用于气体反应的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种设备，所述设备包括(1)第一筒状的多孔催化转子，第一筒状的多孔催化转子关于旋转轴线对称设置，并包围第一内部空间；其中第一多孔催化转子包括第一催化剂；(2)外壳，其中外壳和转子由环形空间分开；(3)马达，马达被构造为用于使转子绕旋转轴线旋转；(4)进料入口管线；和(5)第一出口管线，其中第一出口管线与环形空间流体连接。本发明专利技术还公开一种方法，包括(1)使包括至少一种气态反应物的进料气体穿过多孔催化转子，其中多孔催化转子对至少一种气态反应物是可渗透的，并且由对催化第一反应有效的催化剂制成或者包含对催化第一反应有效的催化剂；和(2)提取第一期望的产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及通过气体反应产生期望的产物。更具体地，本专利技术涉及通过离心分离的气体反应。更加具体地，本专利技术涉及通过催化离心分离增强气体反应。
技术介绍
化学反应的速率和程度受到动力学和热力学的规律限制。反应速率取决于许多因素，包括时间、温度和压力。在催化反应的情况下，存在额外速率限制因素，即反应物和催化剂的接触时间以及被反应产物从催化剂表面移除以使催化剂催化其它反应物的时间。在常规反应器中，经常通过混合控制反应物和催化剂的接触时间，所述混合为参与化学反应的成分之间提供接触。已经存在各种针对最大化混合和混合设备的使用以加速化学反应的创新。已经提出高剪切和高能量的混合设备，用于提高化学反应的速率。已经提出用于加速化学反应物的反应的其它设备。例如，先前已经公开通过使用水动力空穴加速化学反应的方法。水动力空穴包括相变和温度及压力的迅速增加；由流动流体速度的变化引起的压力变化导致加速的化学反应。在本领域中需要通过反应气态成分产生期望的产物的有效且经济的设备和方法。 所期望的是，通过所公开的系统和方法将能量到反应的转换最大化。
技术实现思路
本专利技术公开一种设备，所述设备包括(1)第一筒状的多孔催化转子，所述第一筒状的多孔催化转子关于旋转轴线对称设置，并且包围第一内部空间；其中所述第一多孔催化转子包括第一催化剂；( 外壳，其中所述外壳和所述转子由环形空间分开；C3)马达，所述马达被构造为用于使所述转子绕所述旋转轴线旋转；(4)进料入口管线；以及(5)第一出口管线，其中所述第一出口管线与所述环形空间流体连接。在实施例中，所述设备的进料入口管线与第一内部空间流体连接。在一些实施例中，进料入口管线延伸至第一内部空间中。 在一些情况中，进料入口管线延伸至第一内部空间的竖直中央部分中。在一些其它情况中， 进料入口管线延伸至所述第一内部空间中接近所述旋转轴线的位置。在实施例中，所述设备的转子大体是管状的。在实施例中，所述设备的第一多孔催化转子由可选择性渗透材料制成或包括可选择性渗透材料。在一些情况中，所述可选择性渗透材料由催化剂制成、由催化剂浸渍或涂覆有催化剂。在一些其它情况中，所述可选择性渗透材料包括烧结金属或陶瓷。在实施例中，所述第一多孔催化转子具有在从约4英寸到约12英寸范围内的直径。在实施例中，所述第一多孔催化转子具有在从约8英寸到约20 英寸范围内的长度。在实施例中，所述设备的马达能够提供至少约7，500转/分的转子旋转频率。CN 102405097 A说明书2/13 页在特定实施例中，所述设备还包括与所述第一多孔催化转子同心并且包围第二内部空间的第二多孔催化转子，其中所述第二多孔催化转子包括第二催化剂。在实施例中，进料入口管线与第一内部空间流体连接。在某些特定实施例中，所述设备还包括第二出口，其中所述第二出口管线与第二内部空间流体连接。在特定实施例中，所述设备的第一催化剂和第二催化剂是相同的。在特定其它实施例中，所述设备的第一催化剂和第二催化剂是不同的。本专利技术的另一个方面包括一种系统，所述系统包括多个所述设备。在一些实施例中， 所述系统的第一设备的所述多孔催化转子的催化功能与第二设备的所述多孔催化转子的催化功能不同。本专利技术还公开一种产生气态反应产物的方法。所述方法包括(1)使包括至少一种气态反应物的进料气体从多孔催化转子的入口侧穿过所述转子，其中所述多孔催化转子对所述至少一种气态反应物是可渗透的，并且由对催化第一反应有效的催化剂制成或者包含对催化第一反应有效的催化剂；和( 从转子的出口侧提取第一期望的产物。在实施例中， 所述方法还包括使所述多孔催化转子绕旋转轴线以指定旋转频率旋转。在实施例中，所述转子是筒形的。在特定实施例中，所述多孔催化转子包括烧结金属或陶瓷。在实施例中，所述烧结金属或陶瓷由催化剂制成、由催化剂浸渍或涂覆有催化剂。在特定实施例中，所公开的方法还包括使所述期望的产物从第二多孔催化转子的入口侧通过所述第二多孔催化转子，其中所述第二多孔催化转子对所述第一期望的产物是可渗透的，并且由对催化第二期望反应有效的催化剂制成或包含对催化第二期望反应有效的催化剂。在一些情况下，所述第一多孔催化转子和所述第二多孔催化转子被包括在单个设备中。在一些其它情况下，所述第一多孔催化转子和所述第二多孔催化转子被包含在两个分开的设备中。这些和其它实施例以及潜在优势在下面详细的描述和附图中将清晰明显。 附图说明为了更详细描述本专利技术的优选实施例，现在将参考附图，其中图1是根据本专利技术的实施例的系统的示意图。图2是根据本专利技术的另一个实施例的系统的示意图。图3A是根据本专利技术的另一个实施例的系统的示意图。图;3B是根据本专利技术的另一个实施例的系统的示意图。图3C是根据本专利技术的另一个实施例的系统的示意图。在图中，相同的附图标记被用于表示相同的元件。标记和术语当在本文中使用时，当参考本专利技术的设备使用术语“反应离心机”和“催化离心机” 时，用于指设备被构造为集成离心和催化功能。本文使用的短语“多孔催化转子”指对气体不是不渗透的并且由至少一种催化材料制成或其中包含至少一种催化材料的转子。具体实施例方式I.概要。本文公开了使气态成分反应来产生期望的产物的系统和方法。所公开的系统和方法为离心与催化的组合而设置，增强气相反应以产生期望的产物。尽管以下描述关于多孔催化转子，但可以想象的是，在应用中，离心分离本身将足够允许期望的反应，并且在这种情况下，多孔转子可以不由催化剂制成或其中不包含催化剂。所述系统和方法对于任何数量的各种各样的反应是可适用的，对于所述反应，能够以气相提供反应物(或者在反应器中转变为气相)，且/或，对于所述反应，合适的催化剂可用。通过旋转的高剪切反应器的进料引入包括磨料催化剂的非均相催化剂能够引起反应器部件的严重磨损。在实施例中，通过在空穴条件有可能存在的点放置催化表面，本专利技术的系统通过消除或减少进料流中对磨料催化剂的需求克服所述问题。II.用于气体反应的系统。本公开的反应性离心分离系统包括至少一个催化离心机。所述至少一个催化离心机包括至少一个多孔催化转子。现在将参考图1描述根据本专利技术的用于气体反应的系统。图1是根据本专利技术的实施例的反应性离心分离系统100的示意图。反应性离心分离系统100包括催化离心机110。所公开的系统的一个或多个催化离心机中的每一个包括外壳、至少一个多孔催化转子、至少一个进料入口管线以及至少一个产物出口管线。在图1的实施例中，催化离心机 110包括外壳165、催化转子185、进料入口管线120以及产物出口管线190。所公开的系统的一个或多个催化离心机中的每一个包括外壳。如在图1中所示， 外壳165包围转子185。外壳165的外表面和/或内表面可以是筒状的。外壳165能由指定材料制成，以防止有害材料伤害催化离心机的使用者。在应用中，催化离心机110的元件——例如壳体165——由不锈钢制成。通过提供封闭的容器，在设计极限内每个催化离心机内的温度和压力根据需要是可调整的。催化离心机110可以在至少15磅/平方英寸 (表压)(psig)、500磅/平方英寸(表压)、1000磅/平方英寸(表压)或1455磅/平方英寸(表压)的压力条件运行。催化离心机110可以在100标准大气压的压力条件下运行。催化离心机 110 可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿巴斯·哈桑，雷福德·G·安东尼，阿齐兹·哈桑，
申请(专利权)人：HRD有限公司，
类型：发明
国别省市：