一種通過非催化的化學(xué)反應(yīng)生成含氧化合物的方法
【專利摘要】用于通過非催化反應(yīng)形成含氧化合物的系統(tǒng)和方法。碳?xì)浠衔餁怏w和含氧氣體被注入到混合器中，然后被加熱形成反應(yīng)物氣流。該反應(yīng)物氣流被注入到流化床反應(yīng)器，在該處氣體的反應(yīng)通過氧化發(fā)生以生成含氧化合物。然后，含氧化合物產(chǎn)物從反應(yīng)器中移除。
【專利說明】一種通過非催化的化學(xué)反應(yīng)生成含氧化合物的方法 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0001] 本PCT申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2012年5月9日的第61/644, 782號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán) 益，發(fā)明名稱為"在流化床中生成含氧化合物的系統(tǒng)和方法"，其全部公開內(nèi)容通過引用整 體合并于此并作為本申請(qǐng)的一部分。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種生成含氧化合物的方法，更具體地涉及一種通過非催化的化學(xué)反 應(yīng)生成含氧化合物的方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 天然氣是一種豐富的礦物燃料資源。井源中的天然氣的組成各不相同，但是天然 氣中含有的大多數(shù)碳?xì)浠衔锸羌淄?。天然氣的其他成分可包括乙烷，丙烷，丁烷，戊烷?高沸點(diǎn)碳?xì)浠衔铩?br> [0004] 將天然氣中的碳?xì)浠衔铮ㄌ貏e是甲烷和乙烷）直接地部分氧化為含氧化合物 (例如甲醇和乙醇）的反應(yīng)已經(jīng)被普遍研究很多年了，但是，必須特別小心以避免氧化為甲 醛或者其他不受歡迎的包括CO和CO2的深度氧化。形成醇的機(jī)制被認(rèn)為涉及自由基反應(yīng)， 例如甲基自由基和羥基自由基。不幸的是，生成有價(jià)值的含氧化合物的單程產(chǎn)率受到限制， 使得這些系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)。該受限的產(chǎn)率被合理地歸因于：對(duì)應(yīng)于主要的氧化的產(chǎn)物（例如甲 醇）的相對(duì)高活性，碳?xì)浠衔铮ɡ缂淄椋┲械腃-H鍵具有低活性，這使得在試圖提高轉(zhuǎn) 化率時(shí)導(dǎo)致選擇性地形成極度不受歡迎的深度氧化產(chǎn)物CO和co2。
[0005] 通過碳?xì)浠衔锏闹苯拥牟糠盅趸瘜⑻細(xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為所需的含氧化合物的各 種反應(yīng)系統(tǒng)和方法是已知的；但是每種反應(yīng)系統(tǒng)均具有明顯的問題，從而使得這些系統(tǒng)由 于缺乏收集天然氣的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)而難以在通常逸出（flared)的位置回收氣體。由于將碳?xì)?化合物直接地部分氧化為含氧化合物的反應(yīng)是放熱過程，進(jìn)行該直接的部分氧化反應(yīng)的管 狀反應(yīng)器通常形成"熱點(diǎn)"并且難以進(jìn)行有效的控制。因此，難以將反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度維 持恒定。此外，由于將碳?xì)浠衔镏苯拥夭糠盅趸癁楹趸衔锏姆磻?yīng)是氣相反應(yīng)，氣體反 應(yīng)物和氣體產(chǎn)物之間的熱集成需要?dú)怏w之間的熱交換。眾所周知，因?yàn)闅怏w粒子和熱交換 器的壁之間的碰撞非常稀少，因此氣體之間的熱交換的效率非常低。因此，對(duì)于將碳?xì)浠?物直接地部分氧化為含氧化合物的反應(yīng)來說，熱傳遞成為工藝流程設(shè)計(jì)中的限制因素。碳 氫化合物氣體的轉(zhuǎn)化被限制到具有大量的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和控件的聯(lián)合工廠中進(jìn)行，其不可在外 部場(chǎng)所進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明涉及生成含氧化合物的方法，更具體的涉及一種通過非催化的化學(xué)反應(yīng)生 成含氧化合物的方法。
[0007] -種通過非催化反應(yīng)生成含氧化合物的方法，包括步驟：在混合器中混合碳?xì)浠?合物氣體的第一氣流和含氧氣體的第二氣流，并從混合器中輸出反應(yīng)物氣流，該反應(yīng)物氣 流包括碳?xì)浠衔餁怏w的第一氣流和含氧氣體的第二氣流。反應(yīng)物氣流被加熱至既定溫度 范圍，且加熱的反應(yīng)物氣流被輸入至流化床反應(yīng)器，其中，流化床反應(yīng)器包括反應(yīng)腔室，位 于該反應(yīng)腔室中的多個(gè)惰性反應(yīng)器粒子。當(dāng)然，壓力和溫度范圍可相對(duì)彼此變化，如此，如 果（as)壓力增加，溫度范圍可降低。加熱的反應(yīng)物氣流被輸入到流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室 中。典型地，加熱的反應(yīng)物氣流從反應(yīng)器的底部進(jìn)入，或者克服重力并隨后穿過具有多個(gè)孔 的分布板。這些孔可被設(shè)置為環(huán)形模式，帶有多個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)包括多個(gè)孔。由于氣體進(jìn)入反 應(yīng)器并穿過分布板，反應(yīng)腔室中的，或者從上面輸入到反應(yīng)腔室中的，或者在分布板的與加 熱的反應(yīng)物氣流進(jìn)入反應(yīng)腔室的進(jìn)入點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)的惰性反應(yīng)器粒子是流化的。更具體地 說，通過使加熱的反應(yīng)物氣流堅(jiān)直地通過反應(yīng)腔室，并通過使惰性反應(yīng)器粒子懸浮在流化 床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中，反應(yīng)腔室中的惰性反應(yīng)器粒子被流化。通過在流化床反應(yīng)器的反 應(yīng)腔室中利用加熱的反應(yīng)物氣流中的含氧氣體將加熱的反應(yīng)物氣流中的碳?xì)浠衔餁怏w 氧化生成含氧化合物，反應(yīng)物氣流中的氣體發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)器包括理想的等溫反應(yīng)時(shí)，控 制系統(tǒng)被用于維持流化床反應(yīng)器處于或者基本處于等溫條件?；咎幱诘葴胤磻?yīng)意味著盡 可能地接近等溫條件，例如在等溫條件的10%的范圍內(nèi)，優(yōu)選在等溫條件的5%的范圍內(nèi)， 更優(yōu)選在等溫條件的2. 5%的范圍內(nèi)。當(dāng)然，期望的是使得反應(yīng)基本處于等溫條件的1 %的 范圍內(nèi)或者更低的范圍內(nèi)。反應(yīng)器通常具有期望的工作溫度范圍，且即使當(dāng)?shù)葴貤l件并沒 有維持在優(yōu)選的10%的范圍內(nèi)時(shí)，由于溫度升高被抑制，可以獲得較高的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)器還 通常具有至少40atm的工作壓力以便于生產(chǎn)含氧化合物。在氧化后，方法可包括從流化床 反應(yīng)器輸出產(chǎn)物氣流的步驟，該產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔?氣體。
[0008] 方法可進(jìn)一步包括具有第一部分和第二部分的熱交換器，其中，該第二部分至少 部分地位于反應(yīng)腔室中，其中，加熱的反應(yīng)物氣流以至少300°C的溫度從熱交換器的第一部 分被直接地供應(yīng)給流化床反應(yīng)器。此外，優(yōu)選在流化床反應(yīng)器的進(jìn)入點(diǎn)，溫度為至少300°C 以反應(yīng)甲烷，但是，主要針對(duì)乙烷氣體的反應(yīng)器的溫度可低5-20%。
[0009] 方法進(jìn)一步包括在熱交換器的第一部分和熱交換器的第二部分之間循環(huán)冷卻劑 的步驟，允許流化床反應(yīng)器完成加熱的步驟并進(jìn)一步作為加熱的步驟的一部分，作為維持 流化床反應(yīng)器處于等溫條件的步驟的一部分以最低的能量消耗執(zhí)行冷卻流化床反應(yīng)器的 步驟。由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，移除熱量來預(yù)熱氣體不僅是期望的而且節(jié)能。
[0010] 從熱交換器的第一部分退出的加熱的反應(yīng)物氣流包括多個(gè)惰性粒子，進(jìn)一步包括 在反應(yīng)物氣流進(jìn)入反應(yīng)器之前，將多個(gè)惰性粒子從反應(yīng)物氣流中移除的步驟。將多個(gè)惰性 粒子從加熱的反應(yīng)物氣流中移除的方法步驟包括：在反應(yīng)物氣流進(jìn)入流化床反應(yīng)器之前， 使加熱的反應(yīng)物氣流通過粒子分離器以將惰性粒子從加熱的反應(yīng)物氣流中分離出來。將通 過粒子分離器從加熱的反應(yīng)物氣流中移除的惰性粒子注入流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中的 步驟，該惰性粒子在分布板的與反應(yīng)物氣流進(jìn)入反應(yīng)腔室的進(jìn)入點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)注入流化床 反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中。方法可還包括輸入惰性粒子以冷卻反應(yīng)腔室的步驟。方法還可包括 從第一流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室傳遞惰性粒子到熱交換的步驟，其中，從反應(yīng)腔室傳遞惰 性粒子的這一步驟加熱了熱交換器的第一部分。
[0011] 方法可包括加速該加熱的反應(yīng)物氣流的步驟，在熱交換器中，反應(yīng)物氣流在熱交 換器的第一部分之前具有第一速度，而在熱交換器的第一部分中具有第二速度。在熱交換 器中加速該加熱的反應(yīng)物氣流的步驟還可包括維持該加熱的反應(yīng)物氣流處于第一速度的 步驟，其中，該加熱的反應(yīng)物氣流被迫通過熱交換器的第一部分中的直徑縮小的區(qū)段以將 反應(yīng)物氣流的第一速度增加至第二速度，該第二速度大于該第一速度。
[0012] 方法可包括在熱交換器的第一部分和第二部分之間循環(huán)冷卻劑從而加熱該熱交 換器的第一部分并冷卻反應(yīng)腔室中的第二部分的步驟。
[0013] 方法可包括將產(chǎn)物氣流中的含氧化合物從副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w中 分離出去的步驟：通過供應(yīng)產(chǎn)物氣流通過第一回收系統(tǒng)，該第一回收系統(tǒng)將產(chǎn)物氣流分離 為含氧化合物和循環(huán)氣流，該循環(huán)氣流包括副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w。該循環(huán)氣 流基本不含有含氧化合物。當(dāng)然，反應(yīng)物氣流和循環(huán)氣流可多次穿過反應(yīng)器，因?yàn)槊看瓮?過反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率可能低至5 %，雖然本發(fā)明的系統(tǒng)和方法預(yù)計(jì)可在每次通過中轉(zhuǎn)化至少 8%的碳?xì)浠衔?，?yōu)選10%，更優(yōu)選13%，最優(yōu)選至少15%。系統(tǒng)可循環(huán)到幾乎所有的碳 氫化合物被移除，剩下水，含氧化合物和副產(chǎn)物作為主要成分。當(dāng)然，方法還可包括將副產(chǎn) 物從循環(huán)氣流中移除出去的步驟。
[0014] 正如上面所討論的，在將副產(chǎn)物從循環(huán)氣流中移除出去的步驟后，該方法可包括 再循環(huán)來自于第一回收系統(tǒng)的未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w的步驟。該循環(huán)氣流被輸入到流化 床反應(yīng)器中，該循環(huán)氣流的注入可與含氧氣體的添加單獨(dú)進(jìn)行，或者該循環(huán)氣流也可與反 應(yīng)物氣流一起注入，該反應(yīng)物氣流包括碳?xì)浠衔餁怏w和含氧氣體。
[0015] 方法包括向具有第二反應(yīng)腔室的第二流化床反應(yīng)器輸入循環(huán)氣流，并在第二流化 床反應(yīng)器的第二反應(yīng)腔室中將循環(huán)氣流中的未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w氧化生成含氧化合 物的步驟。方法可包括從第二流化床反應(yīng)器輸出第二產(chǎn)物氣流的步驟，其中，第二產(chǎn)物氣流 包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w。當(dāng)然，關(guān)于該第二產(chǎn)物氣流，方法可 包括將含氧化合物從第二產(chǎn)物氣流中分離出去的步驟，通過輸入第二產(chǎn)物氣流通過第二回 收系統(tǒng)并將含氧化合物從第二產(chǎn)物氣流中的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w分離出來。
[0016] 為了維持等溫反應(yīng)和理想反應(yīng)參數(shù)，加熱的步驟中的反應(yīng)物氣流的壓力為至 少40atm，優(yōu)選當(dāng)反應(yīng)物氣流進(jìn)入流化床反應(yīng)器時(shí)，壓力在40atm-85atm之間，更優(yōu)選在 41atm-55atm之間。當(dāng)然，維持的步驟可使用這些相同的壓力。進(jìn)一步地，在維持步驟中，溫 度范圍在300°C _900°C之間，優(yōu)選在400°C _600°C之間，更優(yōu)選在426°C _483°C之間被認(rèn)為 是理想的，特別是對(duì)于碳?xì)浠衔餁怏w中的甲烷來說。當(dāng)然，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，乙烷的理想溫度可 稍微低一些，例如低2-10%。而且，相比之下，由于反應(yīng)是放熱的，通常加熱的步驟中的反應(yīng) 物氣流的既定范圍在316°C _372°C之間。
[0017] 反應(yīng)器可包括具有多個(gè)開口的分布板，該設(shè)置在分布板上的多個(gè)開口允許碳?xì)浠?合物氣體的第一氣流和含氧氣體的第二氣流的徹底混合。分布板可通過緊固件固定在流化 床反應(yīng)器中，或者可焊接到流化床反應(yīng)器。
[0018] 方法還可包括步驟：向混合器中供應(yīng)碳?xì)浠衔餁怏w的第一氣流；向混合器中供 應(yīng)來自于回收系統(tǒng)的循環(huán)氣流；在混合器中混合第一氣流和循環(huán)氣流以輸出組合氣流；通 過使組合氣流通過熱源以加熱該組合氣流到至少300°c的第一既定溫度，其中，組合氣流以 至少40atm的壓力被供應(yīng)給熱源；從熱源向流化床反應(yīng)器輸入加熱的組合氣流，流化床反 應(yīng)器具有反應(yīng)腔室和反應(yīng)腔室中的多個(gè)惰性反應(yīng)器粒子；以第二既定溫度向流化床反應(yīng)器 中輸入與加熱的組合氣流分離的含氧氣體的第二氣流，第二既定溫度低于第一既定溫度； 基于流化床反應(yīng)器的內(nèi)部溫度，控制輸入到流化床反應(yīng)器的第二氣流的體積；通過使加熱 的反應(yīng)物氣流通過分布板，將加熱的反應(yīng)物氣流分散到流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中；通過 使加熱的組合氣流和第二氣流通過反應(yīng)腔室并使惰性反應(yīng)器粒子懸浮在流化床反應(yīng)器的 反應(yīng)腔室中，流化床反應(yīng)器中的惰性反應(yīng)器粒子被流化；在流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中利 用含氧氣體的第二氣流將加熱的組合氣流中的碳?xì)浠衔餁怏w氧化生成含氧化合物；改變 第二氣流的流速以維持流化床反應(yīng)器處于等溫條件，該等溫條件具有在300°C -900°C之間 的工作溫度和至少40atm的工作壓力以便于生產(chǎn)含氧化合物；從流化床反應(yīng)器中輸出產(chǎn)物 氣流，產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w；通過使產(chǎn)物氣流通過 回收系統(tǒng)將含氧化合物從產(chǎn)物氣流中分離出去，回收系統(tǒng)配置為將產(chǎn)物氣流中的含氧化合 物從循環(huán)氣流中分離出來，該循環(huán)氣流包括副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w；通過向混 合器中發(fā)送循環(huán)氣流，循環(huán)來自于產(chǎn)物氣流中的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w。
[0019] 此外，通過向混合器中發(fā)送循環(huán)氣流，方法步驟可以是循環(huán)的以重復(fù)這個(gè)過程， 例如直到碳?xì)浠衔餁怏w的量低于所需的水平。此外，改變的步驟中的工作溫度可在 400°C -600°C之間，優(yōu)選在426°C -483°C之間。同樣的，輸入含氧氣體的第二氣流的步驟中 的第二既定溫度在20°C -300°C之間，優(yōu)選第二既定溫度在30°C _120°C之間，更優(yōu)選第二既 定溫度在38°C -93°C之間。
[0020] 當(dāng)熱源優(yōu)選為熱交換器時(shí)，其也可用加熱器替代，也可是熱交換器和加熱器的組 合。當(dāng)然，在啟動(dòng)后，當(dāng)反應(yīng)腔室可能并不處于期望的溫度時(shí)，熱源可簡(jiǎn)單的是一個(gè)加熱器， 在此，它可預(yù)熱反應(yīng)物氣流或者氣體。
[0021] 在該方法中，在加熱的步驟中，組合氣流進(jìn)入熱源的壓力在40atm-85atm之間，優(yōu) 選在41atm-55atm之間。反應(yīng)器可包括具有多個(gè)開口的分布板，以允許碳?xì)浠衔餁怏w的 第一氣流和含氧氣體的第二氣流徹底地混合。
[0022] 通過非催化反應(yīng)生成含氧化合物的方法，包括步驟：壓縮包括碳?xì)浠衔餁怏w的 第一氣流到至少40atm的既定壓力；通過向熱源供應(yīng)壓縮的第一氣流，加熱壓縮的第一氣 流到至少300°C的第一既定溫度；直接地從加熱器向具有第一反應(yīng)腔室的第一反應(yīng)器中輸 入加熱的和壓縮的第一氣流；以第二既定溫度向第一反應(yīng)器的第一反應(yīng)腔室輸入與加熱的 氣流分離的含氧氣體；在第一反應(yīng)器的第一反應(yīng)腔室中利用含氧氣體的第二氣流將加熱的 和壓縮的第一氣流的碳?xì)浠衔餁怏w氧化生成含氧化合物；從第一反應(yīng)器中輸出產(chǎn)物氣 流，產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w；利用回收系統(tǒng)將含氧化 合物從產(chǎn)物氣流中分離出去，回收系統(tǒng)將含氧化合物從循環(huán)氣流中分離出來，循環(huán)氣流具 有副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w；向具有第二反應(yīng)腔室的第二反應(yīng)器中輸入循環(huán)氣 流；以第二既定溫度向第二反應(yīng)器輸入與循環(huán)氣流分離的含氧氣體的第二氣流；在第二反 應(yīng)器的第二反應(yīng)腔室中利用含氧氣體的第二氣流將循環(huán)氣流中的未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁?體氧化生成含氧化合物；從第二反應(yīng)器中輸出第二產(chǎn)物氣流，第二產(chǎn)物氣流包括含氧化合 物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w；利用回收系統(tǒng)將含氧化合物從第二產(chǎn)物氣流中分 離出去，回收系統(tǒng)將含氧化合物從第二產(chǎn)物氣流中的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳?xì)浠衔餁怏w分 離出來。
[0023] 上述方法步驟被配置為利用第一反應(yīng)器以除去與甲烷在一起的較重的氣體，例如 乙烷，丙烷等等，甚至可將其轉(zhuǎn)化為某些含氧化合物。然后，甲烷在第二反應(yīng)器中氧化為含 氧化合物。這兩個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)被配置為允許最優(yōu)化，比甲烷重的碳?xì)浠衔餁怏w處于第一 反應(yīng)器，而甲烷處于第二反應(yīng)器，從而在每個(gè)反應(yīng)器中最優(yōu)化回收。如此，典型地，需要使用 的循環(huán)氣流可較少，至少每次通過第二反應(yīng)器的碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化率至少為8%，優(yōu)選至少 10%，更優(yōu)選至少13%，最優(yōu)選至少15%。如果第一反應(yīng)器主要針對(duì)的碳?xì)浠衔餁怏w不 是甲烷，第一反應(yīng)器可以是非流化的反應(yīng)器，而第二反應(yīng)器可以是流化床反應(yīng)器，該流化床 反應(yīng)器包括在第二反應(yīng)腔室中的多個(gè)惰性反應(yīng)器粒子。
[0024] 方法可進(jìn)一步包括步驟：通過供應(yīng)循環(huán)氣流和第二氣流通過反應(yīng)腔室并使惰性 反應(yīng)器粒子懸浮在第二流化床反應(yīng)器的第二反應(yīng)腔室中，流化床反應(yīng)器中的惰性反應(yīng)器 粒子被流化。此外，將含氧化合物從產(chǎn)物氣流中分離出去的步驟可包括使用回收系統(tǒng)的 第一分離器，將含氧化合物從第二產(chǎn)物氣流中分離出去的步驟包括使用回收系統(tǒng)的第二 分離器。方法可包括壓縮第一氣流至既定壓力，該既定壓力在40atm-85atm之間，優(yōu)選在 41atm_55atm 之間。
[0025] 此外，在加熱的步驟中，該壓縮的第一氣流被加熱到第一既定溫度，該第一既定溫 度在300°C _900°C之間，優(yōu)選在310°C _600°C之間，更優(yōu)選在316°C _372°C之間。
[0026] 當(dāng)系統(tǒng)包括兩個(gè)反應(yīng)器時(shí)，在輸入的步驟中，含氧氣體的第二既定溫度為至少 30°C，優(yōu)選在30°C _120°C之間，更優(yōu)選在36°C _96°C之間，然而每個(gè)反應(yīng)器的溫度可稍微變 化，第一反應(yīng)器具有較低的輸入溫度。此外，系統(tǒng)被配置為第一反應(yīng)器在第一反應(yīng)器溫度和 第一反應(yīng)器壓力下工作，第二反應(yīng)器在第二反應(yīng)器溫度和第二反應(yīng)器壓力下工作，其中，第 一反應(yīng)器溫度低于第二反應(yīng)器溫度。第一反應(yīng)器可在第一反應(yīng)器溫度和第一反應(yīng)器壓力下 工作，第二反應(yīng)器在第二反應(yīng)器溫度和第二反應(yīng)器壓力下工作，其中，第一反應(yīng)器壓力低于 第二反應(yīng)器壓力。當(dāng)然，第一反應(yīng)器具有第一反應(yīng)腔室體積，第二反應(yīng)器具有第二反應(yīng)器腔 室體積，第一反應(yīng)器腔室體積小于第二反應(yīng)器腔室體積。在第一反應(yīng)腔室中輸入含氧氣體 的步驟進(jìn)一步包括：控制含氧氣體的供應(yīng)速度，使得第一反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中的壓力和溫 度適于主要氧化乙烷，在第二反應(yīng)腔室中輸入含氧氣體的步驟包括：控制含氧氣體的供應(yīng) 速度，使得第二反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中的壓力和溫度適于主要氧化甲烷。
[0027] 對(duì)于方法，由于氧氣的加入，發(fā)現(xiàn)整體的轉(zhuǎn)化得以提高，然而本系統(tǒng)允許這種提高 不會(huì)導(dǎo)致突然的溫度斜坡，該突然的溫度斜坡將取代或者使得含氧化合物生成不受歡迎的 CO2。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他優(yōu)勢(shì)將更為容易理解和領(lǐng)會(huì)，其中：
[0029] 圖1是直接的部分氧化反應(yīng)系統(tǒng)的示意圖，其中，熱交換器和流化床反應(yīng)器之間 具有冷卻劑循環(huán)；
[0030] 圖2是直接的部分氧化反應(yīng)系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖，其中，熱交換器和流化 床反應(yīng)器之間具有移動(dòng)的用作系統(tǒng)的散熱器的惰性粒子；
[0031] 圖3是直接的部分氧化反應(yīng)系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意圖，其中，反應(yīng)物被攜帶來 自反應(yīng)中的熱量的惰性粒子自動(dòng)加熱；
[0032] 圖4是回收系統(tǒng)的示意圖，回收系統(tǒng)可用于與圖1，圖2和圖3中的直接的部分氧 化反應(yīng)系統(tǒng)連接；
[0033] 圖5是圖1，圖2和圖3中的直接的部分氧化反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)物的預(yù)混合過程的示 意圖；
[0034] 圖6是直接的部分氧化反應(yīng)系統(tǒng)的第四實(shí)施例的示意圖，其包括串聯(lián)連接的反應(yīng) 器和回收系統(tǒng)；
[0035] 圖7是直接的部分氧化反應(yīng)系統(tǒng)的第五實(shí)施例的示意圖；
[0036] 圖8是直接的部分氧化反應(yīng)系統(tǒng)的第六實(shí)施例的示意圖，其包括預(yù)反應(yīng)步驟，其 中，與回收系統(tǒng)中的碳?xì)浠衔餁怏w分離的來自于供應(yīng)來源的碳?xì)浠衔餁怏w在該預(yù)反應(yīng) 步驟中進(jìn)行反應(yīng)；
[0037] 圖9是分布板的頂視圖，分布板用于分散碳?xì)浠衔餁怏w的第一氣流和含氧氣體 的第二氣流；
[0038] 圖10是分布板的截面圖；
[0039] 圖11是分布板和流化床反應(yīng)器的截面圖，其中，分布板利用緊固件固定至流化床 反應(yīng)器；以及
[0040] 圖12是流化床反應(yīng)器的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 本技術(shù)內(nèi)容提供一種在氣相反應(yīng)中從碳?xì)浠衔铮ɡ缤闊N）生成含氧化合物的 系統(tǒng)和方法。反應(yīng)是均相的并大體在惰性流化床反應(yīng)器中進(jìn)行。該惰性流化床反應(yīng)器維持 反應(yīng)器條件在期望的溫度范圍內(nèi)以有效地生成期望的含氧化合物，且該惰性流化床反應(yīng)器 允許等溫或者類-等溫的工作條件。本發(fā)明還運(yùn)用了獨(dú)特配置的熱交換器系統(tǒng)，并循環(huán)反 應(yīng)物和產(chǎn)物氣流以進(jìn)一步便于熱管理。
[0042] 出售井源處滯留的氣體在經(jīng)濟(jì)上是不合算的，該氣體被稱為滯留氣體且容易發(fā)生 逸出。滯留的氣體利用本發(fā)明可在惰性材料/固體存在的條件下被反應(yīng)轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料。 更具體地說，滯留氣體中的氣態(tài)的烷烴可被轉(zhuǎn)化為各種液態(tài)的含氧化合物，例如在流化床 反應(yīng)器中通過結(jié)合碳?xì)浠衔餁怏w來源與含氧氣體或者空氣。烷烴的直接的部分氧化導(dǎo)致 一系列的液態(tài)的含氧化合物的生成，且本發(fā)明提供一種易于控制工藝流程的新方法。根據(jù) 本發(fā)明的工藝流程利用具有惰性材料的流化床有效地基本維持等溫條件并最大化氧化選 擇性。如此不需要催化劑或者進(jìn)行催化反應(yīng)。反應(yīng)物，特別是碳?xì)浠衔餁怏w和含氧氣體， 可被預(yù)混合以允許在進(jìn)入反應(yīng)器之前適當(dāng)?shù)鼗旌?，或者甚至在反?yīng)器中被混合。預(yù)混合使 得在反應(yīng)之前更為均勻地混合從而更好地轉(zhuǎn)化為期望的產(chǎn)物，但是，如下所述，通過向反應(yīng) 器中輸入含氧氣體而不進(jìn)行預(yù)混合，控制系統(tǒng)和控制方法可被簡(jiǎn)化。
[0043] 反應(yīng)器和某些情況下的熱交換器包括有固體粒子，固體粒子為大體惰性的并用于 熱傳遞。這意味著這些粒子對(duì)于期望的反應(yīng)并沒有明顯的貢獻(xiàn)。此外，惰性涂層和惰性內(nèi) 襯，例如石英內(nèi)襯，玻璃涂層，可被應(yīng)用于反應(yīng)器的內(nèi)壁。某些被認(rèn)為是惰性或者基本上惰 性的粒子可具有有助于活性的表面。根據(jù)本技術(shù)內(nèi)容，粒子應(yīng)當(dāng)允許反應(yīng)傾向于反應(yīng)物的 均相的反應(yīng)。任何程度的多相的反應(yīng)都被均相的反應(yīng)所主導(dǎo)。在一個(gè)例子中，固體粒子允 許在60%，70%，80 %和90%，95%，98%，99 %或者更多的均相的反應(yīng)中將反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為 期望的含氧化合物。因此，粒子應(yīng)當(dāng)為基本上非催化的。
[0044] 惰性固體粒子的一個(gè)例子是沙子。通過與流體（例如水）混合，沙子可以表現(xiàn)為 很像是液態(tài)的。在這個(gè)例子中，沙子粒子可被臨時(shí)地夾帶在周圍的流體中并呈現(xiàn)出液態(tài)的 特征，直到停止混合且固體沉降下來。以差不多的方式，氣體可以以與粒子的重力相反的方 向流過床上的固體粒子。氣流產(chǎn)生的拖曳力拉動(dòng)固體粒子。隨著氣體的速度的增加，拖曳 力隨之增加，直到其足以克服向下的重力。此時(shí)，至少一些固體粒子將懸浮在氣體中并表現(xiàn) 為流體。流體中的固體粒子的懸浮被稱為"流化"。流化床指的是允許這些流體和粒子相互 作用的容器或者物理部件。流化床反應(yīng)器指的是在其內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)的物理部件。如果粒子 是惰性的，即，它們并不與反應(yīng)物氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)該填充床包含惰性固體粒子。在 本發(fā)明中，惰性粒子被用于在流化床反應(yīng)器中改善熱傳遞，正如接下來進(jìn)一步描述的那樣。
[0045] 流化的氣體-固體的一些特性可以與液態(tài)的系統(tǒng)的特性相似。例如，粒子可以大 體假定其具有所占據(jù)的容器的形狀。只要流化得以維持，固體粒子可以因此被作為假-液 體進(jìn)行運(yùn)輸。流化的系統(tǒng)可以允許固體像液體那樣相對(duì)移動(dòng)。本發(fā)明的惰性粒子的最優(yōu)選 的尺寸范圍為10um-500iim。
[0046] 流化的氣體-固體系統(tǒng)的另一個(gè)特性是熱量可在流化的介質(zhì)和固定的固體表面 (例如壁或者熱交換器管）之間被有效地傳遞。由于每個(gè)惰性固體粒子都被氣體介質(zhì)從四 面八方包圍，與不具有這些粒子的系統(tǒng)相比，其具有大得多的表面面積，固體可以通過該表 面面積吸收（或者釋放）熱量。熱傳遞效率因此得以提高。與非-流化的狀態(tài)相比，惰性 固體在流化的狀態(tài)下與周遭環(huán)境的碰撞激烈得多，從而提供固體-固體的接觸并大大地提 高熱傳遞速率。事實(shí)上，與不具有流化作用的相同系統(tǒng)的熱傳遞系數(shù)相比，兩個(gè)彼此接觸的 流化床的熱傳遞系數(shù)可以高5-25倍。
[0047] 在本發(fā)明中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與非流化的系統(tǒng)相比，流化床的使用允許更加穩(wěn)定的溫度 增加和均勻的熱量分布。懸浮的粒子對(duì)于周圍的流體而言非常像是散熱器而發(fā)揮作用。如 果熱量被施加于流化床反應(yīng)器的一端，熱量通過懸浮的材料的物理循環(huán)被分散，如此幾乎 不產(chǎn)生明顯的熱梯度，因此減少了流化床反應(yīng)器中的"熱點(diǎn)"。這也就允許了加熱或者冷卻 基本均勻地作用于系統(tǒng)，并且提供一種基本的或者至少一種的控制途徑以盡可能地接近等 溫反應(yīng)器。如果反應(yīng)所生成的幾乎所有的或者差不多全部的熱量（在流化的系統(tǒng)的較高的 熱傳遞的幫助下）被移除，整個(gè)系統(tǒng)從氣體的進(jìn)入點(diǎn)到氣體的退出點(diǎn)可以是基本相同的。 此外，移除的熱量可被用以冷卻包括放熱反應(yīng)的反應(yīng)器，且用以加熱進(jìn)氣到期望的溫度。 [0048] 本技術(shù)內(nèi)容提供將烷烴直接地部分氧化為含氧化合物。烷烴是僅由氫原子和碳原 子組成的不具有雙鍵和三鍵的化合物。合適的烷烴包括線性的或者支鏈的不飽和碳?xì)浠?物，例如具有1-10個(gè)碳原子。最常見的和最簡(jiǎn)單的烷烴是甲烷，然而乙烷，丙烷，正丁烷，異 丁烷，戊烷和己烷等都是烷烴。所有的化學(xué)鍵僅僅或者是C-H單鍵或者是C-C單鍵。在升 高的壓力和升高的溫度下向烷烴中添加氧氣（不管是純粹的形式還是以稀釋的形式，例如 在空氣中稀釋），可以生成各種含氧化合物。
[0049] 含氧化合物是含有氧原子的化合物（例如上述烷烴的含氧碳?xì)浠衔铮?。烷烴和 氧氣反應(yīng)生成的最常見的含氧化合物是醇，但是反應(yīng)也可以生成醛，碳氧化物（例如一氧 化碳，二氧化碳），甚至生成某些羧酸。醇，醛和羧酸通常具有與生成它們的烷烴相同或者更 少的碳原子烷烴。水是通常的副產(chǎn)物。參考以下化學(xué)計(jì)量方程式的例子： 甲烷部分氣化： 2CH4+02- 2CH 30H (醇） CH4+02- CH 20+H20 (醛） CH4+202- CO 2+2H20 或者 2CH4+302- 2C0+4H 20 (碳氧化物） 2CH4+302- 2HC00H+2H 20 (羧酸） 乙烷部分氣化： CH3CH3+02- 2CH 30H 或者 CH3CH3+02- CH 3CH20H (醇） 2CH3CH3+302- 4CH 20+2H20 或者 CH3CH3+02- CH 3cho+h2o (醛） 2CH3CH3+702- 4C0 2+6H20 或者 2CH3CH3+502- 4C0+6H 20 (氧化物） 2CH3CH3+502- 4HC00H+2H20 或者 2CH3CH3+02- 2CH 3C00H+2H20 (羧酸）
[0050] 高級(jí)烷烴的結(jié)果與之遵循相似的模式。上述提到的反應(yīng)得到的主要的產(chǎn)物是甲醇 和水。上述反應(yīng)的主要的副產(chǎn)物包括CO2，甲醛和乙醇。還可得到少量的其他副產(chǎn)物，例如 高級(jí)醇（例如丙醇，丁醇）。穿流的一小部分預(yù)期的化學(xué)物質(zhì)是芳香族的碳?xì)浠衔铮ɡ?苯），但是，芳香族的碳?xì)浠衔锏牧课⒉蛔愕?。類似地，與小部分的副產(chǎn)物一起也可能獲得 微量的羧酸，高級(jí)醛。從高級(jí)烷烴的反應(yīng)中，也可能獲得作為小部分的副產(chǎn)物的甲烷。與任 何〇)2的含水系統(tǒng)一樣，碳酸的形成也必然可以注意到。使用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，利用氧 氣在提高的溫度和壓力下直接地部分氧化烷烴以生產(chǎn)甲醇和其他含氧化合物是一種有利 可圖的路徑。
[0051] 碳?xì)浠衔锓磻?yīng)物的來源通?？砂ú煌愋偷奶?xì)浠衔锏幕旌衔?。例如天?氣，其可來自于儲(chǔ)存在地面下的天然氣，或者拌產(chǎn)氣，其可從儲(chǔ)存在地面下的石油儲(chǔ)備中獲 得，兩者均典型地含有甲烷，乙烷和高級(jí)碳?xì)浠衔锏幕旌衔?。在混合的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)物 和氧化劑反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)中，與轉(zhuǎn)化低級(jí)碳的碳?xì)浠衔锵啾?，反?yīng)通常傾向于轉(zhuǎn)化高級(jí) 碳的碳?xì)浠衔?。因此，一系列的反?yīng)和回收系統(tǒng)可如圖6所示并討論如下。反應(yīng)和回收 系統(tǒng)的串聯(lián)也可用于提高整體的產(chǎn)物產(chǎn)率，協(xié)助熱集成，改善整體的反應(yīng)特性，也可用于降 低整體的系統(tǒng)的循環(huán)的大小，或者也可用于其他的原因。允許從一個(gè)反應(yīng)器傳到下一個(gè)反 應(yīng)器的CO2可以提供額外的好處，特別是當(dāng)處于小劑量的情況。
[0052] 本發(fā)明提供利用流化以及其他控制系統(tǒng)控制熱量和溫度的系統(tǒng)和方法。如果反應(yīng) 器的條件可被保持相對(duì)恒定，醇（最主要的是甲醇）可以是反應(yīng)的主要的產(chǎn)物。預(yù)期的醇 氧化產(chǎn)物具有相對(duì)于其他反應(yīng)產(chǎn)物的高選擇性，例如至少約50%和/或高達(dá)約90%。傳統(tǒng) 上，直接的部分氧化在管狀的反應(yīng)器中完成。由于反應(yīng)是高度放熱的，且由于管狀的反應(yīng)器 固有地具有熱點(diǎn)（由于它們的本性），為了避免不可接受的溫度升高并防止過度氧化，氧化 劑可能需要大量稀釋。下面的有代表性的圖表1是直接的部分氧化的溫度曲線一隨著跨 越反應(yīng)器的時(shí)間和距離的增長(zhǎng)，溫度隨之升高：

【權(quán)利要求】
1. 一種通過非催化反應(yīng)生成含氧化合物的方法，其特征在于，所述方法包括w下步 驟： 將碳氨化合物氣體的第一氣流與含氧氣體的第二氣流在混合器中混合； 將包括碳氨化合物氣體的第一氣流與含氧氣體的第二氣流的反應(yīng)物氣流從混合器中 輸出； 將反應(yīng)物氣流加熱至既定溫度范圍； 將加熱的反應(yīng)物氣流輸入至流化床反應(yīng)器，其中，該流化床反應(yīng)器包括反應(yīng)腔室，反應(yīng) 腔室內(nèi)的多個(gè)惰性反應(yīng)器粒子； 通過使加熱的反應(yīng)物氣流通過分布板，加熱的反應(yīng)物氣流被分散到流化床反應(yīng)器的反 應(yīng)腔室中； 通過使加熱的反應(yīng)物氣流豎直地通過反應(yīng)腔室并且使惰性反應(yīng)器粒子息浮在流化床 反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中，反應(yīng)腔室中的惰性反應(yīng)器粒子被流化； 在流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中，加熱的反應(yīng)物氣流中的碳氨化合物氣體被加熱的反應(yīng) 物氣流中的含氧氣體氧化生產(chǎn)含氧化合物； 維持流化床反應(yīng)器處于等溫條件，該等溫條件具有期望的工作溫度范圍和至少40atm 的期望的工作壓力，W利于含氧化合物的生產(chǎn)；W及 從流化床反應(yīng)器輸出產(chǎn)物氣流，該產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨 化合物氣體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括具有第一部分和第二部分的 熱交換器，其中，第二部分至少部分地位于反應(yīng)腔室中，加熱的反應(yīng)物氣流從熱交換器的第 一部分注入到流化床反應(yīng)器，其進(jìn)入流化床反應(yīng)器的進(jìn)入點(diǎn)的溫度為至少30(TC。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在熱交換器的第一部分和熱 交換器的第二部分之間循環(huán)冷卻劑的步驟，允許流化床反應(yīng)器完成所述加熱的步驟并進(jìn)一 步W最低的能量消耗執(zhí)行流化床反應(yīng)器的冷卻步驟，該冷卻步驟作為維持流化床反應(yīng)器處 于等溫條件的所述步驟的一部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，流出熱交換器的第一部分的加熱的反應(yīng) 物氣流包括多個(gè)惰性粒子，方法進(jìn)一步包括從反應(yīng)物氣流中移除多個(gè)惰性粒子的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在熱交換器中加速該加熱的 反應(yīng)物氣流的步驟，該加熱的反應(yīng)物氣流在進(jìn)入熱交換器的第一部分之前具有第一速度， 而在熱交換器的第一部分中具有第二速度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在熱交換器中加速該加熱的反應(yīng)物氣流 的步驟進(jìn)一步包括維持該加熱的反應(yīng)物氣流處于第一速度的步驟，其中該加熱的反應(yīng)物氣 流被迫通過熱交換器的第一部分中的直徑縮小的區(qū)段，W將反應(yīng)物氣流的第一速度增加到 第二速度，第二速度大于第一速度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在反應(yīng)物氣流進(jìn)入流化床反應(yīng)器之前，從 加熱的反應(yīng)物氣流中移除多個(gè)惰性粒子的步驟通過使加熱的反應(yīng)物氣流通過粒子分離器 W將惰性粒子從加熱的反應(yīng)物氣流中分離出來而實(shí)現(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將通過粒子分離器從加熱的 反應(yīng)物氣流中移除的惰性粒子注入流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中的步驟，該惰性粒子在分布 板的與反應(yīng)物氣流進(jìn)入反應(yīng)腔室的進(jìn)入點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)注入流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述注入惰性粒子的步驟冷卻反應(yīng)腔室。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括從第一流化床反應(yīng)器的反應(yīng) 腔室向熱交換器轉(zhuǎn)移惰性粒子的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述從反應(yīng)腔室轉(zhuǎn)移惰性粒子的步驟 加熱該熱交換器的第一部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在熱交換器的第一部分和 第二部分之間循環(huán)冷卻劑的步驟，W加熱熱交換器的第一部分并冷卻反應(yīng)腔室中的第二部 分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括通過使產(chǎn)物氣流通過第一回 收系統(tǒng)將產(chǎn)物氣流中的含氧化合物與副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨化合物氣體分離開的步驟，該 回收系統(tǒng)將產(chǎn)物氣流分離為含氧化合物和循環(huán)氣流，該循環(huán)氣流中含有副產(chǎn)物和未反應(yīng)的 碳氨化合物氣體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，循環(huán)氣流中基本不含有含氧化合物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將副產(chǎn)物從循環(huán)氣流中移 除出去的步驟。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括通過將循環(huán)氣流輸入至流 化床反應(yīng)器，將副產(chǎn)物從循環(huán)氣流中移除出去的步驟中獲得的未反應(yīng)的碳氨化合物氣體從 第一回收系統(tǒng)循環(huán)至流化床反應(yīng)器的步驟。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將循環(huán)氣流輸入至具有第 二反應(yīng)腔室的第二流化床反應(yīng)器，W及在第二流化床反應(yīng)器的第二反應(yīng)腔室中將循環(huán)氣流 中的未反應(yīng)的碳氨化合物氣體氧化生成含氧化合物的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括從第二流化床反應(yīng)器輸出 第二產(chǎn)物氣流的步驟，其中，第二產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨化合物 氣體。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將含氧化合物從第二產(chǎn)物 氣流中分離出去的步驟，通過使第二產(chǎn)物氣流通過第二回收系統(tǒng)并將含氧化合物與第二產(chǎn) 物氣流中的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨化合物氣體分離開實(shí)現(xiàn)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加熱的步驟中，反應(yīng)物氣流的壓 力為至少40atm。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在40atm-85atm之間的反應(yīng)物氣流進(jìn)入 流化床反應(yīng)器。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述維持步驟所使用的工作壓力在 40atm-85atm 之間。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述維持步驟所使用的工作溫度在 426°C -483°C之間。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱的步驟中的反應(yīng)物氣流的既定 溫度范圍為至少30(TC。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述加熱的步驟中的反應(yīng)物氣流的既 定溫度范圍在316°C -372C之間。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分布板包括多個(gè)開口，W允許碳氨化合 物氣體的第一氣流和含氧氣體的第二氣流之間的徹底混合。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，分布板通過緊固件固定于流化床反應(yīng) 器。
28. -種通過非催化反應(yīng)生成含氧化合物的方法，其特征在于，所述方法包括W下步 驟： 向混合器中供應(yīng)碳氨化合物氣體的第一氣流； 向混合器中供應(yīng)來自于回收系統(tǒng)中的循環(huán)氣流； 在混合器中混合第一氣流和循環(huán)氣流W輸出組合氣流； 通過使組合氣流通過熱源加熱該組合氣流到至少30(TC的第一既定溫度，其中，組合氣 流在至少40atm的壓力下供應(yīng)給熱源； 從熱源向流化床反應(yīng)器輸入加熱的組合氣流，流化床反應(yīng)器具有反應(yīng)腔室和在反應(yīng)腔 室中的多個(gè)惰性反應(yīng)器粒子； W第二既定溫度向流化床反應(yīng)器輸入與加熱的組合氣流分離開的含氧氣體的第二氣 流，第二既定溫度低于第一既定溫度； 基于流化床反應(yīng)器的內(nèi)部溫度控制輸入到流化床反應(yīng)器的第二氣流的體積； 通過使加熱的反應(yīng)物氣流通過分布板，該加熱的反應(yīng)物氣流分散到流化床反應(yīng)器的反 應(yīng)腔室中； 通過使加熱的組合氣流和第二氣流通過反應(yīng)腔室并使惰性反應(yīng)器粒子息浮在流化床 反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中，流化床反應(yīng)器中的惰性反應(yīng)器粒子被流化； 加熱的組合氣流中的碳氨化合物氣體在流化床反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中被含氧氣體的第 二氣流氧化生成含氧化合物； 改變第二氣流的流速W維持流化床反應(yīng)器處于等溫條件，該等溫條件具有在 30(TC -90(TC之間的工作溫度和至少40atm的工作壓力W便于生產(chǎn)含氧化合物； 從流化床反應(yīng)器中輸出產(chǎn)物氣流，該產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳 氨化合物氣體； 通過使產(chǎn)物氣流通過回收系統(tǒng)將含氧化合物從產(chǎn)物氣流中分離出去，該回收系統(tǒng)配置 為將產(chǎn)物氣流中的含氧化合物從循環(huán)氣流中分離出來，該循環(huán)氣流包括副產(chǎn)物和未反應(yīng)的 碳氨化合物氣體；和 通過向混合器中發(fā)送循環(huán)氣流，循環(huán)產(chǎn)物氣流中的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨化合物氣 體。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，通過向混合器中發(fā)送循環(huán)氣流，該方法 步驟是循環(huán)的W重復(fù)該個(gè)過程。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述改變的步驟中的工作溫度在 400°C -600°C之間。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述改變的步驟中的工作溫度在 426°C -483°C之間。
32. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述輸入含氧氣體的第二氣流的步驟 中的第二既定溫度在2(TC -30(TC之間。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述輸入含氧氣體的第二氣流的步驟 中的第二既定溫度在3(TC -12CTC之間。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述輸入含氧氣體的第二氣流的步驟 中的第二既定溫度在38C -93C之間。
35. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，熱源是加熱器和熱交換器中的一個(gè)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述加熱的步驟中的組合氣流進(jìn)入熱 源的壓力在40atm-85atm之間。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述加熱的步驟中的組合氣流進(jìn)入熱 源的壓力在41atm-55atm之間。
38. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，分布板包括多個(gè)開口，W允許碳氨化合 物氣體的第一氣流和含氧氣體的第二氣流之間的徹底混合。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，分布板通過緊固件固定于流化床反應(yīng) 器。
40. -種通過非催化反應(yīng)生成含氧化合物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步 驟： 壓縮包括碳氨化合物氣體的第一氣流到至少40atm的既定壓力； 通過使該壓縮的第一氣流通過熱源，加熱該壓縮的第一氣流到至少30(TC的第一既定 溫度； 從加熱器向具有第一反應(yīng)腔室的第一反應(yīng)器輸入加熱的和壓縮的第一氣流； W第二既定溫度向第一反應(yīng)器的第一反應(yīng)腔室輸入與加熱的氣流分離開的含氧氣 體； 在第一反應(yīng)器的第一反應(yīng)腔室中，利用含氧氣體的第二氣流氧化加熱的和壓縮的第一 氣流的碳氨化合物氣體W生成含氧化合物； 從第一反應(yīng)器中輸出產(chǎn)物氣流，產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨化 合物氣體； 利用回收系統(tǒng)將含氧化合物從產(chǎn)物氣流中分離出去，該回收系統(tǒng)將含氧化合物從循環(huán) 氣流中分離出來，該循環(huán)氣流具有副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨化合物氣體； 輸入循環(huán)氣流至具有第二反應(yīng)腔室的第二反應(yīng)器中； W第二既定溫度向第二反應(yīng)器輸入與循環(huán)氣流分離開的含氧氣體的第二氣流； 在第二反應(yīng)器的第二反應(yīng)腔室中，利用含氧氣體的第二氣流氧化循環(huán)氣流中的未反應(yīng) 的碳氨化合物氣體W生成含氧化合物； 從第二反應(yīng)器中輸出第二產(chǎn)物氣流，第二產(chǎn)物氣流包括含氧化合物，副產(chǎn)物和未反應(yīng) 的碳氨化合物氣體；W及 利用回收系統(tǒng)將含氧化合物從第二產(chǎn)物氣流中分離出去，該回收系統(tǒng)將含氧化合物與 第二產(chǎn)物氣流的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的碳氨化合物氣體分離開。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，第二反應(yīng)器是流化床反應(yīng)器，該流化床 反應(yīng)器包括在第二反應(yīng)腔室中的多個(gè)惰性反應(yīng)器粒子。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括通過使循環(huán)氣流和第二氣 流通過反應(yīng)腔室并使惰性反應(yīng)器粒子息浮在第二流化床反應(yīng)器的第二反應(yīng)腔室中，惰性反 應(yīng)器粒子在流化床反應(yīng)器中被流化的步驟。
43. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，包括利用回收系統(tǒng)的第一分離器將含 氧化合物從產(chǎn)物氣流中分離出去的步驟，并包括利用回收系統(tǒng)的第二分離器將含氧化合物 從第二產(chǎn)物氣流中分離出去的步驟。
44. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，在所述壓縮步驟中，第一氣流被壓縮至 40atm-85atm之間的既定壓力。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，在所述壓縮步驟中，第一氣流被壓縮至 41atm-55atm之間的既定壓力。
46. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，在所述加熱的步驟中，壓縮的第一氣流 被加熱至30(TC -90(TC之間的第一既定溫度。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，在所述加熱的步驟中，壓縮的第一氣流 被加熱至31(TC -60(TC之間的第一既定溫度。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，在所述加熱的步驟中，壓縮的第一氣流 被加熱至316C -372C之間的第一既定溫度。
49. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，在所述輸入含氧氣體的步驟中，第二既 定溫度為至少3(TC。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，在所述輸入含氧氣體的步驟中，第二既 定溫度在30°C -120°C之間。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，在所述輸入含氧氣體的步驟中，第二既 定溫度在36°C -96°C之間。
52. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，第一反應(yīng)器在第一反應(yīng)器溫度和第一 反應(yīng)器壓力下工作，第二反應(yīng)器在第二反應(yīng)器溫度和第二反應(yīng)器壓力下工作，其中，第一反 應(yīng)器溫度低于第二反應(yīng)器溫度。
53. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，第一反應(yīng)器在第一反應(yīng)器溫度和第一 反應(yīng)器壓力下工作，第二反應(yīng)器在第二反應(yīng)器溫度和第二反應(yīng)器壓力下工作，其中，第一反 應(yīng)器壓力低于第二反應(yīng)器壓力。
54. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，第一反應(yīng)器具有第一反應(yīng)腔室體積，第 二反應(yīng)器具有第二反應(yīng)器腔室體積，其中，第一反應(yīng)器腔室體積小于第二反應(yīng)器腔室體積。
55. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，在第一反應(yīng)腔室中輸入含氧氣體的步 驟進(jìn)一步包括W控制第一反應(yīng)器的反應(yīng)腔室中的壓力和溫度W主要氧化己焼的速率注入 含氧氣體，而在第二反應(yīng)腔室中輸入含氧氣體的步驟進(jìn)一步包括W控制第二反應(yīng)器的反應(yīng) 腔室中的壓力和溫度W主要氧化甲焼的速率供應(yīng)含氧氣體。
【文檔編號(hào)】C07B41/00GK104470875SQ201380036478
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月9日
【發(fā)明者】?jī)?nèi)森·帕夫拉克 申請(qǐng)人:鏈解決方案公司, 內(nèi)森·帕夫拉克