多级反应器及其相关方法技术

本文公开了反应器，其包括：a)第一混合区、b)第一反应区、c)第一冷却区、d)第一H2O分离区、e)第二混合区、f)第二反应区、g)第二冷却区，和h)第二H2O分离区，其中所述第一混合区与所述第一反应区流体连通，其中所述第一反应区与所述第一冷却区流体连通，其中所述第一冷却区与所述第一H2O分离区流体连通，其中所述第一H2O分离区与所述第二混合区流体连通，其中所述第二混合区与所述第二反应区流体连通，其中所述第二反应区与所述第二冷却区流体连通，且其中所述第二冷却区与所述第二H2O分离区流体连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多级反应器及其相关方法相关申请的交叉引用本申请要求于2014年11月14日提交的美国申请号62/079,654的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
合成气(氢(H2))和一氧化碳(CO)的混合物)可通过本领域众所周知的方法从煤或甲烷(天然气)中容易地产生并在世界各地被广泛商业实践。一些众所周知的工业方法使用合成气来生产各种含氧有机化学品。从合成气催化产生烃的费-托(Fischer-Tropsch)催化方法最初在20世纪20年代被发现并开发，并在南非被多年用于生产汽油类烃作为汽车燃料。需要有效地实施费-托催化方法的反应器和方法。因此，本文公开了有效地实施费-托催化方法的反应器和方法。
技术实现思路
本文公开了一种反应器，其包括：a)第一混合区、b)第一反应区、c)第一冷却区、d)第一H2O分离区、e)第二混合区、f)第二反应区、g)第二冷却区，和h)第二H2O分离区，其中第一混合区与第一反应区流体连通，其中第一反应区与第一冷却区流体连通，其中第一冷却区与第一H2O分离区流体连通，其中第一H2O分离区与第二混合区流体连通，其中第二混合区与第二反应区流体连通，其中第二反应区与第二冷却区流体连通，且其中第二冷却区与第二H2O分离区流体连通。本文公开了一种生产烃的方法，其包括：a)提供本文公开的反应器；b)将合成气引入第一混合区中；c)使第一反应区中的合成气的至少一部分进行催化反应，从而产生包括烃、H2O和未反应合成气的第一产物；d)冷却第一冷却区中的第一产物；e)从第一H2O分离区中的第一产物中除去至少一部分H2O；f)将第一产物引入第二混合区中；g)使第二反应区中的第一产物中的未反应合成气的至少一部分进行催化反应，从而产生包括烃、H2O和未反应合成气的第二产物；h)冷却第二冷却区中的第二产物；和i)从第二H2O分离区中的第二产物中除去至少一部分H2O。将在下面的描述中阐述部分额外优点，并且通过该描述，这些额外优点将部分显而易见，或者可通过实践以下描述的各方面来了解。将通过所附权利要求中特别指出的化学组成、方法及其组合来实现并获得以下所述的优点。应理解，上述一般描述和以下具体实施方式两者仅是示例性和解释性的，而不是限制性的。附图说明并入并构成本说明书的一部分的附图示出几个方面，并与具体实施方式一起用于解释本专利技术的原理。图1示出本文公开的反应器的示例设计。图2示出第一催化剂保持区的非限制视图。图3示出第一催化剂保持区、第二催化剂保持区和一个冷却区段的非限制视图。本专利技术的其它优点将在下面的描述中部分列出，并且部分将由描述而变得显而易见，或可以通过本专利技术的实践来学习。本专利技术的优点将借助在所附权利要求书中特别指出的要素和组合来实现和达到。应理解，以上概述和以下详述二者都仅为示例性和解释性的，并且不限制要求保护的本专利技术。具体实施方式本文公开的是可用于所公开的方法的产物和组合物、可与所公开的方法的产物和组合物一起使用、可用于制备所公开的方法的产物和组合物或作为所公开的方法的产物和组合物的材料、化合物、组合物和组分。应理解，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、基团等时，虽然不能明确地公开这些化合物的每个各种个体和集体组合和排列的具体参考，但是每个都在这里被特别考虑并描述。例如，如果公开并讨论了催化剂组分，并讨论了该组分的多种替代固态形式，除非特别指出相反，否则特别考虑可能的催化剂组分和固体状态形式的每个和每一个组合和排列。该概念适用于本公开的所有方面，包括但不限于制作和使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可进行的各种附加步骤，应理解，可用所公开方法的任何特定方面或各方面的组合来进行这些附加步骤中的每个，且每个这样的组合都被具体预期且应被考虑为公开。1.定义在本说明书和下面的权利要求书中，将参考将被定义为具有以下含义的多个术语：须注意，如在说明书和所附权利要求书中所使用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一种/个(a/an)”和“该/所述(the)”包括复数指示物。因此，例如，对“催化剂”的参考包括催化剂的混合物。范围可在本文中表示为“一个特定值”，和/或“另一特定值”。当表示这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当各个值被表示为近似值时，通过使用先行词“，”，应理解，特定值形成另一方面。还应进一步理解，每个范围的端点对于另一端点而言都是显著的，并且独立于另一端点。在说明书和权利要求书中，组合物或制品中的特定元素或组分的重量份的参考指示元素或组分与组合物或制品中的任何其它元素或组分(对其表达了重量份)之间的重量关系。因此，在含有2重量份组分X和5重量份组分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且不管另外的组分是否包含在化合物中都以如此的比例存在。除非相反地明确规定，否则组分的重量百分数基于其中包括组分的制剂或组合物的总重量。如本文所使用，术语时空产率(“STY”)是指每单位时间/每体积催化剂产生的几吨或kg的产物。2.反应器用于从合成气生产烃的费-托催化方法在本领域是已知的。如方案1所示，在费-托方法中可发生多个反应，诸如费-托(FT)反应、水煤气变换反应和氢甲烷化反应。方案1FT反应：nCO+2nH2→(CH2)n+H2O水煤气变换反应(WGS)：CO+H2O→CO2+H2甲烷化CO+H2→CH4+H2O在目标是生产轻烃(C2-C5)的费-托方法中，不希望生产CO2、CH4和重质烃(C10+)。CO2和H2O可不利地影响在费-托方法中使用的催化剂的性能(即活性和选择性)。本文公开的反应器和方法通过冷却产物混合物并通过在一系列步骤中除去水(H2O)来最小化费-托方法中的不希望的反应，从而促进催化剂活性和轻质烃的生产。本文公开的反应器允许合成气与适于进行费-托反应的催化剂进行催化反应。在每个催化过程之前，除去作为液体和/或蒸汽的不希望的H2O，从而增加合成气至所需烃产物(诸如轻烃)的总转化率。本文公开了一种反应器，其包括：a)第一混合区、b)第一反应区、c)第一冷却区、d)第一H2O分离区、e)第二混合区、f)第二反应区、g)第二冷却区，和h)第二H2O分离区，其中第一混合区与第一反应区流体连通，其中第一反应区与第一冷却区流体连通，其中第一冷却区与第一H2O分离区流体连通，其中第一H2O分离区与第二混合区流体连通，其中第二混合区与第二反应区流体连通，其中第二反应区与第二冷却区流体连通，且其中第二冷却区与第二H2O分离区流体连通。一方面，反应器还包括：i)第三混合区、j)第三反应区、k)第三冷却区，和l)第三H2O分离区，其中第二H2O分离区与第三混合区流体连通，其中第三混合区与第三反应区流体连通，其中第三反应区与第三冷却区流体连通，且其中第三冷却区与第三H2O分离区流体连通。一方面，反应器还包括：m)第四混合区、n)第四反应区、o)第四冷却区，和p)第四H2O分离区，其中第三H2O分离区与第四混合区流体连通，其中第四混合区与第四反应区流体连通，其中第四反应区与第四冷却区流体连通，且其中第四冷却区与第四H2O分离区流体连通。一方面，混合区、反应区和冷却区具有共同的纵向轴线，而H2O分离区与混合区、反应区和冷却区不具有共同的纵向轴线。一方面，反应区可包括催化剂保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应器，其包括：a)第一混合区；b)第一反应区；c)第一冷却区；d)第一H2O分离区；e)第二混合区；f)第二反应区；g)第二冷却区；和h)第二H2O分离区；其中所述第一混合区与所述第一反应区流体连通，其中所述第一反应区与所述第一冷却区流体连通，其中所述第一冷却区与所述第一H2O分离区流体连通，其中所述第一H2O分离区与所述第二混合区流体连通，其中所述第二混合区与所述第二反应区流体连通，其中所述第二反应区与所述第二冷却区流体连通，且其中所述第二冷却区与所述第二H2O分离区流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.14 US 62/079,6541.一种反应器，其包括：a)第一混合区；b)第一反应区；c)第一冷却区；d)第一H2O分离区；e)第二混合区；f)第二反应区；g)第二冷却区；和h)第二H2O分离区；其中所述第一混合区与所述第一反应区流体连通，其中所述第一反应区与所述第一冷却区流体连通，其中所述第一冷却区与所述第一H2O分离区流体连通，其中所述第一H2O分离区与所述第二混合区流体连通，其中所述第二混合区与所述第二反应区流体连通，其中所述第二反应区与所述第二冷却区流体连通，且其中所述第二冷却区与所述第二H2O分离区流体连通。2.根据权利要求1所述的反应器，其中所述反应器还包括：i)第三混合区；j)第三反应区；k)第三冷却区；和l)第三H2O分离区；其中所述第二H2O分离区与所述第三混合区流体连通，其中所述第三混合区与所述第三反应区流体连通，其中所述第三反应区与所述第三冷却区流体连通，且其中所述第三冷却区与所述第三H2O分离区流体连通。3.根据权利要求2所述的反应器，其中所述反应器还包括：m)第四混合区；n)第四反应区；o)第四冷却区；和p)第四H2O分离区；其中所述第三H2O分离区与所述第四混合区流体连通，其中所述第四混合区与所述第四反应区流体连通，其中所述第四反应区与所述第四冷却区流体连通，且其中所述第四冷却区与所述第四H2O分离区流体连通。4.根据权利要求1-3中任一项所述的反应器，其中所述第一混合区和所述第二反应区被构造为允许混合气体。5.根据权利要求2或3所述的反应器，其中所述第三混合区被构造为允许混合气体。6.根据权利要求3所述的反应器，其中所述第四混合区被构造为允许混合气体。7.根据权利要求1-6中任一项所述的反应器，其中所述第一反应区和所述第二反应区包括催化剂。8.根据权利要求7所述的反应器，其中所述第二反应区中的催化剂的量小于所述第一反应区中的催化剂的量。9.根据权利要求2-8中任一项所述的反应器，其中所述第三反应区包括催化剂。10.根据权利要求9所述的反应器，其中所述第三反应区中的催化剂的量小于所述第二反应区中的催化剂的量。11.根据权利要求3-9中任一项所述的反应器，其中所述第四反应区包括催化剂。12.根据权利要求11所述的反应器，其中所述第三反应区中的催化剂的量小于所述第四反应区中的催化剂的量。13.根据权利要求1-11中任一项所述的反应器，其中所述第一冷却区和所述第二冷却区包括中间冷却器系统。14.根据权利要求2-13中任一项所述的反应器，其中所述第三冷却区包括中间冷却器系统。15.根据权利要求3-14中任一项所述的反应器，其中所述第四冷却区包括中间冷却器系统。16.根据权利要求1-15中任一项所述的反应器，其中所述第一H2O分离区和所述第二H2O分离区包括H2O吸收材料。17.根据权利要求2-16中任一项所述的反应器，其中所述第三H2O分离区包括所述H2O吸收材料。18.根据权利要求3-17中任一项所述的反应器，其中所述第四H2O分离区包括所述H2O吸收材料。19.根据权利要求1-18中任一项所述的反应器，其中所述第一冷却区经由第一连接器与所述第一H2O分离区流体连通。20.根据权利要求1-19中任一项所述的反应器，其中所述第一H2O分离区经由第二连接器...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔拉勒·哈利德·艾沙马里，哈利德·卡里姆，
申请(专利权)人：赛贝克环球科技公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL