于固体碳质材料气体发生器系统封闭物中。
264.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述将所述给料固体碳质材料置于加 压环境中的步骤包括将所述给料固体碳质材料密封在所述加压环境中的 步骤。
265.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述升高温度的步骤包括选自以下的 组的升高温度的步骤,所述的组包括:升高预处理温度、升高热解温度、 升高碳质重整温度、从大约125华氏度升高至大约135华氏度、从大约 135华氏度升高至大约300华氏度、从大约300华氏度升高至大约1000华 氏度、从大约1000华氏度升高至大约1640华氏度、和从大约1640华氏 度升高至大约1850华氏度。
266.如权利要求31或124所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中所述热解步骤包括选自以下的组的汽化至少部分所述给料 固体碳质材料的步骤,所述的组包括:汽化烃类和汽化选择产品气组分。
267.如权利要求60所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方法, 其中所述碳质重整步骤包括选自以下的组的汽化至少部分所述给料固体 碳质材料的步骤,所述的组包括:汽化烃类和汽化选择产品气组分。
268.如权利要求85、105或154所述的由固体碳质材料生产备选合 成气的方法,其中所述处理步骤包括选自以下的组的汽化至少部分所述 给料固体碳质材料的步骤,所述的组包括:汽化烃类和汽化选择产品气 组分。
269.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述生成选择产品气的至少部分组分 的步骤选自以下的组的生成步骤,所述的组包括:生成一氧化碳含量、 生成氢含量、和生成摩尔比为1:1的一氧化碳和氢的含量。
270.如权利要求31、60、85、105、124或154所述的由固体碳质 材料生产备选合成气的方法,其中所述输出至少部分选择产品气的步骤 包括选自以下的组的输出步骤,所述的组包括:改变选择产品气的一氧 化碳含量、输出主要是一氧化碳的选择产品气、改变选择产品气的氢含 量、输出主要是氢气的选择产品气、改变选择产品气的甲烷含量、输出 主要是甲烷的选择产品气、输出主要是一氧化碳和氢气和甲烷的选择产 品气、控制选择产品气的摩尔比、输出具有为1:1~20:1的受控的单 位体积摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约1:1 的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约2: 1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约3: 1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约5: 1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约 10:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为 约1:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输 出具有至少为约2:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选 择产品气、输出具有至少为约3:1~约20:1的受控的摩尔比的氢气和 一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约5:1~约20:1的受控的摩 尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出具有至少为约10:1~约20: 1的受控的摩尔比的氢气和一氧化碳的选择产品气、输出发生炉煤气、输 出合成气、输出可变的化学基本原料、输出液体燃料基本原料、输出甲 醇基本原料、输出乙醇基本原料、输出精炼柴油基本原料、输出生物柴 油基本原料、输出二甲醚基本原料、输出混合醇基本原料、输出发电基 本原料、和输出天然气等效能量值基本原料。
271.一种固体碳质材料备选合成气生产装置,所述装置包括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·始于所述给料固体碳质材料输入装置并途经所述固体碳质材 料气体发生器系统的气体发生器处理流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个化 学计量目标碳调整补偿器;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加 热器系统;
·所述气体发生器处理流路所途经的固体碳质材料热解室;
·所述气体发生器处理流路所途经的解热的碳质材料处理器;
·位于途经所述固体碳质材料气体发生器系统的所述气体发生 器处理流路的末端的选择产品气输出装置。
272.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括可变的给料固体碳质材料输入。
273.如权利要求272所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述可变的给料固体碳质材料输入包括选自以下的组的给料固体碳质 材料含量,所述的组包括:可变的碳含量、可变的氧含量、可变的氢含 量、可变的水含量、可变的粒径含量、可变的硬度含量、可变的密度含 量、可变的废木材含量、可变的市政固体废物含量、可变的垃圾含量、 可变的污水固体含量、可变的肥料含量、可变的生物质含量、可变的橡 胶含量、可变的煤炭含量、可变的石油焦含量、可变的食品废弃物含量、 和可变的农业废物含量。
274.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括可变的选择产品气输出。
275.如权利要求274所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述可变的选择产品气输出包括选自以下的组的选择产品气,所述的 组包括:一氧化碳含量可变的选择产品气、主要是一氧化碳的选择产品 气、氢含量可变的选择产品气、主要是氢气的选择产品气、甲烷含量可 变的选择产品气、主要是甲烷的选择产品气、主要是一氧化碳和氢气和 甲烷的选择产品气、摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳 的单位体积摩尔比为1:1~20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的 氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为1:1的摩尔比受控的选择产品气、具 有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为2:1的摩尔比受控的选择产品气、 具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为3:1的摩尔比受控的选择产品 气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为5:1的摩尔比受控的选择 产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为10:1的摩尔比受控 的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约1:1~大约20: 1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约2: 1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩 尔比为大约3:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气 和一氧化碳的摩尔比为大约5:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品 气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约10:1~大约20:1的摩尔比 受控的选择产品气、发生炉煤气、合成气、可变的化学基本原料、液体 燃料基本原料、甲醇基本原料、乙醇基本原料、精炼柴油基本原料、生 物柴油基本原料、二甲醚基本原料、混合醇基本原料、发电基本原料、 和天然气等效能量值基本原料。
276.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括给料固体碳质材料化学传感器和 化学计量目标的化学反应物输入。
277.如权利要求276所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标化学反应物输入包括选自以下的组的输入,所述的 组包括:摩尔比输入、充分完全的给料转化输入、高输出选择产品气输 入和化学反应催化剂输入。
278.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括废气注射器。
279.如权利要求278所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气注射器包括加压废气注射器。
280.如权利要求279所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述加压废气注射器包括至少80psi的加压废气注射器。
281.如权利要求278所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气注射器包括预热的废气注射器。
282.如权利要求281所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述预热的废气注射器包括被配置成注射预热到选自以下的组的温度 的废气的预热的废气注射器,所述的组包括:温度至少为125华氏度、 温度至少为135华氏度、温度至少为300华氏度、温度至少为600华氏 度、和温度至少为1,640华氏度。
283.如权利要求281所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括气体发生器系统处理封闭物废气预热器。
284.如权利要求278所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括废气产生区、附属于所述废气产生区的废气再循环路 径、所述废气再循环路径所通向的废气再循环输入装置,并且其中所述 废气注射器连接于所述废气再循环输入装置。
285.如权利要求284所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气再循环输入装置包括选自以下的组的输入装置,所述的组包 括:预处理区再循环输入装置、热解室再循环输入装置、多级盘管碳质 重整容器再循环输入装置、多级盘管碳质重整容器的初级重整盘管再循 环输入装置、多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管再循环输入装置、 和多级盘管碳质重整容器的三级重整盘管再循环输入装置。
286.如权利要求278所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气注射器包括选自以下的组的废气注射器,所述的组包括:加 热器、催化剂注射器、氧置换系统、水置换系统、化学反应物注射器、 化学计量目标碳补偿器、和压力系统。
287.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括多余处理材料净化装置。
288.如权利要求287所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多余处理材料净化装置包括选自以下的组的净化装置,所述的组 包括:氧净化装置和氮净化装置。
289.如权利要求287所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多余处理材料净化装置包括金属氧化物系统和静电吸引系统。
290.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括有利于处理的材料输入装置。
291.如权利要求290所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述有利于处理的材料输入装置包括选自以下的组的输入装置,所述 的组包括:碳输入装置、氢输入装置、一氧化碳输入装置、水注射器、 预热的水注射器、负静电增强的水物种注射器、预热的负静电增强的水 物种注射器、蒸汽注射器、负静电增强的蒸汽注射器、选择产品气输入 装置、湿选择产品气输入装置、和干选择产品气输入装置。
292.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括再循环输入装置。
293.如权利要求292所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述再循环输入装置包括选自以下的组的输入装置,所述的组包括: 再循环的水注射器、预热的再循环的水注射器、再循环的负静电增强的 水物种注射器、预热的再循环的负静电增强的水物种注射器、再循环的 蒸汽注射器、再循环的负静电增强的蒸汽注射器、未完全热解分解的碳 质材料再循环输入装置、一氧化碳再循环输入装置、选择产品气再循环 输入装置、湿选择产品气再循环输入装置、干选择产品气再循环输入装 置、粒径至少为350微米的碳质颗粒再循环输入装置、粒径至少为150微 米的碳质颗粒再循环输入装置、粒径至少为130微米的碳质颗粒再循环 输入装置、粒径至少为80微米的碳质颗粒再循环输入装置、粒径至少为 50微米的碳质颗粒再循环输入装置、预处理区再循环输入装置、热解室 再循环输入装置、和多级盘管碳质重整容器再循环输入装置。
294.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括至少一个处理流条件传感器和至 少一个传感器响应性处理流调节器。
295.如权利要求294所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述传感器响应性处理流调节器包括可调的设定点。
296.如权利要求294所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述处理流条件传感器包括给料固体碳质材料评价传感器。
297.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳调整补偿器包括水临界穿透。
298.如权利要求271所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括给料固体碳质材料预热器并且其中所述化学计量目标 碳调整补偿器包括氧置换系统。
299.一种固体碳质材料备选合成气生产装置,所述装置包括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·始于所述给料固体碳质材料输入装置并途经所述固体碳质材 料气体发生器系统的气体发生器处理流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加 热器系统;
·所述气体发生器处理流路所途经的多级盘管碳质重整容器的 初级重整盘管;
·所述气体发生器处理流路所途经的多级盘管碳质重整容器的 二级重整盘管;
·位于途经所述固体碳质材料气体发生器系统的所述气体发生 器处理流路的末端的选择产品气输出装置。
300.如权利要求299所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述气体发生器处理流路所途经的多级盘管碳质重整 容器的三级重整盘管。
301.如权利要求300所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述气体发生器处理流路所途经的至少一个多级盘管 碳质重整容器的附加的重整盘管。
302.如权利要求299、300或301所述的固体碳质材料备选合成气 生产装置,其中每一个所述重整盘管都包括直径为3英寸~8英寸的管道。
303.如权利要求299、300或301所述的固体碳质材料备选合成气 生产装置,所述装置进一步包括所述重整盘管的补充结构。
304.如权利要求303所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述补充结构包括至少两个所述重整盘管的螺旋嵌套结构。
305.如权利要求303所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选择性重整盘管加热器。
306.如权利要求305所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中至少一个所述重整盘管包括散热器
307.如权利要求306所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述螺旋嵌套结构包括三部分的重整盘管散热器。
308.如权利要求299所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述初级重整盘管包括被配置成可在选自以下的组的至少一个条件下 运行的初级重整盘管,所述的组包括:压力为50psi~100psi、温度为 1640华氏度~1800华氏度、和流速为5,000英尺/分钟~20,000英尺/分 钟。
309.如权利要求299所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述二级重整盘管包括被配置成可在选自以下的组的至少一个条件下 运行的二级重整盘管,所述的组包括:压力为50psi~100psi、温度为 1640华氏度~1800华氏度、流速为5,000英尺/分钟~20,000英尺/分钟、 和重整时间为0秒~2秒。
310.如权利要求300所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述三级重整盘管包括被配置成可在选自以下的组的至少一个条件下 运行的三级重整盘管,所述的组包括:压力为50psi~100psi、温度为 1750华氏度~1850华氏度、流速为5,000英尺/分钟~20,000英尺/分钟、 和重整时间为0秒~4秒。
311.如权利要求300所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述初级重整盘管、所述二级重整盘管和所述三级重整盘管包括被配 置成运行总时间为4秒~10秒的多级盘管碳质重整容器。
312.如权利要求299、300或301所述的固体碳质材料备选合成气 生产装置,所述装置进一步包括碳质重整材料选择分离器。
313.如权利要求312所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述碳质重整材料选择分离器包括选自以下的组的选择分离器,所述 的组包括:未完全重整的碳质材料选择分离器、粒径至少为350微米的 碳质颗粒选择分离器、粒径至少为150微米的碳质颗粒选择分离器、粒 径至少为130微米的碳质颗粒选择分离器、粒径至少为80微米的碳质颗 粒选择分离器、粒径至少为50微米的碳质颗粒选择分离器、粒径至少为 11微米的碳质颗粒选择分离器、粒径至少为3微米的碳质颗粒选择分离 器、和灰分选择分离器。
314.如权利要求312所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述碳质重整材料选择分离器包括至少一个旋流器。
315.如权利要求312所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述碳质重整材料选择分离器包括选自以下的组的选择分离器,所述 的组包括:位于所述初级重整盘管和所述二级重整盘管之间的选择分离 器、位于所述二级重整盘管和所述三级重整盘管之间的选择分离器、和 位于所述三级重整盘管后的选择分离器。
316.如权利要求312所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括碳质重整材料再循环路径。
317.如权利要求316所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述碳质重整材料再循环路径包括选自以下的组的再循环路径,所述 的组包括:通向预处理区再循环输入装置的再循环路径、通向热解室再 循环输入装置的再循环路径、通向初级重整盘管再循环输入装置的再循 环路径、和通向二级重整盘管再循环输入装置的再循环路径。
318.如权利要求317所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的所述再循环路径所途经的文丘里注射 器,所述的组包括:文丘里注射器、注射有废气的文丘里注射器、和注 射有加压废气的文丘里注射器。
319.如权利要求299、300或301所述的固体碳质材料备选合成气 生产装置,所述装置进一步包括用于至少一个所述重整盘管的有利于处 理的材料输入装置。
320.如权利要求319所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述有利于处理的材料输入装置包括选自以下的组的输入装置,所述 的组包括:碳输入装置、氢输入装置、一氧化碳输入装置、水注射器、 预热的水注射器、再循环的水注射器、负静电增强的水物种注射器、预 热的负静电增强的水物种注射器、再循环的负静电增强的水物种注射器、 蒸汽注射器、负静电增强的蒸汽注射器、再循环的负静电增强的蒸汽注 射器、废气注射器、加压废气注射器、预热的废气注射器、再循环的废 气注射器、选择产品气输入装置、湿选择产品气输入装置、干选择产品 气输入装置、和再循环的选择产品气输入装置。
321.如权利要求319所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述有利于处理的材料输入装置包括选自以下的组的输入装置,所述 的组包括:位于所述初级重整盘管前的有利于处理的材料输入装置、位 于所述初级重整盘管和所述二级重整盘管之间的有利于处理的材料输入 装置、位于所述二级重整盘管和所述三级重整盘管之间的有利于处理的 材料输入装置、和位于所述三级重整盘管后的有利于处理的材料输入装 置。
322.如权利要求321所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述有利于处理的材料输入装置包括选自以下的组的输入装置,所述 的组包括:文丘里注射器、废气注射器、和加压废气注射器。
323.如权利要求300所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述初级重整盘管、所述二级重整盘管和所述三级重整盘管包括被配 置成可以以选自以下的组的质量转化效率将给料质量转化成选择产品气 的多级盘管碳质重整容器,所述的组包括:给料质量转化效率至少为 95%、给料质量转化效率至少为97%、和给料质量转化效率至少为98%。
324.如权利要求299所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括压力速度比调节器。
325.如权利要求324所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述压力速度比调节器包括被配置成可在选自以下的组的条件下操作 的文丘里注射器,所述的组包括:所述多级盘管碳质重整容器中的压力 至少为80psi、所述多级盘管碳质重整容器中的流速至少为5,000英尺/ 分钟、和所述多级盘管碳质重整容器中的雷诺数值至少为20,000。
326.一种固体碳质材料备选合成气生产装置,所述装置包括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·始于所述给料固体碳质材料输入装置并途经所述固体碳质材 料气体发生器系统的气体发生器处理流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加 热器系统;
·所述气体发生器处理流路所途经的至少一个给料固体碳质材 料处理器;
·所述气体发生器处理流路所途经的至少一个负静电增强的水 物种注射器;
·位于途经所述固体碳质材料气体发生器系统的所述气体发生 器处理流路的末端的选择产品气输出装置。
327.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种包括具有净负电荷的水溶液。
328.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种包括具有超过带负电的物种含量所需的污染 物背景的所述带负电的物种含量的水溶液。
329.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种包括选自以下的组的水溶液,所述的组包括: 含有饱和过氧化氢和带负电的氧的水溶液、含有饱和过氧化氢和单线态 分子氧的水溶液、含有饱和过氧化氢和氢氧化物的水溶液、含有饱和过 氧化氢和氢氧根的水溶液、含有长链带负电的氧种的水溶液、过氧化氢 基活化的水溶液、硝酰活化的水溶液、氧合水溶液和离子化的氧蒸气水 溶液。
330.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括选自以下的组的注射器,所述的 组包括:预处理区注射器、热解室注射器、多级盘管碳质重整容器注射 器、初级重整盘管注射器、二级重整盘管注射器、和三级重整盘管注射 器。
331.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括文丘里注射器。
332.如权利要求331所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述文丘里注射器包括选自以下的组的文丘里注射器,所述的组包括: 位于多级盘管碳质重整容器前的文丘里注射器、位于初级重整盘管前的 文丘里注射器、位于二级重整盘管前的文丘里注射器、位于三级重整盘 管前的文丘里注射器、被配置成能使多级盘管碳质重整容器中的压力保 持为至少80psi的文丘里注射器、被配置成能使多级盘管碳质重整容器 中的流速保持为至少5,000英尺/分钟的文丘里注射器、和被配置为能使 多级盘管碳质重整容器中的雷诺数值保持为至少20,000的文丘里注射 器。
333.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括负静电增强的水物种预热器。
334.如权利要求333所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述预热器包括气体发生器系统处理封闭物。
335.如权利要求333所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种包括蒸汽。
336.如权利要求333所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括预热的负静电增强的水物种注射 器。
337.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括化学反应物注射器。
338.如权利要求337所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学反应物注射器包括化学计量目标的碳调整补偿器。
339.如权利要求337所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学反应物注射器包括选自以下的组的注射器,所述的组包括: 氢选择产品气组分注射器、碳选择产品气组分注射器、二氧化碳贫化器、 烃污染物贫化器、一氧化碳发生器、和氢气发生器。
340.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括催化剂注射器。
341.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括化学反应序列产率最大化注射 器。
342.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的注射产品,所述的组包括:纯化的选 择产品气、高BTU含量的选择产品气、具有的BTU值至少为250 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为350 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值至少为450 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值至少为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有 的BTU值至少为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值 至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约 250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具 有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值为大约450 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约550 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、氮氧化物含量最小化的选择产品气、氧化硅含量最小化的选择产 品气、二氧化碳含量最小化的选择产品气、硫含量最小化的选择产品气, 有机蒸气含量最小化的选择产品气,和金属含量最小化的选择产品气。
343.如权利要求342所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括选自以下的组的注射器,所述的 组包括:被配置成能够促进氧化反应的注射器、被配置成能够促进还原 反应的注射器、被配置成能够促进吸附凝结反应的注射器、被配置成能 够促进吸收凝结反应的注射器、被配置成可以净化焦油的注射器、被配 置成可以净化苯酚的注射器、被配置成可以净化硫的注射器、被配置成 可以净化颗粒状污染物的注射器、被配置成可以净化二氧化碳的注射器、 被配置成可以净化硫的注射器、和被配置成可以净化金属的注射器。
344.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括协同废气注射器。
345.如权利要求326所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括负静电增强的水物种产生单元。
346.一种固体碳质材料备选合成气生产装置,所述装置包括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·始于所述给料固体碳质材料输入装置并途经所述固体碳质材 料气体发生器系统的气体发生器处理流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加 热器系统;
·所述气体发生器处理流路所途经的初级给料固体碳质材料处 理器;
·所述气体发生器处理流路所途经的初步处理的碳质材料随后 处理器;
·所述气体发生器处理流路所途经的随后处理的碳质材料选择 分离器;
·附属于所述气体发生器处理流路的选择分离碳质材料再循环 路径;
·所述附属的选择分离碳质材料再循环路径所通向的所述气体 发生器处理流路的再循环输入装置;
·所述再循环输入装置所途经的给料固体碳质材料重混器;
·位于途经所述固体碳质材料气体发生器系统的所述气体发生 器处理流路的末端的选择产品气输出装置。
347.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述初级给料固体碳质材料处理器包括选自以下的组的处理器,所述 的组包括:预处理区处理器、热解室处理器、多级盘管碳质重整容器处 理器、初级重整盘管处理器、和二级重整盘管处理器。
348.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述初步处理的碳质材料的随后处理器包括选自以下的组的处理器, 所述的组包括:热解室、多级盘管碳质重整容器、初级重整盘管、和二 级重整盘管。
349.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述初级给料固体碳质材料处理器、所述初步处理的碳质材料的随后 处理器、所述随后处理的碳质材料选择分离器、所述选择分离碳质材料 再循环路径和所述再循环输入装置包括多通路径。
350.如权利要求349所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多通路径包括途经给料固体碳质材料热解室、热解分解的材料初 级重整盘管、初级重整的碳质材料选择分离器、选择分离碳质材料再循 环路径和热解室再循环输入装置的路径。
351.如权利要求349所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多通路径包括途经热解分解的材料初级重整盘管、热解分解的材 料二级重整盘管、二级重整的碳质材料选择分离器、选择分离碳质材料 再循环路径和初级重整盘管再循环输入装置的路径。
352.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述随后处理的碳质材料选择分离器包括旋流器。
353.如权利要求352所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述旋流器包括被配置成可在选自以下的组的至少一个条件下运行的 旋流器,所述的组包括:压力为50psi~100psi、温度为1640华氏度~ 1800华氏度、和流速为2000英尺/分钟~8000英尺/分钟。
354.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述随后处理的碳质材料选择分离器包括粒径分离器。
355.如权利要求354所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中粒径分离器包括选自以下的组的粒径分离器,所述的组包括:粒径至 少为350微米的碳质颗粒分离器、粒径至少为150微米的碳质颗粒分离 器、粒径至少为130微米的碳质颗粒分离器、粒径至少为80微米的碳质 颗粒分离器、和粒径至少为50微米的碳质颗粒分离器。
356.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述随后处理的碳质颗粒选择分离器包括选自以下的组的选择分离 器,所述的组包括:物理分离器、相分离器、密度分离器、未完全热解 分解的碳质材料分离器、和非均匀材料组合物分离器。
357.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的选择分离产品,所述的组包括:纯化 的选择产品气、高BTU含量的选择产品气、具有的BTU值至少为250 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为350 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值至少为450 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值至少为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有 的BTU值至少为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值 至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约 250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具 有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值为大约450 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约550 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、氮氧化物含量最小化的选择产品气、氧化硅含量最小化的选择产 品气、二氧化碳含量最小化的选择产品气、硫含量最小化的选择产品气、 有机蒸气含量最小化的选择产品气、和金属含量最小化的选择产品气。
358.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述选择分离碳质材料再循环路径所途经的文丘里注 射器。
359.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述文丘里注射器包括被配置成可在选自以下的组的条件下操作的文 丘里注射器,所述的组包括:压力为50psi~100psi和流速为2,000英尺 /分钟~8,000英尺/分钟。
360.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的注射器,所述的组包括:所述气体发 生器处理流路所途经的负静电增强的水物种注射器和所述气体发生器处 理流路所途经的负静电增强的蒸汽注射器。
361.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的所述气体发生器处理流路所途经的废 气注射器,所述的组包括:废气注射器、加压废气注射器、预热的废气 注射器、和再循环的废气注射器。
362.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的所述气体发生器处理流路所途经的洗 涤器再循环注射器,所述的组包括:洗涤器再循环的焦油注射器、洗涤 器再循环的苯酚注射器、洗涤器再循环的硫注射器、和洗涤器再循环的 固体注射器。
363.如权利要求346所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的所述气体发生器处理流路所途经的选 择产品气注射器,所述的组包括:选择产品气注射器、湿选择产品气注 射器、干选择产品气注射器、预热的选择产品气注射器、和再循环的选 择产品气注射器。
364.一种固体碳质材料备选合成气生产装置,所述装置包括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·始于所述给料固体碳质材料输入装置并途经所述固体碳质材 料气体发生器系统的气体发生器处理流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的可变温度区 加热器系统;
·变温环境,所述变温环境响应所述可变温度区加热器系统并 具有所述气体发生器处理流路所途经的给料固体碳质材料液 化区;
·贯穿于所述变温环境布置的多个转液化给料固体碳质材料移 动导向器;
·与所述多个转液化给料固体碳质材料移动导向器相连接的变 温循环返还器;
·所述气体发生器处理流路所途经的所述变温环境的固体碳质 材料热解室;
·所述气体发生器处理流路所途经的解热的碳质材料处理器;
·位于途经所述固体碳质材料气体发生器系统的所述气体发生 器处理流路的末端的选择产品气输出装置。
365.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多个转液化给料固体碳质材料移动导向器包括可转移的移动导向 器。
366.如权利要求365所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述可转移的移动导向器包括轨道进料器。
367.如权利要求366所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变温循环返还器包括所述轨道进料器的进料器轨道。
368.如权利要求366所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述轨道进料器包括大表面积轨道进料器。
369.如权利要求368所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述大表面积轨道进料器包括选自以下的组的轨道进料器尺寸,所述 的组包括:为至少24英寸宽的尺寸、为至少30英寸宽的尺寸、为至少 36英寸宽的尺寸、为至少42英寸宽的尺寸、为至少48英寸宽的尺寸、 为至少54英寸宽的尺寸、为至少60英寸宽的尺寸、为至少66英寸宽的 尺寸、为至少72英寸宽的尺寸、为至少3英尺长的尺寸、为至少6英尺 长的尺寸、为至少9英尺长的尺寸、为至少12英尺长的尺寸、为至少 15英尺长的尺寸、为至少18英尺长的尺寸、和为至少21英尺长的尺寸。
370.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变温循环返还器包括变速变温循环返还器。
371.如权利要求370所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变速变温循环返还器包括占优势的热解循环返还器。
372.如权利要求370所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变速变温循环返还器包括所述轨道进料器的进料器轨道。
373.如权利要求370所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变速变温循环返还器包括具有选自以下的组的返还循环,所述的 组包括:返还循环至少2分钟、返还循环至少3分钟、返还循环至少4分 钟、返还循环至少5分钟、返还循环至少6分钟、返还循环至少7分钟、 返还循环至少8分钟、返还循环至少9分钟、返还循环至少10分钟、返 还循环至少11分钟、返还循环至少12分钟、返还循环至少13分钟、返 还循环至少14分钟、返还循环至少15分钟、返还循环至少16分钟、返 还循环至少17分钟、返还循环至少18分钟、返还循环至少19分钟、返 还循环至少20分钟。
374.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变温环境包括热解室。
375.如权利要求374所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括300华氏度~1,000华氏度的所述热解室的温度梯度。
376.如权利要求375所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括50psi~100psi的所述热解室的压力。
377.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述热解室中的至少部分液化的给料固体碳质材料。
378.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多个转液化给料固体碳质材料移动导向器包括温度变化的移动导 向器。
379.如权利要求378所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述温度变化的移动导向器包括被配置为避免保持的液化温度的移动 导向器。
380.如权利要求378所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述温度变化的移动导向器包括选自以下的组的移动导向器,所述的 组包括:被配置为循环升温和降温的移动导向器和被配置为循环液化和 汽化固体碳质材料的移动导向器。
381.如权利要求378所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述温度变化的移动导向器包括防止阻滞的移动导向器。
382.如权利要求381所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变温循环返还器包括所述变温环境中的轨道进料器。
383.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括至少一个后液化温度加热移动导向器和至少部分汽化 的给料固体碳质材料。
384.如权利要求383所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述后液化温度加热移动导向器包括所述变温环境的后液化温度区中 的移动导向器。
385.如权利要求384所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述变温环境的预液化温度区中的至少部分给料固体 碳质材料。
386.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述气体发生器处理流路所途经的负静电增强的水物 种注射器。
387.如权利要求386所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种注射器包括所述气体发生器处理流路所途经 的负静电增强的蒸汽注射器。
388.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的所述气体发生器处理流路所途经的废 气注射器,所述的组包括:废气注射器、加压废气注射器、至少80psi 的加压废气注射器、至少75立方英尺/分钟的废气注射器、和再循环废气 注射器。
389.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括预热的废气注射器。
390.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括动力压力废气注射器。
391.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的所述气体发生器处理流路所途经的洗 涤器再循环注射器,所述的组包括:洗涤器再循环的焦油注射器、洗涤 器再循环的苯酚注射器、洗涤器再循环的硫注射器、洗涤器再循环的二 氧化碳含量注射器、和洗涤器再循环的固体注射器。
392.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的所述气体发生器处理流路所途经的选 择产品气注射器,所述的组包括:选择产品气注射器、湿选择产品气注 射器、干选择产品气注射器、预热的选择产品气注射器、和再循环的选 择产品气注射器。
393.如权利要求392所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述选择产品气注射器包括选自以下的组的注射器,所述的组包括: 升温注射器和动力压力注射器。
394.如权利要求364所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多个转液化给料固体碳质材料移动导向器包括被配置成可以每天 移动50吨~500吨给料固体碳质材料的移动导向器。
395.一种固体碳质材料备选合成气生产装置,所述装置包括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·始于所述给料固体碳质材料输入装置并途经所述固体碳质材 料气体发生器系统的气体发生器处理流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加 热器系统;
·所述气体发生器处理流路所途经的至少一个给料固体碳质材 料处理器;
·所述气体发生器处理流路所途经的至少一个选择产品气组分 洗涤器;
·附属于所述选择产品气组分洗涤器的污染物再循环路径;
·所述附属的污染物再循环路径所通向的所述气体发生器处理 流路的污染物再循环输入装置;
·位于途经所述固体碳质材料气体发生器系统的所述气体发生 器处理流路的末端的选择产品气输出装置。
396.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括位于所述选择产品气组分洗涤器中的至少一种污染物 溶解物质。
397.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述污染物溶解物质包括负静电增强的水物种。
398.如权利要求397所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种包括选自以下的组的负静电增强的水物种, 所述的组包括:被配置成能够促进氧化反应的负静电增强的水物种、被 配置成能够促进还原反应的负静电增强的水物种、被配置成能够促进吸 附凝结反应的负静电增强的水物种、和被配置成能够促进吸收凝结反应 的负静电增强的水物种。
399.如权利要求398所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括在所述选择产品气组分洗涤器中的至少部分凝结的污 染物。
400.如权利要求399所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括在所述选择产品气组分洗涤器中的至少部分分离的污 染物。
401.如权利要求400所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述分离的污染物包括选自以下的组的污染物,所述的组包括:絮凝 的污染物、沉淀的污染物、沉降的污染物、冷凝的污染物、精加工的污 染物、过滤的污染物、最终极化的介质精加工过滤的污染物、和电沉淀 去除的污染物。
402.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述给料固体碳质材料处理器包括选自以下的组的处理器,所述的组 包括:预处理区处理器、热解室、多级盘管碳质重整容器、初级重整盘 管、二级重整盘管、和三级重整盘管。
403.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述污染物再循环输入装置包括通向预处理区、热解室、多级盘管碳 质重整容器、初级重整盘管、二级重整盘管和三级重整盘管的输入装置。
404.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述给料固体碳质材料处理器、所述选择产品气组分洗涤器、所述污 染物再循环路径和所述污染物再循环输入装置包括多通路径。
405.如权利要求404所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述多通路径包括途经热解室、所述选择产品气组分洗涤器、所述污 染物再循环路径和所述污染物再循环输入装置的路径,其中所述污染物 再循环输入装置包括热解室输入装置。
406.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述污染物再循环路径所途经的文丘里注射器。
407.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的在所述选择产品气组分洗涤器中的污 染物,所述的组包括:化学副产物、热学副产物、和热解副产物。
408.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的在所述选择产品气组分洗涤器中的污 染物,所述的组包括:二氧化碳、碳酸盐、不溶性固体、焦油、苯酚、 硫、烃和颗粒。
409.如权利要求397所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括连接于所述选择产品气组分洗涤器的负静电增强的水 物种注射器和连接于所述负静电增强的水物种注射器的负静电增强的水 物种产生单元。
410.如权利要求409所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种产生单元包括被配置成能够产生单线态氧种 并使所述产生的单线态氧种与水结合的单元。
411.如权利要求410所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述负静电增强的水物种产生单元包括被配置成能够产生选自以下的 组的负静电增强的水物种的单元,所述的组包括:长链带负电的氧种、 氢氧化物、过氧化氢和过氧化氢基。
412.如权利要求397所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括附属于所述选择产品气组分洗涤器的负静电增强的水 物种再循环路径。
413.如权利要求412所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的再循环输入装置,所述的组包括:所 述附属的负静电增强的水物种再循环路径所通向的所述气体发生器处理 流路的负静电增强的水物种再循环输入装置和所述附属的负静电增强的 水物种再循环路径所通向的所述气体发生器处理流路的负静电增强的蒸 汽再循环输入装置。
414.如权利要求396所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述污染物溶解物质包括冷却的污染物溶解物质。
415.如权利要求414所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括在所述选择产品气组分洗涤器中温度为175华氏度~ 1700华氏度的冷却的选择产品气。
416.如权利要求415所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括溶解在所述冷却的污染物溶解物质中的污染物和在所 述选择产品气组分洗涤器中的未玻璃化的选择产品气。
417.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述选择产品气组分洗涤器包括初级溶解环境和二级溶解环境。
418.如权利要求417所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述初级溶解环境包括选自以下的组的溶解环境,所述的组包括:被 配置成能够将选择产品气从高于1700华氏度冷却至低于550华氏度的溶 解环境和被配置成能够从所述选择产品气中除去70%~80%的污染物的 溶解环境。
419.如权利要求417所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述二级溶解环境包括被配置成能够将选择产品气从高于450华氏度 冷却至低于150华氏度的溶解环境。
420.如权利要求395所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的在所述选择产品气输出装置处的洗涤 的选择产品气,所述的组包括:纯化的选择产品气、高BTU含量的选择 产品气、具有的BTU值至少为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具 有的BTU值至少为350 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值至少为450 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为 550 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为650 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为750 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值为大约250 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约350 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值为大约450 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标 准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方英 尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、氮氧化物含量最小化的 选择产品气、氧化硅含量最小化的选择产品气、二氧化碳含量最小化的 选择产品气、硫含量最小化的选择产品气、有机蒸气含量最小化的选择 产品气、和金属含量最小化的选择产品气。
421.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括在所述选择产品气输出 装置处的高能含量选择产品气。
422.如权利要求421所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高能含量选择产品气包括选自以下的组的处理的选择产品气,所 述的组包括:负静电增强的水物种处理的选择产品气、再循环的选择产 品气处理的选择产品气、负静电增强的蒸汽处理的选择产品气、废气处 理的选择产品气、改变停留时间处理的选择产品气、在至少初级重整盘 管和二级重整盘管中处理的选择产品气、使用再循环的未完全热解分解 的碳质材料处理的选择产品气、和使用再循环的未完全重整的碳质材料 处理的选择产品气。
423.如权利要求421所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高能选择产品气包括主要以热解分解的给料固体碳质材料。
424.如权利要求421所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高能选择产品气包括纯化的选择产品气。
425.如权利要求424所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述纯化的选择产品气包括污染物纯化的选择产品气。
426.如权利要求421所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高能选择产品气包括选自以下的组的选择产品气,所述的组包括: 具有的BTU值至少为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值至少为350 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为 450 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为550 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为650 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值为大约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标 准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英 尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约 450 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具 有的BTU值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气。
427.如权利要求426所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高能选择产品气包括量与所述给料固体碳质材料的BTU值成比例 的选择产品气。
428.如权利要求299、326、346、364或395所述的固体碳质材料 备选合成气生产装置,所述装置进一步包括连接于所述气体发生器处理 流路的至少一部分的至少一个化学计量目标碳补偿器。
429.如权利要求428所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标碳补偿器包括选自以下的组的气体发生器处理流路 输入装置,所述的组包括:碳输入装置、一氧化碳输入装置、废气注射 器、加压废气注射器、预热的废气注射器、未完全热解分解的碳质材料 输入装置、选择产品气输入装置、湿选择产品气输入装置、干选择产品 气输入装置、预热的选择产品气输入装置、预处理区输入装置、热解室 输入装置、和多级盘管碳质重整容器输入装置。
430.如权利要求429所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述化学计量目标的碳补偿器包括化学计量目标再循环碳补偿器。
431.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括至少一个连接于所述气 体发生器处理流路的至少一部分的可动态调整的处理流调节器。
432.如权利要求431所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述可动态调整的处理流调节器包括至少一个处理条件传感器和至少 一个传感器响应性可动态调整的处理流调节器。
433.如权利要求432所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述处理条件传感器包括选自以下的组的传感器,所述的组包括:温 度传感器、压力传感器、材料组成传感器、一氧化碳含量传感器、二氧 化碳含量传感器、氢含量传感器、氮含量传感器、气相色谱仪、和质谱 仪。
434.如权利要求432所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述传感器响应性可动态调整的处理流调节器包括给料固体碳质材料 输入调节器、预处理区调节器、热解室调节器、多级盘管碳质重整容器 调节器、和选择产品气组分洗涤器调节器。
435.如权利要求432所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述传感器响应性可动态调整的处理流调节器包括选自以下的组的调 节器,所述的组包括:水注射器、预热的水注射器、再循环的水注射器、 负静电增强的水物种注射器、预热的负静电增强的水物种注射器、再循 环的负静电增强的水物种注射器、蒸汽注射器、再循环的蒸汽注射器、 负静电增强的蒸汽注射器、再循环的负静电增强的蒸汽注射器、废气注 射器、预热的废气注射器、加压的废气注射器、再循环的废气注射器、 未完全热解分解的碳质材料再循环输入装置、未完全重整的碳质材料再 循环输入装置、污染物再循环输入装置、选择产品气输入装置、湿选择 产品气输入装置、干选择产品气输入装置、再循环的选择产品气输入装 置、变速变温的循环返还器、处理流文丘里注射器、处理流空化器、选 择性重整盘管加热器、三个部分的盘管散热器、可变温度区加热器系统、 变温循环返还器、和处理流碳质材料选择分离器。
436.如权利要求432所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述传感器响应性可动态调整的处理流调节器包括选自以下的组的调 节器,所述的组包括:自动传感器响应性可动态调整的处理流调节器和 计算机。
437.如权利要求432所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述传感器响应性可动态调整的处理流调节器包括具有选自以下的组 的响应时间的调节器,所述的组包括:响应时间小于0.5秒的调节器、响 应时间小于1秒的调节器、响应时间小于2秒的调节器、响应时间小于 3秒的调节器、响应时间小于4秒的调节器、响应时间小于5秒的调节器、 响应时间小于10秒的调节器、响应时间小于15秒的调节器、响应时间 小于30秒的调节器、响应时间小于45秒的调节器、响应时间小于60秒 的调节器、和响应时间小于90秒的调节器。
438.如权利要求432所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述传感器响应性可动态调整的处理流调节器包括可调的设定点。
439.如权利要求432所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述处理条件传感器包括给料评价系统。
440.如权利要求431所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述传感器响应性可动态调整的处理流调整器包括被配置成能够促进 选自以下的组的选择产品气的生产的传感器响应性可动态调整的处理流 调节器,所述的组包括:纯化的选择产品气、具有的BTU值至少为250 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为350 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值至少为450 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值至少为550 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有 的BTU值至少为650 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值 至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约 250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具 有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值为大约450 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约550 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、氮氧化物含量最小化的选择产品气、氧化硅含量最小化的选择产 品气、二氧化碳含量最小化的选择产品气、硫含量最小化的选择产品气、 有机蒸气含量最小化的选择产品气、和金属含量最小化的选择产品气。
441.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括在所述选择产品气输出 装置处的预先确定的选择产品气。
442.如权利要求441所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述预先确定的选择产品气包括选自以下的组的选择产品气,所述的 组包括:一氧化碳含量可变的选择产品气、主要是一氧化碳的选择产品 气、氢含量可变的选择产品气、主要是氢气的选择产品气、甲烷含量可 变的选择产品气、主要是甲烷的选择产品气、主要是一氧化碳和氢气和 甲烷的选择产品气、摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳 的单位体积摩尔比为1:1~20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的 氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为1:1的摩尔比受控的选择产品气、具 有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为2:1的摩尔比受控的选择产品气、 具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为3:1的摩尔比受控的选择产品 气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为5:1的摩尔比受控的选择 产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为10:1的摩尔比受控 的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约1:1~大约20: 1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约2: 1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩 尔比为大约3:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气 和一氧化碳的摩尔比为大约5:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品 气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约10:1~大约20:1的摩尔比 受控的选择产品气、发生炉煤气、合成气、可变的化学基本原料、液体 燃料基本原料、甲醇基本原料、乙醇基本原料、精炼柴油基本原料、生 物柴油基本原料、二甲醚基本原料、混合醇基本原料、发电基本原料、 和天然气等效能量值基本原料。
443.如权利要求441所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述预先确定的选择产品气包括化学计量地控制碳的预先确定的选择 产品气。
444.如权利要求441所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述预先确定的选择产品气包括处理流被动态调整的预先确定的选择 产品气。
445.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括在所述选择产品气输出 装置处的高产率的选择产品气。
446.如权利要求445所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高产率的选择产品气包括充分完全碳转化的给料固体碳质材料。
447.如权利要求445所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高产率的选择产品气包括选自以下的组的转化的给料质量,所述 的组包括:转化的给料质量至少为95%、转化的给料质量至少为97%、 和转化的给料质量至少为98%。
448.如权利要求445所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高产率的选择产品气包括每吨给料固体碳质材料输入至少输出约 30,000标准立方英尺选择产品气。
449.如权利要求445所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述高产率的选择产品气包括碳转化效率为75%~95%的选择产品 气。
450.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括连接于所述气体发生器 处理流路的至少一部分的磁性材料去除系统。
451.如权利要求450所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述磁性材料去除系统包括所述气体发生器处理流路所途经的磁体。
452.如权利要求450所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述磁性材料去除系统包括金属氧化区和磁体。
453.如权利要求452所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述金属氧化区包括负静电增强的水物种注射器。
454.如权利要求452所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述磁体包括重力偏离器。
455.如权利要求452所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括用于所述除去的磁性材料的电磁下落井。
456.如权利要求450所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述磁性材料去除系统包括多级盘管碳质重整容器磨损缓解系统。
457.如权利要求450所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述磁性材料去除系统包括污染物去除系统。
458.如权利要求450所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的磁性材料被消磁的选择产品气,所述 的组包括:纯化的选择产品气、高BTU含量的选择产品气、具有的BTU 值至少为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为 350 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为450 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为550 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值至少为650 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有 的BTU值为大约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺 的选择产品气、具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约450 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标 准立方英尺的选择产品气、氮氧化物含量最小化的选择产品气、氧化硅 含量最小化的选择产品气、和金属含量最小化的选择产品气。
459.如权利要求271、326、346、364或395所述的固体碳质材料 备选合成气生产装置,所述装置进一步包括所述气体发生器处理流路所 途经的并具有初级重整盘管和二级重整盘管的多级盘管碳质重整容器。
460.如权利要求459所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述多级盘管碳质重整容器的三级重整盘管和所述重 整盘管的补充结构。
461.如权利要求460所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括所述多级盘管碳质重整容器的至少一个附加的重整盘 管和所述重整盘管的补充结构。
462.如权利要求459所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述补充结构包括至少两个所述重整盘管的螺旋嵌套结构。
463.如权利要求462所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选择性重整盘管加热器。
464.如权利要求463所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述至少一个所述重整盘管包括散热器。
465.如权利要求464所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述螺旋嵌套结构包括三部分的重整盘管散热器。
466.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括连接于所述气体发生器 处理流路的至少一部分的空气分离单元。
467.如权利要求466所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述空气分离单元包括空气摄入区和氮消耗区。
468.如权利要求467所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括从所述空气分离单元通向至少一个燃烧器的富集氧管 道。
469.如权利要求467所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括选自以下的组的富集氧管道,所述的组包括:从所述 空气分离单元通向负静电增强的水物种产生单元的富集氧管道和从所述 空气分离单元通向负静电增强的水物种产生单元的富含活化氧的管道。
470.如权利要求467所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括在所述输出装置处的选自以下的组的氮消耗的选择产 品气,所述的组包括:纯化的选择产品气、高BTU含量的选择产品气、 具有的BTU值至少为250 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU 值至少为350 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为 450 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为550 BTU/ 标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值至少为650 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值至少为750 BTU/标准立方英尺的选择产 品气、具有的BTU值为大约250B TU/标准立方英尺~大约750 BTU/标 准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约350 BTU/标准立方英 尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具有的BTU值为大约 450 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、具 有的BTU值为大约550 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英 尺的选择产品气、具有的BTU值为大约650 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺的选择产品气、和氮氧化物含量最小化的选择产 品气。
471.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括连接于所述气体发生器 处理流路的至少一部分的氧置换系统。
472.如权利要求471所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述氧置换系统包括位于所述固体碳质材料气体发生器系统预处理区 的氧置换系统。
473.如权利要求471所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述氧置换系统包括空气置换系统。
474.如权利要求471所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述氧置换系统包括选自以下的组的氧置换系统,所述的组包括:废 气注射器、预热的废气注射器、加压废气注射器、再循环的废气注射器、 选择产品气输入装置、湿选择产品气输入装置、干选择产品气输入装置、 选择产品气再循环输入装置、至少为40psi的压力系统、和至少300华 氏度的加热器系统。
475.如权利要求471所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述氧置换系统包括选自以下的组的氧置换系统,所述的组包括:重 力作用的氧置换系统、斜面基部输入装置、和斜面顶部输出装置。
476.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括可选择调整的流速调节 器。
477.如权利要求476所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述可选择调整的流速调节器包括被配置成可在选自以下的组的条件 下操作的调节器,所述的组包括:多级盘管碳质重整容器中的压力至少 为80psi、多级盘管碳质重整容器中的流速至少为5,000英尺/分钟、和多 级盘管碳质重整容器中的雷诺数值至少为20,000。
478.如权利要求476所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述可选择调整的流速调节器包括变温循环返还器和至少一个多级盘 管碳质重整容器文丘里注射器。
479.如权利要求478所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述变温循环返还器包括具有选自以下的组的返还循环的变温循环返 还器,所述的组包括:返还循环至少2分钟、返还循环至少3分钟、返 还循环至少4分钟、返还循环至少5分钟、返还循环至少6分钟、返还 循环至少7分钟、返还循环至少8分钟、返还循环至少9分钟、返还循 环至少10分钟、返还循环至少11分钟、返还循环至少12分钟、返还循 环至少13分钟、返还循环至少14分钟、返还循环至少15分钟、返还循 环至少16分钟、返还循环至少17分钟、返还循环至少18分钟、返还循 环至少19分钟、和返还循环至少20分钟,并且其中所述多级盘管碳质 重整容器文丘里注射器包括被配置成可在选自以下的组的条件下操作的 文丘里注射器,所述的组包括:多级盘管碳质重整容器中的压力至少为 80psi、多级盘管碳质重整容器中的流速至少为5,000英尺/分钟、和多级 盘管碳质重整容器中的雷诺数值至少为20,000。
480.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括至少一个处理流文丘里 注射器。
481.如权利要求480所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述处理流文丘里注射器包括可选择调整流速的调节器。
482.如权利要求480所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述处理流文丘里注射器包括处理流空化器并且进一步包括置于所述 处理流文丘里注射器上的注射口。
483.如权利要求482所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述注射口包括位于所述处理流文丘里注射器喉部的注射口,并且其 中所述处理流空化器包括旋转湍流混合器。
484.如权利要求483所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述处理流空化器进一步包括阻块环。
485.如权利要求482所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述注射口包括选自以下的组的注射口,所述的组包括:废气注射口、 加压废气注射口、预热的废气注射口、再循环的废气注射口、水注射口、 预热的水注射口、再循环的水注射口、负静电增强的水物种注射口、预 热的负静电增强的水物种注射口、再循环的负静电增强的水物种注射口、 蒸汽注射口、再循环的蒸汽注射口、负静电增强的蒸汽注射口、再循环 的负静电增强的蒸汽注射口、选择产品气注射口、湿选择产品气注射口、 干选择产品气注射口、和再循环的选择产品气注射口。
486.如权利要求483所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述旋转湍流混合器包括充分完全的混合器。
487.如权利要求486所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述充分完全的混合器包括选自以下的组的充分完全的混合器,所述 的组包括:至少90%的混合器、至少91%的混合器、至少92%的混合器、 至少93%的混合器、至少94%的混合器、至少95%的混合器、至少96% 的混合器、至少97%的混合器、至少98%的混合器、和至少99%的混合 器。
488.如权利要求480所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述处理流文丘里注射器包括可选择布置的处理流文丘里注射器。
489.如权利要求480所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括多个处理流文丘里注射器。
490.如权利要求299、326、346、364或395所述的固体碳质材料 备选合成气生产装置,所述装置进一步包括所述固体碳质材料气体发生 器系统的废气产生区和连接于所述废气产生区的废气注射器。
491.如权利要求490所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气产生区包括燃烧器和燃烧热封闭物。
492.如权利要求490所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气注射器包括加压废气注射器。
493.如权利要求492所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述加压废气注射器包括至少80psi的加压废气注射器。
494.如权利要求490所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气注射器包括预热的废气注射器。
495.如权利要求494所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述预热的废气注射器包括被配置成能够注射选自以下的组的废气的 预热的废气注射器,所述的组包括:预热到至少125华氏度的废气、预 热到至少135华氏度的废气、预热到至少300华氏度的废气、预热到至 少600华氏度的废气、和预热到至少1,640华氏度的废气。
496.如权利要求494所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括气体发生器系统处理封闭物废气预热器。
497.如权利要求490所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括附属于所述废气产生区的废气再循环路径、所述废气 再循环路径所通向的废气再循环输入装置,并且其中所述废气注射器连 接于所述废气再循环输入装置。
498.如权利要求497所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气再循环输入装置包括选自以下的组的输入装置,所述的组包 括:预处理区再循环输入装置、热解室再循环输入装置、多级盘管碳质 重整容器再循环输入装置、多级盘管碳质重整容器的初级重整盘管再循 环输入装置、多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管再循环输入装置、 和多级盘管碳质重整容器的三级重整盘管再循环输入装置。
499.如权利要求490所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,其 中所述废气注射器包括选自以下的组的废气注射器,所述的组包括:加 热器、催化剂注射器、氧置换系统、水置换系统、化学反应物注射器、 化学计量目标碳补偿器、和压力系统。
500.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,其中所述给料固体碳质材料输入包括选自以 下的组的给料固体碳质材料含量,所述的组包括:可变的碳含量、可变 的氧含量、可变的氢含量、可变的水含量、可变的粒径含量、可变的硬 度含量、可变的密度含量、可变的废木材含量、可变的市政固体废物含 量、可变的垃圾含量、可变的污水固体含量、可变的肥料含量、可变的 生物质含量、可变的橡胶含量、可变的煤炭含量、可变的石油焦含量、 可变的食品废弃物含量、和可变的农业废物含量。
501.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,其中所述给料固体碳质材料输入包括选自以 下的组的研磨的给料固体碳质材料含量,所述的组包括:研磨成处理流 尺寸的含量和研磨成小于大约2立方英寸的含量。
502.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,其中所述给料固体碳质材料输入包括非浆状 给料固体碳质材料输入。
503.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,其中所述压力系统包括选自以下的组的压力 系统,所述的组包括:气锁、双重气锁、预处理环境封闭物、热解室封 闭物、多级盘管碳质重整容器封闭物、和固体碳质材料备选合成气生产 装置封闭物。
504.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,其中所述压力系统包括密封的压力系统。
505.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,其中所述加热器系统包括选自以下的组的加 热器系统,所述的组包括:热解温度加热器系统、碳质重整温度加热器 系统、可变温度区加热器系统、被配置成可提供125华氏度~135华氏度 的温度的加热器系统、被配置成可提供135华氏度~300华氏度的温度的 加热器系统、被配置成可提供300华氏度~1,000华氏度的温度的加热器 系统、被配置成可提供1,000华氏度~1,640华氏度的温度的加热器系统、 和被配置成可提供1,640华氏度~1,850华氏度的温度的加热器系统。
506.如权利要求271或364所述的固体碳质材料备选合成气生产装 置,其中所述热解室包括选自以下的组的热解室,所述的组包括:氢汽 化器和选择产品气组分汽化器。
507.如权利要求299、300或301所述的固体碳质材料备选合成气 生产装置,其中每个所述重整盘管包括选自以下的组的重整盘管,所述 的组包括:氢汽化器和选择产品气组分汽化器。
508.如权利要求326、346或395所述的固体碳质材料备选合成气 生产装置,其中每个所述处理器包括选自以下的组的处理器,所述的组 包括:氢汽化器和选择产品气组分汽化器。
509.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括所述气体发生器处理流 路所途经的至少一个选择产品气组分形成区。
510.如权利要求509所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括在所述选择产品气组分形成区中的至少部分选自以下 的组的选择产品气组分,所述的组包括:含有一氧化碳的选择产品气组 分、含有氢的选择产品气组分、和具有的一氧化碳和氢含量摩尔比为1∶ 1的选择产品气组分。
511.如权利要求271、299、326、346、364或395所述的固体碳质 材料备选合成气生产装置,所述装置进一步包括所述气体发生器处理流 路所途经的选择产品气形成区。
512.如权利要求511所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括在所述选择产品气形成区中的选自以下的组的选择产 品气,所述的组包括∶一氧化碳含量可变的选择产品气、主要是一氧化 碳的选择产品气、氢含量可变的选择产品气、主要是氢气的选择产品气、 甲烷含量可变的选择产品气、主要是甲烷的选择产品气、主要是一氧化 碳和氢气和甲烷的选择产品气、摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气 和一氧化碳的单位体积摩尔比为1:1~20:1的摩尔比受控的选择产品 气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为1:1的摩尔比受控的选择 产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为2:1的摩尔比受控的 选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为3:1的摩尔比受 控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为5:1的摩尔 比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为10:1 的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约1: 1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩 尔比为大约2:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气、具有的氢气 和一氧化碳的摩尔比为大约3:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品 气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约5:1~大约20:1的摩尔比 受控的选择产品气、具有的氢气和一氧化碳的摩尔比为大约10:1~大约 20:1的摩尔比受控的选择产品气、发生炉煤气、合成气、可变的化学基 本原料、液体燃料基本原料、甲醇基本原料、乙醇基本原料、精炼柴油 基本原料、生物柴油基本原料、二甲醚基本原料、混合醇基本原料、发 电基本原料、和天然气等效能量值基本原料。
513.一种气体发生器系统,所述系统包括:
·碳质给料输入装置;
·起始于所述碳质给料输入装置并且途经所述气体发生器系统 的气体发生器处理流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加 热器系统;
·所述气体发生器处理流路所途经的碳质材料热解室;
·在所述碳质材料热解室的至少一部分中活动的机械气体发生 器驱动系统;
·响应所述机械气体发生器驱动系统的至少一个机械推动的碳 质材料热解平台;
·响应所述机械气体发生器驱动系统的至少一个机械推动的热 解分解的碳质材料处理器平台;
·位于途经所述气体发生器系统的所述气体发生器处理流路的 末端的选择产品气输出装置。
514.如权利要求513所述的气体发生器系统,其中所述碳质给料输 入装置包括给料固体碳质材料输入装置,其中所述气体发生器处理流路 包括给料固体碳质材料气体发生器处理流路,其中所述碳质材料热解室 包括给料固体碳质材料热解室。
515.如权利要求514所述的气体发生器系统,其中所述机械推动的 碳质材料热解分解平台包括旋转碳质材料热解分解平台,并且其中所述 机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台包括旋转热解分解的碳质材 料处理器平台。
516.如权利要求515所述的气体发生器系统,其中所述旋转碳质材 料热解分解平台包括水平旋转材料热解分解平台,并且其中所述旋转热 解分解的碳质材料处理器平台包括水平旋转热解分解的碳质材料处理器 平台。
517.如权利要求514或516所述的气体发生器系统,其中所述响应 机械气体发生器驱动系统的机械推动的碳质材料热解分解平台和响应所 述机械气体发生器驱动系统的机械推动的热解分解的碳质材料处理器平 台包括协调运动平台。
518.如权利要求517所述的气体发生器系统,其中所述协调运动平 台包括同步二重性运动平台。
519.如权利要求517所述的气体发生器系统,其中在所述碳质材料 热解室的至少一部分中活动的所述机械气体发生器驱动系统包括单一机 械气体发生器驱动系统。
520.如权利要求513或514所述的气体发生器系统,其中响应所述 机械气体发生器驱动系统的所述机械推动的碳质材料热解分解平台和响 应所述机械气体发生器驱动系统的所述机械推动的热解分解的碳质材料 处理器平台都包括圆盘传送带平台。
521.如权利要求520所述的气体发生器系统,其中所述圆盘传送带 平台包括分层的圆盘传送带平台。
522.如权利要求521所述的气体发生器系统,其中所述连接于所述 气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加热器系统包括:
至少一个产品合成气燃烧底部燃烧器;和
在较低的高度水平具有升高温度的垂直分层的圆盘传送带热量分布 结构。
523.如权利要求522所述的气体发生器系统,其中所述在所述碳质 材料热解室的至少一部分中活动的所述机械气体发生器驱动系统包括单 一机械气体发生器驱动系统。
524.如权利要求523所述的气体发生器系统,其中所述在所述碳质 材料热解室的至少一部分中活动的所述机械气体发生器驱动系统包括同 轴分层的圆盘传送带驱动系统。
525.如权利要求515所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 包围所述碳质材料热解室、所述机械推动的碳质材料热解平台和所述机 械推动的热解分解的碳质材料处理器平台的热量限制热屏蔽包封物。
526.如权利要求525所述的气体发生器系统,其中连接于所述气体 发生器处理流路的至少一部分的所述至少一个加热器系统包括:
至少一个产品合成气底部燃烧器;和
在较低的高度水平具有升高的温度的垂直分层的圆盘传送带热量分 布结构。
527.如权利要求526所述的气体发生器系统,其中响应所述机械气 体发生器驱动系统的所述机械推动的碳质材料热解平台和响应所述机械 气体发生器驱动系统的所述机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台 包括同轴平台。
528.如权利要求527所述的气体发生器系统,其中所述碳质给料输 入装置包括偏心给料固体碳质材料输入装置。
529.如权利要求514、520或528所述的气体发生器系统,其中所 述气体发生器处理流路所途经的所述碳质材料热解室包括多个环境不同 的机械推动的碳质材料热解平台。
530.如权利要求529所述的气体发生器系统,其中所述多个环境不 同的机械推动的碳质材料热解平台包括多个间隙输出协调热解平台。
531.如权利要求530所述的气体发生器系统,其中所述多个间隙输 出协调热解平台包括多个热解处理序列平台。
532.如权利要求531所述的气体发生器系统,其中所述多个热解处 理序列平台包括:
第一热解环境处理平台;和
第二热解环境处理平台。
533.如权利要求532所述的气体发生器系统,其中所述第一热解环 境处理平台和第二热解环境处理平台包括因选自以下的组的处理因素不 同而不同的热解环境,所述的组包括:处理材料尺寸因素、处理温度因 素、处理持续时间因素、不同的环境因素、反应器静电蒸汽因素、化学 环境因素、水环境因素、带负静电的水环境因素、不同的碳含量因素、 不同的氧含量因素、不同的废气含量因素、不同的产品气因素、和再循 环的处理材料因素。
534.如权利要求514或529所述的气体发生器系统,其中响应所述 机械气体发生器驱动系统的所述机械推动的热解分解的碳质材料处理器 平台包括多个环境不同的机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台。
535.如权利要求534所述的气体发生器系统,其中所述多个环境不 同的机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台包括多个间隙协调碳质 重整平台。
536.如权利要求535所述的气体发生器系统,其中所述多个间隙协 调碳质重整平台包括多个碳质重整处理序列平台。
537.如权利要求536所述的气体发生器系统,其中所述多个碳质重 整处理序列平台包括:
第一碳质重整环境处理平台;和
第二碳质重整环境处理平台。
538.如权利要求537所述的气体发生器系统,其中所述第一碳质重 整环境处理平台和所述第二碳质重整环境处理平台包括因选自以下的组 的处理因素不同而不同的碳质重整环境,所述的组包括:处理材料尺寸 因素、处理温度因素、处理持续时间因素、不同的环境因素、反应器静 电蒸汽因素、化学环境因素、水环境因素、带负静电的水环境因素、不 同的碳含量因素、不同的氧含量因素、不同的废气含量因素、不同的产 品气因素、和再循环的处理材料因素。
539.如权利要求514、516、520或525所述的气体发生器系统,所 述系统进一步包括将处理的材料从所述机械推动的碳质材料热解平台移 动到所述机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台的处理转移器。
540.如权利要求539所述的气体发生器系统,其中所述将处理的材 料从所述机械推动的碳质材料热解平台移动到所述机械推动的热解分解 的碳质材料处理器平台的处理转移器包括重力转移器。
541.如权利要求540所述的气体发生器系统,其中所述重力转移器 包括分散自由下落转移器。
542.如权利要求541所述的气体发生器系统,其中所述分散自由下 落转移器包括固定分解碳质材料刮板。
543.如权利要求520所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 多个位于至少一个所述平台附近的侧壁负静电增强的水物种注射器。
544.如权利要求543所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 至少一个驱动轴负静电增强的水物种注射器。
545.如权利要求544所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 至少一个驱动轴负静电增强的水物种分配系统。
546.如权利要求514所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料输入装置包括分散给料固体碳质材料输入装置。
547.如权利要求546所述的气体发生器系统,其中所述分散给料固 体碳质材料输入装置包括所述给料固体碳质材料所响应的气动推进系 统。
548.如权利要求546或547所述的气体发生器系统,其中所述分散 给料固体碳质材料输入装置包括增加给料能量的系统。
549.如权利要求548所述的气体发生器系统,其中所述增加给料能 量的系统包括增加给料势能的输入系统。
550.如权利要求549所述的气体发生器系统,其中所述增加给料势 能的输入系统包括倾斜的给料固体碳质输入装置。
551.如权利要求514所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料输入装置包括倾斜的给料固体碳质材料输入装置。
552.如权利要求551所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料输入装置包括所述给料固体碳质材料所响应的气动推进系统。
553.如权利要求552所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料所响应的所述气动推进系统包括废气推进系统。
554.如权利要求552所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料所响应的所述气动推进系统包括产品合成气推进系统。
555.如权利要求514、546或552所述的气体发生器系统,其中所 述给料固体碳质材料输入装置包括给料预热器系统。
556.如权利要求555所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料输入装置进一步包括连接于所述气体发生器处理流路的至少一部 分的至少一个氧置换系统。
557.如权利要求514或555所述的气体发生器系统,其中所述给料 固体碳质材料输入装置包括同轴进料系统。
558.如权利要求557所述的气体发生器系统,其中所述同轴进料系 统包括:
内部给料通道;和
外部废气通道。
559.如权利要求557所述的气体发生器系统,其中所述同轴进料系 统包括至少两个流动方向相反的通道。
560.如权利要求514所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料输入装置包括至少一个可连续进料的具有压差的文丘里注射器。
561.如权利要求514所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 所述气体发生器处理流路所途经的至少一个负静电增强的水物种注射 器。
562.如权利要求514所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括:
·所述气体发生器处理流路所途经的处理的碳质材料选择分离 器;
·附属于所述气体发生器处理流路的选择分离碳质材料再循环 路径;
·所述附属的选择分离碳质材料再循环路径所通向的所述气体 发生器处理流路的再循环输入装置;和
·所述再循环输入装置所途经的给料固体碳质材料重混器。
563.如权利要求514所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个化学计量目标 碳调整补偿器。
564.如权利要求514所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 所述气体发生器处理流路中至少一个环境所响应的至少一种再循环污染 物溶解物质。
565.如权利要求514所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路的至少一部分的至少 一个氧置换系统。
566.如权利要求514所述的气体发生器系统,所述系统进一步包括 连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的生成的废气的再循环路 径。
567.一种便携式气体发生器系统,所述系统包括:
·至少一个拖车基座
·碳质给料输入装置;
·至少部分位于所述至少一个拖车基座上的起始于所述碳质给 料输入装置并且途经所述气体发生器系统的气体发生器处理 流路;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个压 力系统;
·连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少一个加 热器系统;
·至少部分位于所述至少一个拖车基座上的所述气体发生器处 理流路所途经的碳质给料处理器;
·位于途经所述气体发生器系统的所述气体发生器处理流路的 末端的选择产品气输出装置;和
·至少一个在所述至少一个拖车基座的末端上配置的用于降低 包括所述气体发生器系统的外部尺寸的至少一个运行条件的 停用拆散零件。
568.如权利要求567所述的便携式气体发生器系统,其中至少部分 位于所述至少一个拖车基座上的所述气体发生器处理流路所途经的所述 碳质给料处理器包括:
·所述气体发生器处理流路所途经的给料固体碳质材料热解 器;和
·所述气体发生器处理流路所途经的解热的碳质材料处理器。
569.如权利要求568所述的便携式气体发生器系统,其中至少部分 位于所述至少一个拖车基座上的所述气体发生器处理流路所途经的所述 碳质给料处理器包括圆盘传送带平台。
570.如权利要求568或569所述的便携式气体发生器系统,所述系 统进一步包括包围所述碳质材料热解室、所述机械推动的碳质材料热解 平台和所述机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台的热划分隔热包 封物。
571.如权利要求570所述的便携式气体发生器系统,所述系统进一 步包括所述碳质给料处理器中的至少一个环境所响应的再循环负静电增 强的水物种处理系统。
572.如权利要求571所述的便携式气体发生器系统,其中所述碳质 给料处理器中的至少一个环境所响应的所述再循环负静电增强的水物种 处理系统包括拖车附近的再循环负静电增强的水物种处理系统。
573.如权利要求571所述的便携式气体发生器系统,其中所述碳质 给料处理器中的至少一个环境所响应的所述再循环负静电增强的水物种 处理系统包括单独的便携式再循环负静电增强的水物种处理系统。
574.如权利要求567所述的便携式气体发生器系统,其中所述单独 的便携式再循环负静电增强的水物种处理系统包括低中部拖车。
575.如权利要求574所述的便携式气体发生器系统,其中所述处理 器至少部分位于所述低中部拖车的低中部上。
576.如权利要求575所述的便携式气体发生器系统,其中所述单独 的便携式再循环负静电增强的水物种处理系统包括单独的可于路上运输 的拖车。
577.如权利要求567所述的便携式气体发生器系统,其中所述至少 一个在所述至少一个拖车基座的末端上配置的用于降低包括所述气体发 生器系统的外部尺寸的至少一个运行条件的停用拆散零件包括停用拆散 碳质给料输入装置。
578.如权利要求577所述的便携式气体发生器系统,其中所述气体 发生器系统包括的停用拆散碳质给料输入装置包括可复位的碳质给料输 入装置。
579.如权利要求577所述的便携式气体发生器系统,其中所述停用 拆散碳质给料输入装置包括可拆卸的碳质给料输入装置。
580.如权利要求577所述的便携式气体发生器系统,其中所述停用 拆散碳质给料输入装置包括可分离的碳质给料输入装置。
581.如权利要求577所述的便携式气体发生器系统,其中所述停用 拆散碳质给料输入装置包括:
可拆卸的进压装置;和
可拆卸的倾斜的碳质给料输入装置。
582.如权利要求281所述的气体发生器系统,其中所述停用拆散碳 质给料输入装置包括偏心给料固体碳质材料输入装置。
583.如权利要求571所述的便携式气体发生器系统,其中所述停用 拆散碳质给料输入装置包括可拆散的再循环负静电增强的水物种处理系 统。
584.如权利要求583所述的便携式气体发生器系统,其中所述可拆 散的再循环负静电增强的水物种处理系统包括至少一个可复位的水槽。
585.如权利要求583所述的便携式气体发生器系统,其中所述可拆 散的再循环负静电增强的水物种处理系统包括可拆卸的再循环负静电增 强的水物种处理系统。
586.如权利要求583所述的便携式气体发生器系统,其中所述可拆 散的再循环负静电增强的水物种处理系统包括可分离的再循环负静电增 强的水物种处理系统。
587.如权利要求567、572或577所述的便携式气体发生器系统, 其中至少部分位于所述至少一个拖车基座上的所述气体发生器处理流路 所途经的所述碳质给料处理器包括圆盘传送带平台。
588.如权利要求587所述的便携式气体发生器系统,其中所述圆盘 传送带平台包括分层的圆盘传送带。
589.如权利要求588所述的便携式气体发生器系统,其中连接于所 述气体发生器处理流路的至少一部分的所述至少一个加热器系统包括:
至少一个产品合成气底部燃烧器;和
在较低的高度水平具有升高的温度的垂直分层的圆盘传送带热量分 布结构。
590.如权利要求589所述的便携式气体发生器系统,其中所述分层 的圆盘传送带包括单个同轴分层的圆盘传送带驱动系统。
591.如权利要求567或576所述的便携式气体发生器系统,其中所 述气体发生器系统根据选自以下的组的处理速率设计尺寸,所述的组包 括:至少大约25吨/天、至少大约50吨/天、至少大约100吨/天、至少大 约150吨/天、至少大约200吨/天、至少大约250吨/天、直到大约500吨/ 天。
592.如权利要求591所述的便携式气体发生器系统,其中所述选择 产品气输出装置包括选自以下的组的处理的选择产品气输出装置,所述 的组包括:负静电增强的水物种处理的选择产品气输出装置、废气处理 的选择产品气输出装置、改变停留时间处理的选择产品气输出装置、在 至少初级重整盘管和二级重整盘管中处理的选择产品气处理输出装置、 使用再循环的未完全热解分解的碳质材料处理的选择产品气输出装置、 和使用再循环的未完全重整的碳质材料处理的选择产品气输出装置。
593.如权利要求591所述的便携式气体发生器系统,其中所述给料 固体碳质材料热解器包括所述气体发生器处理流路所途经的占优势给料 固体碳质材料热解器。
594.如权利要求591所述的便携式气体发生器系统,其中所述选择 产品气输出装置包括具有BTU值选自以下的组的输出气体的选择产品气 输出装置,所述的组包括:至少250 BTU/标准立方英尺、至少350 BTU/ 标准立方英尺、至少450 BTU/标准立方英尺、至少550 BTU/标准立方英 尺、至少650 BTU/标准立方英尺、至少750 BTU/标准立方英尺、大约 250 BTU/标准立方英尺~大约750B TU/标准立方英尺、大约350 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺、大约450 BTU/标准立方英 尺~大约750 BTU/标准立方英尺、大约550 BTU/标准立方英尺~大约 750 BTU/标准立方英尺、大约650 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/ 标准立方英尺。
595.如权利要求591所述的便携式气体发生器系统,其中所述选择 产品气包括选自以下的组的选择产品气,所述的组包括:至少95%给料 质量转化的选择产品气、至少97%给料质量转化的选择产品气、和至少 98%给料质量转化的选择产品气。
596.如权利要求591所述的便携式气体发生器系统,其中所述选择 产品气包括碳转化效率为75%~95%的选择产品气。
597.如权利要求591所述的便携式气体发生器系统,其中所述碳质 给料处理器包括选自以下的组的碳质给料处理器,所述的组包括:可变 温度区碳质给料处理器、被配置成可提供125华氏度~135华氏度的温度 的碳质给料处理器、被配置成可提供135华氏度~300华氏度的温度的碳 质给料处理器、被配置成可提供300华氏度~1,000华氏度的温度的碳质 给料处理器、被配置成可提供1,000华氏度~1,640华氏度的温度的碳质 给料处理器、和被配置成可提供1,640华氏度~1,850华氏度的温度的碳 质给料处理器。
598.一种用于由固体碳质材料生产备选合成气的装置,所述装置包 括:
·气动推进的给料固体碳质材料输入装置;
·起始于所述气动推进的给料固体碳质材料输入装置并且途经 所述给料固体碳质材料气体发生器系统的给料固体碳质材料 气体发生器处理流路;
·连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路的至少一 部分的至少一个压力系统;
·连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路的至少一 部分的至少一个加热器系统;
·所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的给料固 体碳质材料处理器;
·位于途经所述给料固体碳质材料气体发生器系统的所述给料 固体碳质材料气体发生器处理流路的末端的选择产品气输出 装置。
599.如权利要求598所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的所述给 料固体碳质材料处理器包括:
·所述气体发生器处理流路所途经的给料固体碳质材料热解 器;和
·所述气体发生器处理流路所途经的解热的碳质材料处理器。
600.如权利要求599所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的所述给 料固体碳质材料处理器包括圆盘传送带平台。
601.如权利要求599或600所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,所述装置进一步包括包围所述碳质材料热解室、所述机械 推动的碳质材料热解平台和所述机械推动的热解分解的碳质材料处理器 平台的热量限制热屏蔽包封物。
602.如权利要求601所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,所述装置进一步包括所述给料固体碳质材料处理器中的至少一个 环境所响应的再循环负静电增强的水物种处理系统。
603.如权利要求598或602所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,其中所述气动推进的给料固体碳质材料输入装置包括增加 给料能量的系统。
604.如权利要求603所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述增加给料能量的系统包括增加给料势能的输入系统。
605.如权利要求604所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述增加给料势能的输入系统包括倾斜的碳质给料输入装置。
606.如权利要求598或602所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,其中所述气动推进的给料固体碳质材料输入装置包括倾斜 的给料固体碳质材料输入装置。
607.如权利要求598、602或606所述的用于由固体碳质材料产生 备选合成气的装置,其中所述气动推进的给料固体碳质材料输入装置包 括废气推进的系统。
608.如权利要求598、602或606所述的用于由固体碳质材料产生 备选合成气的装置,其中所述气动推进的给料固体碳质材料输入装置包 括产品合成气推进的系统。
609.一种用于由固体碳质材料生产备选合成气的装置,所述装置包 括:
·分散给料固体碳质材料输入装置;
·起始于所述分散给料固体碳质材料输入装置并且途经所述给 料固体碳质材料气体发生器系统的给料固体碳质材料气体发 生器处理流路;
·连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路的至少一 部分的至少一个压力系统;
·连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路的至少一 部分的至少一个加热器系统;
·所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的给料固 体碳质材料处理器;
·位于途经所述给料固体碳质材料气体发生器系统的所述给料 固体碳质材料气体发生器处理流路的末端的选择产品气输出 装置。
610.如权利要求609所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的所述给 料固体碳质材料处理器包括:
·所述气体发生器处理流路所途经的给料固体碳质材料热解 器:和
·所述气体发生器处理流路所途经的解热的碳质材料处理器。
611.如权利要求610所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的所述给 料固体碳质材料处理器包括圆盘传送带平台。
612.如权利要求610或611所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,所述装置进一步包括包围所述碳质材料热解室、所述机械 推动的碳质材料热解平台和所述机械推动的热解分解的碳质材料处理器 平台的热量限制热屏蔽包封物。
613.如权利要求612所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,所述装置进一步包括所述给料固体碳质材料处理器中的至少一个 环境所响应的再循环负静电增强的水物种处理系统。
614.如权利要求609或613所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,其中所述分散给料固体碳质材料输入装置包括所述给料固 体碳质材料所响应的气动推进系统。
615.如权利要求609或614所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,其中所述分散给料固体碳质材料输入装置进一步包括增加 给料能量的系统。
616.如权利要求615所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述增加给料能量的系统包括增加给料势能的输入系统。
617.如权利要求616所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述增加给料势能的输入系统包括倾斜的给料固体碳质材料 输入装置。
618.如权利要求609或613所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,其中所述分散给料固体碳质材料输入装置包括倾斜的给料 固体碳质材料输入装置。
619.如权利要求614所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料所响应的所述气动推进系统包括废气 推进的系统。
620.如权利要求614所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料所响应的所述气动推进系统包括产品 合成气推进的系统。
621.如权利要求598或609所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,其中所述分散给料固体碳质材料输入装置包括给料预热器 系统。
622.如权利要求621所述的气体发生器系统,其中所述分散给料固 体碳质材料输入装置进一步包括连接于所述气体发生器处理流路的至少 一部分的至少一个氧置换系统。
623.如权利要求621所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述分散给料固体碳质材料输入装置包括同轴进料系统。
624.如权利要求623所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述同轴进料系统包括:
内部给料通道;和
外部废气通道。
625.如权利要求623所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述同轴进料系统包括至少两个流动方向相反的通道。
626.如权利要求598、602、609或613所述的用于由固体碳质材料 产生备选合成气的装置,其中所述分散给料固体碳质材料输入装置包括 可连续进料的具有压差的文丘里注射器。
627.如权利要求598或609所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,所述装置进一步包括至少一个所述气体发生器处理流路所 途经的负静电增强的水物种注射器。
628.如权利要求598或609所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,所述装置进一步包括:
·所述气体发生器处理流路所途经的处理的碳质材料选择分离 器;
·附属于所述气体发生器处理流路的选择分离碳质材料再循环 路径;
·所述附属的选择分离碳质材料再循环路径所通向的所述气体 发生器处理流路的再循环输入装置;和
·所述再循环输入装置所途经的给料固体碳质材料重混器。
629.如权利要求598或609所述的固体碳质材料备选合成气生产装 置,所述装置进一步包括连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分 的至少一个化学计量目标碳调整补偿器。
630.如权利要求598或609所述的固体碳质材料备选合成气生产装 置,所述装置进一步包括所述气体发生器处理流路中至少一个环境所响 应的至少一种污染物溶解物质。
631.如权利要求598或609所述的固体碳质材料备选合成气生产装 置,所述装置进一步包括连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理 流路的至少一部分的至少一个氧置换系统。
632.如权利要求598或609所述的固体碳质材料备选合成气生产装 置,所述装置进一步包括连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分 的生成的废气的再循环路径。
633.如权利要求598所或609述的气体发生器系统,所述系统进一 步包括:
·机械推动的碳质材料热解平台;和
·机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台。
634.如权利要求633所述的气体发生器系统,其中所述机械推动的 碳质材料热解平台和所述机械推动的热解分解的碳质材料处理器平台都 包括圆盘传送带平台。
635.一种用于由固体碳质材料生产备选合成气的装置,所述装置包 括:
·给料固体碳质材料输入装置;
·充分整体包含气体发生器,所述气体发生器包括:
·起始于所述气动推进的给料固体碳质材料输入装置并 且途经所述给料固体碳质材料气体发生器系统的给料 固体碳质材料气体发生器处理流路;
·连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路的 至少一部分的至少一个压力系统;
·连接于所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路的 至少一部分的至少一个加热器系统;
·所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的 给料固体碳质材料处理器;
·围绕所述充分整体包含气体发生器的充分密封划分隔热包封 物;
·来自所述充分密封划分隔热包封物的选择产品气输出装置; 和
·来自所述充分密封划分隔热包封物的至少一个废料输出装 置。
636.如权利要求635所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的所述给 料固体碳质材料处理器包括:
·所述气体发生器处理流路所途经的给料固体碳质材料热解 器;和
·所述气体发生器处理流路所途经的解热的碳质材料处理器。
637.如权利要求636所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料气体发生器处理流路所途经的所述给 料固体碳质材料处理器包括分层的给料固体碳质材料处理器。
638.如权利要求636所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述分层的给料固体碳质材料处理器包括圆盘传送带平台。
639.如权利要求638所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,所述装置进一步包括在所述充分密封划分隔热包封物中的包封的 再循环的废气系统。
640.如权利要求639所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述围绕所述充分整体包含气体发生器的充分密封划分隔热 包封物包括划分有充分密封的处理室和密封的燃烧室的密封的耐火罩。
641.如权利要求635或638所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,所述装置进一步包括所述给料固体碳质材料处理器中的至 少一个环境所响应的外部再循环负静电增强的水物种处理系统。
642.如权利要求641所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,所述装置进一步包括:
通向所述充分密封划分隔热包封物的再循环水输入装置;和
来自所述充分密封划分隔热包封物的再循环水输出装置。
643.如权利要求642所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述圆盘传送带平台包括同轴平台。
644.如权利要求643所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料输入装置包括偏心给料固体碳质材料 输入装置。
645.如权利要求638所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,所述装置进一步包括将处理的材料从所述给料固体碳质材料处理 器中的一个处理环境转移到所述给料固体碳质材料处理中的另一个处理 环境的包封的处理转移器。
646.如权利要求645所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述将处理的材料从所述给料固体碳质材料处理器中的一个 处理环境转移到所述给料固体碳质材料处理中的另一个处理环境的包封 的处理转移器包括重力转移器。
647.如权利要求638或646所述的用于由固体碳质材料产生备选合 成气的装置,其中所述给料固体碳质材料输入装置包括倾斜的碳质给料 输入装置。
648.如权利要求647所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料输入装置包括所述给料固体碳质材料 所响应的气动推进系统。
649.如权利要求648所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料所响应的所述气动推进系统包括废气 推进的系统。
650.如权利要求648所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料所响应的所述气动推进系统包括产品 合成气推进的系统。
651.如权利要求648所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料输入装置包括给料预热器系统。
652.如权利要求651所述的气体发生器系统,其中所述给料固体碳 质材料输入装置进一步包括连接于所述气体发生器处理流路的至少一部 分的至少一个氧置换系统。
653.如权利要求651所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述给料固体碳质材料输入装置包括同轴进料系统。
654.如权利要求653所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,其中所述同轴进料系统包括至少两个流动方向相反的通道。
655.如权利要求638所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,所述装置进一步包括所述气体发生器处理流路所途经的至少一个 包封的负静电增强的水物种注射器。
656.如权利要求638所述的用于由固体碳质材料产生备选合成气的 装置,所述装置进一步包括:
·所述气体发生器处理流路所途经的包封的处理的碳质材料选 择分离器;
·附属于所述气体发生器处理流路的包封的选择分离碳质材料 再循环路径;
·所述附属的选择分离碳质材料再循环路径所通向的所述气体 发生器处理流路的包封的再循环输入装置;和
·所述再循环输入装置所途经的包封的给料固体碳质材料重混 器。
657.如权利要求638所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的至少 一个包封的化学计量目标碳调整补偿器。
658.如权利要求638所述的固体碳质材料备选合成气生产装置,所 述装置进一步包括连接于所述气体发生器处理流路的至少一部分的包封 的生成的废气的再循环路径。
659.一种由碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下述步 骤:
·输入碳质给料;
·将所述碳质给料置于加压环境中;
·升高所述碳质给料被置于其中的所述加压环境中的温度;
·机械推动气体发生器系统中的至少一个碳质材料热解平台;
·在所述碳质材料热解平台上热解所述气体发生器系统中的所 述碳质给料;
·机械推动所述气体发生器系统中的至少一个热解分解的碳质 材料处理器平台;
·在所述热解分解的碳质材料处理器平台上碳质重整所述气体 发生器系统中的热解分解的碳质材料;
·随着所述处理步骤产生选择产品气的至少部分组分;和
·从所述气体发生器系统输出至少部分选择产品气。
660.如权利要求659所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述输入碳质给料的步骤包括输入给料固体碳质材料的步骤,并且其 中在所述碳质材料热解平台上热解所述气体发生器系统中的所述碳质给 料的步骤包括在所述碳质材料热解平台上热解所述气体发生器系统中的 所述给料固体碳质材料的步骤,并且其中处理所述气体发生器系统中热 解分解的碳质材料的步骤包括处理所述气体发生器系统中热解分解的碳 质材料的步骤。
661.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤包括旋转气体 发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤,并且其中机械推动气体发生 器系统中的碳质材料热解平台的步骤包括机械旋转所述气体发生器系统 中的热解分解的碳质材料处理器平台的步骤。
662.如权利要求661所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤和机械推动所 述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器平台的步骤包括水平 旋转所述平台的步骤。
663.如权利要求660或662所述的由碳质材料生产备选合成气的方 法,其中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤和机械 推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器平台的步骤包 括协调地机械推动至少所述第一和所述第二受推动的平台的步骤。
664.如权利要求663所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中协调地机械推动至少所述第一和所述第二受推动的平台的步骤包括同 步地机械推动至少所述第一和所述第二受推动的平台的步骤。
665.如权利要求663所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤和机械推动所 述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器平台的步骤包括单一 驱动所述第一和所述第二受推动的平台的步骤。
666.如权利要求659或660所述的由碳质材料生产备选合成气的方 法,其中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤和机械 推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器平台的步骤包 括下述步骤:
机械推动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带;和
机械推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆盘 传送带。
667.如权利要求666所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中机械推动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带的步骤和 机械推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆盘传送 带的步骤包括机械推动所述气体发生器系统中分层的圆盘传送带的步 骤。
668.如权利要求667所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述升高所述碳质给料被置于其中的所述加压环境中的温度的步骤包 括下述步骤:
在所述气体发生器系统中的底部位置燃烧产品合成气;和
在所述气体发生器系统中形成在较低的高度水平具有升高的温度的 分层的热分布。
669.如权利要求668所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤和机械推动所 述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器平台的步骤包括单独 地驱动两个所述机械推动的平台的步骤。
670.如权利要求661所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括将所述气体发生器处理热包封在热划分包封物中的步 骤,并且其中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤包 括密封包封地机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤, 并且其中在所述碳质材料热解平台上热解所述气体发生器系统中的所述 碳质给料的步骤包括在所述碳质材料热解平台上密封包封地热解所述气 体发生器系统中的所述碳质给料的步骤,并且其中机械推动所述气体发 生器系统中的热解分解的碳质材料处理器平台的步骤包括密封包封地机 械推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器平台的步 骤,并且其中在所述热解分解的碳质材料处理器平台上碳质重整所述气 体发生器系统中热解分解的碳质材料的步骤包括在所述热解分解的碳质 材料处理器平台上密封包封地碳质重整所述气体发生器系统中的热解分 解的碳质材料的步骤,并且其中随着所述处理步骤产生选择产品气的至 少部分组分的步骤包括随着所述处理步骤密封包封地产生选择产品气的 至少部分组分的步骤。
671.如权利要求670所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述升高所述碳质给料被置于其中的所述加压环境中的温度的步骤包 括下述步骤:
在所述气体发生器系统中的底部位置燃烧产品合成气;和
在所述气体发生器系统中形成在较低的高度水平具有升高的温度的 分层的热分布。
672.如权利要求671所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解平台的步骤包括同轴推动 所述碳质材料热解平台和所述热解分解的碳质材料处理器平台的步骤。
673.如权利要求672所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中输入碳质给料的步骤包括将所述碳质给料偏心输入所述热划分包封物 中的步骤。
674.如权利要求660、666或673所述的由碳质材料生产备选合成 气的方法,其中在所述碳质材料热解平台上热解所述气体发生器系统中 的所述给料固体碳质材料的步骤包括在多个碳质材料热解平台上多次热 解所述气体发生器系统中的所述给料固体碳质材料的步骤。
675.如权利要求674所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在多个碳质材料热解平台上多次热解所述气体发生器系统中的所述给 料固体碳质材料的步骤包括建立多个热解输出协调的碳质材料热解平台 的步骤。
676.如权利要求675所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中建立多个热解输出协调的碳质材料热解平台的步骤进一步包括在多个 碳质材料热解平台上顺序热解所述给料固体碳质材料的步骤。
677.如权利要求676所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在多个碳质材料热解平台上顺序热解所述给料固体碳质材料的步骤包 括下述步骤:
在第一碳质材料热解平台上第一次热解所述给料固体碳质材料;和
在第二碳质材料热解平台上第二次热解所述给料固体碳质材料。
678.如权利要求677所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在第一碳质材料热解平台上第一次热解所述给料固体碳质材料的步骤 和在第二碳质材料热解平台上第二次热解所述给料固体碳质材料的步骤 包括在因选自以下的组的处理因素不同而不同的热解环境中的每个所述 平台上不同地热解分解的步骤,所述的组包括:处理材料尺寸因素、处 理温度因素、处理持续时间因素、不同的环境因素、反应器静电蒸汽因 素、化学环境因素、水环境因素、带负静电的水环境因素、不同的碳含 量因素、不同的氧含量因素、不同的废气含量因素、不同的产品气因素、 和再循环的处理材料因素。
679.如权利要求660或674所述的由碳质材料生产备选合成气的方 法,其中在所述热解分解的碳质材料处理器平台上碳质重整所述气体发 生器系统中的热解分解的碳质材料的步骤包括在多个热解分解的碳质材 料碳质重整平台上多次碳质重整所述气体发生器系统中的所述热解分解 的碳质材料的步骤。
680.如权利要求679所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在多个热解分解的碳质材料重整平台上多次碳质重整所述气体发生器 系统中的所述热解分解的碳质材料的步骤包括建立多个碳质重整输出协 调的热解分解的碳质材料重整平台的步骤。
681.如权利要求680所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中建立多个重整输出协调的热解分解的碳质材料重整平台的步骤包括在 多个热解分解的碳质材料重整平台上顺序重整所述热解分解的碳质材料 的步骤。
682.如权利要求681所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在多个热解分解的碳质材料重整平台上顺序碳质重整所述热解分解的 碳质材料的步骤包括下述步骤:
在第一热解分解的碳质材料重整平台上第一次碳质重整所述热解分 解的碳质材料;和
在第二热解分解的碳质材料重整平台上第二次碳质重整所述热解分 解的碳质材料。
683.如权利要求682所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在第一热解分解的碳质材料重整平台上第一次碳质重整所述热解分解 的碳质材料的步骤和在第二热解分解的碳质材料重整平台上第二次碳质 重整所述热解分解的碳质材料的步骤包括在因选自以下的组的处理因素 不同而不同的碳质重整环境中的每个所述平台上不同地重整处理的步 骤,所述的组包括:处理材料尺寸因素、处理温度因素、处理持续时间 因素、不同的环境因素、反应器静电蒸汽因素、化学环境因素、水环境 因素、带负静电的水环境因素、不同的碳含量因素、不同的氧含量因素、 不同的废气含量因素、不同的产品气因素、和再循环的处理材料因素。
684.如权利要求660、662、666或670所述的由碳质材料生产备选 合成气的方法,所述方法进一步包括在所述气体发生器系统中的处理之 间转移处理的材料的步骤。
685.如权利要求684所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述在所述气体发生器系统中的处理之间转移处理的材料的步骤包括 在所述气体发生器系统中的处理之间重力转移所述处理材料的步骤。
686.如权利要求685所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述在所述气体发生器系统中的处理之间重力转移所述处理材料的步 骤包括在所述气体发生器系统中的处理之间分散自由下落转移所述处理 材料的步骤。
687.如权利要求686所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述在所述气体发生器系统中的处理之间分散自由下落转移所述处理 材料的步骤包括使用固定的零件刮削所述处理材料以实现在所述气体发 生器系统中的处理之间转移所述处理材料的步骤。
688.如权利要求666所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括在所述气体发生器系统中侧壁注射负静电增强的水物 种的步骤。
689.如权利要求688所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括在所述气体发生器系统中驱动轴注射负静电增强的水 物种的步骤。
690.如权利要求689所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括从所述驱动轴附近向所述气体发生器系统中提供所述 负静电增强的水物种的步骤。
691.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中输入给料固体碳质材料的步骤包括分散地推进用于在所述气体发生器 系统内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
692.如权利要求691所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中分散地推进用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质材 料的步骤包括气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给 料固体碳质材料的步骤。
693.如权利要求691或692所述的由碳质材料生产备选合成气的方 法,其中分散地推进用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体 碳质材料的步骤进一步包括增加给料能量地推进所述用于在所述气体发 生器系统内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
694.如权利要求693所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中增加给料能量地推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给 料固体碳质材料的步骤包括增加给料势能地推进所述用于在所述气体发 生器系统内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
695.如权利要求694所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中增加给料势能地推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给 料固体碳质材料的步骤包括驱动所述给料固体碳质材料沿斜面向上行以 便在所述气体发生器系统内处理的步骤。
696.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中输入给料固体碳质材料的步骤包括驱动所述给料固体碳质材料沿斜面 向上行以便在所述气体发生器系统内处理的步骤。
697.如权利要求696所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所 述给料固体碳质材料的步骤。
698.如权利要求697所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质 材料的步骤包括废气推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述 给料固体碳质材料的步骤。
699.如权利要求697所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质 材料的步骤包括产品合成气推进所述用于在所述气体发生器系统内处理 的所述给料固体碳质材料的步骤。
700.如权利要求660、691或697所述的由碳质材料生产备选合成 气的方法,其中输入给料固体碳质材料的步骤包括在所述气体发生器系 统内处理之前预热所述给料固体碳质材料的步骤。
701.如权利要求700所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中输入给料固体碳质材料的步骤进一步包括从所述给料固体碳质材料置 换至少部分氧的步骤。
702.如权利要求660或700所述的由碳质材料生产备选合成气的方 法,其中输入给料固体碳质材料的步骤包括同轴进料以输入所述给料固 体碳质材料的步骤。
703.如权利要求702所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中同轴进料以输入所述给料固体碳质材料的步骤包括下述步骤:
外部同轴的进料废气;和
将给料固体碳质材料内部同轴地进料到所述气体发生器系统中。
704.如权利要求702所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中同轴进料以输入所述给料固体碳质材料的步骤包括建立相反的同轴流 的步骤。
705.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括将负静电增强的水物种注射到所述气体发生器系统中 以影响所述至少一个处理步骤的步骤。
706.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括下述步骤:
·将处理的碳质材料选择分离成至少第一处理的材料部分和第 二处理的材料部分;
·将所述第一处理的材料部分返还到所述气体发生器系统中; 和
·混合所述第一处理的材料部分和另外输入的碳质材料。
707.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括以极其适于选择产品气的方式化学计量地控制碳含量 的步骤。
708.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括下述步骤:
·生成至少部分污染的选择产品气;
·溶解所述污染的选择产品气中的所述大量污染物,以产生洗 涤的选择产品气;
·将至少部分所述大量污染物在至少一个选定位置点返还到所 述气体发生器系统中;和
·在所述给料固体碳质材料气体发生器系统中再处理所述返还 的污染物。
709.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括从所述给料固体碳质材料置换至少部分氧的步骤。
710.如权利要求660所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括将废气在至少一个选定位置点返还到所述气体发生器 系统中的步骤。
711.一种由碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下述步 骤:
·便于密集运输地拆散至少部分气体发生器系统从而在至少一 个拖车基座上形成处于停用状态的气体发生器;
·在所述至少一个拖车基座上集体移动处于便于密集运输的拆 散状态的气体发生器系统的主体部分;
·至少部分地在所述至少一个拖车基座上以能够进行处理的状 态重建所述气体发生器系统;
·向所述气体发生器系统中输入碳质给料;
·将所述碳质给料置于所述气体发生器系统中的加压环境中;
·升高所述碳质给料被置于其中的所述加压环境中的温度;
·处理所述气体发生器系统中的所述碳质给料;
·随着所述处理步骤产生选择产品气的至少部分组分;和
·从所述气体发生器系统输出至少部分选择产品气。
712.如权利要求711所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中处理所述气体发生器系统中的所述碳质材料的步骤包括下述步骤:
·热解分解所述碳质给料以产生热解分解的碳质材料;和
·碳质重整所述热解分解的碳质材料。
713.如权利要求712所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中处理所述气体发生器系统中的所述碳质给料的步骤包括机械的推动所 述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带的步骤,其中机械地推 动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带的步骤包括机械推 动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆盘传送带的步 骤。
714.如权利要求712或713所述的由碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括将所述气体发生器处理热包封在热划分包封物 中的步骤。
715.如权利要求714所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,所 述方法进一步包括用所述气体发生器系统中至少一个环境所响应的再循 环负静电增强的水物种处理的步骤。
716.如权利要求715所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述用所述气体发生器系统中至少一个环境所响应的再循环负静电增 强的水物种处理的步骤包括用所述气体发生器系统中至少一个环境所响 应的再循环负静电增强的水物种就近处理的步骤。
717.如权利要求715所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中用所述气体发生器系统中至少一个环境所响应的再循环负静电增强的 水物种处理的步骤包括用所述气体发生器系统中至少一个环境所响应的 再循环负静电增强的水物种分开处理的步骤。
718.如权利要求711所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在所述至少一个拖车基座上集体移动处于便于密集运输的拆散状态的 气体发生器系统的主体部分的步骤包括在至少一个低中部拖车上集体移 动处于便于密集运输的拆散状态的所述气体发生器系统的主体部分的步 骤。
719.如权利要求718所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中处理所述气体发生器系统中的所述碳质给料的步骤包括在所述低中部 拖车的低中部中至少部分处理的步骤。
720.如权利要求719所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中在所述至少一个拖车基座上集体移动处于便于密集运输的拆散状态的 气体发生器系统的主体部分的步骤包括在单一的可于路上运输的拖车上 集体移动所述气体发生器系统的主体部分的步骤。
721.如权利要求711所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中便于密集运输地拆散至少部分气体发生器系统从而在至少一个拖车基 座上形成处于停用状态的气体发生器的步骤包括拆散所述气体发生器系 统的碳质给料输入部分的步骤。
722.如权利要求721所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散所述气体发生器系统的碳质给料输入部分的步骤包括复位所述气 体发生器系统的碳质给料输入部分的步骤。
723.如权利要求721所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散所述气体发生器系统的碳质给料输入部分的步骤包括拆下所述气 体发生器系统的碳质给料输入部分的至少一部分的步骤。
724.如权利要求721所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散所述气体发生器系统的碳质给料输入部分的步骤包括分离所述气 体发生器系统的碳质给料输入部分的至少一部分的步骤。
725.如权利要求721所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散所述气体发生器系统的碳质给料输入部分的步骤包括下述步骤:
拆散所述气体发生器系统的碳质给料输入部分的进压装置;和
拆散所述气体发生器系统的碳质给料输入部分的斜面进料装置。
726.如权利要求725所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散所述气体发生器系统的碳质给料输入部分的步骤包括拆散所述气 体发生器系统的碳质给料输入部分的偏心输入装置的步骤。
727.如权利要求715所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中便于密集运输地拆散至少部分气体发生器系统从而在至少一个拖车基 座上形成处于停用状态的所述气体发生器的步骤包括拆散用于所述气体 发生器系统的再循环水系统的至少一部分的步骤。
728.如权利要求727所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散用于所述气体发生器系统的再循环水系统的至少一部分的步骤包 括复位用于所述气体发生器系统的所述再循环水系统的至少一个水槽。
729.如权利要求727所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散用于所述气体发生器系统的再循环水系统的至少一部分的步骤包 括拆下用于所述气体发生器系统的再循环水系统的至少一部分的步骤。
730.如权利要求727所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中拆散用于所述气体发生器系统的再循环水系统的至少一部分的步骤包 括分离用于所述气体发生器系统的再循环水系统的至少一部分的步骤。
731.如权利要求711、716或721所述的由碳质材料生产备选合成气 的方法,其中处理所述气体发生器系统中的所述碳质给料的步骤包括下 述步骤:
机械地推动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带;和
机械地推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆 盘传送带。
732.如权利要求731所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中机械推动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带的步骤和 机械推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆盘传送 带的步骤包括推动所述气体发生器系统中分层的圆盘传送带的步骤。
733.如权利要求732所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述升高所述碳质给料被置于其中的所述加压环境中的温度的步骤包 括下述步骤:
在所述气体发生器系统中的底部位置燃烧产品合成气;和
在所述气体发生器系统中形成在较低的高度水平具有升高的温度的 分层的热分布。
734.如权利要求733所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中推动所述气体发生器系统中分层的圆盘传送带的步骤包括单一驱动所 述气体发生器系统中的所述分层的圆盘传送带的步骤。
735.如权利要求711或720所述的由碳质材料生产备选合成气的方 法,其中所述集体移动气体发生器系统的主要部分的步骤包括集体移动 根据选自以下的组的处理速率设计尺寸的气体发生器系统的主要部分的 步骤,所述的组包括:至少大约25吨/天、至少大约50吨/天、至少大约 100吨/天、至少大约150吨/天、至少大约200吨/天、至少大约250吨/ 天直到大约500吨/天。
736.如权利要求735所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述处理所述碳质给料的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包 括:使用负静电增强的水物种处理、使用废气处理、改变处理停留时间、 在至少初级重整盘管和二级重整盘管中处理、再循环未完全热解分解的 碳质材料、和再循环未完全重整的碳质材料。
737.如权利要求735所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述处理所述碳质给料的步骤包括主要以热解分解所述给料固体碳质 材料的步骤。
738.如权利要求735所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述生成选择产品气的至少部分组分的步骤包括生成具有选自以下的 组的BTU值的选择产品气的步骤,所述的组包括:至少250 BTU/标准立 方英尺、至少350 BTU/标准立方英尺、至少450 BTU/标准立方英尺、至 少550 BTU/标准立方英尺、至少650 BTU/标准立方英尺、至少750 BTU/ 标准立方英尺、大约250 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英 尺、大约350 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺、大约 450 BTU/标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺、大约550 BTU/ 标准立方英尺~大约750 BTU/标准立方英尺、大约650 BTU/标准立方英 尺~大约750 BTU/标准立方英尺。
739.如权利要求735所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述生成选择产品气的至少部分组分的步骤包括生成选自以下的组的 选择产品气的步骤,所述的组包括:实现至少大约95%的给料质量转化 效率、实现至少大约97%的给料质量转化效率、实现至少大约98%的给 料质量转化效率。
740.如权利要求735所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述生成选择产品气的至少部分组分的步骤包括使所述给料固体碳质 材料的碳转化效率达到75%~95%的步骤。
741.如权利要求735所述的由碳质材料生产备选合成气的方法,其 中所述处理所述碳质给料的步骤包括选自以下的组的步骤,所述的组包 括:可变温度区碳质给料处理、在125华氏度~135华氏度的温度下处理 碳质给料、在135华氏度~300华氏度的温度下处理碳质给料、在300华 氏度~1,000华氏度的温度下处理碳质给料、在1,000华氏度~1,640华氏 度的温度下处理碳质给料、和在1,640华氏度~1,850华氏度的温度下处 理碳质给料。
742.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·气动推进所述给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·在气体发生器系统中处理所述给料固体碳质材料;
·随着所述处理步骤产生选择产品气的至少部分组分;和
·从所述气体发生器系统输出至少部分选择产品气。
743.如权利要求742所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中在气体发生器系统中处理所述给料固体碳质材料的步骤包括下 述步骤:
·热解分解所述给料固体碳质材料以产生热解分解的碳质材 料;和
·碳质重整所述热解分解的碳质材料。
744.如权利要求743所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中在气体发生器系统中处理所述给料固体碳质材料的步骤包括下 述步骤:
机械地推动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带;和
机械地推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆 盘传送带。
745.如权利要求743或744所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括将所述气体发生器处理热包封在热划分包 封物中的步骤。
746.如权利要求745所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括用所述气体发生器系统中至少一个环境所响应 的再循环负静电增强的水物种处理的步骤。
747.如权利要求742或746所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中输入给料固体碳质材料的步骤进一步包括增加给料能量地 推进用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质材料的步 骤。
748.如权利要求747所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中增加给料能量地推进用于在所述气体发生器系统内处理的所述 给料固体碳质材料的步骤包括增加给料势能地推进所述用于在所述气体 发生器系统内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
749.如权利要求748所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中增加给料势能地推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的 所述给料固体碳质材料的步骤包括驱动用于在所述气体发生器系统内处 理的所述给料固体碳质材料沿斜面向上行的步骤。
750.如权利要求742或746所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中输入给料固体碳质材料的步骤包括驱动用于在所述气体发 生器系统内处理的所述给料固体碳质材料沿斜面向上行的步骤。
751.如权利要求742、746或750所述的由固体碳质材料生产备选 合成气的方法,其中气动推进所述给料固体碳质材料的步骤包括废气推 进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质材料的步 骤。
752.如权利要求742、746或750所述的由固体碳质材料生产备选 合成气的方法,其中气动推进所述给料固体碳质材料的步骤包括产品合 成气推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质材 料的步骤。
753.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·输入给料固体碳质材料;
·分散地推进所述给料固体碳质材料;
·将所述给料固体碳质材料置于加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述加压环境内的 温度;
·在气体发生器系统中处理所述给料固体碳质材料;
·随着所述处理步骤产生选择产品气的至少部分组分;和
·从所述气体发生器系统输出至少部分选择产品气。
754.如权利要求753所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中在气体发生器系统中处理所述给料固体碳质材料的步骤包括下 述步骤:
·热解分解所述给料固体碳质材料以产生热解分解的碳质材 料;和
·碳质重整所述热解分解的碳质材料。
755.如权利要求754所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中在气体发生器系统中处理所述给料固体碳质材料的步骤包括下 述步骤:
机械地推动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带;和
机械地推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆 盘传送带。
756.如权利要求754或755所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括将所述气体发生器处理热包封在热划分隔 热包封物中的步骤。
757.如权利要求756所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,所述方法进一步包括用所述气体发生器系统中至少一个环境所响应 的再循环负静电增强的水物种处理的步骤。
758.如权利要求753或757所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中分散地推进所述给料固体碳质材料的步骤包括气动推进所 述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
759.如权利要求753或758所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中分散地推进所述给料固体碳质材料的步骤包括增加给料能 量地推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质材 料的步骤。
760.如权利要求759所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中增加给料能量地推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的 所述给料固体碳质材料的步骤包括增加给料势能地推进所述用于在所述 气体发生器系统内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
761.如权利要求760所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中增加给料势能地推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的 所述给料固体碳质材料的步骤包括驱动用于在所述气体发生器系统内处 理的所述给料固体碳质材料沿斜面向上行的步骤。
762.如权利要求753或757所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中输入给料固体碳质材料的步骤包括驱动用于在所述气体发 生器系统内处理的所述给料固体碳质材料沿斜面向上行的步骤。
763.如权利要求758所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固 体碳质材料的步骤包括废气推进所述用于在所述气体发生器系统内处理 的所述给料固体碳质材料的步骤。
764.如权利要求758所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述给料固 体碳质材料的步骤包括产品合成气推进所述用于在所述气体发生器系统 内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
765.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,其中输入给料固体碳质材料的步骤包括在所述气体发生器系统 内处理之前预热所述给料固体碳质材料的步骤。
766.如权利要求765所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中输入给料固体碳质材料的步骤进一步包括从所述给料固体碳质 材料置换至少部分氧的步骤。
767.如权利要求765所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中输入给料固体碳质材料的步骤包括同轴进料以输入所述给料固 体碳质材料的步骤。
768.如权利要求767所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中同轴进料以输入所述给料固体碳质材料的步骤包括下述步骤:
外部同轴进料废气;和
将给料固体碳质材料内部同轴进料到所述气体发生器系统中。
769.如权利要求767所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中同轴进料以输入所述给料固体碳质材料的步骤包括建立相反的 同轴流的步骤。
770.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括将负静电增强的水物种注射到所述气体发 生器系统中以影响所述至少一个处理步骤的步骤。
771.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括下述步骤:
·将处理的碳质材料选择分离成至少第一处理的材料部分和第 二处理的材料部分;
·将所述第一处理的材料部分返还到所述气体发生器系统中; 和
·混合所述第一处理的材料部分和另外输入的碳质材料。
772.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括以极其适于选择产品气的方式化学计量地 控制碳含量的步骤。
773.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括下述步骤:
·生成至少部分污染的选择产品气;
·溶解所述污染的选择产品气中的所述大量污染物,以产生洗 涤的选择产品气;
·将至少部分所述大量污染物在至少一个选定位置点返还到所 述气体发生器系统中;和
·在所述给料固体碳质材料气体发生器系统中再处理所述返还 的污染物。
774.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括从所述给料固体碳质材料置换至少部分氧 的步骤。
775.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括将废气在至少一个选定位置点返还到所述 气体发生器系统中的步骤。
776.如权利要求742或753所述的由固体碳质材料生产备选合成气 的方法,所述方法进一步包括下述步骤:
·机械推动气体发生器系统中的碳质材料热解分解平台;和
·机械推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理 器平台。
777.如权利要求776所述的由固体碳质材料生产备选合成气的方 法,其中机械推进碳质材料热解分解平台的步骤和所述机械推动热解分 解的碳质材料处理器平台的步骤都包括机械推动圆盘传送带平台。
778.一种由固体碳质材料生产备选合成气的方法,所述方法包括下 述步骤:
·将给料固体碳质材料输入到划分包封物气体发生器中;
·充分密封地整体包含多个合成气生产步骤,其中包括:
·将所述给料固体碳质材料置于包封的加压环境中;
·升高所述给料固体碳质材料被置于其中的所述包封的 加压环境内的温度;
·包封地处理所述包封的气体发生器系统中的所述给料 固体碳质材料;和
·随着所述处理步骤包封地产生选择产品气的至少部分 组分;
·从所述包封的气体发生器系统输出至少部分选择产品气;和
·从所述包封的气体发生器系统中输入至少部分废料。
779.如权利要求778所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中包封地处理所述包封的气体发生器系统中的所述给料固体碳 质材料的步骤包括下述步骤:
·热解分解所述给料固体碳质材料以产生热解分解的碳质材 料;和
·碳质重整所述热解分解的碳质材料。
780.如权利要求779所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中包封地处理所述包封的气体发生器系统中的所述给料固体碳 质材料的步骤包括分层地处理给料固体碳质材料的步骤。
781.如权利要求779所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中分层地处理给料固体碳质材料的步骤包括下述步骤:
机械推动所述气体发生器系统中的碳质材料热解圆盘传送带;和
机械推动所述气体发生器系统中的热解分解的碳质材料处理器圆盘 传送带。
782.如权利要求781所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括在所述包封的气体发生器系统中包封地再循 环废气的步骤。
783.如权利要求782所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中所述充分密封地整体包含多个合成气生产步骤的步骤包括建 立划分所述包封地处理所述碳质给料的步骤和在所述包封的气体发生器 系统中产生废气的步骤的密封耐火罩的步骤。
784.如权利要求778或781所述的由给料固体碳质材料生产备选合 成气的方法,所述方法进一步包括外部地处理来自所述气体发生器系统 中至少一个环境所响应的再循环水系统的负静电增强的水的步骤。
785.如权利要求784所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括下述步骤:
向所述包封的气体发生器系统输入再循环水;和
从所述包封的气体发生器系统中输出再循环水。
786.如权利要求785所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中所述包封地处理所述包封的气体发生器系统中的所述给料固 体碳质材料的步骤包括同轴推进所述碳质材料热解平台和所述热解分解 的碳质材料处理器平台的步骤。
787.如权利要求786所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中向划分包封物气体发生器中输入给料固体碳质材料的步骤包 括向所述热划分包封物中偏心输入所述给料固体碳质材料的步骤。
788.如权利要求781所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括包封在处理环境之间移动处理的材料的处理 转移器的步骤。
789.如权利要求788所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中包封用于将处理的材料在处理环境之间移动的处理转移器的 步骤包括将所述处理的材料在所述气体发生器系统中的处理之间包封地 重力转移的步骤。
790.如权利要求781或789所述的由给料固体碳质材料生产备选合 成气的方法,其中向划分包封物气体发生器中输入给料固体碳质材料的 步骤包括驱动所述固体给料固体碳质材料沿斜面上行以便在所述气体发 生器系统中处理的步骤。
791.如权利要求790或789所述的由给料固体碳质材料生产备选合 成气的方法,其中向划分包封物气体发生器中输入给料固体碳质材料的 步骤进一步包括气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的所述 给料固体碳质材料的步骤。
792.如权利要求791所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的固体给料 固体碳质材料的步骤包括废气推进用于在所述气体发生器系统内处理的 所述给料固体碳质材料的步骤。
793.如权利要求791所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中气动推进所述用于在所述气体发生器系统内处理的固体给料 固体碳质材料的步骤包括产品合成气推进所述用于在所述气体发生器系 统内处理的所述给料固体碳质材料的步骤。
794.如权利要求791所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中向划分包封物气体发生器中输入给料固体碳质材料的步骤包 括在所述气体发生器系统内处理之前预热所述给料固体碳质材料的步 骤。
795.如权利要求794所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中输入给料固体碳质材料的步骤进一步包括从所述给料固体碳 质材料置换至少部分氧的步骤。
796.如权利要求794所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中向划分包封物气体发生器中输入给料固体碳质材料的步骤包 括同轴进料以输入所述给料固体碳质材料的步骤。
797.如权利要求796所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,其中同轴进料以输入所述给料固体碳质材料的步骤包括建立相反 的同轴流的步骤。
798.如权利要求780所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括将负静电增强的水物种注射到所述气体发生 器系统中以影响所述至少一个处理步骤的步骤。
799.如权利要求780所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括下述步骤:
·将处理的碳质材料包封地选择分离成至少第一处理的材料部 分和第二处理的材料部分;
·将所述第一处理的材料部分包封地返还到所述气体发生器系 统中;和
·包封地混合所述第一处理的材料部分和另外输入的碳质材 料。
800.如权利要求780所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括以极其适于选择产品气的方式包封地化学计 量地控制碳含量的步骤。
801.如权利要求780所述的由给料固体碳质材料生产备选合成气的 方法,所述方法进一步包括将废气在至少一个选定位置点包封地返还到 所述气体发生器系统中的步骤。

说明书全文

技术领域

说明书所述的发明技术涉及利用固体质材料生产合成气的气体 发生器系统。更具体而言,可以配置此类气体发生器系统,以单独或组 合利用一个或多个的多种处理控制参数,从而在此类合成气的生产中实 现高平的效率和控制。本发明的技术特别适用于接受很多种固体碳质 材料作为用于所述气体发生器系统的给料,并生产适用于很多种后续应 用的各种类型的合成气。

背景技术

热解,或在无条件下给料的受控加热会导致给料燃料热分解成挥 发性气体和固体碳料副产物,其在1812年首次在工业规模上进行了实践, 当时伦敦市的城市燃气公司开始了生产民用燃气的应用。
代表了气送(air blown)方法的首家用于连续气化固体燃料的市售 气体发生器(向上排气型)于1839年安装投产,其被称作“发生炉气” 燃烧型气体发生器。它们被进一步开发出成适用于不同输入燃料给料, 并在整个十九世纪后期至二十世纪20年代中期在特定的工业电和供热 应用中被广为使用,在这时期以石油为燃料的系统逐渐占领了发生炉煤 气燃料市场。
在1920年至1940年之间,欧洲开发出汽车用小尺寸紧凑型气体发 生器系统。在第二次世界大战期间,大概有数以万计的这些燃烧型气体 发生器在欧洲和其它零散市场应用中使用。第二次世界大战后不久,因 为商品汽油和柴油已随处可得,大多数气体发生器就停止了使用。
由于二十世纪70年代发生的能源危机气化的重要性再次得到人们 的关注。气体发生器技术被认为是小型工业和多元化发电的相对廉价的 替代技术,尤其是能够得到足够的持续的生物质资源时。到二十世纪80 年代初,已有多家(主要在欧洲)制造商提供小型的燃烧木材和木炭的 “蒸汽生产”发电厂
在西方国家,作为替代使用天然气和石油作为基础能源的煤气化系 统在二十世纪80年代期间赢得了日益增长的关注。技术开发大概主要发 展为用于煤炭的流化床气化系统,而且还可以用于生物质的气化。在过 去15年里,气化系统在基于先进的燃气轮机热电联产单元中发电、发 热的方向上获得了很大的进展。
生物质的气化在原理上看起来似乎非常简单,并且已经开发出来了 很多种类型的气体发生器。由生物质输入燃料生产可燃性合成气可能具 有引人注目的潜在优点,例如可能会摆脱有毒废弃物处置的环境问题, 可能易于处理,还可能提供替代的发电方式且释放低水平的大气环境污 染物。此外,廉价发电和将生产的合成气作为用于制造液体燃料的经济 的能源的应用也会经常使气化极具吸引力。
然而,气体发生器中所使用的生物质输入给料可能会对不复杂的设 计简单性的认知形成挑战,因为给料材料可能呈现出与每一种单独的生 物质给料材料不同的化学特性和物理性质,这些特性和性质也许为所述 给料材料固有或独具。气化涉及的化学反应与处理不同种类的可获得的 生物质材料相关,可以涉及许多不同的反应物和许多可能的反应路径。 反应速率通常较高;所有这些变化因素或许都促成了气化处理非常错综 复杂的性质。此外,还经常存在不可控变量,它们会使气体发生器难以 进行物料平衡控制,还可能使气体发生器难以在已知的预防性维护程序、 稳态输出常量和可管理的环境控制适应范围内满意运行。
有关涉及气化或合成气技术的替代或可再生能源技术的详细情况, 已经授予了大量美国专利。本发明的技术或许可以克服许多操作缺点, 所述缺点与涉及现有气化系统的各种当前或商用方法相关,或者可能于 其中较为常见。市场上销售的各种类型的气化系统,包括向上排气、向 下排气、气送、固定床、流化床、循环流化床、脉冲床、封装夹带床 (encapsulated entrained flow)和其它类型的气化系统通常具有一个或多 个严重的缺点,使用本发明技术或许可以克服这些缺点。
在常规气化系统中经常存在有可能在很多方面产生问题的缺点,这 些方面包括但不限于如:与输入给料变化、稳态负荷、阻塞以及整个系 统通过量限度相关的处理控制稳定性;结渣可能性及其带来的难题;规 模扩大难题;湿度限制;系统气和内部蒸汽泄漏难题;载入的杂质和污 染难题、系统堵塞难题(例如过量的木炭、焦油或酚类);生成的类挥 发物和其它腐蚀性硫蒸汽载入的污染物被释放到所生产的合成气中所产 生的问题;最终生产的合成气的BTU(英制热单位)能量值降低(例如 因过量的CO2、N2或微粒污染而造成);等等。
例如,常规气化系统可以使用水平平面螺杆以受控的通过量进料速 率将给料材料移动到其它竞争性的气化热反应器系统中,还可以同时利 用闭式螺旋管外壳(通常以顺序连接(one-to-the-other)结构使用一个以 上的螺旋系统)作为封闭的温度阶度初段始脱挥发分区。然而,这些组 合的两用螺旋系统设计经常会受到大量偶发的机械的不可预料且难以控 制的处理(负面的)变量的困扰。可以认为这些变量以下述情况的相关 问题为中心:输入的进料固体可能经常不均匀地拧成绳状/交缠在一起, 或者在其它方面导致螺旋轴、螺旋叶片的堵塞或粘合和/或封住螺旋紧公 差接受管圆筒形开口。这可能进而会将螺旋驱动轴扭成弯曲和/或椭圆结 构。螺旋轴扭曲会导致很高的侧旋转内部摩擦损耗,并会在螺旋管圆筒 形外壳单元中迅速产生应力裂纹。这将导致恒定的处理压力发生变化, 并可导致蒸汽泄漏。过高的摩擦阻力也可能毁损轴。此外,还可能不时 出现碳质材料的阻塞,由此导致通过量的脱挥发分反应性消失或减缓。 给料分解和脱挥发分反应还可能在堵塞物/阻塞物的表面开始发生,因此 焦炭固体、酚类、焦油、表面活性剂和其它表面化学烃成分的释放或缓 慢脱挥发会进一步液化、成蜡或密封堵塞物的大块体外表面,使其成为 更加紧密、更加粘结的(cementaceous)堵塞物。进入的给料“阻塞团块” 可迅速填入和封住典型的螺旋螺杆管圆筒形外壳中截面直径表面积较小 的狭窄开口。同样,这可能开始堵住也起初始脱挥发分室作用的螺旋螺 杆导管
前述与常规技术有关的问题表明长期以来一直存在有效解决这些问 题的需求。虽然实施要素现在可能已经具备,但为满足这一需求而进行 的达到目前所实现的程度的实际尝试尚有一定程度的不足。这可能由于 本领域一般技术人员没有足够重视或理解所涉问题和挑战的本质。作为 这种理解上的不足的结果,为满足这些长期以来一直存在的需求所进行 的尝试无法有效解决在此所述的一个或多个问题或挑战。这些尝试甚至 曾偏离将本发明技术的技术方向,还导致本发明技术的成果在某种程度 上被视作本领域的一些技术人员采取的方法所无法预料的结果。

发明内容

本发明的技术涉及固体碳质材料合成气的方法和装置,其实施方式 可包括以下特征:用于在固体碳质材料气体发生器系统中确定地 (affirmatively)建立化学计量目标化学环境的技术;用于化学计量地控 制固体碳质材料气体发生器系统中碳含量的技术;用于在固体碳质材料 气体发生器系统中的多级盘管碳质重整技术;用于在固体碳质材料气体 发生器系统中使用负静电增强的水物种(water species)的技术;用于再 循环固体碳质材料气体发生器系统内的材料的技术;用于固体碳质材料 气体发生器系统内碳质材料的主要以热解分解的技术;用于溶解固体碳 质材料气体发生器系统中的污染物的技术;用于再循环固体碳质材料气 体发生器系统内溶解的污染物的技术;用于由固体碳质材料气体发生器 系统生成高能含量的选择产品气的技术;用于动态调整固体碳质材料气 体发生器系统内的处理决定性参数的技术;用于预先确定需要的从固体 碳质材料气体发生器系统输出的选择产品气的技术;用于从固体碳质材 料气体发生器系统输出高产率的选择产品气的技术;用于磁性分离固体 碳质材料气体发生器系统中的给料固体碳质材料构成成分的技术;用于 置换固体碳质材料气体发生器系统中给料固体碳质材料中的氧的技术; 用于调整固体碳质材料气体发生器系统内的处理流速的技术;和用于在 固体碳质材料气体发生器系统内生成及再循环废气和/或产品气的技术。 因此,此处所述的固体碳质材料合成气的生产方法和装置的目的在于以 实际方式处理前述各个方面。自然,根据下述说明及附图,本发明的技 术的其它目的是不言自明的。

附图说明

图1是一个实施方式中的划分有功能区的气体发生器处理流程的方 案图。
图2是一个实施方式中的未划分功能区的气体发生器处理流程的方 案图。
图3是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的前透视 图。
图4是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的后透视 图。
图5是一个实施方式中的多级盘管碳质重整容器的部分剖视图。
图6是一个实施方式中的多级盘管碳质重整容器的透视图。
图7是一个实施方式中的多级盘管碳质重整容器的透视图。
图8是一个实施方式中的文丘里注射器(venturi injector)的侧剖视 图。
图9是一个实施方式中的文丘里注射器的横截面图。
图10是一个实施方式中的负静电增强的水物种的生产单元的图解 视图。
图11是一个实施方式中的选择产品气组分洗涤器的图解视图。
图12是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的预处理 区的方案图。
图13是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的热解区 的方案图。
图14是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的碳质材 料重整区的方案图。
图15是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的除灰区 的方案图。
图16是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的洗涤器 区的方案图。
图17是一个实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统的辅助处 理区的方案图。
图18是本发明技术的“舱(pod)式”实施方式的横截面图。
图19是本发明技术的可放在拖车上载运的实施方式的透视图。
图20是本发明技术的“舱式”实施方式的局部透视图。
图21是本发明技术的“舱式”实施方式的反应器部分的横截面图。
图22是本发明技术的“舱式”实施方式的下部的透视图。

具体实施方式

本发明的技术包括很多方面,这些方面可以不同方式组合。下述说 明用于列出要素,以及描述本发明技术的一些实施方式。这些要素虽然 通过原始实施方式列出,但是应该作出以下理解,即,它们可以以任何 方式、任何数量组合,以便创造出其它实施方式。各种所述描述的实施 例和优选实施方式不应理解为本发明技术仅仅局限于确定说明的系统、 技术和应用。此外,应该认为本说明书支持并涵盖所有不同的实施方式、 系统、技术、方法、设备和利用任意数量的所披露的要素、单独利用每 一种要素、利用所有要素的任意或全部排列组合的应用的描述和权利要 求,其中所述要素是本申请和任何后续申请中的要素。
各种实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统或许可以构造成模 块部分。所述实施方式可涉及大概具有诸如以下功能区的系统(图1;图 4):
·预处理区(74),或许包括输入的给料固体碳质材料的散装运输、 置换至少部分给料固体碳质材料中的氧含量,或许包括给料固体碳质材 料后续处理所需的其它制备处理;
·热解分解区(75),或许包括在或许热解室中改变给料固体碳质材 料在变温环境中的停留时间
·碳质材料重整区(77),或许包括热解分解的碳质材料的碳质重整, 如可以在多级盘管重整容器中进行,或许甚至在多级盘管重整容器中的 螺旋嵌套结构的重整盘管中进行;
·除灰区(78),或许包括诸如通过向下排气冷却和脉冲排气容器除 灰;
·洗涤器区(79),或许包括诸如通过组合的负静电增强的水物种的 冷却和喷射甚至极化介质精加工过滤(polarized media polish filtration)等 从生成的选择产品气中除去污染物;
·辅助处理区(76),或许包括通过诸如(可能利用空气分离单元) 增加氧气含量和降低氮气含量等为气体发生器实施方式中的燃烧加热制 备选择产品气。
当然,这些功能区仅仅举例说明了固体碳质材料气体发生器系统的 一个可能的模块结构,从而说明一个可能的实施方式中的模块性概念, 不应认为它们限制了这类气体发生器系统的可能的模块结构、气体发生 器系统的模块部分中各种气化功能的分布,甚或认为本发明技术仅局限 于符合此处所讨论的发明原理的模块实施方式。
本发明技术可以涉及可能被归类为气化的碳转化方法。碳转化可以 涉及给料固体碳质材料中含有的碳的转化,其中可能包括将含有的碳的 大部分甚至可能全部转化为选择产品气组分或者甚至选择产品气。在实 施方式中,这些处理可以包括热处理,其中可能包括在还原条件或仅有 极少或者没有游离氧存在下升高温度,从而生产诸如永久合成气和可燃 合成气等选择产品气。这种选择产品气通常主要包括CO和H2,并具有 一定量的CH4输出,虽然在一些特定应用中处理控制参数可以有效地控 制生成的选择产品气的构成。所述处理还可以涉及各种类型的少量副产 物,例如可能是炭灰、可冷凝的无机物和有机物,或者痕量的烃类化合 物。
在一些实施方式中,固体碳质材料气体发生器系统可以肇始于诸如 来源于外部的丙烷等辅助燃料,因为所述辅助燃料可以供给到气体发生 器系统的处理封闭物,例如位于燃烧器(14)(图1;图2)上的箱式炉 封闭物(26)(图1;图2;图13)中。例如,或许可以在多级盘管重整 容器的重整盘管(19)(图1;图2;图3;图4)达到合适的操作温度, 例如可能约为1600℉~1800℉之前使用此方式。在一些实施方式中,这 一过程大约需要24小时。在这一点,一些实施方式能够生产选择产品气, 由此使部分选择产品气重返燃烧器,以维持燃烧并保持所需的处理操作 温度。采用这种方式,系统可能会通过将待处理的给料固体碳质材料开 始或连续输入到气体发生器系统中而形成自维持且可以关闭辅助燃料的 供给。
各种实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统可以包括始于给料 固体碳质材料输入装置,并且途经固体碳质材料处理气体发生器系统的 气体发生器处理流路。处理流路可以提供一条路线,通过该路线,输入 到气体发生器系统中的固体碳质材料可以途经气体发生器系统的各个处 理区,最终可能在气体发生器处理流路的末端输出选择产品气。此外, 这种气体发生器系统的特征在于,能够在气体发生器处理流路的输入装 置接收固体碳质材料,所述碳质材料可以是固体性质的,这可能与通常 利用液体给料、浆料给料或者具有基本非固体组成的其它给料的流化床 和向上排气或向下排气的气体发生器有着显著区别。例如,在一些实施 方式中,所述固体碳质材料可以包括尺寸被磨成适于在气体发生器系统 的处理流路中通过的固体碳质颗粒,例如或许可以被磨成粒径小于大约2 立方英寸。此外,各个处理控制参数的动态调整可以允许气体发生器系 统接收许多种固体碳质材料的输入,其方式是利用气体发生器系统的动 态调整来补偿输入组成的变化,以实现需要的选择产品气的恒定输出。 例如,适于输入的固体碳质材料包括当然不限于变化的碳含量、变化的 氧含量、变化的氢含量、变化的水含量、变化的粒径、变化的硬度、变 化的密度等等,例如或许包括变化的木材废料含量、变化的市政固体废 物含量、变化的垃圾含量、变化的污水固体含量、变化的肥料含量、变 化的生物质含量、变化的橡胶含量、变化的煤炭含量、变化的石油焦含 量、变化的食品废弃物含量、变化的农业废物含量等等。
可以将各种实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统构造成能以 多种方式处理给料固体碳质材料。处理或许可以涉及以一定产能简单处 理碳质材料。例如,各种实施方式中的处理可以包括在预处理区内对给 料固体碳质材料进行预处理,在热解室中进行热解分解,在多级盘管碳 质重整容器中进行碳质重整,在初级碳质重整盘管中进行初级碳质重整, 在二级碳质重整盘管中进行二级碳质重整,在三级碳质重整盘管中进行 三级碳质重整,汽化碳质材料,其中可能包括汽化烃类或可能汽化选择 产品气组分,使用负静电增强的水物种处理,使用负静电增强的蒸汽处 理,使用废气处理,使用加压废气处理,使用预热废气处理,使用洗涤 器再循环的焦油处理,使用洗涤器再循环的酚类处理,使用洗涤器再循 环的固体处理,使用选择产品气处理,使用湿选择产品气处理,使用干 选择产品气处理,使用再循环的选择产品气处理,或者处理适于气化处 理的碳质材料的其它适当步骤。此外,实施方式还可以包括多个处理步 骤,其中可以涉及原始处理和后续处理等步骤。当然,这些处理步骤可 以通过合适的处理器来完成,例如预处理区处理器、热解室、多级盘管 碳质重整容器、多级盘管碳质重整容器的初级碳质重整盘管、多级盘管 碳质重整容器的二级碳质重整盘管、多级盘管碳质重整容器的三级碳质 重整盘管等等。
一些实施方式中给料固体碳质材料的输入可以包括采用传送带 (walking floor)或其它原材料盛放箱(raw feedstock holding bin)(1)(图 1;图2;图12),它或许可以连续提供一定量的输入给料固体碳质材料, 所述材料已经预先磨成或破碎成不超过所需的输入粒径。此外,在实施 方式中可以选择一定的存量体积,例如可以是五天的存量体积,以确保 输入的给料碳质材料的供给一致性。在实施方式中,或许由例如燃烧器 等生成的气体发生器系统的排出废气(9)(图1;图2;图12)可以被输 送到诸如高温输送压缩机的压缩机(8)(图1;图2;图12)中,从而使 废气温度由或许大约700℉的高温降低到较低的温度。这可以通过未示出 的在线的热交换器实现。在实施方式中,温度可以降低至大约300℉。此 外,如果需要,压缩机还可以利用压力减小体积,并可以间歇地向盛放 箱中注入热废气,以便另外干燥给料固体碳质材料中的湿气。可以使用 诸如变速水平计量螺杆(未示出)等适当的给料输送系统,将受控速度 进料体积的给料固体碳质材料输送到变速倾斜式输送机(2)(图1;图2; 图3;图4;图12)等中。
在一些实施方式中,可以将压力系统连接到气体发生器的处理流路 上,以便对给料固体碳质材料施加适当的压力,例如可以将变速倾斜式 输送机配置成被密封在例如压力密闭的圆筒体单元中。这种压力系统还 可以包括废气输送压缩机,以便也可以通过压力调整将少量而连续的热 废气输送到可能是密闭的圆筒体的输送机单元中,并使整个输送机进料 圆筒体中的压力保持为大约40psi(磅/平方英寸)。可以将它们供给到入 口进料增压组件(6)(图1;图2;图3;图12)中。压力系统还可以涉 及压力(可以通过法兰)密封于入口增压组件上的输送机单元圆筒体, 输送机驱动达可以安装在输送机压力单元圆筒体的外部。此外,马达 驱动轴也可以通过输送机外壳圆筒体的壁被压力密封为压力系统的一部 分。废气还可以在入口顶部(可能是气密、增压的)被进一步压缩、调 整压力和注入。这可以在诸如注入部(3)(图1;图2;图12)处进行。 可以选择位置和量,以确保入口增压室中的温度可以始终保持为所需的 连续预热温度,如约300℉和40psi的正压
热废气除了具有可以干燥给料中过量的湿气这一优点之外,还可以 用于置换和减少输入的给料材料中过量的空气。可以利用热废气的这种 用途作为氧置换系统的一部分,它代表了可以限制入口增压进料组件中 的空气含量,包括氧水平的有意义的处理控制变量。这种氧置换系统可 以利用重力作用来实现,例如或许通过或许位于斜面基部的输入装置在 斜面底部注入废气,由此移动给料固体碳质材料,并在斜面顶部,例如 或许通过斜面顶点的输出装置释放氧含量。在一些处理结构中,可以替 代性地加入热产品气来代替使用废气,以获得同样的干燥和置换等优点, 并回加更多的碳元素。在一些实施方式中,所述斜面可以是变速倾斜式 输送机(2)(图1;图2;图3;图4;图12)等。重力作用下的置换伴 随注入的废气在重力作用下通过斜面上升而发生,可以沿途物理置换空 气含量和氧含量。被置换的空气或氧含量的释放会受到斜面顶部所使用 的适当的端口、、出口等的影响。此外,虽然注入的废气能够满足 氧置换,但是应该认为,可以注入符合此处所述的重力原理的任何适当 的物质,例如包括使用废气、使用加压废气、使用预热废气、使用再循 环的废气、使用选择产品气、使用湿选择产品气、使用干选择产品气、 使用再循环的选择产品气等等。当然,可以适当选择这些注入的物质的 温度和压力特性以实现氧置换,例如包括至少加压至40psi和至少预热 至300华氏度。
此外,废气还可以由高浓度的CO构成,所述CO可以参与挥发性 气体的转化,以释放游离碳。可以通过诸如构造于增压排气渗料口 (plenum exhaust bleed outlet)(4)(图1;图2;图12)顶部的排气过滤 器(5)(图1;图2;图12)和减压/控制阀(71)(图1;图2;图13) 等定时地自动排出少量增压废气,起到安全减压的作用。也可以将废气 导入到外喇叭口系统。
气体发生器的流路可以途经一个或多个适当的气组件,例如旋转 型气锁材料馈通阀(未示出)以维持压力系统中的压力。可以对这种气 锁组件进行配置,以便确保能够在诸如增压输送系统等系统的加压组件 中保持需要的压力,例如40psi的恒定压力。保持的这种压力也可以防 止材料从气体发生器系统的后续处理区中回输。另外,通过维持或许40psi 左右的正增压,将给料固体碳质材料向下注入到后续处理区时可以获得 压力辅助。在实施方式中,可以通过适当的气锁组件,例如通过宽喉气 锁阀(wide throat airlock valve),利用重力传输给料固体碳质材料。在此 布置中,可以将一个阀设置在开通位置,并将另一个阀保持在关闭位置, 由此使一定量的给料材料保持在这两个阀之间的盛料室中。采用这种方 式或其它方式,当下方的阀开通时,给料材料可以下落至连接导管中, 通过箱式炉封闭物(26)(图1;图2)进入气体发生器系统中的后续区 (图1;图2)。
当然,不应认为气体发生器处理流路所经由的压力系统仅限于这里 所述的前述实例。压力系统可以仅涉及在固体碳质材料气体发生器系统 内部将一个或多个区保持为不同的压力,这优于在碳质材料气体发生器 系统外部将一个或多个区保持为不同的压力。这种压力保持可以以符合 此处所述的原理的任何适当方式实现,例如可以通过使用气锁、双重气 锁(double airlock)、用于注入诸如加压废气或加压选择产品气等加压物 质的注射器,甚至也可以被配置成可以保持压力的感应器来实现。此外, 还可以将压力系统应用在需要加压的任何气体发生器系统封闭物,例如 预处理环境封闭物、热解室封闭物、多重盘管碳质重整容器封闭物、途 经固体碳质材料气体发生器系统的气体发生器处理流路的任何部分或全 部。在一些实施方式中,压力系统可以出于防止加压环境和非加压环境 之间连通等目的而密封,也可以出于将给料固体碳质材料密封于固体碳 质材料气体发生器系统中等目的而密封。
各种实施方式可以涉及将加热器系统连接在气体发生器处理流路 上。可以将所述连接理解为涉及仅令两个元件发生某种程度的相互关系, 例如连接在气体发生器处理流路上的加热器系统可以仅允许加热器系统 加至少部分热气体发生器处理流路。可以利用燃烧器、电子加热器等任 何适当的方式使这种方式的加热得以实现。在各种实施方式中,可以配 置加热器系统,使其适于为特定处理阶段供热。采用这种方式时,各种 实施方式中的加热器系统可以包括热解分解温度加热器系统、碳质重整 温度加热器系统、可变温度区加热器系统、配置为可提供125℉~135℉ 的温度的加热器系统、配置为可提供135℉~300℉的温度的加热器系统、 配置为可提供300℉~1,000℉的温度的加热器系统、配置为可提供 1,000℉~1,640℉的温度的加热器系统、配置为可提供1,640℉~1850℉ 的温度的加热器系统。
在各个实施方式中,气体发生器处理流路可以途经变温环境。变温 环境可以包括被加热为不同温度的气体发生器处理流路的邻接部分,所 述部分可以通过例如可变温度区加热器系统加热。一些实施方式可能会 利用在重力作用下流落的给料材料,例如其来自气锁阀(7)(图1;图2; 图3;图4;图12)底部并经由箱式炉封闭物(26)的壁(图1;图2; 图13)。这或许会直接形成变温环境,因此可能需要利用一个或多个动态 调整处理流参数来处理给料固体碳质材料。可以调整例如变温环境内的 总体操作温度,从而使从预处理区引入的入口导管能够提供例如约为 250℉~300℉的经升温的进入的给料固体碳质材料,该温度取决于任意 的各种可适当动态调整的处理决定性参数,例如负静电增强的水物种的 体积或者注入的废气的温度。可以在变温环境中形成温度梯度,可以由 输入区的约300℉向输出区升高至约900℉~1000℉。当然,可以使用能 够输出不同热量的任何适当的加热器系统来获得这种可变温度区。例如, 在一些实施方式中,可以配置一系列电子加热器、燃烧器等以产生变温 环境。
各种实施方式中的变温环境可以包括液化区。液化区可以是变温环 境中给料固体碳质材料于其中例如通过被加热至其液化温度而倾向于液 化的温度区。实施方式可以在变温环境中包括多个移动导向器(guide), 所述导向器可以是在移动通过所述变温环境时能够被加热到不同温度的 变温移动导向器,其中可以包括位于变温环境中的转液化 (trans-liquefaction)移动导向器,这些导向器可以用于通过变温环境和 液化区运输给料固体碳质材料。这种通过液化区的移动可以包括:在变 温环境的预液化温度区接收给料固体碳质材料,所述预液化温度区可以 具有低于液化给料固体碳质材料所需的温度;使给料固体碳质材料移动 通过给料固体碳质材料在其中液化的液化区;将液化的给料固体碳质材 料移动到后液化温度区,所述后液化温度区的温度可以高于给料固体碳 质材料液化温度。
在一些实施方式中,可以将多个转液化移动导向器连接到变温循环 回路(return)上。这种变温循环回路可以允许转液化移动导向器沿循环 路径移动通过变温环境。例如,进行这种循环运动的转液化移动导向器 可以在变温环境的一个温度区中出发,移动通过变温环境的一个或多个 其它温度区,然后返回其在变温环境的第一温度区中的最初起点位置, 这种循环可以反复进行。当然,采用任何各种适当的设备也可以实现这 种循环。例如,在一些实施方式中,变温循环回路可以包括环状循环输 送机系统,例如轨道进料器(10)(图1;图2;图3;图4;图13)。实 施方式还可以包括改变变温循环回路运行时的速度,以改变由多个转液 化移动导向器管理的给料固体碳质材料在变温环境中停留的停留时间。 通过这一方式,可以为轨道进料器(10)(图1;图2;图3;图4;图13) 提供可变回路循环。
在一些实施方式中,移动导向器可以是可转移的(translatable)移动 导向器。将移动导向器配置成可转移的涉及通过物理转移移动导向器自 身来移动与移动导向器相关联的给料固体碳质材料。例如,实施方式中 的移动导向器可以连接到变温循环回路上,回路的循环运动可以起到物 理地移动移动导向器位置的作用,例如这可以通过回路的循环运动来实 现。此外,这些移动导向器的这种可移动性与诸如旋转螺杆系统等不可 移动的运动系统相当,在后者中,螺杆自身的位置不可移动,运动只能 通过螺杆的旋转来提供。在一些实施方式中,移动导向器的可转移性有 助于防止移动导向器被液化的给料固体碳质材料粘住,其原因大概在于 移动导向器位置的移动可能会起到将液化给料推入较高的温度区的作 用,甚至可能在于循环改变移动导向器自身的温度可以避免使其保持在 液化温度。
变温环境中的循环的移动导向器还可以包括自动定期清理移动导向 器上的给料固体碳质材料,当移动通过液化区时所述给料固体碳质材料 可能被液化。例如,循环会涉及移动导向器温度的持续改变,可能包括 移动导向器循环通过可变温度体系时其温度的循环地升高和降低。移动 导向器的这种温度变化可以在预液化温度和后液化温度之间交替进行, 避免了使移动导向体始终保持为液化温度,在这种方式下,可以发现当 移动导向器在后液化温度中循环通过时与各个移动导向器相关联的液化 的给料固体碳质材料可能被汽化。因此,作为这种循环的结果,移动导 向器可以得到自动定期清理,大概由于液化的干固体碳质给料被系统地 汽化,因此移动导向器的粘结得以避免。在这种方式下,可以认为移动 导向器被配置成了能够避免保持为液化温度、可以循环升高和降低温度、 可以循环液化和汽化给料固体碳质材料,所述移动导向器还可以被认为 是具有抗粘合性的移动导向器。
在一些实施方式中,可以将轨道进料器和多个转液化移动导向器配 置成包括轨道加热刮削板。例如,在一些实施方式中,沿着轨道加热刮 削板(未示出)的底部纵向中心线下侧可以布置一排平行的渐进电子加 热器(progressive electric heater)(11)(图1;图2;图13),这些电子加 热器可以平稳地循序控制温度梯度。类似地,在一些实施方式中可以使 用选择产品气燃烧器歧管作为热源,可以将其置于外部并邻近轨道进料 器实施方式。刮削耐磨板可以根据需要定期更换,可以由硬化高温金属 材料制造或铸造。可以使用逆时针方向旋转的进料器轨道将给料固体碳 质材料移动到轨道进料器的底部下侧。
此外,在一些实施方式中,所述变温可以包括适于热解分解至少部 分给料固体碳质材料的热解温度,其中所述给料固体碳质材料沿气体发 生器处理流路途经所述变温环境。热解可以涉及在明显缺乏反应量的氧 的情况下加热给料固体碳质材料以引发给料固体碳质材料的分解,所述 分解可以是热反应、化学反应和汽化反应的结果。所述明显缺乏反应量 的氧或许不必完全无氧(尽管当然也包括此条件),它更倾向于仅包括下 述量的氧,即,当使所述给料固体碳质材料经历变温环境中时只能产生 不充分燃烧甚至是或不存在燃烧。在各种实施方式中,热解分解可以涉 及汽化碳质材料,例如汽化烃类或汽化选择产品气组分。此外,在一些 实施方式中,可以认为其中会生产热解分解的变温环境部分将因此而包 括热解室。
在一些实施方式中,在变温环境中热解分解给料固体碳质材料可以 包括主要以热解分解给料固体碳质材料。这种主要以热解分解可以涉及 通过将给料固体碳质材料经历长时间热解条件而高度热解。例如,实施 方式可以包括将给料固体碳质材料在变温环境的热解室中保持至少2分 钟、至少3分钟、至少4分钟、至少5分钟、至少6分钟、至少7分钟、 至少8分钟、至少9分钟、至少10分钟、至少11分钟、至少12分钟、 至少13分钟、至少14分钟、至少15分钟、至少16分钟、至少17分钟、 至少18分钟、至少19分钟或至少20分钟,例如可以通过改变变温循环 回路和与变温循环回路相连的多个移动导向器的速度来实现。这些保持 时间或许比常规热解时间长出很多,可以通过减少甚至消除由液化所导 致的粘结而实现,液化所导致的粘结是困扰常规热解系统的难题。
此外,可以通过最大化轨道进料器的表面积从而增加给料固体碳质 材料与热解室中热解条件的接触面积,促进各种实施方式中的热解或主 要以热解分解。例如,实施方式可以包括最大化轨道进料器(10)(图1; 图2;图3;图4;图13)的表面积,例如包括将轨道进料器的尺寸增大 为至少24英寸宽、至少30英寸宽、至少36英寸宽、至少42英寸宽、 至少48英寸宽、至少54英寸宽、至少60英寸宽、至少66英寸宽、至 少72英寸宽,至少3英尺长、至少6英尺长、至少9英尺长、至少12英 尺长、至少15英尺长、至少18英尺长和至少21英尺长。这些尺寸可使 暴露的表面积比常规的3级或4级螺旋进料热解系统设计高十倍至二十 倍,并且不存在前述粘结或堵塞的可能。
各种实施方式中的轨道进料器可以是集成的处理控制模块,并且所 述模块可以由时序计算机自动控制。可以监控处理流实施方式以提供可 调的时限,来延长或缩短与热、废气CO、负静电增强的水物种等接触的 通入的给料固体碳质材料进行完全反应的热解分解时间。在各种实施方 式中,轨道进料器系统设计的规模可以被定为大约每天自动处理50吨~ 500吨输入的给料固体碳质材料。当然,可以在一些实施方式中使用途经 可包括热解室的多个变温环境的多个轨道进料器,以提高给料固体碳质 材料的总通入量。可以将表面积最大化的轨道进料器、可调的温度、连 续的时间控制和轨道速度控制这些变量包括在实施方式中,以便允许延 长热解时间等,并提供能使可能包括少焦油和酚类化学级分的给料固体 碳质材料近乎完全热解分解的能力。在一些实施方式中,还可以添加少 量煅烧石添加剂,例如添加在预处理区中,由此可以使热解室中发 生的硫或焦油和酚类的初始裂化过程得到加速或催化。除了每月2~3天 的短期预防性维护,轨道进料器的可运行时间甚至可达100%。轨道进料 器的诸如链条、链轮和驱动轴等部件可以由高温合金金属原材料 之类或者其它可替代的合适的金属材料制造,另外,诸如轨道路轨(track flight)、底部轨道刮削耐磨板和加热板(未示出)等部件可以使用高温冶 金等专门定制铸造。轨道进料器驱动轴承可以是标准核工业高温密封单 元,它可以具有装于外部的可为轨道提供1转/分钟~5转/分钟的旋转运 动的变速马达驱动单元。可以安装其它自动排气安全减压控件和减压阀 (71)(图1;图2;图13;图14),它可以通过箱式炉封闭物(26)(图 1;图2;图13)的顶部安装在中心位置。当然,使用此处所述的变温循 环回路,排除了对通过此处所述的变温环境的热解室的任何类型的螺旋 螺杆或任何螺杆式运动系统的需求。
各种实施方式还可以包括磁性材料去除系统(12)(图1;图2),气 体发生器处理流路途经所述磁性材料去除系统,以磁性分离给料固体碳 质材料中的至少一种成分。这种磁性材料除去系统可以使用磁磁性吸 引给料固体碳质材料的金属构成成分。当需要除去非金属构成成分时, 实施方式还可以通过在金属氧化区生成该非金属构成成分的金属氧化物 并磁性吸引生成的金属氧化物来除去这种非金属构成成分。在一些实施 方式中,氧化可以通过将这种构成成分与被注入气体发生器处理材料流 路中的负静电增强的水物种反应,并磁性吸引反应的构成成分来实现。 此外,这种磁性分离的构成成分可以通过例如在重力作用下偏离气体发 生器处理流路并接收至电磁下落井(drop well)中而从气体发生器处理流 路中除去。当然,这种重力偏离可以通过磁铁来增强。在各种实施方式 中,可以布置所述电磁下落井,以便能在给料固体碳质材料离开变温环 境之前,甚至在热解之后,接收除去的构成成分。这种磁性分离的构成 成分的去除还可以降低固体碳质材料气体发生器系统内由所述构成成分 造成的磨损。这种去除还有助于提高选择产品气的纯度,提高选择产品 气的BTU含量,减少选择产品气中的污染物,或者还能生成磁性材料被 消磁的选择产品气。
在一些实施方式中,可以将诸如生成的脱挥发分的反应蒸汽和雾化 的颗粒材料等热解分解的碳质材料送至并通过文丘里注射器(13)(图1; 图2;图4;图8;图14)。而所述文丘里注射器进而具有与多级盘管碳 质重整容器(19)(图1;图2;图3;图4;图14)的入口配合的密封件。 文丘里注射器(13)(图1;图2;图4;图8;图14)可以直接连到多级 盘管碳质重整容器的最内侧的重整盘管(15)(图1;图2;图5;图6; 图7;图14),可能是初级重整盘管的输入装置(可能是输入管的开口) 上。可以向文丘里管侧入口提供可选的生产的选择产品气、生成的负静 电增强的水物种或者同时提供此二者,它们将在例如第一最内侧的重整 盘管(15)(图1;图2;图5;图6;图7;图14)的初始入口注入重整 盘管。作为附加的处理安全装置,可以使少量的选择产品气支流能够返 回注入到例如多级盘管碳质重整容器(19)(图1;图2;图3;图4;图 14)中,或者返回注入到文丘里注射器(13)中并通过所述文丘里注射 器(13)或通过文丘里注射器(17)(图1;图2;图8;图9;图14)。 这可以为其他的选择产品气提供移动的速率和压力,从而使在气体发生 器处理流中输送的碳质材料持续移入并通过多级盘管碳质重整容器19的 所有重整盘管(15)、(16)和(18)(图1;图2;图5;图6;图7;图 14)。如果在机械或处理方面暂时无法获得可用的废气和/或选择产品气, 则可以通过将系统处理水反馈到多级盘管碳质重整容器(19)(图1;图 2;图3;图4;图14)中来进行迅速的停机净化,从而为多级盘管碳质 重整容器提供完全的出口清理功能。如果或当因紧急关闭情况而需要时, 盘管潜热可以提供热能以进行即时的蒸汽清理活动。如果在文丘里注射 器(13)(图1;图2;图4;图8;图14)和/或文丘里注射器(17)(图 1;图2;图8;图9;图14)处可以提供负静电增强的雾并直接注入初 级重整盘管中,则可以进一步提供几乎即时的直接的蒸汽重整反应控制。 如果存在高表面活性剂或焦油质或蜡质的化学物质,或者要处理的是非 常干燥的输入给料固体碳质材料,或者即使是仅仅为了能够更加灵活而 需要其它处理控制变量,则可以使用诸如文丘里注射器(17)(图1;图 2;图8;图9;图14)等部件,并且还显示了文丘里注射器(13)的替 代实施方式。
在一些实施方式中,可以向变温环境中加入可能包括负静电增强的 蒸汽的负静电增强的水物种。所述加入负静电增强的水物种代表了在变 温环境中施行的可动态调整的处理决定性参数。负静电增强的水物种可 以途经返回注入管线(51)(图1;图2),并可以被预热升温至例如大约 1,800℉,还可能通过途经箱式炉封闭物(26)(图1;图2;图13;图14) 被预热。加入负静电增强的水物种可以涉及在由导轨进料器(10)(图1; 图2;图3;图4;图13)所进行的给料固体碳质材料的摄入时或许使用 文丘里管(未示出)进行喷雾。可以引入外部阀控制使负静电增强的水 物种的加入能够得到测量,以确定适当的处理控制设定点。
实施方式还可以涉及向变温环境加入废气,所述废气可以是加压废 气、加压到至少80psi的废气,或者以约75cfm~100cfm(立方英尺/ 分钟)速率移动的废气。所述废气的加入可以代表可动态调整的处理决 定性参数。例如,所述废气的加入可以用于进一步影响给料固体碳质材 料的温度,并可以在变温环境内提供原动力压力。例如,可以在负静电 增强的水物种注入变温环境的同时,由排出废气压缩机(8)(图1;图2; 图12)压缩其他的热废气并将压力调整为至少约80psi。这可以与文丘 里注射(未示出)协同进行,以便加入混有进入的给料固体碳质材料的 负静电增强的水物种的喷射。这不仅会进一步确立可使负静电增强的水 物种反应并有助于加速更完全的热解分解的处理决定性参数,还可以提 供其他反应性废气一氧化碳含量的注入,因而可能会加速蒸汽压力反应。 加压废气的注入还有助于调整和保持变温环境中的压力,例如,如果需 要可将该压力调整或保持为大于或等于80psi的控制压力。此外,来自 加入的预热废气的热量可用于实现总体热平衡,可以降低来自它气体发 生器系统要素的热量需求。
此外,实施方式还可以提供向变温环境中加入选择产品气,以获得 类似于加入废气、加入湿选择产品气、加入干选择产品气、加入再循环 的选择产品气、加入洗涤器再循环的焦油、加入洗涤器再循环的酚类、 加入洗涤器再循环的二氧化碳以及加入洗涤器再循环的固体的处理控制 优点。当然,所述加入还代表了可动态调整的处理决定性参数。
因此,在各种实施方式中,变温环境可以结合一种或多种可动态调 整的处理决定性参数,所述参数可以单独或结合使用。最初的给料固体 碳质材料的分解(可能是热解)可能沿着通过一定温度梯度逐渐升温的 移动轨道进料器的底侧长度发生。在实施方式中,所述温度范围约为 300℉~900℉,所述分解也可以在移动导向器(可能是轨道路轨)沿着 轨道进料加热器接触板(未示出)的表面向前刮削碳质材料时发生。给 料固体碳质材料可以向前移动并逐渐分解和汽化,形成较小的固体和颗 粒,并释放初始的碳转化气体。此外,给料固体碳质材料可以部分液化, 这可能与含有的有机物开始汽化成氢气、一氧化碳气体、烃蒸汽以及其 它选择产品气组分同时发生。通过例如利用轨道进料器速度变化来控制、 调整停留时间,给料固体碳质材料可以被送至并通过任何或所有焦化分 解反应的主体部分和液化阶段。分解(可能是热解)的含碳微粒材料和 最初的脱挥发分的气体以接近100%的通入量横渡输送入后续气体发生 器系统处理阶段,例如多级盘管碳质重整容器中。任何残余量的残存的 大颗粒炭、固体或无机金属或惰性材料,其中可能包括顺磁性有机或金 属化合物,可以被吸引并分离到电磁下落井(12)(图1;图2;图13) 中。这些分离的少量材料可以通过气锁接收器(未示出)间歇地转移到 外部容器中。可以筛选分级任何未完全分解的大粒径的碳质材料,将其 与下落井中的其它氧化或磁性碎片分开,并再循环返回至例如传送带 进料斗中。
不仅改变轨道进料器速度的物理动力学可以优化分解完成时间,使 其适于不同给料固体碳质材料的各种化学性质,还可以利用其它起协同 作用的可动态调整的处理决定性参数使其单独或一起优化几乎全部分 解,例如可以最大化转移到后续气体发生器系统处理器中的最初的脱挥 发分的气体。可以存在的可动态调整的处理决定性参数例如是:可以改 变或提高的热量和温度变化;可以调整注入的废气的浓度,例如一氧化 碳的比例;可以修改负静电增强的水物种的稀释度和注入比以加速碳变 换和蒸汽重整;可以改变通入的选择产品气组分的压力反应速度;可以 改变和调整获得的载入的蒸汽和微粒(可能含碳)或者灰分的质量平衡 比例,以便获得适宜的选择产品气产量。
可以对各种实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统进行配置, 使其能够再循环途经气体发生器处理流路的各种物质。所述再循环可以 涉及将在碳质材料气体发生器系统内的下游处理阶段中通过或可能生成 的材料返还到所述碳质材料气体发生器系统内的上游处理阶段。在各种 实施方式中,此返还可以通过附属于下游处理阶段且通往再循环输入装 置的再循环路径进行,所述再循环输入装置在上游处理阶段与气体发生 器处理流路相连。此外,各种实施方式中的再循环可以涉及明显的内部 再循环,例如,可以有基本大多数的再循环材料停留在固体碳质材料气 体发生器系统中,其中可能包括所有或几乎所有所述再循环材料。各种 实施方式中的再循环还可以包括超出再循环所述材料的环境标准。
例如,在一些实施方式中,用于固体碳质材料气体发生器系统的通 用处理流程可以涉及首先处理至少一部分给料固体碳质材料,产生经初 步处理的碳质材料,然后处理经初步处理的碳质材料,可能至少会生成 选择产品气的一些组分,并产生随后处理的碳质材料。有选择地分离随 后处理的碳质材料,将其分成第一处理的材料部分和第二处理的材料部 分。然后,例如通过利用附加的再循环路径,将第一处理的材料部分返 还到气体发生器处理流路的再循环输入装置。一些实施方式可以涉及例 如通过使用给料固体碳质材料重混器将返还的第一处理的材料部分与另 外输入的碳质材料混合和再处理。
当然,初步处理、随后处理和再处理的步骤可以涉及符合此处所述 的气化原理的任何适当种类的碳质材料处理——需要满足的所有条件仅 包括,初步处理的步骤需在随后处理步骤之前进行,以及随后处理步骤 需在再处理步骤之前进行。例如,这些处理步骤可以包括预处理碳质材 料、热解碳质材料、在多级盘管碳质重整容器中碳质重整碳质材料、在 初级重整盘管中第一次碳质重整碳质材料、在二级重整盘管中第二次碳 质重整碳质材料和在三级重整盘管中第三次碳质重整碳质材料。另外, 各种实施方式中的返还可以通过例如文丘里管或文丘里注射器实施以维 持通过再循环路径的压力条件或流速条件,例如所述压力可以维持在约 50psi~100psi,所述流速可以维持在约2,000fpm~约8,000fpm(英尺/ 分钟)。
此外,各种实施方式中的再循环可以涉及选择再循环路径,或许可 以从多通路径中选择。所述多通路径可以提供两个或更多再循环路径选 项,再循环的材料通过这些路径得以返还。例如,参考此处所述的常用 处理流程,多通路径的一个实例可以涉及在热解室中初步处理,在初级 重整盘管中随后处理,将第一处理的材料部分返还到热解室,以及在热 解室中再处理。另一个实例可以涉及在初级重整盘管中初步处理,在二 级重整盘管中随后处理,将第一处理的材料部分返还到初级重整盘管, 以及在初级重整盘管中再处理。当然,这些仅仅举例说明了一些实施方 式中的多通路径的一些可能构成,不应认为限制了符合此处所述原理的 多通路径的可能构成。
在各种实施方式中,途经气体发生器处理流路的材料可以被有选择 地分离。所述选择分离可能涉及选择要分离的材料的性质并利用该性质 实施分离。所述选择分离的实例可能包括筛选、溶解、磁性等。在一些 实施方式中,选择分离可以通过旋流器的涡流作用来完成。例如,实施 方式可以包括以下述条件运行旋流器,所述条件可能包括50psi~100psi、 1640℉~1,800℉和2,000fpm~8,000fpm,由此对气体发生器处理流路中 的材料实现选择分离。此外,选择分离可以包括根据粒径来进行,例如 可以有选择地分离粒径至少为350微米的碳质颗粒、有选择地分离粒径 至少为150微米的碳质颗粒、有选择地分离粒径至少为130微米的碳质 颗粒、有选择地分离粒径至少为80微米的碳质颗粒、有选择地分离粒径 至少为50微米的碳质颗粒、有选择地分离粒径至少为11微米的碳质颗 粒、有选择地分离粒径至少为3微米的碳质颗粒,以及有选择地分离灰 分。选择分离的其它方式包括物理分离,例如相分离、密度分离、筛选 分离、按未完全热解分解的碳质材料分离、按未完全碳质重整的材料分 离、按非均匀组成分离等等。此外,与此处所处的技术相符的选择分离 可以从气体发生器处理流中除去某些杂质,结果可能会提高选择产品气 的纯度、提高选择产品气的BTU值,或者可能会减少选择产品气中的污 染物。在各种实施方式中,如此获得的产品可认为是由此处所述的选择 分离作用得到的分离产物。
各种实施方式中的气体发生器处理流路可以途经多级盘管碳质重整 容器(19)(图1;图2;图3;图4;图14)。例如,处理流可以包括从 热解室中热解分解的碳质材料,例如可能是由变温环境压出的释放的气 体和含碳颗粒状物。多级盘管重整容器可以包括处理流将途经的两个或 更多重整盘管。处理流中输送的碳质材料可以在每一个所述重整盘管内 得到重整。所述碳质重整涵盖仅改变所述碳质材料的形态,例如由选择 产品气组分重整或重整为选择产品气组分,由未完全重整的碳质材料重 整或重整为未完全重整的碳质材料,由灰分重整或重整为灰分,或者由 各种类型的污染物重整或重整为各种类型的污染物。在一些实施方式中, 碳质重整可以涉及汽化碳质材料,例如汽化烃类或汽化选择产品气组分。 此外,重整盘管可能仅提供固体碳质材料气体发生器系统的碳质重整阶 段中处理流途经的盘绕的路径,例如在一些实施方式中可以是处理流通 过的盘绕的管路、管道或导管等。多级盘管碳质重整容器可以包括初级 重整盘管、二级重整盘管、三级重整盘管和实现碳质重整所需的一个或 多个其它重整盘管。
实施方式包括互补地配置至少两个重整盘管,其可以涉及布置这些 重整盘管使之彼此发生联系,以提高碳质重整处理的功效。例如,一些 实施方式涉及使至少两个碳质重整盘管螺旋嵌套。这种螺旋嵌套的布置 或许能够提高碳质重整的功效,因为它减小了多级盘管碳质重整容器占 用的体积,或者可能允许施加于螺旋嵌套结构的热量进行有选择的分布, 例如,可以对其中的一个盘管施加热量,并由其辐射到其它螺旋嵌套的 盘管上。在这种方式下,可以认为各个重整盘管起到了散热器的作用。 例如,实施方式可以涉及螺旋嵌套结构的初级重整盘管、二级重整盘管 和三级重整盘管,其中施加于螺旋嵌套结构的热量可以从一个盘管到另 一个盘管可变地三重分布,该结构可以起到具有三个部分的重整盘管散 热器的作用。当然,可以认为两个或更多个重整盘管互补配置的方式和 有选择地施加热量的位置和形态可以形成多种布置,它们代表了可选择 调整的处理控制参数,而后者有可能是可动态调整的处理决定性参数。
例如,在一些实施方式中,可以使用诸如一盘管位于另一盘管内侧 的水平螺旋嵌套结构的多级重整盘管。这种结构可以提供高温螺旋盘管 重整环境,它可以在最小的立体设计空间和占地面积内形成最大的长度, 可以如组件(19)和实施方式(15)、(16)和(18)(图1;图2;图3; 图4;图5;图6;图7;图14)所示。作为一个实例,组件(19)具有 可提供极其有效的热传递立体单元的嵌套结构设计,由此将管道总直线 长度最大的螺旋重整盘管容纳到立体体积最小的箱式炉封闭物(26)(图 1;图2;图13;图14)空间中。这种结构可以提供从最外侧的盘管(18) (图1;图2;图5;图6;图7;图14)到最内侧的盘管(15)(图1; 图2;图5;图6;图7;图14)的辐射热传递。这可以降低炉燃烧的总 BTU热量和输入的选择产品气所需要的能量,可以根据需要将炉温恒定 保持在1,600℉~1,800℉的温度范围内。
可以加热炉内的螺旋重整盘管组件(19)并将温度保持在升高的水 平,例如保持在约1,600℉~约1,800℉。此外,还可以利用计算机化的 和自动控制的燃烧器歧管系统(14)(图1;图2;图14;图9)加热该 炉。燃烧器可以利用再循环的选择产品气作为可燃烧的燃料来源,也可 以交替地连接到外部燃料源,例如带有压力的丙烷罐,提供的外部燃料 源可以作为初始启动燃料源等。在螺旋重整盘管组件19中,强制通燃 烧系统的燃烧器歧管可以将三个重整盘管(15)、(16)和(18)(图1; 图2;图5;图6;图7;图14)全部保持在升高的温度,此温度可能至 少为约1,600℉,以便促进碳质重整,例如,基本所有雾化的颗粒状材料 在移动通过所有三个重整盘管的合并长度时可以被充分完全地碳质重整 (例如在蒸汽存在下)成选择产品气组分,例如可能被碳质重整成一氧 化碳和氢气。在实施方式中,燃烧器歧管系统(14)(图1;图2;图14) 可以被置于箱式炉封闭物(26)的内侧上,例如可以被置于底侧壁上, 还可以在两个相对的侧壁上向上延伸三分之一(未示出)。燃烧器喷嘴可 以穿过可能具有压密焊件的箱式炉封闭物(26)(图1;图2;图13;图 14),并可以进一步穿过大约12英寸厚的高温玻璃绝热体(可能每个 燃烧器喷嘴管道都围有陶瓷隔热层(cone))。喷嘴可以有目的地以一定 度安置,以便产生有选择地施加的热分布,例如产生沿螺旋重整盘管 结构(19)(图1;图2;图3;图4;图14)的整个反应器实体表面(可 能遍及三维螺旋嵌套结构)均匀分布的热层(blanket)。为尽可能高地提 供热量和延长寿命,重整盘管(15)、(16)和(18)(图1;图2;图5; 图6;图7;图14)可以由高强度且高温InconelR、其它此类金属管或者 其它可替代的合适的金属材料制造。重整盘管(例如每一嵌套盘管)的 直径可以从约3英寸的直径至约8英寸的直径变化,管的长度也成比例 地变化,这取决于每天要处理的输入给料量的吨位,目的是保持处理气 体能够以优化的速度通过多级碳质重整盘管容器和结合于此的任何选择 分离器。
如螺旋重整盘管组件(19)中所示例的初级重整盘管的运行条件可 以包括至少50psi~100psi、1,640℉~1,800℉和流速为5,000fpm~ 20,000fpm的运行条件。与之相似,如螺旋重整盘管组件(19)中所示例 的二级重整盘管的运行条件可以包括至少50psi~100psi、1,640℉~ 1,800℉、流速为5,000fpm~20,000fpm和重整时间可达大约5秒的运行 条件。此外,如螺旋重整盘管组件(19)中所示例的三级重整盘管的运 行条件可以包括至少50psi~100psi、1,750℉~1,850℉、流速为5,000fpm~ 20,000fpm和重整时间可达大约4秒的运行条件。还是如螺旋重整盘管组 件(19)所示的多级盘管碳质重整容器的总重整时间可以为大约4秒~ 大约10秒。
此外,实施方式可以包括向多级盘管重整容器的至少一个重整盘管 中加入有利于反应的材料,例如可以通过利用文丘里注射器、利用废气、 利用加压废气、利用预热的废气和通过有利于反应的材料的输入装置, 在初级重整盘管之前加入、在初级重整盘管和二级重整盘管之间加入、 在二级重整盘管和三级重整盘管之间加入和在三级重整盘管之后加入。
各种实施方式中的多级盘管碳质重整容器内的碳质重整包括使用碳 质重整材料选择分离器,例如可以通过利用旋流器的涡流作用,有选择 地分离容器内各处的碳质材料。可以使用一个或多个选择分离器并将其 布置在多级盘管碳质重整容器内适当的位置,例如可以在初级重整盘管 之前、在初级高造盘管和二级重整盘管之间、在二级重整盘管和三级重 整盘管之间,或者可能在三级重整盘管之后实现选择分离。在此方式下 的选择分离可以在途经多级盘管重整容器的重整盘管时对一定质量的碳 质材料进行连续精炼,例如可以在碳质颗粒由一个盘管转移到另一个盘 管的过程中连续减小其粒径。此外,例如通过碳质重整材料再循环路径, 这种经选择分离的碳质材料还可以被再循环至气体发生器处理流路的任 何合适的位置,例如预处理区、热解室、初级重整盘管、二级重整盘管, 这可以通过利用文丘里注射器、利用废气、利用加压废气、利用预热的 废气等来进行。
例如,在一些实施方式中可以在初级重整盘管(15)(图1;图2; 图5;图6;图7;图14)的终端出口处安装旋流器(20)(图1;图2; 图14)。这种旋流器可由高温InconelR或者其它可替代的合适的金属材料 等制造。在实施方式中,可以设计旋流器以除去碳质材料,例如能够除 去大部分载入焦炭的颗粒材料,所述材料具有例如大约80微米~大约 150微米或更大的粒径。可以将文丘里管(可以是文丘里注射器)连接在 旋流器底部出口上,由此可以控制对积累的经选择分离的碳质材料例如 炭碎片等的定期清空,以便再循环回例如热解室处。这种再循环可以允 许诸如含碳的焦炭颗粒等再循环的碳质材料发生进一步的热解。文丘里 管(可以是文丘里注射器)可以设置有来自生成的选择产品气的输送歧 管(21)(图1;图2;图8;图9;图14)的支流注射口,在该处还可以 提供有助于清理旋流器中的经选择分离的碳质材料的可变的分压。此外, 文丘里注射器单元(17)(图3)可以连接(可以通过法兰连接)到旋流 器(20)的顶部出口上,可能会用到核工业设计中的高温Flexatalic垫圈螺栓组件。文丘里注射器(17)还可以连接(可以通过法兰连接)到 例如二级重整盘管(16)(图1;图2;图5;图6;图7;图14)的输入 口上,并可以向重整盘管(16)中提供另外的紊流蒸汽重整。
可能对于应用旋流器(22)(图1;图2;图14),碳质材料选择分 离序列可以为二级重整盘管而重复执行。旋流器(22)可以起到除去诸 如载入的炭颗粒等碳质材料的作用,使所述颗粒的尺寸降至大约50微 米~大约130微米,这可以通过将旋流器从二级重整盘管(16)(图1; 图2;图5;图6;图7;图14)的出口连接(可以通过法兰连接)到三 级重整盘管(18)(图1;图2;图5;图6;图7;图14)的入口来实现。 文丘里注射器(17)(图1;图2;图8;图9;图14)还可以安装在旋流 分级机(22)的顶部出口与三级重整盘管(18)的进入点之间的管道法 兰连接等中。这种另外安装的文丘里注射器(17)(图1;图2;图8;图 9;图14)还可以提供加速的碳质重整,可能会额外降低正在生成的选择 产品气流中的CO2和其它烃类的浓度。利用旋流器(20)(图1;图2; 图14),可以提供可注入再循环的选择产品气支流的具有底部出口的文丘 里管(可以是文丘里注射器),所述文丘里管可以利用分压定期清空诸如 焦炭颗粒材料等经选择分离的碳质材料,并可以再循环回热解轨道进料 器或初级重整盘管中。通过例如在初级重整盘管中对回收的焦炭颗粒材 料进行再处理,可以提供对碳质材料,例如几乎所有焦炭有机碳含量的 再循环回收。
还可以包括两台旋流器(23)(图1;图2;图14)(可以是三级最 终精加工旋流分级机(tertiary final polish cyclone classifier)),它们可以 与例如三级重整盘管(18)(图1;图2;图5;图6;图7;图14)等的 出口相连(可以通过法兰连接)。它们可以被提供为彼此串联连接的管布 置,并可以有选择地分离和除去任何残留的碳质材料或载入灰分的颗粒 材料,例如粒径的可除去范围可以是:10%的粒径为1微米的颗粒被除 去,25%的粒径为2微米的颗粒被除去,35%的粒径为3微米的颗粒被 除去和100%的粒径为15微米的颗粒(或上述所有粒径)被除去。在实 施方式中,可以使用二级串联的(two series-staged)精加工旋流器(23), 以便确保避免碳质材料的任何可能的后污染(例如仍具反应性的焦炭材 料或者载入的灰分基质)污染最终生成的选择产品气。此外,还可以使 用除灰系统,例如自动净化双重气锁阀系统,以便将任何细灰颗粒材料 定期从所述旋流器清空到灰分接收系统和自动清除部。
各种实施方式中的气体发生器处理流路可以途经固体碳质材料气体 发生器系统的除灰区(78)(图1;图2)。这可以在图1和图2的一个实 施方式中概念性地说明。在实施方式中,微粒状材料可能通过多级盘管 碳质重整容器。该微粒状材料可以通过旋流器(23)(图1;图2;图14) 进行充分的(甚至可能高达95%或更高)选择分离。这些经选择分离的 微粒状材料的大部分可能是惰性的,并作为非碳和非反应性灰分基质存 在。可以从气体发生器处理流路中有选择地分离这种灰分基质材料,以 便消除几乎全部的颗粒污染,并确保维持最终的选择产品气的高品质纯 度。
可以通过除灰处理系统(可能是气密的和加压的)由此两个旋流器 (23)(图1;图2;图14)每一个均可将收集的灰分通过连接穿过箱式 炉封闭物(26)(图1;图2;图13;图14)的密封导管清空到诸如较小 的灰分接收容器(24)(图1;图2;图15)中。灰分可以通过双重气锁 和三重(可能是滑动启动)阀系统(7)(图1;图2;图15)从两个旋流 器中取出。在实施方式中,顶部的和底部的阀开到开通位置时,中间的 阀可以保持关闭。这样热灰分就可以通过重力作用间歇地降落到顶部的 接收容器和底部的接收容器(24)(图1;图2;图15)中。灰分可以从 底部接收容器(可能略经冷却)向下落入椭圆形的输送机螺旋槽和分离 灰分回收单元(25)(图1;图2;图15)中,随后可能被输送到相邻的 移动贮存器,例如冷却箱中。诸如滑阀(7)等阀可以是气动的,并可以 根据互换时间循环开启和关闭,所述互换时间例如约为30分钟,或者由 工艺计算机的设定点控制。为了在灰分接收容器(24)内产生额外的灰 分冷却时间,可以提供可调整的阀开动时间频率。此外,灰分接收容器 甚至滑阀组件可以由高温材构成。除去的灰分(可能取决于输入的碳 质给料的化学组成)是一种具有再出售潜力的物品,它可以作为高级矿 物肥料添加剂,也可以用作水泥建筑砌块制造作业中的水泥 (cementaceous)填料。
各种实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统可能会产生污染的 选择产品气。该污染物可以只包括倾向于降低选择产品气品质的任何物 质。所述污染物的实例包括例如化学副产物、热学副产物、热解副产物、 碳质重整副产物、二氧化碳、碳酸盐、不溶性固体、焦油、苯酚、烃类 和其它颗粒状物。因此,实施方式应该能够分离大量污染物并生成洗净 的选择产品气。这可以通过图1和图2中的处理实施方式概念性地说明。 所述分离可以以符合此处所述原理的任何适当方式完成,例如可以通过 热解、筛选、磁力、涡流作用等完成。在一些实施方式中,所述分离可 以通过将污染物溶解在污染物溶解物质中来完成,所述污染物溶解物质 可以放置在所述气体发生器处理流路所途经的选择产品气组分洗涤器 内。这种溶解还可以包括提高选择产品气的纯度,提高选择产品气的BTU 值,减少选择产品气中的污染物,或者产生符合此处所述原理的具有一 种或多种上述性质的洗净的选择产品气。
某些实施方式中的污染物溶解物质可以包括负静电增强的水物种。 污染物分离可以发生于将污染物溶解在所述负静电增强的水物种时,这 可能会通过氧化反应、还原反应、吸附凝结反应、吸收凝结反应等进行。 因此,所述溶解可以涉及凝结、分离、絮凝、沉淀、沉降、冷凝、精加 工、过滤、通过最终极化的介质精加工过滤除去,和通过电沉淀去除所 述污染物的去除。
污染物溶解物质还可以包括冷却的污染物溶解物质。例如,实施方 式可以包括通过选择产品气组分洗涤器中的冷却的污染物溶解物质降低 选择产品气的温度,例如从高于大约1700℉降至低于大约175℉。此外, 使用冷却的污染物溶解物质降低选择产品气的温度还可以防止选择产品 气中的污染物在冷却时发生玻璃化固化,同时污染物可能会溶解在污染 物溶解物质中而已除去污染物的选择产品气被保持非玻璃化状态。
此外,各种实施方式中的选择产品气组分洗涤器可以至少包括初级 溶解环境和二级溶解环境,例如可以是初级洗涤器槽和二级洗涤器槽。 这种多级溶解环境可以提供对选择产品气的多阶段洗涤,例如是因为其 中一个洗涤阶段可能不足以完成所需程度的洗涤,或者是因为例如为了 降低正被洗涤的选择产品气的温度而需要将各个洗涤步骤分散在多个阶 段。例如,在一些实施方式中,在初级洗涤环境中的初次洗涤可能被设 定成将选择产品气的温度从高于1,700℉降低至低于550℉,而在二级洗 涤环境中的第二次洗涤可能被设定成将选择产品气的温度从高于450℉ 降低至低于150℉。当然,多阶段的洗涤可能需要处理其它处理参数,例 如其中初级溶解环境可能被设定成从选择产品气中除去70%~80%的污 染物,而二级溶解环境则设定成除去一些其它部分的残留的污染物。
因此,实施方式可以涉及将一种或多种负静电增强的水物种,例如 大部分离子化的水物种和可能具有高度反应性的氧蒸汽气体(可能利用 了单线态氧),混合并注入气体发生器处理流路途经的选择产品气组分洗 涤器。输送入气体发生器处理流路的污染物可能随后被溶解在所述水物 种中。所述污染物可能还会在整合到选择产品气组分洗涤器中的若干分 离设备的一个或几个中从水物种中进一步除去。在这种布置中,负静电 增强的水物种和热合成气将发生反应接触。由此可能出现污染物的聚结 和氧化,并导致产生CO2(可能氧化成CO3聚集体)、不溶物、焦油、酚 类和其它烃类污染物从而絮凝、沉淀和/或沉降,它们可用于所述污染物 的最终极化介质精加工过滤电沉淀去除。
此外,本发明技术的实施方式还可以提供其它的选择产品气最终纯 化和净化系统。其中有一些是对如洗涤器区(79)(图1;图2;图16) 等所示的实施方式的描述中所明确指出的,其中包括(但不必需)以下 部件:
部件(27):连接于洗涤器槽入口圆筒的隔热连通管(可能含有1800℉ 的合成气),
部件(28):混合(可能是合成气/VIPTM/离子水)注射器圆筒,
部件(29):温度可降至350℉的VIPTM(蒸汽离子等离子体,Vapor Ion Plasma)离子水和合成气初级洗涤器槽,
部件(30):VIPTM离子水喷射歧管,
部件(31):VIPTM蒸汽离子等离子体发生器
部件(32):VIPTM注射离子H2O喷雾扩散器(Spray Diffuser),
部件(33):再循环流(可能是重壁的)槽和冷却水分离槽,例如用 于焦油/酚类滴出,
部件(34):自动控制H2O平衡阀,
部件(35):VIPTM离子水和合成气二级洗涤器槽,例如用于最终的 烃类去除,
部件(36):洗涤器H2O回收再循环
部件(37):VIPTM冷却H2O返还歧管,
部件(38):冷却水槽(焦油/酚类)流出返还管线,可将再循环回 收的物质返还到热解区(75)的轨道进料器的脱挥发分区,或使其在后 处理区(76)的Roto-ShearTM冷凝器单元中分离,
部件(39):连接于二级洗涤器槽的合成气管(可能是350℉的连通 管),
部件(40):(可能是自动控制的)温度冷却器,
部件(41):气体/液体蛇形热交换机,
部件(42):可能通过极化介质过滤器连接于电过滤器(eFILTTM) 的输送歧管(可能80℉),
部件(43):eFILTTM再循环泵(可能是极化介质过滤器),
部件(44):eFILTTM流体过滤歧管,
部件(45):可能是极化介质过滤器的eFILTTM,可以按粒度(per fine) 除去固体(可能粒径为1微米),包括消除“CO2向CO3的转化”,
部件(46):连接于实施方式(51)的VIPTM离子化的H2O和固体浆 料旁通管路,
部件(47):过滤的VIPTM,可能将离子化的H2O再循环回初级洗涤 器槽,
部件(48):流向盛放和沉降槽的eFILTTM回洗水,
部件(49):回洗H2O浆料盛放和沉降槽,
部件(50):再循环冷却水分离槽溢流,
部件(51):连接于轨道进料器注射的共同返还管线(VIPTM/离子化 的H2O/固体),
部件(52):为反应器燃烧器进料的合成气支流歧管,
部件(54):精加工(除去H2O)聚结器和冷凝器,
部件(55):精加工合成气(精细微米)过滤器,
部件(56):回洗固体Roto-Shear(rSTM)螺旋浓缩器和分离器,
部件(57):洗涤器槽液位计和控制器
部件(58):系统组分溢流排出管线,
部件(59):溢流盛放槽和VIPTM离子化的H2O与回洗H2O收集槽,
部件(60):合成气输送压缩机,
部件(61):连接于系统收集接收闪蒸器单元的排出管线,
部件(62):VIPTM离子化的H2O泵,
部件(63):外部补充水管,
部件(64):过滤器回洗水输入管线,
部件(65):向(可能是外部)回收单元转移的浓缩固体,
部件(69):最终的CO2分离(可能是分子筛单元)(如果需要),
部件(70):最终输出的高纯度[可能550BTU~650BTU]合成气(可 能清除了NOx、SOx、CO2和有机蒸汽)气流,
部件(71):安全泄压阀(可能是自动压力的),
部件(72):外部火焰系统(可能是自动燃烧的),和
部件(73):VIPTM离子化的H2O和固体浆料泵。
在各种实施方式中,至少部分被分离的污染物可以在固体碳质材料 系统气体发生器系统中再循环和于其中进行再处理。因此,实施方式可 以涉及返还这种被分离的污染物,例如通过附属于选择产品气组分洗涤 器的污染物再循环路径将其返还至气体发生器处理流路的污染物再循环 入口。此外,所述再循环可以涉及选择再循环路径,或许可以从多通路 径中选择。在一些实施方式中,所述多通路径可以途经给料固体碳质材 料处理器、选择产品气组分洗涤器、污染物再循环路径和气体发生器处 理流路的污染物再循环输入装置。此外,在各种实施方式中,使污染物 再循环路径途经污染物再循环输入装置可以涉及途经预处理区的再循环 输入装置、热解室、多级盘管碳质重整容器、多级盘管碳质重整容器的 初级重整盘管、多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管或碳质重整容器 的三级重整盘管。另外,在各种实施方式中,污染物再循环路径还可以 包括文丘里管甚至是文丘里注射器,例如或许有助于移动污染物使其通 过再循环路径。
各种实施方式可以包括气体发生器处理流路途经的选择产品气组分 形成区。根据此处所述的原理,所述选择产品气组分形成区可以仅仅是 选择产品气组分于其中形成的气体发生器处理流路的任何部分。例如, 在各种实施方式中,用于生成含一氧化碳的选择产品气组分、含氢的选 择产品气组分或者具有受控的摩尔比的选择产品气组分的处理阶段都可 以是选择产品气形成区。此外,实施方式还可以包括选择产品气形成区。 同样地,根据此处所述的原理,所述选择产品气形成区可以仅仅是选择 产品气于其中形成的气体发生器处理流路的任何部分。当然,所述选择 产品气可以包括如本说明书别处所述的任何各种特征。
各种实施方式中的气体发生器处理流路可以途经产品气燃烧制备辅 助处理区(76)(图1;图17)。实施方式可以提供生成的选择产品气的 支流的返还,或许可燃的550BTU~650BTU/磅,例如可以将其从生成 的选择产品气出口导管(52)(图1;图2)返还到燃烧器(14)(图1; 图2;图14)中。它还可以从生成气体排出管(52)进一步延伸从而向 文丘里进料管(53)(图1;图2;图17)(可能是文丘里注射器)提供可 选的选择产品气进料,为多级盘管碳质重整容器等提供入口连接。支持 燃烧进行的燃料可以由再循环回路自主提供,提供量可能少于或等于正 在生成的选择产品气总量的15%的水平。
实施方式可以包括空气分离单元(66)(图1;图2;图17),其中 可能包括用于从进入的空气中减少至少部分氮气的空气摄入和氮气减少 区。在此方式下,可以产生富氧空气流的供应,固体碳质材料气体发生 器系统中的氮含量可能会降低。例如,可以将富氧管线连通到燃烧器上, 由此提高输入的氧浓度,例如使氧浓度达到大约30%,这样进而可以降 低对选择产品气的再循环需求例如以支持炉燃烧操作温度,例如可将选 择产品气的再循环需要量降低到低于10%的水平。此外,空气分离单元 (66)(图1;图2;图17)也可以大大地减少燃烧空气摄入流中的氮含 量,例如可以支持一个或多个燃烧器的燃烧运行,这可以充分减少下述 情况的生产,即,氮污染物被载入到气体发生器处理流路,包括可能被 载入到最终生成的选择产品气中。由此氮氧化物污染和排放的可能性会 被大大降低、消除,甚至实际上会不存在这种情况。可以提供燃烧可调 性折流板比例化气流调节扇(67)(combustion adjustable baffle proportioning flow air fan)(图1;图2;图17),以便测量摄入的大气空 气和再循环的选择产品气(可能还有空气分离单元(66)富氧气流)的 量,此二者可以作为强制通风燃烧混合气流进入燃烧器(14)。另外,支 流富氧管线(68)(图1;图2;图17)可以连接(可以作为旁通管路连 接)到负静电增强的水物种的产生单元、例如可能是一个或多个VIPTM蒸 汽离子等离子体发生器单元(31)(图1;图2;图10;图16)上。在这 些单元之外所额外输入的更加浓缩的氧,例如含有活性氧的物质,可以 大大增强输出的负静电增强物种,例如可以将蒸汽离子等离子体单线态 氧或过氧化氢基离子浓缩物注入离子化氧水汽中,这种做法可以应用于 各种实施方式中的整个固体碳质材料气体发生器系统中。因此,实施方 式可以提供缺乏氮的选择产品气,这种选择产品气实际上是氮氧化物含 量最小化的选择产品气、纯化的选择产品气,甚至是高BTU含量的选择 产品气。
各种实施方式中的固体碳质材料气体发生器系统可以使输入的给料 固体碳质材料进行许多化学反应序列。合成气生产中通常所认为的基本 化学反应序列可由下表1中所示的序列代表,但是本发明技术适用于许 多化学反应序列,而不应被认为仅局限于以下序列:

表1
在一些实施方式中,本发明技术的处理决定性参数允许对此执行该 化学反应序列或其它化学反应序列,事实上,甚至可能允许在固体碳质 材料气体发生器系统中采用非化学处理方式来生成高能含量、纯净或者 高产率的选择产品气,例如可以修改所述化学反应序列,使之能够充分 适用于给料固体碳质材料中含有的大部分甚或几乎所有的碳。例如,实 施方式可以涉及动态调整至少一个所述处理决定性参数,这可能可以通 过利用可动态调整处理流的调节器来进行。这种调整的动态特性源自可 以在气体发生器系统运行的同时进行这种调整的能力。例如,实施方式 可以包括利用处理条件传感器传感至少一个处理条件,并根据所述传感 条件,利用传感器响应性可动态调整处理的流调节器调整至少一个处理 决定性参数。当然,传感可以通过多种适当方式中的任意一种来完成, 例如传感温度、传感压力、传感处理材料组成、传感一氧化碳含量、传 感二氧化碳含量、传感氢含量、传感氮含量、传感硫含量、通过气相色 谱仪传感、通过质谱仪传感等等。类似地,多种调整中的任何一种都会 利用处理流调节器而在响应上受到适当的动态影响,例如适当的输入装 置、注射器、分离器、返还器、定时器等等。这种调整的实例包括加入 水,加入预热的水,加入再循环的水,加入负静电增强的水物种,加入 预热的负静电增强的水物种,加入再循环的负静电增强的水物种,加入 蒸汽,加入再循环的蒸汽,加入负静电增强的蒸汽,加入再循环的负静 电增强的蒸汽,加入废气,加入预热的废气、加入加压的废气,加入再 循环的废气,加入再循环的未完全热解分解的碳质材料,加入再循环的 未完全重整的碳质材料,加入至少一种再循环的污染物,加入至少部分 选择产品气,加入至少部分湿产品气,加入至少部分干选择产品气,加 入至少部分再循环的选择产品气,改变处理停留时间,改变处理流速, 改变处理流紊流度,改变处理流空化,改变多级重整盘管中选择施加的 热分布,改变变温环境中的温度梯度,改变变温环境中的液化区,有选 择地分离碳质重整材料等等。在一些实施方式中,这些参数可以以下述 方式决定处理,即,它们的调整会影响进而可能决定气体发生器系统中 处理的固体碳质材料的结果。
此外,这种动态调整可在具有适当输入的气体发生器流路的任何适 当位置受到影响,其中可能包括在预处理区,在热解室,在多级盘管碳 质重整容器,在选择产品气组分洗涤器等处,甚至可能体现在该气体发 生器系统的模块部分的一些实施方式中。在符合这种调整的动态特性之 外,还有可以自动进行的调整,例如通过计算机控制的调整。这种动态 调整可以在极短的响应时间内完成调整,例如所述时间可能短至小于 0.5秒、小于1秒、小于2秒、小于3秒、小于4秒、小于5秒、小于 10秒、小于15秒、小于30秒、小于45秒、小于60秒、小于90秒等等。
当然,各种实施方式可以涉及在各种适当形态下进行这些动态调整。 例如,实施方式可以包括设立可调整设定点,并定期测试处理条件。所 述设定点可以涉及进行处理至设定规格,例如设定的时间、温度或压力 等。在此方式下,例如通过测量处理时间、温度或压力等定期测试处理 条件,可以允许在实际处理条件不足时确定与设定点相关和处理条件和 适当的动态调整。适当形式的其它实例可以包括例如使用给料评价系统 利用例如化学、粒径、硬度、密度等性质来评价给料固体碳质材料,并 相应地响应动态调整处理流的条件。在一些实施方式中,响应动态调整 可以涉及影响选择产品气,例如可以提高纯度、提高BTU含量、减少污 染物或者生成具有一种或多种上述性质的选择产品气。
实施方式可以涉及确定地建立化学计量目标化学环境。这可能涉及 创立一些条件,其中包括给料固体碳质材料可以置于其中的加压环境, 其目标是将给料固体碳质材料转化为需要的产品,例如可能是需要的选 择产品气。这种环境当然是化学的,它涉及给料固体碳质材料的一种或 多种组分会参加的化学相互作用,甚至是与所述化学相互作用相关的简 单非化学条件,例如温度条件、压力条件、相条件等等。可以利用化学 计量分析来明确鉴定给料固体碳质材料的各种组分和所需产品之间的重 要关系,例如使用多大量的所述的组分或者可以通过什么化学反应序列 才能将给料固体碳质材料转化为所需产品。根据鉴定出来的关系,适当 时可以利用化学计量的补偿来加入或除去一些化学组分,例如可以按照 鉴定出来的关系的比例达成各种组分的总体平衡。在各种实施方式中, 可以通过化学计量的目标调整补偿器,在固体碳质材料气体发生器系统 中实现化学计量的补偿,所述化学计量的目标调整补偿器例如是符合此 处所述的原理的各种适当的输入装置、输出装置、注射器、净化装置、 可动态调整处理流的调节器等中的任何一个。
一些实施方式可以涉及以极其适于选择产品气的方式化学计量地控 制碳含量。这可能会涉及将此处所述的化学计量原理应用于给料固体碳 质材料的碳含量和要生产的目标选择产品气的碳含量之间的关系。例如, 这种化学计量的应用可以涉及改变通过固体碳质材料气体发生器系统不 同处理阶段的碳的量。处理可以涉及增加通过气体发生器处理流路的碳 含量,以确保有足够量的碳用于与通过固体碳质材料气体发生器系统各 个处理阶段的其它处理材料进行完全的相互作用。其一个目的是在选择 产品气中获得目标碳含量,例如可以根据给料固体碳质材料可能参与的 化学反应序列的摩尔比来获得,或者还可以获得碳与目标选择产品气中 其它化学组分的需要的摩尔比。当然,这只是关于如何化学计量地控制 碳含量的一个实例,不应认为该实例限制了符合此处所述原理的适用于 化学计量控制碳含量的方式。控制碳含量的其它实例包括加入碳、加入 一氧化碳、加入废气、加入加压废气、加入预热的废气、加入未完全热 解分解的碳质材料、加入未完全重整的碳质材料、加入至少部分选择产 品气、加入至少部分湿选择产品气和加入至少部分干选择产品气。此外, 各种实施方式中的化学计量的目标调整补偿器当然还可以包括化学计量 目标碳调整补偿器。
在一些实施方式中,确定地建立化学计量目标化学环境可能仅涉及 如本说明书其它地方所述的改变输入的给料固体碳质材料。类似地,这 种建立可能仅涉及如本说明书其它地方所述的改变输出的选择产品气, 例如可以改变选择产品气的品质。此方式下的输入和输出的改变当然可 以改变输入和输出的材料之间的关系,因而可能为应用此处所述的化学 计量原理提供了合适的机会。
在一些实施方式中,确定地建立化学计量目标化学环境可以涉及选 择要输出的产品气,评价输入的给料固体碳质材料,和确定适于由所述 给料固体碳质材料产出所述选择产品气的化学反应序列。评价给料固体 碳质材料当然可以利用化学计量的评价,例如可以鉴定可能与适于产出 选择产品气的可能的化学反应序列相关的给料固体碳质材料各构成成分 的比例、量和化学性质。可以采用适当的评价系统,例如化学传感器、 温度传感器、压力传感器、材料组成传感器、一氧化碳传感器、二氧化 碳传感器、氢传感器、氮传感器、气相色谱仪、质谱仪等等。此外,实 施方式还可以涉及根据化学计量供给化学反应物从而例如足以满足化学 反应序列的摩尔比,足以使给料固体碳质材料充分完成化学反应,足以 生产高输出量的选择产品气,足以临时加速所述化学反应序列,或者足 以实施其它化学计量的目标事项。这种化学反应物的供给当然会受到适 当的化学计量目标化学反应物输入的影响,例如会受到输入的摩尔比、 输入的给料转化、输入的高输出选择产品气或输入的催化剂等的影响。
各种实施方式中的废气可以用于确定地建立化学计量目标化学环 境。例如,废气与化学环境的相互作用可以产生化学计量的目标条件, 例如,其中废气中的碳含量有助于化学计量地调整化学环境中的碳水平。 当然,这一实例只是对废气的化学计量性质的说明性描述,废气可以以 其它方式促进确定地建立化学计量目标化学环境。此外,这种化学计量 地利用废气的形式可以与此处所述的原理相一致。例如,废气可以被加 压到至少80psi。废气可以被预热到适于某一给定的处理阶段的温度,例 如至少125℉、至少135℉、至少300℉,至少600℉或至少1,640℉。废 气可以被再循环,可能包括被再循环至预处理区,被再循环至热解室、 被再循环至多级盘管碳质重整容器、被再循环至多级盘管碳质重整容器 的初级重整盘管、被再循环至多级盘管碳质重整容器的二级重整盘管、 或被再循环至多级盘管碳质重整容器的三级盘管。此外,可以认为废气 的化学计量使用会影响至少一个如本说明书其它地方所述的处理决定性 参数,例如通过升高温度,保持压力,升高压力,化学反应,临时加速 化学反应序列,置换来自给料固体碳质材料的至少部分氧含量,置换来 自给料固体碳质材料的至少部分水含量,为所述给料固体碳质材料确定 地建立化学计量目标化学环境和化学计量地控制碳含量来影响。当然, 废气的化学计量使用会受到符合此处所述原理的适当的废气注射器的影 响。
在各种实施方式中,确定地建立化学计量目标化学环境可以包括加 入有利于处理的材料和排出多余的处理材料。加入有利于处理的材料可 以仅涉及向处理环境中加入可能有利于化学计量条件的材料,例如按照 化学反应序列的摩尔比将材料供给至平衡量,或者加入材料以引发或催 化所述化学反应序列。有利于处理的材料的实例可以包括但不限于碳、 氢、一氧化碳、水、预热的水、负静电增强的水物种、蒸汽、负静电增 强的蒸汽、选择产品气、湿选择产品气和干选择产品气。类似地,排出 多余的处理材料可以仅涉及除去对于化学计量条件多余甚至不利的材 料,例如所述材料可以是污染物甚至是通过再循环可以得到更好利用的 过量的处理材料。排出多余的处理材料的实例包括但不限于排出氧、排 出氮或者将金属氧化和静电吸引所述被氧化的金属。当然,这些加入和 排出可以通过符合此处所述原理的适当输入或排出来完成。
一些实施方式可以涉及通过利用如本说明书其它地方所述的再循环 来确定地建立化学计量目标化学环境。这些实施方式中的化学计量原理 与前述化学计量原理相同,只是其所利用的材料可以是从固体碳质材料 气体发生器系统的各区适当返还的再循环材料。
某些实施方式中的确定地建立化学计量目标化学环境可以包括如本 说明书其它地方所述的传感至少一个处理条件和动态调整至少一个处理 决定性参数。一些实施方式中的这种建立还可以包括亦如本说明书其它 地方所述的评价给料固体碳质材料和响应性地动态调整至少一个处理决 定性参数。在一些实施方式中,确定地建立化学计量目标化学环境可以 涉及在水临界透过点(pass through)(它可能是对于给定给料固体碳质材 料,水从所述给料固体碳质材料中消失时的临界温度和压力)从给料固 体碳质材料中除水。
某些实施方式可以以多个阶段来确定地建立化学计量目标化学环 境。例如,这种建立可以涉及预热给料固体碳质材料、控制给料中的氧 含量(可能利用氧置换系统)和热解给料固体碳质材料。当然,这一实 例只是对如何以多个阶段建立化学计量目标化学环境的说明性描述,不 应认为它限制了进行所述多阶段建立的方式。
各个实施方式可以涉及利用负静电增强的水物种来影响固体碳质材 料气体发生器系统中的处理。例如,实施方式可以包括通过利用负静电 增强的水物种注射器或使气体发生器处理流路途经负静电增强的水物种 注射器等方法,向气体发生器处理流路甚至是气体发生器处理流路所途 经的气体发生器系统组分中注入负静电增强的水物种。以此方式进行的 负静电增强的水物种的注入可能会使负静电增强的水物种与气体发生器 处理流路中输送的碳质材料发生接触,所述接触可能发生在预处理区、 热解室、多级盘管碳质重整容器、选择产品气组分洗涤器等处。
在一些实施方式中,负静电增强的水物种可以包括具有净负电荷的 水溶液,可能是所具有的带负电的物种含量超过了所述带负电的物种含 量所需的污染物背景的水溶液。各种实施方式中的负静电增强的水物种 的实例包括含有饱和过氧化氢和带负电的氧的水溶液、含有饱和过氧化 氢和单线态分子氧的水溶液、含有饱和过氧化氢和氢氧化物的水溶液、 含有饱和过氧化氢和氢氧根的水溶液、含有长链带负电的氧种的水溶液、 过氧化氢基活化的水溶液、硝酰活化的水溶液、氧合水溶液、离子化氧 蒸汽水溶液等等。
一些实施方式中的负静电增强的水物种可能被预热。当然,预热可 以以符合此处所述的原理的任何适当方式完成,例如可以使用诸如燃烧 器或电加热器等适当的预热器。在某些实施方式中,用于负静电增强的 水物种的预热器可能是气体发生器系统处理封闭物,例如可能是热解室 封闭物、多级盘管碳质重整容器封闭物或者可能是箱式炉封闭物(26)(图 1;图2;图13;图14)。此外,预热负静电增强的水物种当然会产生蒸 汽,可能是负静电增强的蒸汽。
可以选择负静电增强的水物种影响固体碳质材料气体发生器系统中 的处理的方式,以获得需要的结果,例如可能会提高选择产品气的纯度、 提高选择产品气的BTU值、减少选择产品气中的污染物等。可以认为所 述需要的结果是例如将负静电增强的水物种注入气体发生器处理流路后 的注入产物。此外,以此方式使用负静电增强的水物种可以被认为是动 态调整处理决定性参数的一个实例。例如,影响处理可以涉及使负静电 增强的水物种与气体发生器处理流路中输送的碳质材料等发生化学反 应。在所述实施方式中,负静电增强的水物种可能只是参与与碳质材料 的一个或多个化学反应序列的化学反应物,以便例如生成氢选择产品气 组分,生成碳选择产品气组分,减少烃类污染物,增加一氧化碳,增加 氢气等。此外,使用负静电增强的水物种作为化学反应物可能涉及将它 用作催化剂,以便例如临时加速一个或多个化学反应序列,甚至是使一 个或多个化学反应序列的产率最大化。在一些实施方式中,这种负静电 增强的水物种的使用可能还是确定地建立化学计量目标化学环境和化学 计量地控制碳含量的一部分。一些实施方式可以涉及协同利用负静电增 强的水物种和其它处理材料,例如与废气协同注入负静电增强的水物种。
因此,负静电增强的水物种可以用在固体碳质材料气体发生器系统 中的许多处理应用中。在具有特定输入给料固体碳质材料化学的实施方 式中,可以提供量可调整的选择的负静电增强的水物种,例如更具反应 性的离子化氧水,可以将其注入和蒸汽释放到气体发生器处理流路中, 例如可以注入和蒸汽释放到多级盘管碳质重整容器的一个或多个碳质重 整盘管中。这可能还会引起另外的热蒸汽的蒸汽空化紊流反应。气体发 生器处理流路中负静电增强的水物种的存在可以提供更迅速、更完全的 碳转化和蒸汽重整反应,使其在诸如热解室等之内发生。另外,实施方 式可以具有能够动态调整下述处理决定性参数的能力,所述参数可以实 现生成适宜的选择产品气产品能量比、降低CO2的污染和提高或调整氢 和一氧化碳的所需的更高的能量输出比,其中可能包括处理调整使之能 够产出甲烷含量百分比更高的输出的能力。
此外,负静电增强的水物种可以被再循环(可能实现接近100%的 再循环),例如在固体碳质材料气体发生器系统中的闭合回路处理中进行 的再循环,这种再循环甚至可能会超出对所述负静电增强的水物种进行 再循环的环境标准。在各种实施方式中,这种再循环的负静电增强的水 物种可以是来自选择产品气组分洗涤器的被回收的污染物溶解物质。通 过再循环,可以恒定提供诸如可能离子化的和可能过氧化物饱和的水等 负静电增强的水物种,由此满足固体碳质材料气体发生器系统中需要的 各种处理水控制量。例如,负静电增强的水物种的循环利用可以包括循 环到预处理区、循环到热解室、循环到多级盘管碳质重整容器、将废气 溶解在再循环的负静电增强的水物种中、将至少一种污染物再溶解在再 循环的负静电增强的水物种中、再次生成负静电增强的水物种和由负静 电增强的水物种生成蒸汽。
在选择产品气组分洗涤器中,加速氧化和还原的负静电增强的水物 种的再循环应用(可能是原位化学应用)可以和冷却水冷凝一起应用, 这可以提供诸如可溶性焦油、酚类、有机烃类蒸汽、颗粒状污染物甚至 可溶性CO2等物质的分离和从各种选择产品气组分中除硫,从而可能生 产出经洗涤的选择产品气。再循环的负静电增强的水物种(可能来自选 择产品气组分洗涤器)还可以用于洗涤废气,从而使废气无论何时排放 到大气中都保持废气排放环境的大气质量,达到或接近零排放。
可以通过负静电增强的水物种生产单元,在各种实施方式中生成负 静电增强的水物种。所述单元可以整合在固体碳质材料气体发生器系统 中,例如可以允许现场生成负静电增强的水物种并可将其直接连通到气 体发生器处理流路中。例如,所述单元可以连接于选择产品气组分洗涤 器的负静电增强的水物种注射器。在实施方式中,可能的离子化氧蒸汽 的最初生成可以发生在负静电增强的水物种生产单元中,所述单元可能 是如图1;图2;图10;图11;图16所示的气体离子化圆筒形系统(31)。 它可以提供反应性活化氧和离子化蒸汽的有效甚至高速生成。一些实施 方式中的所述单元可以是VIPTM蒸汽离子等离子体发生器,当然不应认为 本发明技术仅局限于这些实施方式。负静电增强的水物种生产单元(也 可能是VIPTM等)的使用可以参考与过氧化氢基蒸汽气体离子相关的离子 化氧的生产等。这种负静电增强的水物种生产单元可以提供有效的污染 物溶解物质处理单元。组分可能被优化,以由空气中的氧生成过多的具 有高度反应性的单线态氧种。这可能会在支持与水,可能是水蒸汽或蒸 汽蒸气(steam vapor)进行二次再结合的环境下发生,由此可能生成其它 氢氧化物和过氧化氢气体蒸汽离子。在诸如图10和图11等所示的各种 实施方式中,负静电增强的水物种生产单元可以包括(但非必需)以下 部件:
部件(84):LECTRON电源模块
部件(85):LECTRON“Plasma(Variable)Emission”生产器
部件(86):(空气冷却的)“Spectral-Physics”电离反应器
部件(87):电子电源主模块
部件(88):进气口(1.5英寸宽“环形”进气过滤器(大气氮气/氧 气空气作为环境处理源))
部件(89):VIP-TM生成的蒸汽离子输送口(出口)
部件(90):O2/O2/0-0/e/OH气体蒸汽离子(也生成H2O2和上述物质 的中间“反应副产物”)
部件(91):泵注入(“Vortex Eduction”)污染的水流
部件(92):45度弯折的回输管(Return Line Rotation)
部件(93):再循环流洗涤器(蒸汽喷射)“离子化的H2O”接触槽
部件(94):直径为3英寸的管道法兰连接
部件(95):3英寸的四通管
部件(96):3英寸×2英寸的异径三通接头
部件(97):3英寸的阀
部件(98):排水管
部件(99):(最佳的)双系统处理模块
部件(100):流到加工处理“气流床气体发生器”装置
部件(101):7.5马力的文丘里注射泵(#316不锈钢制成)
部件(102):(4个)VIP-TM Hi-Intensity“离子化氧”发生器
部件(103):(4个)文丘里注射器-皆通过1英寸的螺纹连接
部件(104):(每个文丘里管的)直径为1英寸的不锈钢回输管
负静电增强的水物种的生成可以涉及使用单线态氧。这种离子化氧 的物种在学术和公开的文献中被称为过氧化物离子。过氧化物蒸汽离子 具有强氧化和还原反应能力,因而可被使用。在实施方式中,过氧化物 离子的产生可以与固体碳质材料气体发生器系统生成负静电增强的水物 种共同进行,例如可以通过将单线态氧种与水结合,生成长链带负静电 的氧种、氢氧化物、过氧化氢、过氧化氢基(peroxyl)等等。此外,单 线态氧的这种使用还可以产生多重有利处理效果。例如,由这种单线态 氧生成的负静电增强的水物种可以用于碳质重整,例如可以在多级盘管 碳质重整容器的一个和多个重整盘管中进行热转化、蒸汽重整、脱挥发 分等。其它实例可以包括在某些实施方式中的整个多级盘管碳质重整容 器中释放负静电增强的水物种,它们可能是HO2 -过氧化氢基清除剂和具 有高度反应性的蒸汽蒸气离子。
表2说明了某些具有代表性的主要化学反应序列,通过这些反应序 列可以形成各种负静电增强的水物种,例如可用于生成可能包括单线态 分子氧离子的负静电增强的水物种等。当然这些只是说明了化学反应序 列,不应认为本发明技术仅局限于此。表2显示了在短波紫外线能量 (“UV”)和磁场(由符号“MAG.E”表示)影响下大气中的氧气的反应: 大气中的氧气可以形成极化和磁性氧分子,然后离解成具有高度反应活 性的单线态分子氧离子物种(也称作过氧化物离子)。表2还说明了臭氧 的形成,臭氧本身具有极高的反应性,并且也可以离解成单线态分子氧 离子。另外,表2还说明了单线态分子氧气体可以进一步与水蒸汽反应, 并可形成过氧化氢且可能形成氢氧根。如表2所示,离子化的氧还可以 反应从而在水中形成各种过氧化氢和/或氢氧化物的组合。

表2
各种实施方式可以涉及在固体碳质材料气体发生器系统,例如在气 体发生器系统的废气产生区中生产废气。这种废气产生区可以包括例如 气体发生器系统处理封闭物,其中废气可以由燃烧器产生,并被封闭在 燃烧加热封闭物中,以加热部分气体发生器处理流路。此外,实施方式 中这种生成的废气可以再循环至气体发生器系统的其它区,例如预处理 区、热解室、多级盘管碳质重整容器、多级盘管碳质重整容器的初级重 整盘管、碳质重整容器的二级重整盘管、碳质重整容器的三级重整盘管 等等。这种再循环可以涉及使再循环的废气途经附属于废气产生区的废 气再循环路径,并可能到达气体发生器处理流路的废气再循环输入装置, 再循环的废气可能会于该处利用废气注射器注入气体发生器处理流路。
再循环的废气当然可以以符合此处所述原理的任何适当方式使用, 由此影响气体发生器系统的处理决定性参数。例如,影响处理决定性参 数可以包括升高温度,其中废气注射器可以被配置成加热器。影响处理 决定性参数还可以包括保持或升高压力,其中废气注射器可以被配置成 压力系统。影响处理决定性参数还可以包括使废气发生化学反应或者使 用废气临时加速化学反应序列,其中废气注射器可以根据情况配置成化 学反应注射器或催化剂注射器。影响处理决定性参数还可以包括置换给 料固体碳质材料中的氧含量或水含量,其中废气注射器可以被分别配置 成氧置换系统或水置换系统。影响处理决定性参数还可以包括确定地建 立化学计量目标化学环境和化学计量地控制碳含量,其中废气注射器可 以被配置成化学计量目标碳补偿器。此外,加压废气例如可以加压到至 少80psi,预热废气例如可以预热到至少125℉、至少135℉、至少300℉、 至少600℉甚至至少1,640℉。
各种实施方式可以涉及选择调整在气体发生器处理流路中通过的处 理流速,例如这可以利用可选择调整的流速调节器来进行。例如,调整 这种处理流速可以包括调整输送入气体发生器处理流路中的碳质材料的 流动特性。各种实施方式中的一个实例涉及调整在多级盘管碳质重整容 器中通过的处理流的压力速度比,例如保持至少80psi的压力,保持至 少5,000英尺/分钟的流速,或者保持雷诺数值至少为20,000。各种实施 方式中的其它实例可以涉及充分热解给料固体碳质材料并加速碳质重整 充分热解分解的给料固体碳质材料,例如其中给料固体碳质材料可以在 热解室中停留超过大约4分钟,以及其中热解分解的碳质材料可以碳质 重整大约4秒~大约10秒。
在一些实施方式中,选择调整处理流速可以通过利用能够调整处理 流速的文丘里注射器来完成。文丘里注射器可能会通过利用伯努利效应 (Bernoulli effects)来调整处理流,所述伯努利效应通过一个改变颈缩的 管(可能被设计成文丘里管形式)而实现。在一些实施方式中,文丘里 注射器(17)(图1;图2;图8;图9;图14)可以提供空化或其它高度 混合的紊流单元(可以是点源),所述单元有助于提高与通入的碳颗粒状 材料接触的蒸汽重整效率。图8;图9中示出的文丘里注射器设计(17) (图1;图2)可以包括输入装置,所述输入装置可能包括例如位于注射 口(51)(图1;图2)处的蒸汽输入装置、负静电增强的水物种输入装 置或选择产品气输入装置等的输入装置,由此可以提供充分旋流湍流混 合的输入物。例如,多级盘管碳质重整容器中的重整盘管反应速率会因 反应物的彼此混合或空化碰撞而得到加速。充分混合(可能包括高于90% 的混合雾化紊流甚至接近100%的混合雾化紊流)可能也会在处理流经过 文丘里注射器喉道体时发生。此外,在文丘里注射器的出口体可以安装 有阻块环,它通过阻碍处理流或许可以另外形成能生产激烈的二次紊流 的区域。
注射口(51)可以以任何适当结构置于文丘里注射器(17)上,例 如可以正切地位于文丘里注射器(17)的喉部。此外,根据此处所述的 原理,注射口(51)当然可以被设计成可向文丘里注射器(17)注入任 何适当的物质,而随后当然又可以将所述物质文丘里注射到气体发生器 的处理流路中。例如,各种实施方式中的注射口(51)可以包括废气注 射口、加压废气注射口、预热的废气注射口、再循环的废气注射口、水 注射口、预热的水注射口、再循环的水注射口、负静电增强的水物种注 射口、预热的负静电增强的水物种注射口、再循环的负静电增强的水物 种注射口、蒸汽注射口、再循环的蒸汽注射口、负静电增强的蒸汽注射 口、再循环的负静电增强的蒸汽注射口、选择产品气注射口、湿选择产 品气注射口、干选择产品气注射口和再循环的选择产品气注射口。
可以在气体发生器处理流路的任何适当一个或多个位置提供文丘里 注射器(17)(图1;图2;图8;图9;图14)的使用从而调整流速或特 性,例如可以采用如图2;图8;图9;图14所示的一些实施方式。它们 可以与每个多级盘管碳质重整容器的各重整盘管的一个单元相连,例如 可以安装在各重整盘管的下游处理流侧,或者安装在气体发生器处理流 路控制位处。也可以提供文丘里注射器位置作为其他的可动态调整的处 理决定性参数。例如当将文丘里注射器(17)连接在旋流器(20)(图1; 图2;图14)的出口的侧各位置上时,可以改变文丘里注射器的位置, 以提供额外高水平的处理流效率。可以限定具体的,甚至是优化的可安 装在重整盘管-旋流器闭合处理回路的整个长度中的文丘里注射器(17) 的数量的可动态调整的处理决定性参数还可以具有下述功能,即,可以 鉴定输入给料固体碳质材料可以获得的能量和碳含量。例如,在一些实 施方式中需要安装的文丘里注射器(17)可能不超过4个,因为总压力 损失或压头损失会成比例地增加。在一些实施方式中,可能需要维持重 整盘管的接近80psi~100psi的最小压力,以及通过全部重整盘管-旋流 器组件的最低速度可能约为5,000英尺/分钟的高速运行通过量处理流, 因为压力速度比代表了操作控制变量。据此可以确定安装的文丘里注射 器(17)的准确结构和数量,以使重整盘管压力和处理流速能够恒定保 持在所需水平。
在一些实施方式中,文丘里注射器(17)包括可以下述注射口,通 过所述注射口可以提供诸如过氧化氢饱和水等支流负静电增强的水物种 的注射,它们可以在多级盘管碳质重整容器的重整盘管的整个长度上引 发出激发的蒸汽状态反应活性。由此可能还会加速二氧化碳破坏反应, 甚至能够更加充分地增加一氧化碳和氢的生成。这可以由如下表3的反 应方程式序列而得到理解:

表3
途经多级盘管碳质重整容器的重整盘管的气体发生器处理流中发生 的此CO2消耗的科学基础可以导致偶尔生成单线态分子氧(O2 -),它又可 能与水结合产生负静电增强的水物种,例如过氧化氢饱和水。这如表3 所示。当将单线态氧(可能是过氧化物饱和水)注入多级盘管碳质重整 容器的重整盘管(19)(图1;图2;图3;图4;图14)中时,单线态氧 可以转化成为被释放和可能的激发态HO2 -过氧化氢离子,它可以与气体 发生器处理流蒸汽反应。实施方式可与生产HO2 -蒸汽离子相似,可以类 似地将其注入重整处理中。
在一些实施方式中,经过三个或四个连接的文丘里注射器(17)(图 1;图2;图8;图9;图14)的流的压力可以在大约80psi~大约100psi 之间,可以在分别与旋流器(20)、(22)和(23)(图1;图2;图3;图 4;图14)等旋流器连通的多级盘管碳质重整容器(19)(图1;图2;图 3;图4;图14)的重整盘管等所有区域保持此压力。在实施方式中,此 压力可以克服多级盘管碳质重整容器内积累的总背压或压头损失之和, 或者能够在整个容器中保持较高或者优化的气体发生器处理速度,例如 不小于大约5,000英尺/分钟。在等于或高于适当速度时可以获得20,000+ 的能量雷诺数,由此可以确保焦油、酚类、烃类和其它无机碎片或颗粒 不被压析(plate-out)或者开始在重整盘管组件中聚集。碳质材料(可能 是颗粒状或雾化的焦炭有机颗粒)还可以在气体发生器处理流中与例如 重整盘管中生成的高压蒸汽等充分反应,或者与载入的水或作为蒸汽来 源的负静电增强的水物种充分反应。实施方式还可以产生高效的碳变换 和转化反应。在实施方式中,在多级盘管碳质重整容器中的总重整时间 (可能包括旋流器停留时间)可以设计成保持处理4秒~10秒,这取决 于所需的原料给料固体碳质材料通过量的日常吨位。可以包括计算机自 动化(可与连续读取质谱仪和气相色谱仪在线仪器结合)以提供可方便 地确定动态调整从而优化处理决定性参数的功能,所述参数例如是处理 流速、处理流压力和/或雷诺数操作设定点。此控制程序或许可以确保能 够以高BTU能量值生产可能含有最少CO2和烃类残留污染物的干净的选 择产品气。在选择产品气中可以产生并始终保持选择产品气组分的受控 摩尔比(例如一氧化碳和氢的摩尔比从1∶1到20∶1),并且在生成的选 择产品气中可以只存在部分甚至基本没有二氧化碳含量、氮氧化物含量 或硫氧化物含量污染物。
利用此处所述的原理,实施方式可以涉及生成高能含量的选择产品 气。例如,形成这种高能含量的选择产品气可以涉及提高其BTU值。可 以以与使用常规气化技术的处理步骤相比生成更高BTU值的选择产品气 的方式采取有利于提高BUT值的处理步骤。因此,实施方式可以涉及生 产具有下述BTU值的选择产品气,所述BTU值至少为250BTU/标准立 方英尺、所述BTU值为大约250BTU/标准立方英尺~大约750BTU/标 准立方英尺、所述BTU值为大约350BTU/标准立方英尺~大约750BTU/ 标准立方英尺、所述BTU值为大约450BTU/标准立方英尺~大约750BTU/ 标准立方英尺、所述BTU值为大约550BTU/标准立方英尺~大约750BTU/ 标准立方英尺、所述BTU值为大约650BTU/标准立方英尺~大约750BTU/ 标准立方英尺。在各种实施方式中,改变给料固体碳质材料的输入仍可 获得BTU值保持不变的选择产品气,所述选择产品气的产量随着输入给 料固体碳质材料的BTU值在量上按比例变化。
此外,生成高能含量的选择产品气可以涉及提高选择产品气的纯度。 也可以以与利用传统气化技术的处理步骤相比提高纯度的方式来采取有 利于提高纯度的处理步骤。例如,纯化选择产品气可以涉及分离或除去 一种或多种污染物。例如,各种实施方式中的选择产品气的纯化可以涉 及减少选择产品气中的氮氧化物含量,减少选择产品气中的氧化硅含量, 减少选择产品气中的二氧化碳含量,减少选择产品气中的硫含量,减少 选择产品气中的有机蒸汽含量和减少选择产品气中的金属含量。
用于产生高能含量的选择产品气的处理步骤可以是如前所述的步 骤,例如可以包括但不限于使用负静电增强的水物种处理,使用再循环 的选择产品气处理,使用负静电增强的蒸汽处理,使用废气处理,改变 处理停留时间,至少在初级重整盘管和二级重整盘管中处理,再循环未 完全热解分解的碳质材料和再循环未完全重整的碳质材料。
利用此处所述的原理,实施方式也可以涉及预先确定需要的将输出 的选择产品气。这种预先确定可以涉及由改变输入的给料固体碳质材料 恒定地输出需要的预定选择产品气,例如其中可以向固体碳质材料气体 发生器系统的一个或多个处理阶段补偿输入给料固体碳质材料的变化 量。例如,各种实施方式中的预先确定可以涉及确定地建立化学计量目 标化学环境,化学计量地控制碳含量,动态调整固体碳质材料气体发生 器系统中的至少一个处理决定性参数,等等。这种调整可能会对预定的 选择产品气的特性进行高度控制。例如,各种实施方式中的预定的选择 产品气可以包括一氧化碳含量可变的选择产品气,主要是一氧化碳的选 择产品气,氢含量可变的选择产品气,主要是氢气的选择产品气,甲烷 含量可变的选择产品气,主要是甲烷的选择产品气,主要是一氧化碳、 氢气和甲烷的选择产品气,摩尔比受控的选择产品气,具有的氢气和一 氧化碳的单位体积摩尔比为1:1~20:1的摩尔比受控的选择产品气, 具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为1:1的摩尔比受控的选择产品 气,具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为2:1的摩尔比受控的选择 产品气,具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为3:1的摩尔比受控的 选择产品气,具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为5:1的摩尔比受 控的选择产品气,具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少约为10:1的摩 尔比受控的选择产品气,具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少为大约1: 1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气,具有的氢气和一氧化碳的摩 尔比至少为大约2:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气,具有的 氢气和一氧化碳的摩尔比至少为大约3:1~大约20:1的摩尔比受控的 选择产品气,具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少为大约5:1~大约20: 1的摩尔比受控的选择产品气,具有的氢气和一氧化碳的摩尔比至少为大 约10:1~大约20:1的摩尔比受控的选择产品气,发生炉煤气和合成气。 此外,各种实施方式中的选择产品气可以包括基本原料,其中生成的选 择产品气可以使用作为在气体发生器系统之后的应用的基础,例如可以 用作生产其它物质的原料。因此,各种实施方式中的选择产品气可以包 括各种化学基本原料,液体燃料基本原料,甲醇基本原料,乙醇基本原 料,精炼柴油基本原料,生物柴油基本原料,二甲醚基本原料,混合醇 基本原料,发电基本原料或者天然气等效能量值基本原料。
此外利用此处所述的原理,实施方式可以涉及生产高产率的选择产 品气,所述产率甚至超过了由给定输入给料固体碳质材料生产选择产品 气的常规气化处理的典型产率。例如,所述高产率可以涉及将高于约95% 的给料固体碳质材料给料量转化为选择产品气,将高于约97%的给料固 体碳质材料给料量转化为选择产品气,将高于约98%的给料固体碳质材 料给料量转化为选择产品气,每吨给料固体碳质材料输出至少约30,000标 准立方英尺选择产品气,或者使转化为选择产品气的给料固体碳质材料 中的碳含量的碳转化效率达到75%~95%。此外,某些实施方式中的高 产率可以涉及充分排出输入给料固体碳质材料的碳含量。
在一些实施方式中,此处所述的本发明技术可以被配置成模块式的 紧凑形式,其可以提供自主的、简单的选择产品气生产技术,所述技术 具有针对选定条件的工作能力,并可以由多种输入给料固体碳质材料(实 际上甚至可以是任何类型的有机生物质、煤输入或其它碳质原材料)产 生非常高纯度、高能量的选择产品气。当然,这种模块性只是本发明技 术的一个方面,不应认为本发明技术仅局限于模块实施方式。可以将对 于操作处理停留时间、气体速度压力、负静电增强的水物种注入控制速 度、再循环的选择产品气注入参数和废气注入参数的预定调整包括进来, 以便进一步提供所调整的生成的选择产品气的最终输出化学物质,例如 这种调整可能与生产大量(可能是未污染的)二次承购商品,例如液体 燃料、发电、氢气等相关。也可以将设定点操作参数包括进来,如脱挥 发分温度的逐步控制、可调整的气体速度和反应时间、可改变的水、可 能的蒸汽、负静电增强的化学添加物或者基本的蒸汽重整操作能量平衡 能力。例如通过对排出废气进行内部再循环,一些实施方式中可以保持 优于法规要求的环境排放量甚至实现零排放。在一些实施方式中,可以 包括负静电增强的水物种处理系统,从而使高纯水的再循环和再利用可 能达到高百分比,甚至可能达到100%,从而其恒定地返回到处理中。在 实施方式中,少量处理残留的或系统排出的多余的水可能相当纯净,可 利用系统多余的热量对其进行闪蒸而不排放到环境中。此外,如果适用, 还可以包括利用负静电增强的水处理来洗涤、纯化痕量排放的废气,使 其满足相关的空气质量排放控制规定。实施方式还可以提供一个对于指 定的各种应用经济可行的整体易维护且操作简单的系统设计。
一些实施方式还可以提供气流床选择产品气生产系统。在一些实施 方式中,处理参数允许多种来源、不同种类的碳质废料或商购给料材料 可以全部通过一个基础平台设计进行处理,所述碳质废料和商购给料材 料例如是废木材、垃圾、固体污物、肥料、农业或其它环境的生物质、 碎橡胶轮胎、煤、等等。在实施方式中,能量可以被释放并作为生产的 选择产品气回收,其中可能含有高燃烧比且含量可调的CO和H2,并可 能同时含有作为二级副产物生成的水、二氧化碳和轻质烃,它们可能混 有其它具有挥发性但可冷凝的有机和无机污染物和化合物。杂质也可以 在二次负静电增强的水物种洗涤器部分中被除去。
作为使用煤作为商购给料材料(例如具有一致的碳转化含量的给料) 的另外一种选择,可以采用广泛且按人口学分布的各种可获得的非煤生 物质来源。这些来源的异质化学特性结构可能存在很大的不同。本发明 技术的实施方式可以提供适用面广泛且可调整的系统应用,它甚至是接 近通用选择气生产的处理控制设计,还可以提供可操作的、经济的高效 系统,所述系统完全能够处理几乎任何种类的输入碳质给料并生成高能 选择产品气输出。本发明技术的实施方式还具有可向世界各地的市场提 供的能力,并可以向世界各地的市场提供另一可选择的选择产品气。
图18至图22显示的是本发明的便携或“舱(pod)式”实施方式。 从图18中可以知道,该实施方式可以包括舱或隔离的反应器单元(211)。 此隔离的反应器单元(211)可以由耐火区(212)围绕。耐火区(212) 可以包括密封的耐火罩(213)。如图所示,进料器(214)可以向隔离的 反应器单元(211)提供材料。然后所述材料在上热解台板(215)被处 理和随后在下蒸汽重整台板(220)上被处理。这两个台板实际上可以是 旋转圆盘传送带台板(216)。这两个旋转圆盘传送带台板(216)可以与 圆盘传送带驱动轴(217)联合,后者可由上轴承支架(218)和(可能 的)底部油封枢轴轴承(219)支撑。整个隔离的反应器单元(211)至 少有一部分被废气室(221)围绕。基于前述原因,离子化的水喷嘴或注 射器(222)也被包括进来。用过的材料落入炉灰道(223),然后经过气 锁阀(224)和炉灰螺旋输送器(226)最终进入炉灰收集箱(227)。该 系统可由齿轮驱动器(225)驱动。
为提供输入进料,实施方式可以包括进料部分(229)。进料部分(229) 可以提供来自贮料桶等的材料。这可以通过多个文丘里注射器(228)来 实现,其中每个文丘里注射器都可以允许增加足够的压力。进料部分 (229)可以由气罩室(230)围绕。气罩室(230)允许废气或产品气通 过,它们可以预热给料材料。如图所示,材料可以被通入进压装置(231) 中,后者可以起分离器(232)的作用,将诸如气体等运动物质从给料材 料中分离出来。进压装置(231)可以具有通路(233),通过它可排入或 排出运动物质。可以理解,当运动物质是诸如废气等物质时,多余的气体 可以从通路(233)排出并返还到系统中以再循环或再利用。类似地,系 统可以包括废气罩输出装置(235),它允许废气输出罩气体返还到系统等。 这种返回可以具有多个输入位置,例如在文丘里注射器处或其它位置。
此外,所示“舱式”实施方式还可以包括来自给料箱的原料给料输 入装置(237)。给料输入装置(237)可以接收用于适当处理的外部来源 的材料。
图21显示的是更具普遍意义的类似系统。作为提供紧凑处理的一种 方法,操作可以包括机械推动至少一个碳质材料热解平台。所述碳质材 料热解平台例如是上热解台板(215)。操作还可以包括机械推动至少一 个经热解分解的碳质材料的处理器平台,例如下蒸汽重整台板(220)。 它们都可以通过机械的气体发生器驱动系统(201)推动。事实上,这两 个台板都可以是所述平台,因此系统可以包括机械推动碳质材料热解平 台(202)和机械推动热解碳质材料处理器平台(203)。在此方式下,可 以认为系统具有多个环境分化的机械推动热解碳质材料处理器平台。
应当知道所使用的机械推动的类型是可以改变的。在一个实施方式 中,系统包括旋转平台。如图所示,可以是旋转热解碳质材料处理器平 台如上热解台板(215),和旋转碳质材料热解平台如下蒸汽重整台板 (220)。可以看出,实施方式沿水平旋转,即垂直于重力的方向旋转是 有利的。另外,为协调旋转而进行的其它运动也是有利的。在此方式下, 系统可以涉及协调运动平台或协调地机械推动用于进行适当处理的物 品。这些协调运动可以是同步的,甚至可以由单一驱动系统驱动。因此, 所述系统可以包括由单一机械气体发生器驱动系统驱动的运动平台的同 步二重性。可以理解,单一驱动两个平台只需要一个驱动系统。另外, 对于一种类型的协调处理,所述平台可以以相同的速率转动。
当处理的材料顺序通过反应器时可以经历不同的环境。这些环境可 因任何数量的变量而不同。如一些实例(但不仅限于这些实例)所示, 环境可因下述处理因素变量而不同,例如:处理材料的尺寸因素、处理 温度因素、处理持续时间因素、不同的环境因素、反应器静电蒸汽因素、 化学环境因素、水环境因素、带负静电的水环境因素、不同的碳含量因 素、不同的氧含量因素、不同的废气含量因素、不同的产品气因素、再 循环的处理材料因素和其它因素。平台和普通处理器可以排序并具有不 同组件。处理器可以是:可变温度区碳质给料处理器、被配置为产生 125℉~135℉温度的碳质给料处理器、被配置为产生135℉~300℉温度 的碳质给料处理器、被配置为产生300℉~1,000℉温度的碳质给料处理 器、被配置为产生1,000℉~1,640℉温度的碳质给料处理器、被配置为产 生1,640℉~1,850℉温度的碳质给料处理器。
在一个实施方式中,本发明包括可以更容易地沿水平轴旋转的圆盘 传送带平台。由此,系统可以涉及机械推动碳质材料热解圆盘传送带, 和机械推动经热解分解的碳质材料的处理器圆盘传送带。通过将所述圆 盘传送带或圆盘传送带平台配置在不同的高度水平,系统可以包括分层 的圆盘传送带(204)。如图所示,分层的圆盘传送带(204)可以涉及圆 盘传送带分层平台。还可以涉及同轴或者垂直的分层。如图所示,由此 可以获得同轴圆盘传送带分层驱动系统,所述系统可以用于机械推动分 层的圆盘传送带。
顺序处理材料的一个重要部分包括在不同环境之间转移材料。这可 以通过处理转移器进行,所述处理转移器将处理的材料在不同的环境之 间移动。在如图所示的实施方式中,处理转移器包括一个或多个固定分 解碳质材料刮板(206)和一个或多个分散(dispersionary)自由下落转 移器(205)。通过分散自由下落转移器(205),材料可以通过重力作用 从一个高度水平下落到另一个高度水平。这能够促进混合和更完全的处 理。这样,当圆盘传送带平台旋转时,可以对平台上的材料进行固定部 件刮削,这可以将材料将推下平台,使其落到下一个处理平台上。
在每个反应器部分中,应该理解都可以再提供其它平台。例如,可 以有多个间隙输出协调平台。解热处理中也可以使用超过一个的平台, 以便使材料能够充分分解等。热解和重整功能单元都可以具有多个平台。 例如,应该理解,系统可以包括第一和第二热解环境处理平台,以及第 一和第二碳质重整环境处理平台。这些平台中的每一个都可以具有不同 的状况(例如不同的热解)和包括不同的重整步骤。
由图可知,“舱”这一概念具有很多优点。如图18和图21所示及下 文所述,系统可以是便携式的。另外,通过完全封装系统的各个方面还 提高了环境安全性。因此,通过充分密封地整体包含反应器等可以提供 更加安全的系统。如图所示,可以配置密封的耐火罩(213)从而划定范 围,并创建充分密封的处理室和密封的燃烧器室(241)。由此可以成为 基本整体包围的气体发生器。这种封装具有热学优点,可以是充分密封 划分隔热包封物,它在热学上封装了系统的各个方面。密封的耐火罩 (213)和其它组件可以创建出热划分隔热包封物。它们可以包围所述的 室、所述的平台和所述的反应器等等。进行操作甚至还可以包括:密闭封 装的机械推动、密闭封装的热解、密闭封装的碳质重整、封装的处理、封 装的生产、封装的再循环甚至在封装的气体发生器系统中生成废气等等。
图22显示的是本发明的“舱式”实施方式的下部。其中包括产品合 成气燃烧底部燃烧器(241),使得它可以在底部位置提供升高的温度。 这有助于施加分层的热分布,在此可以在较低的高度水平存在升温。这 可以与以下事实结合进行:处理的材料顺序从一个圆盘传送带下落到另 一个圆盘传送带,因而随后被处理从而升温。
在诸如所示的“舱式”系统等的封装设计中,充分密封划分隔热包 封物可以具有多个输入装置和输出装置(242)。其中它们可以包括再循 环水输入装置(243)和再循环水输出装置(244),它们可以与外部、未 封装的或者操作用于处理水、气体、材料等的独立处理系统相连。这些 系统也可以是再循环的,由此所述系统可以进行输入再循环水和从封装 的环境中输出再循环水的操作。输出可以被改变,可以包括:负静电增 强的水物种处理的选择产品气输出、废气处理的选择产品气输出、改变 停留时间处理的选择产品气输出、至少在初级重整盘管和二级重整盘管 中处理的选择产品气输出、用再循环的未完全热解分解的碳质材料处理 的选择产品气输出和用再循环的未完全重整的碳质材料处理的选择产品 气输出等等。
输入装置还可以具有摆渡结构。如图所示,一种输入装置可以包括 气动推进系统(245)。它可以使用废气并成为废气推进系统,或使用合 成气并成为产品合成气推进系统。废气或合成气由此可以被用于将诸如 给料固体等材料推进至反应器环境中。因此系统可以具有气动推进给料 固体碳质材料的输入装置,所述输入装置甚至可以将固体向上气动推进 到诸如进压区等区域中。通过气动推进给料,所述输入装置可以用作用 于分散给料的分散给料固体碳质材料输入装置(237)。还可以将其应用 于诸如氧气等气体的消耗或预热等。
如图所示,通过使材料沿斜面上移,系统可以包括增加给料能量的 系统(245),通过它系统可以运行用于以增加给料能量的方式推进给料。 由此给料在输入后会具有较高的能量(势能动能)。该系统还可以是增 加给料势能输入系统(248),它可以使势能提高使得给料可以通过重力 从一个平台下落到另一个平台,而无需增加其它能量或利用驱动机构。 如图所示的实施方式涉及驱动给料固体碳质材料沿斜面上行的倾斜的给 料固体碳质材料输入装置(249)。如果需要(例如为了节省空间等原因), 斜面甚至可以是竖直的。
在所示的实施方式中,所示输入装置是同轴进料系统(250)。这种 系统可以操作用于通过同轴进料和同轴推进将给料和其它物质分别送到 一个路径和外围路径中。一个采用此方法的实施方式涉及在外部同轴进 料废气和在内部同轴进料给料固体。它们甚至可以形成相反的同轴的流, 从而使一种流向上流动,另一种流向下流动,或者一种流相左流动,另 一种流向右流动。图中显示了内部给料通道和外部废气通道。这两个流 动方向相反的通道可用于输入给料和输出废气等。同时预热材料,并提 供给料同轴预热器系统(250),它可以根据最终处理来预设条件。由于 高压处理反应器,为了能够容许给料所需的压差,系统可以包括一个或 多个可连续进料的具有压差的文丘里注射器。
如前所述,使用水,特别是负静电增强的水进行处理是有利的。这 可以通过使用再循环负静电增强的水物种处理系统(259)来实现。可以 在与至少一个平台相邻的位置提供一个或多个负静电增强的水物种注射 器,以便水或蒸汽可以在需要的位置出现在处理中。这些注射器也可以 是沿诸如圆盘传送带等处的侧壁布置的侧壁负静电增强的水物种注射器 (253)。所述侧壁可以是内侧壁或外侧壁。也可以提供一个或多个驱动 轴负静电增强的水物种注射器(254),所述注射器可以从驱动轴附近提 供水或蒸汽。这有助于向圆盘传送带环境的内侧位置或外侧位置提供蒸 汽。如图11所示,整个水处理过程可以在封装区域的外部完成。可以存 在拖车相邻的再循环负静电增强的水物种处理系统(259),它可以运输 图11所示的水处理系统。虽然图中显示该系统按照在一个拖车上,但是 应该认为这种系统可以完全与拖车分离,或者位于独立的拖车上,等等。 所述实施方式可以代表独立的便携式再循环负静电增强的水物种处理系 统。也可以是如图19所示的相邻的处理系统,其中水处理组件可以邻近 处理器并位于一侧或两侧。
如人们所了解的,希望制造便携式或至少可移动的系统。因此可以 将系统配置在拖车基座(258)上。为了能够运输可能最大的系统,设计 中应包括一个停用拆散零件(disabling collapse element)(255)。该部件 可以折叠、拆下或分离部件或组件,以便运输整个系统。实施方式允许 密集地运输系统的可拆卸部分和集体移动气体发生器系统的主要部分。 移动完成后可以重新组装拆卸下来的部分,由此使系统恢复到可运行状 态。各种部分都可以制成可拆卸的。其中包括:可复位的碳质给料输入 部分、可拆卸的碳质给料输入部分、可分离的碳质给料输入部分、可拆 卸的倾斜的碳质给料输入部分、可拆卸的倾斜的碳质给料输入部分、可 拆卸的进压部分等等。如图所示,可能有助于形成紧凑设计的一个方面 包括具有偏心给料固体碳质材料输入部分(256)。拆卸系统可以包括拆 卸再循环水系统的至少一部分。这可以通过复位至少一个水槽,通过拆 下再循环系统的至少一部分,通过分离、拆卸水系统或缩减水系统的尺 寸来进行。
当然,希望能够运输所述系统。这可以通过拖车或低中部拖车(258) 实现。因此如图所示,可以将处理器至少部分地置于拖车基座的低中部 上。整个系统可以置于一个或多个拖车上。如图所示,可以配置特别紧 凑的系统,将其整体放置在单个可于路上运输的拖车上。这样,拖车基 座上的系统末端可以被拆下,由此降低至少一个运行条件,运输的外部 尺寸。通过这一方式,无论从提供大型还是小型系统方面来看,系统的 尺寸都可以得到调整。可以配置这些设计的尺寸,使其满足例如以下处 理速率:至少大约25吨/天、至少大约50吨/天、至少大约100吨/天、至 少大约150吨/天、至少大约200吨/天、至少大约250吨/天,甚至可达大 约500吨/天。
通过前述描述可以很容易理解本发明技术的基本概念可以以很多方 式实施。其中可以同时涉及选择产品气的生产技术和用于实现所需选择 产品气生产的设备。在本申请中,选择产品气生产技术作为下述结果的 一部分而描述,所述结果通过利用所述各种设备和根据它们固有的特征 而采取的步骤而获得。它们只是有目的地或如前所述地利用所述设备而 自然获得的结果。另外,虽然披露了一些设备,但应该理解所述设备不 仅可以用于完成某些方法,还可以以许多方式进行变化。重要的是,通 过前面所有描述,应认为所有这些方面都涵盖在本发明内容中。
本专利申请中的讨论旨在起到基本说明的作用。应当提醒读者所述 具体描述没有明确地描述所有可能的实施方式;这意味着可以对它们进 行许多变化。前面的具体描述也没有完全说明本发明的所有通用性质, 没有明确地表明如何才能使每一特征或部件可以实际代表更为繁多的功 能、大量可替换部件或等同的部件。同样,这意味着它们包括在本发明 内容中。本发明是以面向设备的术语描述的,设备的每一部件都意味着 可以实现一定的功能。本发明不仅包括适用于所述设备的装置权利要求, 还包括适用于实施本发明和每一部件所具备的功能的方法或工艺的权利 要求。这里的描述和术语都不能限制任何后续专利申请中所包括的权利 要求的范围。
还应理解,可以进行各种变化而不会脱离本发明技术的本质。这些 变化也隐含在本说明书中。它们都在本发明技术的范围内。广义的披露 内容包括所示的明确的实施方式和隐含的大量替代实施方式,广义的方 法或工艺等涵盖于此说明书中,并当为任何后续专利申请所撰写的权利 要求时是可以依赖的。应该认为,这种语言变化和更为广泛或更为详细 的权利要求可以在将来某天(例如在任何所要求的最后期限之前)实现 或者在本申请人基于本申请提交专利申请时实现。通过这一理解读者应 该知道,本发明内容支持任何后续提交的专利申请,所述专利申请希望 以视为处于申请人权利之内的权利要求书作为广义的审查基础,并可被 设计成可以获得独立地或作为整个系统涵盖本发明诸多方面的专利。
此外,本发明技术的各个部件和权利要求都可以通过许多方式实现。 另外,应该认为使用的或隐含的部件涵盖经物理连接或未经物理连接的 单一结构和多个结构。应该认为本发明内容涵盖此类变化中的每一种变 化,其中包括任何装置实施方式、方法或工艺实施方式的实施方式的变 化或者仅仅是这些实施方式中任何部件的变化。特别地,应该认为作为 关于本发明技术的部件的描述,关于每一部件的语句都可以通过对等的 装置术语或方法术语来表达——即使仅仅功能或结果是一样的。应该认 为这些对等的、更广泛的或更普遍的术语涵盖于每一部件或操作的说明 之中。当需要将本发明技术所隐含的广泛内容明确化时,可以对这些术 语进行替换。作为一个实例(不限于此实例),应该认为所有操作可以被 表达为一种执行该操作的方式,或者被表达为引起该操作的部件。类似 地,应该认为所描述的每一物理部件都涵盖对所述物理部件所促使的操 作的描述。关于上述方面有一个实例(不限于此实例),即,应将对“过 滤器”的披露理解为涵盖对“过滤”操作的披露——无论是否进行了明 确阐释——反之,如果有效披露了“过滤”这一操作,那么应该认为这 一披露涵盖了对“过滤器”和“一种过滤方法”的描述。应该认为这种 变化和替换的术语明确地包括于本说明书中。
本专利申请中提到的任何专利、公开文献或其它参考文献都以参考 的方式结合于此。本申请所要求的任何优先权申请都以参考的方式附加 于此和结合于此。另外,关于使用的每一个术语,应该认为,除非其在 本申请中的使用符合广泛支持的含义,否则应该认为常见字典的定义结 合于每一个术语中,诸如Random House Webster's Unabridged Dictionary (第二版)等字典中含有的所有定义、替换术语和同义词以参考的方式 结合于此。最后,下面列出的所有参考文献皆以参考的方式附录于此和 结合于此,然而,对于其中的每一项,由于以参考的方式结合的信息或 陈述可能与本发明技术的专利不一致,显然不应认为这些陈述符合本申 请人所表达的意思。
I.美国专利文献
  文件编号和分类代码 (如果知道的话) 公开日期 月-日-年 权利权所有人 或申请人姓名 6,997,965 B2 02-14-2006 Katayama 6,997,118 B2 02-14-2006 Chandran等 6,863,878 03-08-2005 Klepper 6,960,234 B2 11-01-2005 Hassett 6,740,245 B2 05-25-2004 Johnson 6,790,383 B2 09-14-2004 Kim 6,808,543 B2 10-26-2004 Paisley 5,792,369 08-11-1998 Johnson
  4,764,184 08-16-1988 Meyer 5,597,479 01-28-1997 Johnson 5,616,250 04-01-1997 Johnson等 5,622,622 04-22-1997 Johnson 5,635,059 06-03-1997 Johnson 5,685,994 11-11-1997 Johnson 5,443,719 08-22-1995 Johnson等
II.非专利文献
  "Coal Energy Systems;"Penn State Energy Institute;BRUCE G.MILLER;Elsevier Academic Press,Boston,美国,2005 "Combustion and Gasification of Coal;"Department of Fuel & Energy;University of Leeds,英国;A.WILLIAMS,M.POURKASHANIAN,J.M.JONES;Taylor & Francis, NY,美国,2000 "Singlet Molecular Oxygen;"Wayne State University;A.PAUL SCHAAP;Dowden, Hutchinson & Ross,Inc.;PA,美国,1976 "Biomass Gasification Overview;'White Paper,National Renewable Energy Laboratory; Golden,CO;RICHARD L.BAIN;2004年1月 "Superoxide Chemistry;"McGraw-Hill Encyclopedia Science & Technology;第7版;第 667-668页 美国临时专利申请60/791,401,2006年4月11日提交,名称:Select synthesis gas generation apparatus and method
因此,应该认为可以支持本申请人主张下述权利并做出至少以下发 明声明:i)本申请公开和描述的每一个处理设备,ii)公开和描述的相关 方法,iii)每一种这些设备和方法的相似、等同和隐含的改变,iv)实现 如公开和描述所示的各个功能的那些替代性设计,v)实现如公开和描述 所实现的隐含内容所示的每一功能的那些替代性设计和方法,vi)如单独 或独立的发明所示的每一特征、组分和步骤,vii)由公开的各个系统或 组分所加强的应用,viii)通过这种系统或组分生产的所得产品,ix)如 目前应用于任何具体领域或所述设备所示或所述的每一系统、方法和部 件,x)参考任何所附实例并如前所充分描述的方法和装置,xi)所公开的 每一部件的各种排列和组合,xii)从属于每一个所提出的独立权利要求或 概念的每一个可能的从属权利要求或概念,和xiii)本文所述的所有发明。
关于现在或将来提请审查的权利要求,应该认为,出于实际原因和 为了避免大量增加审查负担,本申请人可以在任何时间仅提供一份原始 权利要求书或者一份仅具有原始从属权利要求的原始权利要求书。应该 理解,可以获得新事物法律(new matter laws)所要求程度的支持——包 括但不限于欧洲专利公约第123(2)条和美国专利法35 USC 132或其它同 类法律,所述支持允许补充在一个独立的权利要求或概念下提出的任何 不同的从属权利要求或其它部件作为任何其它独立权利要求或概念下的 从属权利要求或部件。应该认为,无论在本申请还是后续申请中,在任 何时间撰写任何权利要求时,申请人的目的在于获得在法律可行的全面、 广泛的涵盖范围。将做出非实质性替代而言,就申请人事实上没有撰写 任何权利要求以致字面上涵盖任何特别的具体方式而言,和就其它适用 情况而言,无论如何不应认为本发明人打算或实际放弃了这些范围,因 为本发明人只是没能预料到所有情况;期望本领域技术人员已经撰写了 字面上涵盖了此类替换的实施方式的权利要求是不合理的。
此外,在使用时,根据传统的权利要求解释,过渡短语“包含 (compring)”的使用旨在维持“开放式”权利要求。因此,除非上下文 需要,否则应该认为术语“包含(comprise)”或其诸如“包含(comprises)” 或“包含(comprising)”等变化意味着包括声明的部件或步骤或者部件 组或步骤组,而并不排除任何其它部件或步骤或者部件组或步骤组。此 类术语应以其最广泛的形式解释,从而为本申请人提供最广泛的法律允 许范围。
最后,任何时间声明的任何权利要求都以参考的形式结合于此,作 为本发明技术的说明书的一部分,本申请人明确保留使用这些权利要求 所结合的内容的全部或部分作为支持其任何或所有权利要求或任何部件 或组分的附加说明的权利,本发明人还明确保留下述权利,即,所述权 利为根据需要(定义本发明或其任何后续继续申请、分案申请、部分继 续申请所寻求保护的事项,或者根据或遵守任何国家或条约的专利法律、 法规或规章规定获得任何利益或降低费用)将这些权利要求所结合的内 容的部分或全部或其任何部件或组分从本说明书移动到权利要求中或者 反之亦成立的权利,这些以参考形式结合于此的内容在本申请的整个未 决期间(包括其任何后续继续申请、分案申请或部分继续申请或其任何 再颁布或延期期间)持续有效。
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