[发明专利]从通过还原碳氧化物来产生固体碳材料的过程中回收热能的方法和系统

权利要求书

1. 一种从至少一种固体碳材料的产生过程中回收热能的方法，其包括：

在大于或等于约400℃的温度下、在大于或等于约1 x 10⁵帕的压力下，并且在至少一种催化剂材料的存在下使至少一种碳氧化物材料与至少一种气态还原材料反应以产生至少一种固体碳材料和包含水蒸汽的气态流出物流；以及

从所述气态流出物流中提取热能。

2. 如权利要求1所述的方法，其中在至少一种催化剂材料的存在下使至少一种碳氧化物材料与至少一种还原材料反应包括在大于或等于约500℃的温度下和约1 x 10⁵帕至约1 x 10⁹帕范围内的压力下使所述至少一种碳氧化物材料与所述至少一种还原材料反应。

3. 如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种气态还原材料包括氢和含氢化合物中的至少一种。

4. 如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种催化剂材料包括选自元素周期表的第5至10族的至少一种元素。

5. 如权利要求1所述的方法，其中从所述气态流出物流中提取热能包括将来自所述气态流出物流的热能转移至至少一种其它材料。

6. 如权利要求5所述的方法，其中将来自所述气态流出物流的热能转移至至少一种其它材料包括将来自所述气态流出物流的热能转移至所述至少一种碳氧化物材料和所述至少一种还原材料中的至少一种。

7. 如权利要求5所述的方法，其中将来自所述气态流出物流的热能转移至至少一种其它材料包括将热能转移至至少一种交换流体以形成至少一种高压蒸气。

8. 如权利要求7所述的方法，其进一步包括使所述高压蒸气膨胀以产生功率并且生成电力。

9. 如权利要求1所述的方法，其中从所述气态流出物流中提取热能包括以至少一种冷却材料来冷却所述气态流出物流以产生包含液态水的冷却气态流出物流并且将热能提供至所述至少一种冷却材料。

10. 如权利要求9所述的方法，其进一步包括电解所述液态水以产生氢气和氧气。

11. 如权利要求10所述的方法，其进一步包括将所述氢气的至少一部分再循环至所述气态还原材料。

12. 一种产生可回收热能的方法，其包括：

将包含至少一种碳氧化物和至少一种气态还原材料的来源气体流引入其中具有至少一种催化剂材料的反应器中；

使所述至少一种碳氧化物和所述至少一种还原剂在所述至少一种催化剂材料的存在下反应以产生包含至少一种固体碳材料和气态水的反应产物流；

将所述至少一种固体碳材料与所述气态水分离；以及

从至少所述气态水中提取热量。

13. 如权利要求12所述的方法，其中从至少所述气态水中提取热量包括将来自至少所述气态水的热量转移至所述来源气体流，然后将所述来源气体流提供至所述反应器。

14. 如权利要求12所述的方法，其中从至少所述气态水中提取热量包括将来自至少所述气态水的热量转移至至少一种交换流体。

15. 如权利要求14所述的方法，其中将来自至少所述气态水的热量转移至至少一种交换流体包括：

将来自至少所述气态水的热量转移至第一交换流体以形成热的第一交换流体；以及

将来自所述第一热的热交换流体的热量转移至第二交换流体。

16. 如权利要求14所述的方法，其中将来自至少所述气态水的热量转移至至少一种交换流体包括将来自至少所述气态水的热量转移至与所述气态水在流体上分离的液态水以产生高压蒸汽。

17. 如权利要求16所述的方法，其进一步包括：

在膨胀式涡轮中使所述高压蒸汽膨胀以产生功率并且生成电力；以及

使膨胀式涡轮排气冷凝以形成液态水。

18. 一种具有至少一个热能回收装置的固体碳产生系统，其包括：

反应器，其被配置成在至少一种催化剂材料的存在下将至少一种碳氧化物和至少一种还原材料放热转化成至少一种固体碳材料和气态反应产物流；和

至少一个热交换器，其被定位并配置成从至少所述气态反应产物流中回收热能。