[发明专利]将含碳燃料转化为无碳能量载体

权利要求书

1.用于将燃料进行转化的系统，该系统包括：

第一反应器，该第一反应器包括具有第一级和第二级的移动床，许多陶瓷复合颗粒构成所述移动床，所述陶瓷复合颗粒包含位于载体上的至少一种金属氧化物；用于将颗粒状固体燃料随CO₂和/或含氧气体一起提供到所述第二级的入口；其中所述第一级包括与所述第二级连通的限流出口，其中所述第一反应器经配置以用所述燃料将至少一种金属氧化物还原从而产生还原的金属或还原的金属氧化物；

任选地，第二反应器，该第二反应器经配置以将来自所述第一反应器的还原的金属或还原的金属氧化物的至少一部分氧化从而产生金属氧化物中间体以及富含氢气和/或CO的气体料流；

空气源；和

第三反应器，该第三反应器与所述空气源连通并且经配置以通过将金属氧化物中间体氧化，使来自从所述第一反应器排放的固体的剩余部分和任选从所述第二反应器排放的固体的至少一种金属氧化物再生。

2.如权利要求1所要求的系统，其中所述固体燃料选自煤、生物质、焦油、石油焦、焦油砂、油砂、油母岩和它们的组合。

3.如权利要求1所要求的系统，其中通过注入在所述第一反应器中的燃料转化增强剂提高燃料的转化，所述增强剂选自CO₂、H₂O、H₂和它们的组合。

4.如权利要求1所要求的系统，其中在所述第一反应器中的陶瓷复合颗粒和气体之间具有逆流流动。

5.如权利要求1所要求的系统，其中第一反应器和第二反应器中的至少一个具有漏斗型出口以允许更加受控和均匀的固体移动。

6.如权利要求1所要求的系统，其中通过非机械气体密封以及选自环路密封、L形阀、J形阀、N形阀和区域密封的固体流动控制装置连接第一反应器、第二反应器和第三反应器中的至少一个。

7.如权利要求1所要求的系统，其中第一反应器在第一级和第二级之间具有环形开口，该环形开口允许气体从第一级的固体排放端口和环形开口的顶部移动离开。

8.如权利要求1所要求的系统，其中使用在第一反应器中填充的陶瓷复合颗粒作为气相的分配器。

9.如权利要求1所要求的系统，其中所述第二反应器是在固体和气体之间具有逆流流动的具有一级或多级的移动床反应器、多级移动床、回转窑炉或级段式反应器。

10.如权利要求1所要求的系统，其中所述第二反应器包括漏斗型出口。

11.如权利要求1所要求的系统，其中所述第三反应器是快速流化床反应器、载流床反应器、传送床反应器或机械输送系统。

12.如权利要求1所要求的系统，其中所述第三反应器包含两级，位于底部的第一级是鼓泡或湍流流化床反应器，第二级是载流床、快速流化床或传送床反应器。

13.如权利要求1所要求的系统，其中所述第三反应器是放热的并且将第三反应器中产生的热的至少一部分进行集成回到第一反应器以辅助第一反应器中的反应。

14.如权利要求1所要求的系统，其中将氧气引入到第一反应器以部分补偿第一反应器中所需的热。

15.如权利要求1所要求的系统，其中第一反应器将陶瓷复合颗粒还原20％-85％。

16.如权利要求1所要求的系统，其中第一反应器将燃料转化为含有至少90％CO₂和蒸汽的废气流。

17.如权利要求1所要求的系统，其中第二反应器将至少40％的气态输入物转化为产物。

18.如权利要求1所要求的系统，其中将所述陶瓷复合颗粒与催化剂混合。

19.如权利要求18所要求的系统，其中所述催化剂是水煤气变换催化剂、蒸汽甲烷重整催化剂或它们的组合。

20.如权利要求17所要求的系统，其中所述催化剂包含0.01％-30重量％的复合颗粒。

21.如权利要求1所要求的系统，其中将亚化学计量的量的蒸汽和/或CO₂引入到第二反应器使得燃烧器中产生更多的热。