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CN100377988C - 用于重整voc气体的装置和方法 - Google Patents

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CN100377988C CNB038266652A CN03826665A CN100377988C CN 100377988 C CN100377988 C CN 100377988C CN B038266652 A CNB038266652 A CN B038266652A CN 03826665 A CN03826665 A CN 03826665A CN 100377988 C CN100377988 C CN 100377988C
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Abstract

本发明提供了一种从碳氢化合物气体源产生重整油燃料的装置和方法。使用浓缩器(120)将具有低碳氢化合物浓度的气体(102)浓缩成气态(123)或液体(131)浓缩的VOC燃料。接着使用重整器(140)将浓缩的VOC燃料转变为重整油(145)。重整油(145)更易于被例如燃烧发动机、燃料电池、斯特林发动机、或将化学能转变成动能或电能的类似装置等能量转换装置(160)消耗。重整器(140)使得通常不适于用在能量转换装置(160)中的符合的碳氢化合物燃料转变成重整油(145)。重整油(145)可以直接供给能量转换装置(160)。

Description

用于重整VOC气体的装置和方法
相关申请
于2000年4月21日提交的美国申请第09/556072号VOLATILEORGANIC COMPOUND ABATEMENT THROUGH A FUEL CELL与本申请共同转让，并且结合于此作为参考。本申请与律师备案号203-0516METHOD AND DEVICE FOR USING VOC AS FUEL FOR AN ENGINE一起提交，所述律师备案号也与本申请共同转让，并且结合于此作为参考。
技术领域
本申请旨在提供一种将挥发性有机化合物(VOC)转换成能量的方法和装置。更具体地，本发明涉及使用浓缩器将稀释的碳氢化合物气体浓缩成气态或液态浓缩燃料的方法和装置。接着使用重整器将所述浓缩的VOC燃料转换成重整油(reformate)，并且通过能量转换装置转换成能量。
背景技术
各种制造、农业、污染补救和工业工艺产生具有稀释的碳氢化合物浓缩物的废气流。一些应用包括VOC携带在例如污染的土壤或水中的固体或液体介质中的情形。可将VOC转换成气体，并且与固体或液体介质分离。其它工艺产生或包含气态VOC。存在许多使VOC燃烧或氧化的工艺，但是本发明旨在回收能量。如果VOC的浓度或纯度足够大，且它们适于使能量转换装置(ECD)工作，则可将它们直接供给ECD。在其它情形下，这些稀释的碳氢化合物浓缩物有时能含量不足以直接使ECD有效工作。ECD包括例如燃烧发动机(内或外)、斯特林循环发动机、涡轮发动机、或燃料电池等将化学能转换成电能或动能的装置。在其它情况下，废气流具有足以使ECD工作的能含量，但是碳氢化合物的形式使得要求大幅修改ECD，以直接使用废气工作。例如，废气可包括具有各种浓缩物或微粒的复合的碳氢化合物。如果这些气体没有被处理或转化为重整油，则它们可能损坏ECD。
利用稀释的碳氢化合物浓缩物产生废气流的制造工艺目前点火(flare)或燃烧或作为助燃空气的部分供给ECD。使废气燃烧不会返回任何能量。使废气燃烧产生热量。回收电能或动能通常比回收热能有价值得多。于2002年1月1日出版并且结合于此作为参考的GB专利申请2364257将包含VOC的气流分成两股气流。第一股气流流向发动机的助燃空气入口，第二股气流留向燃烧单元。从发动机排出的热量与第二股气流混合，并且使第二股气流燃烧。这篇参考文献没有讲授使VOC浓缩，也没有讲授使VOC流到发动机的燃料入口。于1995年11月16日出版并且结合于此作为参考的WO9530470讲授了通过具有两个吸附/解吸单元使VOC在发动机中燃烧的装置，使得废气流和发动机可以彼此独立地工作。第一单元可根据需要收集VOC并使其浓缩，第二单元根据需要供应VOC给发动机。这篇参考文献和GB参考文献将VOC留在助燃空气中，并且没有将VOC供给发动机的燃料入口。于2002年8月1日出版并且结合于此作为参考的US 2002/0100277也讲授了使VOC流到内燃机，但是VOC没有通过装置浓缩。它们的浓缩基于容器中的VOC的蒸汽压。没有流到发动机的VOC通过冷却器冷凝成液体，但是这些液化的VOC没有作为燃料供给发动机。这些参考文献都没有讲授浓缩的VOC的重整。
已知可将废气直接供给发动机的助燃或排出的空气。一个市场上可买到的装置将来自工业操作的废气供给涡轮发动机。在于2002年9月出版并且结合于此作为参考的Neill和Gunter的论文“Desctruction usingCombustion Turbines”中，描述了将废VOC与天然气混合使燃气轮机工作的装置。燃气轮机产生用于设备的电力。废气直接来自工业操作中排出的空气，并且作为助燃空气的部分供给发动机。燃气轮机具有用于供给大多数燃料的分离的燃料源。排出的空气提供使发动机工作所需要的较低(未燃烧的碳氢化合物和VOC的200 to 5000ppm)百分比的能含量。像这样的装置要求外部燃料供应作为装置的正常操作的部分。外部燃料供应不仅仅是启动或负荷调整操作的部分。这些参考文献讲授了没有过滤火重整，直接供应VOC给发动机，并且要求能消耗这些VOC的发动机。为了使VOC流到助燃空气，需要非常大的发动机/发生器。Neill和Gunter中给出的实例是20MW涡轮机，用来减少每分钟150,000标准立方英尺(scfm)的空气。
于1995年9月19日授权并且结合于此作为参考的美国专利5,451,249讲授了供应来自填埋场的气流的装置和方法，其中所述气流将用作燃料电池的燃料源。填埋场气体的天然气成分是理想的，且包含在填埋场气体中的VOC被去除，并且不被用于供应燃料给燃料电池。专利5,451,249将重碳氢化合物描述为在重整之前必须从气流去除的污染物部分。本发明不是讲授这些VOC是污染物，而是将这些碳氢化合物用作重整器原料。
本发明旨在提供一种通过将VOC转换成重整油以便于由ECD处理、从而利用来自废VOC的能量的装置和方法。本发明能从废气产生较高的动能或电能。稀释的VOC气流是易于蒸发到空气中的有机化合物，并且可包含直链碳氢化合物、支链烃、芬芳碳氢化合物、氧化碳氢化合物。本发明具有减少碳氢化合物同时产生能量的双重优点。更具体地，目前认为是废物的稀释VOC被从气流回收，并且用于在燃料电池中产生电能，或经由内燃机或外燃机、斯特林循环发动机、燃气轮机或能产生电能或动能的另外的ECD。本发明是利用携带在气流中的碳氢化合物的节能方法，其中所述气流存在于制造、工业、农业、环境、或精炼工艺中或从这些工艺排出。
发明内容
本发明提供了一种用于产生重整油的装置和方法。所述装置包括用于浓缩稀释的VOC气流的浓缩器，所述稀释的VOC气流在1ppm和5000ppmVOC之间。接着重整器将浓缩的VOC燃料加工成适于使ECD工作的重整油。通过使稀释的VOC吸附到浓缩器内的吸附介质上使所述装置工作。浓缩器提高每单位体积的VOC的浓度。吸附的VOC接着被脱附，以形成浓缩的VOC燃料。浓缩的VOC燃料可以是液化的VOC或气态浓缩的VOC燃料。浓缩的VOC燃料接着流向重整器，以转换成重整油。所述步骤提供了有效利用稀释的VOC气流内的能量的工艺。
大多数工业浓缩器用热空气脱附。因为与允许碳氢化合物浓缩达到爆炸下限(约为碳氢化合物体积的1 1/2％)相关的风险，对于充当发动机的主要燃料的脱附剂(desorbate)来说，与这些装置中的气体相关的浓度从不会变得富含燃料。如在本发明的背景中所述的，仅将脱附剂作为助燃空气的部分供给发动机。发动机要求分离的燃料源来工作。并且，许多废气并不适于用作ECD中的燃料。通过重整这些气体，可将它们转换成更易于被ECD消耗的重整油。
所述装置从制造或其它工艺接收废气。如果气体易于包含微粒，则在被浓缩之前将其通过多级过滤装置过滤。接着，气体流到吸附室，在所述吸附室，将VOC从废液去除到吸附介质上。吸附介质与装载VOC的气体源分离，并且受热以规则间隔释放或脱附VOC。脱附循环的时间使得VOC在吸附介质上的饱和度不会超过预定水平。加热装载VOC的吸附介质使得VOC闪蒸(flash)成高温蒸汽，所述高温蒸汽接着转换成重整油，并且流向燃料电池、发动机、或其它类型的ECD。燃料冷却器或冷凝器可用于根据需要进一步加工所述燃料，以制备用于导入ECD中的燃料。由于发动机中的燃烧产生的水和CO2气体排到大气中。控制装置用于监控和控制此顺序。
多种ECD可用于将重整油转换成能量。发生器可用于将动能转换成电能。在一个实施例中，装载稀释的VOC的气流经过可选的多级微粒过滤器和吸附/脱附浓缩器，所述稀释的VOC气流在1ppm和5000ppm VOC之间。VOC被从气体除去，并且粘附至吸附介质。清洁气体排到大气中，或者用在工艺中的其它地方，并且惰性气体经过吸附材料以脱附VOC。惰性气体-VOC的混合物发送到冷凝器，在所述冷凝器中，所述混合物被冷却，以冷凝VOC。惰性气体接着再循环回脱附室。现在冷凝成液体的冷却的VOC流向重整器，将VOC转化成H2气体和碳氧化物。接着气体燃料流向ECD。
在可选实施例中，装载VOC的气流经过可选的多级微粒过滤器和吸附/脱附浓缩器。VOC被从气体除去，并且粘附至吸附介质。清洁气体排到大气中，或者用在工艺中的其它地方，并且残气经过吸附材料，以使粘附的VOC脱附。残气可以是不与吸附的VOC或吸附/脱附浓缩器反应或氧化的气体，并且包含蒸汽、惰性气体、燃烧产物、或例如甲烷或另一链烷等燃料。浓缩的残气-VOC的混合物接着流到重整器，将碳氢化合物转化成H2气体和碳氧化物。接着重整油被引向ECD。
在另一实施例中，装载VOC的气流经过可选的多级微粒过滤器和吸附/脱附浓缩器。VOC被从气体除去，并且粘附至吸附介质。清洁气体排到大气中，或者用在工艺中的其它地方，并且残气经过吸附材料，以使粘附的VOC脱附。浓缩的残气-VOC的混合物接着流到重整器，将碳氢化合物转化成H2气体和碳氧化物。接着重整油在燃料冷却器中冷却。所冷却的气体燃料被引向ECD。
附图说明
图1示出用于从气流去除稀释的VOC并将它们浓缩成高温气体燃料的装置，其中所述气体燃料包括H2、CO和各种惰性气体，例如CO2、氮气和水。
图2示出用于从气流去除稀释的VOC并将它们浓缩成高温气体燃料的可选装置，其中所述气体燃料包括H2、CO和各种惰性气体，例如CO2、氮气和水。
图3示出用于从气流去除稀释的VOC并将它们浓缩成低温气体燃料的装置，其中所述气体燃料包括H2、CO和各种惰性气体，例如CO2、氮气和水。
具体实施方式
以一系列附图说明本发明，其中在附图中相同元件具有相同的后缀，但是开头的号码与图的参考标号一致。为了帮助理解本发明，下面给出各个元件和参考标号的表。
元件      图1    图2    图3
装置      100    200    300
源        101    201    301
气门      102    202    302
气门      103    203    303
过滤器    110    210    310
鼓风机    115    215    315
浓缩器    120    220    320
管道      121    221    321
排气口      122    222    322
出          123    223    323
鼓风机      125
管道        129
冷凝器      130
管道        131
重整器      140    240    340
管道        141    241    341
入          142    242    342
管道        143    243    343
入          144    244    344
管道        145    245    345
燃料冷却器                350
管道                      351
ECD         160    260    360
入口        161    261    361
出          162    262    362
输出        163    263    363
开关装置    170    270    370
连接器      171    271    371
在本发明的每个实施例中，VOC变为氢气和碳氧化物。此步骤提供了最终利用包含在VOC中的碳氢化合物来提取能量的工艺。所述装置减少了气体排放，同时将与稀释的VOC气流分离的多成分溶剂用作燃料来产生电能或动能。
在一个实施例中，如果微粒材料携带在气流内，则来自制造工艺的稀释的VOC气流通过多级过滤系统过滤。接着，气体流入吸附室，在所述吸附室，VOC被从废液去除到吸附介质上。吸附介质与装载VOC的气体源分离，并且被加热，以便以规则间隔释放或脱附VOC。脱附循环的时间使得VOC在吸附介质上的饱和度不会超过预定水平。加热装载VOC的吸附介质使得VOC闪蒸成高温蒸汽，所述高温蒸汽接着流向重整器，之后到可以是发动机或燃料电池的ECD。发动机可被用于给设备供电，或操纵发生器来产生电力。在可选实施例中，残气经过吸附介质，以脱附粘附的VOC。残气可以是蒸汽、惰性气体、燃烧产物或例如甲烷或另外的链烷等气体燃料。浓缩的残气-VOC混合物接着流入重整器。在另一实施例中，重整油在导入ECD之前被冷却。由于ECD中的氧化产生的水和CO2气体派出到大气中。冷却系统用于监控和控制此顺序。
图1示出装置100的第一实施例，用于从制造工艺流出的气流去除VOC，并将VOC浓缩成可用于产生电能的燃料。VOC处理在装载VOC的气体源101处开始，这允许装载VOC的气体经过通常打开的气门102到可选的多级微粒过滤器110的入口。气门102指引VOC气流由装置100处理。在排气处理装置100不工作时，通常关闭的支路气门103允许临时排到大气中。辅助鼓风机115指引过滤的气流到吸附/脱附浓缩器120的入口。稀释的VOC气流进入浓缩器120的吸附部，在这里，当气体经过浓缩器120时，VOC粘附至吸附介质。排气孔122允许现在清除掉VOC的生产气体排到大气中，或改变方向用在此工艺中，或进入另一制造工艺。吸附介质可以是任何市场上可买到的吸附剂，例如活性炭、沸石、合成树脂或其混合物。在连续环路中的装载VOC的吸附介质流向浓缩器120的脱附部，在这里，通过加热吸附介质和使例如氮气等惰性残气经过浓缩器120，脱附携带的VOC。VOC携带在残气中，并且从浓缩器120出来，经由出口123到浓缩器130。冷凝器130将惰性气体冷却到低于VOC的闪蒸温度但高于惰性气体的冷凝温度的温度，由此使VOC(液体)与冷凝器130中的惰性气体(气态)分离。惰性气体通过管道129再循环到鼓风机125，并且通过入口管道121进入冷凝器130的脱附部。具有显著低于VOC的冷凝温度的冷凝温度的氮气或另一惰性气体将用于确保充分的分离。现在呈液体形式的VOC通过出口管道131离开冷凝器，流到重整器140。
重整器140通过例如自热重整(ATR)等部分氧化工艺将VOC分解成H2、CO、CO2和水。用于燃料处理器的工艺用水通过水入口142进入。空气通过入口管道141添加。例如天然气等补充燃料通过入口管道144可得到。用于重整器140的控制调节气流，以使产物H2和CO量最大，并使完全氧化的副产物的产量最小，同时保持热平衡。在部分氧化后水从燃料流冷凝，并且通过排水管道143离开燃料处理器。已处理的燃料、H2和CO通过管道145离开燃料处理器，到ECD 160的入口，在此情形下，ECD可以是燃料电池或发动机。用于在ECD 160内氧化的另外的空气通过入口161提供，其中所述空气可以是来自排气口122的改变方向的清洁空气。空气、CO2和水蒸气通过出口162离开ECD 160。功率输出163连接至电动开关装置170。如果电功率由燃料电池产生，则DC功率转变成AC功率，并且逐步增加，使其与设备的内部电力网兼容。如果ECD 160是斯特林循环发动机，则所产生的AC功率经由开关装置逐渐增加。至设备电力网的连接——使装置100在事故停机时自给的保护总线通过连接器171。
尽管装置100能以补充燃料工作，但是通过阀164添加的补充燃料的量将大体上低于90％，优选接近0％。装置100设计为完全以VOC燃料的能含量工作。补充燃料通常用在最初的装置100启动中，或在稀释的VOC气体源的输出降低到低于装置100的有效操作时。实现专用补充燃料的装置100的操作为采用所述装置的设备提供了多余的后备电力，并且有助于调整装置的安装成本。
可按比例制造所述装置，以容纳大或小的气流。在一个应用中，汽车油漆亭通过管道输送到装置100。在所述亭完全工作时，所述亭设置在空气中2000和6500scfm的稀释VOC气体之间。所述稀释的VOC气流在10和1000ppm的例如二甲苯等芳香族化合物、例如庚烷等直链、和例如醋酸丁酯等氧化的碳氢化合物之间。在此浓度，稀释的VOC低于空气中VOC的爆炸下限。
浓缩器120将VOC的浓度提高到大于15,000PPM，优选到大于200,000PPM。由于浓缩的VOC携带在惰性气体中而不是空气中，所以爆炸风险不大于加压的燃料管道的风险。本发明的其它应用包括在乙醇制造期间释放的捕捉的甲醛和酸性酸(acidic acid)或在烘焙中发出的VOC。携带在土壤或水中的VOC可变成稀释的VOC气流，其中所述VOC气流接着供给装置100进行处理。在另一应用中，所述装置可用于捕捉在填充或服务期间从地下或地上的油箱、油罐卡车、或船、或其它容器中排出的汽油气。涉及稀释的VOC的许多其它应用对本领域的技术人员是显然的，并且根据本发明可想到。
图2示出装置200的另一实施例，用于从制造工艺流出的气流去除VOC，并将VOC浓缩成可用于产生电能的燃料。VOC处理在装载VOC的气体源201处开始，这允许装载VOC的气体经过通常打开的气门202到可选的多级微粒过滤器210的入口。在排气处理装置不工作时，通常关闭的支路气门203允许临时排到大气中。辅助鼓风机215指引过滤的气流到浓缩器220的入口。气流首先进入浓缩器220的吸附部，在这里，当气体经过浓缩器220时，VOC粘附至吸附介质。吸附介质可以是任何市场上可买到的吸附剂，例如活性炭、沸石、合成树脂或其混合物。在连续环路中的装载VOC的吸附介质流向浓缩器220的脱附部，在这里，来自外部蒸汽发生器或锅炉装置的200-600的蒸汽通过入口管道221进入浓缩器220，以加热吸附介质和蒸发VOC，从吸附介质去除(脱附)它们。可选地，由惰性燃烧产物组成的残气或例如甲烷或另一链烷等气体燃料可用作脱附的VOC的载体。另外的热源(未示出)可用作浓缩器220的吸附部。排气口222允许现在清除掉VOC的生产气体排到大气中，或改变方向用在此工艺中，或进入另一制造工艺。现在呈气态形式并且携带在残气中的浓缩VOC作为浓缩燃料经由出口223离开浓缩器220，其中所述出口指引浓缩的VOC到重整器240。
重整器240通过例如自热重整(ATR)等部分氧化工艺将VOC分解成H2、CO、CO2和水。如果必要，用于燃料处理器的工艺用水通过水入口242进入。空气通过入口管道241添加。例如天然气等补充燃料通过入口管道244可得到。用于重整器240的控制调节气流，以使产物H2和CO量最大，并使完全氧化的副产物的产量最小，同时保持热平衡。在部分氧化后水从燃料流冷凝，并且通过排水管道243离开燃料处理器。已处理的燃料、H2、和CO通过管道245离开燃料处理器，到ECD 260的入口。在此情形下，ECD可以是燃料电池或发动机。用于在ECD内氧化的另外的空气通过入口261提供，其中所述空气可以是来自排气口222的改变方向的清洁空气。多余的空气、CO2和水蒸气通过出口262离开ECD。功率输出263连接至电动开关装置270。如果电功率由燃料电池产生，则DC功率转变成AC功率，并且逐步增加，使其与设备的内部电力网兼容。如果ECD 260是斯特林循环发动机，则所产生的AC功率经由开关装置逐渐增加。一条使装置200在事故停机时自给的保护总线通过连接器271连接至设备电力网。
图3示出装置300的另一实施例，用于从制造工艺流出的气流去除VOC，并将VOC浓缩成可用于产生电能的燃料。VOC处理在装载VOC的气体源301处开始，这允许装载VOC的气体经过通常打开的气门302到可选的多级微粒过滤器310的入口。在排气处理装置不工作时，通常关闭的支路气门303允许临时排到大气中。辅助鼓风机315指引过滤的气流到吸附/脱附浓缩器320的入口。气流首先进入浓缩器320的吸附部，在这里，当气体经过浓缩器320时，VOC粘附至吸附介质。吸附介质可以是任何市场上可买到的吸附剂，例如活性炭、沸石、合成树脂或其混合物。在连续环路中的装载VOC的吸附介质流向浓缩器320的脱附部，在这里，来自外部蒸汽发生器或锅炉装置的200-600的蒸汽通过入口管道321进入浓缩器320，以加热吸附介质和蒸发VOC，从吸附介质去除(脱附)它们。可选地，由惰性燃烧产物组成的残气或例如甲烷或另一链烷等气体燃料可用作脱附的VOC的载体。如果使用天然气，则可需要硫磺气涤器来去除可能污染吸附介质的硫磺和其它材料。另外的热源(未示出)可用作浓缩器320的吸附部。排气口322允许现在清除掉VOC的生产气体排到大气中，或改变方向用在此工艺中，或进入另一制造工艺。现在呈气态形式并且携带在残气中的浓缩VOC经由出口323离开吸附/脱附浓缩器320，并且被引向重整器340。
重整器340通过例如自热重整(ATR)等部分氧化工艺将VOC分解成H2、CO、CO2和水。如果必要，用于燃料处理器的工艺用水通过水入口342进入。空气通过入口管道341添加。例如天然气等补充燃料通过入口管道344可得到。用于重整器340的控制调节气流，以使产物H2和CO量最大，并使完全氧化的副产物的产量最小，同时保持热平衡。在部分氧化后水从燃料流冷凝，并且通过排水管道343离开燃料处理器。已处理的燃料、H2和CO通过管道345离开燃料处理器，到燃料冷却器350的入口，在这里，它被冷却到可使用的温度。燃料经由阀351离开冷却器，流向ECD 360的入口，在此情形下，ECD可以是燃料电池或发动机。用于在ECD内氧化的另外的空气通过入口361提供，其中所述空气可以是来自排气口322的改变方向的清洁空气。多余的空气、CO2、和水蒸气通过出口362离开ECD。功率输出363连接至电动开关装置370。如果电功率由燃料电池产生，则DC功率转变成AC功率，并且逐步增加，使其与设备的内部电力网兼容。如果ECD 360是发动机，则所产生的AC功率经由开关装置逐渐增加。至设备电力网的连接——使装置300在事故停机时自给的保护总线通过连接器371。
上面对所述工艺的描述确定了一些优选实施例，但这并不意味着限制所描述的装置的应用。
每个实施例都引用了可选的多级过滤系统。所述过滤器目的在于去除可能污染ECD或重整期的任何有机和无机微粒。一些VOC源可能不包含微粒，但是一些ECD可能容忍一些微粒，因此，在工艺的一些应用中可能不需要过滤系统。
将浓缩器描述为吸附介质从吸附部传输到脱附部的移动系统。应认识到，这可通过流化床系统或附着至回转轮的吸附介质系统实现。并且，浓缩器可被配置为使得吸附介质排列在固定床中，并且通过指引源气体流动和流出的燃料流动的控制阀，使吸附和脱附交替。浓缩器应能在非氧化环境中脱附VOC，使脱附的流出物(effluent)与离开吸附器的清洁气体分离，并且能浓缩VOC，使得脱附的流出物具有高于15,000PPM VOC的碳氢化合物浓度。残气可以是惰性气体、蒸汽、或例如甲烷或另一链烷等燃料，使得残气不包含游离氧，所述游离氧可在脱附步骤中与存在于装置中的碳氢化合物反应。
ATR重整器也可包含各种备选部件。自热重整由两个处理步骤组成：部分氧化和蒸汽氧化。简单的蒸汽重整器可用于为一些ECD提供燃料的简单VOC，但是对于例如质子交换膜燃料电池等某些发生器来说，利用水-气体转移反应和/或优先氧化的更复杂的重整可能是必须的。并且，等离子弧分解可能适于一些燃料。
显然的是，本发明中描述的装置由市场上可买到的部件构成，它们以上述特定组合工作时形成用于从某些制造工艺的废气流产生电力的装置。上述实施例形成多种将用在燃料电池、发动机、涡轮机、或其它ECD中的燃料类型，包括重整的热气体燃料和重整的冷气体燃料。想要的燃料将指示装置中的部件的选择。
本发明的实施例和上面描述的燃料类型目的不是为了限制本发明的应用。可以其它改变重新组合所述装置的部件，而不偏离本发明的原理。除了由以下权利要求书所要求的外，并不是为了限制本发明的应用。
已经在本发明的各个对象的实现中描述了本发明的各个优选实施例。应认识到，这些实施例仅是本发明的原理的例示。对其作出的许多修改和改变对本领域的技术人员是显而易见的，并不偏离本发明的精神和范围。

Claims (125)

1.一种产生重整油的装置，包括：
浓缩器，用于将稀释的VOC气流浓缩成浓缩的VOC燃料；以及
重整器，用于将所述浓缩的VOC燃料重整为重整油。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述浓缩器包括吸附所述稀释的VOC气流的吸附介质。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述浓缩器包括：吸附室，其中所述稀释的VOC气流吸附在所述吸附介质上；以及脱附室，其中所述吸附的VOC气流被脱附。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述吸附介质选自包括活性炭、沸石、合成树脂及其混合物的组。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述浓缩器将所述浓缩的VOC燃料浓缩为大于15,000ppm的浓度。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述浓缩器将所述浓缩的VOC燃料浓缩为大于200,000ppm的浓度。
7.根据权利要求3所述的装置，进一步包括脱附所吸附的VOC的残气。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述残气是蒸汽。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述残气是氮气。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述残气是气体燃料。
11.根据权利要求9所述的装置，进一步包括用于将所浓缩的VOC燃料冷凝成液体的冷凝器。
12.根据权利要求2所述的装置，其中所述吸附介质在流化床中。
13.根据权利要求2所述的装置，其中所述吸附介质附着至回转轮。
14.根据权利要求2所述的装置，其中所述吸附介质包含在固定床中。
15.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于冷却所述重整油的冷却器。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述重整油包含H2气体和碳氧化物。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包含用于从稀释的VOC气流过滤微粒的过滤器。
18.根据权利要求1所述的装置，其中所述稀释的VOC气流包括直链碳氢化合物、支链烃、芬芳碳氢化合物、氧化碳氢化合物及其混合物。
19.根据权利要求1所述的装置，其中所述稀释的VOC气流在1ppm和5000ppm VOC之间。
20.根据权利要求1所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是油漆排气。
21.根据权利要求1所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是汽油气。
22.根据权利要求1所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是甲醛和酸性酸。
23.一种用于接收稀释的VOC气流的能量产生装置，包括：
浓缩器，用于将VOC浓缩成浓缩的VOC燃料；
残气喷射器，用于将残气喷射到浓缩器中，从而去除浓缩的VOC燃料；
重整器，将所述残气和浓缩的VOC燃料转变成重整油；以及
能量转换装置，用于消耗所述重整油，以产生能量。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述浓缩器包括吸附所述稀释的VOC气流的吸附介质。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述浓缩器包括：吸附室，其中所述稀释的VOC气流吸附在所述吸附介质上；以及脱附室，其中所述吸附的VOC气流被脱附。
26.根据权利要求24所述的装置，其中所述吸附介质选自包括活性炭、沸石、合成树脂及其混合物的组。
27.根据权利要求23所述的装置，其中所述浓缩器将所述浓缩的VOC燃料浓缩为大于15,000ppm的浓度。
28.根据权利要求27所述的装置，其中所述浓缩器将所述浓缩的VOC燃料浓缩为大于200,000ppm的浓度。
29.根据权利要求23所述的装置，其中所述残气是蒸汽。
30.根据权利要求23所述的装置，其中所述残气是气体燃料。
31.根据权利要求23所述的装置，其中所述残气是惰性气体。
32.根据权利要求31所述的装置，其中所述残气是氮气。
33.根据权利要求24所述的装置，其中所述吸附介质在流化床中。
34.根据权利要求24所述的装置，其中所述吸附介质附着至回转轮。
35.根据权利要求24所述的装置，其中所述吸附介质包含在固定床中。
36.根据权利要求23所述的装置，进一步包括用于冷却所述重整油的冷却器。
37.根据权利要求23所述的装置，其中所述重整油包含H2气体和碳氧化物。
38.根据权利要求23所述的装置，其中所述装置包含用于从稀释的VOC气流过滤微粒的过滤器。
39.根据权利要求23所述的装置，其中所述稀释的VOC气流包括直链碳氢化合物、支链烃、芬芳碳氢化合物、氧化碳氢化合物及其混合物。
40.根据权利要求23所述的装置，其中所述稀释的VOC气流在1ppm和5000ppm VOC之间。
41.根据权利要求23所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是油漆排气。
42.根据权利要求23所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是汽油气。
43.根据权利要求23所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是甲醛和酸性酸。
44.根据权利要求23所述的装置，进一步包括第二燃料，由此所述能量转换装置消耗所述重整油和所述第二燃料的燃料混合物。
45.根据权利要求44所述的装置，进一步包括控制器，所述控制器用于控制供给所述能量转换装置的所述重整油和所述第二燃料的比例。
46.根据权利要求45所述的装置，进一步包括与供给所述能量转换装置的所述重整油的量成比例的信号，其中所述控制器相应于所述重整油改变所述第二燃料的量。
47.根据权利要求44所述的装置，其中所述第二燃料在所述燃料混合物的0和90％之间。
48.根据权利要求23所述的装置，其中所述能量转换装置是斯特林发动机。
49.根据权利要求23所述的装置，其中所述能量转换装置是燃料电池。
50.根据权利要求23所述的装置，其中所述能量转换装置是内燃机。
51.根据权利要求23所述的装置，其中所述能量转换装置是燃气轮机。
52.根据权利要求23所述的装置，其中所述能量是电能。
53.根据权利要求52所述的装置，进一步包括电开关装置和电力网，其中开关装置调节电能，使电能与所述电力网兼容。
54.一种产生能量的装置，包括：
VOC气流指引装置，用于指引稀释的VOC气流；
浓缩器，用于将VOC浓缩成浓缩的VOC燃料；
惰性气体喷射器，用于将惰性气体喷射到浓缩器中，从而去除浓缩的VOC燃料；
冷凝器，用于冷凝来自所述浓缩的VOC燃料的液体VOC；
重整器，用于将所述液体VOC重整为重整油；以及
能量转换装置，用于消耗所述重整油，以产生能量。
55.根据权利要求54所述的装置，其中所述浓缩器包括吸附所述稀释的VOC气流的吸附介质。
56.根据权利要求55所述的装置，其中所述浓缩器包括：吸附室，其中所述稀释的VOC气流吸附在所述吸附介质上；以及脱附室，其中所述吸附的VOC气流被脱附。
57.根据权利要求55所述的装置，其中所述吸附介质选自包括活性炭、沸石、合成树脂及其混合物的组。
58.根据权利要求54所述的装置，其中所述浓缩器将所述浓缩的VOC燃料浓缩为大于15,000ppm的浓度。
59.根据权利要求58所述的装置，其中所述浓缩器将所述浓缩的VOC燃料浓缩为大于200,000ppm的浓度。
60.根据权利要求55所述的装置，其中所述吸附介质在流化床中。
61.根据权利要求55所述的装置，其中所述吸附介质附着至回转轮。
62.根据权利要求55所述的装置，其中所述吸附介质包含在固定床中。
63.根据权利要求54所述的装置，进一步包括用于冷却所述重整油的冷却器。
64.根据权利要求54所述的装置，其中所述重整油包含H2气体和碳氧化物。
65.根据权利要求54所述的装置，其中所述装置包含用于从稀释的VOC气流过滤微粒的过滤器。
66.根据权利要求54所述的装置，其中所述稀释的VOC气流选自包括直链碳氢化合物、支链烃、芬芳碳氢化合物、氧化碳氢化合物及其混合物的组。
67.根据权利要求54所述的装置，其中所述稀释的VOC气流在1ppm和5000ppm VOC之间。
68.根据权利要求54所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是油漆排气。
69.根据权利要求54所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是汽油气。
70.根据权利要求54所述的装置，其中所述稀释的VOC气流是甲醛和酸性酸。
71.根据权利要求54所述的装置，进一步包括第二燃料，由此所述能量转换装置消耗所述重整油和所述第二燃料的燃料混合物。
72.根据权利要求71所述的装置，进一步包括控制器，所述控制器用于控制供给所述能量转换装置的所述重整油和所述第二燃料的比例。
73.根据权利要求72所述的装置，进一步包括与供给所述能量转换装置的所述重整油的量成比例的信号，其中所述控制器相应于所述重整油改变所述第二燃料的量。
74.根据权利要求71所述的装置，其中所述第二燃料在所述燃料混合物的0和90％之间。
75.根据权利要求54所述的装置，其中所述能量转换装置是斯特林发动机。
76.根据权利要求54所述的装置，其中所述能量转换装置是燃料电池。
77.根据权利要求54所述的装置，其中所述能量转换装置是内燃机。
78.根据权利要求54所述的装置，其中所述能量转换装置是燃气轮机。
79.根据权利要求54所述的装置，其中所述能量是电能。
80.根据权利要求79所述的装置，进一步包括电开关装置和电力网，其中开关装置调节电能，使电能与所述电力网兼容。
81.根据权利要求54所述的装置，其中所述惰性气体是氮气。
82.一种形成重整油的方法，包括：
将稀释的VOC气流浓缩成浓缩的VOC燃料；以及
将所述浓缩的VOC燃料重整为所述重整油。
83.根据权利要求82所述的方法，进一步包括使所述稀释的VOC气流吸附在吸附介质上的步骤。
84.根据权利要求83所述的方法，进一步包括加热所述吸附介质以使所述被吸附的VOC脱附的步骤。
85.根据权利要求84所述的方法，进一步包括将残气喷射到所述浓缩器中以使所述被吸附的VOC脱附的步骤。
86.根据权利要求85所述的方法，其中所述残气是蒸汽。
87.根据权利要求85所述的方法，其中所述残气是惰性气体。
88.根据权利要求87所述的方法，其中所述惰性气体是氮气。
89.根据权利要求85所述的方法，其中所述残气是气体燃料。
90.根据权利要求87所述的方法，进一步包括将所述浓缩的VOC燃料冷凝成液体的步骤。
91.根据权利要求83所述的方法，其中所述吸附介质在连续环路中。
92.根据权利要求82所述的方法，进一步包括冷却所述重整油的步骤。
93.根据权利要求82所述的方法，其中所述重整油包含H2气体和碳氧化物。
94.根据权利要求82所述的方法，进一步包括在所述浓缩步骤之前过滤所述稀释的VOC气流的步骤。
95.根据权利要求82所述的方法，其中所述稀释的VOC气流选自包括直链碳氢化合物、支链烃、芬芳碳氢化合物、氧化碳氢化合物及其混合物的组。
96.根据权利要求82所述的方法，其中所述稀释的VOC气流在1ppm和5000ppm VOC之间。
97.根据权利要求82所述的方法，其中所述稀释的VOC气流是油漆排气。
98.根据权利要求82所述的方法，其中所述稀释的VOC气流是汽油气。
99.根据权利要求82所述的方法，其中所述稀释的VOC气流是甲醛和酸性酸。
100.一种供应重整油给能量转换装置的方法，包括以下步骤：
使来自稀释的VOC气流的VOC吸附到吸附介质上；
脱附所述VOC，以形成浓缩的VOC燃料流；
将所述浓缩的VOC燃料流重整为重整油；以及
供应所述重整油给能量转换装置。
101.根据权利要求100所述的方法，其中进一步包括加热所述吸附介质以使所述吸附的VOC脱附的步骤。
102.根据权利要求101所述的方法，进一步包括喷射残气到所述浓缩器中以使所述吸附的VOC脱附的步骤。
103.根据权利要求102所述的方法，其中所述残气是蒸汽。
104.根据权利要求102所述的方法，其中所述残气是惰性气体。
105.根据权利要求102所述的方法，其中所述残气是气体燃料。
106.根据权利要求104所述的方法，进一步包括将所浓缩的VOC燃料冷凝成液体的步骤。
107.根据权利要求100所述的方法，其中所述吸附介质在连续环路中。
108.根据权利要求100所述的方法，进一步包括冷却所述重整油的步骤。
109.根据权利要求100所述的方法，其中所述重整油包含H2气体和碳氧化物。
110.根据权利要求100所述的方法，进一步包括在所述浓缩步骤之前过滤所述稀释的VOC气流的步骤。
111.根据权利要求100所述的方法，其中所述稀释的VOC气流选自包括直链碳氢化合物、支链烃、芬芳碳氢化合物、氧化碳氢化合物及其混合物的组。
112.根据权利要求100所述的方法，其中所述稀释的VOC气流在1ppm和5000ppm VOC之间。
113.根据权利要求100所述的方法，其中所述稀释的VOC气流是油漆排气。
114.根据权利要求100所述的方法，其中所述稀释的VOC气流是汽油气。
115.根据权利要求100所述的方法，其中所述稀释的VOC气流是甲醛和酸性酸。
116.根据权利要求100所述的方法，进一步包括使第二燃料流向所述能量转换装置，由此所述能量转换装置消耗所述重整油和所述第二燃料的燃料混合物。
117.根据权利要求116所述的方法，进一步包括控制供给所述能量转换装置的所述重整油和所述第二燃料的比例。
118.根据权利要求117所述的方法，进一步包括测量供给所述发动机的所述重整油的量，其中控制器相应于所述重整油的量改变所述第二燃料的量。
119.根据权利要求116所述的方法，其中所述第二燃料在所述燃料混合物的0和90％之间。
120.根据权利要求100所述的方法，其中所述能量转换装置是斯特林发动机。
121.根据权利要求100所述的方法，其中所述能量转换装置是燃料电池。
122.根据权利要求100所述的方法，其中所述能量转换装置是内燃机。
123.根据权利要求100所述的方法，其中所述能量转换装置产生电能。
124.根据权利要求123所述的方法，进一步包括供应所述电能给电力网。
125.根据权利要求104所述的方法，其中所述惰性气体是氮气。
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