用于催化反應(yīng)的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括反應(yīng)器-吸附器、再生器、第一固體加壓進(jìn)料器和第二固體加壓進(jìn)料器，所述反應(yīng)器-吸附器構(gòu)造為接收氣體，所述再生器構(gòu)造為接收來自所述反應(yīng)器-吸附器的飽和的CO2吸附材料，所述第一固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述反應(yīng)器-吸附器的所述飽和的CO2吸附材料傳送至所述再生器，所述第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述再生器的經(jīng)再生的CO2吸附材料傳送至所述反應(yīng)器-吸附器。所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為至少大體上降低或防止所述反應(yīng)器-吸附器與所述再生器之間的流體流動。
【專利說明】用于催化反應(yīng)的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及催化反應(yīng)，更特別地涉及氫和二氧化碳的催化產(chǎn)生。
【背景技術(shù)】
[0002]各種工業(yè)過程可用于產(chǎn)生氫和二氧化碳。例如，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠可產(chǎn)生可包含氫、一氧化碳、水、二氧化碳和其他副產(chǎn)物的合成氣體(synthetic gas)或合成氣(syngas)?？赏ㄟ^使用水煤氣變換反應(yīng)來產(chǎn)生另外的氫和二氧化碳,從而改變合成氣的組成。在一個單獨的過程中，二氧化碳可從氫中分離。此外，在另一單獨的過程中，可將二氧化碳壓縮以運輸至廢物處理場、提高的油回收(E0R)現(xiàn)場、或使用二氧化碳的另一工業(yè)過程。不幸地，由于與使用分離過程相關(guān)的高操作成本和設(shè)備成本，氫和二氧化碳的產(chǎn)生以及使用這種方法分離和壓縮二氧化碳可能成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]以下概述了與最初要求保護的發(fā)明范圍相稱的某些實施例。這些實施例不旨在限制所要求保護的本發(fā)明的范圍，相反，這些實 施例僅旨在提供本發(fā)明的可能形式的簡要總結(jié)。實際上，本發(fā)明可涵蓋可與如下所述的實施例類似或不同的多種形式。
[0004]在第一實施例中，一種系統(tǒng)包括構(gòu)造為接收氣體的反應(yīng)器-吸附器。所述反應(yīng)器-吸附器包括催化劑材料和二氧化碳(CO2)吸附材料，所述催化劑材料構(gòu)造為催化氣體的水煤氣變換反應(yīng)以產(chǎn)生富氫氣體，所述二氧化碳吸附材料構(gòu)造為從所述富氫氣體中吸附CO2，以產(chǎn)生飽和的0)2吸附材料。所述系統(tǒng)也包括構(gòu)造為接收來自所述反應(yīng)器-吸附器的所述飽和的CO2吸附材料的再生器。所述再生器構(gòu)造為再生所述飽和的CO2吸附材料，以提供再生的CO2吸附材料和co2。所述系統(tǒng)也包括第一固體加壓進(jìn)料器和第二固體加壓進(jìn)料器，所述第一固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述反應(yīng)器-吸附器的所述飽和的CO2吸附材料傳送至所述再生器，所述第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述再生器的所述再生的CO2吸附材料傳送至所述反應(yīng)器-吸附器。所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為至少大體上降低或防止所述反應(yīng)器-吸附器與所述再生器之間的流體流動。
[0005]在第二實施例中，一種系統(tǒng)包括構(gòu)造為接收第一氣體流并產(chǎn)生第一固體流的第一反應(yīng)器。所述第一反應(yīng)器包括催化劑粒子和吸附粒子的流化床。所述第一固體流包括一部分吸附粒子。所述第一反應(yīng)器構(gòu)造為基本上保留所述催化劑粒子。所述系統(tǒng)也包括構(gòu)造為接收所述第一固體流、接收第二氣體流、并產(chǎn)生第二固體流的第二反應(yīng)器。所述系統(tǒng)也包括第一固體加壓進(jìn)料器和第二固體加壓進(jìn)料器，所述第一固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述第一反應(yīng)器的所述第一固體流傳送至所述第二反應(yīng)器，所述第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述第二反應(yīng)器的所述第二固體流傳送至所述第一反應(yīng)器。所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為至少大體上降低或防止所述第一反應(yīng)器與所述第二反應(yīng)器之間的流體流動。
[0006]在第三實施例中，一種系統(tǒng)包括構(gòu)造為接收氣體流并產(chǎn)生固體流的反應(yīng)器。所述反應(yīng)器包括催化劑粒子和吸附粒子的流化床。所述固體流包括一部分吸附粒子。所述反應(yīng)器構(gòu)造為基本上保留所述催化劑粒子。所述系統(tǒng)也包括構(gòu)造為將所述固體流傳送離開所述反應(yīng)器的固體加壓進(jìn)料器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]當(dāng)參照附圖閱讀如下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在整個附圖中，同樣的標(biāo)記表示同樣的部件，其中:
[0008]圖1為多反應(yīng)器系統(tǒng)的一個實施例的不意圖；
[0009]圖2為組合的水煤氣變換-CO2捕集和加壓系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；
[0010]圖3為反應(yīng)器-吸收器的一個實施例的示意圖；
[0011]圖4為包括預(yù)吸收器的組合的水煤氣變換-CO2捕集和加壓系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；
[0012]圖5為可在圖1、2和4的系統(tǒng)中使用的旋轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器的一個實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0013]圖6為可在圖1、2和4的系統(tǒng)中使用的雙軌進(jìn)料器的一個實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；和
[0014]圖7為可在圖1、2和4的系統(tǒng)中使用的閉鎖式料斗的一個實施例的示意圖。【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的一個或多個 特定實施例將如下描述。為了提供這些實施例的簡明描述，實際實施的所有特征可能不在說明書中描述。應(yīng)了解在任何這種實際實施的開發(fā)中，如同在任何工程或設(shè)計項目中一樣，必須進(jìn)行許多實施特有的決定以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的限制，一個實施與另一個實施的特定目標(biāo)可能不同。此外，應(yīng)了解這種開發(fā)能力可能是復(fù)雜且耗時的，但對于具有本公開的益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言仍然是設(shè)計、裝配和制造的常規(guī)任務(wù)。
[0016]當(dāng)介紹本發(fā)明的各個實施例的構(gòu)件時，冠詞“一”、“所述”旨在意指存在一個或多個構(gòu)件。術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”旨在為包括的，并意指存在除了所列要素之外的另外的要素。
[0017]如下詳細(xì)討論，所公開的實施例提供了構(gòu)造為產(chǎn)生氫和二氧化碳的催化和吸附系統(tǒng)。例如，一種系統(tǒng)可包括反應(yīng)器-吸附器、再生器、第一固體加壓進(jìn)料器和第二固體加壓進(jìn)料器。所述反應(yīng)器-吸附器可包括催化劑(例如催化劑粒子)和CO2吸附材料(例如CO2吸附粒子)。在某些實施例中，所述催化劑粒子和CO2吸附粒子可設(shè)置于在反應(yīng)器-吸附器中設(shè)置的流化床中。所述反應(yīng)器-吸附器可接收氣體，所述催化劑粒子可在反應(yīng)器-吸附器中催化氣體的水煤氣變換反應(yīng)以產(chǎn)生富氫氣體，所述富氫氣體也包含co2。所述反應(yīng)器-吸附器中的CO2吸附粒子可從所述富氫氣體中吸附CO2,以產(chǎn)生飽和的CO2吸附粒子。如本文所用，術(shù)語“飽和的CO2吸附粒子”包括至少部分飽和，并可實際上主要由僅部分飽和而非完全飽和的吸附粒子組成的吸附粒子。所述催化劑粒子可保持在反應(yīng)器-吸附器中，并且飽和的CO2吸附粒子的一部分可被轉(zhuǎn)移至所述再生器，以再生成再生的吸附粒子和co2。如本文所用，術(shù)語“再生的CO2吸附粒子”包括至少部分再生，并可實際上主要由僅經(jīng)部分再生而非經(jīng)完全再生的吸附粒子組成的吸附粒子。因此，所述反應(yīng)器-吸附器產(chǎn)生氫，且所述再生器產(chǎn)生CO2。
[0018]所述第一固體加壓進(jìn)料器可將來自所述反應(yīng)器-吸附器的所述飽和的CO2吸附粒子傳送至所述再生器，且所述第二固體加壓進(jìn)料器可將來自所述再生器的所述再生的CO2吸附粒子傳送至所述反應(yīng)器-吸附器。所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器可大體上降低或防止所述反應(yīng)器-吸附器與所述再生器之間的流體流動。流體的例子包括液體和氣體。例如，所述第一固體加壓進(jìn)料器可大體上降低或防止所述富氫氣體流動至所述再生器。類似地，所述第二固體加壓進(jìn)料器可大體上降低或防止CO2流動至所述反應(yīng)器-吸附器。通過大體上降低或防止所述反應(yīng)器-吸附器與所述再生器之間的流體流動，所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器可有助于防止與反應(yīng)器-吸附器與再生器之間不同流體的混合相關(guān)的操作失控。另外，所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器可提供在預(yù)期流動方向上的計量單向的固體流動，例如從反應(yīng)器-吸附器至再生器，或從再生器至反應(yīng)器-吸附器。此外，所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器可使反應(yīng)器-吸附器和再生器能夠在大體上不同的壓力下操作，這可改進(jìn)反應(yīng)器-吸附器和再生器的效率和操作靈活性。例如，所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器可使再生器在比反應(yīng)器-吸附器更高的壓力下操作，這可改進(jìn)再生器的效率，并可降低或消除產(chǎn)生最終的高壓管道運輸通常需要或下游工業(yè)過程中產(chǎn)生CCV流所需的壓縮能的量。因此，所公開的固體加壓進(jìn)料器的使用特別適合構(gòu)造為耦合流化床系統(tǒng)中，在所述耦合流化床系統(tǒng)中，固體在兩個或更多個床之間循環(huán)，但床之間的氣體保持分離。在常規(guī)系統(tǒng)中，兩個或更多個流化床可空氣動力學(xué)地耦合在一起。即，使用豎直或傾斜管線和重力作為驅(qū)動力，將固體從一個床移動至另一個床。作為一種選擇，可使用載氣來攜帶固體從一個床傳輸至另一個床。在這種系統(tǒng)中，固體和氣體均使用小的壓差而移動，且實際上，在整個系統(tǒng)周圍的壓力平衡對于成功操作而言是關(guān)鍵的。由上游或下游設(shè)備或過程所導(dǎo)致的壓力失控可擾亂這種系統(tǒng)中的敏感的壓力平衡，使得固體、氣體或上述兩者在不希望的方向上移動。相比之下，在如本文公開的使用固體加壓進(jìn)料器的系統(tǒng)中，在上游或下游設(shè)備或過程中引起的壓力失控可不干擾固體或氣體的流動。固體加壓進(jìn)料器可有助于提供在預(yù)期流動方向上的正(positive)的計量單向固體流,并提供大體上降低或防止稱合的流化床之間不希望的流體流動的方式。
[0019]圖1為具有反應(yīng)器12和14的系統(tǒng)10的一個實施例的示意圖，所述反應(yīng)器12和14使用第一固體加壓進(jìn)料器16和第二固體加壓進(jìn)料器18以對抗壓力梯度傳送固體。換言之，第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18可將固體從在第一壓力下的區(qū)域傳送至在高于所述第一壓力的第二壓力下的區(qū)域。在如下討論中，可通過流的主要組分的相來提及各種流(例如固體流)。然而，如下流中的任意者也可含有其他的相(例如固體流可包括液體和/或氣體)。系統(tǒng)10包括第一反應(yīng)器12和第二反應(yīng)器14。第一和第二反應(yīng)器12和14中的一者或兩者可為流化床反應(yīng)器，或為其中發(fā)生多相化學(xué)反應(yīng)的任何其他類型的反應(yīng)器，如移動床反應(yīng)器、鼓泡床反應(yīng)器、傳輸反應(yīng)器等。這種系統(tǒng)的特定例子在如下詳細(xì)描述。如圖1所示，第一反應(yīng)器12接收第一氣體入口流20和第一固體入口流22?；瘜W(xué)反應(yīng)可在第一反應(yīng)器12中發(fā)生，從而產(chǎn)生第一氣體出口流24和第一固體出口流26。使用第一固體加壓進(jìn)料器16將第一固體出口流26傳送至第二反應(yīng)器14。在某些實施例中，第一固體加壓進(jìn)料器16可在進(jìn)料器16的出口處包括惰性緩沖氣體28的注射，如以下詳細(xì)描述的。惰性緩沖氣體28可有助于提供防止第一和第二反應(yīng)器12和14之間氣體混合的阻擋層。惰性緩沖氣體28的一部分與出口流30 —起流動，并可協(xié)助出口流30向第二反應(yīng)器14的傳送，同時剩余部分進(jìn)入第一固體加壓進(jìn)料器16。如以下更詳細(xì)描述的，進(jìn)入第一固體加壓進(jìn)料器16的惰性緩沖氣體28的剩余部分在進(jìn)料器16的主體中聚集，并形成離開進(jìn)料器16的主體的排出流38。排出流38可被回收用作惰性緩沖氣體28，或可以合適的方式處理。進(jìn)入第一固體加壓進(jìn)料器16的惰性緩沖氣體28的部分的流速受限于粒子尺寸分布、由進(jìn)料器16傳送的固體的粒子堆積，和橫過由第一固體加壓進(jìn)料器16所生成的固體堆積柱上的壓力梯度。惰性緩沖氣體28的流速增加超過某個最小值往往增加與出口流30中的固體一起流動的緩沖氣體28的部分，而不是增加形成排出流38的緩沖氣體28的部分。在可選擇的實施例中，可增加惰性緩沖氣體28的流速，以增加與出口流30中的固體一起流動的緩沖氣體28的部分，從而提高固體向第二反應(yīng)器14的傳送。在另一可選擇的實施例中，可在緩沖氣體28的注射點的下游直接將第二氣體流(未顯示)注射入出口流30中，以為構(gòu)造為出口流30中的固體提供額外的傳送氣體。該額外的傳送氣體可為惰性氣體，如氮氣，或者其可為工藝氣體，如第二反應(yīng)器14中的氣體。
[0020] 出口流30進(jìn)入第二反應(yīng)器14，除了第一固體出口流26之外，所述出口流30可含有惰性緩沖氣體流28的一部分。另外，第二反應(yīng)器14可接收第二氣體入口流32。化學(xué)反應(yīng)可在第二反應(yīng)器14中發(fā)生，所述第二反應(yīng)器14可產(chǎn)生第二氣體出口流34和第二固體出口流36。使用第二固體加壓進(jìn)料器18將第二固體出口流36傳送至第一反應(yīng)器12。在某些實施例中，第二固體加壓進(jìn)料器18也可在進(jìn)料器18的入口處包括惰性緩沖氣體28的注射。惰性緩沖氣體28可有助于提供屏障以防止第二和第一反應(yīng)器14和12之間氣體混合。惰性緩沖氣體28的一部分與進(jìn)入固體加壓進(jìn)料器18的固體一起流動，同時剩余部分向第二反應(yīng)器14向上游流動。與第二固體出口流36 —起進(jìn)入第二固體加壓進(jìn)料器18的緩沖氣體28的部分在進(jìn)料器18的主體中聚集，并形成離開進(jìn)料器18的主體的排出流38。排出流38可被回收用作惰性緩沖氣體28，或可以合適的方式處理。進(jìn)入第二固體加壓進(jìn)料器18的惰性緩沖氣體28的部分的流速受限于粒子尺寸分布、由進(jìn)料器18傳送的固體的粒子堆積，和橫過第二固體加壓進(jìn)料器18所生成的固體堆積柱上的壓力梯度。惰性緩沖氣體28的流速增加超過某一最小值往往增加與第二固體出口流36相反向后向第二反應(yīng)器14流動的緩沖氣體28的部分。因此，在某些實施例中，使注射至第二固體加壓進(jìn)料器18的入口中的惰性緩沖氣體28的流速達(dá)到最小，以使向第二反應(yīng)器14向上游流動的緩沖氣體28的部分達(dá)到最小。第二固體加壓進(jìn)料器18將第一固體入口流22傳送至第一反應(yīng)器12，所述第一固體入口流22與第二固體出口流36基本上相同。在可選擇的實施例中，可將第二氣體流(未顯示)注射至第二固體加壓進(jìn)料器18的出口中，以提供構(gòu)造為第一固體入口流22中的固體的傳送氣體。第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18大體上降低或防止了第一和第二反應(yīng)器12和14之間的流體流動(例如氣體或液體流動)。在另外的實施例中，第一和第二反應(yīng)器12和14可包括另外的入口和出口流，所述另外的入口和出口流可包含各種固體、液體和/或氣體。
[0021]通過使用第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18以大體上降低或防止圖1中第一和第二反應(yīng)器12和14之間的流體流動，第一和第二反應(yīng)器12和14的操作壓力可彼此大體上不同，而不是在大約相同的壓力下操作第一和第二反應(yīng)器12和14。例如，第二反應(yīng)器14的操作壓力可大體上高于第一反應(yīng)器12的操作壓力。例如，第二反應(yīng)器14的壓力與第一反應(yīng)器12的壓力的比例可在大約1:1至10.0:1之間、在1.5:1至3.0:1之間，或在2.0:1至2.5:1之間。在其他實施例中，第一反應(yīng)器12的操作壓力可大體上高于第二反應(yīng)器14的操作壓力。例如，第一反應(yīng)器12的壓力與第二反應(yīng)器14的壓力的比例可在大約1:1至10:1之間、1.5:1至3.0:1之間，或2.0:1至2.5:1之間。在另外的實施例中，第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18也使第一和第二反應(yīng)器12和14的操作壓力能夠大約相同。
[0022]此外，通過第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18實質(zhì)降低或防止第一和第二反應(yīng)器12和14之間的流體流動有助于大體上降低或防止可能在工藝瞬態(tài)(如啟動和關(guān)閉)過程中發(fā)生的系統(tǒng)10的氣體流的混合。例如，第一固體加壓進(jìn)料器16可有助于降低或防止第一氣體入口流20和第一氣體出口流24流入第二反應(yīng)器14中。第一固體加壓進(jìn)料器16也可有助于降低或防止第二氣體入口流32和第二氣體出口流34流入第一反應(yīng)器12中。第二固體加壓進(jìn)料器18也可有助于降低或防止反應(yīng)器12和14之間氣體流的混合。因此，通過使用第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18，可避免系統(tǒng)10中氣體流的混合的任何不利后果。此外，相比于使用常規(guī)空氣動力學(xué)耦合的反應(yīng)器而構(gòu)造系統(tǒng)10的情況，即依賴于重力、流化固體的密度差異和對小的壓差的精確控制以調(diào)節(jié)固體和氣體通過系統(tǒng)的流動的系統(tǒng)。通過使用第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18的能夠更有力地控制固體通過系統(tǒng)10的循環(huán)。通過使用第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18以調(diào)節(jié)固體通過系統(tǒng)10的循環(huán)，固體通過系統(tǒng)的循環(huán)不受到工藝瞬態(tài)(如啟動和關(guān)閉)的影響。相比于常規(guī)空氣動力耦合的反應(yīng)器，第一和第二固體加壓進(jìn)料器16和18也可使固體的流速能夠被更容易地調(diào)節(jié)和精確計量。在另外的實施例中，系統(tǒng)10可包括另外的反應(yīng)器和/或另外的固體加壓進(jìn)料器。此外，在這種實施例中，流、反應(yīng)器和/或固體加壓進(jìn)料器的布置可不同。
[0023]在某些實施例中，第一反應(yīng)器12可為反應(yīng)器-吸附器，且第二反應(yīng)器14可為再生器。例如，反應(yīng)器-吸附器可包括催化劑以催化化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)器-吸附器也可包括吸附化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的吸附材料。因此，化學(xué)反應(yīng)和吸附過程均在第一反應(yīng)器12中發(fā)生。當(dāng)吸附材料持續(xù)吸附化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物時，其可變得效率降低或飽和。因此，可使用第一固體加壓進(jìn)料器16將飽和的吸附材料的一部分從第一反應(yīng)器12轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)器14以將其再生。飽和的吸附材料可通過加熱、通過改變總壓力、通過改變吸附于吸附材料上的產(chǎn)物的分壓，或通過暴露于另一材料而在第二反應(yīng)器14中再生。然后可使用第二固體加壓進(jìn)料器18將來自第二反應(yīng)器14的再生的吸附材料轉(zhuǎn)移至第一反應(yīng)器12，以構(gòu)造為吸附化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物。
[0024]圖2為使用如上所述的固體加壓進(jìn)料器的氫氣和CO2產(chǎn)生系統(tǒng)50的一個實施例的示意圖。氫氣和CO2產(chǎn)生系統(tǒng)50包括反應(yīng)系統(tǒng)52和再生系統(tǒng)54。請看反應(yīng)系統(tǒng)52的細(xì)節(jié)，系統(tǒng)52包括反應(yīng)器-吸附器56 (例如催化劑和CO2吸附粒子)、旋風(fēng)分離器58、過濾器60、收集器62和第一固體加壓進(jìn)料器64。旋風(fēng)分離器58和過濾器60在一起可稱為分離系統(tǒng)。反應(yīng)器-吸附器56包括內(nèi)室，在所述內(nèi)室中設(shè)置流化床反應(yīng)器以處理可由氣化器產(chǎn)生的原料合成氣流66。合成氣體也可稱為合成氣。在其他實施例中，氣流66可包括燃料氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、裂解氣、城市煤氣、生物合成氣、其他制造氣體或它們的組合。原料合成氣流66可包括多種氣體，所述多種氣體包括但不限于一氧化碳、氫氣、CO2、蒸汽、甲烷、氮氣、IS氣、硫化羰、硫化氫，和它們的組合。在一些實施例中，原料合成氣66也可包括來自氣化器的未反應(yīng)的燃料。在某些實施例中，原料合成氣流66可任選地經(jīng)過去除顆粒的洗漆器和/或其他系統(tǒng)，以從原料合 成氣66中去除其他組分。例如，取決于水煤氣變換催化劑和CO2吸附粒子對硫的耐受性，可在將原料合成氣66引入反應(yīng)器-吸附器56之前將其脫硫O
[0025]如圖2所示，原料合成氣流66進(jìn)入反應(yīng)器-吸附器56，并經(jīng)過合成氣分配器68，所述合成氣分配器68可包括一個或多個孔以有助于提供原料合成氣66在流化床70中的均勻分布。流化床70位于反應(yīng)器-吸附器56的下部72中，并可包括催化劑粒子和CO2吸附粒子，如以下詳細(xì)討論的。作為在流化床70中發(fā)生的水煤氣變換反應(yīng)的結(jié)果，可將原料合成氣66轉(zhuǎn)化為反應(yīng)合成氣(例如其中CO已被轉(zhuǎn)化為CO2,并使用CO2吸附粒子去除CO2 )。在其他實施例中，催化劑粒子可在固定床反應(yīng)器內(nèi)固定。反應(yīng)器-吸附器56的下部72可特征在于下部直徑74。另外，流化床70的頂部76也可限定下部72的頂部。如下詳細(xì)所述，催化劑粒子中的大多數(shù)或全部可被限制于流化床70的頂部76下方的下部72的區(qū)域。在某些實施例中，流化床70可包括熱交換器78，所述熱交換器78可為盤管的形狀。在其他實施例中，熱交換器78可包括多個豎直取向的冷卻管，所述多個豎直取向的冷卻管由第一冷卻劑管歧管在底部結(jié)合，并由第二冷卻劑管歧管在頂部結(jié)合。諸如鍋爐給水的熱交換流體80可進(jìn)入熱交換器78，并吸收在流化床70中產(chǎn)生的熱量。在吸收在流化床70中產(chǎn)生的熱量之后，諸如蒸汽的經(jīng)加熱的熱交換流體82可從熱交換器78離開。如以下詳細(xì)所述的，在流化床70中發(fā)生的反應(yīng)可為放熱的，因此，熱交換器78可構(gòu)造為去除反應(yīng)熱，并防止下部72的過熱。另外，熱交換器78和流化床70的組合可有利于下部72的溫度控制和熱管理。
[0026]反應(yīng)器-吸附器56的中部84可位于下部72的上方。中部84可特征在于中部直徑86，中部直徑86可大于下部直徑74。在某些實施例中，中部直徑86可在通過反應(yīng)器-吸附器56的流動方向87上逐漸增加。換言之，中部84可具有錐形的、成角度的或擴大的橫截面形狀。逐漸增加的中部直徑86可使得反應(yīng)器-吸收器56的下部72與上部88之間更平滑的過渡成為可能。另外，逐漸增加的中部直徑86可有助于防止固體在反應(yīng)器-吸收器56的內(nèi)壁上積聚。換言之,相比于成銳角(a sharply angled)或水平的表面，固體在傾斜表面上積聚的可能性更低。在中部84,反應(yīng)合成氣在流動方向87上向上流動，并攜帶CO2吸附粒子的一部分。
[0027]反應(yīng)器-吸附器56的上部88的`特征在于上部直徑90，所述上部直徑90可大于中部直徑86和下部直徑74。反應(yīng)器-吸附器從下部72至上部88的直徑增加可引起在流動方向87上氣體流動速度的減小。換言之,隨著反應(yīng)器-吸附器56的橫截面積增加或擴大，氣體流動速度減小至不足以攜帶催化劑粒子，但仍然足以攜帶CO2吸附粒子離開反應(yīng)器-吸附器56的水平。例如，在下部72與上部88之間，氣體流動速度可減小大約10%至90%，25%至75%，或35%至65%。如以下詳細(xì)討論的，催化劑粒子的直徑或密度可大于CO2吸附粒子的直徑或密度，或者催化劑粒子的阻力系數(shù)(drag coefficient)可小于CO2吸附粒子的阻力系數(shù)。因此，氣體流動速度的減小可有助于使離開流化床70的任何催化劑粒子能夠落回至下部72中。然而，由于CO2吸附粒子的更小的直徑、更低的密度和/或更高的阻力系數(shù)，可在朝向催化劑返回旋風(fēng)分離器92的流動方向87上攜帶所述粒子，這將催化劑粒子與氣體和CO2吸附粒子分離，并用作防止催化劑粒子從反應(yīng)器-吸附器56離開的最終防護。具體而言，催化劑返回旋風(fēng)分離器92可通過潤流分離(vortex separation)而從氣體和CO2吸附粒子中去除更致密的催化劑粒子。換言之，可構(gòu)造催化劑返回旋風(fēng)分離器92，使得旋風(fēng)分離器中的旋轉(zhuǎn)作用優(yōu)先從氣體和氣體內(nèi)夾帶的CO2吸附粒子中分離催化劑粒子。在另外的實施例中，可使用從氣體中分離固體的其他方法代替催化劑返回旋風(fēng)分離器92。在又一三的實施例中，可消除催化劑返回旋風(fēng)分離器92，可僅依賴反應(yīng)器-吸附器56中的向上流動速度的減小來作為將催化劑粒子限制于流化床70的方式。如圖2所示，可包含反應(yīng)合成氣、CO2吸附粒子的一部分和少量催化劑粒子的混合流94進(jìn)入催化劑返回旋風(fēng)分離器92。可包含少量催化劑粒子的固體流95離開催化劑返回旋風(fēng)分離器92的底部。包含反應(yīng)合成氣和夾帶的CO2吸附粒子的反應(yīng)器-吸附器產(chǎn)物流96離開催化劑返回旋風(fēng)分離器92的頂部，然后被送往旋風(fēng)分離器58。固體流95返回至流化床70。在其他實施例中，催化劑返回旋風(fēng)分離器92可省略，或由不同的分離裝置替換。
[0028] 來自催化劑返回旋風(fēng)分離器92的反應(yīng)器-吸附器出口流96包含CO2吸附粒子，因此，旋風(fēng)分離器58構(gòu)造為通過渦流分離而從出口流96中去除CO2吸附粒子。在另外的實施例中，可使用從氣體中分離固體的其他方法代替旋風(fēng)分離器58。飽和的CO2吸附粒子98離開旋風(fēng)分離器58的底部，且旋風(fēng)分離器氣體流100離開旋風(fēng)分離器58的頂部，然后被送往過濾器60。旋風(fēng)分離器氣體流100可含有一些固體，因此，過濾器60構(gòu)造為使用過濾而從氣體流100中去除任何剩余的CO2吸附粒子。在其他實施例中，過濾器60可為另一旋風(fēng)分離器或任何其他類型的固體-氣體分離裝置?？苫旧喜缓珻O2的富氫氣體102離開過濾器60的頂部。在某些實施例中，基本上不含CO2可相當(dāng)于小于10%、5%、2%或1% (體積)的CO2水平。富氫氣體102可在多種應(yīng)用中使用。例如，富氫氣體102可在工業(yè)過程中使用，所述工業(yè)過程例如但不限于加氫精煉、氨生產(chǎn)等。富氫氣體102也可用作燃?xì)廨啓C的燃料氣。另外的飽和的0)2吸附粒子104離開過濾器60的底部。來自CO2吸附劑旋風(fēng)分離器58的飽和的CO2吸附粒子98和來自過濾器60的另外的飽和的CO2吸附粒子104可合并，以形成在再生系統(tǒng)54中再生的合并的飽和的CO2吸附粒子流106。
[0029]在某些實施例中，合并的飽和的CO2吸附粒子流106進(jìn)入收集器62，所述收集器62可為用于為進(jìn)料至第一固體加壓進(jìn)料器64的連續(xù)的飽和的CO2吸附粒子流108提供容納容積的容器。換言之，收集器62儲存合并的飽和的CO2吸附粒子流106，以使連續(xù)的飽和的CO2吸附粒子流108能夠被進(jìn)料至第一固體加壓進(jìn)料器64，而無論合并的飽和的CO2吸附粒子流106的波動。在某些實施例中，收集器62可包括在接近收集器62的底部引入的吹掃氣體，以使合并的飽和的CO2吸附粒子流106流化，以有助于去除任何剩余氣體。例如，所述吹掃氣體可為惰性氣體，如氮氣。第一固體加壓進(jìn)料器64可包括惰性緩沖氣體28，如以下詳細(xì)描述的。第一固體加壓進(jìn)料器64將飽和的CO2吸附粒子110傳送至再生系統(tǒng)54。
[0030]圖2所示的再生系統(tǒng)54包括再生器112、旋風(fēng)分離器114、過濾器116、收集器118、第二固體加壓進(jìn)料器120、蒸汽冷凝器122、冷凝物排出罐124和再生氣體源150，所述再生氣體源150在再生器112的壓力下或高于再生器112的壓力的壓力下操作。如同反應(yīng)系統(tǒng)52那樣，旋風(fēng)分離器114和過濾器116可在一起稱為分離系統(tǒng)。再生器112可為傳輸反應(yīng)器，所述傳輸反應(yīng)器使用來自再生氣體源150的再生氣體111來再生飽和的CO2吸附粒子110，即從飽和的CO2吸附粒子110中去除C02。在可選擇的實施例中，再生器112可為鼓泡流化床反應(yīng)器或適于再生飽和的CO2吸附粒子110的任何其他類型的流化床反應(yīng)器。具體而言，再生器112可使飽和的CO2吸附粒子110接觸再生氣體111或高溫氣體，所述高溫氣體包括但不限于過熱蒸汽、氮氣、工藝氣體、燃燒氣體或它們的組合。在某些實施例中，CO2吸附粒子可為原硅酸鋰(Li4SiO4)15在某些實施例中，飽和的CO2吸附粒子110可經(jīng)由如下反應(yīng)在再生器112中再生:
[0031]Li2C03+Li2Si03+熱量 <=>Li4Si04+C02 (反應(yīng)式 I)
[0032]其中Li2CO3表示碳酸鋰，Li2SiO3表示硅酸鋰，且熱量表示通過再生氣體111而引入再生器112中的熱量。在這種實施例中，再生氣體源150可為產(chǎn)生高壓高溫過熱蒸汽的專用鍋爐?；蛘?，再生氣體源150可為產(chǎn)生高壓高溫過熱蒸汽的在工廠別處的熱交換器。在又一選擇中，再生氣體源150可為高壓燃燒器，其中清潔燃料的滑流與氧燃燒，以產(chǎn)生高壓高溫過熱蒸汽流。在這種情況中，清潔燃料可為來自氣化廠的氫的滑流，其被進(jìn)一步壓縮至再生氣體源150的操作壓力，或者其可為泵送至再生氣體源150的操作壓力的清潔液體燃料。氧可為被壓縮的氣體氧或泵送至再生氣體源150的操作壓力的液體氧。在涉及鋰基飽和的CO2吸附粒子的再生的前述實施例中，再生氣體111的溫度可在大約400至820攝氏度之間、450至700攝氏度之間，或500至600攝氏度之間。因此，CO2從再生器112中的飽和的CO2吸附粒子(Li2CO3和Li2SiO3)中釋放，以產(chǎn)生可再構(gòu)造為吸附另外的CO2的再生的吸附粒子(Li4SiO4X在可選擇的實施例中，CO2吸附粒子可為接枝表面官能團的介孔碳粒子以經(jīng)由物理吸附去除C02。這種粒子可通過增加粒子的溫度、通過降低再生器112的總壓力、通過降低再生氣體111的CO2分壓，或它們的組合而進(jìn)行再生。例如，再生器112可在反應(yīng)器吸附器56的壓力的大約0.2至1.0倍(例如小于大約0.5倍)的壓力下操作，且再生氣體源150可提供過熱蒸汽流，所述過熱蒸汽流在與飽和的CO2吸附粒子流110相同的溫度下，但將粒子暴露于更低的總壓力和等于零的CO2分壓下。因此，由于更低的CO2分壓以及更低的總壓力，CO2從介孔碳粒子中釋放。然后將包含再生的CO2吸附粒子、CO2和消耗的再生氣體的再生器出口流126轉(zhuǎn)移至旋風(fēng)分離器114。在其他實施例中，飽和的CO2吸附粒子110可在鼓泡床反應(yīng)器中間接加熱，而不與再生氣體111直接接觸。
[0033]在旋風(fēng)分離器114中，再生的CO2吸附粒子通過渦流分離而從CO2和消耗的再生氣體中分離。在另外的實施例中，可使用從氣體中分離固體的其他方法代替旋風(fēng)分離器114。再生的CO2吸附粒子130離開旋風(fēng)分離器114的底部，且旋風(fēng)分離器出口流128離開旋風(fēng)分離器114的頂部。過濾器116構(gòu)造為使用過濾而從旋風(fēng)分離器出口流128中去除任何剩余固體。在其他實施例中，過濾器116可使用旋風(fēng)分離或任何其他氣體-固體分離方法。富CO2流132離開過濾器116的頂部，所述富CO2流132也可包含消耗的再生氣體。
[0034]另外的再生的CO2吸附粒子134離開過濾器116的底部。來自旋風(fēng)分離器114的再生的CO2吸附粒子130和來自過濾器116的另外的再生的CO2吸附粒子134合并而形成進(jìn)入收集器118的合并的再生的CO2吸附粒子流136。收集器118可為構(gòu)造為為待進(jìn)料至第二固體加壓進(jìn)料器120的連續(xù)的再生的CO2吸附粒子流138提供容納容積的容器。換言之，收集器118儲存合并的再生的CO2吸附粒子流136，以使連續(xù)的再生的CO2吸附粒子流138能夠被進(jìn)料至第二固體加壓進(jìn)料器120，而無論合并的再生的CO2吸附粒子流136的波動。在某些實施例中，收集器118可包括在接近收集器118的底部引入的吹掃氣體，以使合并的再生的CO2吸附粒子流136流化，以有助于去除任何剩余氣體。例如，所述吹掃氣體可為惰性氣體，如氮氣。在其他實施例中，收集器118可包括熱交換器152，所述熱交換器152可為盤管的形狀。在其他實施例中，熱交換器152可由多個豎直取向的冷卻管組成，所述多個豎直取向的冷卻管由第一冷卻劑管歧管在底部結(jié)合，并由第二冷卻劑管歧管在頂部結(jié)合。諸如鍋爐給水的熱傳遞流體154可進(jìn)入熱交換器152，并吸收來自合并的再生的CO2吸附粒子流136的過量的熱量。在吸收來自合并的再生的CO2吸附粒子流136的過量的熱量之后，諸如蒸汽的經(jīng)加熱的熱傳遞流體156可從熱交換器152離開。如以上詳細(xì)描述的，再生器112中的溫度可大體上高于反應(yīng)器-吸附器56中的溫度，因此在合并的再生的CO2吸附粒子流136返回至反應(yīng)器-吸附器56之前，可使用熱交換器152冷卻合并的再生的CO2吸附粒子流136，由此防止反應(yīng)器-吸附器56的過熱。第二固體加壓進(jìn)料器120可包括惰性緩沖氣體28，如以下詳細(xì)描述的。然后第二固體加壓進(jìn)料器120將再生的CO2吸附粒子140傳送至反應(yīng)系統(tǒng)52。具體而言，再生的CO2吸附粒子140可進(jìn)入反應(yīng)器-吸附器56的中部84，然后落入或被導(dǎo)入下部72的流化床70中。或者，再生的吸附粒子140可進(jìn)入流化床70的底部。在其中水煤氣變換催化劑可摻入含有許多小直徑平行通道的整體結(jié)構(gòu)中的其他實施例中，再生的CO2吸附粒子140可進(jìn)入反應(yīng)器-吸附器56的下部72的底部，使得再生的CO2吸附粒子140可與原料合成氣66 —起進(jìn)入裝載催化劑的整體的通道。
[0035]在其中再生氣體111為蒸汽的某些實施例中，富0)2流132可被引導(dǎo)至蒸汽冷凝器122，所述蒸汽冷凝器122可為熱交換器。諸如冷卻水的熱傳遞流體142可流動通過蒸汽冷凝器122的一側(cè)，以從富CO2流132中去除熱量，由此將蒸汽冷凝成水或冷凝物。然后，來自蒸汽冷凝器122的濕潤富CO2流144可被引導(dǎo)至蒸氣冷凝物排出罐124，所述蒸氣冷凝物排出罐124可將濕潤富CO2流144分離成干燥CO2流146和冷凝物流148。也可稱為蒸氣-液體分離器的排出罐124使用重力和/或慣性力，以使?jié)駶櫢籆O2流144中的水沉降至排出罐124的底部。CO2以設(shè)計速度向上行進(jìn)通過排出罐124，以在其離開排出罐124的頂部時使任何液滴的夾帶達(dá)到最少。在某些實施例中，排出罐124可在CO2離開容器處的位置含有除霧器或類似裝置，以提高蒸氣-液體分離效率。干燥的C02146可例如在工廠別處(例如整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠)使用、運輸至工地外、處理、用于提高的油回收、用于工業(yè)制造目的，或經(jīng)由注射至合適的地質(zhì)地層中或深入海洋表面以下而封存。冷凝物148可例如在工廠別處(例如IGCC發(fā)電廠)再利用以產(chǎn)生蒸汽。在某些實施例中，如果干燥C02146在高壓下，則可有利于干燥C02146的使用。例如，在某些實施例中，由氫和CO2產(chǎn)生系統(tǒng)50所產(chǎn)生的干燥C02146的壓力可在大約2800kPa至20700kPa之間、4200kPa至19000kPa之間，或7000kPa至17200kP a之間。在一個實施例中，干燥CO2的壓力可大于大約2800kPa。因此，干燥C02146可被傳輸至使用高壓和/或壓縮CO2而無需單獨壓縮或增加干燥C02146的壓力之處，由此降低了與高壓CO2壓縮設(shè)備相關(guān)的操作和/或設(shè)備費用。第一和第二固體加壓進(jìn)料器64和120的使用可使再生系統(tǒng)54能夠在這種高壓下操作，而無需在類似壓力下操作反應(yīng)系統(tǒng)52，這對于反應(yīng)系統(tǒng)52而言無效率。換言之，第一和第二固體加壓進(jìn)料器64和120可至少大體上降低或防止反應(yīng)器-吸附器56與再生器112之間的流體流動，使得反應(yīng)器-吸附器56的壓力不同于再生器112的壓力。例如，再生器112的壓力與反應(yīng)器-吸附器56的壓力的比例可在大約1.1:1至10:1之間、1.5:1至3.0:1之間，或2.0:1至2.5:1之間。在一個實施例中，再生器112的壓力與反應(yīng)器-吸附器56的壓力的比例可大于大約2:1。
[0036]圖3為可用于氫和CO2產(chǎn)生系統(tǒng)50中的反應(yīng)器-吸附器56的一個實施例的示意圖。如圖3所示，流化床70包括CO2吸附粒子160和催化劑粒子162。CO2吸附粒子160可為粉末、顆粒、晶粒、附聚物等的形式。在所示實施例中，催化劑粒子162大于CO2吸附粒子160。例如，催化劑粒子162的尺寸與CO2吸附粒子160的尺寸的比例可在大約1.1:1至1000:1之間、10:1至100:1之間，或25:1至75:1之間。因此，相比于催化劑粒子162，反應(yīng)合成氣在流動方向87上的向上流動更有可能向催化劑返回旋風(fēng)分離器92攜帶CO2吸附粒子160。因此，可發(fā)現(xiàn)相比于朝向頂部76，更多的催化劑粒子162朝向下部72的底部。在其他實施例中，吸附粒子160與催化劑粒子162之間的其他物理差異可有利于在反應(yīng)器-吸附器56中的物理分離。例如，在某些實施例中，催化劑粒子162的密度可大于CO2吸附粒子160的密度。例如，催化劑粒子162的密度與CO2吸附粒子160的密度的比例可在大約
1.1:1至1000:1之間、10:1至100:1之間，或25:1至75:1之間。因此，相比于致密性較低的CO2吸附粒子160，更致密的催化劑粒子162被攜帶朝向催化劑返回旋風(fēng)分離器92的可能性更低。在另外的實施例中，催化劑粒子162可比CO2吸附粒子160更大且更致密。在一些實施例中，催化劑粒子162可具有比CO2吸附粒子160更低的阻力系數(shù)。
[0037]如上所討論，催化劑粒子162可催化原料合成氣原料合成氣流66的水煤氣變換反應(yīng)，以產(chǎn)生富氫氣體102。在某些實施例中，催化劑粒子162可包括金屬，所述金屬例如但不限于鈷、鑰、銅、鋅、鐵、鉻、 鎳、鋪、金、鉬、釕、銥等。具體而言，水煤氣變換反應(yīng)可經(jīng)由如下反應(yīng)表示:
[0038]H20+C0〈=>H2+C02+熱量(反應(yīng)式 2)
[0039]其中H2O表示水，CO表示一氧化碳，H2表示氫，且CO2表示二氧化碳。如以上所討論的，原料合成氣流66可包括H2O和CO。因此，催化劑粒子162有助于通過加速H2O和CO的反應(yīng)而產(chǎn)生H2和CO2來增加反應(yīng)合成氣流中H2和CO2的量。在該過程中產(chǎn)生熱量，所述熱量可通過使用圖2所示的熱交換器78而去除?？烧{(diào)節(jié)由熱交換器78去除的熱量，以優(yōu)化水煤氣變換反應(yīng)的動力學(xué)和熱力學(xué)。盡管催化劑可加速水煤氣變換反應(yīng)進(jìn)行的速率，但其無法影響水煤氣變換反應(yīng)的平衡態(tài)，即，催化劑無法影響反應(yīng)向反應(yīng)式2的右邊進(jìn)行的程度。然而，如果將反應(yīng)產(chǎn)物中的一者從反應(yīng)系統(tǒng)中連續(xù)和完全去除，則水煤氣變換反應(yīng)將向反應(yīng)式2的右邊完全進(jìn)行。這意味著全部H2O和CO將反應(yīng)以形成H2和0)2。由CO2吸附粒子實現(xiàn)從反應(yīng)系統(tǒng)中連續(xù)去除C02。隨著CO2吸附粒子160從反應(yīng)合成氣中去除0)2，水煤氣變換反應(yīng)向反應(yīng)式2的右邊進(jìn)行，以根據(jù)質(zhì)量作用定律(the Law of Mass Action)產(chǎn)生另外的C02。因此，隨著CO2吸附粒子160去除CO2，另外WH2O和CO轉(zhuǎn)化為H2和0)2。另外，如同所有催化劑那樣，催化劑粒子162不被水煤氣變換反應(yīng)消耗，因此無需被再生。因此，上述反應(yīng)器-吸附器56的構(gòu)造和催化劑粒子162與CO2吸附粒子160之間的相對物理差異使催化劑粒子162能夠保留在流化床70中。相反，CO2吸附粒子160不是催化劑，并需要再生(例如在反應(yīng)器-吸附器56外部再生)以保持它們的有效性。因此，反應(yīng)器-吸附器56的構(gòu)造和催化劑粒子162與CO2吸附粒子160之間的相對物理差異使CO2吸附粒子160的一部分能夠連續(xù)離開流化床，并進(jìn)入催化劑返回旋風(fēng)分離器92以被傳輸至再生系統(tǒng)54。換言之，流化床70既保留催化劑粒子162，也使CO2吸附粒子160能夠連續(xù)進(jìn)入、循環(huán)通過并離開流化床70，由此簡化且降低了反應(yīng)器-吸附器56的成本。進(jìn)一步的，從再生系統(tǒng)54為流化床70連續(xù)添加再生的CO2吸附粒子140，如圖2所示。因此，反應(yīng)器-吸附器56不關(guān)閉或停止運行來再生CO2吸附粒子160，由此增加了操作運行時間和工廠(例如IGCC發(fā)電廠)效率。換言之，氫和CO2產(chǎn)生系統(tǒng)50為連續(xù)過程而非間歇過程。
[0040]圖4為包括預(yù)吸附器系統(tǒng)180的氫氣和CO2產(chǎn)生系統(tǒng)50的一個實施例的不意圖。在這種實施例中，在將原料合成氣66引入反應(yīng)器-吸附器56之前，使用預(yù)吸收系統(tǒng)180從原料合成氣66中去除C02。與圖2中所示的元件相同的圖4中的元件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記。預(yù)吸收系統(tǒng)180包括預(yù)吸附器182、旋風(fēng)分離器184、收集器186和第三固體加壓進(jìn)料器188。預(yù)吸附器182可為使用CO2吸附粒子來從原料合成氣190中吸附CO2的傳輸反應(yīng)器，所述原料合成氣190可由工廠(例如IGCC發(fā)電廠)的氣化器產(chǎn)生?；蛘?，預(yù)吸附器182可為任何其他種類的流化床反應(yīng)器。如圖4所示，原料合成氣原料合成氣流190與來自第二固體加壓進(jìn)料器120的再生的CO2吸附粒子的一部分192合并。具體而言，再生的CO2吸附粒子的一部分192可在分尚點194處從再生的CO2吸附粒子140中分尚?？稍诜稚悬c194處使用各種分離裝置，例如但不限于三通管、閥門等。然后，粗合成氣原料合成氣190和再生的CO2吸附粒子的一部分192的預(yù)吸附器進(jìn)料混合物196進(jìn)入預(yù)吸附器182，在預(yù)吸附器182處，CO2吸附粒子從預(yù)吸附器進(jìn)料混合物196中吸附C02。
[0041]然后，來自預(yù)吸附器182的貧CO2合成氣流198進(jìn)入旋風(fēng)分離器184，所述旋風(fēng)分離器184從氣體中分離固體。在旋風(fēng)分離器184中，飽和的CO2吸附粒子通過渦流分離而從貧CO2合成氣流198中分離。在其他實施例中，旋風(fēng)分離器184可使用其他氣體-固體分離方法。飽和的CO2吸附粒子202離開旋風(fēng)分離器184的底部，且旋風(fēng)分離器出口流200離開旋風(fēng)分離器184的頂部或側(cè)面。旋風(fēng)分離器出口流200為貧CO2合成氣，并可隨后被引導(dǎo)至反應(yīng)器-吸附器56以變換為富氫氣體。來自旋風(fēng)分離器184的底部的飽和的CO2吸附粒子202進(jìn)入收集器186。收集器186可為用于為待進(jìn)料至第三固體加壓進(jìn)料器188的飽和的CO2吸附粒子202提供容納容積的容器。換言之，收集器186儲存飽和的CO2吸附粒子202，以使連續(xù)的飽和的CO2吸附粒子流204能夠被進(jìn)料至第三固體加壓進(jìn)料器188，而無論飽和的CO2吸附粒子流202的波動。在某些實施例中，收集器186可包括在接近收集器186的底部設(shè)置的吹掃氣體，以使飽和 的CO2吸附粒子流202流化，以有助于去除任何剩余氣體。例如,所述吹掃氣體可為惰性氣體,如氮氣。第三固體加壓進(jìn)料器188可包括惰性緩沖氣體28，如以下詳細(xì)描述的。然后，第三固體加壓進(jìn)料器188將飽和的CO2吸附粒子206傳送至反應(yīng)系統(tǒng)52的收集器62。通過在反應(yīng)器-吸附器56之前從原料合成氣190中去除CO2，反應(yīng)系統(tǒng)52中的設(shè)備的總尺寸可得以降低，由此降低設(shè)備成本。
[0042]圖5為可在圖1、2和4的系統(tǒng)中使用的旋轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器290的一個實施例的橫截面?zhèn)纫晥D，其示出了正位移進(jìn)料器290的操作特征。旋轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器290可為由紐約斯克內(nèi)克塔迪的通用電氣公司(General Electric Company of Schenectady, New
York)制造的Posimetric?:進(jìn)料器。如圖5所示，旋轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器290包括外殼292、入口 294、出口 296和轉(zhuǎn)子298。轉(zhuǎn)子298可包括兩個基本上相對且平行的旋轉(zhuǎn)盤300，所述旋轉(zhuǎn)盤300由輪轂302分離，并結(jié)合至平行盤300和輪轂302所共有的軸304。應(yīng)注意，在圖5中，兩個盤300不在頁面的平面中，如圖中的其余元件那樣。盤300中的一者在頁面的平面下方，另一個盤300在平面上方。在平面下方的盤300突出至頁面平面以上，以使其相對于其余組件(包括盤型固體加壓進(jìn)料器290)可見。輪轂302的外凸表面308、在輪轂的外表面308與盤300的外周邊緣310之間延伸的兩個盤300的環(huán)形部分，和進(jìn)料器外殼292的內(nèi)凹表面312限定了環(huán)形旋轉(zhuǎn)通道，所述環(huán)形旋轉(zhuǎn)通道連接收縮的入口通道294和發(fā)散的出口通道296。設(shè)置于入口通道294與出口通道296之間的進(jìn)料器主體292的部分314以如下方式分開所述旋轉(zhuǎn)通道:進(jìn)入入口通道294的固體可僅在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向306上行進(jìn)，從而可通過旋轉(zhuǎn)的環(huán)形通道而將固體從入口通道294攜帶至出口通道296，所述旋轉(zhuǎn)的環(huán)形通道由輪轂的旋轉(zhuǎn)外表面308、盤300的旋轉(zhuǎn)的暴露環(huán)形表面和主體292的固定內(nèi)表面312限定。
[0043]隨著固體進(jìn)入并向下移動通過收縮的入口通道294，顆粒逐漸壓實。隨著顆粒繼續(xù)被向下拖動至旋轉(zhuǎn)通道中，壓實可達(dá)到如下程度:顆顆粒變得聯(lián)鎖(interlocked),并在通道的整個橫截面上形成橋。隨著經(jīng)壓實的顆粒在旋轉(zhuǎn)方向306上繼續(xù)移動通過旋轉(zhuǎn)通道，含有已在旋轉(zhuǎn)通道的整個橫截面上形成聯(lián)鎖橋的顆粒的區(qū)域的長度可變得足夠長，使得從通道中取出成橋接顆粒所需的力超過可由進(jìn)料器290的出口處的高壓環(huán)境所產(chǎn)生的力。在旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)的聯(lián)鎖固體無法由進(jìn)料器290的出口處的高壓取出的所述情況稱為“鎖定”。通過實現(xiàn)鎖定的情況，通過軸304從驅(qū)動馬達(dá)(未顯示)遞送的轉(zhuǎn)矩可被傳遞至旋轉(zhuǎn)固體，從而對抗存在于超過出口通道296的出口的高壓環(huán)境中的任何壓力而將固體從入口通道294驅(qū)動至出口通道296。在一些實施例中，轉(zhuǎn)子盤300可具有在其表面上形成的突起或凹陷的表面特征316。這些特征可提高顆粒固體實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)通道中鎖定的能力，因此也可提高驅(qū)動軸304將轉(zhuǎn)矩傳遞至旋轉(zhuǎn)固體的能力。在另一實施例中,動態(tài)壁料斗(live wall hopper)(在任何之前的附圖中未顯示)可直接附接至進(jìn)料器290的入口通道294的上游。所述動態(tài)壁料斗可提高顆粒固體流入并完全填充入口通道294的能力。因此，例如，在圖2中，動態(tài)壁料斗可插入收集器62與固體加壓進(jìn)料器64之間。當(dāng)旋轉(zhuǎn)通道中的顆粒到達(dá)出口通道296時，它們遇到出口通道296的發(fā)散壁。 [0044]當(dāng)顆粒移動通過發(fā)散的出口通道296時，將它們保持在鎖定情況下的力開始松弛至如下程度:在出口通道296的下游出口處，顆粒能夠從出口通道296自由脫離并向下游行進(jìn)。然而，在發(fā)散出口通道296的上游入口處，固體可在上游經(jīng)受被鎖定并由轉(zhuǎn)子向前驅(qū)動的持續(xù)前進(jìn)的固體的力，并在下游經(jīng)受高壓環(huán)境(固體被傳輸至所述高壓環(huán)境中)。在來自上游和下游的這些壓縮力下，在出口通道296的上游入口中的固體可甚至進(jìn)一步壓實，并可形成動態(tài)堆積床，所述動態(tài)堆積床對來自在進(jìn)料器290的排放處的高壓環(huán)境的流體(氣體或液體)的回流具有高度抗性。正是高度堆積的耐流動顆粒固體的該區(qū)域可防止流體從泵290的低壓入口的高壓出口大體上回流。當(dāng)然，該高度堆積的耐流動區(qū)域可能是不完美的密封，一些流體可能在出口通道296的上游入口處向后滲漏通過緊密堆積的固體。然而，回流的量可能較小，且可滲透通過緊密堆積的固體的少量流體可在孔口 318中收集，因此可被防止向后一直流動至進(jìn)料器入口?？稍诳卓?318中收集的少量流體(氣體或液體)可被處理，或者優(yōu)選地被回收至工藝中的別的適當(dāng)位置。由于對流體回流具有高度抗性的在出口通道296的入口處的動態(tài)堆積床，并且進(jìn)一步由于收集了可能通過所述動態(tài)堆積床滲透返回的少量流體，旋轉(zhuǎn)盤型固體加壓進(jìn)料器290的功能可作為一種手段分離兩個具有廣泛不同的壓力和大體上不同的化學(xué)組合物的反應(yīng)器。
[0045]對于其中環(huán)形通道的旋轉(zhuǎn)從較低壓力下的入口通道294至較高壓力下的出口通道296的實施例，如上解釋了圖5所示的旋轉(zhuǎn)盤型固體加壓進(jìn)料器290的操作。這種應(yīng)用可稱為“加壓模式”。然而，盤的旋轉(zhuǎn)以及環(huán)形通道的旋轉(zhuǎn)可顛倒，使得旋轉(zhuǎn)方向從較高壓力的出口通道296進(jìn)行至較低壓力的入口通道294。隨著對入口和出口通道的幾何形狀的一些適當(dāng)修改，旋轉(zhuǎn)盤型固體加壓進(jìn)料器290用作固體減壓進(jìn)料器。這種實施例可稱為“減壓模式”。當(dāng)以減壓模式操作時，來自高壓區(qū)域的固體顆粒進(jìn)入圖5中的所謂的出口通道296。當(dāng)固體顆粒向下行進(jìn)通過出口通道時，它們移動通過在出口通道296的底部處的動態(tài)高度壓實的區(qū)域，所述動態(tài)高度壓實的區(qū)域形成防止從出口通道206處的高壓區(qū)域到入口通道294處的低壓區(qū)域的不希望的回流的高度耐流動的區(qū)域。隨著環(huán)形通道繼續(xù)在與圖5所示的方向相對的方向上旋轉(zhuǎn)，固體被攜帶回到入口通道294，在入口通道294處，將固體保持在旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)的適當(dāng)位置的鎖定力松弛，并在固體離開進(jìn)料器的低壓側(cè)上的入口通道294時允許固體彼此脫離。應(yīng)注意，對于其中低壓反應(yīng)器容器與高壓反應(yīng)器容器聯(lián)接在一起的每個應(yīng)用，需要至少一個以加壓模式操作的固體加壓進(jìn)料器16和至少一個以減壓模式操作的固體加壓進(jìn)料器16。對于其中使用兩個固體加壓進(jìn)料器16聯(lián)接在基本上相同的壓力下操作的兩個容器的情況，進(jìn)料器兩者均可以加壓模式操作。然而，在這種應(yīng)用中，由每個進(jìn)料器所生成的壓差僅為克服連接系統(tǒng)中的容器的管路中的壓力損失所需的壓差。在其中聯(lián)接兩個反應(yīng)器容器，且第二容器在較高壓力下的另一實施例中，可使用單個固體加壓進(jìn)料器16來將固體從較低壓力的容器傳輸至較高壓力的容器，同時可使用常規(guī)固體處理閥將固體從較高壓力的容器減壓至較低壓力的容器。
[0046]圖6為可在圖1、2和4的系統(tǒng)中的任意者中用作固體加壓進(jìn)料器的雙軌進(jìn)料器340的一個實施例的橫截面?zhèn)纫晥D。如圖6所不,雙軌進(jìn)料器340包括第一傳送系統(tǒng)342和第二傳送系統(tǒng)344。第一和第二傳送系統(tǒng)342和344均包括圍繞第一輪348和第二輪350設(shè)置的傳送帶346。第一和第二輪348和350的旋轉(zhuǎn)可引起傳送帶346在箭頭方向352上的旋轉(zhuǎn)。兩個傳送帶346由機械特征構(gòu)成，所述機械特征由于在附圖平面之外而未顯示，并允許兩個帶以如下方式聯(lián)鎖:兩個帶在之間形成完全封閉的固體傳輸通道，所述固體傳輸通道在兩個帶在進(jìn)料器的入口 354處彼此接近時連續(xù)聯(lián)鎖，并在兩個帶在進(jìn)料器的出口358處彼此后退時連續(xù)解鎖。進(jìn)料器主體和裝置的細(xì)節(jié)也未在圖6中顯示，移動的傳送帶通過所述裝置密封于所述主體內(nèi)，使得氣體無法沿著遠(yuǎn)離被傳送的固體的傳送帶346的側(cè)面從進(jìn)料器出口移動至進(jìn)料器的入口。待通過雙軌進(jìn)料器340傳送的固體在入口 354處進(jìn)入，并通過傳送帶346的運動352而移動。如圖6所示，通過其傳送固體的通路在接近雙軌進(jìn)料器340的喉部356處變窄。因此，固體在雙軌進(jìn)料器340的喉部356中壓實。固體在喉部356中的這種壓實可對應(yīng)于通過旋轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器290由出口通道296的上游端部所產(chǎn)生的固體鎖定情況和/或動態(tài)耐回流的高度壓實的固體區(qū)域。固體在雙軌進(jìn)料器340的出口 358處出現(xiàn)。如同旋轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器290的設(shè)計那樣，由于固體鎖定情況和/或在喉部356處的耐回流的高度壓實的固體區(qū)域，雙軌進(jìn)料器340有助于降低或防止任何氣體回流通過雙軌進(jìn)料器340。如同旋`轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器290那樣，也可使用孔口(未顯示)來捕集可能滲漏通過壓實固體的少量氣體。另外，雙軌進(jìn)料器340可包括惰性緩沖氣體28，以提供對氣體混合的另外的阻擋層。此外，在出口 358和入口 354處的操作壓力可彼此大體上不同。因此，雙軌進(jìn)料器340可特別適合用作圖1、2和4的系統(tǒng)中的各種加壓進(jìn)料器中的一者。
[0047]圖7為也可在圖1、2和4的系統(tǒng)中用作各種加壓進(jìn)料器中的一者的閉鎖式料斗370的一個實施例的橫截面?zhèn)纫晥D。如圖7所不，閉鎖式料斗370設(shè)置于第一反應(yīng)器12與第二反應(yīng)器14之間。壓縮機372聯(lián)接至閉鎖式料斗370以提供壓縮氣體源374，除了提供構(gòu)造為系統(tǒng)的壓力源之外，所述壓縮氣體源374也可用作惰性緩沖氣體28。取決于使用閉鎖式料斗370的特定過程，壓縮氣體374可包括但不限于空氣、氬氣、氮氣，或與使用其的過程可相容的任何氣體。在閉鎖式料斗370的操作過程中，系統(tǒng)中的所有閥門以關(guān)閉位置起始。然后，第一閉鎖式料斗閥門376打開，以允許第一固體流26進(jìn)入閉鎖式料斗370。一旦閉鎖式料斗370達(dá)到第一固體流26的某個水平或量，就關(guān)閉第一閉鎖式料斗閥門376。然后，第一斷流閥380打開，鼓風(fēng)機372被操作以使用壓縮氣體374增加閉鎖式料斗370的壓力。另外，第二斷流閥382也可暫時打開，以允許使用壓縮氣體374來經(jīng)由放氣管384從閉鎖式料斗370中凈化來自第一反應(yīng)器12的任何氣體。一旦閉鎖式料斗370中的壓力達(dá)到合適的值，就關(guān)閉第一斷流閥380，停止壓縮機374，并打開第二閉鎖式料斗閥門378以使第一固體流能夠從閉鎖式料斗370中離開而進(jìn)入第二反應(yīng)器14。在某些實施例中，壓縮機372在該過程中可保持打開，且第一斷流閥380可保持打開。在清空閉鎖式料斗370之后，關(guān)閉第二閉鎖式料斗閥門378，閉鎖式料斗370中的壓力經(jīng)由第二斷流閥382和放氣管384排放，直至閉鎖式料斗中的壓力再次等于第一反應(yīng)器12的壓力。在該排放過程中，可使用壓縮機372和放氣管384從閉鎖式料斗370中凈化在第二固體流30從閉鎖式料斗370傳遞至第二反應(yīng)器14的過程中可能已向后流動至閉鎖式料斗370中的來自第二反應(yīng)器14的任何氣體。一旦完成凈化，就關(guān)閉壓縮機，并關(guān)閉所有閥門。在此時，可打開第一閉鎖式料斗閥門376并重復(fù)所述過程。因此，當(dāng)?shù)诙磻?yīng)器14的操作壓力大于第一反應(yīng)器12的操作壓力時，閉鎖式料斗370可構(gòu)造為傳送固體。換言之，在傳送過程中，包括閉鎖式料斗370、壓縮機372、第一閉鎖式料斗閥門376、第二閉鎖式料斗閥門378和第一和第二斷流閥380和382的閉鎖式料斗系統(tǒng)隔離第一反應(yīng)器12和第二反應(yīng)器14。該隔離使第一和第二反應(yīng)器12和14的壓力能夠彼此大體上不同。另外，通過在從第一反應(yīng)器12填充閉鎖式料斗370之前排放來自第二反應(yīng)器14的任何氣體，可避免來自第一和第二反應(yīng)器12和14的氣體的任何混合。因此，閉鎖式料斗系統(tǒng)為圖1、2和4的系統(tǒng)中的各種加壓進(jìn)料器中的一者的另一實例。
[0048]本書面描述使用包括最佳方式的實例以公開本發(fā)明，并使得任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或體系以及進(jìn)行任何引入的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求書限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他實例。若其他實施例具有不與權(quán)利要求書的文字語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者若它們包括與權(quán)利要求書的文字語言具有非實質(zhì)性差別的等同結(jié)構(gòu) 元件，則這種其他實施例旨在落入權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，其包括: 反應(yīng)器-吸附器，所述反應(yīng)器-吸附器構(gòu)造為接收氣體，其中，所述反應(yīng)器-吸附器包括催化劑材料和二氧化碳(CO2)吸附材料，所述催化劑材料構(gòu)造為催化氣體的水煤氣變換反應(yīng)以產(chǎn)生富氫氣體，所述二氧化碳吸附材料構(gòu)造為從所述富氫氣體中吸附CO2以產(chǎn)生飽和的CO2吸附材料； 再生器，所述再生器構(gòu)造為接收來自所述反應(yīng)器-吸附器的所述飽和的CO2吸附材料，其中，所述再生器構(gòu)造為再生所述飽和的CO2吸附材料，以提供再生的CO2吸附材料和CO2 ； 第一固體加壓進(jìn)料器，所述第一固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述反應(yīng)器-吸附器的所述飽和的CO2吸附材料傳送至所述再生器；以及 第二固體加壓進(jìn)料器，所述第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述再生器的所述再生的CO2吸附材料傳送至所述反應(yīng)器-吸附器，其中，所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為至少大體上降低或防止所述反應(yīng)器-吸附器與所述再生器之間的流體流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述催化劑材料和所述CO2吸附材料包括設(shè)置于所述反應(yīng)器-吸附器的流化床中的催化劑粒子和CO2吸附粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流化床包括構(gòu)造為從所述流化床去除熱量的熱交換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器-吸附器在流動通過內(nèi)室的方向上包括擴大的橫截面積，所述擴大的橫截面積構(gòu)造為將流動速度降低至不足以攜帶催化劑粒子，且足以攜帶飽和的CO2吸附粒子離開所述反應(yīng)器-吸附器的水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述催化劑粒子的第一密度大于所述CO2吸附粒子的第二密度，所述催化劑粒子的第一直徑大于所述CO2吸附粒子的第二直徑，所述催化劑粒子的第一阻力系數(shù)小于所述CO2吸附粒子的第二阻力系數(shù)，或它們的任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器-吸附器構(gòu)造為在第一壓力下操作，所述再生器構(gòu)造為在第二壓力下操作，且所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器至少大體上降低或防止所述反應(yīng)器-吸附器與所述再生器之間的流體流動，使得所述第一壓力不同于所述第二壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二壓力與所述第一壓力的比例大于大約2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二壓力與所述第一壓力的比例小于大約0.5:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述再生器提供在大于大約2，800千帕的壓力下的CO2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其包括構(gòu)造為接收氣體的預(yù)吸附器，其特征在于，所述預(yù)吸附器構(gòu)造為使用CO2吸附材料來從氣體中吸附CO2,以產(chǎn)生作為所述氣體被傳送至所述反應(yīng)器-吸附器的貧CO2氣體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器包括旋轉(zhuǎn)盤型加壓進(jìn)料器、雙軌進(jìn)料器、閉鎖式料斗或它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器-吸附器包括構(gòu)造為從富氫氣體中分離飽和的CO2吸附材料的第一分離系統(tǒng)，且所述再生器包括構(gòu)造為從CO2中分離再生的CO2吸附材料的第二分離系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分離系統(tǒng)設(shè)置于所述反應(yīng)器-吸附器的內(nèi)部。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體包括合成氣、燃料氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、裂解氣、城市煤氣、生物合成氣、其他制造氣體或它們的組合。
15.—種系統(tǒng),其包括: 第一反應(yīng)器，所述第一反應(yīng)器構(gòu)造為接收第一氣體流，并產(chǎn)生第一固體流，其中，所述第一反應(yīng)器包括催化劑粒子和吸附粒子的流化床，所述第一固體流包括所述吸附粒子的一部分，且所述第一反應(yīng)器構(gòu)造為基本上保留所述催化劑粒子； 第二反應(yīng)器，所述第二反應(yīng)器構(gòu)造為接收所述第一固體流，接收第二氣體流，以及產(chǎn)生第二固體流； 第一固體加壓進(jìn)料器，所述第一固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述第一反應(yīng)器的所述第一固體流傳送至所述第二反應(yīng)器；以及 第二固體加壓進(jìn)料器，所述第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將來自所述第二反應(yīng)器的所述第二固體流傳送至所述第一反應(yīng)器，其中，所述第一和第二固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為至少大體上降低或防止所述第一反應(yīng)器與所述第二反應(yīng)器之間的流體流動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一反應(yīng)器在流動通過內(nèi)室的方向上包括擴大的橫截面積，所述擴大的橫截面積構(gòu)造為將流動速度降低至不足以攜帶催化劑粒子，且足以攜帶部分吸附粒子離開所述第一反應(yīng)器的水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述催化劑粒子的第一密度大于所述吸附粒子的第二密度，所述催化劑粒子的第一直徑大于所述吸附粒子的第二直徑，所述催化劑粒子的第一阻力系數(shù)小于所述吸附粒子的第二阻力系數(shù)，或它們的任意組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流化床包括構(gòu)造為從所述流化床去除熱量的熱交換器。
19.一種系統(tǒng),其包括: 反應(yīng)器，所述反應(yīng)器構(gòu)造為接收氣體流，并產(chǎn)生固體流，其中，所述反應(yīng)器包括催化劑粒子和吸附粒子的流化床，所述固體流包括所述吸附粒子的一部分，且所述反應(yīng)器構(gòu)造為基本上保留所述催化劑粒子；以及 固體加壓進(jìn)料器，所述固體加壓進(jìn)料器構(gòu)造為將所述固體流傳送離開所述反應(yīng)器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器在流動通過內(nèi)室的方向上包括擴大的橫截面積，所述擴大的橫截面積構(gòu)造為將流動速度降低至不足以攜帶催化劑粒子，且足以攜帶部分吸附粒子離開所述反應(yīng)器的水平。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述催化劑粒子的第一密度大于所述吸附粒子的第二密度，所述催化劑粒子的第一直徑大于所述吸附粒子的第二直徑，所述催化劑粒子的第一阻力系數(shù)小于所述吸附粒子的第二阻力系數(shù)，或它們的任意組合。
【文檔編號】C01B3/16GK103569962SQ201310319926
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】T.F.萊寧格爾 申請人:通用電氣公司