35]在一个实施方案中，中间传热元件111可以包括中间传热回路113以及一个或更多个热交换器115。在一个实施方案中，中间传热回路113可以包括本领域中已知的适合于转移热能的任何工作流体。例如，中间传热回路113的工作流体可以包括但不限于，液体盐、液体金属、气体、超临界流体(例如，超临界CO2)或水。
[0036]在另一个实施方案中，中间传热元件111包括与中间传热回路113和传热元件103热连通的热交换器115。例如，在一个或更多个热源108包括核反应堆的情况下，核反应堆(例如，恪融盐冷却核反应堆、液体金属冷却反应堆、气冷反应堆或和超临界流体冷却反应堆)的一种或更多种冷却剂系统(例如，初级、中级或三级)可以直接地或间接地耦合至中间传热回路113。转而，在将热能从核反应堆转移至中间传热回路113时，中间传热回路113可以经由热交换器115将核反应堆产生的热能从中间转移回路113转移至容纳于传热元件103内的传热流体。
[0037]在一个实施方案中，如图1C中所示，第一热能转移系统104包括直接热交换系统109，所述直接热交换系统109配置成将热能直接从一个或更多个热源108转移至传热元件103的一定体积的传热流体(例如，超临界流体)。例如，传热元件103可以被放置成与一个或更多个热源108的一部分直接热连通。例如，在一个或更多个热源108包括核反应堆的情况下，核反应堆的一种或更多种冷却剂系统可以与第一热能转移系统103集成在一起。在一个实施方案中，如图1C中所示，核反应堆可以利用一种或更多种冷却剂系统中的超临界流体，所述一种或更多种冷却剂系统然后可以直接地耦合至热解室102。例如，核反应堆的初级冷却剂回路或中级冷却剂回路可以包括由超临界流体比如超临界0)2组成的冷却剂流体。核反应堆的冷却剂回路可以经由第一热能转移系统104的传热元件103直接地耦合至热解反应室102，以便使核反应堆的冷却剂回路的超临界流体与容纳于热解反应室102内的原料材料105混合。转而，在将热能从核反应堆转移至原料材料105时，热能转移系统104可以使超临界流体冷却剂经由传热元件103的返回路径循环回到核反应堆。本文还预期，第一热能转移系统104可以包括任何数目的过滤元件和/或分离元件，以便避免将原料和/或反应产物转移至核反应堆的冷却剂系统。
[0038]在另一个实施方案中，如图1A中所示，第一传热系统104可以包括可操作地耦合至热解反应室102的内部的热交换器106。在这点上，第一传热系统104可以将热能(例如，直接地或间接地)转移至容纳于传热元件103内的传热流体(例如，液体金属、液体盐、气体、水、超临界流体以及类似物)。转而，传热元件可以将热能从传热流体转移至容纳于热解反应室102内的另外的工作流体，然后，这可以用于对容纳于反应室105内的原料材料105应用热解反应。
[0039]本文提到，一个或更多个热源108和原料105之间的直接耦合和间接耦合的以上描述不是限制性的并且仅出于说明性目的而提供。本文认识到，一般来说，一个或更多个热源(例如，核反应堆)和热解反应室104之间的集成可以通过将热从一个或更多个热源108的初级传热系统、中级传热系统或三级传热系统(冷却剂系统)转移至热解反应室102的工作流体比如超临界0)2而发生。本文还认识到，这种集成可以使用本领域已知的任何传热系统或装置来实施，比如，但不限于，一个或更多个传热电路、一个或更多个散热器、一个或更多个热交换器以及类似物。
[0040]在另一个实施方案中，热解反应室102包括本领域中已知的适合于对原料105实施一种或更多种热解反应处理的任何热解反应室102。
[0041]在一个实施方案中，热解反应室102包括非燃烧或低燃烧的热解室。为了本公开内容的目的，‘热解反应’可以包括适合于在不存在氧气时或在低氧气环境中实施有机分子的热化学分解的任何热化学反应室。
[0042]在一个实施方案中，热解反应室102包括适合于使原料105比如煤或生物质转化为热解反应产物比如焦油和/或一种或更多种不可冷凝气体(NCG)的快速热解室。例如，由热解反应室102输出的一种或更多种NCG可以包括但不限于，分子氢(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)以及类似物。
[0043]快速热解反应室可以包括能够在不存在氧气时(或在减少的氧气环境中)在约两秒内实施有机分子的热化学分解的任何热化学反应室。快速热解通常通过RoelJ.M.Westerhof 等人在 “Effect of Temperature in Fluidized Bed Fast Pyrolysis ofB1mass:0il Quality Assessment in Test Units，，，Industrial&Engineering ChemistryResearch，第49卷，第3版(2010)，第1160-1168页中被描述，其通过引用以其整体并入本文。热解和快速热解还通常通过Ayhan Demirbas等人在“An Overview of B1massPyrolysis^nergy Sources，第24卷，第3版(2002)，第471-482页中被描述，其通过引用以其整体并入本文。
[0044]在另一个实施方案中，热解反应室102包括适合于使原料105比如生物质转化为热解反应产物比如焦油和/或一种或更多种NCG的超临界热解反应器。出于本公开内容的目的，‘超临界热解反应器’被解释为包括适合于使用由超临界流体供应的热能实施原料材料的热解反应的任何反应器、反应容器或反应室。超临界热解方法和系统在Walter等人于2014年3月13日提交的美国专利申请14/209，798中被描述，该专利申请在上文以其整体并入。
[0045]在另一个实施方案中，热化学反应室104可以包括但不限于，流化床反应器。
[0046]原料的燃烧可以通过采用外部热源(例如，热源108)比如核反应堆以供应热能以驱动系统100的热解反应(或任何其他热分解处理)来避免、或至少减少。此外，如本文先前提到的，超临界流体比如超临界0)2作为热解反应室102中的工作流体的使用可以驱动原料材料的热解，而不产生通常与燃烧驱动的热解反应相关的过量的温度。
[0047]在一个实施方案中，热解反应室102可以包括用于在约350 °C和600 °C之间的温度下使用从容纳于传热元件103内的一定体积的传热流体转移的热能使原料105热分解成一种或更多种热解反应产物的热解反应室(例如，快速热解反应器或超临界热解反应器)。例如，热解反应室102可以包括用于在约350°C至600°C之间的温度下使用经由容纳于传热元件103内的一定体积的传热流体比如超临界流体(例如，超临界CO2)从核反应堆转移的热能热分解原料105的快速热解反应器。通过示例，热解反应室102可以包括但不限于，用于在约350°C至600°C之间的温度下使用经由容纳于传热元件103内的一定体积的超临界流体(例如，超临界CO2)从核反应堆转移的热能热分解原料105的超临界热解反应器。
[0048]在另一个实施方案中，系统100可以包括炭储存单元150。在一个实施方案中，炭储存单元150被可操作地耦合至热解的输出(例如，分离的输出)并且配置成接收由原料105的热解反应产生的炭。
[0049]再次参照图1A，在一个实施方案中，系统100包括第二热能转移系统118，所述第二热能转移系统118与热解反应室102的出口和内部热源比如水煤气变换(WGS)反应器120热连通。在一个实施方案中，第二热能转移系统118包括传热元件125，所述传热元件125配置成将热能从水煤气变换反应器120内转移至加热元件122，以便使从热解反应室102输出的一种或更多种热解反应产物(例如，焦油、H2, CO、CO2, CH4, C2H6以及类似物)过热。在一个实施方案中，传热元件125可以包括但不限于，传热回路、传热线以及类似物。
[0050]在一个实施方案中，第二传热系统118可以包括第一热交换器，所述第一热交换器布置于WGS反应器120内并且布置成将来自WGS反应器120的放热WGS反应的热转移至传热元件125的传热流体。例如，WGS反应器120可以在约600°C至700°C的范围内的温度下将热能转移至传热流体。在另一个实施方案中，第二传热系统118的加热元件122可以包括第二热交换器，所述第二热交换器布置成接近热解反应室102的输出并且配置成使从热解反应室102输出的一种或更多种热解反应过热。
[0051]第二热能转移系统118的传热元件125比如传热回路可以包括本领域中已知的用于将热能从WGS反应器转移至另外的子系统的任何传热流体。例如，第二热能转移系统的传热元件125的传热流体可以包括但不限于，水、加压气体、液体金属、熔融盐、超临界流体以及类似物。
[0052]在另一个实施方案中，系统100包括配置成产生过热蒸汽的蒸汽发生器124。在一个实施方案中，蒸汽发生器124包括布置成使由蒸汽发生器124产生的过热蒸汽与过热的热解反应产物混合的出口。例如，蒸汽发生器124的输出可以被放置成经由三通阀129与热解反应室102的输出流体连通，允许过热蒸汽和过热的热解反应产物的混合。
[0053]在另一个实施方案中，蒸汽发生器124布置成经由来自一个或更多个下游内部热源(例如，WGS 120和甲醇反应器138)的热能和来自外部水源140的水的组合接收一定体积的饱和蒸汽。例如，蒸汽发生器124的入口可以被放置成与外部水源流体连通并且布置成在经由由一个或更多个下游内部热源供应的热使来自外部水源140的水转化为饱和蒸汽之后接收一定体积的饱和蒸汽(例如，T = 100C )。
[0054]在另一个实施方案中，第二热能转移系统118的传热元件125还配置成将热能从水煤气变换反应器120内转移至另外的加热元件123，以便将热能转移至来自冷水来源140的水，从而产生本文另外进一步详细讨论的饱和蒸汽，然后将该饱和蒸汽转移至蒸汽发生器 124。
[0055]在另一个实施方案中，蒸汽发生器124配置成将热能供应至饱和蒸汽，以便形成用于与过热的热解产物混合的过热蒸汽。例如，蒸汽发生器124可以在650°C和750°C之间的温度下产生过热蒸汽。在另一个实施方案中，蒸汽发生器124可以接收来自下游内部热源(例如，蒸汽重整器供应部)的热能。例如，蒸汽发生器124可以在650°C和750°C之间的温度下接收来自内部下游热源比如蒸汽重整器126 (如本文另外更加详细地讨论的)的热能。
[0056]在另一个实施方案中，蒸汽重整器126放置成与热解反应室的出口和蒸汽发生器的出口流体连通(例如，经由三通阀129)。在另一个实施方案中，在使过热的热解反应产物和过热蒸汽混合之后，混合输出119可以供应至蒸汽重整器126。在一个实施方案中，混合输出119可以包括但不限于，蒸汽、焦油以及一种或更多种NCG。在另一个实施方案中，混合输出119可以包括但不限于，具有在约650°C和750°C之间的温度的蒸汽、焦油以及一种或更多种NCG。
[0057]在另一个实施方案中，蒸汽重整器126配置成使由过热的热解反应产物和过热蒸汽组成的混合产物119转化为一种或更多种重整产物。在一个实施方案中，从蒸汽重整器输出的一种或更多种重整产物127可以包括但不限于，HjP CO。本文提到，蒸汽重整可以用于在高温下使蒸汽与一种或更多种初始烃产物反应以产生氢气。例如，在甲烷(CH4)的情况下，蒸汽重整器可以使蒸汽水与甲烷反应以形成如下文所示的一氧化碳和分子氢(H2)的输出:
[0058]CH4+H20 — C0+3H2
[0059]在一个实施方案中，还提到，除CO和H2之外，另外的化合物可能在重整器之后存在于产物蒸汽中，这归因于离开重整器的未反应的化合物，比如NCG。例如，蒸汽重整器126的输出可以包括除CO和H2之外的NCG，比如C02。本文还提到，上述反应不是限制性的。而是，上文的描述仅仅出于说明性目的而提供并且本文预期，本领域中已知的任何蒸汽重整工艺都可以应用于混合产物119以产生一种或更多种重整产物。
[0060]在另一个实施方案中，蒸汽重整器126配置成将热能转移至蒸汽发生器124，如先前描述的。在一个实施方案中，系统100包括与蒸汽重整器126和蒸汽发生器124热连通的第三热能转移系统160。在一个实施方案中，第三热能转移系统160包括传热元件128。在一个实施方案中，传热元件128可以包括但不限于，传热回路、传热线以及类似物。例如，传热元件128可以包括但不限于，填充有传热流体(例如，加压的传热流体)并且放置成与蒸汽重整器126和蒸汽发生器124的一部分或更多部分热连通(例如，直接地或间接地)的传热回路。例如，传热流体可以包括但不限于，液体(例如，液体金属或熔融盐)、气体(例如，加压气体)、水或超临界流体(例如，超临界二氧化碳)。在一个实施方案中，第三热能转移系统160包括一个或更多个热交换器。例如，第三能量转移系统160可以包括第一热交换器，所述第一热交换器用于将热能(例如，在650°C至750°C的范围内的温度下的热能)从蒸汽重整器126转移至传热元件128的传热流体。此外，第三传热系统160可以包括第二热交换器，所述第二热交换器用于将热能从传热元件128的传热流体转移至蒸汽发生器124的工作流体，如本文先前描述的，蒸汽发生器124然后用于产生过热蒸汽。
[0061 ] 在另一个实施方案中，蒸汽重整器126配置成接收来自下游内部热源(例如，压缩系统131)的热能，如本文另外更加详细地讨论的。本文提到，蒸汽重整器126可以在高温比如在800°C和950°C之间的高温下经由耦合至下游内部热源的传热流体接