TW200848151A - A gas reformulation system comprising means to optimise the effectiveness of gas conversion - Google Patents

Description

200848151 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及氣體重整領域。特別的，本發明涉及包含 最佳化氣體轉化效率裝置的氣體重整系統。 【先前技術】 廢氣（合成氣）是從多種材料轉化過程中產生的，例 如氣化、等離子體氣化和/或等離子體溶煉等。這些氣體可 以被用於適當的下游細（例如發電、化學品和液體燃料 的工業合成），存儲用於以後使用或者燃燒掉。在某些情 況中，有興麟難生的氣體進行重整以改進化學組成 到下游的有效利用。 #在氣化過程中，將含礙原料連同可控量並且/或有限量 的，氣以及s些時候有蒸汽—起加制氣化財，以產生 粗氣。氣化過程的廢氣依賴於原料的組成， 人

及其他的烴類如乙炔、婦烴、芳香族化合物、紛類和隹二 可以用於氣化的原料包括市政廢物、工業活動所產生、的 ，以及生物醫藥廢物、污水、魏、煤炭、重油、石、、由 厌、精煉薇重質殘渣、.精煉廠廢物、烴類污染的土 : 物質、農業廢物、輪胎和其他危險廢物。 广、生 影響氣化過程中所產生氣體品質的因素 徵如粒度；氣化器加熱速度；停留時間；工^^特 幹給料系統還是聚給m雜_反應麟料何風= 或礦渣去__設計；其使用直接還是間接的熱 200848151 和轉移方法；以及合成氣移出系統。 某些氣化設備採用氣體處理系統用於在通過氣體品質 調即系統進行冷卻和清潔之前，將氣體轉化成更可以接受 的氣體組成。經過處理的氣體可以經歷進一步的處理步驟 用於去除不期望的化合物如金屬、含硫化合物以及細微 粒。例如，幹式過濾系統和濕式洗滌器可以用於去除微粒 物質和酸性氣體。 f ) 工業上已經將等離子體用作兩種主要的能量來源··一 種作為強熱源，另-種作為自由電子源，其中所述自由電 子可以用於啟動和驅動許多需要將分子解離成（反應性） 解離片段的化學過程。電子轟雜夠激發分子的解離狀態 並將其還原成片段，這是在許多環境中產生自由基和分子 片段的關鍵機制。 轉子體是發光的_，該纽餘少部分離子化， ϋ且由含有電子和離子的__㈣所構成。可以使用 〇 許多氣體產生等離子體，這樣在等離子體中提供了比化學 反應優秀的控制，因為1作氣體可以是中性的（例如氮氣、 氮氣和氖氣）、還原性的（例如氫氣、曱烧、氨和-氧化 礙）或者氧化性的（例如氧、二氧化碳）。 根據它們的溫度和密度，可以將不同的等離子體進行 分類。術語“等離子體密度，，本身通f指電子密度，即每單 位元體積内自由電子的數目。等離子體的離子化程度與失 去（或獲得）電子的原子成比例，並且主要受到溫度的控 200848151 子體度或電子伏特來測量等離子體溫度，離 :體:度疋母個雛平均齡力學能量_正式測量。由

別大’耻電子在它辦_齡力學平衡比 /性原子達到平衡要快得多。由於該原因“離子溫 又可能會與“電子溫度，，有很大不同（通常比“電子溫度” 低）。根據電子、離子和中性物的相對溫度，等離子體被 分為“熱，，或“非熱，，。鮮離子體具有_溫度的電子和重 顆粒，即它們處於相互熱平衡。另_方面，非熱等離子體 /、有/皿度低得多的離子和巾性原子，而電子則“熱得多”。 、本領域+已知非熱、低溫等離子體在大氣壓下會破壞 相對低濃度轉雜錢化合物，並且·處理低水準的 廢物濃度和處理對鮮化學手财抗性的化合物特別有吸 引力。這些低溫等離子體處理技術通常包括高能電子束照 射或放電方法如脈衝電暈放電法、介質阻擔放電法、毛細 官放電法、空心陰極放電法、表面放電法和填充層電暈放 電法。所有這些技術依靠電能夠以比周圍氣相離子和分子 高得多的平均動力學能量產生電子。這些高能電子能夠與 周圍的氣體相互作用以產生高活性物（即：自由基、陰離 子、陽離子和次級電子），該高活性物將優先破壞污染物。 在廢物處理領域中，等離子體炬已經被用作熱源以通 過將有害物質轉化成廢氣（即合成氣），並將主要包含無 機物質的殘渣熔化成為爐渣而驅動有害廢物的氣化、熔化 以及破壞。某些等離子體氣化系統使用等離子體炬不僅用 於驅動氣化過程，而且還用於在氣化室中對粗廢氣進行處 8 200848151 ==利或反應物’將長鏈 f )

體混合物進行離子⑽’所述二氧化碳浦化成—氧化碳 4離子體源也被用作活性物源。這些活性物源已經被 用於啟動和驅_㈣氣體分子轉化成低毒性物。美國專 ，Να 6风821提供了—個例子，其描述了—種旋流氧化 益’該旋流氧化器被設計為對來自石墨電極等離子體電弧 爐的廢氣巾咐_炭黑/煙錢行财。該誠氧化器使 用等離子體_含有二氧化碳和魏混合物科包含氣氣 的工作氣體進行離子化。在所述等離子體電㈣對所述氣 和反應性非常高的氧原子。該旋流氧化雜在其上游端附 近以非常局的速度切線接收廢氣，這縣織流氧化器内 形成了旋流條件。在所述旋流氧化器内將反應性氧原子的 出現與增強的攪動環境相結合，副產品氣體中的炭黑/煙黑 和漏出的毒性材料能夠被有效地轉化和破壞。 美國專利No· 6,810,821還教導通過注入被抗高温的喷 霧嘴霧化並被注人到f巾作魏化_霧化氧氣和蒸汽提 供額外的氧化劑。副產物氣體和所注入的霧化氧氣和蒸汽 之間的劇烈内部混合提高了氧化反應效率，其中所述劇烈 内部混合是由所述旋流氧化器内旋流行為的劇烈所造成 的。使用低熱值廢物，所述旋流氧化器完全將副產物氣體 轉化成水和二氧化碳。使用咼熱值廢物，最終副產物氣體 能夠作為用於發電的高品質易燃合成氣。儘管該旋流氧化 器能夠通過對污染物進行氧化而處理（即清除）廢氣，但 9 200848151 是不能夠被設計為將氣體重整成具有設定（designed)化學 組成的產品氣體。其不能夠使用等離子體炬以形成氣體重 整區，所述氣體重整區可以被用於將所述廢氣重整成具有 確定組成的氣體。 美國專利Ν〇·6,030,506提供了另一個例子，其描述了 用於將外部非熱等離子體啟動的物質傳輸到目標流體的方 法和没備’其包括：（a)在供能裝置巾形成啟動的物質； f〗 以及通過高速注入裝置將所啟動的物質引入到目標流體 中。本發明解決了空氣污染控制，以及提供了進行大規模 化學反應用於漂白、增強化學反應和消除污染的設備和方 法。 美國專利申請No· 11/745,414提供了氣體重整系統的 第一個例子，其中等離子體炬定位在該系統内提供了在每 個等離子炬之前的反應場，這樣可以對所述廢氣進行重 整。這些等離子體炬和空氣喷嘴的定位被設計成最佳化氣 體在室内的流動方式以及停留時間。 别述糸統不能夠最佳化供能機制以及將大部分粗合成 氣重整為具有設計化學組成的氣體的整體效率。尋求商業 化的設備用於以整體上成本最有效的方式將含碳原料轉化 成能量如電能，需要系統用於將合成氣有效地轉化成具有 被設計為用於下游應用的組成的氣體。因此，提供一種氣 體重整系統最佳化該過程的整體效率，和/或包括將初始氣 體轉化成具有確定組成的氣體的整體過程的那些步驟，將 是本領域中的顯著進步。 200848151 【發明内容】 本發明提供了-種系統，其引人—個或者多個能量源 啟動氣體·雜，其通過啟動好鱗成反紐片斷（中 間體）。所述能量源與氣體操縱器（GasManipulat〇rs)結 合，該氣體操縱裔设汁為通過在整個氣體重整過程中最佳 化月b畺轉移來隶佳化氣體重整過程的效率，此外最佳化相 對於輸入到該系統氣體量的重整氣體量（氣體重整率）。

本發明的一個目的是提供一種包含最佳化氣體轉化效 率裝置的氣體重整糸統。根據本發明的一個方面，提供了 一種系統，用於將初始氣體重整為具有設定特徵的重整氣 體，其包括探測所述初始氣體至少一個特徵的裝置；根據 所述初始氣體的至少一個特徵，以及根據所設計的重整氣 體特徵，修改過程輸入的裝置；用於應用一個或者多個能 量源的裝置，所述能量源足以將初始氣體的實質上大部分 氣體刀子重整為重整氣體，·用於促進重整的裝置；用於穩 定所述重整氣體的裝置；以及控制系統。 根據本發_另-個方面，提供了—_於將初始氣 體重整為具相雜徵的重整紐的過程，其包括下列步 驟的一個或多個··探測所述初始氣體的至少一個特徵；根 據所檢測的初始氣體特徵以及根據輸域體的期望特徵， 修改過程輸入；施加氣體激勵場（energizing field)，其中 ^述激勵場足崎大部分的碰好重麵它彳⑽構成成 分；促進有效的過程加速用於將所述構成成分重整為具有 。又疋4寸徵的重整氣體；促進新形成分子的去激勵化和穩定 11 200848151 的有效轉^ ^扣特徵；以及控制初聽體向輪出氣體 的系^康的另—個方面’提供了—種用於氣體重整 _V, a匕 個或者多個能量源用於啟動氣體重整過 王、’以及-個或者多個氣體操縱器用於對在氣體重整 個=中的能量轉移進行最佳化；其中整合所述—個或多

個能量源和所述-個或衫個紐驗關於最佳化氣體 重整率。 根據本發明的另—個方面，提供了一種氣體重整系 統’其包括-個或者多個氣體重整區;一個或者多個氣體穩 定區;包括調節整個過程的控制系統;可選擇的_個或者多 個氣體添加劑區，和/或一個或者多個氣體清潔區，其中以 大部分初始被重整為具有設雜成的纽的方^，對 該重整系統的這些區進行排布和控制。 根據本發明的另-個方面，提供了—種將初始氣 體重整為重整氣體的方法，其包括下列麵··肺始氣體 傳运到氣體重整室；將輸人氣體與至少—㈣程添加劑混 合以形成前整氣體；將所述髓整氣體暴朗氣體激勵 場，這樣減體t的分子解軸它_組成成分；將這些 組成成分重組為具有設計化學組成的分子物質，這樣產生 了重整氣體；以及從所述室中移出所述重整氣體。 根據本發明的另-個方面，提供了一種用於將初始氣 體重整為重整氣體的系統，其包含一個或者多個耐火材料 襯裏的室，所述耐火材料襯裏的室具有一個或者多個用於 12 200848151 接收初始氣體的輸入；一個或者多個用於釋放重整氣體、 輸出；與所述室流體連接的一個或者多個過程添加叫的 入；位於所述一個或者多個室中的一個或者多個氣體 室；在所述一個或者多個室中形成氣體激勵場的裝置。 特別的，該系統已經被設計為最佳化能量從〜個或夕 個能量源轉移到具有起始化學組成的氣體（預重整氣體f 以及整個重整過程，這樣以有效的方式將氣體重整成具有

中實現的 設計化學組成的氣體。該系統包括在氣體操縱器 百 設計策略，其功能是在氣體通過氣體重整室時提高重整 應的速度、效率和徹底性，以使重整氣體所需要能量的^ 量最小化，並使得轉化成具有設定化學組成氣體的氣體〜 因此，該氣體重整系統包含一個或多個“氣體重整區，， 和一個或多個“氣體穩定區，，。可選擇地，該系統還包括&甬 常位於紐重整區上游的一個或多個“氣體添加劑區，，，矛^ 或通常位於氣體穩定區下游的一個或多個“氣體清潔區，，， 其中所述“氣體添加舰”具有或不具有完成將氣體與添加 劑進行混合的裝置，其巾所述混合通f是通過增加氣體中 的紊亂而完成的。可選擇地，氣觀戈區包含在氣體冷卻 時從氣體捕獲熱量的熱量轉移裝置。該纽的這些區被以 /-種方式排布和控帝j，以便在初始氣體通過本發明系統 ^ ’大部分擁氣體被重整為具有設雜成的氣體。所述 氣肢重整系統還包括調節整個過程的控制系統。 【實施方法】 ~ 13 200848151 除非以其他方式定義，這襄所使用的全部科技術語都具有 本發明所隸屬技術領域技術人員的一般理解相同的含義。 這裏所使用的，術語“大約，，指與標準值有士 10%的變化。需 要理解的是，這些變化也都包含在這裏所提供的任何給定數值 中，而無論是否具體地提到。 術語“活性物，，是指在整個重整過程中所形成的高能物。非 Γ)

限制性例子包括能量源如等離子體產生的自由電子，或在廢氣 (例如合成氣）中形成的解離中間體（誘導中間體），所述廢 氣將能量轉移到其他分子和/或所述預重整氣體（“預重整^ 子”）的解離中間體/片段，這使得它們被重整為具有設計規格 的化學組成。本躺技術人員理解，隨著能量轉移繼續，某些 預重整分子將社魏潍物，這將它們獲得的能量轉移到 體重整區中的其他分子。 〃 、〜、術浯粗廢氣”是指在將原料轉化成爐渣的整個過程中從原 觸開的氣體。__軌體和性絲工業巾通常被稱作 合成氣”。 術語“部分處理的粗廢氣，，是指根據條件以某些方式處理 ^廢氣（粗合献），所述條件諸如她_如被設計為用 ;破壤廢物和轉化成氣體和爐渣的物子_ 2熱或嶋。這些處理可以包括 或其他能量源。 卞體 分處理的粗廢氣 術語“初始氣體，，是指要被重整為設計成用於一個 ^應用化學組成的氣體。其包括粗廢氣（粗合成幻和二 14 200848151 術語“預重整氣體，，被用於表示進入氣體重整區的氣體。這 種氣^包括初始氣體，以及在將初城體重整為設計的化學組 成之‘ 加人用於調節氣體化學組成的任何可選擇過程 添加劑。例如，如果氣體需要提高轉的氫，則可以加入蒸汽 2氣體重整區上游的過程添加劑，這樣所述重整氣將含有充 =罝的氫物質，以提供具有適當化學組成的最終重整氣體產

(J 了“如果，又有加人可選_過程添加劑，則“預重整氣體”具有 /、初始氣體”相同的組成。 術吾重整氣體’’是指離開氣體重㈣統的氣體。 、氣體重整率，，翻於描述相對於被輸入所述系統的氣 :的I而被重整的氣體量。可輯過下式描職體重整率： 重整氣 =触整氣體的百分比 可替換地和具體地，如果沒有使_程添加劑，财以使用下 式描述氣體重整率： 重整氣體的量 ^始1Q〇 =被重整氣體的百分比 可以直接或間接評定所述氣體重整率。可以通過將重 =氣體和預重整氣體的下游能量產生進行比較，而進行對 1重整率的間接評定。下游能量產生反映被重整氣體的 百刀比下游忐量產生的提高預示被重整氣體的百分比的 提高。 術语‘氣體操縱器，，表示引入到本發明系統中的特徵， 其功能是促進氣體重整過程。 15 200848151 、这裏可以互換使用的術語“含碳原料”和“原料，，被定義 為指可以在氣化雜巾使用的含碳材料。適當的原料例子

包括但不’有#的和無害的絲材料包括市政廢物；工 業活動所產生的廢物；生物醫藥廢物；不適合回首的含碳 材^包括不可迴_塑勝；污泥；煤；重油；石油焦炭； 瀝青；精煉薇重質殘渣；精煉廠廢物、烴類污染的土壤； 生物質·，農業廢物；市政固體廢物;有害廢物和卫業廢物。 可以用於氣化的生物質的例子包括但不限於廢木材；新木 材；水果、蔬菜和穀物處理的殘餘物；造紙薇殘餘；稻 草和肥料。 術語“氣體激勵源”是指任何本領域已知的可以用於將 能量，移咖重錢體蚊得職射整纽齡整為具 有確u成的重整氟體的能源。例子包括但不限於等離子 體產生源、放娜、A燃燒H、電子束搶等。 、術語“氣體激勵場，，被用於表示在該系統中所使用的一 j多個氣體激勵源產生的場效應，以為氣體提供發生重 _表現_離子體轉 ==的： ==。、雜顿炬位如及等料體财㈣變化的Γ 16 200848151 這裏所使用的術語“應答元件，，被用於描述能夠對信號 作出應答的氣體重整系統任何元件的方面。 羞^重整系統 尸本發明包括一種系統，用於對來自含碳原料氣化反應 的氣體進行有效氣化。輸入到該系統的初始氣體通常包含 不同長度的烴類分子的複雜混合物。氣體的化學組成和污 朱物貝里將依賴於原料的組成、用於產生氣體的過程以及 f ) 氣化系統的條件。一些氣化器被設計為用於單步驟過程， 其甲在-個單獨的室中，各種形式的熱量被用於產生氣 體。其他一些氣化器在多步驟過程中產生氣體，其在一個 至的不同區内，或者在不同的室内，或者一些它們的組合。 每個系統都可以包含對粗廢氣的某些預處理，通常使用在 氣化室中的熱源。 這些設計策略的—個主要目献最佳化在氣體激勵區 中有效暴露到活性物的粗合成氣和/或預重整氣體的量。有 效暴露的程度越高，能量轉移的效率就越大，因此，以整 體上成本最有效的方式轉化成具有設計化學組成的預重整 氣體的轉化百分比越高。 設計策略的例子包括設計整個系統。例如，重要的設 計策略包括預重整氣體相對於氣體激勵場的流動方式（湍 流），特別是在特定時間量内通過該場的氣體量。這虺策 略的-個例子是預重整氣體通過產生等離子體的電弧=系 統設計。另-個例子是系統設計，其中等離子體炬被定位 成等離子體等離子羽輝逆流流動並直接降入到預重整氣體 17 200848151 中。在另一個實施方式中’預重整氣體連續地或爭行地通 過氣體激勵場。 本發明的重整系統被設計為最佳化被重整產品氣體的 預重整氣體量。在一個實施方式中，通過術語氣體重整率 表示該過程的效率，氣體重整率包括（重整產品氣體的量） /(預重整或起始反應氣體）X100=%。在一個實施方式中’ 所述氣體重整率是95%或更高。在一個實施方式中，所述 Γ ) 氣體重整率是90%或更高。在一個實施方式中，所述氣體 重整率是85%或更高。在一個實施方式中，所述氣體重整 率是80%或更高。在一個實施方式中，所述氣體重整率是 75%或更高。在一個實施方式中，所述氣體重整率是70% 或更高。在一個實施方式中，所述氣體重整率是65%或更 高。在一個實施方式中，所述氣體重整率是60%或更高。 在一個實施方式中，該概念表達為與初始氣體相比重整氣 體的數值的比例。在一個實施方式中，該數值是在發電時 的產能值。 為了有效地將初始氣體重整為具有設計組成的氣體， 本發明包含一個或者多個“氣體重整區”以及一個或者多個 “氣體穩定區’’。可選擇的，氣體穩定區包含熱轉移裝置用 於在氣體冷卻時從氣體捕獲熱。可選擇的，該系統包含通 常位於氣體重整區上游的一個或多個“氣體添加劑區，，，其 使用或不使用混合。可選擇的，其還可包含通常位於氣體 穩定區下游的一個或者多個“氣體清潔區”。 為了清楚的目的，分別對這些區進行描述。然而，需 18 200848151 要理解，通常這些區是連續的，並且在系統内被整合，因 此所述系統不限於含有不連續、物理分開的這些區，儘管 這是可以替換的選擇。根據特定實施方式的設計，它們可 以被或多或少地分開。另外，為了引用容易，根據在區中 主要發生的處理步驟對這些區進行命名。然而，本領域的 技術人員將明白’由於重整過程的特點，其他過程步驟也 可以在這些區中低程度發生。 對氣體進行有效重構的系統必須能夠提高初始氣體分 子的能量，以便它們開始重整。特別的，啟動反應中間體。 反應的產生能量的過程是由下圖所表示的。

本領域技術人員能夠接受，箭頭指向表示誘導具有起 始化學組成的氣體分子開始重整成具有設計化學組成的分 子所需要的能量。虛線表示如果使用催化劑，所需要的能 量將低於引起這些分子重整所需要的能量。本領:技術: 員能夠接受，通f轉上，需要縣分的能量提供給初始 氣體分子以驅動它們打斷其鍵並重整成重整分子和=子。σ 19 200848151 在適當的條件下，如果將重整分子和/或原子完全進行混 合，則這些原子將根據所存在的各種物質的相對含量而重 新組合。而且，如果顯著量的預重整氣體通過激勵場，則 將有顯著量的氣體被重整。 Γ》

為了完成有效重整氣體的目的，本領域技術人員能夠 理解在氣體重整的整個過程中出現下列四個化學過程：工） 中間體的啟動；2)巾間體的至少部分延長；3)中間體的 終止；以及4)產物氣體的穩定化。 可以設計一種氣體重整過程包括這四種常規的過程。 在第-過財，通舰合將反餘如初純齡子和能量 源（包括但不限於自由電子和其他增能或啟動的物質如栗 子和自由基）集合起來，並達到物_物接觸的狀態。這種接 觸和此。物充分能1水準的結果是，反應物的相互作用導 致化學中隨_成。㈣某些巾間體可以結合反應並終 止仁至-部分中間體經歷另一個步驟，在該步驟中在 存在或不存在反絲參與時，巾間體相互反應魅其他的 中間體，這得到了化學反應鏈。在另一個過程中，通過化 或物理手段將中間體進行終止，並得到具體的產物。 2四個和最後的步驟中，在保持具體的化學和/或物理條 牛捋，對所形成的產物進行穩定化。 因此’中間體的啟動可以被認為是在氣體重整區中早 的重要過程，在該區中，提供中間體·誘導裝置（能 二原)亚與進域氣體重整區賊體接觸。混合、能量轉 私和/或照財狀應物概趣財間體。_反應物可 20 200848151 以被稱作被激發。 中間體延長步驟可以被認為是在氣體重整區中發生的 另一個主要過程，在該過程中’起始中間體相互反應以產 生其他的中間體。對於這些中間體可能形成與來自前一中 間體的一組中間體的反應鏈。 通常’中間體終止過程被認為是在所述氣體重整區的 末端發生，而在某些實施方式中，甚至可以被認為限定在 Γ) 舰的外社，其巾化學和/或物理條件被改變’以便所述 f反應被停止’從㈣免進行得太遠^而，需要理解的 疋’終止過程可以錢體重整區的其傾域發生，這依賴 該過程的細節、反應物/中間體、以及終產物的穩定性。在 通過可控終止或者通過無幹擾進程達到的鍵反應結尾，可 以形成具體的產物。 氣體穩疋區可以被認為定位到產品穩定化是主要過程 的位置，並被限定成維持具體條件以穩定在中間體重整的 (、） 終止¥域的絲。通常’触這誠物祕具體的應用。 如果需要不同的產物，則可以努力調節中間體的終止點， 因為鏈反應過程的不同點對應於不同的中間體，其接著（ώ term)通過終止和穩定化產生不同的產物。 有許多中間體誘導手段。這些包括熱加熱、等離子體 羽輝、氫燃燒器、電子束、錯射、輻射等。在反應物分子 在存在催化劑時具有充分能量進行重排並與這類催化劑接 觸時’催化劑可以被認為發揮了中間體誘導手段的作用。 提供中間㈣導手段的能量_共職徵是引起反應物的 21 200848151 化學變化，並沿著達到終產物的途徑進行。因此，所形成 的中間體會在不同的中間體誘導手段之間存在不同，並具 有不同的啟動水準。 有許多方法將初始氣體能量提高到這些分子被重整成 具有設計化學組成的水準。啟動的物質例如在等離子體中 發現或氫源產生的電子和正離子能夠用於轉移使起始氣和 Γ)

過程添加劑以及“預重整氣體”中分子重整為重整分子和原 子所許的能量。 μ 如上所述，本領域技術人員已知有各種催化劑能夠用 於降低所述分子重整所需要的能量的量。諸如白雲石、撖 攬石、氧化鋅和焦炭的催化劑是某些通麯做催:劑 子。 本發明提供了-種巧妙触整氣體系統，用於將 具有相關特性特徵的初始氣體（例如化學組成）有效周密 計晝地重整成具有為鍾下游目的設計的特轉徵的輸^ 氣體。最佳化包括完成重制最全面成本有效的方式，包 括前面的成本如電能和下_成本域理污細催化劑。 氣體重整系統處理： ⑴直接或間接探_始氣體·參數的適合性，勺 括但不限於化學組成、濕度、流料。可麵的，該系^ 可以探測下_統或其輸人或輸出的特徵和/或參數；’、、 ⑺根#所探測_初崎體的特性參數 =的期望參數修改重整過程（例如可選擇地提高或= 過矛王添加劑的適當量，修改電流的量等）； _ 22 200848151 (!)產生一個或多個氣體重整區，其含有充分的產能 物’成夠與廢氣分子（初始氣體或預重整氣體）相互作用 以將肖b里轉移到氣體分子，以便大部分氣體分子重整 整分子和原子； 一 (4) 在重整區中，促進初始氣體分子組成成分（起始 中間體）的混合’以便它們重組成通過在重組氣體中所出 現的物質的相對含量作確定的化學組成； (5) 提供穩找’錄騎形成齡子餅去激勵化， 例如’冷郃’或者去除催化触纽激麟、的f彡響，這樣 被穩定化以維持期望的特徵；以及 (P提供控賊對氣體重整過程進行全面控制。 。乳體重整的祕和方法可㈣於對實質量的廢氣如含 ，原料的氣化所產生的廢氣進行重整成重整纽，其含有 最佳水準的分子，例如—氧化碳和氫氣以及最低水 必要分子。 在後面_射，纽重整系_下列部分被更詳細 地考慮。基本的過程將以“氣體重整區”和“氣體穩定區，，為 開始進行描述。最佳化氣體重整程度和效料策略和戰術 將通過討論含有催化_氣體操縱ϋ和其絲體操縱器進 盯插述。該糸統中所包含的可選擇特徵包括“氣體添加劑 區”和1體清躯，，。最後，描述將討論氣㈣整室的設計 以及官理上述全部過程的控制系統。 氣體重整區 重整區是所述系統内部的區，其發生所述預重整分子 23 200848151 被充分激勵，以重整為具有設計化學組成的分子物質。通 常’該設賴含餘4整過料針造賴流和混合 的裝置。 氣體激勵源 氣體激勵源提供克服氣體重整系統巾（預重整氣體） 初始氣體分子以及過程添加劑鍵能所需要的起始能量，這 Ο

樣將這些分子重整成重整分子，並最終錢成具有設計化 學組成的分子，例如CO和η2。這些激勵源用於提供能量 以起始反應性中間體，如果需要的話，用於提供能量支援 這些中間體的延長。 在本發明中設計了多種元件用於提供氣體供能區。滿 足氣體重整能量需求所需的能量水準依賴於多種因素，包 括但不限於初始紐的(例如組成）、過程添加劑以 及催化劑的存在。肋提高溫度、停留時間和/或滿流和混 合的t段也被設計用於包括在該區的設計和形成中。 S虱體供能以誘導中間體變成反應性所需要的能量可以 =各種源所提供的’其中所述源被稱作激勵源、熱加熱、 ^離讀、氫職n、電子束、翻、輻射等。它們的共 _徵是引起反應物的化學變化，並沿著達到終產物 徑進杆。 專離子體源 ;等離子體提供了能量源，大部分是以電子和正電離子 俗也式’魏触砸整氣體相互作肖以將氣體重 供給到分子。 24 200848151 在本發明的一個實施方式中，與其他氣體激勵源結合 或不與其他氣體激勵源結合運行的一個或者多個基於等離 子體的源（例如等離子體炬）被用於將初始氣體的能量提 高到充分高的水準以進行氣體重整，因此提供了氣體供能 區。適當的能量水準依賴於多種因素，包括但不限於初始 氣體和過程添加劑的特徵，並且容易被本領域技術人員所 確定。 、 儘管熱有助於這些過程，但顯著部分的大部分能量是 由等離子體巾的活性物所提供的。在本發明的—個實施方 式中，溫度被維持在大約80(rc〜120(rc之間。通過使用催 化劑可以降低該源所需的能量的量。 可以從多種類型中選擇一個或者多個等離子體源，其 包括但不限於非轉移和轉移電弧、交流電（Ac)和直流電 /DC)、等離子體炬、高頻感應等離子體設備和感應耦合 等離子體炬（ICP)。在所有產生電弧的系統中，電狐是在 陰極和陽極m始的。選騎t的等軒體源是本領域 技術人員能力範圍内的。 非轉移和轉移電弧（Ac以及Dc)炬能夠採用適當選 2電極㈣。本領域巾已知適合電極的材料包括銅、鶴 δ至铪等。電極的壽命依賴於多種因素例如電極上的電 弧工作區域，接著電弧工作區域依賴於等離子體炬的設計 以及電極的空間排布。通常，小的電弧讀區域會在短時 間内燒損電極，除非這些電鋪設計成通過發射熱離子冷 卻。這些電極可以是空間上可調節的，以減少任何它們之 25 200848151 間間隙的變化，其令這些變化是因為在其壽命中電極燒損 所造成的。 錄氣體可以姻鱗離子體㈣職纽，包括但 雜於空氣、氬氣、氦氣、氫氣、甲院、氨和—氧化碳、 氧、二氧化碳、(¾¾和(¾¾。運載氣體可以是中性的、還 雜的或氧倾的，並可轉氣體重整過㈣及氣體電離 勢的兩求進行選擇。對適當運載氣體的選擇以及對將運載 广） 氣體引入到等離子體炬中的手段的理解會影響其效率，是 ’ 在本領域技術人員的通常技能範圍内的。特別的，引入運 載氣體設計得差，會導致具有熱區和冷區的不均勻等離子 體羽輝。 ' 在-個實施方式中，氣體重齡統包括—個或者多個 非轉移、反極性DC等離子體炬。在一個實施方式中，所 述氣體重整祕包含-個或衫個水冷卻_電極OTat DC等離子體炬。在本發明的一個實施方式中，所述氣體 重整系統包括一個或者多個Ac等離子體炬。 、 AC等離子體炬可叹單相或多相的（例如三相），並 在弧穩定性方面具有變化。可以從傳統的實用網路或發電 機士統直接對三相AC等離子體炬提供動力，。也可以^用 更向相的AC系統（例如六相）以及混合的Ac/Dc炬或者 使用但不限於氳燃燒斋、鐳射、電子束槍或氣體離子化氣 體源的其他混合設備。 ^ 多相AC等離子體炬通常具有能量供給上的較低損 失。另外，由於軌炮效應，弧沿著電極的快速移動會導致 26 200848151 電極之間改。的熱負荷重新分配。熱負荷的這種重新分配 以^任何電極的冷卻機制將使得可以仙具有相對低炫點 但咼熱導性的電極材料如鋼合金。 所述等離子體炬可以包括多種商業上可以得到的等離 子體炬’其在翻點使用提供了適當高的火焰溫度保持持 久的時間。通常，可以_的這類等離子體炬輸出功率尺 寸可在;^ lGGkw〜6MW以上顧_化。在—個實施 方式中’所述等離子體炬是兩個300kW的等離子體炬，每 個都以所需的（部分）能力運行。 氫燃燒器 ，在本發明的一個實施方式中，氣體激勵場是至少部分 ，風燃燒ϋ提供的，其中氧氣和氫氣反應以形成超高溫蒸 A (>120〇C )。在這些高溫下，蒸汽可以以離子化的形式 存在，這增強了氣體重整過程。氫燃燒器可以與其他氣體 激勵源如等離子體炬或者*與其絲體激賴結合運行。 啟動的氫物質具有潍物的快速散射以及深人蒸汽裂化的 ^處’這二者都達到在比使用等離子體達騎需溫度低的 溫度下，初始氣體的高轉化率。 八在本發明的一個實施方式中，氫燃燒器提供了顯著部 分的供能能量，這樣作為主要的激勵場元件。 e y以通過電解獲得用於氫燃燒器的氫氣。氧氣源可以 ，、、、屯氧或空氣。也可以使用其他的氫氣和氧氣來源，只要 疋本項域技術人員容易知道的。燃燒器的設計可以利用標 勺2 k工具’例如基於什异的流動力學（ 27 200848151 flmd dynamies ’ CFD) _造工具。燃燒器也可以被改造 =按規定尺寸製作以適合氣體重㈣統的需要，這需要考 慮多種因素，包括但稀於麟重整的氣體的量、 幾何形狀等。 在本發明的-個實施方式中，氫燃燒器包含圓柱嘴嘴 體’其具有分別與其上下端連接的上下蓋，並在該喷嘴體 内限定了預先確定的環形空隙s。將氣體供給管連接到該 Γ ) 喷嘴體^侧臂’以便該管從此向下傾斜。上蓋可以與該體 鼙^成f一結構’並被提供熱量轉移部件，厚度足以容易 ，打熱量的分散。沿著熱轉移部件形成—㈣嘴孔，其將 氫氣釋放到空氣中，其中在熱轉移部件的上表面上形成暴 露的健以與每個喷嘴孔相通。在該喷内還限i 了乳流室以便氣體經職室。在該空_喊面上形成導 向突出（guideprotmsion)以引導氫氣流成為空隙内期望的 方向而且’與喷嘴孔的下端相通的環形雜$的上端被 〇 構造成圓頂型，這樣限定了拱形引導，將氫氣引導到喷嘴 孔。 氫燃燒器在低溫下運行，並通常將氯氣與空氣混人。 ⑽也可贿職氣·氫氣齡物，其在顯著高的溫度;運 行。這種較高的溫度能夠釋放更多的自由基和離子，笪也 會使氣體與烴類蒸汽和甲烷具有高度活性。 在本發明的-個實施方式中，氯燃燒器作為高溫化 自由基的源，這些高温化學自由基_加赫氣體烴類重 整為合成氣。氫燃燒器與氧化劑—起運行，氣和〃 28 200848151 常騎擇。本韻獅人貞將會理解所 例。除了產生高溫自由基外， 啦生可控量贿汽。財，屬朗與等離子 體炬;i似效率的推動氫燃燒器。 電子束搶 Γ|

通過發射機制如熱離、光電陰極和冷發射；或者通過 使用純靜電場或使用磁場進行綠；以及通過—些電極， 電子束搶產生了具有基本上精猶能的電子束。 電子束搶能夠被用於通過向原子加入電子或從原子移 除電子而職輯行離子化。本賊猶人貞縣易知道， 這些電子離子化雜已經被祕料分析㈣對氣體微粒 進行離子化。 ^電子束搶的設計是本領域中容易知道的。例如，DC、 靜電熱離電子搶是由許多部分形成的，這些部分包括熱陰 極，其被加熱以通過熱離發射形成電子流；諸如衛耐耳特 控制電極（Wehnelt cylinder)的電極，其產生電場以將電 子束聚焦；以及一個或者多個陽極電極，其對電子進行加 t和進步t焦。為了達到陰極和陽極之間更大的電壓差， 電子經歷了更高的加速。置於陰極和陽極之間的排斥環將 電子聚焦到陰極上的小斑點上。該小斑點可以被設計成孔， 在這種情況中，電子束在達到被稱作集流器的第二陽極之 前被校準。 輻射 離子化輻射是指能夠將原子或分子離子化的高能微粒 29 200848151 旦離子倾力是每種輻轉（麟電磁輻射的光子） 击月匕里的函數。離子化輻射的例子是產生能量的&粒子、 中子和a-粒子。 、電磁輻射對原子核分子進㈣子化的能力會沿著雷磁 波頻*^化。X★線和γ•射線會軒化幾乎所有的分子或 f 遇i外光會軒辦多原子和分子；近紫外光和可 Γ j會離子化非常少的分子。輕_子化輻射 域中已知的。 ^ 迴圈能量 通過利用氣體重整過程所產生的任何熱，也可以降低 _該過賴需要齡躲量。氣體4整過程所產生教量 的量依賴於初始氣體和重整氣體的特徵。在一個實施方式 中’通過最佳姐人職體重録、财的顧添加劑量^ 如空氣；〇2)，將碳或多碳分子重整成主要是CO和私的 過程中所釋放的熱被最大化。 尸可以在氣體穩定區中使用熱交換器捕獲離開重整區的 氣體中的熱焓，並進行_以增強重整過㈣外在效率。 正如對於本領域技術人員明顯的，也可以使用其他基 於熱能或鐘射的激勵源。 氣體操縱器 氣體操·縱器代表尋求最佳化氣體重整過程的設計策略 的只k方式。氣體操縱器包括它們包含室的設計，其最佳 化預重整氣體相對於氣體激勵場的流動方式，特別是在S 定時間内通過該氣體激勵場的氣體的量。氣體操縱器的^ 30 200848151 個例子疋系統設計，其中提供能量的源（諸如等離子體 炬）被相對於進入的重整氣體定位成將進入氣體和能量源 巾供祕之_混合最尬。另—侧子是過程添加劑嘴 伽位置和定倾設計成提高職和混合。另—個可以包 括連續氣體重整區相對平行氣體重整區的排列。 氣包括已經被設計和狀到祕的結構設備 中’以提高細重整過㈣效率。軒包括但不限於諸如 Γ1 折μ板和導流片的結構設備，其更有效地引導預重整氣體 躺並通過_激勵場。其他關子包括結構設備，其提 南整個過程的端流，這提高了激勵源和重整氣體之間的混 合0 氣體操縱器軌括該系、统引導激勵源的物理定位以改 變激勵場尺寸的方面，例如等離子體羽輝引導設備和/或改 ^供給到等離子體產生源的能量，玉錢_流動速度等 ^本發日縣統這些方面的非限制性例子，其可以被修改以 ij 實現預重整氣體激勵場尺寸的改變。 催化氣體操縱器提高了能量轉移的效率並包含催化 劑。氣體操縱器的-個例子是預重整氣_過等離子體產 生電孤的系統設計。包含氣體操縱器是為了最佳化在為預 重整氣體提供能量的過程中所消耗能量的量與輸出之間的 :衡，其中所述輸出足以使該系統將合成氣重整成具有設 汁化學組成的氣體。 存在各種類型的氣體操縱器。 -類氣體操縱器被稱作能量源暴露操縱器。本發明這 31 200848151 -方面肚要設計策略是最佳化支持重肢應 到起始能獅的觀絲_量。 +路 另-類紐操縱ϋ被稱作混合操縱n。本發明的這一 方面的主要設計策略是最佳化活性_混合以增強在整個 重整過程中能量的轉移。 另一類氣體操縱器被稱作催化操縱器。本發明的這一 方面的主要設計策略是最佳化系統内催化活性以增強重整 過程的整體效率。 整體效率是指重整過程的完全性（被表達為氣體重整 率）以及達到重整的整體成本。例如，所述整體效率考虞 了使用在處理過程中可能會“中毒，，的催化劑的成本，以及 替換它所需的成本。還會考慮能量源的成本。 本發明的氣體重整系統被設計成增強重整過程的效 率。完成這一點的各種裝置被稱作“氣體操縱器，，，並且它 們增強重整過程的效率、效率和完全性。在預重整氣體經 過該系統的室時，發生重整過程，因此停留時間是確定過 程效率以及轉化完整性的關鍵方面。提高預重整氣體分子 中能量轉移速度和程度以及重整物混合的因素，在氣體離 開該系統前最佳化轉化的完整性。 氣體分子與提供能量的啟動物（如在等離子體和/或熱 中所提供的）的接近依賴于氣體分子暴露到源的時間。在 該系統中所提供的裝置使將被重整的分子數目最大化，其 中所述裝置增強能量在整個接著開始重整的預重整氣體分 子中轉移的過程。另外，提高啟動物/活性中間體的混合量 32 200848151 以便將它們重整為新化學物 分子的量最大化，其中所也會使將產生的設計 mrU ，斤化予物質的組成很大程度上 依賴於在重整碰中所出現物f的相對含量。 的效率。在某些實施方式十， f體操T被設計、定細及運行祕重整過程 ί二=。“端流影響氣體，其通過提供需要被供 ::=刀：:及在重整過程中被重整為新分子的氣體的 射職新分子學組搞大部分通過氣體 重正區中各種化學物f的相對含量而確定。 氣體操縱器被設計成提高系 1嫌H可峨設計献魏體重㈣射的流動 2二 對氣麵紐、初始氣體、過程添加劑及其 *、、刀的至/種進行革巴向重新導向，這導致它們相對 二間分侔和其動紐展的變化。氣縣縱器也可以被設計 成保说在目標㈣形成高獅環境以獅供㈣程和重整 過:0

通過改進氣體激勵場（例如等離子體羽輝）與初始氣 體和過程添加_暴露，在最可能低的溫度下，達到了改 進的反應過程用於供能和重整。 本領域技術人員容易理解，需要根據氣體激勵源的位 置和過程添加劑的入口以及根據室的整體設計而設計和定 位氣體操縱器。 暴露操縱器 在某些實施方式中，氣體操縱器被設計和構造成基本 上增強將預重整氣體暴露到重整區。如前所提到的，這些 33 200848151 氣體操縱器可以是單獨的結構設備，其附著到氣體重整室 上，或者被整合到氣體重整室中。 暴露插縱的室設計 在-個實施方式中’室設計包括氣體操縱器，其最佳 化預重整氣體相對於氣體激勵場的流動方式，特別是在特 定時間内通過該場的氣體量。這可以通過適當

壁達到，這達到了氣體重整槽的差別，即室内氣體流動路 線。該氣體重整槽可以是各種類型，包括但不限於下列： 直線、曲線、收斂·發散以及迷宮。 第25〜28目表示了氣體重整槽的各種實施方式。本領 域技術人員將容易理解第25〜28圖的每個實施方式都可能、 有多種設計變化’其根據室_加特徵的設計，例如氣^ 注入孔。氣體重整槽的設計考慮包括但不限於暴露到二量 源、橫截面積、溢度分佈圖、速度分佈圖、氣體停留 混合以及壓降。 θ 參考第15Α圖以及根據本發明的一個實施方式，該室 是直線的，並包括定位等離子體炬的窄路。通過該窄^白1 氣體被迫使與活性離子化等離子運載氣體（氣體供能區） 混合，這樣促進了重整。窄路與等離子體羽輝的可=部八 尺寸差不Π溫度在2GGGUX上。運魏如離子似刀目 的狀態離開’並因此更佳活躍。通過化學過程確定增強氘 體重整所需的設計標準如槽的尺寸（例如其橫戴面軋 速度和溫度分佈圖等。因為在窄道的較高速度，在重敕氚 體中所出現的任何顆粒物質可以在該室的第二正孔 產生並 34 200848151 積聚。 這些室還可以被設計為容易分離顆粒物質。參考第 15Β圖並根據本發明的實施方式，該室的第二進口被朝下 定位’以便顆粒物質可以在底部分離並被帶走。可替換的， 該室的第二進口可以被設計成從室的第一部分切線引入氣 體’以便所得到的渦流可以促進顆粒物質從氣體蒸汽分離。 也可以利用簡單的機械設計通過適當地内部替換結構 設備而達到第15Α和15Β圖的優點。參考第15C圖並結合 本發明的一個實施方式，該室的形狀在長度上沒有改變， 槽被基本上定位在室的中部以迫使廢氣通過。如果室的直 徑固定，則耐火材料的安裝以及室的構成以及安裝被簡化。 内部結構設備也可以是完全絕緣的並被冷卻達到最佳性 能，其使用本領域已知的方法例如額外的冷卻管、風扇和 調節設備。

曰單等離子體炬所產生的等離子體羽輝在數毫秒時間内 是某些確定長度的，在該時間後，粒子化的氣體返回非等 離=體氣體狀態’其溫度降低到大約2GG(rc。本領域技術 人貝能夠理解’粒子化氣體返離子體氣體狀態的時 間依賴於轉子體㈣多種參數，包括但不限於等離子體 炬的熱焓、氣流、空氣的溫度以及電流強度。在具 曲線型槽的<體重整室巾，兩個或者多 可 :當，位’以提供連續的活性離子化氣體流以與= 的廢氣相互作用，達到增強的焦油裂解過程效率。 曲線槽可以有各種設計包括但不限於第i6A〜_的 35 200848151 實施方式。根據本發明的-個實施方式，該室的第二進口 允許氣體從該㈣第-部分切線進人，以便所得到的旋渦 流體促進從氣流分離縣物f。本領域技術人貞將容易理 解可以有鐘鱗槽設計’例如根據鱗肖度的差異。 麥考第π圖並結合本發明的一個實施方式，該槽是發 散-收斂型的’如果必要的話’該槽_狀能夠在局部條件 中達到變化例如速度、壓力等。 參考第18圖並結合本發明的一個實施方式，該槽是迷 宮型的。如果必要的話，本領域技術人員將容易理解該槽 的設計能夠提供更長的停留時間。 在本發明的-個實施方式中，所述氣體重整室是直線、 基本水準的陳結構，其可運轉地通過立體導向的連接器 連接到氣體源（例如氣化||)。該室賴和/或連接器可以 被設計成作為氣體操縱H即驗精確地再引導預重整氣體 流並增強其與紐激勵秋及可麵㈣程添加劑之間的 相互作用。 〜在本發明的—個實施方式中’該室在適當的位置被收 縮以增強預重整氣體魏體激勵場（例如轉子體羽輝） 和/或過程添加劑之間的相互侧。參考第2〇A圖並結合本 發明的一個實施方式’室通的收縮3999被設置在兩個 雜=體炬32Q8 _上方。參考第 ®並結合本發明的 一個實施方式，收縮是更有梯度的，並被定位成等離 t體^迦落入到室3202的收縮區域内。本領域技術人 二將谷易解面對面收縮的不同位置對等離+體炬的影 36 200848151

^在本發明的一個實施方式中，在其注射器流作為運載 =體=等離子體炬被用於在室内產生離子化場，其中該室 3有二相AC電流驅動的電極，並被填充需要被重整的預 重=氣體。在預重整氣體直接通過該室時，增強了供能和 重整過程。下面描述的纽操縱器的各種實施方式仍被用 於確保補H等離子體炬的卿被精轉向到第—電極的 缺口内。 乳體，整系統還可以被設計成將氣流分成平行經歷重 、义的更小氣机。參考第24A圖和第24B圖，每個更小的氣 ^過由獨立的激勵源形成的專Η重整區。第24B圖顯示 】轉移電弧焊炬。第24C _示每個單獨氣流的專門重 和i ::=:氣體激勵源形成。第24D圖顯示第24A圖 :=件貫施方式，其中在每個較小氣流的路徑上引

氣體糾三種議蝴，財在重整室中 的預高㈣輔助該室 預重整氣體引導設備 氣體聽^以增_重 露，其通過使用主動或被動方式直接或間==暴 體在物織賺=== 37 200848151 獨的結構設備。例子包括但不限於諸如折流板和導 ΐ體;^構設備’其更有效地將財整紐畅並經過 場。其他例子_該室設計成形成某些期望的 &勖力學流動路徑。 在本發明的一個實施方式中，氣體操縱器被定位在初 始氣體入Π或其附近，以確保初始氣體具 和/或溫度，並與過程添加麵纽合。 _ ϋ成 r

翏考第26Α〜C ®，並結合本發明的—個實施方式，氣 體操縱器包含流體限流器3999，其改變進入室32〇2的氣 體的流動。本領域技術人祕科理解氣體流動方式的^ 別依賴於多種因素包括但不限於流體限流器3999的尺寸 和形狀和其位置。 可以使用多種緊固手段將流體限流器連接到室上。在 本發明的-個實施方式中，流體限流器從室的頂部懸掛下 (下游末端）。在本發明的一個實施方式中，使用支架， 將流體限流器連接到室的壁上。 參考第27Α圖和第27Β圖，並結合本發明的一個實施 方式，流體限流器3999延伸達到室32〇2的基本上整個長 度’這達到形成發生氣體重整的管狀空間。如第27Β圖所 示，可以使用馬達7001旋轉流體限流器3999，一種是用 主動方式直接操縱廢氣流的例子。流體限流器的旋轉可以 被動力學控制’可選擇地結合控制系統，該控制系統被設 計成調控和最佳化整個氣體重整過程。 第28Α圖和第28Β圖顯示了含有流體限流器並直接連 38 200848151 接到側面&位的氣化n的室的三種視圖。流體限流器需要 被設計成忍受通常在室中出現的高溫。 第29A〜G圖顯示根據本發明的各種實施方式的不同流 體限流器。在這些圖中，等離子體炬被顯示成在同一高度 上。可替換的，流體限流器可以被置於等離子體炬的之上 或之下。添加劑注入口也被顯示在等離子體炬的下麵用於 >主入過程添加劑，例如空氣和蒸汽。 在本發明的一個實施方式中，如第29A圖所示，流體 限流斋具有兩個螺制板，其被設計驗料進入的廢氣 以及等離子體羽輝更螺旋的流體混合。第29B _示根據 本發明的一個實施方式，具有兩個螺旋刮板但具有不同外 形的流體限流器。在本發明的一個實施方式中，如第29D 圖所示，流體限流器的一個螺旋刮板比另一個大，並一步 誘導，氣和等離子體羽輝的螺旋流動和混合。在本發明的 -個實施方式巾，如第29G目所示，在開始料兩個新刮 板之前’螺旋刮板僅覆蓋限流器的一部分。 在本發明的一個實施方式中，如第29C〜F圖所示，流 體限流器連接到冷卻管，在此處冷卻介質（例如空氣、水、 熱油）控制流體限流器的溫度。在第29E圖所示的本發明 二個實施方式中，在其進入廢氣流之前，添加劑（例如空 氣、？备况等）從支持棒的頂部流到流體限流器的底部。這 種没计能夠冷卻流體限流器，同時對添加劑在注入之前預 先力口熱° 參考第30E圖並結合本發明的—個實施方式，該室包 39 200848151 t氣體操縱11 ’其以，或者多個旋轉軸的形式連接到馬 、上，每個軸含有-個或者多健狀物，其可以被仔細稱 、重以穩疋旋轉。對於在轴上具有多健狀物的實施方式， ，些盤，可以被排布成分支形式。本領域技術人員將容 ，解^些盤狀物可以採用冷卻。諸如上面所述的流體限 流裔可以被連接到旋轉軸的末端。 —第30A〜D圖顯示不同類型的盤狀物，其可以被連接到 Γ 旋轉軸上。參考第3〇A圖，盤狀物具有能夠使氣體從盤狀 物的-側流到另-側賊面。參考第遞圖，盤狀物具有 螺旋截面其被叹§十成將氣體拉升進入室的中部。可替換 @ ’螺賴φ可以被設計成將氣錄升並财室的邊緣。 麥考第3〇C圖和第30D圖，轉動的盤狀物是具有多個槳片 的輪輻。本領域技術人員將容易理解槳片的定位和重量分 佈需要平衡以達到穩定旋轉。 第31A〜C目顯示與第27B圖所示旋轉軸不_實施方 式，其中頂部盤狀物能夠在滾珠軸承上旋轉，並被支持物 保持在適§位置。可選擇地，冷卻液或添加劑可以被用管 輸送經過軸的中心。在第31A圖所示的本發明一個實施方 式中’在-個或者多個支持物的上面有馬達，其中驅動軸 連接到轉動的輪子上（鏈輪齒）。機械能使盤狀物旋轉， 這樣轴突出進入室中。 蒼考第31B圖，在支援物之間使用電磁石或者作為支 援物的一部分引起旋轉。參考第31c圖並結合本發明的一 個實施方式，電磁石被用於穩定式中的軸。電磁石可以被 200848151 用作第-或第二裝置以形成軸和盤狀物的轉動力矩。在本 發明的-個實施方式中，盤狀物不依賴軸旋轉；例如，轴 可以是固定的，或者以另一個速度甚至另外的方向旋轉。 在本發明的-個實施方式中，盤狀物具有永磁性，冷卻是 在盤狀平面上進行的，闕其可以是大部分巾空的，其具 有熱流體冷卻的滾珠軸承連接到軸上。 激勵源導向設備 Γ} 激麟導向設備是氣縣㈣，其將激勵源的物理 方位以改變氣體激勵場的尺寸，例如等離子體羽輝導向設 備，和/或改變供給到產生等離子體源的能量，以及工作2 體的流動速度等是本發明系統方面的非限制性例子，其可 以被修改以實現改變氣體激勵場的尺寸。 八 氣體操縱器還可以增強預重整氣體與氣體激勵場的暴 露’其通過朗絲餘動手段或二者直接朗接操縱氣 體激勵場（例如等離子體羽輝）在室内的空間分佈及其動 L _化。在本發_-個實施方式中，這可輯過激勵源 (例如等離子體炬）的定位和方位達到。 在第33Α圖所示的本發明一個實施方式中，氣體操縱 斋疋導流片3998，其將來自等離子體炬32〇8的等離子體 羽輝3997進行再引導。對等離子體羽輝的適當再引導依賴 於導流片3998的多種設計因素包括但不限於其與等離子 體炬3208的距離’其與等離子體羽輝方向之間的角度，其 與等離子體羽輝相比的尺寸以及其構成材料。抗熱材料確 保導流片能夠抵抗在等離子體炬320附近出現的高溫。本 41 200848151 領域技術人員能夠容易知道不同的材料可明於抵抗等離 子體高溫。 參考第3犯圖並結合本發明的一個實施方式，氣體操 縱器是基於康達效應的導流片3996，其用於操縱等離子體 羽輝3997。 —阳】參考第34A圖和第34B圖，並結合本發明的一個 貫施方式，一個或者多個液體噴嘴32〇8 (例如空氣喷嘴） 被用於再引導等離子體炬3208所產生的等離子體羽輝。液 體噴嘴是麟直接操縱等離子翻輝駐料段的例子。 在本發明的—個實施方式中，液體噴嘴被動力學控制，其 可選擇地結合被設計成調節和最佳化整體氣體重整過程的 控制系統。 第35A〜D圖顯示導流片的其他實施方式，其可以被用 於再引導室内的等離子體羽輝。在第35A〜B圖所示的本發 明一個實施方式中，導流片附著到等離子體炬外套上。通 過調轉㈣的外形，可以控鮮鮮體卿分散的延伸。 例如’第35B圖的導流片提供了比第35A圖的導流片寬的 羽輝分散。 、 #第35C〜D圖顯示了本發明的實施方式，其中導流片不 =到等離子體炬外套上。在第35D圖所示的本發明一個 : 式中片附者到旋轉轴上。本領域的技術人員 將會理解，導流片表面的完美性（例如平滑、_|或角度） 將會影響羽輝分散。 第36A〜D圖顯示本發明的不同實施方式，其中旋轉軸 42 200848151 物體具有不平坦的表面。邊的數目、等離子體炬以及等離 子體炬角可以被用於最佳化等離子體羽輝和/或平均地延 伸等離子體羽輝，這樣使羽輝與廢氣的接觸最大化。在本 發明的一個實施方式中，等離子體炬直接指向室的中部。 在第36A圖所示的本發明一個實施方式中，等離子體 炬形成角度以便至少一部分等離子體羽輝擊中中心物體。 可替換的，等離子體羽輝可以被定位離開争心物體。在第 36B圖所示的本發明一個實施方式中，轴狀物體以與等離 子體炬相反的肖度旋轉，導致迫使等離子體爾朝向室外 侧0

在第36C〜D圖所示的本發明一個實施方式中，等離子 體羽輝朝著中心軸衝擊導流片。如第36C圖中所示，導流 片可以被定位在等離子體炬外套上，或者如第細圖所示”L， 在室的壁上。第36C〜D圖巾雜可⑽其他方向旋轉。 可選擇的，用於裝配等離子體炬的口可以被滑動式裝 配機制蚊關助插人轉子體炬或從室移料離子體 炬’並可以包含自動門酬於在㈣雜子體炬封口。在 本發明的-個實施方式中’切線絲轉子體炬的口定位 在空氣入π之上以提供最大暴露到等離子體炬熱量。這些 安裝機制可峨修改以適應氣體__位置。 — 參考第38A圖並結合本發明的一個實施方式，等離 體炬3208被定位姐制室32G2 _氣體沿著御 的等離子體卿逆流流動。本領域技術人㈣容易理解， 在寻離子碰的方向和定錢變時，㈣子體卿的空間 43 200848151 分佈也會有變化。 在本發明的’實施方式中，氣體激勵源（例如等離 子體炬）被放置成所得到的區域（例如等離子體羽輝）被 與初始氣體流動的方向垂直地引導。在本發明的一個實施 方式中、，該室基本上是柱狀的，並且等離子體羽輝被放射 狀，與初始氣體流基本上的軸流垂直地引導。可替換的， 初始氣體流可以被軸向放射狀引導，而等離子體羽輝被沿 Γ‘ 絲本上柱狀的氣體精煉錄向將。在本發_ 一個實 施方式中，該室是基本上柱狀的，等離子體羽輝被切線垂 直於初始氣體流基本上的軸流引導。 第39圖顯示柱狀氣體重整室的橫截面視圖，其具有氣 紐麟的各轉布，導朗㈣氣體激勵場的形狀和尺 寸的相關變化。在本發_一個實施方式t，所使用的氣 體激勵源可以是AC或DC等離子體炬。第39A圖顯示兩 個氣體激勵源被切線引導入室内。參考第39B圖，該室含 #三個電極，其中修經過它們之間。氣體經過該電弧， 形成等離子體，氣體被重整。第39C圖顯示與第39B圖類 似的貫施方式，除了存在中心接地的電極外，其中電弧從 壁上的電極到達接地的電極。本領域技術人員將會理解， 接地電極除了接觸點外都被電防護。第39D圖顯示了一個 示範性實施方式，其中該室含有多個氣體激勵源（如所示 直接指向中間，或者以螺旋的方式）足以確保基本上通過 該室的全部氣體都被供能。第39E和39F圖分別與第39B 圖和弟39C圖的實施方式類似，但使用六個等離子體炬（三 200848151 相或/、相）。類似地，可以考慮更南數目的等離子體炬用 於第39B圖、第39C圖、第39E圖和第39F圖的實施方式。 第40圖顯示本發明的兩個示範性實施方式，其中初始 氣體和/或預重整氣體流被通過氣體激勵源所形成的氣體 激勵場直接引入到重整室内。 氣體操縱裔至少部分操縱預重整氣體和氣體激勵場互 相的空間分佈以及它們的動態變化。 混合操縱器 在某些實施方式中，氣體操縱器被設計和構造成實質 上增強氣體激勵場中重整氣體和供能物質的混合。另外， 氣體操縱裔运可以增強整個過程中的端流，達到提高的混 合。 在本發明的一個實施方式中，過程添加劑噴嘴的定位 和位置被設計成提高瑞流和混合。 在個貝施方式中，氣體操縱器是室内定位的一個或 多個折流板，以誘導湍流，進而混合重整氣體。本領域中 已知不同的折流板排布，其包括但不限於隔條折流板、橋 牆折流板、阻流環折流板排布等。折流板還可以定位在初 始氣體入口或其附近，以確保初始氣體具有更均勻的組成 和/或溫度，並與過程添加劑適當混合。 參考第43A〜B圖，可以在氣體激勵源前後形成湍流。 第43C圖顯示了用於形成湍流的裝置的三種示範性的實施 方式：（0被動格柵；⑼利用旋轉軸的主動格栅；以及⑽ 剪切發生态。第45圖和第46圖顯示產生湍流的構建的額 45 200848151 外示範性實施方式。 在一個實施方式中，氣體操縱器包括設計激勵源的定 位’其能夠有猶將重整氣體和供能物在氣體激勵場中進 行，合。這樣，激賴可峨定仙最佳化重整過程； 其疋位依賴於各種因素，包括但不限於氣體重整室（室)的 設=。在本發明的—個實施方式中，兩個等離子體坦被切 線疋位以城與㈣和/或氧氣輸人相同的職方向。在本 , 發明的一個實施方式中，兩個等離子體炬被沿著室的圓周 定位在直徑位置上。 ° 過程添加劑（後面討論其對化學組成的貢獻）輪入的 ，布基於^翻素包括但不限於室的設計、舰的流動、 情賴、渗场齡。本發簡涉及程添加劑口 和氣體激勵源口的設計。 例如，氧氣輸人或孔，蒸汽輸人絲以及氣體激勵源 $可以在層上在室目制關進行排布，這使得將氧氣和 0 航切線分層注人氣體供祕巾。在-個實施方式中，提 供了九個氧氣源孔’其排布在室圓周周圍的三個層上。在 -個實施方式中’提供了兩個蒸汽輸人孔，其排布在室圓 周周圍的兩個層上，並定位在直徑位置上。在空氣和/或氧 氣輸入孔被排布在層上的實施方式中，它們可以被排布以 使混合效果最大化。 、在本發明的-個實施方式中，$氣和/或氧氣輸入孔 被切線疋位it樣使得較低水準的輸入孔能夠預先混合氣 體’等離子體炬對其加熱，並啟動氣體的旋渦運動 。較高 46 200848151 水準的空氣輸入孔能夠加速旋渦運動，這樣使得產生並維 持了再迴圈渦流分佈。 友ί考第44圖並結合本發明的一個實施方式，要被重整 的氣，切線進人重整室，導致形成旋渦。該實施方式還顯 不不範性的氣體驗||，其被成型和定位輯強氣流與氣 體激勵源的暴露。 在個貫施方式中，最低水準的空氣輸入孔包含四個 喷射，，其將較低氣化H產生的氣體進行預先混合，並且 使用荨離子體炬對其加熱。另外兩個較高水準的空氣喷嘴 提供了主要的動力和氧氣以將氣體混合，並且制等離子 體炬對其加熱達到需要的溫度。蒸汽輸人姐的排布在數 目、水準、方向和角度上是靈活的，只要它們被定位成提 供最佳的溫度控制能力。 氧氣和/或蒸汽輸入孔也可以被定位，以便它們將氧氣 和蒸Λ與室的内壁成一定角度地注入到室内，其中該角度 促進氣體的渦旋或旋渦。根據室直徑和設計的空氣輸入孔 流體和速度選擇達到充分喷射滲透的角度。角度可以在大 約50°〜70。之間變化。 空氣輸入孔可以被排布以便它們在相同的平面上，或 者排布在連續的平面上。在一個實施方式中，空氣輸入孔 被排布在上下水準上。在一個實施方式中，在下層存在四 個輸入孔，另外六個空氣輸入孔在下層，其中三個輸入孔 比另外三個稍高以形成交叉喷射混合效果。 可選擇的，空氣可以被有角度地吹進室中，以便空氣 47 200848151 =成經過該室氣體的旋轉或_。⑽

等離子體炬）和形成肖度贿供歧驗-錢轉例如 在本發明的-個實施方式中，空氣和/或氧氣和/或 輸入包括抗高溫的鱗嘴或伽ϋ。適當的妓噴嘴是本 領域中已知的’並且可以包括魅上可靖到的類型，例 如第47〜48騎示的Α型喷嘴和Β型喷嘴。這些喷嘴可以 是單-類型的，或者是刊_的。可錄據所需要的功 能選擇喷嘴醜型’例如Α型嘴伽歧變找流的方向 以形成期望的制，而B㈣伽於形成驗的高速度以 達到某些渗入以及最大的攪拌。 喷嘴可以被設計成將空氣以期望的角度進行引導。在 一個貫施方式中，空氣噴射器被切線定位。在一個實施方 式中，傾斜吹氣是通過在輸入喷嘴的頂端具有導流片達到 的’這樣使得輸入管和凸緣與該室相符。 在本發明的一個貫施方式中，一個或者多個空氣喷射 器（例如空氣旋渦噴射器）被定位在初始氣體入口或其附 近，以將少量空氣注入到初始氣體中，並在初始氣體流中 形成旋渦運動，其通過利用注入的空氣的速度。根據所設 計的空氣流動和離開速度，空氣漩渦喷射器的數目可以被 設計成提供基本上最大的旋渦，以便喷射能夠滲入到室中 部。 催化操縱器 催化操縱器包含催化劑並提高能量轉移的效率。催化 劑提高化學反應的速度，其通過減少達到平衡所需要的時 48 200848151 間。催化劑通過利用各種機制提供從反應物到產品的替換 以及更容易的路徑，但在每種情況中通過降低反應的活化 能量。在與反應物相同的相中，出現均勻的催化劑，並通 過與反應的分子或離子結合形成不穩定的中間體而發揮功 能。這些中間體與其他反應物結合提供期望的產物，並再 生催化劑。在與反應物和產物不同的相中出現異相催化劑。 在存在氣體或液態反應物時，它們通常是固體的。在異相 催化劑的表面發生反應。由於該原因，催化劑通常被精細 地分成固體，並具有提供高面積··體積比例的顆粒形狀。 石油的裂解和烴類的重整是使用異相催化劑的通常工業應 用。使用異相催化劑的一個困難是它們大部分容易“中毒，，， 其中反應物中的雜質用非活性材料覆蓋催化劑並修改其表 面’這樣催化活性丟失。通常，但並不總是，可以對中毒 的催化劑進行純化，並再次使用。 在氣體重整系統中使用適當的催化劑可以降低氣體重 整過程所需要的能量水準，其通過提供替換的反應路徑。 催化劑提供的精確路徑將依賴於所使用的催化劑。通常在 氣體重整系統中使用催化劑的可行性依賴於其壽命。催化 劑的壽命可以被“中毒”縮短，即··由於氣體中的雜質，它 們的催化能力退化。 氣體重整系統可以被設計成能夠容易更換催化劑。在 本發明的一個實施方式中，催化劑被以安裝在滑動機構上 的催化劑床的形式加入到氣體重整室中。滑動機構使得能 夠容易取出和更換催化劑床。該床可以被插入到氣體重整 49 200848151 系統的各個位置。 在本發明的一個實施方式中，來自氣化室的高溫廢氣 與催化劑接觸，該催化劑有效地降低氣體重整所需的能闕， 以便廢氣流在暴露到氣體激勵場之前經歷重整。因此，在 本發明的一個實施方式中，氣體重整系統包含在氣體激勵 源上游位置的催化劑。在第57圖所公開的一個實施方式 中，在氣體激勵源（例如等離子體炬）之前和/或之後插入 催化劑床。 催化能力還依賴操作溫度。各種催化劑的適當操作溫 度範圍是本領域中已知的。氣體重整系統可以採用適當的 冷卻機制以確保催化劑被維持在它們最佳的操作溫度範圍 内。添加_如蒸汽、水、空氣、氧㈣重新迴圈的重整 氣體了以被加入以幫助提高或降低催化劑床附近的溫度。 本領域技術人貞將轉為控淑度賴擇的具體添加劑將 依賴催化劑床的位置和那裏的氣體溫度。 催化劑表面的不規則形以及大有機分子與該表面的充 分接觸將會提高重整成小分子如氏和C〇的機會。 可以使用的催铺包括但不限於撖欖^、煆燒的撤揽 石、白雲石、氧化鎳、氧化鋅和焦炭。橄欖石中存在鐵的 氧，物會為紐财整更長_分子的能力。本領域技術 人貝將會轉選料會在系統域_射快速退化的催 化劑。 诗·rwf和金屬催化剩都可以被用於增強重整過程。煆 燒形式的自雲石是稍泛使用轉金屬健_於將來自 50 200848151 生物質氣化過程產生的氣體進行重整。它們是相對便宜的， 並且被§忍為是一次性的。當使用蒸汽操作白雲石時，催化 效率南。同樣，最佳的溫度範圍在大約8〇〇。〇〜大約9〇〇。〇 之間。白雲石的催化活性和物理性質會在更高的溫度下退 化。 白雲石是鈣鎂核心，其具有通用的化學式 CaMg(C〇3)2 ’根據重量基礎，其含有大約20%的MgO，大 约30%的CaO以及大約45%的C〇2，以及其他次要的金屬 雜質。白雲石的煆燒包括分解碳酸鹽礦物，除去C02形成 MgO-CaO。在相當高的溫度下發生完全的白雲石煆燒，並 通系疋在800C〜900°C下進行。因此，白雲石的煆燒溫度 限制使用該催化劑用於這些相對高溫的效率。 撤欖•石，另一種天然存在的礦物也已經被證明與瑕燒 的白雲石類似的催化活性。通常撖欖石比煆燒的白雲石更 強。 可以使用的其他催化劑材料包括但不限於碳酸鹽岩、 白雲石岩和碳化碎（SiC)。 焦炭可以用作較低溫度下的催化劑。在本發明的一個 貫施方式中，氣體重整系統被可操作地連接到氣化器， 且至少-部分在氣化器中形成的焦炭被侧氣體^系統 用作催化劑。對於使賴炭作為催化_實施方式，該催 化劑床通常被置於例如轉子触·供的供能區之前。 第49圖顯示了固定的焦炭床被用作重整室中的催化 劑。用於催化·炭可以從第所示的氣化器獲得。這 200848151 在氣體重整至可操作地連制氣化器中是特別實用的，並 被用於對氣化器所產生的氣體進行重整。一旦其失去了催 化性能，可以將焦炭移到其餘的調節室或者碳轉化器中。 第51圖顯不了氣化器的一種示範性構造，其可操作地 連接到基於等離子體炬的氣體重整室，其中在氣化器中形 成的焦炭辅助氣化所形成廢氣的催化裂解。在氣化器中後 -卩·巾所朗的催傾解之後H步氣體重整，其通 過將氣體暴露到等離子體炬卿成的氣體激麟。正如本 領域技術人員容易知道多種氣化器，例如也可以使用流化 床氣化器和喷流氣化器。 在本發明的一個實施方式中，初始氣體被加熱到 900 C〜950 C，並在鎳基催化劑上經過，這樣焦炭組分和含 有曱烧的輕質煙類被轉化成CO和％。在初始氣體含有少 i硫物質（例如硫化氫）如生物質的氣化所產生的氣體時， ^ 鎳基催化劑可以是特別有用的。可以通過使用促進劑如稀 有金屬增強鎳基催化劑的壽命。 在第52圖所示的本發明一個實施方式中，催化劑床被 直接安裝在氣化器之後，並將轉化大部分揮發物。催化劑 的入口溫度可以被從600°C提高到950°C，其通過燃燒小部 分揮發物。催化劑床的出口溫度被認為降低到85〇cc，並 將出口氣體供給到氣體激勵場中，進一步重整。為了該目 的，可以在1000°c下操作氣體供能區，並將所得到的合成 氣輸送到同流換熱器以啟動後續的氣體清潔過程。 在第53圖所示的本發明一個實施方式中，來自氣化器 52 200848151 的揮發物經過氣體供能區，其中溫度為大約9〇(rc〜大約 1000°C之間。催化劑床被用於進一步重整。合成氣的溫度 被認為在催化劑床的出口降低到850°C。接著將其輸送到 熱父換器或同流換熱器’形成氣體穩定區的一部分。 在第54圖所示的本發明的一個實施方式中，熱回收是 在催化劑床之前完成的。在氣體供能區將來自氣化器的大 部分揮發物在大約1000°c的溫度下進行重整。熱的輸出氣 f 體經過熱交換器（或同流換熱器）以對過程氣體進行預熱， 這樣其溫度降到大約700 C。接著將冷卻的合成氣加熱到 -大約900。(：，其通過燃燒一部分合成氣並供給到催化劑床。 所得到的85(TC的合成氣被可選擇地輸送進行進一步的氣 體清潔。 對於催化劑床被置於激勵場之前的實施方式，通常氣 體溫度適合南催化活性。然而，對於催化劑床被置於激勵 場之後的實施方式，例如等離子體炬所產生的，氣體溫度 ί 對於大部分典型的催化劑例如橄欖石、白雲石等可能太高 了。如第55圖所示，可以通過迴圈冷卻液體將氣體溫度降 低到適當的水準（以避免催化劑床的退化）。適當的冷卻 流體可以包括但不限於重新迴圈的重整氣體（如第56圖的 實施方式所示）、水和蒸汽。 對於催化劑床在同流換熱器（recuperat〇r)(熱交換器） 之後的實施方式中，可以在同流換熱器前後插入重迴圈的 重整氣體流。 在本發明的一個實施方式中，含有催化劑床和催化操 53 200848151 縱器的重整區也被設相增醜重整和/或重整氣體與催 化劑床的暴露。 氣體穩定區 該系統提供了-個或者多個穩定區，這樣新形成的分 子被去激勵化（例如冷卻或者除去催關或激勵源的影 響）’以雜它們保持駿的特徵例如設計的化學組成。 進入穩定區的氣體溫度將從大約4〇〇〇c〜1〇〇(rc以上。 可選擇地，通過氣體重鶴統穩定區㈣熱交_統降低 該/里度’該熱父換系統從重整氣體回收熱量，這樣冷卻重 整氣體。種氣體溫度崎低對於下游翩和組分而言可 以是必要的。 茶考第22B圖，氣體重整室3〇〇2穩定區可以被具體成 型以促進細彡成氣體的去激勵化以及歡化。氣體重整室 3〇〇2通常是圓_式的室，其具有球鼻練的下游等離子 體或者可選擇地與一種或者多種重整氣體出 口 3006臨近。 球鼻膨脹可贿氣體去雜化，並_歡_成的分子。 可選擇地熱量迴圈裝置 在穩定區或者下游可以從穩定區回收熱量。所回收的 熱量可以用於多種目的，包括但不限於下列：對過程添加 背J (例如空軋，蒸汽）進行加熱用於氣體重整過程；在組 口的循％系統中產生電能。所回收的電能可以用於驅動氣 體重整過程，這樣減輕本地電能消耗的費用。所捕獲的熱 的里依賴於多種因純括但不隨初純體和重整氣體的 特徵（例如化學組成，流動速度）。 200848151 在本發明的個貫施方式中，從氣體重整系統的穩定 區回㈣熱量被供給到與氣體重整系統結合運行的氣化系 統。熱交換器可以與控制系統結合運行，該控制系統可選 擇地被。又„十成使成1消耗最小化，並使能量產生/回收最大 化，以達到增強的效率。 ，在本發日個實施方式巾，氣體·流體熱交換器被用 於穩定器中以將熱量從重整氣體轉移到液體中，得到了加 Γ ㉟的流體和冷卻的氣體。熱交換器包括用於轉移重整氣體 和液體進出熱交換器的裝置（例如管道系統）。適當的流 體包括但不限於空氣、水、油或其他氣體如氮氣和二氧化 碳。 可選擇地，該管道系統可以採用一個或者多個適當定 位的調整器（例如吹風機）用於管理重整氣體和流體的流 動速度。這些管道系統可以被設計為使熱量損失最小化， 以增強可以從重整糸統回收的熱烚量。熱量損失可以最小 化，例如通過在管道周圍使用絕熱載體，包括本領域中已 知的絕熱材料和/或通過降低這些管道的表面積。 在本發明的一個實施方式中，氣體-流體熱交換器是氣 體_空氣熱交換器，其中熱量從重整氣體轉移到空氣以產生 加熱的交換空氣。在本發明的一個實施方式中，氣體_流體 熱交換器是熱回收蒸汽發生器，其中熱量被轉移到水以產 生加熱的水或蒸汽。 可以使用不同類型的熱交換器，包括列管式熱交換器、 直的單道設計以及U型管、多道設計，以及板式熱交換器。 55 200848151 選擇適㈣熱交換n是在本賴技術人㈣能力範圍内。 由於氣體巾可轉在顆粒物質，因此通常設計氣體_空 氣熱交換H用於高水準的錄貞載。粒徑通常可以在大約 0.5哗〜謂哗的範圍内變化。在帛58目所示的一個實施方 式中’該熱父換ϋ是單道垂直流動熱交換器51權，其中 重整氣體5020在管侧流動，空氣5_在框架側流動。重 整氣體5020以“-次通過”的設計垂直流動，這使得可能發 生的顆粒物質堵塞或腐*的面積最小化。重整氣體速度需 要保持足夠高自動清潔，_仍使雜最小化，該 速度可以從大約3000mm/秒〜大約5000mm/秒變化。 由於空氣輸入溫度和熱產物氣體之間的顯著差異，氣 體-空氣熱交換器的每根管較佳具有單獨的膨脹鼓以避免 管破裂。如果一根管被堵塞而不再有膨脹/與其餘管束收縮 時，可能出現管破裂。在那些空氣壓力大於重整氣體壓力 的實施方式中，由於空氣進入氣體混合物所產生的問題， 所以管破裂代表高危險性。 在氣體-流體熱交換器中回收熱之後，冷卻的重整氣體 仍可以含有過多的熱量用於更下游的系統。選擇適當的系 統用於在調節前對產物氣體進行進一步冷卻，是在本領域 技術人員的能力範圍内。 在第59圖所示的一個實施方式中，熱重整氣體5〇2〇 經^過氣體-流體熱父換裔5103以產生部分冷卻的重整氣體 重整氣體5023以及加熱的交換空氣5015。可以通過鼓風 機將空氣輸入到熱交換器中。部分冷卻的重整氣體5〇23經 56 200848151 的霧狀水 歷了幹淬滅步驟_3，在該步驟中加入控制量 6030得到進一步冷卻的產物氣體5025。 也可以使用濕式、幹式或混合冷卻系統完成 體的冷卻。濕式和幹式冷卻系統可以是直接的或 乳 =的冷卻系統是本領域中已知的，同樣，考慮到系統的 而求，本領域技術人員將能夠選擇適當的系統。

'kJ 、，、在-個實施方式中，冷卻系統是濕式冷卻系統。 冷部系統可岐直接的或間接的。在利用間接濕式冷卻 冷卻系財，提供_冷卻水_，财絲體吸收埶。 通過蒸發經過-個或者多個冷卻塔將熱量釋放到空氣中。 可替換的，為了促進水贿，水蒸紐冷凝 環路系統中。 〗閉〇 在-個實施方式中，冷卻系統是幹式冷卻系統。幹式 冷卻系統可以是直接的或間接的。在—個實施方式中，幹 式冷卻系統是氣雜式冷m齡，幹式冷卻將適當 地增加設備的成本，但其在供水有_區域是較佳的。田 在-個實施方式中，廢氣冷卻器是輻射氣體冷卻器。 本領域中已知各健概體冷約，包括在美國專利申請 Να2_119577和美國專利N〇.5,233,943中所公開的。 也可以通過在蒸發乾燥H中如冷卻財直接水蒸發而 直接將重整氣體冷卻下來。 ，重整氣體的賴溫度也可叫柄迴圈崎低，通過 適當設置的入口，冷卻的重整氣體進入氣體重整系統的穩 定區以與新產生的重整氣體混合。 57 200848151 可選擇的氣體添加劑區 可選擇地，氣體重餐3 口，以將過程添加劑，如^=一個或者多個過程添加劑 體注人到室内。本領域中已知的氧氣源包括但 =:巧、富含氧氣的空氣、氧化劑、蒸汽和其他本領 2術人貝容易知道的其他氧氣源。在一個實施方式中， c, 1 至包括—個4多個空氣口和/或氧氣輸人以及可選擇地 個或者多個蒸汽輪入口。 、也可以不偏專門用於過程添加献人的人Π來完成 可選擇地加人過程添加_如空氣、蒸汽和氣體。在本發 明^個實施方式中’可以將過程添加劑加人到氣體源中 或5道中’a樣氣體重整系統獲得了其初始氣體流。過程 添加劑也可以通過氣體激勵源如等離子體炬被加入到室 中。

y選擇的’可以提供孔或人口以便不符合品質標準的 重整氣體被重新迴圈啦巾進行進—步處理。這些口或入 可以以各種肢定位和/或各種位置以促進室内材料的 湍流混合。 一 了以包含一個或者多個孔以能夠測量處理溫度、壓力、 氣體組成和感興趣的其他條件。 可選擇地，提供塞子、蓋子、閥和/或閘以封閉室3002 中的-個或者多個孔或入口。適當的塞子、蓋子、闕和/或 閘是本領域中已知的，並可以包括手動操作或自動的。這 些孔可以進一步包括適當的密封例如密封蓋。 58 200848151 可選擇的氣體清潔區 祕了選擇地’該系統包括—個或者多個氣體清潔區，其 本發區的下游。包含—個或者多魏體清潔區的 壯:、^方式’狀將物質注人到清潔空氣的室中的 二二例如’通過抗高溫的喷霧喷嘴，氧氣和/或蒸汽可以 不、成雜，並注人到室中以清潔穩定化的重整氣體。 可選擇的進一步處理 Γ 义穩定化的重整氣體流在麟下游紐、存儲或燃燒掉 之前:以經舰-步的處理。例如，氣體可以經過氣 體勘Η統，在此處顆粒物質、酸性氣體（Ha、H2S)和 重金屬可以被除去，氣體的溫度和/或濕度也可以被調 卢例如使用文丘裏除塵器（venturescrabber)可以從氣體 中除去塵粒（如果存在），包括靜電賴H或布袋篩檢程 式。

重整氣體也可以通過均勻室，其停留時間和外形被設 计成促使重整氣體混合以消除其特徵的不規則變化。 氣體重整室 參考第3圖並結合本發明的一個實施方式，氣體重整 系統3000的室3002包括一個或者多個初始氣體入口 3〇〇4， 一個或者多個重整氣體出口 3006，一個或者多個氣體激勵 源（例如離子體炬）3008，以及可選擇地一個或者多個氣 體添加劑(例如氧氣)輸入3010、氣體操縱器（圖中未顯示） 以及控制系統。 在第4圖所示的一個實施方式中，氣體重整系統3〇〇〇 59 200848151 Γ \

被設計成室3002直接連接到氣體源上（例如氣 存儲罐）並且與其氣體連接。為了輔助維持或修復，3 擇地’該耽體重整系統3GGG可以被可逆地連接到氣化哭 上’以便如果需要的話，可崎錢體4整緒3_。-”在^圖所示的—個實施方式中，氣體重整系統3_ 疋早獨的早兀’其通過獨立的管或管道接收來自兩個氣體 源的初始氣體。在第6圖所示的—個實施方式中，在氣节 被注入到氣體重整系統3_之前，將每個氣流組合。= 些單獨的單元巾’氣體重整祕還可咕括輕的支援結 構0 在該室的下游可以提供感應鼓風器，並與其 以將該室的壓力轉在誠的壓力下，例如賴肛 的壓力。 在至内發生的氣體重整過程的效率依賴於多種因素包 括但不限於室内體積和佈局、纽流動缝、氣體運動的 距離和/或氣體經過該㈣路徑（即麵麵渦、氣旋、螺 旋的或者其他非線性路徑）。因此，該室的外形和尺寸必 須能夠獲得期望的氣體流動動力學。例如，空氣噴嘴可以 用於促進氣體漩渦經過該室，以便氣體的通過是非線性的。 整個氣體重整系統的流動模型可以用於確保特定的室設計 促進期望的氣體重整所需要的條件（例如過程輸入的適當 相互作用）。 如本領域技術人員所容易知道的，氣體重整系統的一 個或者多個室可以被设计成多種形狀，並置於多種位置。 60 200848151 該室可以被基本上垂直定位，基本上水準或有角度地定位。 在本發明的一個實施方式中，該室是直管的或者文丘 裏官型結構的，其含有第一端（上游）和第二端（下游）， 並被定位在基本垂直的位置，或者基本水準的位置。在本 發明的一個實施方式中，該室是直的圓柱體，其長度：直 徑在大約2〜大於6的麵内，並對可輯_氣體速度有 \ /

相關的作用。在-個實施方式中，該室的長度：直徑為3 : 1。 在弟6〇A®所示的-個實施方式巾，室遍被配置成 直接連接職化H，並且是直的，基本上垂直、耐火材料 襯裏、加蓋、圓柱結構，並具有開σ底部端32()4 (上游） 和靠近該室上端（下游）或在該室上端（下游）的一個重 整=出π 32G6。該室得上端(下游)可以被加蓋耐火材 襯晨蓋子3203，其可崎該室進行可移動地密封，以輔助 維護和修理。 該室的璧可財耐火材_裏，或者叫他 =忍=溫。該室可以被封裝上水套用於冷卻和/或產生籌 ’或者回收可以使用的等離子體賴。該 機制用於熱量回收’並且氣體重整系統Ϊ 收性能 崎咖/高溫蒸汽，或者氣體熱回 適合用於高溫、非域室巾的傳統耐 技術人員公㈣，包料雜於高溫燒軸切域 鼠化銘、魏贼_、碟酸錯、麵喊以及主要含有 61 200848151 二氧化♦、礬土、氧化鉻和氧化鈦的高銘磚，陶竟板和絕 熱耐火碑。可以在需要更強耐火材料時，使用諸如歸过

Didoflo 89CR 和 Radex Compacflo V253 的材料。 一在-個實施方式中’耐火設計具有多層，其中内側上 的呵在度層抵抗在室内出現的高溫、侵辩σ腐#以提供吸 熱設備低氣體性能的波動。外侧高密度材料是密产 的材料，其具有較㈣抗雜性能，但具有更高的ς熱係 數。可選騎，該賴層是可峨使㈣非常低密度的泡 珠板材料’其具㈣常高親熱係數，因為其不會暴露到 會在該室種出_触環境巾。料層涉及可錢一步可 選，地在·板和槽璧之間包括外侧層，其是喊板材料 以提供適應層，以容許在固體耐火材料和槽壁之間有不均 勻的膨脹。在錢耐火材料巾所使_適#材料是本領域 中公知的。 ' 在一個實施方式中，所述多層耐火材料還包含可壓縮 耐火材料段，其分隔不可壓縮的耐火材料以容許耐火材料 的^脹。可選擇的，騎重疊可伸長的高密度耐火材料， 保类可壓縮層免㈣姓。在-個實施方式t，所述多層耐 火材料可以包含定位在内部的氧化鉻層；_部氧化銘層以 及其他絕熱板層。 阳在本發明的某些實施方式中，該室在整個室包含具體 ，擇的耐火襯裏層，其厚度最高達到17射或更多，以確保 最大保持處理熱量，同時不受到來自處理過程中所形成活 性中間體化學反應的影響。 62 200848151 該至底部段的财火襯裏可以更傾向於磨損和破壞，因 為匕必須要忍受來自等離子體炬熱源運行的更高溫度。因 此，在一個貫施方式中，較低段的耐火材料被設計成包含 比至壁和頂部上的耐火材料更耐用的“熱面，，耐火材料。例 如，至壁和頂部上的耐火材料可以由DID正R收如碑製 成，較低段的不同“熱面，，耐火材料可以由 f \

COMPAC^FLO V253 製成。 在該至疋耐火襯晨的實施方式中，可選擇的，該室的 壁可以採用支援物用於材料襯裏或耐火錨定。 該至可以具有固體顆粒物質的收集器。對於該室與氣 化器，運行的實施方式，所收#的任何物質都可以被供 二進氣化②進行進—步的處理，或者進人固體殘餘物調節 至以進仃進-步處理。本領域中已知的固體顆粒物質的收 集器包括但不限於離心分離器、慣性衝撞折流板和筛檢程 式。對於氣體重整系統被直接連接到氣化器的實施方式， 額外的固體顆粒收集器可以不是必要的，因為所形成的顆 粒可能會部分直接落回到氣化器中。 、 氣體重整室的孔、入口和出口 氣體重整室含有-個或者多個初始氣體入 體f到重整室中，以及—個或者多個重整氣體出 體送至更下游。心可以包含開口或者可替換地 =包含控制初域體流動進人該室的設備和、或將初始 ^=啦_勝物_縱器用於 適备地注切始氣體用於增_重整，和/或包括探測元: 63 200848151 用於檢測初始氣體的各種特徵。 可以引入初始氣體入口用於促進平行流、逆流、徑流、 切線流動或其他供給流動方向。在一個實施方式中，單個 初始氣體入口具有逐漸提高的圓錐外形。 氣體源如氣化器直接氣體鏈結。在一個實施方式中，該入 口包括位於該室封閉第一端（上游）的開口。在一個實施 方式中’該入口在該室的壁上臨近第一端（上游）處包括 一個或者多個開口。 在氣化斋和氣體重整系統直接連接的實施方式中，氣 儲上的祕連接的齡錄可峨策略上枝以最佳化 乳體，動和/或使初始氣體進人該室之前的混合最大化。在 一個實施方式中’該室位元於氣化器的中部。 初始氣體入口可以定位在該室第一端或上游端或其附 近。在一個貫施方式中，入口包括該室的第一端，這樣與 Γ \

—在該室與-個或者多個氣化器鏈結的實施方式中，該 個或者多個初始氣體人阿以與所述—個或者多個 氧化盗直接連接’其通過第5圖共_開口或如第5圖所 不H以通過管膽或者通過適當的管道連接到氣化器 ，重整反射所產生的重整氣體通過重整氣體出口離 =2，、其中所述重整氣«口定位於—個或者多個位於 一碥或下游端處或其附近。可替換的，該人 ::;γ以包含控制重整氣體流出該室叫 匕括探測元件用於檢難整氣體的各種特徵。 在—個實施方式中，出口包括該室的第二開口端（下 64 200848151 游）。在-個實施方式中，出口包括一個或者多個位於該 室封閉第二端（下游）的開口。在一個實施方式中，出口 包括-個或者多個在第二端（下游）的壁上的開口。 可選擇地，該室包含各種孔，包括一個或者多個過程 添加劑孔，-個或者多個氣體激勵源孔，可選擇地一個或 者多個通路孔，觀察孔和/或安裝儀器孔。氣體激勵源包括 但不限於基於等離子體的源（例如等離子體炬）、氫燃燒 Γ 胃以及可選擇地次級源。孔、入口和出口可以以各種角： 、 和/或多種位置被採用以增強室内的反應物流動。 又 控制糸統 可以提供控制系統用於控制在這裏所公開的各種系统 和?子系統▲中執行或由其執行的一個或者多個處理，和/ 或提供對1^細設計的—個或者多做理設備進行控制以 完成這些處理。通常，控·統可以可操作地控制各種本 地和/或部分與給定系統、子系統或其元件相_處理，和 /或涉及-個或者多個在較Α系統如氣化祕中所執行的 ，個過程的處理’其在可以運行的本發明多個實施方式的 範圍内，或者與多個實施方式相關，這樣調節了其多個控 數以為確定的結果實現這些處理。因此，在整個控^ 系統中可以分佈多種探測元件和應答元 統的-個或者多個元件有聯繫，並用於獲得各 應物和/或產物的特徵，並將這些特徵與有利於獲得被社 果=徵適當範圍進行比較，並通過經-個或者多個可控° 過程設備對一個或者多個前述處理進行改變而執行應答。工 65 200848151

心·^设判延些探测元件上， ’用於分析代表所探測特徵的特 徵值，並被構造成將該特徵值與被限定為適合選定操作^ 或下游結果的默触細進行比較，騎算—個或者: 個有利於將所述特徵值維持在該預定範圍内的過程控制^ 數。因此’可以將-些應答元件可操作地連接到一個^ 多個處理設備以實現該纽、處理、輪人和/或輪出，進而 調節=探_舰’並可交流地連制計算平臺用於分析 所计^·的過私控制參數並根據其操作處理設備。 在個以方式中’控制系統提供涉及將烴類原料轉 化成氣體的各種系統、輸入和/或輸出的和/或預 測控制’以便促進—鶴者多種所執行與其相_處理的 效率例如’可以將各種過雜徵進行評估並可控地調節 以衫·#&些處理’其可以包括但不限於原料的熱值和/或組 成，產物氣體的特徵（例如熱值、溫度、壓力、流動、碳 含量等），適合這類特徵的變化程度以及相對於輸出的^ 入成本。對各種蝴參數的連續和/或即時調節可以包括但 不限^熱源功率、添加劑供給速度（例如氧氣、氧化劑、 祭汽等）、原料供給速度（例如一種或者多種單獨的和/或 混合的供給）、氣體和H賴力/_調節器（例如鼓風 機、緩解和/或控制閥、火焰等）等’都可以以一種或者多 種過程相g的彳後被根據設計和/或下游規格而進行分析 66 200848151 和最佳化的方式進行執行。 、為維持期望的系統狀態，在_純前饋控_系統中， 檢測波動的形式縣統環境變化得到預定的應答，這 用回饋控制的系統相反。因此，前饋控制可 饋 制的穩定性_。 ^ 如果符合下列先決調節，則前饋控制可以是非常有效 Γ =:rr的;波動對系統輸出的影響必須 、"波動％響輸出所需要的時間 制影響輸出的時間要長。 月j饋控 前饋控辦可檢__波械答更快，但不能 的出應答’回饋控制處_何期望系統行為的 以注意2 測的變數（輸出）來對波動作出應答 以便不崎彻斥的；可以將其結合 齡季统織φ’貝工制的快速應答，同時回統清理潜 齡糸、摘作_預定觸t的任何錯誤。 技術在本發明的一個實施方式中，可以使用模型預測控制 數或令，軸適當探測元件監控的控制參 == 制數值與具體的數值或範圍進行比較。 個數值之間的偏差確定控制 件以降低偏差。可祕〜θ # 彳一控制兀 可以被造-核 傳統的回饋_答控制還 對认定條侔^改以包括適應性和/或與現行的元件，其中 …疋條件的麟可以根翻型和/_現缝的應答進 67 200848151 行調整，以提供對探測到的特徵進行應答應答，同時限制 補償行為中可能的過量。例如，可以協作使用對給定系統 結構獲得的和/或歷史資料，以將對系統和/或過程特徵的應 答調節在給定範圍内，所述給定範圍來自最佳的數值，所 述最佳的數值已經在之前的應答中被監控並被調節以提供 期望的結果。這些適應性和/或預測性控制方案是本領域中 公知的，同樣並不認識離開本發明的通常範圍和特徵。 可替換的，或者額外，可以將控制系統配置成監控給 疋系統的多個元件，以確保正確運行，並且可選擇地，在 採用這些標準時，用於確保所執行的處理在控制標準内。 根據一個實施方式，控制系統還可以用於監控和控制 給定系統的總產能壓力（energeticimpact)。例如，可以運 行給定的纟統，缝降·產賴力，或者例如通過最佳 ^所執行的-個或者多個過程來再次最小化，或者通過提 =對这些過程所產生能量(例如廢熱)的回收再次降低產能 壓力。可替換的，或額外的，控制系統可以被配置成調節 通過可控過雜產生的產物氣體的組成和/或其他特徵(例 如溫墨力、流動等），以便這些特徵不僅適合下游應 用，還實質上被最佳化用於有效的和/或最佳的應用。例如， ，產物氣麵驗驅動給定麵紐發動細產生電能的 貫施方式中，可以調節產物氣體的特徵， 這些發動機的最佳輸人特徵完美匹配。^徵與 —在個貝把方式中，該控制系統可以被配置為調節給 疋的過程’以便符合關於反應物和/或產物在各個元件中的 68 200848151 3時間’或翻於整個過㈣各個處理的_或者性能 指導’和/或被最佳化。例如，上游處理速度可峨控制以 便基本匹配一種或者多種下游過程。 另外，衫種實施方式巾’㈣系断以被調節為以 連，和/或即時方4，連續和/或同時控制給定過程的多個方 面0 通常，控制系統可以包括適合即將應用的任何類型的 控制系統、轉。例如，控制祕可以包括基本上集中的控 制系-充；^政式控制系統，或其組合。通常集中的控制系 統包^中央控制器其中中央控制器被配置為與各種本地和 /或遠端探測設備和應答元件健通訊，其帽述探測設備 和應答元件分別被配置成探測各種與控制過程相關的特 欲以及通過-個或者多個可控過程設備對其進行應答， 所速個或者多個可控過程設備適合直接或離影響控制 過程。使用中央構造’通過中央處理器或多個處理器執行 大部分計算’以便執行控制過程的大部分必要的硬體和/或 軟體被定位於相同的位置。 刀政式控㈣統通常包含兩個或者多個分散式控制 器’每個可时顺_和鱗元件簡通制於監控本 地和/或區_’並通過被崎讀現本地處理或子處 理的本地和/或輯過程設鋪其作域答。通訊也可通過 各種網路配置發生在分散式控制其之間，其中通過第寸 制器探測的特徵可以被連接到第二控制龍於在此作出應 答’其中這類末端的應答可以對在第—位置探測的特徵具 69 200848151 的2 I例如’通過下游監控設備可以探測下游產物氣體 盆中$、’並可以通過調節與轉化器相關的控制參數來調節， ㈣所述轉化器被七游控制器所控制。在分散式結構中， ^丨3體和/或軟體也分佈在控湘之間，其巾可以在每個 二:::上執仃_賴缝卿方案，或者可以在分別的 工，，上執行多種協作的模組化控制方案。 Γ 替換的，控制糸統可以被分成單獨但通訊連接的本 域和/或整體控制子系統。該結構_使得給定的過 =、一系列相關的過程發生，並可以使用於其他本地控制 =糸統最小的相互作用進行本地控制。接著，整體的主控 練ίί可以與每個格子的本地控制子系統通訊以指導為整 一的、、、°果對本地過程的必要調節。 本發明的控制系統可以使用任何上述的構造，或者其 他^員域公知的構造’這被認為是在本發明的整體範圍以 及特徵内。例如，在本發明中控制和執行的過程可以在專 門的本地環境内被控制，可選擇地，在應用時，其與用於 相關上游或下游過㈣任何巾央和/或遠端㈣系統保 外部通信。可替換的，控制系統可以包括區域和/或整體岛 程控制系統的子元件’其被設計為協作控制區域和/或整體 過程L可以設賴組控㈣統，以便控制模組= 控制系統的各種子元件，_在需要區域和 時，提供模組間通信。控制 、通常’控制系統包括-個或者多個中央、網路和/或八 散式處理器，-個或者多個輸人用於接收來自各種探測二 200848151 f ^目前探測的特徵’以及—個或者多個輸出用於將新的 的控制參數傳輸到各種應答元件。控制系統的-個 ^夕個計算平臺也可以包括—贱者多個本地和/或遠 =電腦可讀介質（例如聰、RAM、移動介f、本地和/ 2路糊介料）用於存儲各種預先確定㈣重新調整 的控制參數、設定或較佳的系統和過程特徵運行範圍、系 統監控和控制軟體、運算元據等。可選擇得，計算平臺還 2直接錢過各歸料存儲設備關過鋪比資料和/ =統參數最佳化和建職置。囉，計算平臺可以配置 :::多個可選擇得圖形用戶介面以及週邊輸入設備用 、&供對控制系統的管理員訪問（系統升級、維護、修改、 的系統模組和/或設鮮），以及各種可選_週 ===與外部較流資料柯訊（例如數據機、 、、萄路連接、印表機等）。 料^ ^統和任何子處理系統都可以專門包括硬體硬 ^體的任何組合。任何字處理系統都可以包括一種或 ^種比侧料⑺、積分控繼⑴或差動控制器 )的任何組合，例如ρ-控制器，[控制器，ρι_控制器， 制器，灿控制其等。對於本領域技術人員明顯的 二L D組合的理想選擇依賴於氣化系統反應過程部 =力學和延遲時間，以及該組合期望控制的運行 縣組合控制器的動力學和延遲時間。對於本 、人#人員清楚的是’可以以類似電路的形式執行這些 ，、且a ’其可以通過探測元件連續監控特徵值，_其與影 71 200848151 s =控制70件的指定數值進行比較，以通過應答元件得 至和的稱，以降低觀察值和指定數值數值之_差別。 對於本領域技術人員’進—步清楚岐，這些組合可以在 混合的數位硬體軟體環境中執行。額外任意選擇的取樣、 資料獲得和數位處理__岐本镇技術人員公知 的。P、I和D的組合控繼細_和_控制方案。 控制元件 如上面所限定和描述的，本發明中所設計的探測元件 可以包括但不限於監控氣體化學組成、流速和產物氣體溫 度的兀件，【控溫度、監控壓力，監控紐混濁度以及各 種涉及氣體激勵源參數（例如功率和位置）的元件。

重整氣體中所得到的H2:c〇比例依賴多種因素，不限 於運行魏（鱗或制充麵Q2/u)，飾處理温度， 初始氣體的H2:CO _。通常氣化技術產生產物氣體，其 H2:co比例從高到大約6:1變化至低到大約1:1，根據下游 應用確定最佳的％co比例。在一個實施方式中，所得到 的H2:co比例在大约1:1和大約12範圍内。在一個實施 方式中，所得到的H2:C0比例為1;1••卜 、 考慮到上述的-個或者多個因素，本發明的控制系統 通過調節在所採賴_場⑽如㈣子熱）、過程添 加劑（例如空氣、氧氣、碳、蒸汽）之間的平衡來將重整氣 體的組成調節到可能的H2:co比例之上，這樣使得重整氣 體組成被最佳化用於具體的下游應用。 可以規則地或連續地監控一些運行參數，以確定是否 72 200848151 氣體重整系1^在最佳的設定點内運行。被監控的參數可以 包括但不限於重整缝的化學組成、流速和溫度，系統内 夕個點的,皿度’系統盤力以及涉及氣體激勵源⑽如等離 子體炬的功率和位置)的各種參數以及用於確定是否需要 對系統參數進行調節的資料。 重整氣體的組成和渾濁度 使用本領域公知馳術可以取樣產物氣體並進行分 Γ, f °可以祕確定產物氣體的化學組成的_種方法是通過 氣相色。曰去(GC)分析。這些分析的取樣點可以位於整個系 、’、在们只％方式中，使用傅晨葉變換紅外光譜(π瓜) 分析儀檢峨體喊，其制紐的紅外光譜。 、、本發日㈣—部分是較是否重錢财巾的氧氣過多 ，並相應調節該過程。在一個實施方式中，一氧化 碳流中的分析儀和探測器檢測一氧化碳或其他適當的對昭 富氧材料畴麵濃度。在―個實财式巾，直接檢測氧 f。氣。 在本發_—個實式巾，可以制祕 儀（TGA)。 。在:個實施方式巾，這些探·分析重整紐中一氧 化奴、風氣、烴類和二氧化碳的組成。根據所分析的資料， =其為陽氣和/或蒸汽人口發送信號以控做入到室中 氧氣和/或蒸汽地量，以及/或向氣體激勵源發送信號。 &在一個貫施方式中’將一個或者多個可選擇的渾濁度 監控器安裝在系統内以提供對渾濁度的即時回饋，這樣^ 73 200848151 供了可選擇的機制用於過程添加劑輸入速度的自動化，主

要是蒸汽，用於將顆粒物質的水準維持在最大容許濃度之 下。 X 系統内各種位置的溫度 Γ Ο 在-個實施方式中提供了監控重整氣_溫度以及定 位在整個系統的位置處溫度的裝置，其中這些資料是以連 縯的基礎上麟的。例如’監控室度的裝置可以定位 在室的外舰上，或者㈣部、巾部和底部耐火材料的内 側。另外，提供了監控重整氣體出吨度的探測器。 在-個實施方式中，胁驗溫度職置是:熱電偶 提供的，其被安裝在系統根據需要的位置上。 系統壓力 ▲在個只把方式中’提供了監控室内壓力的裝置，其 :這些資料是在_、即時的基礎上獲得的。在進一步的 ^方，巾，&些壓力監控裝置包括酬11例如-力感測 益〆測壓孔，其被定位在反應槽的任意 ^ 槽的垂直璧上。 J w在汉應 氣流速度 其二=式=^重整氣體流速的裝置， 的。 μ、八這二資料是在連續的基礎上獲得 由於動可能是非均勻條件的結果（例如例如 _)，鼓ί機ίΐΙΓ障造成的等離子體炬故障 風機速度、材料、二級原料、氣體、蒸汽的 74 200848151 流速和等離子體炬功率的回饋控制可以糾正氣體流體暫時 的檢測波動。如果氣體留存持續中存在波動，則可以關閉 該系統，直到問題被解決。 加入過程添加劑 在一個實施方式中，控制系統包括應答元件以調節反 應物包括任何過程添加劑以管理初始氣體化學重整成重整 氣體。例如，可以將過程添加劑供給到室中，以提高將具 有某些化學組成的初始氣體重整成具有不同的期望化學組 成的重整氣體的效率。 在-個實施方式巾，如果探·在重整氣體檢測到過 多的二氧化碳，則降低蒸汽和/或氧氣的注入。 如上所限定和描述的，本發明中所設計的應答元件可 以包括但不限於各種與過程設備操作連接的鋪元件，其 被配置為通過調節與其相關的給定控制參數來實現給定的 處理。例如’林發明中可通過_個或者多個應答元件操 作的過程設備可以包括但祕_節魏輯人和氣體激 勵源的元件。 調節氣體激勵場（例如等離子體炬的功率） 氣體激勵場可讀賴。在—個實财式巾，等離子 體炬熱被控制以驅動該反應。將空氣加人到室内，還負擔 了-部分等離子體炬熱量貞载’其通·驗燒重整氣體 釋放等離子體炬。卿過程空氣的流速，以將等離子 體炬的功率控制在可以操作的範圍内。 在-個實施方式中，等離子體炮功率被調節以將重整 75 200848151 氣體出口溫度穩定在設計的設定點。在一個實施方式中， 設計的設定值在1000°C以上，以促進氣體中焦油和煤灰的 元全分解。 調節該系統内的壓力 在一個實施方式中，控制系統包括應答元件用於控制 室的内部壓力。在一個實施方式中，内部壓力被維持在負 壓’即壓力稍低於大氣壓。例如，室壓可以被維持在大約 Γ

1〜3mbar真空。在一個實施方式中，系統的壓力被維持在 正壓。 與氣體重整系統氣體連接的感應式鼓風機，提供了控 制内部壓力裝置的一個示範性實施方式。因此，所採用的 感應式鼓風機將系統維持在負壓。在維持正壓的系統中， 鼓風機被控制為在比負壓情況低的RPM下運行，或者可以 使用壓縮機。 ^作為對通過定位在整個系統中的壓力探測器所獲得資 料的應答，感應式鼓風機的速度將根據是否提高（為此， 風扇將提高速度）或降低系統中_力（為此，風扇將降 低速度）而被調節。 可以通過調節重整氣體鼓風機的速度穩定壓力。可選 擇得’在低概顺最錢轉醉的速度下 補償並代替卿迴圈閥。—旦，迴 全_: 則初級控制會麵啟I &王關 而且，根據本發_過程，該系統可以被維持在於大 氣壓相比的稍微負壓’以防止氣體排到環境中。 76 200848151 實施例1 本實施例顯示了氣體操縱器的例子，其被設計為對現 有氣體重整室設計的改型。第·醜示了氣體重整系統 (GRS)32GG，其被設計為直接連接到水準方向的耐火材料襯 裏氣化器。 氣體通過氣化器的氣體出口離開氣化器並進入 GRS3200，其中該GRS3200被密封地通過安裝用法蘭3214 連接到氣化器，該法蘭直接將氣化器氣體出口與GRS的單 圓錐型氣體入口連接。將空氣通過螺旋孔3212注入到輸入 氣體流中，以形成輸入氣體流中的旋渦運動或湍流，這樣 將輸入氣體進行混合並在GRS内形成再迴圈震盪模式。氣 體在GRS内的停留時間為大約1.2秒。 參考第60A圖，GRS包括基本垂直安裝的耐火材料襯 晨室’其長度··直徑比例為大約3:1，並具有單錐形輸入氣 體入口，通過該入口氣化器通過安裝用法蘭3214連接到輸 入氣體入口。該室蓋有耐火材料襯襄蓋子3203，這樣形成 了密封的氣體重整室3202。 氣體重整室包括各種孔，其包括一個或者多個加熱器 的孔3216，用於一個或多個氧氣源的一個或者多個孔 3210，以及可選擇的一個或者多個入口或觀察孔3326和/ 或儀器使用孔3226。另外，氣體重整室配備了升降點323〇。 在至壁中所使用的耐火材料是多層設計，其中在内側 具有同街度層用於抵抗在室中出現的南溫、侵钱和腐钱； 中間為較低密度材料層，其具有較低的抵抗性能，但具有 77 200848151 高絕熱係數；外層為低密度泡沫板層，其具有非常高的絕 熱係數。泡沫板和槽鋼骨架之間的外側層是陶瓷板材料， 以提供適應層而容許固體耐火材料和槽骨架之間的膨脹差 異。通過與不可壓縮耐火材料段分開的可壓縮耐火層，提 供耐火材料的垂直膨脹。通過層疊可膨脹的高密度耐火材 料’可保護可壓縮層免受腐钱。 參考第60B圖，氣體重整室還包括耐火材料支援系統， Γ ) 其包括一系列圓周延伸的架子3220。每個架子都被分段， 並包括缺口以容許膨脹。每個架子的節段3222被一系列支 持支架3224所支持。 在GRS的該實施方式中，一個或者多個氧氣源的一個 或者多個入口包括空氣和蒸汽入口。 GRS還包括三個水準的切線定位的空氣喷嘴，兩個切 線疋位的等離子體炬，六個熱電偶孔，兩個燃燒器孔，兩 個壓力傳送器孔和一些未使用的孔。 通過三個水準的空氣噴嘴將空氣注入到氣體流中，其 包，在較低水準3212上的四個噴射器，另外六個喷射器在 較南水準3211上，在這六個中，三個噴射器比另外三個稍 高以形成交叉噴射的混合效果，達到更好的混合。 GRS還包括兩個切線安裝的3〇〇kw、水冷卻、銅電極、 NTAT DC等離子體炬’其安裝在滑動機制上。這兩個等 ，子體炬被定位在空氣噴嘴之上以提供與轉子體炬熱量 袁大化的暴露。 等離子體功率供給將三相Ac電源轉化成DC電源， 78 200848151 用於每個轉子體炬。作為巾間轉，鮮元，首先將三 2 Ac輸入轉化成高頻單相。這能夠在斷路器部分達到最 二、DC輪出的更佳線性化。該單元能夠使輸出DC電壓容 許波動以維持穩定的DC電流。 參考第37圖，每個等離子體炬32〇8都被安裝在滑動 f上，其能夠將等離子體炬纖移入到氣體重整室内和 k，體重整室移出。通過密封蓋，等離子體炬3施被密封 到重整室3202。通過閘式瞻蓋密封，制式閥被安 裝並在封在槽上。為了移動等離子體炬3208，通過滑動機 翻^其從重整室遍拉出。為了安全目的，所述滑動的初 始私動彳τ止祕等軒體炬的功率鶴。在轉子體炬已 經被收回越顯門之後，將閘式閥自動關，並停止冷卻 液的，圈。從等離子體炬纖斷開軟管和導線，從間式閥 鬆開雄封官，並通過起重器械將等離子體炬32〇8提走。 使用上述程式的逆轉完成等離子體炬的復原；滑動機 制可以被調節成允許等離子體炬32〇8插入深度的偏差。對 閥進行機械操作，以便操作是自動的。在冷卻系統故 障％，氣動驅動器3233被用於自動收回等離子體炬。從 專門的空！U&隨供給祕運行氣動鶴㈣壓縮空氣， 以便及B守在電能鼓掌時，也一直能夠獲得電能。相同的空 氣儲氣罐為閘式閥3234提供空氣。電互鎖蓋子被用於進一 步的安全措施，其通過方式進入高壓等離子體炬連接。 熱電偶定位於氣體重整室的多個位置，以便GRS内重 整氣體的溫紐轉在大約麵，並且如絲於該溫度， 79 200848151 則提高為等離子體炬或空氣注射提供的功率。 在該實施方式中，進入GRS的空氣流可以被動力學上 進行改變以調整在氣化器和/或GRS每步中發生的溫度和 處理。 氣體重整室内氣體混合物的分子，在等離子體電弧區 解離成其組成成分’並接著重整為重整氣體。熱重整氣體 通過重整氣體出口 3206離開GRS。 Γ

氣體操縱器被設計成增強氣體重整過程，並達到大烴 類为子的袁大分解’其通過改進預重整氣體與等離子體炬 所產生的活性物的暴露以及這類暴露所產生中間體的混 合0 參考第69圖和第7〇目，氣體操縱器基本上定位在氣 體重整時的巾部，並在空氣噴嘴和兩個等離子體炬之上。 因此’彳4氣化接收的初始氣體被無過空氣喷嘴以高喷 射速度引入的空氣進行混合。 L66〜68圖顯示了氣體操縱器的形狀。使用氣體操縱 ，的二4迫使通過混合來自氣化器的初始氣體與注射的空 ^獲4于的預重整氣體，以及等軒體炬雜子化氣體經過 氣體，縱器的兩個槽。等離子體炬都基本上位於這些槽的 預重整氣體經M 了與等離子體炬所形成的氣 體激勵％的最大暴露。 氣體操縱器槽内的氣體溫度為大約110(rc。如第66 過該柄氣體在其擊巾導流片時輕流向，達 ' ‘流片還有助於維持氣體操縱器槽内的熱 200848151 里’這樣能夠增強氣體重整動力學。 八:考第67圖’氣體操縱器人口處的斜面增強了從氣流 刀離顆粒物質。 如第68圖所不’氣體操縱器是由耐火襯裏鋼結構製成 ,、、^空乳對該舰魏行冷卻。通過三個支持管引入冷 Ρ二氣。麵過畴的空室，冷卻鋼結構。熱的冷卻空氣 I回到主要過&中，其通過氣體操縱器室的喷嘴。 Γ、 將冷卻玉氣机進行控制，以維持最可能熱的鋼表面（臨 近煙道），但仍健爾，在該溢度下，鋼的強度相當 好。 這樣，對本發明已經進行了描述，但顯而易見的是， 可以通過許多方式對其進行變化。這些變化並不認為離開 了本發明駐旨和範圍，並且所有對本躺技術人員顯而 易見的修改碰認為是包含在下面獅要求麻示的保護 範圍内。

81 200848151 【圖式簡單說明】 八第1〜77 ®顯林發_各種實财式和/或其組成部 第1圖和第2 _示氣體重㈣_各種區。 示可選擇的區。如第2C圖和第2D _示，氣體“ 糸列的區域串聯或者平行陣列。 、、工歷 Γ 圖。弟3 ®是根據本發明實财式的氣體重整系統的示意 方式=本發明氣體重整系一 實缝整_—轉兩個氣化器的 第6岐本發整室的—個實施方柄示 通過共同的初始氣體人口連接兩觀化器。 ^ 第7圖、第8圖、第13圖和第14 勵源類型嗉燃燒器、無線電頻率列氣體激 鱗等離子體和電料離子體。（)和錢轉子體、 第9圖顯示下解離子體源類型：非 轉移電弧焊炬、賴等離子魅、 二，、 第12圖顯示氳燃燒器。 ㈣子板炬。 产第10和11圖描述了根據本發明的各種實施 亂體重整系統中使用感應偶聯等離子 在 炬以及氳燃燒器。 I 皮寺離子體 第15圖顯示氣體重整槽的各種實施方式。 82 200848151 第16圖顯示氣體重整槽的各種實施方式。 第17圖顯示氣體重整槽的各種實施方式。 第18圖顯示氣體重整槽的各種實施方式。 第19圖顯示了使用混合器的重整槽。 ，在氣體 第20A〜B圖顯示根據本發明的兩個實施方式 重整室中使用壓縮。

Ci

第21〜23圖顯示了各種氣體重整室的設計。 第24圖顯示了各種氣體重整系統的實施方式，其中所 述氣體流被分成平行地經歷重整的更小氣流。 第25圖顯示氣體激勵源與初始氣體流面面對的各種 排列。 第26A〜C圖顯示根據本發明的各種實施方式，被插 入到氣體重整室中流體限流器的不同外形。 第27A〜B圖顯示根據部分發明的兩個實施方式的不同 流體限流為，其延伸到氣體重整室的基本上整個長度上。 第28A〜B圖顯示根據部分發明的兩個實施方式的三種 氣體重整室的立體圖，其中所述氣體重整室配置了延伸到 氣體重整室基本上整個長度上的流體限流器。 第29A〜G圖顯示流體限流器的不同實施方式。 第30A圖顯示根據本發明的一個實施方式具有多個盤 狀物的旋轉軸。第30B〜E圖顯示不同的盤狀物結構，其能 夠與旋轉軸使用用於增強氣體與激勵場的相互作用。 〇 第31A〜C圖顯示根據本發明的各種實施方式，軸與盤 狀物的不同旋轉方法。 83 200848151 第32和33圖顯示根據部分發明的兩個實施方式，分 別使用導流片和魏效應導流#麟引導氣體激勵場。 第34A B圖顯示根據部分發明的兩個實施方式，使用 -個或者多健氣噴嘴用於主動控制等離子體羽輝的空間 分佈。 第35A〜D圖顯示不同的導流片用於在氣體重整室内再 次引導等離子體羽輝。 ^ ; 第36A〜D圖顯示根據本發明的各種實施方式，使用不 對稱的旋轉軸物體導流片。 第37圖是根據本發明實施方式的一部分氣體重整系 統的示意圖，其詳細描述了等離子體炬的裝備系統。 第38A圖顯示根據本發明的一個實施方式的氣體激勵 源，被定位成引導氣體激勵場與氣體流體逆流。第38β圖 顯不第38B圖的實施方式，其中氣體進入頂部附近朝底部 離開。第38C：圖是描述一個實施方式的入口和等離子體炬 w 定位的示意圖。 第39圖和第40圖顯示氣體重整室和輸入氣流的各種 面對面排布。 第41圖描述氣體重整室中折流板的排布。第41A圖描 述含有橋牆折流板的氣體重整室内的空氣流。第41B圖描 速含有滿流器（turbulator)或扼流圈折流板（baffle)的氣 體重整室内的空氣流。 第43A〜B圖顯示包含湍流區用於增強重整。第43C圖 顯示滿流發生器的例子。 84 200848151 第44圖顯示要被重整的氣體切線進入重整反應突，之 形成了受到等離子體炬和氣體操縱器處理的旋渦。^ 第45圖和第46圖顯示用於產生湍流的示範性裝置。 第47圖是表示空氣流出A型噴嘴的圖。第牝圖是♦ 示空氣流出B型喷嘴的圖。 ' 第49圖和第50圖顯示固定的焦炭床，其在重整室中 被用作催化劑。第51圖顯示結合氣體重整室的氣化器，其 广） 中在氣化器中形成的焦炭引起了催化裂解。” / 第52〜54圖顯示將催化劑床與激勵場結合用於將氣化 器中所產生的氣體進行重整的各種構造。 ^

第55〜57圖顯示根據本發明的一個實施方式，催化气 床可以被置於氣體重整室中的各種位置。 H 弟58和59圖涉及根據本發明的一個實施方式，在炙 體重整系統的穩定區中所使用的熱交換系統。 十 第60A圖是氣體重整室一個實施方式的示意圖。第 ^ 60B圖是第60A圖氣體重整室的橫截面圖，其具體描述了 耐火墊板。 第61〜64圖顯示氣體重整室、氣化器以及談轉化器的 各種構造。 第65圖顯示氣化器，其可以被連接到本發明的氣體重 整系統。 第66〜68圖、第74圖和第77圖顯示示範性氣體操縱 器的各種視圖，其被設計成是對圓柱氣體重整室的改型。 第69圖、第70圖、第72圖、第73圖、第75圖和第 85 200848151 ::= 氣:整讀安裝的“_鄕 重整=不具有第66圖示範性氣體操縱器的氣體 第％圖顯示在第W7冑中所使用氣體激勵 錄 =式。所有形式都是等價的’並且可㈣於 體描述的或者本領域技術人員已知的任域體^^所具

【主要元件符號說明】 ICP

RF 感應麵合等離子體坦 無線電頻率

86

Claims (1)

1. 200848151 十、申請專利範圍： 1· 一種用於將初始氣體 氣體的糸統’其包括· 重整成具有設定特徵的重整 a) 用於探測所述初始氣體的至少—個特徵的麥置； b) 用於根據所述初始氣_所述至少—個特二以及根 據所述重整氣體的設定特徵而修改重整的過程輸入的裝

   c) 用於施加-個或者多個能量_裝置，其中所述能 量源足以將·初純體的實質上大部分氣體分子重整成 所述重整氣體； d) 用於促進所述重整的裝置，· e) 用於穩定所述重整氣體的裝置；以及 0控制系統。 2.如申請專利範圍第i項所述的系統，其中用於修改 過程輸入的所職置包湖於加人適量的過縣加劑的裝 置。 •種驗將初始氣體錢為具有職望特徵的重 I氣體的触，其包括頂步驟巾的-個或者多個·· a) 探測所述初始氣體的至少一個特徵； b) 根據初始氣體的所探測到的特徵，以及根據所述輸 出氣體的所期望特徵，修改服錢的過程輸入； 、友）轭加氣體激勵場，其中所述氣體激勵場足以將大部 刀乳體分子重整成它觸構成成分； d)促進有效的過程加速用於將所述構成成分重整為具 87 200848151 有。又疋知^徵的重整氣體； )促進新形成分子的去激勵化和穩定化，以維持 設定特徵；以及 心 0控制所述初始氣體向所述輸出氣體的有效轉化。 4·如申請專利範圍第3項所述的過程，其中修改重整 的過程輪人賴述步驟包括加人適當量的過程添加劑。 _ 5· 一種用於氣體重整的系統，其包括： 、 a)用於啟動氣體重整過程的一個或者多個能量源；以 及 、b) 一個或者多個缝操縱器，用崎聽重整的整個 過程中的能量轉移進行最佳化； 其中所述一個或多個能量源和所述一個或者多個氣體 操縱器被整合而用於最佳化氣體重整率。 & 6· —種氣體重整系統，其包括： ^ a) —個或者多個氣體重整區； U b) —個或者多個氣體穩定區； c) 包括對整個過程進行調節的控制系統； d) 可選擇地，一個或者多個氣體添加劑區，和^ e) 可選擇地，一個或者多個氣體清潔區， 其中所述系統的這些區被以如下方式排布和控制：使 得大部分初始氣體被重整為具有設定組成的氣體。 7· —種用於將初始氣體重整成重整氣體的方法，其包 括下列步驟： ^ (a)將所述初始氣體傳送到氣體重整室； 88 200848151 ㈦將輪入氣體與至少一種過程添加劑混合以形成預 重整氣體； (C)將所述預重整氣體暴露於氣體數勵場，由此將氣 肢中的分子解離成它們的紕成成分； 、>⑷將所述組成成分重組為具有設定化學組成的分子 種類，以及由此產生所述重整氣體；以及 (e)從所述室中移走所述重整氣體。 1 8·如申睛專利範圍第7項所述的方法，其巾所述氣體 激勵場是由-個或者多鱗離子體炬形成的。 9·如申請專利範圍第7項所述的方法，其進一步包括 下述步驟··在從所述室移出所述重整氣體之前，將所述重 整氣體暴露於氣體穩定區。 10·如申請專利範圍第7項所述的方法，其中通過氣 體操縱器增強所述重整。 r 11β種用於將初始氣體重整成重整氣體的系統，其 包括* · 一個或者多個帶有耐火材料襯裏的室，所述室包括： 一個或者多個用於接收所述初始氣體的輸入； 一個或者多個用於釋放所述重整氣體的輸出； 一個或者多個與所述室流體連通的過程添加劑輸入； 位於所述一個或者多個室中的一個或者多個氣體操縱 器； 在所述一個或者多個室中形成氣體激勵場的裝置。 12·如申請專利範圍第11項所述的系統，其中形成氣 89 200848151 體激勵場的所述裝置是一個或者多個等離子體炬。 13. 如申請專利範圍第11項或第12項所述的系統， 其中所述一個或者多個氣體操縱器增加所述室内的湍流。 14. 如申請專利範圍第11項或第12項所述的系統， 其中所述一個或者多個氣體操縱器改變所述室内的流動力 學。 15. 如申請專利範圍第11項或第12項所述的系統唭 f 中所述一個或者多個氣體操縱器改善所述預重整氣體對所 述氣體激勵場的暴露。 90