[发明专利]碳转换器、其操作方法与用于产生CO或合成气体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及C转换器(碳转换器，carbon converter)、并有C转换器的装置及其使用方法。

背景技术

DE 10 2012 008 933揭示用于制造一氧化碳的方法及装置，其中一氧化碳是在850℃以上的温度下在有碳参与的情况下自二氧化碳制造。此外，DE 10 2012 010 542揭示用于制造合成气体的方法及装置。在上文所提及的两个现有技术方法中，将含碳的热粒子流引入至碳转换器中。在此等现有技术方法中，碳转换器中的转换可能不完全。此外，热损失可能发生，其影响此等已知方法的成本效益。在已知方法及装置中，粒子可能沉积在转换器中，此可导致操作的中断。

US 6 077 490A揭露一种用于过滤热合成气体的装置，其包括具有两个过滤器腔室的过滤器，它们交替地用做过滤器且经清洁。在操作期间，含有未反应的碳黑的热合成气体经引入至其中一个过滤器腔室。一旦累积太多碳黑，则通过准许空气(即N₂和O₂)反向流动来进行清洁步骤。所累积的碳经烧去。因此，可避免导致煤烟累积的惰性气体吹扫。US 5 809 911 A揭露一种废弃物处理系统，其燃烧或熔化混合的废弃物材料。在气态流出过程子系统(其包括高温过滤器)中处理稳定流出的气体。高温过滤器包括两个过滤器元件，其过滤流出的气体中夹带的粒子且平行地操作。过滤器元件可经逆流洗涤与空气(即N₂和O₂)、N₂或流并行。经逆流洗涤的粒子将安置于废弃物燃烧床(粒子和炉渣混合处)上。

发明内容

因此，本发明的目的为提供碳转换器及操作所述碳转换器的方法，其可克服以上问题中的至少一个，详言之允许实现长期且无中断的操作周期，且其中引入至转换器中的材料可得到完全转换。

此问题是通过一种C转换器来解决，所述C转换器包括：用于包括第一气体(氢气)及含碳粒子的雾剂(aerosol)的至少一个雾剂转换器入口；此外，用于第二气体(H₂O或含有CO₂的废气)的至少一个转换器气体入口；至少两个转换器出口；及至少两个转换器腔室，其各自包括用以自所述雾剂过滤含碳粒子的至少一个过滤器。所述C转换器还包括至少一个改向器件，其用以交替地将所述至少两个转换器腔室的一小部分与a)至少一个雾剂转换器入口或b)至少一个转换器气体入口连接；及至少一个排放器件，其用以交替地将所述至少两个转换器腔室的一小部分与所述转换器出口中的至少一个连接或断开所述连接。所述C转换器能够不中断地转换含有碳粒子的雾剂，且可能达成供应至转换器中的材料的高转换程度。

所述雾剂由碳粒子及氢气组成。因此，无残余材料剩余，且所供应材料得到完全转换。所述至少一个雾剂转换器入口与至少一个碳氢化合物转换器连接，所述碳氢化合物转换器适于以等离子体操作，且用以将含有碳氢化合物的流体分解为包括含碳粒子和氢气的雾剂。

在所述C转换器的一个实施例中，第二气体为诸如来自工厂、详言之来自电厂或高炉的含有CO₂(二氧化碳)的废气(exhaust gas)。因此，对气候有害的CO₂可在所述C转换器内转换成是化学基本材料的一氧化碳，或者，所述第二气体为H₂O蒸汽(水蒸汽)。因此，所述雾剂可在所述C转换器内转换成CO/H₂气体混合物，其中CO/H₂气体混合物被称为合成气体且充当化学基本材料。

较佳地，所述过滤器为耐热网状过滤器或陶瓷过滤器，这是因为在C转换器中普遍具有高温以便达成含碳粒子的快速且完全的转换。

较佳地，所述C转换器的所述转换器腔室包括作为过滤器的多孔陶瓷基底及陶瓷壳。因此，可达成所述转换器腔室的简单构造，且可确保长的使用寿命。

较佳地，所述转换器腔室被并排配置，以获得自一个转换器腔室至邻近转换器腔室的传热。在操作期间，热雾剂被交替地供应至所述转换器腔室中，且一旦所述转换器腔室被用含碳粒子填充至预定粒子填充程度，便通过在高温下将所述第二气体供应至所述转换器腔室而使其再生。邻近转换器腔室之间的传热阻止在再生周期期间发生的高热损失。可避免使用额外加热器，或至少可实施较小的额外加热器。