用于反應(yīng)器的耐腐蝕表面的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]在水的臨界點(diǎn)(例如，374°C和22.lMPa/218atm)的溫度以上，水可表現(xiàn)為可調(diào)節(jié)的溶劑并且取決于溫度和壓強(qiáng)可具有可調(diào)整的性質(zhì)。在這樣的條件下，煤可通過(guò)水解分解，并且煤的裂解產(chǎn)物可溶于超臨界水中，因此使焦油和炭形成最小化。煤的該處理可在超臨界水氣化反應(yīng)器中進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在一些實(shí)施方式中，提供了反應(yīng)器。該反應(yīng)器可包括反應(yīng)室。反應(yīng)器可包括至少部分圍繞反應(yīng)室的金屬表面。反應(yīng)器可包括設(shè)置在金屬表面的至少一部分和反應(yīng)室之間的耐腐蝕陶瓷層。耐腐蝕陶瓷層可以是帶負(fù)電的。
[0003]在一些實(shí)施方式中，提供了一種氣化有機(jī)材料的方法。該方法可包括提供反應(yīng)器。反應(yīng)器可包括反應(yīng)室、至少部分圍繞反應(yīng)室的金屬表面，和設(shè)置在金屬表面的至少一部分和反應(yīng)室之間的耐腐蝕陶瓷層。耐腐蝕陶瓷層可以是帶負(fù)電的。該方法可包括將有機(jī)材料設(shè)置在反應(yīng)室中。該方法可包括在反應(yīng)室中使水與有機(jī)材料接觸。在一些實(shí)施方式中，水至少處在超臨界溫度和超臨界壓強(qiáng)。該方法可包括從反應(yīng)室回收氣體產(chǎn)物。
[0004]在一些實(shí)施方式中，提供了一種制備反應(yīng)室的方法。該方法可包括提供液體混合物，一個(gè)或多個(gè)電極至少部分設(shè)置在液體混合物中。該液體混合物可包括分散在溶劑中的陶瓷粉末。該方法可包括將金屬表面至少部分設(shè)置在液體混合物中。該方法可包括在電極和金屬表面之間施加電壓，以在金屬表面上形成耐腐蝕陶瓷層。耐腐蝕陶瓷層可以是帶負(fù)電的。該方法可包括使用至少金屬表面形成反應(yīng)室。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕陶瓷層設(shè)置在金屬表面的至少一部分和反應(yīng)室之間。
[0005]前述內(nèi)容僅僅是示意性的并且決不旨在以任何方式是限制性的。除了上述示意性方面、實(shí)施方式和特征，進(jìn)一步的方面、實(shí)施方式和特征通過(guò)參考附圖和下述說(shuō)明書將變得顯而易見。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1A是根據(jù)一些實(shí)施方式的反應(yīng)器壁的橫截面的示意圖。
[0007]圖1B是根據(jù)一些實(shí)施方式，在圖1A的層的不同位置電勢(shì)的示意圖。
[0008]圖2是根據(jù)一些實(shí)施方式，具有負(fù)電勢(shì)層的反應(yīng)器壁的橫截面的示意圖。
[0009]圖3是根據(jù)一些實(shí)施方式，排斥腐蝕性離子的負(fù)電勢(shì)層的示意圖。
[0010]圖4是根據(jù)一些實(shí)施方式，圖解一種氣化有機(jī)材料的方法的流程圖。
[0011]圖5是根據(jù)一些實(shí)施方式，圖解制備反應(yīng)室的方法的流程圖。
[0012]圖6是根據(jù)一些實(shí)施方式，配置為制造反應(yīng)器的至少一部分的裝置的示意圖。
[0013]發(fā)明詳述
[0014]在下述詳細(xì)說(shuō)明書中，參考形成說(shuō)明書一部分的附圖。在附圖中，類似的符號(hào)通常表示類似的組分，除非上下文另外指出。在詳細(xì)說(shuō)明書、附圖和權(quán)利要求中描述的示意性實(shí)施方式并不意味著是限制性的。在不背離本文主題的精神和范圍的情況下，可使用其他實(shí)施方式，和可作出其他改變。容易理解，本公開如本文大體上描述和圖中闡釋的方面可以各種不同的構(gòu)造設(shè)置、替換、組合、分開和設(shè)計(jì)，本文明確考慮所有這些。
[0015]反應(yīng)器可用于氣化，例如煤的氣化。但是，在水的臨界點(diǎn)以上的溫度，腐蝕性溶質(zhì)可沉淀，損害反應(yīng)器的壁和縮短反應(yīng)器可用的壽命。本文公開的一些實(shí)施方式提供了耐腐蝕表面，其可用于例如反應(yīng)器中。這些耐腐蝕表面可包括例如耐腐蝕陶瓷層。
[0016]在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層提供在反應(yīng)器的反應(yīng)室的至少一個(gè)表面上。耐腐蝕層可以是帶負(fù)電的。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層具有分段負(fù)電勢(shì)，從而層的電勢(shì)在耐腐蝕層的最外表面最弱，和在面向反應(yīng)室的表面最強(qiáng)。不希望被任何具體的理論限制，耐腐蝕層的負(fù)電勢(shì)可排斥腐蝕性溶質(zhì)，尤其帶負(fù)電的或包括負(fù)電荷的那些。
[0017]在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)器可包括反應(yīng)室和至少部分圍繞反應(yīng)室的金屬表面。反應(yīng)器可包括設(shè)置在金屬表面(或其一部分)和反應(yīng)室之間的耐腐蝕層(其可包括陶瓷)。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層是帶負(fù)電的。在一些實(shí)施方式中，帶負(fù)電的層可以是分段層。
[0018]圖1A是根據(jù)一些實(shí)施方式，反應(yīng)器壁100的橫截面的示意圖。反應(yīng)器壁100可由金屬層101和耐腐蝕層102形成。金屬層101可至少部分圍繞反應(yīng)室103。金屬層101可包括至少一個(gè)金屬表面104。耐腐蝕層102可設(shè)置在金屬層101和反應(yīng)室103之間。圖1B是在圖1A中各個(gè)位置的電勢(shì)的示意圖。如圖1B中所顯示，在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層102的電勢(shì)106可從最靠近金屬表面104的耐腐蝕層的表面至面向反應(yīng)室103的耐腐蝕層102的表面105分段。
[0019]在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)器配置為用于有機(jī)材料的超臨界氣化。在一些實(shí)施方式中，有機(jī)材料包括煤。在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)器配置為經(jīng)受的溫度大于或等于約水的超臨界溫度，和反應(yīng)器配置為經(jīng)受的壓強(qiáng)大于或等于約水的超臨界壓強(qiáng)(例如，374°C和
22.lMPa/218atm)。在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)器配置為經(jīng)受的溫度和/或壓強(qiáng)使得反應(yīng)器即在溫度大于或等于約水的超臨界溫度下，也在壓強(qiáng)大于或等于約水的超臨界壓強(qiáng)下基本上不被損壞、變形、結(jié)構(gòu)上受損、破壞和/或降解。
[0020]在一些實(shí)施方式中，水的臨界溫度是374°C，并且在22.1Mpa下。在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)器可經(jīng)受的溫度大于水的超臨界溫度至少約1 %，例如大于水的超臨界溫度至少約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、100 %、150 %、200 %、300 %、400 或 500 %，包括任何兩個(gè)列舉的值之間的范圍。在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)器可經(jīng)受的溫度大于水的超臨界溫度至少約1°C，例如大于水的超臨界溫度至少約1°C、2°C、3°C、4°C、5°C、6°C、7°C、8°C、9°C、10°C、11 °C、12 °C、13 °C、14 °C、15 °C、16 °C、17 °C、18 °C、19 °C、20 °C、25 °C、30 °C、35 °C、40 °C、45 °C、50 °C、55 °C、60 °C、65 °C、70 °C、75 °C、80 °C、86 °C、90 °C、95 °C、100 °C、110 °C、120 °C、130 °C、140 °C、150 °C、160 °C、170 °C、180 °C、190 °C、200 °C、250 °C、300 °C、350 °C、400 °C、450 °C、500 °C、550 °C、600 °C、650 °C、700 °C、750 °C、800 °C、850 °C、900 °C、950 °C、1000 °C、1500 °C、2000 °C、2500 °C、2626 °C或3000 °C，包括任何兩個(gè)列舉的值之間的范圍。
[0021]在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層包括硅酸鋁材料。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層包括沸石或蒙脫土的至少一種。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層包括至少一種沸石和至少一種蒙脫土。
[0022]在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層的厚度是約1 μπι至約50，000 μπι或更厚。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層的厚度是至少約0.1 μ m，例如，厚度是約0.1 μπκ? μπκ?ο μπκΙΟΟ μπκ200 μπι、300 μπι、400 μπι、500 μπι、600 μπι、700 μπι、800 μπι、900 μπι、1000 μπι、1500 μπι、2000 μ m、3000 μ m、4000 μ m、5000 μ m、6000 μ m、7000 μ m、8000 μ m、9000 μπι、10，000 μπι、11，000 μπι、12，000 μπι、13，000 μπι、14，000 μπι、15，000 μπι、20，000 μπι、30，000 μπι、40, 000 μπι或50，000 μm,包括任何兩個(gè)列舉的值之間的范圍或大于列舉的值的任何一個(gè)。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層可以是陶瓷。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層的厚度可大于10nm。在一些實(shí)施方式中，耐腐蝕層的厚度可大于100nm。
[002