[發明專利]一種新型級聯電廠工藝和在該電廠工藝中提供可逆使用的氫載體的方法

無效

• 申請號: 200780051350.9
• 申請日: 2007-12-07
• 公開（公告）號: CN101970346A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: F·克拉斯
• 申請（專利權）人: 硅之火股份公司
• 主分類號: C01B15/01
• 分類號: C01B15/01;C01B17/69;C01B33/12;B60L11/00;C01B21/068;C01B31/36;C01B13/02;C01B3/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 浦易文

本申請要求以下優先權：

2006年12月18日提交的歐洲專利申請第06126325.7號；

2007年5月9日提交的美國專利申請第11/746,608號。

本申請還要求以下優先權：2007年1月11日提交的歐洲專利申請第07100387.5號；2007年5月9日提交的美國專利申請第11/746,620號。

技術領域

背景技術

二氧化碳是一種碳和氧構成的化合物。二氧化碳是一種無色無味氣體。在低濃度下，它是空氣的自然組分，且在生物體的細胞呼吸中和在含碳物質與足夠氧氣的燃燒中出現。自工業化以來，大氣中的二氧化碳成分大幅度增加。主要原因是人類所造成的二氧化碳的排放-稱為人為二氧化碳排放量。

大氣中的二氧化碳吸收部分熱輻射。這種性質使二氧化碳成為溫室氣體，是溫室效應的原因之一。

由于這些以及其它原因，目前正在許多不同的方向進行研究和開發，以找到減少人為二氧化碳排放量的辦法。對減少二氧化碳有非常大的需求，特別是在能量生產方面，其通常是通過燃燒礦物能量載體如煤炭或天然氣，以及在其它燃燒過程例如垃圾燃燒過程中來進行。這種過程每年有數億噸的二氧化碳被釋放到大氣中。

如開頭所述，燃燒產生熱量，也會生成二氧化碳。迄今為止，沒有人提出過用含油砂(SiO₂)、含油頁巖(SiO₂+[CO₃]²)、鋁土礦，或含焦油的砂或頁巖，和其它混合物中的砂來減少二氧化碳排放，此外，還獲得新的原材料和最后從這種新方法的產品中獲得能量。

也可能在摻砂后使用含碳氫化合物的工業或自然廢物，代替在這一新方法中使用自然形成的砂子和油的混合物。利用天然瀝青(也稱為礦物瀝青)代替石油的成分也是可行的。尤其優選的是，瀝青與純砂或含砂的建筑毛石構成的混合物。

然而，也可使用水玻璃，即砂與酸或堿的混合物，水玻璃摻入礦物油，以便提供本發明(微乳狀液法)所需的碳氫化合物成分。

特別有利的是，本發明也可用于清潔在例如油輪發生事故后污染的沙灘和砂堤。運輸工具最適合用于這一目的，尤其是配有按照本發明的一種或多種反應區的船舶。因此，被污染的砂子，包括重油，可以在現場被處理和轉換成有價值的產品，而不會加重環境污染。同時還獲得了能量。

含油的砂(SiO₂)和頁巖(SiO₂+[CO₃]²)的儲備已知超過世界石油儲備許多倍。目前用于分離石油和礦物的技術方法效率低下，且成本太高。天然瀝青在地球的多個地方都有存在，但目前商業規模的開采主要集中在特立尼達。

砂在地球表面的任何地方都以或高或低的濃度存在。砂的主要存在形式包括石英(二氧化硅；SiO₂)。然而，硅成分也存在于片麻巖、云母、花崗巖、板巖和鋁土礦。因此，這些巖石也可使用。

發明內容

本發明的目的是提供這種可能的原材料及其技術生產方法。該方法中使用的化學發現的特征在于，砂、頁巖和其它混合物中的硅參加反應，并且提供可逆的氫載體。

各個反應的級聯次序(也稱為能量材料級聯耦合或EMC²)是本發明的特點。這些單個的反應以這樣一種方式相互耦合，即釋放的能量隨每一個反應步驟而增加，或者每個反應步驟均提供其它的(最好是高價值的或高能量的)反應產物。為此，使進行部分反應的個別反應區域/地區相互熱連接和/或傳遞反應物。

另外，本發明的另一個目的是，提供可能的替代方法，以產生和提供可逆的氫載體形式的能量，其可安全地運輸，并向用戶提供氫。

根據本發明，在電廠工藝過程的第一部分反應中，從以下一種或多種起始物料中獲得硅：油砂、油頁巖、鋁土礦、片麻巖、云母、花崗巖或板巖。使用數字“第一”不是表示第一部分反應首先被實施。在第一部分反應的范圍中也可使用一種或多種上述起始物料的混合物，其通過加入酸或堿被溶解，以提高例如通過管道的可運輸性。在這種情況下，酸或堿可使用初始能量供應物通過加熱來回收。

本發明的一個優選實施例特別利用，可以在點火后使硅(例如，作為在適宜溫度的粉末)與純(冷)氮(如來自環境空氣中的氮)直接反應，形成氮化硅，因為反應是強放熱的。所產生的熱量可用于反應器，例如，在電廠的工藝中。這種從硅形成氮化硅的反應在本文稱為第二部分反應。