[发明专利]利用旋转力减少反应器系统中的腐蚀的系统和方法

说明书

描述了用于减少或消除反应器系统的组件的腐蚀的系统和方法，所述反应器系统包括超临界水气化系统。反应器系统可包括各种系统组件，诸如一个或多个预加热器、换热器和反应器容器。系统组件可构造为接收对其内表面有腐蚀性的反应器流体以及单独地接收具有较高密度且基本上不能与反应器流体混合的保护流体。旋转元件可构造为生成旋转力，该旋转力迫使保护流体的至少一部分在反应器流体与内表面的至少一部分之间的层中流动，该层通过在反应器流体与内表面的至少一部分之间形成屏障来起到减少腐蚀的作用。

背景技术

反应器系统可以通过使燃料源与反应器材料在特定温度和压力条件下反应而生成燃料。例如，超临界水气化系统可以通过使原料浆料与超临界水反应来产生富氢合成气体。超临界水是被加热到极高温度(例如，约400℃以上)且处于高压(例如，约22兆帕斯卡)下的水。在这些条件下，水变得反应性极强且能够分解浆料而生成富氢燃料。燃料可用于各种用途，诸如为发动机提供动力、产生电以及产生热。

反应器系统的一个优点在于，它们能够由被视为废物的原料(如液态生物质或包括煤和其它化石燃料在内的非清洁燃料源)来产生相对清洁的氢基燃料。一个缺点是，系统组件易于由于在反应过程中出现的严峻条件而发生腐蚀和分解。因此，反应器系统的效率和成本效益取决于系统组件的腐蚀率，系统组件诸如与反应器材料相接触的加热器和反应器容器。常规的管理腐蚀的技术涉及到被腐蚀零件的频繁更换或者由耐腐蚀材料构造组件，这可能比较昂贵且大多无效。因此，期望的是以通过保护系统组件的易损部分的廉价方法最小化腐蚀的经济影响的方式来减少反应器系统中的腐蚀。

概述

本公开不限于所描述的特定的系统、设备和方法，因为这些可以进行改动。在说明书中使用的术语仅为描述特定的变化形式或实施例的目的，不意在限制范围。

如在该文献中使用的，除非上下文明确做出规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物。除非进行限定，否则本文所使用的全部技术和科学术语具有与本领域普通技术人员所惯常理解的相同的含义。本公开中的任何内容不应解释为承认在本公开中描述的实施例未被给予根据在先公开而先于本公开的权利。如在该文献中使用的，术语“包括”意思是“包括，但不限于”。

在实施例中，构造为减少其部分的腐蚀的反应器系统可包括反应器容器和旋转元件，该反应器容器包括内表面，该旋转元件构造为在反应器容器内旋转。反应器容器可构造为接收对内表面的至少一部分有腐蚀性的反应器流体和具有比反应器流体密度高的密度的稠密流体，所述反应器流体和稠密流体基本上不能混合。旋转元件的旋转可以生成旋转力，该旋转力迫使进入反应器容器的反应器流体的至少一部分在反应器容器内以反应器流体漩涡流流动以及迫使进入反应器容器的稠密流体的至少一部分以围绕反应器流体漩涡流的至少一部分的稠密流体漩涡流流动。稠密流体漩涡流通过在反应器流体与内表面的至少一部分之间形成屏障来起到减少腐蚀的作用。

在实施例中，减少反应器系统中的腐蚀的方法可包括：提供包括内表面的反应器容器，以及提供旋转元件，该旋转元件构造为在反应器容器内旋转。反应器容器可构造为接收对内表面的至少一部分有腐蚀性的反应器流体以及接收具有比反应器流体密度高的密度且基本上不能与反应器流体混合的稠密流体。旋转元件可旋转以生成旋转力，该旋转力使得反应器流体的至少一部分在流经反应器容器时以反应器流体漩涡流流动并且使得稠密流体的至少一部分在流经反应器容器时以围绕反应器流体漩涡流的至少一部分的稠密流体漩涡流流动。稠密流体漩涡流通过在反应器流体与内表面的至少一部分之间形成屏障而起到减少腐蚀的作用。

在实施例中，制造构造为减少其部分的腐蚀的反应器系统的方法可包括：提供包括内表面的反应器容器，以及构造所述反应器容器以容纳对内表面的至少一部分有腐蚀性的反应器流体和具有比反应器流体密度高的密度且基本上不能与反应器流体混合的稠密流体。旋转元件可被提供，其构造为在反应器容器内旋转。旋转元件的旋转可以生成旋转力，该旋转力迫使反应器流体的至少一部分在反应器容器内以反应器流体漩涡流流动以及迫使稠密流体的至少一部分以围绕反应器流体漩涡流的至少一部分的稠密流体漩涡流流动。稠密流体漩涡流通过在反应器流体与内表面的至少一部分之间形成屏障来起到减少腐蚀的作用。