用于分解原料气体的方法和系统与流程

本公开涉及热解并且特别地涉及用于分解原料气体(feedstock gas)的方法和系统。

背景技术：

1、热解是一种在没有氧气的情况下将原料气体(例如烃)分解成其组成元素(在烃的情况下分解为碳和氢)的方法。分解是通过将原料气体的温度充分提高到原料气体元素的化学键破裂的点来触发的。

2、此类热解可以通过例如使原料气体与热流体热接触来实现。例如，由于燃烧可燃燃料而形成的燃烧产物气体可以与原料气体混合。在足够高的温度下，热流体与原料气体的混合以及热能从热流体向原料气体的传递足以使原料气体破裂和分解。

3、在某些形式的热解过程中，并非所有燃烧的产物都可与原料气体混合。这意味着很大一部分燃烧产物的热能不会传递至原料气体并因此不会有助于热解。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种分解原料气体的方法，包括：将所述原料气体引入混合室中；将燃烧气体引入到与所述混合室连接的燃烧室；燃烧所述燃烧气体以便产生一种或多种燃烧产物气体，其中：所述一种或多种燃烧产物气体的第一部分流入所述混合室并且与所述原料气体混合；并且所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分最初保留在所述燃烧室中；由于所述一种或多种燃烧产物气体的第一部分流入所述混合室并且与所述原料气体混合，分解所述原料气体的至少一些；和使所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分的至少一些流入所述混合室，并且使所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分的所述至少一些与未分解的原料气体混合，以便分解所述未分解的原料气体的至少一些。

2、由于燃烧室中的压力等于混合室中的压力，所述一种或多种燃烧产物气体的所述第二部分最初可以保留在燃烧室中。

3、使所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分的所述至少一些流入所述混合室可以包括：增加所述燃烧室内的压力，以迫使所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分的所述至少一些进入所述混合室。

4、增加所述燃烧室内的压力可以包括减小所述燃烧室的体积。

5、减少所述燃烧室的体积可以包括使用活塞来减小所述燃烧室的体积。

6、使所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分的所述至少一些流入可以包括：向所述燃烧室中引入流体以增加所述燃烧室中的压力并且迫使所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分的所述至少一些进入所述混合室。

7、所述流体可以进一步是原料气体。

8、分解所述原料气体的所述至少一些可以产生一种或多种产物气体。所述方法可以进一步包含从所述混合室排放所述一种或多种产物气体。所述流体可以包含所排出的一种或多种产物气体的至少一些。

9、所述流体可以包含氢、二氧化碳、一氧化碳、水、蒸汽、惰性或非反应性气体和进一步的原料气体中的一种或多种。

10、所述原料气体可以包含烃。

11、所述烃可以是甲烷。

12、所述燃烧气体可以包含氧或空气。

13、在分解所述未分解的原料气体的至少一些之后，所述一种或多种燃烧产物气体的第三部分可以保留在所述燃烧室中。所述方法可以进一步包括从所述燃烧室中排放所述一种或多种燃烧产物气体的第三部分。

14、所述排放可以包括使用位于所述燃烧室的端部的排气口，该端部邻近所述混合室。

15、根据本公开的另一方面，提供了一种用于分解原料气体的系统，包括：燃烧气体源；原料气体源；与混合室连接的燃烧室；用于打开和关闭所述燃烧室和混合室的每一个中的一个或多个开口的阀门；驱动机构；点火器；一个或多个控制器，其被配置为：控制所述阀门以使：促使所述燃烧气体流入所述燃烧室；促使所述原料气体流入所述混合室；控制所述点火器以便在所述燃烧室中燃烧所述燃烧气体并由此产生一种或多种燃烧产物气体，其中：所述一种或多种燃烧产物气体的第一部分流入所述混合室，与所述原料气体混合，并由此分解所述原料气体的至少一些；并且所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分最初保留在所述混合室中；以及控制所述驱动机构以促使所述一种或多种燃烧产物气体的第二部分的至少一些流入到所述混合室中，与未分解的原料气体混合，并由此分解所述未分解的原料气体的至少一些。

16、所述驱动机构可以包括活塞。

17、所述系统可以进一步在所述燃烧室中包括排气口。在分解所述未分解的原料气体的至少一些之后，所述一种或多种燃烧产物气体的第三部分可以保留在所述燃烧室中。所述控制器可以进一步被配置为控制所述排气口，以从所述燃烧室排放所述一种或多种燃烧产物气体的所述第三部分。

18、所述排气口可以位于与所述混合室相邻的所述燃烧室的端部。

19、所述驱动机构可以包括流体。控制所述驱动机构可以包括控制所述阀门以便将所述流体引入所述燃烧室。

20、本技术实现要素：不一定描述所有方面的全部范围。在审阅了以下具体实施方式的描述之后，其它方面、特征和优点对于本领域普通技术人员将是显而易见的。

技术特征：

1.一种分解原料气体的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，由于所述燃烧室中的压力等于所述混合室中的压力，所述一种或多种燃烧产物气体的所述第二部分最初保留在所述燃烧室中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使所述一种或多种燃烧产物气体的所述第二部分的所述至少一些流入所述混合室包括：增加所述燃烧室内的压力，以迫使所述一种或多种燃烧产物气体的所述第二部分的所述至少一些进入所述混合室。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，增加所述燃烧室内的压力包括减小所述燃烧室的体积。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，减小所述燃烧室的体积包括使用活塞来减小所述燃烧室的体积。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，使所述一种或多种燃烧产物气体的所述第二部分的所述至少一些流入包括：向所述燃烧室中引入流体，以增加所述燃烧室中的压力并且迫使所述一种或多种燃烧产物气体的所述第二部分的所述至少一些进入所述混合室。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述流体是另外的原料气体。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中：

9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中，所述流体包含氢、二氧化碳、一氧化碳、水、蒸汽、惰性或非反应性气体以及另外的原料气体中的一种或多种。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述原料气体包含烃。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述烃是甲烷。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述燃烧气体包含氧或空气。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中：

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述排放包括使用位于所述燃烧室的邻近所述混合室的端部的排气口。

15.一种用于分解原料气体的系统，包括：

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述驱动机构包括活塞。

17.根据权利要求15或16所述的系统，进一步包括所述燃烧室中的排气口，并且其中：

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述排气口位于所述燃烧室的邻近所述混合室的端部。

19.根据权利要求15所述的系统，其中：

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述流体是氢、二氧化碳、一氧化碳、水、蒸汽、惰性或非反应性气体以及另外的原料气体中的一种或多种。

技术总结一种分解原料气体的方法，包括将原料气体引入混合室和将燃烧气体引入与所述混合室连接的燃烧室。燃烧燃烧气体以产生燃烧产物气体。燃烧产物气体的第一部分流入所述混合室并且与原料气体混合，并且燃烧产物气体的第二部分最初保留在所述燃烧室中。由于燃烧产物气体的第一部分流入混合室并且与原料气体混合，分解原料气体的至少一些。燃烧产物气体的第二部分的至少一些流入混合室，并且燃烧产物气体的第二部分的至少一些与未分解的原料气体混合，从而分解未分解的原料气体的至少一些。技术研发人员：大卫·A·乐伯,T·S·科尔曼,唐纳德·W.·肯德里克,肯尼斯·W·克拉茨舒玛受保护的技术使用者：埃科纳能源公司技术研发日：技术公布日：2024/5/20