[发明专利]用于放热和吸热反应的反应室

说明书

本发明提供了一种用于同时进行放热和吸热反应的装置(100)，包括大致圆柱形外腔(1)，外腔(1)具有顶部开口(11)，底部排出口(13)，至少一个气体出口(15)和靠近底部排出口(13)的喉部(16)；圆柱形内腔(2)，在其侧面和底部具有穿孔，内腔(2)同轴地设置在外腔(1)内；内腔(2)和外腔(1)之间的多个互连管道(3)，并且多个互连管道(3)具有至少一个进气口(31)和至少一个排气口(32)，每个管道(3)具有顶部装料入口(33)和底部排料出口(34)，其中，在使用中，内腔(2)装有用于放热反应的碳质材料，而管道(3)预装有用于吸热反应的碳涂覆粒料，管道(3)吸收内腔(2)中放热反应释放的热量。

技术领域

本发明涉及一种能够同时进行放热和吸热反应的装置。更具体地，本发明涉及用于使含碳材料气化以及将二氧化碳转化为一氧化碳的反应室。最特别地，它可以减少和可能消除在空气中燃烧碳化石燃料或含碳材料的任何工业设施的碳(CO₂)足迹。

背景技术

碳足迹通常定义为确定的人口、系统或活动的温室气体排放量，并考虑到所关注的人口、系统或活动在空间和时间边界内的所有相关碳来源、汇和存储。一种重要的温室气体是二氧化碳(CO₂)，其在我们的日常生活和在空气、锅炉和/或内燃机中燃烧化石燃料以发电的工业活动中不可避免地排放。巨大的温室气体排放量对环境产生了很大的影响。全世界越来越关注如何减少碳足迹。

尽管已经实施了各种措施如碳捕获和封存等来减少二氧化碳的排放，但如果没有对人口征收碳税的经济体系来支持这些措施，这些措施在经济上仍然是不可持续和有效的。另一种可能的替代措施是回收二氧化碳并在一些涉及使用二氧化碳的工业过程中再利用，从而减少二氧化碳排放。工业过程之一是将二氧化碳转化为可以用作燃料的一氧化碳，其也被称为合成气。然而，这种方法没有被广泛采用，因为反应是高度吸热的并且需要消耗大量能量，这需要以经济和可持续的方式进行。

合成气和氢气通常通过气化产生，气化是将有机或化石基碳质材料转化为气体混合物即合成气的过程，通过控制的氧气和/或蒸汽的量，合成气可以在高温下不燃烧而用作与材料反应的燃料。气化器用于进行含碳材料的气化。相反，与二氧化碳转化相比，气化是高度放热的过程。气化产生的热量可以回收并用于二氧化碳转化，从而以更经济的方式减少碳足迹。

鉴于可能的解决方案，需要开发一种能同时进行放热和吸热反应的反应室。在中国专利No.203162532中公开了发生放热和吸热过程的装置的实例。所公开的储氢装置包括设置在壳体内的容器和缠绕在容器周围的含催化剂的盘管。为了安全起见，需要进行气体吹扫以降低容器中的累积压力。仲氢气通过盘管从容器释放到大气中。仲氢吸收从容器释放的热量并在盘管中的催化剂作用下转化成氢气。然而，这种装置不能进行主动传热和热回收，以及如气化反应的高温过程。

本发明提供了一种解决这些问题的装置。

发明内容

本发明的目的之一是开发一种能够同时进行放热和吸热反应的装置。

本发明的另一个目的是开发一种气化含碳材料并同时将二氧化碳转化为用作燃料的一氧化碳以减少碳足迹的方法。

本发明的另一个目的是提供一种多功能装置，它可生产合成气，木炭，焦炭或同时生产其中的任意两种。

本发明的另一个目的是提供一种生产合成气，木炭，焦炭或其中的任意两种和一氧化碳的方法。

本发明的实施方案全部或部分地满足至少一个前述目的，其中本发明的实施方案描述了一种用于同时进行放热和吸热反应的装置，其包括大致圆柱形外腔，其具有顶部开口、底部排出口、至少一个气体出口和靠近底部排出口的喉部；圆柱形内腔，在其侧面和底部具有穿孔，内腔同轴地设置在外腔内；在内腔和外腔之间具有多个相互连接的管，并且该相互连接的管具有至少一个进气口和至少一个排气口，每个管具有顶部装料入口和底部排料出口，其中，在使用中，内腔填充有用于放热反应的碳质材料，同时管内预装有用于吸热反应的碳涂覆的粒料，管吸收内腔中放热反应释放的热量。