[發明專利]具有氣固分離的微波反應器系統

在審

• 申請號: 201780062308.0
• 申請日: 2017-10-05
• 公開（公告）號: CN110072607A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: D.坦納;D.庫克;B.H.安澤爾莫;R.卡盧里;M.W.斯托韋爾
• 申請（專利權）人: 利騰股份有限公司
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;B04C9/00;B01D46/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 肖靖泉;宋莉

1.一種材料處理系統，其包括：

包含烴類氣體的輸入材料；

微波等離子體反應器，其包括：

微波能量源；

波導；

反應區，其中所述微波能量源通過所述波導被耦合到所述反應區，并且所述微波能量在所述反應區中產生等離子體；和

入口，其被配置成能夠接收所述輸入材料，其中所述輸入材料通過所述入口流入所述反應區；

其中所述等離子體將所述輸入材料分離成分離的組分，所述分離的組分包括氫氣和碳顆粒；以及

耦合到所述微波等離子體反應器的多階段氣固分離系統，所述多階段氣固分離系統包括：

具有輸出的第一旋風分離器，其中所述第一旋風分離器從所述分離的組分中過濾所述碳顆粒；和

反脈沖過濾系統，其被耦合到所述第一旋風分離器的所述輸出，其中所述反脈沖過濾系統從所述第一旋風分離器的所述輸出中過濾所述碳顆粒。

2.根據權利要求1所述的系統，其中所述輸入材料包括天然氣，并且所述輸入材料進入所述反應器的流動速率大于5slm。

3.根據權利要求1所述的系統，其中所述輸入材料包括生物氣，并且所述輸入材料進入所述反應器的流動速率大于5slm。

4.根據權利要求1所述的系統，其中所述第一旋風分離器和反脈沖過濾系統被加熱到大于300℃的溫度。

5.根據權利要求1所述的系統，其中通過所述第一旋風分離器過濾的大部分碳顆粒的尺寸大于1微米。

6.根據權利要求1所述的系統，其中通過所述反脈沖過濾系統過濾的大部分碳顆粒的尺寸大于100nm。

7.根據權利要求1所述的系統，其中大于80％的所述碳顆粒通過所述第一旋風分離器過濾。

8.根據權利要求1所述的系統，其中在所述分離的組分通過所述第一旋風分離器和所述反脈沖過濾系統過濾之后，過濾大于99％的所述碳顆粒。

9.根據權利要求1所述的系統，其中通過所述微波等離子體反應器產生的所述分離的組分中的所述碳顆粒的密度小于0.2g/cm³。

10.根據權利要求1所述的系統，其中所述碳顆粒包括石墨烯和除石墨烯外的一種或多種其他碳同素異形體，其中：

所述石墨烯包含多達15層；

所述碳顆粒中碳與除氫外的其他元素的比率大于99％；并且

所述石墨烯與所述其他碳同素異形體的比率大于5％。

11.根據權利要求1所述的系統，其中所述反脈沖過濾系統包括：

多個反脈沖過濾器，每個反脈沖過濾器具有i)過濾狀態，其中所述反脈沖過濾器過濾所述分離的組分，ii)清潔狀態，其中使用通過所述反脈沖過濾器的氣體流動清潔所述反脈沖過濾器；以及

位于所述多個反脈沖過濾器的上游的用于在所述過濾狀態和所述清潔狀態之間切換每個反脈沖過濾器的閥門；

其中所述多個反脈沖過濾器并聯布置，使得所述多個反脈沖過濾器的第一反脈沖過濾器處于所述清潔狀態，同時所述多個反脈沖過濾器的其他反脈沖過濾器處于所述過濾狀態。

12.根據權利要求1所述的系統，其中所述多階段氣固分離系統還在所述第一旋風分離器和所述反脈沖過濾系統之間包括第二旋風分離器，其中：

所述第一旋風分離器過濾掉所述分離的組分中的第一部分碳顆粒，

所述第二旋風分離器過濾掉所述分離的組分中的第二部分碳顆粒，并且

所述反脈沖過濾系統過濾掉所述分離的組分中的第三部分碳顆粒。

13.根據權利要求12所述的系統，其中所述第一部分中的所述顆粒的中值粒徑大于所述第二部分中的所述顆粒的中值粒徑，并且所述第二部分中的所述顆粒的中值粒徑大于所述第三部分中的所述顆粒的中值粒徑。