脉冲压缩反应器和其操作方法技术

脉冲压缩反应器可以包括反应器壳体、弹簧活塞和驱动活塞。所述反应器壳体可以限定内部容积并且可以包括通向所述内部容积的第一通道和第二通道。所述弹簧活塞可以定位在所述内部容积内，其中所述弹簧活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的气体弹簧缓冲室的周边。所述驱动活塞可以定位在所述内部容积内，其中所述弹簧活塞、所述驱动活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的反应室的周边。

Pulse compression reactor and its operation method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲压缩反应器和其操作方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年10月24日提交的美国临时申请序列号62/576,369的权益，所述美国临时申请以全文引用的方式并入本文中
本公开大体上涉及化学处理，并且更具体来说，涉及用于脉冲压缩处理中的反应器设计和方法。
技术介绍
一些反应可需要高温和/或高压。利用这些反应条件(即高温和/或高压)在制造特定化学产物时可能需要相对较高的成本。因此，需要改进的反应器和在这些反应器中形成化学产物的方法。
技术实现思路
根据本文公开的一个或多个实施例，脉冲压缩反应器可适合于生产由于暴露于高温和高压而引起形成的化学产物。脉冲压缩反应器可利用活塞通过减小室的容积来绝热地压缩室内的反应物。在压缩反应物之后，脉冲压缩反应器可将反应物减压以形成产物。用于脉冲压缩反应器的反应室可经历非常高的温度和压力，如至少500℃的温度和/或至少50MPa的压力。在不受理论束缚的情况下，这些反应条件可允许形成不稳定的分子，如自由基，其在压力降低时可形成产物分子，这有时称为淬灭。脉冲压缩反应器中的减压可将不稳定的分子组分“冻结”成新的排列，由此形成产物化学物质。举例来说，但不限于，脉冲压缩反应器可用于由甲烷形成轻质烯烃，这类乙烯。甲烷在压缩时可形成自由基，并且在膨胀时可冻结为乙烯。本文已经确定脉冲压缩反应器的操作中的几个问题。不受限制地，脉冲压缩反应器存在的问题包括不能安全启动、连续操作和停止脉冲压缩反应器；反应物和产物分子的混合；不能以高冲程速率控制脉冲压缩反应器；和导致性能损失和/或气体密封泄漏的活塞磨损。这些问题以及其它问题已经通过本文所述的脉冲压缩反应器的实施例来解决。在不受理论束缚的情况下，据信本文公开的脉冲压缩反应器和其操作方法克服这些已确定的问题中的至少一些。举例来说，使用转子和定子来控制流体流入脉冲压缩反应器的气体室可允许安全启动、连续操作和停止。本文公开的脉冲压缩反应器中转子和定子的使用和/或多个活塞的使用还可允许脉冲压缩反应器在反应物和产物气体基本上不混合的情况下操作。另外，转子和定子设计可允许以高冲程速率控制脉冲压缩反应器。同样，受控的旋转速度，如转子的非恒定角速度，可减少活塞的磨损。根据一个或多个实施例，脉冲压缩反应器可包含反应器壳体、弹簧活塞和驱动活塞。反应器壳体可限定内部容积并且可包含通向内部容积的第一通道和第二通道。弹簧活塞可定位在内部容积内，其中弹簧活塞和反应器壳体至少部分地限定内部容积内的气体弹簧缓冲室的周边。驱动活塞可定位在内部容积内，其中弹簧活塞、驱动活塞和反应器壳体至少部分地限定内部容积内的反应室的周边。驱动活塞和反应器壳体可至少部分地限定内部容积内的主驱动室的周边。脉冲压缩反应器可为可操作的以穿过第一通道将反应物气体接收到反应室中，穿过第二通道将驱动气体接收到主驱动室中，和/或使由来自反应室的产物气体形成的反应物气体传递通过第一通道，所述接收驱动气体使驱动活塞朝向弹簧活塞平移。根据另一实施例，脉冲压缩反应器可包含反应器壳体和一个或多个活塞。反应器壳体可包含转子和定子。转子可包含内部容积，其中转子在反应器壳体的径向轴线上旋转转子可包含与内部容积流体连通的至少第一通道。一个或多个活塞可定位在内部容积中并且适于在径向轴线的方向上平移。当转子在径向轴线上旋转时，第一通道可与定子中的一个或多个通道对准，以允许定子与内部容积之间的流体连通。根据另一实施例，脉冲压缩反应器可包含反应器壳体和一个或多个活塞。反应器壳体可包含转子和定子。转子可包含内部容积，其中转子在反应器壳体的径向轴线上旋转。转子可包含与内部容积流体连通的至少第一通道。一个或多个活塞可定位在内部容积中并且适于在径向轴线的方向上平移。转子可以一定的角度方向旋转，并且一个或多个活塞可以相同的角度方向旋转。转子可以非恒定角速度旋转。应理解，前述
技术实现思路
和以下具体实施方式两者呈现本技术的实施例，并且旨在提供用于理解如所要求保护的技术的本质和特征的综述或框架。包括附图以提供对技术的另外理解，并且所述附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。图式说明各种实施例，并且连同描述一起用以解释技术的原理和操作。此外，图式和描述意指仅为说明性的，并且不旨在以任何方式限制权利要求书的范围。本文公开的技术的额外特征和优点将在下文具体实施方式中阐述，并且将部分地由本领域的技术人员从所述描述而容易地了解或通过实践如本文所述的技术(包括下文具体实施方式、权利要求书和附图)而认识到。附图说明以下对本公开的具体实施例的详细描述在结合以下图示阅读时可最佳地理解，其中相似的结构用相似的附图标记指示，并且其中：图1示意性地描绘根据本文所述的一个或多个实施例的脉冲压缩反应器的横截面侧视图；图2示意性地描绘根据本文所述的一个或多个实施例的图1的脉冲压缩反应器的放大横截面侧视图；图3A示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第一阶段期间穿过内部容积的上部部分的转子和定子的俯视横截面图；图3B示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第一阶段期间穿过内部容积的下部部分的转子和定子的俯视横截面图；图3C示意性地描绘根据一个或多个实施例的示出在操作的第一阶段期间的活塞位置的脉冲压缩反应器的侧视图；图4A示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第二阶段期间穿过内部容积的上部部分的转子和定子的俯视横截面图；图4B示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第二阶段期间穿过内部容积的下部部分的转子和定子的俯视横截面图；图4C示意性地描绘根据一个或多个实施例的示出在操作的第一阶段期间的活塞位置的脉冲压缩反应器的侧视图；图5A示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第三阶段期间穿过内部容积的上部部分的转子和定子的俯视横截面图；图5B示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第三阶段期间穿过内部容积的下部部分的转子和定子的俯视横截面图；图5C示意性地描绘根据一个或多个实施例的示出在操作的第三阶段期间的活塞位置的脉冲压缩反应器的侧视图；图6A示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第四阶段期间穿过内部容积的上部部分的转子和定子的俯视横截面图；图6B示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第四阶段期间穿过内部容积的下部部分的转子和定子的俯视横截面图；图6C示意性地描绘根据一个或多个实施例的示出在操作的第四阶段期间的活塞位置的脉冲压缩反应器的侧视图；图7A示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第五阶段期间穿过内部容积的上部部分的转子和定子的俯视横截面图；图7B示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第五阶段期间穿过内部容积的下部部分的转子和定子的俯视横截面图；图7C示意性地描绘根据一个或多个实施例的示出在操作的第五阶段期间的活塞位置的脉冲压缩反应器的侧视图；图8A示意性地描绘根据一个或多个实施例的在操作的第六阶段期间穿过内部容积的上部部分的转子和定子的俯视横截面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲压缩反应器，其包含：/n限定内部容积的反应器壳体，所述反应器壳体包含通向所述内部容积的第一通道和第二通道；/n定位在所述内部容积内的弹簧活塞，其中所述弹簧活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的气体弹簧缓冲室的周边；和/n定位在所述内部容积内的驱动活塞，其中所述弹簧活塞、所述驱动活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的反应室的周边，并且其中所述驱动活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的主驱动室的周边；/n其中所述脉冲压缩反应器为可操作的以穿过所述第一通道将反应物气体接收到所述反应室中，穿过所述第二通道将驱动气体接收到所述主驱动室中，并且使由来自所述反应室的产物气体形成的反应物气体传递通过所述第一通道，所述接收驱动气体使所述驱动活塞朝向所述弹簧活塞平移。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171024 US 62/5763691.一种脉冲压缩反应器，其包含：
限定内部容积的反应器壳体，所述反应器壳体包含通向所述内部容积的第一通道和第二通道；
定位在所述内部容积内的弹簧活塞，其中所述弹簧活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的气体弹簧缓冲室的周边；和
定位在所述内部容积内的驱动活塞，其中所述弹簧活塞、所述驱动活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的反应室的周边，并且其中所述驱动活塞和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的主驱动室的周边；
其中所述脉冲压缩反应器为可操作的以穿过所述第一通道将反应物气体接收到所述反应室中，穿过所述第二通道将驱动气体接收到所述主驱动室中，并且使由来自所述反应室的产物气体形成的反应物气体传递通过所述第一通道，所述接收驱动气体使所述驱动活塞朝向所述弹簧活塞平移。


2.根据权利要求1所述的脉冲压缩反应器，其中当所述反应室接收所述反应物气体时，所述弹簧活塞在远离所述驱动活塞的方向上平移，使得所述反应室的容积膨胀。


3.根据权利要求1或2所述的脉冲压缩反应器，其中当所述驱动室接收所述驱动气体时，所述驱动活塞在朝向所述弹簧活塞的方向上平移，使得所述反应室的容积收缩。


4.根据权利要求1、2或3所述的脉冲压缩反应器，其中所述驱动活塞包含第一头部和第二头部，所述第二头部的直径大于所述第一头部的直径，所述第一头部和第二头部通过杆连接，并且其中所述第一头部、所述第二头部、所述杆和所述反应器壳体至少部分地限定所述内部容积内的副驱动室的周边。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的脉冲压缩反应器，其中所述反应器为可操作的以穿过所述第一通道将淬灭气体接收到所述副驱动室中。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的脉冲压缩反应器，其中当所述产物气体从所述反应室传递通过所述第一通道时，所述弹簧活塞在朝向所述驱动活塞的方向上平移，使得所述弹簧活塞的移动至少部分地从所述反应室排出所述产物气体。


7.一种脉冲压缩反应器，其包含：
包含转子和定子的反应器壳体，所述转子包含内部容积，其中所述转子在...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·比舒维尔，A·C·德科克，H·L·派尔特，W·M·卡普曼，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US