特表 2024-546247 供給された炭化水素および水から水素およびＣＯ２を生成するための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-19

(54)【発明の名称】供給された炭化水素および水から水素およびＣＯ２を生成するための装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 3/38 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

C01B3/38

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024534183

(86)(22)【出願日】2022-12-07

(85)【翻訳文提出日】2024-08-01

(86)【国際出願番号】 NO2022050284

(87)【国際公開番号】W WO2023106928

(87)【国際公開日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】20211480

(32)【優先日】2021-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NO

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524021039

【氏名又は名称】ハイパー・エナジー・オーストラリア・ピーティーワイ・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スコムスヴォルド、エゲ

【テーマコード（参考）】

4G140

【Ｆターム（参考）】

4G140EA03

4G140EA06

4G140EB11

4G140EC02

(57)【要約】

高圧下で供給された炭化水素および水からＨ_２およびＣＯ_２を生成するように適合された装置が説明される。この装置は、炭化水素のための入口（１２）および水のための入口（１３）、および液体ＣＯ_２のための出口（２７）およびＨ_２のための出口（２８）を有する回転装置（２）を回転させる手段を含む。回転装置は、回転装置の内側および周囲部で支持された中空円筒形の蒸発器（７）であって、炭化水素の入口（１２）および水の入口（１３）に接続され、炭化水素および水の流れを直接加熱し蒸発させるために熱ポンプＨＰ（１１）から流れる加熱流体（２５）を受け取る熱交換器を有して配置された蒸発器（７）と、蒸発器（７）に接続された水蒸気メタン改質反応器ＳＭＲ（８）とを含み、ＳＭＲ（８）は、水素および水をＨ_２、ＣＯ、およびＣＯ_２の合成ガスに変換するための触媒と位置合わせされる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧下で供給された炭化水素および水からＨ_２およびＣＯ_２を生成するために適合された装置であって、
回転装置（２）を回転させるための手段であって、炭化水素のための入口（１２）および水のための入口（１３）、液体ＣＯ_２のための出口（２７）およびＨ_２のための出口（２８）、前記回転装置の内部および周囲部で支持された中空円筒形の蒸発器（７）を有し、前記蒸発器（７）は、前記炭化水素のための入口（１２）および前記水のための入口（１３）に連結され、前記蒸発器（７）が、熱ポンプＨＰ（１１）から流れる加熱流体（２５）を受け取る熱交換器と位置合わせされると、流れる炭化水素および水を間接的に加熱し蒸発させる、手段と、
前記蒸発器（７）に連結され、炭化水素および水をＨ_２、ＣＯ、およびＣＯ_２の合成ガスに変換するための触媒と位置合わせされた水蒸気メタン改質反応器ＳＭＲ（８）であって、余分な水蒸気が、ＳＭＲ熱交換器（２０）を介して、ＣＯおよび水をさらに多くのＨ_２およびＣＯ_２に変換するための触媒と位置合わせされた水性ガスシフト反応器ＷＧＳ（９）に導かれる、水蒸気メタン改質反応器ＳＭＲ（８）と、
最初に液体戻り水（２６）、次に、ＣＯ_２出口チャネル（２７）内で加圧された液体ＣＯ_２、最後に、Ｈ_２出口チャネル（２８）内で導かれる低温加圧ガスである残留生成物Ｈ_２を凝縮するいくつかの熱交換器が配置された、ＷＧＳ（９）およびＨＰ（１１）に関連するガスセパレータＳＥＰ（１０）と
を含む装置。

【請求項2】

熱が温かい流体から冷たい流体へ伝達し、前記回転装置（２）内には、適切な場所に、回転軸（１）を中心とするいくつかのカスタム軸方向熱交換器があり、その各々は、内側および外側チューブによって画定された２つの中空円筒形軸方向チャンバを有し、間に軸方向の熱交換器チューブがあり、チューブ端部で密封および支持されており、最も温かい流体が最も外側の中空円筒形チャンバの軸方向端部においてチャネル内に放出され、他方の端部でチャネル内に放出され、最も冷たい流体は、最も温かい流体入口の軸方向対向端部にある、チャネル内で最も内側の中空円筒形チャンバ内に分流され、前記最も冷たい流体は、前記熱交換器チューブを介して対向流熱交換で最も高温の流体から熱を受け取り、加熱された流体が軸方向に他方の端部で出口に導かれる前、冷却された流体の外側チャンバ外により温かい供給源がある場合、熱は、前記熱交換器の最も外側のチューブの外側の断熱チューブで断熱され得る、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記入口（１２、１３）からの炭化水素および水は、前記蒸発器（７）への外側への経路上で、軸方向熱交換器を介して熱を受け取り、ＷＧＳ（９）および／またはＳＭＲの内側半径からの熱、および／または軸方向ＷＧＳ合成ガスチャネル（１９）からの熱、および／または軸方向ＳＭＲ合成ガスチャネル（１８）からの熱、および／または前記入口（１２、１３）からの流体よりも温かい場合に最も外側の熱交換器チャネル内の冷却流体チャネル（１７）からの冷却流体を有する熱交換器からの熱で蒸発し、前記入口からの流体が蒸発する熱交換器から、前記チャネルがさらなる加熱のために外側に向けられる前、または前記入口からの流体が前記ＳＭＲ（８）に導かれる前の最終的に適合された加熱のために前記蒸発器（７）に直接導かれる前に、最初に好ましい半径まで内側に前記チャネル内に導かれる、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記ＨＰ１１は、前記回転装置（２）の内側および外側の好適な位置における加熱および冷却のために適合された自身の回路およびガスを有するいくつかの熱ポンプを備え、第１の回路ＨＰ（１１）は、高圧下のキセノンまたは混合ガスを含んでよく、別の熱ポンプ回路は、水素の液化のために適合させることができ、前記回路内の高圧下のガスは、アルゴン、ネオン、ヘリウム、または適合されたガス混合物の１つであってよく、圧縮され、液体ＨＰに対する間接的な対向流熱交換器として前記周囲部において対向流熱交換器に向かって外側に導かれ、これはＨＣ入口チャネル（１２、１５）からのメタン／ＬＮＧであってよく、蒸発し、前記蒸発器（７）に導かれる前にさらなる加熱のために内側に導かれてよく、冷却流体は、液体ＨＣが前記熱交換器に入る際と出る際とで同じ温度を有してよく、その冷却流体は、回転軸１において新たな対向流熱交換器に向かって内側にチャネル内でさらに温度を降下させられ、外側のチャンバ内の高圧下で凝縮するまでにＨ_２から熱を収集し、前記Ｈ_２出口チャネル（２８）に液体を導く前にオルトＨ_２からパラＨ_２に変換するためにニッケル触媒が配置される、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

触媒を有する少なくとも１つのＳＭＲ（８）、触媒を有する少なくとも１つのＷＧＳ（９）、およびコンプレッサを有する少なくとも１つのＨＰ（１１）を有する前記回転装置（２）のアンカは、各軸方向内側および外側パイプの間に配置および支持され、各軸方向内側および外側パイプは、前記回転軸（１）を中心として設けられ、上述した順序で互いに内側にあってよい中空円筒形空間の各々を形成し、前記回転装置（２）によって支持される中心に置かれた支持ディスクでチューブ端部に取り付けられてシールされ、前記支持ディスクには、各中空円筒形空間への／からの流体のためのチャネルが配置される、請求項１または２に記載の装置。

【請求項6】

ＳＭＲ（８）およびＷＧＳ（９）は、自己支持材料のいくつかの薄型ディスクで充填され、前記薄型ディスクとともに配置され、前記ＳＭＲ（８）およびＷＧＳ（９）内部の内周および外周全体に向かうその周りの回転軸（１）に対し垂直に配置され、前記ディスクは、薄型であってよく、径方向後方に曲がる小さなショベルを有してよく、前記ディスクは、各側面に適合された多孔質触媒表面構造に適用され、全てのショベルは、回転方向に後方に曲がってよく、またはディスクは１つおきに存在し、間のディスクが１つおきに各側面に前方に曲がったショベルを有し、各ディスクは、前記内周および外周に沿って均等に配置されたいくつかの孔または半円形の溝を有してよく、これは並列位置において、前記ＳＭＲ（８）およびＷＧＳ（９）の内周および外周に軸方向チャネルを形成し、一端における前記ＳＭＲ（８）およびＷＧＳ（９）の周囲部における流体の入口から、適合された数のディスクの後、このディスクは周囲部に孔／溝を有さず、前記周囲部に沿って前記軸方向チャネルを遮断するので、前記流体は、他のディスクの間を内側に、軸方向内周チャネルに沿って流れなければならず、外周チャネルを前記ディスクが閉鎖した後、内周に孔／溝を有さないディスクと等しい数のディスクが存在することにより、前記流体を再び外側に押し出し、他方の端部の内周における出口（１８、１９）まで前記ＳＭＲ（８）およびＷＧＳ（９）をさらに通って同じ方法で複数回内側および外側に連続する、請求項１または５に記載の装置。

【請求項7】

前記ＨＰ（１１）は、回転軸（１）および前記回転軸（１）の周りに構成され、軸方向および／または遠心型であってよい少なくとも１つのコンプレッサを含み、前記コンプレッサのシャフトは、長手方向の前記回転装置（２）の前記回転軸（１）を中心に配置され、回転のためにＥＬ（２４）モータに接続され、前記ＨＰ１１の回路に包囲された前記回転装置２内にバランスをとって配置することができ、出口シャフト５の外側で絶縁されたスリップリングへのワイヤを有し、ＥＬ（２４）供給のためのそれぞれの静止ブラシおよび前記回転装置（２）のカスタム回転のための前記シャフト（３、５）の１つに接続された個別のモータと接触し、または、前記回転装置（２）の単一シャフト（３、５）の軸方向外側の電気ＥＬ（２４）モータは中央に配置され、保護ハウジングを中心として取り付けられ、ガスの気密シーリングのために磁気結合を介して前記ＨＰ（１１）の前記コンプレッサに連結され、前記電気ＥＬ（２４）モータは、前記回転装置（２）のカスタマイズされたｒｐｍを同時に提供するために前記回転装置（２）に取り付けられたステータおよび／または拡散器に対して前記コンプレッサからのＨＰ流体の動力を可能にすることによって、前記コンプレッサおよび前記回転装置（２）の両方に回転をもたらすように適合させることができ、いくつかの熱ポンプにおいて、磁気結合および共通モータによって連結され得る、請求項１または４に記載の装置。

【請求項8】

追加の水蒸気を有する前記合成ガスは、断熱チャネルにおいてＳＭＲ（８）またはＷＧＳ（９）から直接、少なくとも１つのＨＰに磁気結合によって連結された回転軸（１）における少なくとも１つの蒸気タービンへのチャネル内に内側へ導かれ、ＥＬ（２４）の回転力を低減させ、前記蒸気タービンの有無にかかわらず前記ＨＰ（１１）におけるコンプレッサ作業量が一定であるように適合される、請求項１または４に記載の装置。

【請求項9】

ＳＭＲ８およびＷＧＳ９内の上記触媒は、酸化物を有する、または有さない任意の形態であってよく、白金、ニッケル、イリジウム、コバルト、鉄、イットリウム、ジルコニウム、ストロンチウム、ランタン、マンガン、銅、亜鉛、アルミニウム、または同様の特性を有する材料の組み合わせであってよい、請求項１または６に記載の装置。

【請求項10】

入口から出口までのチャネルは、全ての熱交換器との間で断熱されている、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

流体の移動が生じる軸方向パイプは、長さの前部または一部が波形である、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

軸方向チューブを支持するワッシャは、半径の全部または一部が波形である、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記回転装置２および前記軸方向チューブを支持するディスクおよび端部キャップは、軸方向中空半球／球状キャップを有し、対面形状を越えて、前記装置のチャネルを形成するために外側の半球に隣接した内側の半球に外部ショベルを有する、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記回転装置（２）は、液体が流路を部分的に満たす前記周囲部における少なくとも１つの包囲チャネルであってよい自己バランス剤と位置合わせされる、請求項１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、追加された炭化水素および水を分解／改質することによって水素（Ｈ_２）および二酸化炭素（ＣＯ_２）を生成するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化水素（ＨＣ）は、多数の炭素原子および水素原子（Ｃ_ｍＨ_ｎ）の結合であり、気体または液体の形態であってよく、たとえばメタン（ＣＨ_４）であってよい。

【0003】

入口流体ＨＣおよび水から加熱および触媒プロセスを介して水素およびＣＯ_２の生成物を生成するための現在の方法および装置は、主に、メタンおよび水蒸気メタン改質（ＳＭＲ）触媒反応器を用いて行われており、これは、Ｈ_２、ＣＯ、およびいくらかのＣＯ_２を含む合成ガスを生成し、これらは水蒸気とともに、水およびＣＯをさらに多くのＨ_２およびＣＯ_２に変換する水性ガスシフト（ＷＧＳ）触媒反応器に導かれ、わずかな残留水分が、好適な変換におけるＷＧＳの主な生成物である。その後、混合物は、ガスセパレータ（ＳＥＰ）に導かれ、ＳＥＰを介してＨ_２およびＣＯ_２が互いに分離される前に残留蒸気が凝縮されてよく、現在は、通常、圧力スイング吸着法（ＰＳＡ）システムおよび／またはアミン溶液が用いられる。さらに、ＣＯ_２およびＨ_２は各々圧縮され、ＣＯ_２は、利用または貯蔵（ＣＣＵＳ）され、Ｈ_２は、利用前に扱いやすくするために、さらに高圧圧縮または液化され得る。

【0004】

現在のＳＭＲプラントの課題は、吸熱性であるために大量の供給熱エネルギを必要とすることであり、この熱の一部は、発熱性であるＷＧＳから得られ、メタンガスが用いられる場合、合計すると理論的な熱入力エネルギは生成される水素の１７．５％になる。実際は、熱の最大５０％がエネルギで供給され、多くの場合、追加されたメタンの一部の燃焼によって供給される。この大きな損失は、主に、吸熱性が高く十分な熱エネルギを供給する時間がないＳＭＲでの冷却を回避するために、通常、流量が毎秒２５ｃｍを超えないようにプラントが大きくなくてはならないという事実による熱放射に起因する。その結果、動作中に触媒を分解する温度変動も生じ、少なくとも２年ごとに交換の必要がある。また、燃焼による排気は、熱損失をもたらすだけでなく、たとえばＣＯ_２および未燃焼メタンなどの著しい温室効果ガスを含み、これはＣＯ_２よりも２５倍以上、気候に悪影響を及ぼす。排気ガスからのＣＯ_２捕捉は、供給される空気から生じる大量の窒素（Ｎ）によって、はるかにエネルギ消費量が多い。

【0005】

Ｈ_２およびＣＯ_２を分離するために、現在の分離プラントは大型で、ＳＭＲプラント全体の５０％ものコストがかかり、動作中も非常にエネルギ消費量が多い。

【0006】

当初、プラント内の圧力を高め、分解に消費される以上の水を追加することが有益であると思われた。その結果、メタンの分圧は有益に低下し、水蒸気は、ＳＭＲ内のプロセスに対する直接的な熱媒体、およびＷＧＳ内のプロセスからの直接熱媒体としても作用し、大幅に小さく高効率の設備の可能性とともに、速い流れ、温度安定性、改善された反応を可能にするだけでなく、余分な水蒸気が凝縮される際に排出ガスがより高圧になり得る。しかしながら、現在の静止プラントは、余分な供給水から十分な熱をリサイクルすることができないため、また高い圧力が高い材料コストを伴うことも原因となり、不経済である。一部または全ての熱入力が熱ポンプ（ＨＰ）を介して供給され、その低温側は、生成物から熱を収集した結果、熱損失を少なくすることができ、ＨＰの低温側は、少なくともＣＯ_２を液化することによって排出ガスを分離することができるが、現在の静止プラントでは、高温および低温を達成するために大型のコンプレッサ、タービン、および熱交換器を多く有する大型ＨＰプラントが必要であり、現在の静止ＨＰを不経済にしている。

【発明の概要】

【0007】

本発明の目的は、高温および高圧に適合された水素およびＣＯ_２生成のための小型かつ経済的な装置を製造することである。装置は、排出前に液化される水素およびＣＯ_２の生成のために炭化水素および水が追加されて、回転可能に構成され、この装置は、行き来する流体チャネルを有する回転のために適合された任意の形態の蒸発器、ＳＭＲ、ＷＧＳ、ＳＥＰ、およびＨＰを含み、一定の回転および高いＧの下で、ＨＰは、ＳＭＲの後の生成物から、ＷＧＳ、ＳＥＰから、および装置外の周囲から部分的に得るＳＭＲに必要な熱を供給し、ここでＨＰガスが最初にＨＰのコンプレッサで圧縮され、ほとんどがＨＰガスに影響を及ぼす遠心力（Ｇ）から得られ、ＨＰガスはチャネル内で周囲部における蒸発器まで外側に向かって高温になり、ここで熱は、追加およびリサイクルされた余分な水を、追加および加熱された炭化水素を伴う乾燥水蒸気に間接的に変換し、その後、それらはＳＭＲ内に導かれ、ＨＰヘビーガスは、熱を与えて蒸発した後、内側に導かれ、間接的な熱を効果的に回収し、生成物を冷却しながら、内側の減圧から即時に冷たくなる。高いＧは、流体と回転装置のＳＭＲ、ＷＧＳ、ＳＥＰ、および熱交換器との間の著しい物質輸送および接触を高め、現行の静止プラントと比較して著しく効率的かつ小型にする。

【0008】

これは、添付の説明および特許請求の範囲に係る装置によって達成される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

以下、本発明は、添付図面を参照して詳しく説明され、本発明の追加の特性および利点は、後続の詳細な説明に示される。

【0010】

【図1】本発明の原理図を示し、回転軸に沿った切断面および回転装置の半分が示される。他方の半分は、長手方向回転軸の片側に沿って出現する半分構造の鏡像であり、入口、出口、チャネルを有する軸受支持された回転可能な回転装置を示し、供給および反応チャネル内に流体を含む様々な熱交換器、蒸発器、ＳＭＲ、ＷＧＳ、ＳＥＰ、およびＨＰを含み、これらは一体となって回転軸の周りにバランスのとれた円筒形状を形成する。図内の下向きの矢印は、Ｇの増加によって圧縮される周囲部に向かう外向きのチャネル内の流体を記号で表し、図内の上向きの矢印は、Ｇの減少によって回転軸に向かって減圧される内向きのチャネル内の流体を記号で表している。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１および図の簡単な説明によると、回転軸１に沿って長手方向断面が示され、その片側に円筒形状の回転装置２があり、入口側に、入口軸受４で支持された中空入口シャフト３を有し、同様に出口側の中空出口シャフト５には出口軸受６があり、回転装置２を回転可能にしている。回転装置２は、周囲部から、蒸発器７、ＳＭＲ８、ＷＧＳ９、および熱ポンプＨＰ１１を含み、支持しており、中空入口シャフト３の内側の入口側に、パイプの内側端部に対し回転装置２の内側をシールする手段で取り付けられた、回転軸１の周りの軸方向チューブ内に炭化水素（ＨＣ）入口チャネル１２が配置され、さらに、ＨＣが導かれる蒸発器７の一方の軸方向側に外向きに分岐するいくつかの径方向ＨＣチャネル１５に接続する。蒸発器７の形状は、回転装置２の周辺チューブの周囲部に内側に沿って支持された中空円筒形である。分解のためのプロセス水のための水入口チャネル１３は、ＨＣ入口チャネル１２の周りの軸方向パイプにおいて室内に導かれ、ＨＣ入口チャネル１２への内側端部の軸方向外側で、パイプの外側の内側端部に向かって回転装置２の内側をシールする手段で固定され、さらに戻り水チャネル２６に接続し、ここで全体的にいくつかの径方向水チャネル１４の内部および蒸発器７へ外側に分岐し、水は、ＨＣ流体が導かれるのと同じ端部に導かれる。図において、径方向ＨＣチャネル１５および径方向水チャネル１４の両方が、圧縮しガスが高温になる遠心力の増加によって外向きの矢印／流体チャネルに圧縮１６の記号で示されている。これは、全ての外向きの径方向チャネルにも適用される。蒸発器７において、ＨＣは水と混合され、両者はガスまたは液体の形態であってよく、ＨＰ１１および熱流体チャネル２５からの熱によって、周囲部から間接的に加熱され、熱伝達のための適合された熱および余分な水蒸気を有する乾燥ガス混合物となり、いくつかの内向きのチャネル／孔内で外周におけるＳＭＲ８の一端に導かれ、ここで、蒸発器７の内周に向かう位置にあり、ＳＭＲ８内の安定した温度のために外周を通ってＳＭＲ８内に内向きに追加の熱を提供する。消費されなかった余分な水蒸気を伴う合成ガス（水素、ＣＯ、およびいくらかのＣＯ_２）に変換されるガス混合物の吸熱触媒分解において、合成ガスは、ＳＭＲを通って内周の他方の端部に導かれ、ここで合成ガスは、蒸発器７が低圧によって内向きに冷却され、図内で冷却流体チャネル１７上の膨張記号で表現された後、ＳＭＲ熱交換器２０内のＨＰ１１冷却剤に間接的な熱を供給する。これは、異なる流体を有する他の内向きチャネル１８、１９、および２１の全てに関して同じである。合成ガスおよび余分な水蒸気は、ＳＭＲ熱交換器２０内の冷却流体に熱を放出した後、発熱／放熱プロセスにおける適合された触媒を含むＷＧＳ９の一端に内向きに分岐するいくつかのＳＭＲ合成ガスチャネル１８内にさらに輸送され、ＣＯおよび水蒸気の残留分を、余分な水蒸気を伴う最終生成物であるさらに多くのＨ_２およびＣＯ_２に変換し、これらは、ＳＥＰ（セパレータ）１０の軸方向端部内に内向きに分岐するいくつかのＷＧＳ合成ガスチャネル１９内で内向きに輸送され、冷却流体チャネル２１から供給された冷媒は、まず、ＳＥＰ１０内に導かれ、ＳＥＰ１０への冷たさおよびＨＰ１１に出入りする熱を示す、周囲部から冷却流体チャネル２１に接続された両矢印で示す冷却流体のＳＥＰ冷却チャネル２２を介してＨＰ１１に熱を収集する。ＳＥＰ１０における生成物の冷却は、まず、余分な水蒸気の全てを液体水に凝縮し、液体水は、戻り水チャネル２６を介してリサイクルのために分流される。水蒸気が凝縮すると、残留ガスに対して分圧が大幅に上昇し、ＣＯ_２が凝縮して液体となり、ＣＯ_２出口チャネル２７を介して加圧放出される実質的に全てのＣＯ_２がさらに冷却液化され、これは水入口チャネル１３に関して説明したものと同じであってよい。一連の内向きの熱交換器の後、セパレータＳＥＰ１０に残ったガスは、Ｈ_２が比較的清浄かつ低温であり、Ｈ_２出口チャネル２８を介して高圧下で放出され、これはＨＣ入口チャネル１２に関して説明したものと同じであってよい。全ての熱は、高いＧにおいて大きな対流を有する流体内へ内向きに急速に伝達される。これにより、高いＧで熱を急速に内側に輸送し、冷たさを急速に外側に輸送する熱交換器と流体との間の良好かつ高速な接触がもたらされ、その後、触媒を有する反応器において、物質輸送が多く余分な水蒸気を有するＳＭＲ８およびＷＧＳ９と同様に、反応器内で比較的安定した温度が維持されるので、可能な限り迅速に実装することが可能であると同時に、ＳＭＲ８およびＷＧＳ９への入口生成物をＳＥＰ１０に向かう内側への新たな生成物への変換が増加する。高いＧの間、熱は、流体内で外側に移動することが困難であるため、断熱材として作用し、たとえば流体が高いＧで内部の熱を層状に流れる中空円筒形内の蒸発器７の外側の冷たい流体など、所望に応じて回転装置で利用することができ、外周チューブが比較的低温に維持され、支持のための強度が維持される。

【0012】

図１に示すように、回転装置２およびその内容物７、８、９、１０、１１と、熱交換器（不図示）とは、異なる寸法、材料、および半径の軸方向チューブで、場合によっては互いに内側または後側に配置され得る。チューブは、回転軸１を取り囲み、回転軸１を中心としており、内部のチューブは、外側の流体にほぼ浮遊した状態となり、ロータ内部の管は比較的細く、必要な熱交換を改善することができる。最も外側にある最も大きく大型の管は、回転装置２の周囲部であり、蒸発器７内の加熱流体の周囲部であってよい。内側にある次の管は、加熱流体と蒸発器７との間の熱交換チューブであり、ここで、供給された水と炭化水素との混合物は加熱されて高温乾燥ガスとなり、次の熱交換パイプによって定位置に保持され、ここで熱を放出し、このパイプは、内側半径によって次のチューブとの空間を形成するＳＭＲ８の外周チューブでもある。蒸発器７からのガス混合物は、いくつかのチャネル／孔を通り、ＳＭＲ８室の周囲部にある一端に導かれる。ＳＭＲは、水蒸気およびＨＣの一部をＨ_２、ＣＯ、およびいくらかのＣＯ_２に変換する触媒を含む。ＳＭＲ８内の軸方向チューブは、温度断熱され、このチューブ内に、ＳＭＲ熱交換器２０が、熱交換器チューブを間に有する２つの中空円筒形コンパートメントを有して配置されてよく、最も外側の空洞には、ＳＭＲ８の内周における他方の端部から複数のチャネル／孔を介してＳＭＲ熱交換器２０の合成ガスチャネル内へ軸方向高温流体合成ガスチャネルが形成され、最も内側のコンパートメントは、蒸発器７の端部からいくつかの径方向低温流体チャネル１７を介して導かれる低温流体のための部屋であり、Ｇが低く圧力が低い内側の低温流体は、外側の合成ガスから熱交換器チューブを介して熱を収集する低温流体のためのＳＭＲ熱交換器２０内の部屋への途中で冷却される。ＳＭＲ熱交換器２０の内側には、ＷＧＳ９の外周を形成し、ＷＧＳ９から内側へ熱を輸送する熱交換器チューブを有する空間を形成する断熱チューブが存在してよく、ここで全ての合成ガスおよび余分な水蒸気は、ＳＭＲ熱交換器２０の一端における軸方向合成ガスチャネルからの複数の径方向ＳＭＲ合成ガスチャネル１８から、ＷＧＳ９の一端に入り、ここで流体は、適合した触媒によって軸方向に変換されてより多くのＨ_２およびＣＯ_２となり、これらは、他の合成ガスおよび余分な水蒸気とともに、他方の端部の内周チューブから、いくつかの径方向ＷＧＳ合成ガスチャネル１９または孔内へ内側に、回転軸に向かって内側に互いに内部に空間を有するいくつかの軸方向チューブから成る一連の熱交換器から成るＳＥＰ１０まで内側に輸送され、ここで、１つおきの空間が生成物用であり、他方は、生成物の熱交換器空間から内側に熱を収集するために内部になくてはならない冷却流体用であり、冷却流体は、最初に、排出液体である余分な水を戻り水チャネル２６内に凝縮し、その直後、ＣＯ_２が凝縮し、液体になる前にさらなる冷却の後、ＣＯ_２出口チャネル２７内に加圧および冷却され、最終的に、Ｈ_２出口チャネル２８に低温の加圧された純粋なＨ_２ガスが排出される。上述したものと同様のいくつかの熱交換器があってよく、ＳＭＲ８およびＷＧＳ９の径方向内側に取り付けられ、水および炭化水素を、蒸発器７への外向きの経路において加熱し、および／または、これらの熱交換器は、内向きの経路上で低温流体を加熱し、および／または、最初に蒸発器７から最も低い温度のために直接セパレータ１０内に導かれた後、再び１または複数の熱交換器へ外向きに導かれ、輸送中に熱を収集し、使用される場合に軸方向コンプレッサロータに適合された内側のステータを有してもよいチューブによって支持されるＨＰ１１へ内向きに導かれる。あるいは、円筒形チューブおよび少なくとも１つの遠心コンプレッサおよび周囲部にある外向きのショベル拡散器は、加熱流体チャネル２５に接続される。

【0013】

回転軸を取り巻く上述の軸方向チューブは、回転装置２によってさらに中心に置かれて支持され、全てのチャネルが互いに対して手段を用いてシールおよび固定されるディスク（不図示）に向かって、端部にある手段によって支持およびシールされる。これらのディスクは、ディスクを通る軸方向チャネルと、軸方向チューブチャネルを介して回転装置内の全ての流体を輸送するための、全てのチャネルの外側／内側の取付け点に対するシールおよびファスナで全ての入口および出口に連結された、ディスク内またはディスク間の径方向チャネルとを有してよい。

【0014】

熱ポンプＨＰ１１は、実際には、原理図に示されるよりも回転軸に近い位置にあり、軸流式および／または遠心式であってよいコンプレッサ（不図示）を含み、そのシャフトは、回転装置２の回転軸１に沿って中央に位置し、回転のためにＥＬ２４モータ（不図示）に連結され、外側出口シャフト５において絶縁されたスリップリングに絶縁ワイヤでＨＰ１１の回路内に封入された回転軸１を中心とする回転装置２内で平衡を保たれ適合されてよく、ＥＬ２４の供給のためのそれぞれの静止ブラシと接触し、回転装置２のカスタム回転のためにシャフト３、５の一方に個別のモータ（不図示）が接続される。あるいは、回転装置２の単一シャフト３、５の軸方向外側にある電気ＥＬ２４モータ（不図示）は、ガスの気密シーリングのための磁気結合を介してＨＰ１１コンプレッサに連結され、電気モータは、回転装置２に取り付けられたステータおよび／または拡散器に対しコンプレッサからのＨＰ流体の動力を可能にし、カスタマイズされた所望の回転力を供給することによって、コンプレッサおよび回転装置２の両方に回転をもたらす。一方、ＨＰ１１は、低温流体入口／出口２３チャネルを有するロータの外側に配置されてもよく、または、ロータの内側に小さなＨＰ、外側に大きなＨＰがあり、それらの低温流体入口／出口２３チャネルが連結されてもよい。

【0015】

特別なＨＰ１１の目的は、熱および冷気を生成することであり、これは、消費されず低い熱容量（Ｃｐ）を有する重いガスを用いて行われ、キセノンまたはカスタムガス状混合ガスであってよく、運転中も密閉されたＨＰ１１回路全体で加圧され、流体は、外側に向かう経路では加熱流体、内側に向かう経路およびＨＰ１１のコンプレッサへの全経路で低温流体と称される。ＨＰ回路における主な熱生成は、コンプレッサの後で起こるので、その後、高い遠心力（Ｇ）によって圧縮される重い流体ガスの分岐径方向熱流体チャネル２５内で、より多くの熱が外側に形成され、最終的には、プロセスを実行するために、内側へ向かって蒸発器７およびＳＭＲ８の両方に、適合された量で周囲部から間接的に放出される。これは、外側の熱流体の熱流体チャネル２５において、および内側でＨＰ１１に戻る冷却流体チャネル１７、２０、２１、２２、２３における絶対デルタ温度（

【数1】

）に等しく、流体は、蒸発器７から冷却流体チャネルを通って再び内側へ戻る道で冷却流体に変わる。熱が蒸発器７までの周囲部で放出され、冷却流体チャネル１７、２１内へ内側に向けられた後、等しい半径の他の製品よりも瞬時に大幅に冷たくなる。したがって、低温流体は、内側の大きな戻り熱を受け取る。ＳＭＲ熱交換器２０の場合のように、周囲部に向かってさらに外側でより多くの熱を受け取ると、セパレータ１０のように中心部での冷たさが少なくなり、よりＧが高い冷たい冷却流体を再び内側へ駆動することができるように、ＨＰ１１内の加熱流体に対する必要な圧縮仕事も少なくなる。しかしながら、冷却流体は、最初、いくつかの径方向チャネル内に直接向けられてもよく、径方向チャネルは、可能な最低温度の冷却流体のためのセパレータ１０に対し内側に分岐し、製品から熱を受け取るために熱流体がＳＭＲ熱交換器２０の外側に向けられる前に最適な分離をもたらし、または、冷却流体は、ＳＥＰ１０からＳＥＰ冷却チャネル２２を介して直接ＨＰ１１へ導かれ、または、冷却流体出口２３を介して最初にロータの外側へ導かれ、周囲から間接的に熱を集めて、その後、冷却流体入口２３を介してＨＰ１１内へ導かれ、ここで各チャネルは、原理図における外／内への共通矢印で示される。ＳＭＲ熱交換器２０および／またはＷＧＳ９内の同様の熱交換器における合成ガスの適合された冷却は、代替として、蒸発器７より前で蒸発する、径方向水チャネル１４および径方向ＨＣチャネル１５内を外側に向かう水およびＨＶによって行われ得る。上述したＨＰ１１回路は、蒸発器７からＳＥＰ１０に至り、その後再びＳＭＲ熱交換器まで外側へ向かう上述したＨＰ１１回路は、ＨＰ１１における高い圧縮仕事を必要とするが、それでもなお、このエネルギは、流体が動かない場合よりも全ての流体が外側および内側へ動く場合に等しい回転抵抗を有する回転装置２の一定の回転によって、すなわち流体の動きの有無にかかわらず巨大なロータであるかのように、ＳＭＲ８が必要とする吸熱エネルギよりも低い。周囲部からのＨＰ１１の冷却チャネルは、発熱／熱生成ＷＧＳ９内の熱交換器（不図示）を介して設けられてもよく、これと間接的に接触し、熱交換器内の冷却流体によって間接的に冷却されたガスが放出され、冷却流体はセパレータ１０へのチャネル内に、または直接ＨＰ１１へ導かれる。入口チャネルで周囲から間接的に熱を収集するためにロータの冷却流体出口／入口２３チャネルを有する冷却回路の場合、冷却流体は同じガスであってよく、ロータの内側回路内のチャネルに直接連結されてよく、または、ＨＰ１１のコンプレッサの前に熱交換器を介して内側回路冷却流体に熱交換器を介して熱を放出する不凍剤であってよい自身の流体を有する個別の回路であってもよい。

【0016】

回転装置２は、示されたＨＰ１１よりも多くの、それ自体の密閉された高圧回路を有する熱ポンプを含んでよく、熱ポンプは、回転のために互いに磁気的に連結され、それらの間は密閉されてよく、あるいは、少なくとも１つのＨＰは、等しい回転方向で他のＨＰのシャフトに連結され、または逆回転であってよく、他のヒートポンプの少なくとも１つがより高い回転力を有し、上述したように回転装置２のカスタム回転を駆動する。例えば、ＨＰ回路は、前にある他の熱ポンプの少なくとも１つがＨ_２を予冷することによって出口（不図示）でＨ_２を液体にすることができ、冷たいＨ_２のみがＳＥＰ１０の底に残り、別のＨＰ回路は、アルゴン、ネオン、またはヘリウム、またはＨＰ１１に関して説明したのと同様にチャネル内に導かれて上記蒸発器７の外側のこれと同じ機能を有する別のＨＣ蒸発器に導かれる適切な圧力および量を有するカスタムガス混合物であってよいそれ自体の加圧ガスを冷却流体として含み、加熱流体ガスは、一方の端部へ導かれ、最も外側の熱流体チャンバへ導かれ、ＨＣ入口チャネル１２からは、液体低温メタン／ＬＮＧが専用チャネルにおいて内側ＨＣチャンバ内へのＨＣ蒸発器７の他方の端部内へ導かれ、ここで、周囲部において熱交換器チューブを介して供給された熱により、外側の熱流体からの熱との対向流間接熱交換器で液体メタンが蒸発してガスとなる。蒸発したメタンガスは、上述したように水／水蒸気とともにさらなる加熱のために第２の蒸発器７内へ導かれる前に、さらなる加熱のために、ＨＣ蒸発器からチャネル内へ内側に導かれる。ＨＣ蒸発器の出口からの冷却流体は、その後、液体メタンと同程度に冷却され得る。冷却流体の温度は、上述したように内側のチャネルにおいて回転軸１を取り巻くセパレータの最も内側の部分内へ向けられるとさらに低下し、ここで径方向冷却流体チャネルは、入口における少なくとも１つの圧力降下スロットルを介してさらに冷たくなり、または、冷却流体が他方の端部の出口に向かって熱を受け取る熱交換器チャネルを介してさらに冷たくなる非常に冷たい冷却流体で満たされた冷却流体熱交換器を形成する中心軸冷却チューブ内への閉鎖端部の一方に連結される。冷却流体熱交換器チューブの外側には、上述したものと同様の空間を形成する両端が閉鎖された新たなチューブが配置され、中心に置かれ、ここで高圧下の低温Ｈ_２は、ネオンと対向する入口の軸方向端部にあるチャネルから第１のセパレータ１０の前に導かれ対向流熱交換器を形成し、ここでＨ_２は、高圧のＨ_２に対する臨界温度よりも低く、Ｈ_２が液体になるために適合された温度および圧力を有する冷却流体に熱を放出する。Ｈ_２冷却シリンダは、Ｈ_２出口チャネル２８に導かれる前に、Ｈ_２をオルトＨ_２からパラＨ_２状態に変換するためのニッケル触媒を含む。冷却熱交換器からの冷媒流体は、冷却流体がＨＰ回路内のコンプレッサに導かれ、周囲部に向かう新たなサイクルが生じる前に、上述したように、ロータ内および／またはロータの外側からさらなる熱捕捉／冷却に向けられ得る。したがって、回転装置２は、外側で比較的低温であってよく、ロータの外側のプロセス、生成物、および環境から熱を得ることに加えて、低温の熱を利用するため、非常に高効率の装置を提供する。

【0017】

回転装置２は、より低いｒｐｍで動作することもでき、熱ポンプ（複数も可）内のコンプレッサ（複数も可）が主な圧縮および熱生成を行い、内側の軸方向熱交換器の入口における少なくとも１つの適合されたスロットルが存在し、その各々は、内側へ動くと冷却流体の適合された低い温度を提供するいくつかのスロットルを含んでよく、軸方向に凝縮し、その後、冷却流体が最終的にコンプレッサ（複数も可）に戻る前に、上述したように熱捕捉によって蒸発するようにも適合され得る。

【0018】

チャネル１２、１３および戻り水チャネル２６内の入口流体は、ＷＧＳ９および／またはＳＭＲ８および／またはＨＰ１１回路内の熱交換器を介して径方向チャネル１４、１５に導かれてもよく、ここでは、液体であり、所望の温度までさらにそれらを加熱する蒸発器７に到達する前に蒸発する場合、水チャネル１３、２６、１４および炭化水素チャネル１２、１５内で水が液体であるために十分であり得る熱を与える。液体が最も高い圧縮をもたらすので、より小さな半径での蒸発は、蒸発器７内により低い圧力を与え、さらにそこから内側に圧力を与える。これは、蒸発器７内に導かれる前に、最初に蒸気を適合半径まで内側に導く水トラップチャネル（不図示）によって適合され得る。チャネル１２、１３内の両方の入口流体が液体であり等しい温度である場合、それらは、水入口チャネル１３であってよい共通入口を有してよく、ここで、上述したようにいくつかの径方向水チャネル１４において全てまとめて外側に分流される前に、戻り水チャネル２６からの戻り水と混合される。この解決策では、ＨＣ入口チャネル１２は省かれ、または他の目的に使用されてよく、たとえば図示するように、外部熱交換器を介して周囲から熱を収集し、回路への手段で分流される冷却流体入口２３チャネル、および低温流体の冷却流体出口２３などが存在する。

【0019】

磁気結合を介して中心で１または複数の熱ポンプに連結された少なくとも１つの蒸気タービン（不図示）が中央に配置されてもよく、ここで、ＳＭＲ８からの余分な水蒸気を有する高温合成ガスは、最初に、蒸気タービンの入口に直接導かれ、蒸気タービンは、回転力を提供し、熱ポンプ（複数も可）のＥＬモータ（複数も可）に供給されるＥＬ２４電力と同等量が低減される。余分な水蒸気を有する合成ガスは、蒸気タービンの後、タービンを介した適合された低い圧力降下またはタービンを介した適合された高い圧力降下によって、チャネルを越えてＳＭＲ合成ガスチャネル１８に再び導かれ、その後、ＷＧＳ９の径方向外側にある軸方向熱交換器を介し、ここで、上述した手段を有する流体は、ＳＭＲ熱交換器２０内の冷却流体中にあってよい適合された熱を受け取り、上述したように場所を変え、ここで、最も外側にある暖かい冷却流体および余分な水蒸気を有する蒸気タービンからの合成ガスは底にあり、適合された加熱の後、上述したＷＧＳ合成ガスチャネル１９を介してＷＧＳ９に導かれる。蒸気タービン後の圧力は、各流体を凝縮させるために、ガスおよび水蒸気が、ＳＥＰ１０内の温度の冷却流体と比べてそれらの臨界温度よりも低いＳＥＰ１０内の圧力に到達するほど低くならないように適合される必要がある。合成ガスおよび追加の水蒸気は、ＷＧＳ合成ガスチャネル１９から上記蒸気タービンにも供給されてよく、ここで流体は、上述したようにさらなる凝縮のためにカスタム圧力でＳＥＰ１０に向けられる。ＳＥＰ１０に対する低温のためのカスタム膨張に作用するように利用するために、各冷却流体の中心に少なくとも１つのカスタムタービンが存在してもよい。

【0020】

ＷＧＳ９は、低温（ＬＴ）範囲および高温（ＨＴ）範囲から成り、各領域に適合された触媒を有する。

【0021】

ここまで、ＳＭＲ８の径方向内側に位置するＷＧＳ９に言及したが、ＷＧＳ９は、回転装置２の周囲部に、蒸発器７およびＳＭＲ８の端部の一方に軸方向長手方向に隣接して配置されてもよく、内側半径は、好ましくはＳＭＲ８と同様であってよい。したがって、ＷＧＳ９は、軸方向に短くなり、好適な高いＧで動作することができ、内側半径において以前と同じ容量でありながら小さくすることができる。ＷＧＳ９および熱交換器への／からの入口／出口は、上述したものと同様であってよい。

【0022】

回転装置２は、各端部の中心において入口軸受４および出口軸受６を支持する円筒形保護ハウジング（不図示）内に収容され、保護ハウジングとシャフト３、５（不図示）との間にダイナミックシールが取り付けられてもよく、これは好ましくは、ラジアル軸受、ボール付き軸方向軸受、または潤滑および温度バランス手段を有して適合された滑り軸受であってよい各軸受４、６の両側にあってよい。保護ケーシングの内側は、回転装置２からの回転抵抗、雑音、および熱損失を低減する低圧／真空を形成するためのチャネルおよび手段を有してよい。保護ハウジングは、上記入口および出口に連結手段を有する固定部に水平または垂直に配置され得る。中央に配置された保護ケーシングの一端には、ＨＰ１１コンプレッサのための、および／または回転装置２の回転のためのモータが取り付けられ、任意選択的に、コンプレッサモータがＨＰ１１回路内に存在するブラシが取り付けられる。

【0023】

カスタムグランドボックス（不図示）は、各入口チャネル１２、１３、２３および各出口チャネル２７、２８、２３に連結され、グランドボックス内の静止部分は、手段によって保護ケーシングに取り付けられ中央に配置される。グランドボックスは、高い回転数、温度、圧力、流体出入りのためのカスタム固定摺動面を有するカートリッジシールタイプであってよく、摺動面はカーバイド製であってよい。

【0024】

ＳＭＲ８は、ＳＭＲ８内の内周および外周全体に向かってその周りに配置された、回転軸１に垂直ないくつかの薄型触媒ディスク（不図示）で充填され、配置され得る。ディスクは薄く、半径方向後方に曲がった小さなショベルと、多孔質触媒表面構造とを側面全体に有してよく、全てのショベルは、回転方向に後方に曲げられてよく、あるいは１枚おきにそうなっており、それらの間で１枚おきに、前方に曲げられたショベルを両側に有する。ショベルは、互いに押し付けられると交差し、軸方向に互いに重なり合う。これにより、それらの間に適合された空間が形成され、かつ、ディスクおよびショベルに沿って外側／内側に流体が動く際の密度変化によってさらなる混合をもたらす高いＧに加えて、より良い乱流がもたらされ、これは、触媒との良好な接触をもたらし、ディスクおよびＳＭＲ内のガスの両方を介して余分な熱を内側に伝達する、周囲部上の蒸発器７からの余分な水蒸気および熱における熱搬送により、極度に冷却することなく非常に高速で進行可能な変換を増加させる。自己支持型ディスクコアは、回転および動作中にＳＭＲ内の温度、酸化、および力に耐える材料で作られる。ディスクの表面は、１または複数の触媒でコーティングされ、それらは、ディスクを介した周囲部からの、およびＳＭＲ８内での熱伝達のために、ＳＭＲ８の内周および外周と接触して中央に配置される。各ディスクは、内周および外周に沿って均等に位置するいくつかの孔または半円形の溝を有し、これは組立て位置において、ＳＭＲ８の内周および外周の軸方向チャネルを形成する。ディスクのいくつかは、内周または外周のいずれかに沿ったこれらの孔または溝を有さず、ここから、ＳＭＲ８の一端の周囲部における流体の入口、およびカスタム数のディスクの後、ディスクは、その周囲部に孔／溝を有さず、周囲部に沿った軸方向チャネルを遮断するので、流体は、他方のディスク間で内周チャネルに沿って内側に流れる必要がある。外周キャナルを閉鎖したディスクと等しい数のディスクの後、内周に孔／溝を有さないディスクが内周にある。これにより、流体は再び外側に押し出され、同様に、さらにＳＭＲ８を通って複数回、内側および外側へ続き、他方の端部の内周における上述したような流体のための出口に至る。ＷＧＳ９およびＨ_２液化チャンバは、それらのカスタム触媒ディスクと同じ方法で構成され得る。

【0025】

回転装置２の内部には大きな温度変化があり、温度上昇による材料の膨張および低温での収縮により、緊密性を保ちながら過度の応力を加えずにこの動きを捕捉することができる適合された径方向および軸方向の膨張ゾーンが配置され、不均衡および漏洩を防ぐために回転装置２の一部を定位置に保持するために適合されたブレースを提供する。これは、パイプの長さの全体または一部に、回転軸に対して完全に横方向の波形／皺を有するか、または等しいパイプ厚さを付与し、軸方向に適合された軸方向のばね支持体を得るように外側および内側の同じ位置における同じ箇所に波形の雄ねじおよび雌ねじに類似し得る形状を有する、上述した全てのパイプ／中空シリンダによって、好適な箇所（不図示）で行われ得る。同様に、これは、パイプ端部を支持するディスクに完全にまたは部分的に径方向に配置されてもよい。ＳＭＲ８およびＷＧＳ９における上述した触媒ディスクは、これらに適合され、内周および外周において適合された孔／溝で定位置にねじ込まれて軸方向チャネルを形成し、これはねじ山を辿り、または横方向の波形とねじ山によって、内側および外側パイプが挿入され、その外側側面は、波形の内部ピークに載る。内側および外側パイプは、好ましくは、触媒ディスクの孔／溝に代わる一連の孔を有して適合され、内側／外側パイプの孔が各波形から出入りするように適合されるという点で、上述したものと同じ機能のために適合され得る。

【0026】

回転装置２の端部キャップは、外側のチューブに取り付けられてこれをシールし、各軸３、５を中心としており、好ましくは、壁が半径方向外側に等しい厚さであってよく、各端部で軸方向外側に面する、中空半球／球状キャップの形状を有する球体であってよい。これにより、径方向および軸方向への可撓性が高くなるとともに、所望の強度を達成するための材料使用量が低減される。上記で説明したディスクも同じ形状（不図示）を有してよく、端部において全てのパイプを支持し、各半球が各端部で別のチューブに軸方向に取り付けられてこれをシールする。外部ショベルを有する内側の各半球間の空間は、外側の半球の内側に向かってバランスをとって中央に配置され、外側／内側への流体用チャネルを完全または部分的に形成することができ、異なる流体が同じチャネルを共有してよいが、チャネルは、回転装置２内の反応器または熱交換器への／からの別のチャネルにおいて手段を用いて導かれる半径で他の流体に対してシールされる。端部キャップは、まず周囲部から軸方向外側に湾曲し、半径で再び完全または部分的に軸方向内側に弧を描き、中心で端部キャップに取り付けられたシャフト３、５が互いの端部に軸方向に近付くような形状を有してもよい。保護ハウジングは、回転装置２が外側に有するのと同じ形状を有し、それらの間に適合されたクリアランスを有する。

【0027】

入口から出口までの回転装置のチャネルは、手段によって、全ての熱交換器および全ての回転部品７、８、９、１０、１１との間で断熱され得る。

【0028】

回転装置２は、回転およびプロセス中に強度が維持されるように、高い回転力、高圧、高温および低温、および化学反応に耐える必要な材料を有さなければならない。

【0029】

熱交換器は、動作する際の温度および圧力に対して良好な熱伝導性および強度を持つ材料を有する必要がある。

【0030】

回転装置は、液体が部分的に流路を満たす周囲部における少なくとも１つの包囲チャネルであってよい自己バランス剤によって位置合わせされ得る。

【0031】

回転装置２は、ファスナ、シーラント、絶縁体、および触媒で組み立てられたいくつかの部品で説明された。しかしながら、ロータ全体またはその一部は、３Ｄ印刷されてもよく、各媒体および一貫性が軸方向に層状に構築され、同時に接合されるチャネルを有する完全にバランスのとれた緊密なロータを形成する。

【0032】

ＳＭＲ８およびＷＧＳ９における上述した触媒は、酸化物を有するまたは有さない任意の形態であってよく、白金、ニッケル、イリジウム、コバルト、鉄、イットリウム、ジルコニウム、ストロンチウム、ランタン、マンガン、銅、亜鉛、アルミニウム、または同様の特性を持つ材料の組み合わせであってよい。

【0033】

図１は原理図であり、装置の実際の設計を示すものではない。

【符号の説明】

【0034】

１ 回転軸
２ 回転装置、以下を含む。
３ 入口シャフト、中空
４ 入口軸受
５ 出口シャフト、中空
６ 出口軸受
７ 蒸発器
８ ＳＭＲ（水蒸気メタン改質器）反応器
９ ＷＧＳ（水性ガスシフト）反応器
１０ ＳＥＰ（セパレータ）、一連の軸方向熱交換器を含む凝縮セパレータであって、熱は、生成物から、ＳＥＰの高温生成物よりも小さい半径を有する冷却流体に奪われる。
１１ ＨＰ（熱ポンプ）、コンプレッサを含む。
１２ ＨＣ入口チャネル（ＨＣ＝炭化水素）、軸方向パイプ。
１３ 水入口チャネル、ＨＣ入口チャネル１２の周りの軸方向パイプ内の空間で水を処理する。
１４ 径方向水チャネル、中央水入口チャネル１３、２６から蒸発器７まで外側に分岐する。
１５ 径方向ＨＣチャネル、中央ＨＣ入口チャネル１２から蒸発器７まで外側に分岐する。
１６ 圧縮、ガスが高温になる遠心力の増加の全ての外向きの矢印／流体に対する記号。
１７ 蒸発器７からの冷却流体チャネル、遠心力が減少しガスが低温になる全ての内向きの矢印／流体に等しい、減圧記号。
１８ ＳＭＲ合成ガスチャネル、ＳＭＲ熱交換器２０からＷＧＳ９の一端へ内側に分岐。
１９ ＷＧＳ合成ガスチャネル、ＷＧＳ９の出口からいくつかのチャネル内へ内側に分岐し、周囲部でＳＥＰ１０の一端に入る。
２０ ＳＭＲ熱交換器、ＳＭＲ８からのＳＭＲ合成ガスチャネル１８から熱を収集する。
２１ 冷却流体チャネル、ＳＭＲ熱交換器２０の端部から冷却流体のために内側に径方向に分岐し、矢印で示すようにＷＧＳ９から内向きに熱を受け取る。
２２ ＳＥＰ冷却チャネル、冷却流体チャネル２１からＳＥＰ１０内への、またＳＥＰ１０からＨＰ１１への冷却流体用であり、ＳＥＰ１０を出入りする各チャネルに関して共通の矢印で図示される。
２３ 冷却流体出口チャネルおよび冷却流体入口チャネル、周囲熱を収集し、各チャネルに関して共通の矢印で図示される。
２４ ＥＬ、ＨＰ１１内のコンプレッサおよび回転装置２を駆動する電気モータに供給される電力。
２５ 熱流体チャネル、ＨＰ１１から蒸発器７の周囲部まで、チャネル内の加熱流体の温度が外側に向かって上昇する。
２６ 戻り水チャネル、ＳＥＰ１０からの凝縮液体水用。
２７ ＣＯ_２出口チャネル、ＳＥＰ１０からの凝縮低温ＣＯ_２用。
２８ Ｈ_２出口チャネル、低温高圧Ｈ_２ガス、またはいくつかのＨＰ１１で液化されたガス。

【図1】

【国際調査報告】