BRPI0710431A2 - A method for manufacturing at least one oxygenate aquila by the partial alkane oxidation reaction of an alkane-containing gas feed stream and an oxygen-containing gas feed stream. - Google Patents

A method for manufacturing at least one oxygenate aquila by the partial alkane oxidation reaction of an alkane-containing gas feed stream and an oxygen-containing gas feed stream. Download PDF

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BRPI0710431A2
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alkane
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BRPI0710431-6A
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Nathan A Pawlak
Robert W Carr
Roger J Grunch
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Gas Tech Llc
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Abstract

MéTODO PARA A OXIGENAçãO DIRETA DE GASES DE ALCANO. Trata-se de um método para a fabricação de alquila oxigenada (por exemplo, metanol) através da oxigenação parcial de alcano (metano) ao utilizar uma câmara de reação de retromistura por injeção em comunicação fluida com um reator de fluxo tubular. Os radicais livres de alquila são induzidos na câmara de reação de retromistura antes de serem alimentos através um defletor de restrição de fluxo ao reator de fluxo tubular. A intermistura por injeção das correntes de alimentação agita a câmara de reação de retromistura. Em uma realização, um defletor de restrição de fluxo de posição variável é movido axialmente de modo a modificar comensuravelmente a câmada de reação de retromistura e os volumes do reator de fluxo tubular. Em uma outra realização, o reator de fluxo tubular é resfriado por temperamento com uma entrada de resfriamento por temperamento de posição variável. O método provê adicionalmente a condensação da corrente de sáida do sistema de reação em um depurador de condensação e também a reciclagem de uma parte da corrente de saída depurada ao sistema do reator.METHOD FOR DIRECT OXYGENATION OF ALKANE GASES. It is a method for the manufacture of oxygenated alkyl (for example, methanol) through partial oxygenation of alkane (methane) when using an injection retromix reaction chamber in fluid communication with a tubular flow reactor. Alkyl free radicals are induced in the retromix reaction chamber before being fed through a flow restriction deflector to the tubular flow reactor. The intermixing by injecting the feed currents shakes the reaction chamber of the retromix. In one embodiment, a variable position flow restriction deflector is moved axially in order to commensurably modify the retromix reaction chamber and the volumes of the tubular flow reactor. In another embodiment, the tubular flow reactor is tempered cooled with a variable position tempered cooling input. The method additionally provides for the condensation of the output current from the reaction system in a condensation scrubber and also the recycling of a part of the purified output current to the reactor system.

Description

MÉTODO PARA MANUFATURAR PELO MENOS UMA ALQUILA OXIGENADA ATRAVÉS DA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO PARCIAL DE ALCANO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDO ALCANO E DE OXIGÊNIO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDO OXIGÊNIOMETHOD FOR MANUFACTURING AT LEAST ONE OXYGENATED ALKILA THROUGH THE PARTIAL OXIDATION REACTION OF ALCANE GAS POWER CURRENT AND A GAS POWER CURRENT CONTAINING OXYGEN

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

A presente invenção refere-se a um método para a reação de gás natural e oxidante sob condições para otimizar a formação de oxigenados de alquila desejados (especialmente o metanol). Mais especificamente, as realizações são para a reação de um alcano C1-C4 (metano, etano, propano e butano) em um oxigenado de alquila e, mais particularmente em uma aplicação focai, para a conversão de oxidação direta (sob condições de oxidação parciais) do metano em metanol.The present invention relates to a method for the reaction of natural gas and oxidant under conditions to optimize the formation of desired alkyl oxygenates (especially methanol). More specifically, the embodiments are for the reaction of a C1-C4 alkane (methane, ethane, propane and butane) in an alkylate oxygenate, and more particularly in a focal application, for direct oxidation conversion (under partial oxidation conditions). ) of methane in methanol.

A prática industrial atual para a produção do metanol é um processo químico do tipo Fischer-Tropsch de duas etapas. A primeira etapa é a reforma endotérmica do metano a partir do gás natural em monóxido de carbono e hidrogênio, seguida por uma segunda etapa que consiste em uma reação catalisada por sólido entre o monóxido de carbono e o hidrogênio para a formação do metanol. Esta tecnologia requer energia intensiva, e a economia do processo é desfavorável para todas com exceção das fábricas de metanol em larga escala.Current industrial practice for methanol production is a two-step Fischer-Tropsch type chemical process. The first step is the endothermic reforming of methane from natural gas to carbon monoxide and hydrogen, followed by a second step consisting of a solid catalyzed reaction between carbon monoxide and hydrogen to form methanol. This technology is energy intensive, and the process economy is unfavorable for all except large-scale methanol plants.

Vários métodos e aparelhos para a conversão do metano em metanol são conhecidos. A realização de uma conversão da fase de vapor do metano em um gás de síntese (mistura de CO e H2) com a sua conversão catalítica subseqüente em metanol é conhecida, conforme descrito, por exemplo, em Karavaev M. M., Leonov B. E., et al «Technology of Synthetic Methanol", Moscow, "Chemistry" 1984, páginas 72- 125. No entanto, a fim de praticar este processo, é necessária a provisão de um equipamento complicado, o preenchimento de requisitos elevados para a pureza do gás, o gasto de quantidades elevadas de energia para obter o gás de síntese e para sua purificação, e um número significativo de estágios intermitentes do processo. Além disso, para empresas médias e pequenas com a capacidade de menos de 2.000 toneladas/dia, isto não é economicamente viável.Various methods and apparatus for converting methane to methanol are known. Performing a conversion of the vapor phase of methane to a synthesis gas (mixture of CO and H2) with its subsequent catalytic conversion to methanol is known, as described, for example, in Karavaev MM, Leonov BE, et al. Technology of Synthetic Methanol ", Moscow," Chemistry "1984, pages 72-125. However, in order to practice this process, it is necessary to provide complicated equipment, to meet high gas purity requirements, to spend high amounts of energy to obtain and purify the synthesis gas, and a significant number of intermittent process stages, and for medium and small companies with a capacity of less than 2,000 tonnes / day this is not economically viable .

A Patente Russa n° . 2.162.460 inclui uma fonte de gás contendo hidrocarboneto, um compressor e um aquecedor para a compressão e o aquecimento do gás, e uma fonte de gás contendo oxigênio com um compressor. Inclui adicionalmente reatores arranjados sucessivamente com zonas de mistura e de reação alternadas e um dispositivo para prover o gás contendo hidrocarboneto em uma primeira zona de mistura do reator e o gás contendo oxigênio em cada zona de mistura, um trocador de calor recuperador para a refrigeração da mistura de reação através de uma parede por uma corrente de gás contendo hidrocarboneto frio do gás contendo hidrocarboneto aquecido para um aquecedor, um líquido refrigerante-condensador, um condensador parcial para a separação dos gases residuais e de produtos líquidos com uma separação subseqüente do metanol, uma tubulação para a alimentação do gás residual no gás contendo hidrocarboneto inicial e uma tubulação para a alimentação de produtos contendo oxigênio residuais na primeira zona de mistura do reator.Russian Patent No. No. 2,162,460 includes a hydrocarbon-containing gas source, a compressor and heater for gas compression and heating, and an oxygen-containing gas source with a compressor. It additionally includes successively arranged reactors with alternating mixing and reaction zones and a device for providing hydrocarbon-containing gas in a first reactor mixing zone and oxygen-containing gas in each mixing zone, a recovery heat exchanger for cooling the reaction mixture through a wall by a cold hydrocarbon-containing gas stream from the heated hydrocarbon-containing gas to a heater, a refrigerant-condenser, a partial condenser for the separation of waste gases and liquid products with a subsequent separation of methanol, a pipe for the supply of residual gas to the initial hydrocarbon-containing gas and a pipe for the supply of residual oxygen-containing products in the first reactor mixing zone.

Neste aparelho, no entanto, a retirada rápida do calor da reação de oxidação altamente exotérmica do gás contendo hidrocarboneto não é executável por causa das limitações inerentes do trocador de calor. Isto conduz à necessidade de uma redução na quantidade do gás contendo hidrocarboneto provido e, adicionalmente, reduz o grau de conversão do gás contendo hidrocarboneto. Além disso, até mesmo com a utilização de oxigênio como um oxidante, não é possível prover uma recirculação eficiente do gás contendo hidrocarboneto devido ao rápido aumento da concentração de óxidos de carbono. Uma parte significativa do oxigênio provido é desperdiçada para a oxidação do CO em CO2 e reduz, desse modo, adicionalmente, o grau de conversão do gás contendo hidrocarboneto inicial para produtos úteis e provê um superaquecimento adicional da mistura de reação. O aparelho também requer a queima de uma quantidade adicional do gás contendo hidrocarboneto inicial a fim de prover as necessidades de utilidade de uma retificação de produtos líquidos. Uma vez que é necessário refrigerar a mistura de gás-líquido após cada reator para a separação de produtos líquidos e o aquecimento subseqüente antes de um reator seguinte, o aparelho é substancialmente complicado e o número de unidades é aumentado.In this apparatus, however, rapid heat removal from the highly exothermic oxidation reaction of the hydrocarbon-containing gas is not feasible because of the inherent limitations of the heat exchanger. This leads to the need for a reduction in the amount of hydrocarbon-containing gas provided and further reduces the degree of conversion of the hydrocarbon-containing gas. Moreover, even with the use of oxygen as an oxidant, it is not possible to provide efficient recirculation of the hydrocarbon-containing gas due to the rapid increase in carbon oxide concentration. A significant part of the oxygen supplied is wasted for the oxidation of CO to CO2 and thereby further reduces the degree of conversion of the initial hydrocarbon-containing gas to useful products and provides additional overheating of the reaction mixture. The apparatus also requires the burning of an additional amount of the initial hydrocarbon-containing gas in order to provide the utility needs of a liquid product rectification. Since it is necessary to cool the gas-liquid mixture after each reactor for liquid separation and subsequent heating before a subsequent reactor, the apparatus is substantially complicated and the number of units is increased.

Um outro método e outro aparelho para produzir oAnother method and another apparatus for producing the

metanol são descritos no documento de patente RU 2.200.731, em que o gás contendo hidrocarboneto comprimido e aquecido e o gás contendo oxigênio comprimido são introduzidos em zonas de mistura de reatores sucessivamente arranjados, e a reação é executada com uma captação de calor controlada mediante a refrigeração a mistura de reação com condensado de água, de modo que o vapor seja obtido, e um grau de refrigeração da mistura de reação é regulado por parâmetros de escape de vapor, que é utilizado no estágio de retificação do produto líquido.Methanol are described in U.S. Patent 2,200,731, wherein the heated compressed hydrocarbon-containing gas and the compressed oxygen-containing gas are introduced into successively arranged reactor mixing zones, and the reaction is carried out with controlled heat uptake by cooling the reaction mixture with water condensate so that steam is obtained, and a degree of cooling of the reaction mixture is regulated by vapor exhaust parameters, which is used in the rectifying stage of the liquid product.

Outros documentos de patente tais como as Patentes Norte-americanas n". 2.196.188, 2.722.553, 4.152.407, .4.243.613, 4.530.826, 5.177.279, 5.959.168 e a Publicação internacional WO 96/06901 descrevem soluções adicionais para a transformação dos hidrocarbonetos.Other patent documents such as U.S. Patent Nos. 2,196,188, 2,722,553, 4,152,407, 4,243,613, 4,530,826, 5,177,279, 5,959,168 and International Publication WO 96/06901 describe additional solutions for the transformation of hydrocarbons.

Também há uma necessidade quanto a um processo de etapa única que também seja apropriado para o processamento em pequena escala, superando as limitações de escala do processo do método de Fischer Tropsch e também tornando o "gás encalhado" um produto valioso. Esta abordagem emprega uma reação de oxidação parcial homogênea, de fase gasosa, realizada ao contato do gás natural e um oxidante, com o oxidante como reagente limitador. Os produtos mais abundantes são o metanol e o formaldeído, que provêm do metano, o componente principal do gás natural. Quantidades menores de etanol e outros compostos orgânicos oxigenados são formados pela oxidação do metano, do etano, do propano e de hidrocarbonetos superiores que são todos constituintes menores do gás natural. Estes produtos de reação são todos líquidos, e são transportáveis a um local central para a separação e/ou a utilização subseqüente como combustíveis ou como intermediários químicos. Uma característica primordial de tais processos é que a química do processo pode ser executada em campo em locais remotos.There is also a need for a one-step process that is also suitable for small scale processing, overcoming the process limitations of the Fischer Tropsch method and also making "stranded gas" a valuable product. This approach employs a homogeneous partial gas phase oxidation reaction carried out on contact with natural gas and an oxidant, with the oxidant as a limiting reagent. The most abundant products are methanol and formaldehyde, which come from methane, the main component of natural gas. Smaller amounts of ethanol and other oxygenated organic compounds are formed by the oxidation of higher methane, ethane, propane and hydrocarbons which are all minor constituents of natural gas. These reaction products are all liquids, and are transportable to a central location for separation and / or subsequent use as fuels or as chemical intermediates. A key feature of such processes is that process chemistry can be performed in the field at remote locations.

A Patente Norte-americana n" . 4.618.732 ("Direct conversion of natural gas to methanol by controlled oxidation" a Gesser, et al. ) descreve um processo para converter o gás natural em metanol. A seletividade para o metanol é indicada como resultante da pré-mistura cuidadosa do metano e do oxigênio juntamente com a utilização de reatores revestidos com vidro para minimizar interações com o equipamento de processamento durante a reação. A necessidade de mistura antes da entrada em um reator para a iniciação da reação é indicada no seguinte trecho:U.S. Patent No. 4,618,732 ("Direct conversion of natural gas to methanol by controlled oxidation" to Gesser, et al.) Describes a process for converting natural gas to methanol. Selectivity for methanol is indicated as result of careful premixing of methane and oxygen together with the use of glass-lined reactors to minimize interactions with processing equipment during the reaction.The need for mixing prior to entering a reactor for reaction initiation is indicated in following excerpt:

"A mistura de gases ocorre preferivelmente em uma câmara de pré-mistura ou "de cruzamento» de volume relativamente pequeno e passa então através de uma seção curta de pré-reator antes de entrar na zona de reação aquecida. No entanto, ao misturar gases à alta pressão em um volume relativamente pequeno, o fluxo laminar ocorre freqüentemente com o oxigênio ou o ar, formando uma corrente homogênea estreita dentro do fluxo geral do gás natural. O oxigênio ou o ar tem pouca possibilidade de se dispersar através da corrente de reação antes de atingir a zona de reação. Sem desejar ficar limitado pela teoria, quando isto ocorre, é postulado que o gás natural é oxidado inicialmente em metanol, que é adicionalmente oxidado, na periferia da corrente de oxigênio, isto é, em um ambiente rico em oxigênio, em produtos de oxidação superiores"."Gas mixing preferably takes place in a relatively small volume" crossover "or premix chamber and then passes through a short pre - reactor section before entering the heated reaction zone. However, when mixing gases at high pressure in a relatively small volume, laminar flow often occurs with oxygen or air, forming a narrow homogeneous current within the general flow of natural gas. Oxygen or air has little chance of dispersing through the reaction current before reaching the reaction zone. Without wishing to be bound by theory, when this occurs, it is postulated that natural gas is initially oxidized to methanol, which is further oxidized, on the periphery of the oxygen stream, that is, in an oxygen rich environment, to higher oxidation products. "

A Patente Norte-americana n° . 4.618.732 concedida a Gesser também enfatiza a necessidade de manter a reação a partir da iniciação até que a mistura esteja terminada (--- -mistura do oxigênio e do gás natural antes de sua introdução em um reator").U.S. Patent no. No. 4,618,732 to Gesser also emphasizes the need to maintain the reaction from initiation until mixing is complete (--- mixture of oxygen and natural gas prior to introduction into a reactor).

A Patente Norte-americana n°. 4.982.023 ("OxidationU.S. Patent no. 4,982,023 ("Oxidation

of methane to methanol" a Han, et al. ) estabelece que uma pluralidade de reações está ocorrendo na oxigenação direta do metano em metanol. Sob este aspecto, a Patente Norte- americana n°. 4.982.023 indica alguma consideração com relação aos problemas da cinética de reação na discussão do assunto dessa patente:Han, et al.) establishes that a plurality of reactions are occurring in the direct oxygenation of methane to methanol. In this regard, U.S. Patent No. 4,982,023 indicates some consideration regarding the problems. of reaction kinetics in the discussion of the subject of this patent:

"Acredita-se que o mecanismo da formação do metanol envolva o radical de metilperóxi (CH3OO) que abstrai o hidrogênio do metano. Infelizmente, até agora, os rendimentos por passe foram limitados. Este rendimento limitado foi racionalizado como resultante da baixa reatividade das ligações de C-H no metano vis-à-vis a reatividade mais elevada do produto oxigenado primário, o metanol, que resulta na formação seletiva dos produtos de oxidação profunda CO e CO2 quando são feitas tentativas para aumentar a conversão"."The mechanism of methanol formation is believed to involve the methylperoxy radical (CH3OO) that abstracts methane hydrogen. Unfortunately, so far, yields per pass have been limited. This limited yield has been rationalized as a result of the low reactivity of the bonds. of CH in methane vis-à-vis the higher reactivity of the primary oxygenated product, methanol, which results in selective formation of deep oxidation products CO and CO2 when attempts are made to increase conversion. "

A Patente Norte-americana n°. 4.982.023 também deixa claro que o metano e o oxigênio devem ser previamente misturados antes da reação, conforme observado no seguinte trecho: "... o gás natural e o oxigênio ou o ar são mantidos separados até que sejam misturados imediatamente antes de serem introduzidos no reator. No entanto, caso desejado, o oxigênio e o gás natural podem ser previamente misturados e armazenados conjuntamente antes da reação".U.S. Patent no. 4,982,023 also makes it clear that methane and oxygen must be pre-mixed prior to the reaction, as noted in the following passage: "... natural gas and oxygen or air are kept separate until mixed immediately before being mixed. However, if desired, oxygen and natural gas may be pre-mixed and stored together prior to the reaction. "

Infelizmente, os resultados de laboratório a respeito da seletividade do metanol e do rendimento de posição única para a oxigenação direta não-catalisada do metano em metanol não foram duplicados de maneira confiável ao calcular a tecnologia de reação para sistemas de manufatura sob medida. A necessidade de um método eficiente e de baixo custo que permita a oxigenação direta não-catalisada do metano em metanol ainda não foi atendida.Unfortunately, laboratory results regarding methanol selectivity and single position yield for non-catalyzed direct oxygenation of methane in methanol have not been reliably doubled when calculating reaction technology for tailor-made systems. The need for an efficient and cost-effective method that allows for non-catalyzed direct oxygenation of methane in methanol has not yet been met.

DESCRIÇÃO RESUMIDASHORT DESCRIPTION

Conseqüentemente, um objetivo da presente invenção consiste na provisão de um método para manufaturar pelo menos um oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação, o etanol, o formaldeido e/ou etanol) através da reação de oxidação parcial do alcano (por exemplo, sem limitação, o metano, o etano, o propano e o butano) de uma corrente de alimentação de gás contendo alcano e de uma corrente de alimentação de gás contendo oxigênio. O método compreende a provisão de um sistema de reator que tem uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada em comunicação fluida com um reator de fluxo tubular; a alimentação da corrente de alimentação contendo alcano e da corrente de alimentação contendo oxigênio na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada; a indução da formação de radicais livres de alquila na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada para resultar em uma corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada que compreende o oxigênio, o alcano e pelo menos uma porção dos radicais livres de alquila; a alimentação da corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada ao reator de fluxo tubular; e a reação da corrente do produto da câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada no oxigenado de alquila no reator de fluxo tubular.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing at least one alkyl oxygenate (e.g., without limitation, ethanol, formaldehyde and / or ethanol) by the partial alkane oxidation reaction (e.g. without limitation, methane, ethane, propane and butane) from an alkane containing gas feed stream and an oxygen containing gas feed stream. The method comprises providing a reactor system having a injectably retromix reaction reaction chamber in fluid communication with a tubular flow reactor; feeding the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream into the injectably mixed back-mix reaction chamber; inducing the formation of alkyl free radicals in the injectably mixed back-mix reaction chamber to result in a stream of injectable mixed back-mix reaction chamber product comprising oxygen, alkane and at least a portion of the alkyl free radicals; feeding the product stream from the back mix reaction chamber injectably mixed with the tubular flow reactor; and the reaction of the product stream from the injectably retromix reaction chamber into the alkylate oxygenate in the tubular flow reactor.

Em uma realização, a alimentação da corrente de alimentação contendo alcano e da corrente de alimentação contendo oxigênio mistura injetavelmente a corrente de alimentação contendo alcano e a corrente de alimentação contendo oxigênio para agitar desse modo de maneira turbulenta a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada.In one embodiment, feeding the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream injectably mixes the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream to turbulently agitate the injectably mixed back-reaction reaction chamber.

Em uma outra realização, a alimentação da corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada transporta de maneira fluida a corrente de retromistura do produto da câmara de reação através de um defletor de restrição de fluxo.In another embodiment, the feed stream of the injectably mixed back-mix reaction chamber product fluidly carries the back-mix product stream of the reaction chamber through a flow restriction deflector.

Em um aspecto, o sistema de reator tem um espaço- tempo para a indução e a reação, respectivo a uma taxa de alimentação combinada da corrente de alimentação contendo alcano e da corrente de alimentação contendo oxigênio, de não mais do que 4 0 segundos.In one aspect, the reactor system has an induction and reaction spacetime corresponding to a combined feed rate of the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream of no more than 40 seconds.

Contudo, em uma outra realização, um reator de fluxo tubular tem uma entrada do reator de fluxo tubular e uma saida do reator de fluxo tubular, sendo que o método compreende adicionalmente a refrigeração com resfriamento brusco de um reator de fluxo tubular com uma corrente de gás refrigerante recebida de uma entrada de gás refrigerante disposta em uma posição entre uma entrada do reator de fluxo tubular e uma saída do reator de fluxo tubular. Em um aspecto disto, a refrigeração é efetuada ao ajustar axialmente a posição da entrada de gás refrigerante durante a operação do reator de fluxo tubular.However, in another embodiment, a tubular flow reactor has a tubular flow reactor inlet and a tubular flow reactor outlet, the method further comprising quenching cooling of a tubular flow reactor with a current of refrigerant gas received from a refrigerant gas inlet disposed at a position between a tubular flow reactor inlet and a tubular flow reactor outlet. In one aspect of this, cooling is performed by axially adjusting the position of the refrigerant inlet during operation of the tubular flow reactor.

Em várias realizações, o reator de fluxo tubular descarrega uma corrente do produto de reação da saída do reator de fluxo tubular e o método compreende adicionalmente a depuração da corrente do produto de reação com um absorvente líquido para remover o metanol da corrente do produto de reação. Em outros aspectos de várias realizações, o absorvente absorve adicionalmente o dióxido de carbono e/ou o formaldeído da corrente do produto de reação. Contudo, em um outro aspecto de várias realizações, o método compreende adicionalmente a reciclagem de uma corrente de reciclagem do depurador à corrente de alimentação contendo alcano (preferivelmente para prover uma proporção da porcentagem em peso de aproximadamente 4:5a aproximadamente 20:21 de alcano na corrente de alimentação contendo alcano).In various embodiments, the tubular flow reactor discharges a reaction product stream from the tubular flow reactor outlet and the method further comprises scrubbing the reaction product stream with a liquid absorber to remove methanol from the reaction product stream. . In other aspects of various embodiments, the absorbent additionally absorbs carbon dioxide and / or formaldehyde from the reaction product stream. However, in another aspect of various embodiments, the method further comprises recycling a scrubber recycle stream to the alkane-containing feed stream (preferably to provide a weight ratio of about 4: 5a to about 20:21 alkane). in the alkane containing feed stream).

Contudo, em uma outra realização, a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada tem um invólucro da câmara de reação de retromistura e um anteparo em uma interface vedada de maneira deslizável ao invólucro da câmara de reação de retromistura, em que a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada tem um volume interno da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada definido pelo invólucro da câmara de reação de retromistura e pelo anteparo e o invólucro da câmara de reação de retromistura tem uma porção do invólucro em uma disposição oposta ao anteparo. Nestas realizações, a indução compreende adicionalmente (a) o deslocamento do anteparo de maneira deslizável durante a operação em tempo real do sistema de reator para progredir dentro do invólucro da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada em direção à porção do invólucro para diminuir comensuravelmente o volume interno da câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada ou (b) o deslocamento do anteparo de maneira deslizável durante a operação em tempo real do sistema de reator dentro do invólucro da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada para retrair se afastando da porção do invólucro para expandir desse modo comensuravelmente o volume interno da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada.However, in another embodiment, the injectably mixed backmix reaction chamber has a backmix reaction chamber housing and a bulkhead in a slidably sealed interface to the backmix reaction chamber housing, wherein the reaction chamber of Injectably mixed back-mix has an internal volume of the injectably mixed back-reaction reaction chamber defined by the back-mix reaction chamber housing and the bulkhead, and the back-mix reaction chamber housing has a portion of the shell in an arrangement opposite the bulkhead. In these embodiments, the induction further comprises (a) sliding the bulkhead displacement during real-time operation of the reactor system to progress within the casing of the injectably mixed back-reaction reaction chamber toward the casing portion to measurably decrease the internal volume of the injectably mixed back mix reaction chamber or (b) the slidingly displaceable bulkhead during real-time operation of the reactor system within the injectably mixed back mix reaction chamber enclosure to retract away from the portion of the casing to thereby commensurably expand the internal volume of the injectably mixed back-reaction reaction chamber.

Contudo, em uma outra realização, a alimentação da corrente de alimentação contendo alcano compreende adicionalmente a pressurização da corrente de alimentação de gás contendo alcano com um soprador centrífugo antes da entrada à câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada.However, in another embodiment, feeding the alkane-containing feed stream further comprises pressurizing the alkane-containing gas feed stream with a centrifugal blower prior to entry into the injectably mixed back-mix reaction chamber.

As novas características que são consideradas como características para a presente invenção são indicadas em detalhes nas reivindicações em anexo. A própria invenção, por sua construção e seu método de operação juntamente com os objetivos e vantagens adicionais da mesma, será mais bem compreendida a partir da seguinte descrição de realizações específicas, quando lida com relação aos desenhos em anexo.New features which are considered as features for the present invention are set forth in detail in the appended claims. The invention itself, by its construction and method of operation together with the additional objects and advantages thereof, will be better understood from the following description of specific embodiments when read with reference to the accompanying drawings.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

A Figura 1 mostra esquematicamente um sistema de um aparelho para produzir o oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação, o metanol) de acordo com os presentes ensinamentos;Figure 1 schematically shows a system of an apparatus for producing alkyl oxygenate (e.g., without limitation, methanol) according to the present teachings;

as Figuras 2 e 3 são vistas que ilustram concentrações de oxigênio, formaldeído e metanol durante as reações de acordo com a técnica anterior e de acordo com a presente invenção de modo correspondente;Figures 2 and 3 are views illustrating concentrations of oxygen, formaldehyde and methanol during the reactions according to the prior art and according to the present invention accordingly;

a Figura 4 representa um gráfico que descreve os oxigenados resultantes do sistema como uma função da relação de reciclagem;Figure 4 is a graph depicting the resulting system oxygenates as a function of the recycle ratio;

a Figura 5 representa um alcano C1-C4 para a usina de oxigenado de alquila de acordo com os ensinamentos da presente invenção;Figure 5 is a C1-C4 alkane for the alkyl oxygenate plant according to the teachings of the present invention;

a Figura 6 representa uma usina de produção de oxigênio opcional mostrada na Figura 5;Figure 6 represents an optional oxygen production plant shown in Figure 5;

a Figura 7 descreve uma porção de processamento de gás da usina mostrada na Figura 5;Figure 7 depicts a gas processing portion of the plant shown in Figure 5;

a Figura 8 representa a porção de processamento de líquido da usina mostrada na Figura 5;Figure 8 represents the liquid processing portion of the plant shown in Figure 5;

a Figura 9 representa um outro alcano Ci-C4 alternativo (por exemplo, sem limitação, o metano) para a usina de oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação, o metanol) de acordo com os ensinamentos da presente invenção;Figure 9 represents another alternative C1 -C4 alkane (e.g., without limitation, methane) for the alkyl oxygenate plant (e.g., without limitation, methanol) according to the teachings of the present invention;

a Figura 10 representa, contudo, um outro alcano C1-C4 alternativo (por exemplo, sem limitação, o metano) para a usina de oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação, o metanol) de acordo com os ensinamentos da presente invenção;Figure 10 represents, however, another alternative C1-C4 alkane (e.g., without limitation, methane) for the alkyl oxygenate plant (e.g., without limitation, methanol) according to the teachings of the present invention;

a Figura 11 representa, contudo, um outro alcano C1-C4 alternativo (por exemplo, sem limitação, o metano) para a usina de oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação, o metanol) de acordo com os ensinamentos da presente invenção;Figure 11 represents, however, another alternative C1-C4 alkane (e.g., without limitation, methane) for the alkyl oxygenate plant (e.g., without limitation, methanol) according to the teachings of the present invention;

a Figura 12 apresenta uma vista em seção transversal simplificada de uma realização de um sistema de reator que tem uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada em acoplamento próximo a um reator de fluxo tubular;Figure 12 shows a simplified cross-sectional view of one embodiment of a reactor system having an injectably mixed back-mix reaction chamber coupled to a tubular flow reactor;

as Figuras 13A e 13B apresentam vistas em seção transversal simplificadas dos detalhes na modificação do volume interno da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada da Figura 12;Figures 13A and 13B show simplified cross-sectional views of the details in modifying the internal volume of the injectably mixed back-mix reaction chamber of Figure 12;

a Figura 14A apresenta uma vista em seção transversal simplificada de um desenho alternativo para a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada da Figura 12;Figure 14A shows a simplified cross-sectional view of an alternative design for the injectably mixed back-mix reaction chamber of Figure 12;

a Figura 14B mostra uma vista da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada da Figura 12 com volume interno modificado com relação àquele mostrado na Figura 12;Figure 14B shows a view of the injectably mixed back-mix reaction chamber of Figure 12 with modified internal volume relative to that shown in Figure 12;

as Figuras 15A e 15B apresentam uma vista em seção transversal simplificada de um encastre de aplicação de fluido de "escova de cabelos" para a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e 20;Figures 15A and 15B show a simplified cross-sectional view of a "hairbrush" fluid application insert for the injectably mixed back-mix reaction chamber of the reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

a Figura 16 apresenta uma vista em seção transversal simplificada de posições de fluidos internos para o encastre de aplicação de fluido cônico para a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e 20;Figure 16 shows a simplified cross-sectional view of internal fluid positions for the tapered fluid application recess for the injectably mixed back-mix reaction chamber of the reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

as Figuras 17 A e 17B apresentam uma vista em seção transversal simplificada de detalhes do defletor e do posicionamento na interface entre a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada e o reator de fluxo tubular das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e 20;Figures 17A and 17B show a simplified cross-sectional view of details of the deflector and positioning at the interface between the injectably mixed backmix reaction chamber and the tubular flow reactor of the embodiments of the reactor system of Figures 12 and 20;

as Figuras 18A e 18B apresentam uma vista em seção transversal simplificada dos detalhes e do posicionamento para uma entrada de resfriamento brusco de posição variável das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e 20;Figures 18A and 18B show a simplified cross-sectional view of the details and positioning for a variable position rough cooling inlet of the reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

as Figuras 19A a 19C apresentam uma série de perfis de temperatura para um reator de fluxo tubular das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e 20;Figures 19A to 19C show a series of temperature profiles for a tubular flow reactor of the embodiments of the reactor system of Figures 12 and 20;

a Figura 2 0 apresenta uma vista em seção transversal simplificada de uma realização alternativa de um sistema de reator que tem uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada em acoplamento próximo a um reator de fluxo tubular;Figure 20 shows a simplified cross-sectional view of an alternative embodiment of a reactor system having an injectably mixed back-mix reaction chamber coupled to a tubular flow reactor;

a Figura 21 apresenta detalhes do anteparo/defletor para uma realização da interface entre a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada e o reator de fluxo tubular das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e 20;Figure 21 shows details of the shield / deflector for an embodiment of the interface between the injectably mixed back mix reaction chamber and the tubular flow reactor of the reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

as Figuras 22A a 22C mostram os detalhes do posicionamento axial para a interface entre a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada e um reator de fluxo tubular da realização do sistema de reator da Figura 20;Figures 22A-22C show the details of the axial positioning for the interface between the injectably mixed backmix reaction chamber and a tubular flow reactor of the embodiment of the reactor system of Figure 20;

a Figura 23 mostra um detalhe adicional na entrada de resfriamento brusco para a realização do sistema de reator da Figura 20;Figure 23 shows further detail in the blast cooling inlet for the realization of the reactor system of Figure 20;

as Figuras 24A e 24B mostram detalhes da vista axial para a realização do sistema de reator da Figura 20; eFigures 24A and 24B show details of the axial view for carrying out the reactor system of Figure 20; and

as Figuras 25A e 25B mostram vistas dos sistemas de reator de fluxo tubular que têm zonas de entrada injetavelmente misturadas, resfriamento brusco em múltiplas posições e detecção de temperatura em múltiplas posições.Figures 25A and 25B show views of tubular flow reactor systems having injectably mixed inlet zones, multi-position quenching and multi-position temperature detection.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES PREFERIDASDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

As seguintes definições e diretrizes não limitadoras devem ser levadas em consideração na revisão da descrição da invenção aqui apresentada.The following non-limiting definitions and guidelines should be taken into consideration when reviewing the description of the invention presented herein.

Os títulos (tais como "Introdução" e "Descrição Resumida") e os subtítulos (tais como »Amplificação") utilizados na presente invenção se prestam somente para a organização geral dos tópicos dentro da descrição da invenção e não se prestam a limitar a descrição da invenção ou algum aspecto da mesma. Em particular, o assunto descrito na "Introdução" pode incluir aspectos tecnológicos dentro do âmbito da invenção e pode não constituir uma citação da técnica anterior. O assunto descrito na "Descrição Resumida" não é uma descrição exaustiva ou completa de todo o âmbito da invenção ou de quaisquer realizações da mesma.Titles (such as "Introduction" and "Brief Description") and subtitles (such as »Amplification") used in the present invention lend themselves only to the general organization of topics within the description of the invention and do not lend themselves to limiting the description. In particular, the subject matter described in the "Introduction" may include technological aspects within the scope of the invention and may not constitute a citation of the prior art. The subject matter described in the "Brief Description" is not an exhaustive description. or completes the entire scope of the invention or any embodiments thereof.

A citação de referências na presente invenção não constitui uma admissão que essas referências sejam da técnica anterior nem que tenham qualquer relevância com relação à patenteabilidade da invenção aqui descrita. Todas as referências citadas na seção "Descrição" deste relatório descritivo são aqui incorporadas a titulo de referência em sua totalidade.The citation of references in the present invention does not constitute an admission that such references are of the prior art or of any relevance to the patentability of the invention described herein. All references cited in the "Description" section of this descriptive report are hereby incorporated by reference in their entirety.

A descrição e os exemplos específicos, embora indiquem as realizações da invenção, prestam-se a finalidades de ilustração somente e não se prestam a limitar o âmbito da invenção. Além disso, a citação de múltiplas realizações que têm as características declaradas não se presta a excluir outras realizações que tenham características adicionais ou outras realizações que incorporem combinações diferentes das características declaradas.The description and specific examples, while indicating the embodiments of the invention, are for illustration purposes only and are not intended to limit the scope of the invention. In addition, citation of multiple realizations that have the stated characteristics does not exclude other realizations that have additional characteristics or other embodiments that incorporate different combinations of the stated characteristics.

Conforme utilizadas na presente invenção, as palavras "preferido" e "preferivelmente" referem-se a realizações da invenção que apresentam determinados benefícios, sob determinadas circunstâncias. No entanto, outras realizações também podem ser preferidas, sob as mesmas circunstâncias ou outras ainda. Além disso, a citação de uma ou mais realizações preferidas não implica que outras realizações não sejam úteis e não se presta a excluir outras realizações do âmbito da invenção.As used herein, the words "preferred" and "preferably" refer to embodiments of the invention that have certain benefits under certain circumstances. However, other embodiments may also be preferred under the same or other circumstances. Furthermore, citation of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful and is not intended to exclude other embodiments from the scope of the invention.

Conforme utilizada na presente invenção, a palavra 'inclui' e suas variantes se presta a ser não limitadora, de maneira que a citação de itens em uma lista não se presta a excluir outros itens similares que também podem ser úteis nas composições, nos materiais, nos dispositivos e nos métodos da presente invenção.As used in the present invention, the word 'includes' and variants thereof lends itself to being non-limiting, so that citation of items in a list does not lend itself to excluding other similar items which may also be useful in compositions, materials, in the devices and methods of the present invention.

Os exemplos e outras realizações descritas na presente invenção são exemplificadores e não se prestam a limitar a descrição do âmbito completo das composições e dos métodos da presente invenção. As mudanças, modificações e variações equivalentes de realizações, materiais, composições e métodos específicos podem ser feitas dentro do âmbito da presente invenção, com resultados substancialmente similares.The examples and other embodiments described in the present invention are exemplary and are not intended to limit the description of the full scope of the compositions and methods of the present invention. Changes, modifications and equivalent variations of specific embodiments, materials, compositions and methods may be made within the scope of the present invention, with substantially similar results.

As realizações referem-se à conversão de oxigenação direta de pelo menos um alcano C1-C4 em pelo menos um oxigenado de alquila. A conversão de oxigenação direta do metano em metanol é um objetivo da tecnologia de conversão focai.The embodiments relate to the direct oxygenation conversion of at least one C1-C4 alkane into at least one alkylate oxygenate. The conversion of direct oxygenation from methane to methanol is a goal of focal conversion technology.

Um aparelho para produzir o metanol de acordo com a presente invenção tem um reator 100 que facilita uma oxidação da fase gasosa de um gás contendo hidrocarboneto tal como mostrado na Figura 1. Na vista geral do reator 100, uma corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecido (da válvula 120 e do aquecedor 136) e um gás contendo oxigênio da linha 29 são introduzidos no reator 100. Conforme explicado em detalhes a seguir, o gás contendo oxigênio tem preferive lmente um teor de oxigênio de mais de 80% para reduzir a acumulação de gases inertes pelo processo de reciclagem.An apparatus for producing methanol according to the present invention has a reactor 100 which facilitates gas phase oxidation of a hydrocarbon-containing gas as shown in Figure 1. In the overview of reactor 100, a heated hydrocarbon-containing gas stream ( 120 and heater 136) and a line 29 oxygen-containing gas are introduced into reactor 100. As explained in detail below, the oxygen-containing gas preferably has an oxygen content of more than 80% to reduce the accumulation of oxygen. inert gases by the recycling process.

O reator 100 recebe, adicional e opcionalmente, uma corrente de gás contendo hidrocarboneto frio com resfriamento brusco da válvula 120 e do trocador de calor 121 para reduzir a temperatura da reação durante a operação do aparelho.The reactor 100 additionally and optionally receives a quench-cooled cold hydrocarbon-containing gas stream from valve 120 and heat exchanger 121 to reduce the reaction temperature during operation of the apparatus.

O aparelho tem um dispositivo 114 para refrigerar a mistura da corrente do produto de reação antes da separação. Adicionalmente, o condensador parcial 122 incorpora um trocador de calor gasoso-líquido para reduzir adicionalmente a temperatura dos produtos. 0 condensador 122 separa a H2O e os álcoois de uma mistura de hidrocarboneto-CO2. O condensador parcial 122 é preferivelmente isobárico, e não isotérmico, para evitar perdas de pressão. A corrente do produto de reação entra e uma corrente líquida e uma corrente gasosa saem do condensador 122. O bloco 13 9 representa o equipamento que é configurado para separar os contaminadores e os produtos de um componente de gás de reciclagem contendo hidrocarboneto. Sob este aspecto, o equipamento 13 9 é configurado para remover o CO2 da corrente de produto reduzida. O equipamento 139 pode assumir a forma de uma válvula de remoção, absorvente, separador de membrana ou de um adsorvente. Está previsto que o equipamento 13 9 pode ser utilizado para regular a porcentagem de outros componentes não-reativos tais como o N2 com, por exemplo, uma válvula de remoção.The apparatus has a device 114 for cooling the reaction mixture stream prior to separation. Additionally, partial condenser 122 incorporates a gas-liquid heat exchanger to further reduce the temperature of the products. Condenser 122 separates H 2 O and alcohols from a hydrocarbon-CO2 mixture. Partial capacitor 122 is preferably isobaric, not isothermal, to prevent pressure losses. The reaction product stream enters and a liquid stream and a gaseous stream exit condenser 122. Block 139 represents equipment that is configured to separate contaminants and products from a hydrocarbon-containing recycle gas component. In this regard, equipment 139 is configured to remove CO2 from the reduced product stream. Equipment 139 may be in the form of a relief valve, absorber, membrane separator or an adsorbent. It is envisaged that equipment 139 may be used to regulate the percentage of other non-reactive components such as N2 with, for example, a relief valve.

Na eventualidade de o sistema ser configurado para recuperar o formaldeido, a corrente de produto reduzida gasosa sai do condensador isobárico 122 e é passada para o depurador 134. Outros métodos potenciais que podem ser utilizados empregam materiais tais como várias aminas conhecidas para remover o CO2 e o formaldeido.In the event that the system is configured to recover formaldehyde, the reduced gaseous product stream exits isobaric condenser 122 and is passed to scrubber 134. Other potential methods that may be employed employ materials such as various known amines to remove CO2 and Formaldehyde.

Para satisfazer os requisitos mínimos de absorção, a modificação da vazão do metanol ou da temperatura de operação da coluna do depurador pode ser utilizada. Se for desejável a operação a vazões absorventes extremamente baixas, então uma temperatura mais baixa pode ser utilizada, por exemplo, 0°C. Se for desejável a operação a temperaturas ambiente ou a temperaturas executáveis através da refrigeração da água, então uma vazão elevada pode ser utilizada, por exemplo, dez vezes a vazão para 0°C. Em ambas as situações, a corrente absorvente do metanol túrgido 14 é regenerada completamente pela coluna de destilação de formaldeido 138. Opcionalmente, a corrente 14 do depurador 134 pode ser passada através do condensador 122 para prover a refrigeração da corrente do produto e o preaquecimento da reciclagem do metanol para incrementar a eficiência de energia da coluna de destilação de formaldeido 138.To meet the minimum absorption requirements, modification of the methanol flow rate or scrubber column operating temperature may be used. If operation at extremely low absorbent flow rates is desirable, then a lower temperature may be used, for example 0 ° C. If operation at ambient temperatures or at temperatures achievable by cooling water is desirable, then a high flow rate may be used, for example, ten times the flow rate at 0 ° C. In both situations, the turgid methanol 14 absorbent stream is completely regenerated by the formaldehyde distillation column 138. Optionally, the scrubber stream 134 may be passed through the condenser 122 to provide product stream cooling and preheat the product. methanol recycling to increase the energy efficiency of the formaldehyde distillation column 138.

O reator 100 é conectado com um compressor 124 e aquecedor 126 para a alimentação do gás contendo oxigênio comprimido e aquecido. O gás contendo hidrocarboneto bruto é misturado com o gás de hidrocarboneto limpo do depurador 134 e aquecido ao utilizar um aquecedor 136. Na eventualidade de os hidrocarbonetos brutos terem um teor elevado de CO2, os hidrocarbonetos brutos podem ser misturados com a corrente de hidrocarboneto de produto reduzida do condensador 122 antes da entrada do depurador 134 para a remoção de gases contaminantes antes de entrar no reator.The reactor 100 is connected with a compressor 124 and heater 126 for supplying the compressed and heated oxygen containing gas. The crude hydrocarbon-containing gas is mixed with the scrubber's clean hydrocarbon gas 134 and heated using a heater 136. In the event that the crude hydrocarbons have a high CO2 content, the crude hydrocarbons may be mixed with the product hydrocarbon stream. condenser 122 before entering the scrubber 134 to remove contaminating gases before entering the reactor.

O aparelho tem adicionalmente uma unidade para a retificação do metanol que inclui um cilindro de evaporação 132, uma coluna de retificação 128 e um recipiente 130 do qual o metanol é provido para armazenagem ou processamento adicional. Esta coluna de retificação 128 é utilizada para separar o metanol (componente chave leve) do etanol (componente chave pesado) e da água (não um componente chave). Conforme observado anteriormente, é desejável que uma porção do componente chave pesado entre na corrente do destilado (conforme ditado pela especificação comercial para a formalina). Para a retificação do metanol, 99% ou mais de pureza são típicos e 99,999% são praticáveis com múltiplas colunas. A corrente 4 entra na coluna e o destilado, na corrente 5 e a parte inferior, na corrente 8, saem da coluna na fase líquida. A corrente 8 tem alguma quantidade de etanol (e talvez de metanol, se metanol ultrapuro for produzido) e será utilizada como a base da composição aquosa da corrente de formalina comercial (corrente 11 e armazenagem de formalina 191) . Dessa maneira, parte do etanol é recuperada antes que o restante seja descartado na corrente residual líquida.The apparatus further has a methanol grinding unit including an evaporation cylinder 132, a rectifying column 128 and a container 130 from which methanol is provided for further storage or processing. This rectifying column 128 is used to separate methanol (light key component) from ethanol (heavy key component) and water (not a key component). As noted above, it is desirable for a portion of the heavy key component to enter the distillate stream (as dictated by the commercial formalin specification). For methanol rectification 99% or more purity is typical and 99.999% is feasible with multiple columns. Stream 4 enters the column and distillate in stream 5 and the bottom in stream 8 exits the column in the liquid phase. Stream 8 has some amount of ethanol (and perhaps methanol if ultrapure methanol is produced) and will be used as the basis of the aqueous composition of the commercial formalin stream (stream 11 and formalin storage 191). In this way, part of the ethanol is recovered before the remainder is discarded into the net residual stream.

Um cilindro de evaporação 132 para a remoção de CO2 e de formaldeído da corrente de produto líquida é disposto entre a coluna 128 e o condensador 122. A finalidade do cilindro de evaporação 132 é deixar cair a pressão até um nível apropriado antes da entrada na coluna de retificação do metanol 128 e remover substancialmente todos os gases dissolvidos, tipicamente o CO2 e o formaldeído, da corrente de produto líquida.An evaporation cylinder 132 for the removal of CO2 and formaldehyde from the liquid stream is disposed between column 128 and condenser 122. The purpose of evaporation cylinder 132 is to drop the pressure to an appropriate level prior to entry into the column. methanol 128 and substantially remove all dissolved gases, typically CO2 and formaldehyde, from the liquid product stream.

Em operação, a corrente de gás contendo hidrocarboneto bruto com um teor de, por exemplo, até 98% de metano e a corrente de produto de hidrocarboneto reduzida são provenientes de uma instalação para a preparação de gás ou de qualquer outra alimentação ao aquecedor 136, em que são aquecidas à temperatura de 430-470°C. O gás contendo hidrocarboneto aquecido é então passado ao reator 100. O ar comprimido com pressão, por exemplo, de 7-8 Mpa, e com uma relação de 80% a 100% e, pref erivelmente, de 90% a 95% de oxigênio, também é provido pelo compressor 124 ao reator 100. A reação de oxidação do metano em metanol e/ou formaldeído ocorre no reator 100. Entre 2% e 3% de O2 do volume total dos reagentes são reagidos com a corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecido, conforme descrito previamente. Para limitar a quantidade de N2 dentro do sistema, por exemplo, a menos de 3 0%-4 0%, ou para reduzir o tamanho requerido da corrente de purga para atingir o mesmo, a corrente de O2 é preferivelmente substancialmente pura, desse modo limitando a quantidade de N2 que entra no sistema.In operation, the crude hydrocarbon-containing gas stream having a content of, for example, up to 98% methane and the reduced hydrocarbon product stream are coming from a gas preparation plant or from any other heater feed 136, wherein they are heated to a temperature of 430-470 ° C. The heated hydrocarbon-containing gas is then passed to reactor 100. The compressed air with pressure, for example, 7-8 Mpa, with a ratio of 80% to 100% and preferably 90% to 95% oxygen. , is also provided by compressor 124 to reactor 100. The oxidation reaction of methane in methanol and / or formaldehyde occurs in reactor 100. Between 2% and 3% O2 of the total reactant volume is reacted with the hydrocarbon-containing gas stream. heated as previously described. To limit the amount of N2 within the system, for example, to less than 30% -40%, or to reduce the required purge stream size to achieve it, the O2 stream is preferably substantially pure, thereby limiting the amount of N2 that enters the system.

Uma segunda corrente opcional de líquido refrigerante frio (ou, em outras palavras, um líquido refrigerante a uma temperatura mais baixa do que os gases) no reator é provida ao reator 100, conforme esboçado previamente. Esta corrente é regulada pelo dispositivo de regulagem (válvula) 120, que pode ser formado como um dispositivo de regulagem de alimentação de gás conhecido, uma válvula de regulagem, ou outros ainda. Esta corrente fria pode, por exemplo, ser composta por uma corrente de hidrocarboneto bruto, uma corrente reciclada ou uma porção ou uma combinação dos dois. 0 regulador é configurado para ajustar o volume ou a pressão do gás contendo hidrocarboneto frio com base em parâmetros do sistema tais como, mas sem ficar a elas limitados, à pressão, temperatura ou porcentagens do produto da reação em um local adicionalmente a jusante no sistema.An optional second stream of cold refrigerant (or, in other words, a coolant at a lower temperature than gases) in the reactor is provided to reactor 100 as previously outlined. This current is regulated by the regulating device (valve) 120, which may be formed as a known gas supply regulating device, a regulating valve, or the like. This cold stream may, for example, be composed of a crude hydrocarbon stream, a recycled stream or a portion or combination thereof. The regulator is configured to adjust the volume or pressure of the cold hydrocarbon-containing gas based on system parameters such as, but not limited to, the pressure, temperature, or percentages of the reaction product at an additional downstream location in the system. .

0 líquido refrigerante, que é proveniente de uma alimentação de líquido refrigerante, funciona para reduzir a temperatura do metano parcialmente oxidado para reduzir a oxidação ou a decomposição continuada do formaldeído. Este líquido refrigerante pode ser qualquer material que possa ser facilmente separado da corrente do produto de reação. Por exemplo, tal como mais bem descrito a seguir, o líquido refrigerante pode ser um hidrocarboneto ou um metano não aquecido contendo a corrente de gás.Refrigerant, which comes from a refrigerant feed, functions to reduce the temperature of partially oxidized methane to reduce oxidation or continued decomposition of formaldehyde. This coolant can be any material that can be easily separated from the reaction product stream. For example, as best described below, the refrigerant may be a hydrocarbon or unheated methane containing the gas stream.

Preferivelmente, o líquido refrigerante pode ser qualquer material não-oxidante separado facilmente dos produtos de reação. Sob este aspecto, o líquido refrigerante pode ser gasoso, um aerossol ou um líquido enevoado de, por exemplo, CO2, formaldeído, metanol, água e/ou vapor. Está adicionalmente previsto que o líquido refrigerante pode ser adicionalmente uma mistura de produtos de reação reciclados, água, vapor, e/ou de gases de hidrocarboneto bruto.Preferably, the refrigerant may be any non-oxidizing material readily separated from the reaction products. In this regard, the refrigerant may be gas, an aerosol or a misty liquid of, for example, CO2, formaldehyde, methanol, water and / or steam. It is further contemplated that the coolant may additionally be a mixture of recycled reaction products, water, steam, and / or crude hydrocarbon gases.

Dependendo do modo de operação pretendido do aparelho, particularmente da produção de metanol ou de metanol e de formaldeído pretendida, a mistura de reação é submetida à reação no reator sem a introdução do gás contendo hidrocarboneto frio se for desejada a produção essencial/exclusiva de metanol. A introdução do gás contendo hidrocarboneto frio é utilizada quando o metanol e o formaldeído são desejados como produtos. Pela introdução do gás contendo hidrocarboneto frio, a temperatura da reação é reduzida para, por exemplo, 30-90°C, de modo a preservar o teor de formaldeído na mistura separada, mediante a redução da decomposição do formaldeido em CO2.Depending on the intended mode of operation of the apparatus, particularly the production of methanol or methanol and the desired formaldehyde, the reaction mixture is reacted in the reactor without the introduction of cold hydrocarbon gas if essential / exclusive methanol production is desired. . The introduction of cold hydrocarbon-containing gas is used when methanol and formaldehyde are desired as products. By introducing the cold hydrocarbon gas, the reaction temperature is reduced to, for example, 30-90 ° C, in order to preserve the formaldehyde content in the separate mixture by reducing the decomposition of formaldehyde in CO2.

A mistura de reação é provida ao trocador de calor 114 para transferência do calor à corrente da entrada do reator da mistura de reação que sai do reator, e, após refrigeração adicional, é passada ao condensador parcial 122. A separação da mistura em componentes de baixa e elevada volatilidade (gás seco e líquido bruto, respectivamente) é executada no condensador parcial 122, que pode absorver pelo menos parte do formaldeído na corrente líquida bruta, caso desejado. 0 gás seco é enviado a um depurador 134, enquanto os líquidos brutos do condensador 122 são providos ao cilindro de evaporação 132.The reaction mixture is provided to the heat exchanger 114 for transferring heat to the reactor inlet stream of the reaction mixture exiting the reactor, and, after further cooling, is passed to the partial condenser 122. Low and high volatility (dry gas and crude liquid, respectively) is performed in partial condenser 122, which can absorb at least part of the formaldehyde in the gross liquid stream, if desired. Dry gas is sent to a scrubber 134, while crude liquids from condenser 122 are provided to evaporation cylinder 132.

O depurador 134 funciona para remover o CO2 e o formaldeído da corrente de gás seco. Sob este aspecto, o depurador 134 utiliza H2O e metanol a uma pressão de 7-8 MPa e de aproximadamente O=C e aproximadamente 50°C para absorver o CO2 e o formaldeído. Uma vez que o CO2 e o formaldeído são removidos, a corrente de gás de hidrocarboneto reduzida é reciclada ao misturar a corrente reduzida com a corrente de gás contendo hidrocarboneto bruto antes ou dentro do reator, caso desejado. As correntes reduzidas ou de hidrocarboneto bruto, individualmente ou em combinação, são então introduzidas na câmara de reação 100 depois de serem aquecidas pelo trocador de calor 116 e pelo aquecedor 13 6, tal como descrito previamente.The scrubber 134 works to remove CO2 and formaldehyde from the dry gas stream. In this regard, scrubber 134 uses H 2 O and methanol at a pressure of 7-8 MPa and approximately O = C and approximately 50 ° C to absorb CO2 and formaldehyde. Once CO2 and formaldehyde are removed, the reduced hydrocarbon gas stream is recycled by mixing the reduced stream with the crude hydrocarbon-containing gas stream before or inside the reactor if desired. The reduced or crude hydrocarbon streams, individually or in combination, are then introduced into the reaction chamber 100 after being heated by heat exchanger 116 and heater 136 as previously described.

A coluna de retificação 138 é utilizada para separar o dióxido de carbono (não um componente chave) e o formaldeído (componente chave leve) do metanol (componente chave pesado) e da água (não um componente chave). O vapor de metanol túrgido, a corrente 14, entra na coluna de retificação 138 e é separado na corrente de destilado de formaldeído 16 e na corrente inferior 15. Alguma quantidade de metanol na corrente do destilado é desejável, uma vez que o metanol é utilizado como um estabilizante para a produção de formalina do tipo comercial (6-15% de estabilizante de álcool, 37% de formaldeído e o restante consiste em água). Ao deixar uma porção do componente chave pesado na corrente do destilado, a separação é obtida mais facilmente; além disso, as perdas do processo experimentadas tipicamente durante a regeneração absorvente são subseqüentemente anuladas à medida que o metanol dentro do destilado é utilizado para a produção de formalina. A corrente 15 é suplementada pela corrente 31 para substituir qualquer metanol que for transferido à corrente do destilado, a corrente 16. A combinação da corrente 31 e da corrente 15 resulta na corrente 17, que retorna então ao depurador 134 como o absorvente de metanol regenerado. Enquanto isso, o destilado de formaldeído, a corrente 16, combina com os vapores do cilindro de evaporação .132, a corrente 7, para formar uma mistura de formaldeído, metanol e dióxido de carbono.Rectifying column 138 is used to separate carbon dioxide (not a key component) and formaldehyde (light key component) from methanol (heavy key component) and water (not a key component). Turbulent methanol vapor, stream 14, enters rectifying column 138 and is separated into formaldehyde distillate stream 16 and lower stream 15. Some amount of methanol in the distillate stream is desirable since methanol is used. as a stabilizer for commercial type formalin production (6-15% alcohol stabilizer, 37% formaldehyde and the rest consists of water). By leaving a portion of the key component weighed in the distillate stream, separation is more easily achieved; furthermore, process losses typically experienced during absorbent regeneration are subsequently nullified as methanol within the distillate is used for formalin production. Stream 15 is supplemented by stream 31 to replace any methanol that is transferred to the distillate stream, stream 16. The combination of stream 31 and stream 15 results in stream 17, which then returns to scrubber 134 as the regenerated methanol absorber. . Meanwhile, the formaldehyde distillate, stream 16, combines with the evaporator cylinder vapors .132, stream 7, to form a mixture of formaldehyde, methanol and carbon dioxide.

O formaldeído, a água, o metanol e o CO2 removido pelo depurador 134 são passados à coluna de retificação de formaldeído 138. A coluna 138 remove o formaldeído e o CO2 da corrente de metanol-água. Pequenas quantidades de metanol são combinadas com o metanol produzido e são introduzidas no depurador 134 para remover as quantidades adicionais de CO2 e de formaldeído da corrente de hidrocarboneto reduzida.Formaldehyde, water, methanol and CO2 removed by scrubber 134 are passed to formaldehyde rectifying column 138. Column 138 removes formaldehyde and CO2 from the methanol-water stream. Small amounts of methanol are combined with the methanol produced and introduced into the scrubber 134 to remove additional amounts of CO2 and formaldehyde from the reduced hydrocarbon stream.

0 formaldeído livre ou não-aquoso pode então permanecer na fase de gás pela operação do condensador isobárico 122. A corrente de produto de metanol líquida, ou os líquidos brutos, compreendem, portanto, o metanol, o etanol e a água uma vez que o formaldeído permanece na corrente gasosa. Neste caso, a corrente líquida que sai do condensador isobárico 122 pode contornar a porção de retificação de formaldeído do processo e entrar na coluna de retificação de metanol depois de ter passado opcionalmenteThe free or non-aqueous formaldehyde may then remain in the gas phase by the operation of the isobaric condenser 122. The liquid methanol product stream, or crude liquids, therefore comprises methanol, ethanol and water since the formaldehyde remains in the gas stream. In this case, the liquid stream leaving the isobaric capacitor 122 may bypass the formaldehyde rectifying portion of the process and enter the methanol rectifying column after it has optionally passed

através do cilindro de evaporação 132.through the evaporation cylinder 132.

As Figuras 2 e 3 mostram diagramas da concentração de oxigênio, formaldeído e metanol nas reações sem e com líquido refrigerante, respectivamente.Figures 2 and 3 show diagrams of the concentration of oxygen, formaldehyde and methanol in reactions with and without refrigerant, respectively.

Conforme pode ser observado na Figura 2, aproximadamente após dois segundos do tempo de reação, o oxigênio é essencial e completamente reagido. Neste momento, a temperatura da reação atinge o seu máximo, e o metanol e o formaldeído são produzidos em suas proporções respectivas dentro da mistura de reação. O metanol é um produto mais estável no final da reação e a sua concentração permanece substancialmente estável depois de ter atingido a sua concentração máxima. O formaldeído é menos estável e, portanto, com um aumento da temperatura (a temperatura aumenta até que o oxigênio seja essencial e completamente consumido), a sua concentração é reduzida em parte.As can be seen in Figure 2, approximately two seconds after the reaction time, oxygen is essential and completely reacted. At this time, the reaction temperature reaches its maximum, and methanol and formaldehyde are produced in their respective proportions within the reaction mixture. Methanol is a more stable product at the end of the reaction and its concentration remains substantially stable after reaching its maximum concentration. Formaldehyde is less stable and therefore, with a rise in temperature (the temperature rises until oxygen is essential and completely consumed), its concentration is reduced in part.

Na reação com o líquido refrigerante mostrada na Figura 3, através da introdução de gás frio quando a formação de metanol e de formaldeído é terminada, a temperatura de um período final da reação é reduzida para inibir a decomposição do formaldeído.In the reaction with the coolant shown in Figure 3, by introducing cold gas when methanol and formaldehyde formation is terminated, the temperature of a final reaction period is reduced to inhibit formaldehyde decomposition.

A Figura 4 representa um gráfico que ilustra oFigure 4 represents a graph illustrating the

rendimento de oxigenados para o sistema como uma função da relação entre a reciclagem dos gases de hidrocarboneto. É mostrado um gráfico que ilustra a utilização do gás de Michigan Antrim que tem 97% de CH4 e 1% de N2. Sob este aspecto, o gráfico mostra um aumento significativo no rendimento do produto, utilizando a mesma corrente de entrada e com pouco aumento nos custos financeiros. Uma vez que o sistema controla eficientemente a pressão e integra a utilização de energia do processo, os requisitos de energia são minimizados, aumentando desse modo a economia total do sistema.oxygenate to the system as a function of the relationship between the recycling of hydrocarbon gases. Shown is a graph illustrating the utilization of Michigan Antrim gas which has 97% CH4 and 1% N2. In this respect, the graph shows a significant increase in product yield using the same input stream and little increase in financial costs. Since the system efficiently controls pressure and integrates process power utilization, power requirements are minimized, thereby increasing the overall system economy.

A Figura 5 representa um metano alternativo para a usina de metanol 150. A usina 150 é posicionada para processar o metano do gás que está sendo descarregado de um campo de óleo e gás combinado 152 ou de um campo de gás 154. A usina 150, que está localizada preferivelmente nas proximidades do furo de poço, é formada geralmente por uma usina de processamento de gás 156, uma usina de processamento de líquido 158 e uma usina de produção de oxigênio 160. As usinas de tratamento de água residual e de utilidade 162 e 164 são associadas adicionalmente com a usina 150.Figure 5 depicts an alternative methane for methanol plant 150. Plant 150 is positioned to process gas methane being discharged from a combined oil and gas field 152 or gas field 154. Plant 150, which is preferably located near the wellbore, is generally comprised of a gas processing plant 156, a liquid processing plant 158 and an oxygen production plant 160. Utility and wastewater treatment plants 162 and 164 are additionally associated with plant 150.

Conforme mostrado na Figura 6, uma usina de produção de oxigênio opcional 160 pode ser utilizada para ajudar na regulação da oxidação parcial da corrente de hidrocarboneto no reator 100. A usina de produção de oxigênio 160 tem um compressor 161 acoplado a um trocador de calor 163 que funciona para preparar o oxigênio comprimido para injeção a uma pluralidade de absorventes 165. Após ter passado através dos absorventes, a corrente de oxigênio produzida é comprimida e enviada diretamente ao reator 100.As shown in Figure 6, an optional oxygen production plant 160 may be used to assist in regulating partial oxidation of the hydrocarbon stream in reactor 100. Oxygen production plant 160 has a compressor 161 coupled to a heat exchanger 163 which works to prepare compressed oxygen for injection to a plurality of absorbers 165. After passing through the absorbents, the produced oxygen stream is compressed and sent directly to reactor 100.

Com referência geral à Figura 7, a porção de processamento de gás da usina 156 funciona geralmente conforme descrito acima (vide a Figura 1) . Sob este aspecto, a usina de processamento de gás 156 tem os compressores 170 e 172 para aumentar a pressão de uma corrente de hidrocarboneto de entrada limpa 174. Esta corrente 174 é então dividida e reagida com o oxigênio no reator 100 para oxidar parcialmente o metano, conforme descrito acima.Referring generally to Figure 7, the gas processing portion of plant 156 generally functions as described above (see Figure 1). In this regard, gas processing plant 156 has compressors 170 and 172 to increase the pressure of a clean inlet hydrocarbon stream 174. This stream 174 is then split and reacted with oxygen in reactor 100 to partially oxidize methane. , as described above.

É previsto que os parâmetros tais como o tempo de reação e a temperatura e a pressão dentro do reator podem ser ajustados para controlar seletivamente a quantidade de CO2, H2O, formaldeído e metanol que é produzida no reator 100. Os produtos da reação 17 6 do reator são então transferidos à usina de processamento de liquido 158.It is anticipated that parameters such as reaction time and temperature and pressure within the reactor can be adjusted to selectively control the amount of CO2, H2O, formaldehyde and methanol that is produced in reactor 100. reactor are then transferred to the liquid processing plant 158.

Conforme mostrado na Figura 8, a usina de processamento de líquido 158 funciona geralmente tal como descrito acima para separar o metanol e o formaldeído da corrente do produto de reação 176. São mostrados os destiladores associados, os misturadores e os cilindros de evaporação que são utilizados para separar os materiais constituintes da corrente do produto de reação, conforme descrito em detalhes acima. Especificamente, o CO2 é removido da corrente do produto de reação como o metanol e, caso desejado, o formaldeído. 0 depurador 134 (vide a Figura 5) impede a acumulação do CO2 e permite a captação física do formaldeído. 0 depurador 134 pode utilizar uma mistura de metanol e água para absorver fisicamente o formaldeído e o CO2 do circuito de reciclagem do gás de hidrocarboneto 135. A eficiência do depurador 134, que pode operar adequadamente sem refrigeração, é possível devido à elevada pressão operacional do circuito de reciclagem 135. Isto é oposto às baixas temperaturas criogênicas utilizadas pelos processos de absorção tradicionais. Os gases entram no depurador 134 como um gás "sujo" com alguma quantidade de formaldeído e de CO2 presente. Estes componentes estarão presentes somente em quantidades relativamente diluídas, de modo que a função absorvente do metanol também seja relativamente pequena.As shown in Figure 8, liquid processing plant 158 generally functions as described above to separate methanol and formaldehyde from the reaction product stream 176. Associated distillers, mixers and evaporation cylinders that are used are shown. to separate the constituent materials from the reaction product stream as described in detail above. Specifically, CO2 is removed from the reaction product stream such as methanol and, if desired, formaldehyde. The scrubber 134 (see Figure 5) prevents the accumulation of CO2 and allows the physical uptake of formaldehyde. The scrubber 134 may utilize a mixture of methanol and water to physically absorb the formaldehyde and CO2 from the hydrocarbon gas recycling circuit 135. The efficiency of the scrubber 134, which can operate properly without refrigeration, is possible due to the high operating pressure of the scrubber. recycling circuit 135. This is opposed to the low cryogenic temperatures used by traditional absorption processes. The gases enter the scrubber 134 as a "dirty" gas with some amount of formaldehyde and CO2 present. These components will be present only in relatively dilute amounts, so that the absorbing function of methanol is also relatively small.

Conforme previamente mencionado, é previsto que a saída do reator pode ser seletivamente ajustada para minimizar a quantidade de formaldeído que está sendo produzida pela porção do processo de gás da usina 156. Embora o CO2 possa ser disperso, é especificamente previsto que o CO2 dos produtos de reação pode ser injetado, a uma distância predeterminada do poço, no chão, para aumentar a saída do poço. Sob este aspecto, é previsto que o CO2 pode ser injetado a qualquer distância apropriada do poço de modo a permitir o aumento das pressões subterrâneas para aumentar a saída do gás ou do óleo do poço. Adicionalmente, é previsto que o CO2 pode ser injetado no invólucro do furo de poço ou na zona próxima ao furo de poço, para aumentar a saída do gás ou do óleo e do poço de produção de gás.As previously mentioned, it is anticipated that the reactor output may be selectively adjusted to minimize the amount of formaldehyde being produced by the gas portion of the plant 156 process. Although CO2 may be dispersed, it is specifically anticipated that the CO2 of the products The reaction valve can be injected at a predetermined distance from the well into the ground to increase the well output. In this regard, it is envisaged that CO2 may be injected at any appropriate distance from the well to allow for increased underground pressures to increase gas or oil output from the well. In addition, it is anticipated that CO2 may be injected into the well bore enclosure or in the area near the well bore to increase gas or oil output and the gas production well.

Embora seja mostrada como uma usina com base na terra, é especificamente previsto que a usina 150 pode ser associada com um equipamento de óleo costa afora. Sob este aspecto, a usina 150 deve estar no equipamento costa afora ou estar a uma distância curta predeterminada do equipamento, tal como imediatamente adjacente ao equipamento costa afora em uma plataforma flutuável. No exemplo de um equipamento costa afora, que esteja produzindo o gás natural,é previsto que o metanol convertido da corrente de hidrocarboneto contendo metano será injetado em uma segunda porção da corrente de hidrocarboneto contendo metano para incrementar o fluxo da corrente de hidrocarboneto a partir do poço de óleo costa afora para a terra. Este metanol é injetado para reduzir a formação de hidratos dentro da tubulação. O metanol associado com o gás natural deve ser então removido da corrente contendo hidrocarboneto depois que a corrente atinge a costa.Although shown as a land-based plant, it is specifically envisaged that plant 150 may be associated with offshore oil rig. In this regard, plant 150 should be in offshore equipment or within a predetermined short distance from equipment, such as immediately adjacent to offshore equipment on a floating platform. In the example of offshore equipment producing natural gas, it is anticipated that methanol converted from the methane-containing hydrocarbon stream will be injected into a second portion of the methane-containing hydrocarbon stream to increase the flow of hydrocarbon stream from the hydrocarbon stream. Oil well offshore. This methanol is injected to reduce hydrate formation within the pipe. Methanol associated with natural gas should then be removed from the hydrocarbon-containing stream after the stream reaches the shore.

É adicionalmente previsto que qualquer um dos outros produtos de reação, a saber, CO2, água ou metanol, pode ser injetado diretamente nas formações subterrâneas contendo hidrocarboneto que circundam a plataforma ou um poço com base na terra. Especificamente, é previsto que o metanol pode ser injetado nas estruturas de hidrato que circundam o poço de modo a aumentar a saída do gás natural de um poço de produção de gás natural.It is further envisaged that any of the other reaction products, namely CO2, water or methanol, may be injected directly into the hydrocarbon-containing underground formations surrounding the platform or an earth-based well. Specifically, it is anticipated that methanol may be injected into the hydrate structures surrounding the well in order to increase natural gas output from a natural gas production well.

Retornando brevemente à Figura 5, é previsto que o CO2 pode ser injetado em uma porção do poço, sendo que o metanol ou outros produtos de reação podem ser injetados em outras porções do poço. Nas situações em que o gás natural pode ser encalhado ou pode ter teores de nitrogênio maiores do que 4%, instalações podem ser providas para controlar o acúmulo de nitrogênio no circuito de reciclagem. Quando às saídas de qualquer poço particular 152, 154 estão baixas, é previsto que uma única usina 100 que tem um processo truncado pode ser utilizada. Nestas situações, somente as porções da instalação relacionadas à oxidação parcial da corrente de hidrocarboneto e as instalações associadas para a remoção do CO2 serão utilizadas perto do poço.Returning briefly to Figure 5, it is anticipated that CO2 may be injected into one portion of the well, with methanol or other reaction products injected into other portions of the well. In situations where natural gas may be stranded or may have nitrogen contents greater than 4%, facilities may be provided to control the accumulation of nitrogen in the recycling loop. When outputs from any particular well 152, 154 are low, it is envisaged that a single plant 100 having a truncated process may be utilized. In these situations, only portions of the facility related to partial oxidation of the hydrocarbon stream and associated facilities for CO2 removal will be used near the well.

CO2 removido pode ser coletado, disperso ou reinjetado na terra. Imediatamente depois da remoção do gás natural e do CO2 associado pelo depurador, os produtos líquidos restantes podem ser transportados na forma líquida do local do poço a uma outra localização para a separação do formaldeído, do metanol e da água da corrente residual. Sob este aspecto, é previsto que uma usina de processamento de líquido centralizada para finalizar o processamento dos processos líquidos (158) pode ficar localizada a uma distância significativa das localizações de gás natural encalhado. Isto permite a utilização de uma instalação de processo líquida centralizada 158. Também é previsto que as condições do reator podem ser ajustadas para produzir uma fase líquida que contenha um tipo comercial de formalina.CO2 removed can be collected, dispersed or reinjected into the earth. Immediately after removal of the natural gas and associated CO2 from the scrubber, the remaining liquid products may be transported in liquid form from the well site to another location for the separation of formaldehyde, methanol and water from the waste stream. In this regard, it is envisaged that a centralized liquid processing plant for finalizing liquid process processing (158) may be located at a significant distance from the stranded natural gas locations. This allows the use of a centralized liquid process facility 158. It is also envisaged that reactor conditions may be adjusted to produce a liquid phase containing a commercial type of formalin.

Uma outra realização do processo 900 é apresentada na Figura 9. 0 ar 902 é introduzido no compressor 934 e é então refrigerado no trocador de calor 904 para a aplicação a um separador de nitrogênio 906 ou a um separador de nitrogênio 908. A alimentação de oxigênio é armazenada no tanque 962 e é comprimida com o compressor 910 para a introdução como uma corrente de alimentação contendo oxigênio no sistema de reator 914 após o aquecimento no aquecedor 912. A alimentação bruta contendo alcano 92 6 (pelo menos um alcano C1-C4, principalmente metano ou gás natural) é comprimida no compressor 928 e é misturada com a reciclagem de alcano do depurador 92 0 para uma pressurização adicional no compressor .922 e troca transversal térmica com o reator da corrente de produto 936 do reator no trocador de calor 930. A corrente de reciclagem provê preferivelmente uma proporção da porcentagem em peso de aproximadamente 4:5 a aproximadamente 20:21 de alcano na corrente de alimentação contendo alcano ao reator .914. Em uma realização, onde o depurador 920 é pressurizado até uma pressão na ordem do sistema de reator 914 (vide as Figuras 12 a 24B e o texto em anexo para detalhes adicionais nos desenhos de reator para o sistema de reator 914), o compressor 922 pode ser um soprador centrífugo (compressor de deslocamento não-positivo). Após a troca transversal térmica com o reator da corrente de produto 93 6 do reator no trocador de calor 93 0, o alcano bruto combinado e a corrente de reciclagem são aquecidos no trocador de calor 93 2 para prover uma corrente de alimentação contendo alcano ao sistema de reator 914. As realizações do sistema de reator 914 são descritas adicionalmente nas Figuras 12 - 24B. O depurador .92 0 opera para absorver o dióxido de carbono e os oxigenados de alquila (por exemplo, sem limitação, metanol, etanol e formaldeído) ao prover uma corrente de reciclagem para a combinação com o alcano fresco para prover uma corrente de alimentação ao compressor 922. Uma purga na válvula 924 remove os componentes inertes não-reativos (por exemplo, sem limitação, nitrogênio) do circuito do processo do reator- depurador para aumentar a utilização eficiente do sistema de reator 914. Um resfriamento brusco do líquido refrigerante ao sistema de reator 914 também é ativado opcionalmente a partir da válvula 938. 0 fundo líquido do depurador 920 é enviado ao cilindro de evaporação 918 onde o vapor elevado 942 se separa da corrente do produto 94 0 (compreendendo, por exemplo, e sem limitação, metanol, etanol e formaldeido). O oxidante de forno ou térmico 916 oxida os gases residuais para descarga na atmosfera. 0 processo 900 é útil para prover um material líquido para processamento adicional em um outro local nos oxigenados de alcano purificados ou para prover uma mistura de oxigenado de alcano útil para um combustível ou outra utilização similar onde a pureza exata não é essencial.Another embodiment of process 900 is shown in Figure 9. Air 902 is introduced into compressor 934 and is then cooled in heat exchanger 904 for application to a nitrogen separator 906 or a nitrogen separator 908. Oxygen feed It is stored in tank 962 and is compressed with compressor 910 for introduction as an oxygen-containing feed stream into reactor system 914 after heating in heater 912. The raw feed containing alkane 92 6 (at least one C1-C4 alkane, (mainly methane or natural gas) is compressed on compressor 928 and is mixed with scrubber alkane recycling 900 for additional pressurization on compressor .922 and thermal cross-exchange with reactor product stream reactor 936 on heat exchanger 930 The recycle stream preferably provides a weight percent ratio of from about 4: 5 to about 20:21 of alkane in the stream. and alkane containing feed to the reactor. In one embodiment, where the scrubber 920 is pressurized to a pressure in the order of reactor system 914 (see Figures 12 to 24B and the accompanying text for additional details in reactor drawings for reactor system 914), compressor 922 can be a centrifugal blower (non-positive displacement compressor). After the thermal cross-exchange with the reactor product stream reactor 93 6 on heat exchanger 93 0, the combined raw alkane and recycle stream are heated on heat exchanger 93 2 to provide an alkane-containing feed stream to the system. 914. The embodiments of the 914 reactor system are further described in Figures 12 - 24B. The .920 scrubber operates to absorb carbon dioxide and alkyl oxygenates (e.g., without limitation, methanol, ethanol and formaldehyde) by providing a recycle stream for combination with fresh alkane to provide a feed stream to 922 compressor. A purge on valve 924 removes non-reactive inert components (eg, without limitation, nitrogen) from the scrubber reactor process circuit to increase efficient utilization of the 914 reactor system. reactor system 914 is also optionally activated from valve 938. The scrubber bottom 920 is sent to evaporation cylinder 918 where elevated steam 942 separates from product stream 94 (comprising, for example, and without limitation, methanol, ethanol and formaldehyde). Furnace or thermal oxidizer 916 oxidizes waste gases for discharge into the atmosphere. Process 900 is useful for providing a liquid material for further processing elsewhere in the purified alkane oxygenates or for providing a useful alkane oxygenate mixture for a fuel or other similar use where exact purity is not essential.

A Figura 10 mostra uma outra realização do processo 1000 com um circuito do processo de extremidade anterior essencialmente similar ao processo 900 apresentado na Figura 9, mas incorporando um sistema de destilação in-situ 1002 para separar o metanol no vapor 1004 (para o absorvente no depurador), a água purificada na corrente 1006 para a utilização no cilindro de desmontagem 1012 e a geração do metanol purificado 1008 e da corrente residual 1010. O cilindro de desmontagem 1012 provê a separação inicial do líquido da corrente do produto do reator antes da introdução do restante da corrente do produto do reator no depurador.Figure 10 shows another embodiment of process 1000 with a front end process circuit essentially similar to process 900 shown in Figure 9, but incorporating an in-situ distillation system 1002 for separating methanol in steam 1004 (for the absorbent in purified water in stream 1006 for use in disassembly cylinder 1012 and generation of purified methanol 1008 and residual stream 1010. Disassembly cylinder 1012 provides for initial separation of liquid from reactor product stream prior to introduction of the rest of the reactor product stream in the debugger.

A Figura 11 apresenta uma realização do processo 1100 para gerar uma corrente de produto de metanol e formaldeido com um circuito de processo de extremidade anterior essencialmente similar ao processo 900 apresentado na Figura 9, mas incorporando um sistema de destilação de formaldeido in-situ 1110 e um sistema de destilação de metanol 1108 para gerar a corrente de produto de metanol 1102. A corrente do sistema de destilação de metanol 1108 refrigera a parte superior do sistema de destilação de formaldeido 1110 para separar o dióxido de carbono (corrente de produto 1106) e o formaldeido (corrente de produto 1104) no absorvente-misturador 1116. Uma corrente de reciclagem de metanol ao depurador é extraída do sistema de destilação de metanol 1108 e é resfriada no resfriador 1112 para prover um depurador de alta eficiência para condensar a corrente do produto do reator. O oxidante de forno ou térmico 1114 oxida uma purga para remover os componentes inertes não-reativos (por exemplo, sem limitação, nitrogênio) com algum alcano (metano) do circuito do processo do reator-depurador e para aumentar desse modo a utilização eficiente do reator.Figure 11 shows an embodiment of process 1100 for generating a methanol and formaldehyde product stream with a front end process circuit essentially similar to process 900 shown in Figure 9, but incorporating an in situ formaldehyde distillation system 1110 and a methanol distillation system 1108 to generate the methanol product stream 1102. The methanol distillation system stream 1108 cools the upper part of the formaldehyde distillation system 1110 to separate carbon dioxide (product stream 1106) and the formaldehyde (product stream 1104) in the absorber-mixer 1116. A methanol recycle stream to the scrubber is extracted from the methanol distillation system 1108 and cooled in chiller 1112 to provide a high efficiency scrubber to condense the product stream. of the reactor. Furnace or thermal oxidizer 1114 oxidizes a purge to remove non-reactive inert components (eg, without limitation, nitrogen) with some alkane (methane) from the scrubber reactor process circuit and thereby to increase the efficient utilization of the reactor.

Embora um reator de fluxo tubular tradicional possa ser utilizado com qualquer um dos processos descritos acima como um reator 100 e/ou um reator 914, realizações preferidas do reator são descritas na discussão das Figuras 12 a 24B.While a traditional tubular flow reactor may be used with any of the processes described above as a reactor 100 and / or a reactor 914, preferred reactor embodiments are described in the discussion of Figures 12 to 24B.

Retornando agora a uma consideração mais profunda da cinética na reação e nas realizações adicionais para prover um sistema de reator aprimorado para executar a reação total para a oxidação parcial de gás natural em metanol, formaldeído e outros oxigenados, diversas instalações de produção compactas foram descritas nas Figuras 1 a 11, as quais são apropriadas para alimentações pequenas e isoladas de gás natural (gás encalhado). Os novos sistemas de reator para estes processos também são descritos começando com a Figura 12 e, mais especificamente, conforme observado nas Figuras 12 e 20. As considerações iniciais nestes desenhos de reator derivam da natureza da própria reação de oxigenação direta total.Returning now to a deeper consideration of reaction kinetics and additional realizations to provide an improved reactor system for performing the full reaction for partial oxidation of natural gas to methanol, formaldehyde and other oxygenates, several compact production facilities have been described in Figures 1 to 11 which are suitable for small and isolated natural gas (stranded gas) feeds. New reactor systems for these processes are also described starting with Figure 12 and, more specifically, as noted in Figures 12 and 20. Initial considerations in these reactor designs derive from the nature of the total direct oxygenation reaction itself.

Na visão geral, o método para a reação compreende a passagem de uma mistura de gás natural e de oxidante através de um sistema de reator de fluxo contínuo e aquecido sob condições para otimizar a formação de metanol e para manipular a temperatura do reator, a pressão total e o combustível (por exemplo, sem limitação, o gás natural) para a relação de oxidante para controlar as quantidades relativas dos produtos da reação. A reação é uma oxidação parcial de um combustível C1-C4, tal como o gás natural, por um oxidante, por oxigênio, pelo ar ou por outro composto contendo oxigênio apropriado (pref erivelmente o oxigênio no ar ou, com mais preferência, o oxigênio). A mistura contém um excesso substancial de combustível (por exemplo, sem limitação, gás natural) para impedir a combustão completa para produtos indesejados tais como o dióxido de carbono e a água.In the general view, the reaction method comprises passing a mixture of natural gas and oxidant through a continuous flow reactor system and heated under conditions to optimize methanol formation and to manipulate reactor temperature, pressure, and pressure. total and fuel (eg, without limitation, natural gas) to the oxidant ratio to control the relative quantities of reaction products. The reaction is a partial oxidation of a C1-C4 fuel, such as natural gas, an oxidant, oxygen, air or other appropriate oxygen-containing compound (preferably oxygen in the air or, more preferably, oxygen). ). The mixture contains substantial excess fuel (e.g., without limitation, natural gas) to prevent complete combustion for unwanted products such as carbon dioxide and water.

A reação é uma reação de cadeia ramificada e exotérmica. A ramificação da cadeia causa uma aceleração da taxa da reação através do crescimento quadrático dos carreadores de cadeia. As reações deste tipo são caracterizadas por um período de indução durante o qual as concentrações do carreador de cadeia se acumulam até o ponto em que ocorre uma ascensão bastante rápida na velocidade e na temperatura da reação. A ascensão bastante rápida na velocidade da r$ação se dá por causa da taxa de crescimento quadrático dos carreadores de cadeia e a ascensão bastante rápida na temperatura se dá por causa do aumento da taxa de geração de calor que acompanha a velocidade da reação. O consumo completo de oxidante, o reagente limitador, ocorre antes que o combustível (por exemplo, sem limitação, gás natural) seja inteiramente consumido, o que limita o aumento da temperatura. A relação entre o oxidante e o combustível (por exemplo, sem limitação, gás natural) é arranjada de modo que a seletividade para a formação do metanol seja otimizada.The reaction is a branched and exothermic chain reaction. Chain branching causes an acceleration of the reaction rate through the quadratic growth of chain carriers. Reactions of this type are characterized by an induction period during which chain carrier concentrations accumulate to the point where a rather rapid rise in reaction speed and temperature occurs. The rather rapid rise in the speed of action is due to the quadratic growth rate of chain carriers and the rather rapid rise in temperature is due to the increase in the heat generation rate that follows the speed of the reaction. Complete consumption of oxidant, the limiting reagent, occurs before the fuel (eg, without limitation, natural gas) is fully consumed, which limits the rise in temperature. The relationship between oxidant and fuel (eg, without limitation, natural gas) is arranged so that selectivity for methanol formation is optimized.

As condições da reação que favorecem uma melhor seletividade para o metanol e outros oxigenados são tal como segue. A composição da mistura de reação, após ter combinado a corrente de alimentação contendo alcano e a corrente de alimentação contendo oxigênio, deve ser de aproximadamente 1% molar ao oxidante de aproximadamente 10% molar, com mais preferência de aproximadamente 2% molar a aproximadamente 5% molar de oxidante e com a máxima preferência aproximadamente 2,5% molar de oxidante. A pressão total dos gases no sistema de reator deve estar na faixa de aproximadamente 6 MPa a aproximadamente 10 MPa, com mais preferência de aproximadamente 7,5 MPa a aproximadamente 9 Mpa, e com a máxima preferência de aproximadamente 8 Mpa. A temperatura da parede do sistema de reator deve estar na faixa de aproximadamente 6 00 K a aproximadamente 900 K, e com mais preferência de aproximadamente 723 K a aproximadamente 823 K. O tempo de residência total do reator deve estar na faixa de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 4 0 segundos, com mais preferência de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 10 segundos, e com a máxima preferência de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 2,5 segundos.Reaction conditions favoring better selectivity for methanol and other oxygenates are as follows. The composition of the reaction mixture, after combining the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream, should be from about 1 mol% to about 10 mol% oxidant, more preferably from about 2 mol% to about 5 molar. Molar% of oxidant and most preferably approximately 2.5 Molar% of oxidant. The total gas pressure in the reactor system should be in the range of about 6 MPa to about 10 MPa, more preferably from about 7.5 MPa to about 9 Mpa, and most preferably about 8 Mpa. The wall temperature of the reactor system should be in the range of approximately 600 K to approximately 900 K, more preferably in the range of approximately 723 K to approximately 823 K. The total residence time of the reactor should be in the range of approximately 1 second. at about 40 seconds, more preferably from about 1 second to about 10 seconds, and most preferably from about 1 second to about 2.5 seconds.

Nestas condições, a seletividade do metanol fica compreendida na faixa de aproximadamente 0,35 a pelo menos .0,60 com seletividades mais baixas para os outros oxigenados da corrente de alimentação contendo alcano. A conversão do metano é de aproximadamente 10% e a conversão dos outros componentes do hidrocarboneto do gás natural é comparável. Após a reação, a separação e reciclagem dos hidrocarbonetos não-reagidos são executadas.Under these conditions, methanol selectivity is in the range of approximately 0.35 to at least 0.60 with lower selectivities for the other alkane-containing feed stream oxygenates. The conversion of methane is approximately 10% and the conversion of the other hydrocarbon components of natural gas is comparable. After the reaction, separation and recycling of unreacted hydrocarbons is performed.

Para a operação continua, o combustível (por exemplo, um alcano C1-C4 ou alcanos ou C1-C4 tais como aqueles providos no gás natural) e o oxidante devem ser bem misturados. Para esta finalidade uma câmara/reator de mistura é provido para misturar completamente os componentes da reação e também para induzir a geração de radicais livres de alquila (por exemplo, sem limitação, metila) que são então contidos na corrente de saída da câmara de mistura. Sob este aspecto, a câmara de mistura provê, portanto, eficazmente, uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada (•'câmara de reação de retromistura") em um sistema de reator que tem uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada em comunicação fluida com um reator de fluxo tubular para realizar a reação total. Embora não entre idealmente em um modelo de reator de tanque clássico agitado continuamente ou em um modelo de reator de fluxo tubular clássico, a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada das realizações tem uma série de aspectos que indica um caráter operacional que tem mais de um reator de tanque agitado continuamente ou uma afinidade do modelo CSTR (denotado adicionalmente como um reator de tanque agitado de alimentação contínua ou CFSTR; aindadenotado adicionalmente como um reator de fluxo de retromistura de estado estacionário) em vez de uma afinidade do modelo de reator de fluxo tubular ou de ρlugue. A câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada tem um espaço-tempo, respectivo a uma taxa de alimentação combinada da corrente de alimentação contendo alcano e da corrente de alimentação contendo oxigênio, de aproximadamente 0,05 segundo a aproximadamente 1,5 segundo (um espaço-tempo preferivelmente contemplado é de aproximadamente 0,1 segundo) de modo que as alimentações possam ser eficazmente misturadas e de modo que um período de indução inicial para gerar os radicais livres de alquila (por exemplo, sem limitação, os radicais livres de metila) possa ser acomodado antes que a corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada (radicais livres de metano, oxigênio e metila) seja alimentada ao reator de fluxo tubular para uma reação adicional no metanol. Em uma realização preferida, o desenho da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada permite a mistura injetável de alcano C1-C4 e de correntes de alimentação contendo oxigênio para agitar as correntes de maneira turbulenta e para agitar eficazmente de maneira turbulenta a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada. Sob este aspecto, a geração de radicais livres de metila é percebida como sendo a primeira reação da etapa cinética no conjunto das reações da etapa cinética que atingem a oxigenação direta do metano em metanol ( respectivo oxigenado de alquila), e a utilização de câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada antes de um reator de fluxo tubular permite um grau de liberdade para a otimização independente desta etapa de indução de radical livre de metila. Outros radicais livres derivados de alcanos C2-C4 devem ter geralmente um período de indução mais curto do que o radical livre de metila sob condições comparáveis. As sub-reações cinéticas de ramificação de cadeia subseqüentes (etapas de sub-reação cinética) cobrem então os radicais livres de metila e outros componentes da corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada ao metanol e outros produtos; estas sub-reações posteriores são mais bem controladas no ambiente do reator de fluxo tubular que recebeu tradicionalmente o metano misturado (mas não-reagido) (alcano) e o oxigênio de sistemas prévios.For continuous operation, the fuel (e.g. a C1-C4 alkane or C1-C4 alkanes such as those provided in natural gas) and the oxidizer should be well mixed. For this purpose a mixing chamber / reactor is provided to completely mix the reaction components and also to induce the generation of alkyl free radicals (e.g., without limitation, methyl) which are then contained in the mixing chamber output stream. . In this regard, the mixing chamber thus effectively provides an injectably mixed back-mix reaction chamber (• 'back-mix reaction chamber') in a reactor system which has an injectably mixed back-mix reaction chamber in fluid communication. with a tubular flow reactor to accomplish the full reaction. While not ideally entering a continuously agitated classic tank reactor model or a classic tubular flow reactor model, the injectably mixed backwash reaction chamber has a number of embodiments. indicates an operational character that has more than one continuously stirred tank reactor or an affinity of the CSTR model (additionally denoted as a continuous feed stirred tank reactor or CFSTR; furthermore denoted as a steady state retromix flow reactor). ) instead of an affinity of the tubular flow reactor model or The injectable mixed back-mix reaction chamber has a spacetime, corresponding to a combined feed rate of the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream, from about 0.05 seconds to about 1.5 seconds. (a preferably contemplated spacetime is approximately 0.1 second) so that the feeds can be effectively mixed and so that an initial induction period to generate alkyl free radicals (e.g., without limitation, free radicals can be accommodated before the product stream from the injectably mixed back-mix reaction chamber (methane, oxygen and methyl free radicals) is fed to the tubular flow reactor for an additional reaction in methanol. In a preferred embodiment, the injectably mixed back-mix reaction chamber design allows injectable mixing of C1-C4 alkane and oxygen-containing feed streams to turbulently agitate the streams and to effectively agitate the turbulent reaction chamber. injectably mixed backmix. In this respect, the generation of methyl free radicals is perceived as the first reaction of the kinetic step in the set of reactions of the kinetic step that reach the direct oxygenation of methane in methanol (respective alkylate oxygenate), and the use of Injectably mixed back-mixing reaction before a tubular flow reactor allows a degree of freedom for independent optimization of this methyl free radical induction step. Other free radicals derived from C 2 -C 4 alkanes should generally have a shorter induction period than the methyl free radical under comparable conditions. Subsequent chain branching kinetic subreactions (kinetic subreaction steps) then cover the methyl free radicals and other components of the product chain of the back mix reaction chamber injectably mixed with methanol and other products; These later sub-reactions are best controlled in the environment of the tubular flow reactor that has traditionally received mixed (but unreacted) methane (alkane) and oxygen from previous systems.

O sistema de reator provê conseqüentemente diversos graus de liberdade (por exemplo, sem limitação, espaço-tempo, temperatura e mistura injetável do reator, conforme discutido adicional e subseqüentemente na presente invenção) para aumentar a(s) sub-reação(ões) da série cinética inicial e também para aumentar, com alguma independência das condições, a(s) sub-reação(ões) em série cinética(s) inicial(is), as sub-reações em série cinéticas subseqüentes no conjunto total de sub-reações que combinam para conseguir a reação de oxidação direta total de pelo menos um alcano C1-C4 em pelo menos um respectivo oxigenado de alquila.The reactor system therefore provides varying degrees of freedom (e.g., without limitation, spacetime, temperature, and injectable reactor mix, as discussed further and subsequently in the present invention) to increase the underreaction (s) of the reactor. initial kinetic series and also to increase, with some independence of conditions, the initial kinetic series sub-reaction (s), the subsequent kinetic series sub-reactions in the total set of sub-reactions which combine to achieve the total direct oxidation reaction of at least one C1-C4 alkane in at least one respective alkylate oxygenate.

Com respeito ao metano na corrente de alimentação contendo alcano, a indução de radicais livres de metila na câmara/reator de mistura (a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada) é um desvio evidente dos ensinamentos prévios de documentos tais como a Patente Norte- americana n° . 4.982.023 e a Patente Norte-americana n°. 4.618.732, as quais, conforme observado nos Fundamentos, indicam que as correntes de alimentação devem ser misturadas somente antes de sua introdução em um reator.With respect to methane in the alkane-containing feed stream, the induction of methyl free radicals in the mixing chamber / reactor (the injectably mixed back-reaction reaction chamber) is a clear departure from previous teachings of documents such as the US Patent. no. 4,982,023 and U.S. Pat. 4,618,732 which, as noted in the Fundamentals, indicate that the feed streams should be mixed only prior to introduction into a reactor.

Os reagentes são alimentados na câmara/reator de mistura (a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada) em correntes separadas. Na emergência da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada, os reagentes são então alimentados ao reator de fluxo tubular. A mistura deve ser efetuada completamente, com o objetivo de atingir uma distribuição uniforme ou essencialmente uniforme da concentração do reagente na corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada. Isto é necessário para evitar a oxidação dos produtos desejados - o metanol e outros oxigenados. Tal oxidação ocorre de outra maneira nas regiões não completamente misturadas onde há concentrações relativamente elevadas de oxidante, com redução proporcional do rendimento do produto. Sob este aspecto, o tempo de mistura na câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada deve ser relativamente breve comparado ao tempo de residência em um reator de fluxo tubular. Em vista dos tempos de residência preferidos totais para o sistema de reator como um todo, de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 2,5 segundos, o tempo de residência na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada deve ser de pelo menos 0,1 segundo. Sob este aspecto, a mistura turbulenta real dos gases pode ser obtida em menos de 1 ms. Embora haja diversas realizações para obter uma mistura satisfatória, conforme será descrito em seguida, uma realização preferida para a utilização com os tempos de residência mais curtos utiliza essencialmente jatos turbulentos opostos com um cone difusor desviador que tem a sua lateral tendendo para o ápice (extremidade apical) mais perto de um reator de fluxo tubular. A finalidade do cone é minimizar os longos tempos de residência para as subporções do conteúdo da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada em vista da reatividade elevada dos radicais livres de alquila (por exemplo, metila).Reagents are fed into the mixing chamber / reactor (the injectably mixed back-reaction reaction chamber) into separate streams. At the emergence of the injectably mixed back mix reaction chamber, the reagents are then fed to the tubular flow reactor. Mixing should be performed completely to achieve uniform or essentially uniform distribution of reagent concentration in the injectable mixed back-mix reaction chamber product stream. This is necessary to prevent oxidation of the desired products - methanol and other oxygenates. Such oxidation otherwise occurs in regions not completely mixed where there are relatively high concentrations of oxidant, with proportional reduction in product yield. In this regard, the mixing time in the injectably mixed back mix reaction chamber should be relatively short compared to the residence time in a tubular flow reactor. In view of the total preferred residence times for the reactor system as a whole from approximately 1 second to approximately 2.5 seconds, the residence time in the injectably mixed back mix reaction chamber should be at least 0.1 second. In this regard, the actual turbulent gas mixture can be obtained in less than 1 ms. While there are several embodiments to obtain a satisfactory mix, as will be described below, a preferred embodiment for use with shorter residence times essentially uses opposite turbulent jets with a diverter cone that has its side tending toward the apex (end apical) closer to a tubular flow reactor. The purpose of the cone is to minimize the long residence times for sub-portions of the injectably mixed back-reaction reaction chamber contents in view of the high reactivity of alkyl (e.g. methyl) free radicals.

As paredes do reator devem ser inertes no ambiente quimico da reação. O material de construção do reator deve ser o aço, preferivelmente o aço inoxidável, para conter a pressão total necessária. Uma vez que uma superfície de aço diminui a seletividade do metanol, o aço é revestido preferivelmente com um revestimento inerte, tal como TeflonThe reactor walls must be inert in the chemical reaction environment. The construction material of the reactor should be steel, preferably stainless steel, to contain the required total pressure. Since a steel surface decreases methanol selectivity, the steel is preferably coated with an inert coating such as Teflon.

ou uma cera orgânica. A inserção de uma camisa de Pyrex ou de quartzo no reator também provê uma superfície relativamente inerte.or an organic wax. Inserting a Pyrex or quartz jacket into the reactor also provides a relatively inert surface.

Um defletor de limitação de fluxo é posicionado na saída da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada para aumentar a queda de pressão entre a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada e o reator de fluxo tubular e atinge, desse modo, uma característica de giro superior do tempo de residência desejado (grau de liberdade de controle) na câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada. Em uma realização preferida, o defletor de restrição de fluxo (anteparo com aberturas para permitir uma posição fluida) é conveniente e axialmente móvel, de modo que posições alternativas do defletor possam ser dispostas ao configurar sob medida o espaço-tempo eficaz na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada antes de uma execução do processo ou durante uma execução do processo. Em uma realização preferida, o defletor de restrição de fluxo fica em proximidade adicional a um componente de bloqueio que é conveniente e axialmente móvel, de modo que posições variáveis do defletor (anteparo) possam ser definidas ao obstruir parcialmente as aberturas no defletor (anteparo) ao configurar sob medida o espaço-tempo eficaz na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada antes de uma execução do processo ou durante uma execução do processo; esta característica provê um outro grau de liberdade para o controle operacional.A flow limiting deflector is positioned at the outlet of the injectably mixed backmix reaction chamber to increase the pressure drop between the injectably mixed backmix reaction chamber and the tubular flow reactor and thereby achieves a superior swing characteristic. desired residence time (degree of freedom of control) in the injectably mixed back-reaction reaction chamber. In a preferred embodiment, the flow restriction deflector (bulkhead with openings to allow a fluid position) is convenient and axially movable, so that alternative deflector positions can be arranged by customizing the effective spacetime in the reaction chamber. injectable mixed mixture prior to a process run or during a process run. In a preferred embodiment, the flow restriction deflector is in close proximity to a locking member that is convenient and axially movable, so that variable positions of the deflector (bulkhead) can be defined by partially obstructing the openings in the deflector (bulkhead). by customizing the effective space-time in the injectably mixed back-mix reaction chamber prior to a process run or during a process run; This feature provides another degree of freedom for operational control.

Retornando agora a uma vista geral do reator de fluxo tubular, a posição axial de temperatura máxima é completamente sensível à temperatura da entrada do reator, à vazão total e à composição do reagente. Flutuações em qualquer uma destas quantidades podem fazer com que a posição do "ponto quente" do reator se mova. Em um caso extremo, o "ponto quente" pode se mover para fora do recipiente da reação e, desse modo, afetar adversamente o desempenho. O reator de fluxo tubular é equipado, portanto, preferivelmente em uma realização com um termopar que pode ser transferido axialmente (ao longo do eixo do fluxo geral no reator) através de uma vedação deslizante. Em uma outra realização, uma pluralidade de termopares dispostos para medir o perfil de temperatura do reator de fluxo tubular ao longo do eixo do fluxo permite o monitoramento da temperatura. O conjunto de termopares monitora a distribuição axial da temperatura de fase gasosa no reator, e as medições dos termopares também são utilizadas para o controle do reator.Returning now to an overview of the tubular flow reactor, the maximum temperature axial position is completely sensitive to the reactor inlet temperature, total flow rate and reagent composition. Fluctuations in any of these quantities may cause the position of the reactor "hot spot" to move. In an extreme case, the "hot spot" may move out of the reaction vessel and thus adversely affect performance. The tubular flow reactor is therefore preferably equipped in one embodiment with a thermocouple that can be transferred axially (along the general flow axis in the reactor) through a sliding seal. In another embodiment, a plurality of thermocouples arranged to measure the temperature profile of the tubular flow reactor along the flow axis allows temperature monitoring. The thermocouple set monitors the axial distribution of the gas phase temperature in the reactor, and thermocouple measurements are also used for reactor control.

O metanol, o formaldeído e outros oxigenados podem passar por uma decomposição térmica às altas temperaturas do reator de fluxo tubular, tendo por resultado a perda do produto. Tal decomposição é minimizada pela refrigeração do conteúdo do reator em um local imediatamente a jusante do "ponto quente". Uma vez que a refrigeração da parede não é suficientemente responsiva, uma realização preferida emprega a injeção de um gás frio por meio de um tubo cuja posição axial também pode ser alterada por meio de uma vedação deslizante. O gás frio é pref erivelmente gás natural, mas dióxido de carbono, nitrogênio ou uma outra substância inerte também podem ser utilizados.Methanol, formaldehyde and other oxygenates may undergo thermal decomposition at high temperatures of the tubular flow reactor, resulting in product loss. Such decomposition is minimized by cooling the reactor contents to a location immediately downstream of the "hot spot". Since wall cooling is not sufficiently responsive, a preferred embodiment employs the injection of a cold gas through a pipe whose axial position can also be altered by means of a sliding seal. Cold gas is preferably natural gas, but carbon dioxide, nitrogen or another inert substance may also be used.

A Figura 12 apresenta uma vista em seção transversal simplificada 1200 de um sistema de reator que tem uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 em acoplamento próximo ao reator de fluxo tubular 1204, de modo que um sistema de reator que tem uma câmara de reação de . retromistura injetavelmente misturada em comunicação fluida com um reator de fluxo tubular é provido para um dos processos descritos conjuntamente com as Figuras 1 a 11. As seções principais da câmara e do reator do sistema de reator são alinhadas ao longo do eixo geométrico 1220 com a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada que tem o invólucro 1206 (que define o volume interno 1234 com uma superfície cilíndrica em cooperação com o anteparo 1232). O reator de fluxo tubular 1204 tem o invólucro 1210 que define o volume interno 124 8 em cooperação com a seção do reator de fluxo tubular deslizável 1204, que tem o invólucro 1208, e com o anteparo 1232. Uma corrente de alimentação de gás contendo alcano (uma primeira corrente de fluido) entra através da entrada de gás de alcano 1222 e das entradas de gás de alcano similares, conforme descrito. Uma corrente de alimentação de gás contendo oxigênio (uma segunda corrente de fluido) entra através da entrada de gás de oxigênio 1224 e do desviador/distribuidor cônico 1226. O desviador/distribuidor cônico 1226 tem uma base cônica (base 1614 da Figura 16) conectada a uma porção do invólucro 1206 em uma disposição oposta ao anteparo 1232. Uma saída da câmara de reação de retromistura é estabelecida pelo anteparo (defletor) 1232 e pela posição 1270 (com suas posições fluidas associadas mostradas mais detalhadamente nas Figuras 17A e 17B) e o componente de bloqueio opcional 1230. O anteparo (defletor) 1232 e o componente de bloqueio opcional 123 0 (para a definição da posição variável na operação em tempo real do sistema de reator) apresentam posições tais como a posição .1270 a alimentação para a corrente de produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 ao reator de fluxo tubular 1204. 0 reator de fluxo tubular 1204 tem, portanto, uma entrada do reator de fluxo tubular em comunicação fluida através da posição 1270 com a saída da câmara de reação de retromistura 1202 no anteparo (defletor) .1232 e no componente de bloqueio 1230. A entrada de gás de alcano 1222 (juntamente com as entradas similares de gás de alcano conforme descritas) e a entrada de gás de oxigênio .1224 com o desviador/distribuidor cônico 1226 e a abertura de entrada de oxigênio 1228 (juntamente com entradas similares de gás de alcano como descritas) são configuradas (posicionadas e feitas sob medida com respeito aos fluxos das correntes de alimentação contendo alcano e contendo oxigênio) para agitar de maneira turbulenta os componentes da reação dentro do volume interno 1234 da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 pela mistura injetável da corrente de alimentação de gás contendo alcano e da corrente de alimentação de gás contendo oxigênio.Figure 12 shows a simplified cross-sectional view 1200 of a reactor system having a injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 coupled near the tubular flow reactor 1204, such that a reactor system having a reaction chamber in . injectably mixed backmixing in fluid communication with a tubular flow reactor is provided for one of the processes described in conjunction with Figures 1 to 11. The main chamber and reactor sections of the reactor system are aligned along the geometric axis 1220 with the chamber. injectable mixed back reaction reaction having the shell 1206 (which defines the internal volume 1234 with a cylindrical surface in cooperation with the shield 1232). Tubular flow reactor 1204 has housing 1210 which defines internal volume 124 8 in cooperation with the section of sliding tubular flow reactor 1204 which has housing 1208 and bulkhead 1232. An alkane containing gas supply stream (a first fluid stream) enters through the alkane gas inlet 1222 and similar alkane gas inlets as described. An oxygen-containing gas supply stream (a second fluid stream) enters through the oxygen gas inlet 1224 and the tapered diverter / distributor 1226. The tapered diverter / distributor 1226 has a tapered base (base 1614 of Figure 16) connected to a portion of housing 1206 in an opposite arrangement to bulkhead 1232. An outlet of the back mix reaction chamber is established by bulkhead (deflector) 1232 and position 1270 (with their associated fluid positions shown in more detail in Figures 17A and 17B) and optional locking component 1230. The bulkhead (deflector) 1232 and optional locking component 123 0 (for variable position setting in real-time reactor system operation) have positions such as position .1270 power to product stream from injectably mixed back-reaction reaction chamber 1202 to tubular flow reactor 1204. 0 tubular flow reactor 120 4 thus has a tubular flow reactor inlet in fluid communication through position 1270 with the output of the back mix reaction chamber 1202 in the shield (baffle) .1232 and in the locking component 1230. The alkane gas inlet 1222 (along with similar alkane gas inlets as described) and .1224 oxygen gas inlet with tapered diverter / distributor 1226 and oxygen inlet port 1228 (along with similar alkane gas inlets as described) are configured (positioned and sized with respect to the alkane-containing and oxygen-containing feed stream streams) to turbulently agitate the reaction components within the internal volume 1234 of the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 by the injectable mixing of the alkane-containing gas feed and oxygen-containing gas feed stream.

0 reator de fluxo tubular 1204 tem uma saída do reator de fluxo tubular 1260, e o reator de fluxo tubular .1204 tem uma entrada de gás refrigerante 1274 disposta entre uma entrada do reator de fluxo tubular a partir das posições (posição 1270) no anteparo 1232 e uma saída do reator de fluxo tubular 1260 para receber uma corrente de gás refrigerante (que entra na porta de entrada de refrigeração .123 6 e então na porta de entrada interna de gás refrigerante .1250 antes de prosseguir para a entrada de gás refrigerante .1274) e, desse modo, refrigera com resfriamento brusco o reator de fluxo tubular 1204. Sob este aspecto, a entrada de gás refrigerante 1274 em uma realização fica em um tubo alongado (tubo 1262) com pelo menos uma abertura 1274 (vide as Figuras 18A e 18B para os detalhes em seção transversal respectivo ao eixo geométrico 1220) para condução do fluxo de resfriamento brusco refrigerante no espaço do reator 1248. O tubo 1262 coopera com o tubo guia 1264. Em uma realização, o tubo 1262 gira dentro do tubo guia 1264 para regular a quantidade de resfriamento brusco aplicado a uma posição. Em uma realização alternativa, o tubo 1262 é axialmente deslizável (com referência ao eixo geométrico 1220) para o posicionamento dentro do reator de fluxo tubular 1204 e para a provisão de resfriamento brusco local. Contudo, em uma outra realização, o tubo 1262 gira dentro do tubo de guia 1264 para regular a quantidade de resfriamento brusco aplicada a uma posição e é também axialmente deslizável (com referência ao eixo geométrico 1220) para o posicionamento dentro do reator de fluxo tubular 1204 e para a provisão de resfriamento brusco local. Os componentes com resfriamento brusco (incluindo as referências dos desenhos 1262, 1250, 123 6, 1264 e 1274) oferecem, portanto, um grau de liberdade para o controle do perfil de temperatura ao longo do eixo geométrico 1220 dentro do reator de fluxo tubular 1204. Os termopares tais como o termopar 1216 e termopares similares, tal como descrito, oferecem medições para o perfil de temperatura em uma realização. Um termopar deslizante 1214 (com sensor de termopar 1272 e vedado com vedação deslizante 1212 ao invólucro 1210) provê medições para o perfil de temperatura em uma outra realização. A Figura 12 mostra uma realização que tem termopares estacionários tais como o termopar 1216, bem como um termopar deslizante 1214 (com cabeça de termopar 1272).Tubular flow reactor 1204 has an output of tubular flow reactor 1260, and tubular flow reactor .1204 has a refrigerant gas inlet 1274 disposed between a tubular flow reactor inlet from positions (position 1270) in the bulkhead. 1232 and a tubular flow reactor outlet 1260 for receiving a refrigerant stream (which enters the .123 refrigeration inlet port and then the .1250 refrigerant inlet port before proceeding to the refrigerant inlet). 1274) and thereby cools the tubular flow reactor 1204 with sudden cooling. In this regard, the refrigerant gas inlet 1274 in one embodiment is in an elongated tube (tube 1262) with at least one opening 1274 (see Figures 18A and 18B for cross-sectional details relative to geometry axis 1220) for conducting rough cooling flow in reactor space 1248. Tube 1262 cooperates with guide tube 1 264. In one embodiment, tube 1262 rotates within guide tube 1264 to regulate the amount of rough cooling applied to one position. In an alternate embodiment, tube 1262 is axially slidable (with reference to geometry axis 1220) for positioning within the tubular flow reactor 1204 and for providing local quenching. However, in another embodiment, tube 1262 rotates within guide tube 1264 to regulate the amount of rough cooling applied to one position and is also axially slidable (with reference to geometry axis 1220) for positioning within the tubular flow reactor. 1204 and for the provision of local blast cooling. Suddenly cooled components (including drawing references 1262, 1250, 123 6, 1264 and 1274) thus provide a degree of freedom for temperature profile control along the 1220 geometry axis within the tubular flow reactor 1204 Thermocouples such as thermocouple 1216 and similar thermocouples, as described, offer measurements for the temperature profile in one embodiment. A sliding thermocouple 1214 (with thermocouple sensor 1272 and sealed with sliding seal 1212 to housing 1210) provides temperature profile measurements in another embodiment. Figure 12 shows an embodiment having stationary thermocouples such as thermocouple 1216 as well as a sliding thermocouple 1214 (with thermocouple head 1272).

O reator de fluxo tubular 1204 tem o invólucro 1210 que define o volume interno 1248 em cooperação com a seção do reator de fluxo tubular deslizável 1204 que tem o invólucro 1208 e que tem também o anteparo 1232 (com componente de bloqueio opcional 1230 para prover a posição 1270 como uma posição variável em seção transversal). O anteparo 1232 e o componente de bloqueio 123 0 estão na interface vedada de maneira deslizável ao invólucro da câmara de reação de retromistura 1206 e são, portanto, unidas eficazmente à seção do reator de fluxo tubular deslizável 1204 que tem o invólucro 1208. A seção de invólucro 1208 fica, portanto, na interface vedada de maneira deslizável ao invólucro 1210 e também ao invólucro 1206, sendo que as vedações 1244, 1246 e 123 8 conferem isolamento do ambiente externo. A câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 tem um volume interno da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1234 definido pelo invólucro da câmara de reação 1206 e pelo anteparo 1232 (com o componente de bloqueio opcional 1230) . 0 anteparo 1232 (e o componente de bloqueio 1230) são, portanto, móveis de maneira deslizável durante a operação em tempo real do sistema de reator da vista 1200 para progredir dentro do invólucro da câmara de reação de retromistura 1206 em direção à entrada 1224 para diminuir desse modo comensuravelmente o volume interno 1234, e o anteparo 1232 (e o componente de bloqueio 1230) são alternativamente móveis de maneira deslizável durante a operação em tempo real para retrair se afastando da entrada 1224, para expandir desse modo comensuravelmente o volume interno 1234. Na realização da Figura 12, o reator de fluxo tubular 1204 tem um volume interno do reator de fluxo tubular 1248 definido pelos invólucros do reator de fluxo tubular 1208 e 1210 e pelo anteparo 1232 (com o componente de bloqueio 1230). 0 anteparo 1232 (e o componente de bloqueio 1230) são, portanto, móveis de maneira deslizável durante a operação em tempo real do sistema de reator da vista 1200, diminuindo desse modo comensuravelmente o volume interno 1248 ao se mover se afastando da entrada 1224, e o anteparo 1232 (com o componente de bloqueio opcional 123 0) são alternativamente móveis de maneira deslizável durante a operação em tempo real de modo a se mover em direção à entrada 1224, para expandir desse modo comensuravelmente o volume interno 1248. Esta interface móvel permite um grau de liberdade para controlar o espaço-tempo relativo (essencialmente equivalente, para o fluxo gasoso, ao volume interno da reação dividido pela vazão volumétrica que se move através do volume interno da reação) dentro do sistema de reator da vista 12 00 entre um reator de fluxo tubular 12 04 e câmara de reação de retromistura injetavelmente misturadaTubular flow reactor 1204 has housing 1210 which defines internal volume 1248 in cooperation with the section of sliding tubular flow reactor 1204 which has housing 1208 and which also has bulkhead 1232 (with optional locking component 1230 to provide the position 1270 as a variable position in cross section). The bulkhead 1232 and locking member 1230 are at the slidably sealed interface to the housing of the back mix reaction chamber 1206 and are thus effectively joined to the section of the sliding tubular flow reactor 1204 having the housing 1208. The section housing 1208 is therefore slidably sealed at the interface to housing 1210 and also housing 1206, with seals 1244, 1246 and 1238 providing insulation from the external environment. Injectively mixed back-mix reaction chamber 1202 has an internal volume of the injectably mixed back-mix reaction chamber 1234 defined by reaction chamber housing 1206 and bulkhead 1232 (with optional locking component 1230). The bulkhead 1232 (and locking member 1230) are therefore slidably movable during real-time operation of the sight reactor system 1200 to progress within the back-mix reaction chamber housing 1206 toward inlet 1224 to thereby measurably decreasing internal volume 1234, and bulkhead 1232 (and locking member 1230) are alternately slidably movable during real-time operation to retract away from inlet 1224, thereby commensurately expanding internal volume 1234. In the embodiment of Figure 12, tubular flow reactor 1204 has an internal volume of tubular flow reactor 1248 defined by tubular flow reactor housings 1208 and 1210 and bulkhead 1232 (with locking member 1230). The bulkhead 1232 (and locking member 1230) are therefore slidably movable during the real-time operation of the sight reactor system 1200, thereby dramatically decreasing the internal volume 1248 as it moves away from inlet 1224, and bulkhead 1232 (with optional locking component 1230) are alternately slidably movable during real-time operation to move toward inlet 1224, thereby commensurately expanding internal volume 1248. This movable interface allows a degree of freedom to control the relative spacetime (essentially equivalent for gas flow to the internal reaction volume divided by the volumetric flow rate moving through the internal reaction volume) within the 12 00 view reactor system between a 12 04 tubular flow reactor and injectably mixed back-reaction reaction chamber

1202 .1202.

Essencialmente, a funcionalidade permitida pelas características do anteparo 1232 (e do componente de bloqueio 123 0) é para uma câmara de reação de retromistura onde o volume interno (definido por uma superfície interna de um invólucro e também pela superfície de qualquer componente na interface vedada de maneira móvel a essa superfície interna) pode ser facilmente modificado de modo que o espaço-tempo, provido pela câmara de reação de retromistura ao reagir quimicamente os componentes composicionais nos líquidos gasosos que fluem dentro do volume interno, possa ser modificado sem modificar necessariamente a(s) vazão(ões), a turbulência, e/ou a queda de pressão desses líquidos. Sob este aspecto, qualquer abordagem para modificar o volume interno de um primeiro volume interno para um segundo volume interno é potencialmente útil. Em uma realização conceituada, por exemplo, o anteparo 1232 é fixado axialmente, o desviador/distribuidor cônico 1226 tem uma base suficientemente larga para vedar de maneira deslizável contra o invólucro da câmara de reação de retromistura 12 06, o desviador/distribuidor cônico 1226 tem um tubo deslizável (não mostrado) para se interconectar à entrada 1224 e o desviador/distribuidor cônico 1226 diminui desse modo comensuravelmente o volume interno 1234 ao se mover se afastando da entrada 1224, e expande comensuravelmente o volume interno 1234 ao se mover em direção à entrada 1224. Em uma outra realização conceituada, o invólucro 12 06 tem uma porção móvel que invade a câmara para diminuir o volume interno 1234 e é alternativamente removido da câmara para aumentar o volume interno 1234. Contudo, em uma outra realização conceituada, um componente interno com diafragma modifica as suas características para modificar comensuravelmente o volume interno 1234.Essentially, the functionality allowed by the characteristics of the bulkhead 1232 (and locking component 1230) is for a backmix reaction chamber where the internal volume (defined by an inner surface of a shell and also by the surface of any component in the sealed interface). movable to that inner surface) can be easily modified so that the spacetime provided by the back mix reaction chamber by chemically reacting the compositional components in the gaseous liquids flowing within the inner volume can be modified without necessarily modifying the (s) flow (s), turbulence, and / or pressure drop of these liquids. In this regard, any approach to modifying the internal volume from a first internal volume to a second internal volume is potentially useful. In a preferred embodiment, for example, the bulkhead 1232 is axially fixed, the tapered diverter / distributor 1226 has a base sufficiently large to slidably seal against the back-mix reaction chamber housing 1206, the tapered diverter / distributor 1226 has a sliding tube (not shown) to interconnect to inlet 1224 and the tapered diverter / distributor 1226 thereby commensurably decreases internal volume 1234 as it moves away from inlet 1224, and commensurably expands internal volume 1234 as it moves toward In another embodiment, the housing 126 has a movable portion that invades the chamber to decrease the internal volume 1234 and is alternatively removed from the chamber to increase the internal volume 1234. However, in another embodiment, a component with diaphragm modifies its characteristics to commensurately modify the internal volume 1234 .

A vedação 124 6, a vedação 1212, a vedação 1244, a vedação 1238, a vedação 1242 e a vedação 1240 permitem o movimento deslizável dos componentes móveis do sistema de reator da vista 1200. 0 componente de rotação 1218 permite a rotação do componente de bloqueio 1230 durante a operação. Conforme deve ficar evidente, o movimento dos componentes (especialmente durante a operação do sistema de reator da vista 1200) é preferivelmente obtido com o auxílio de motores com velocidade variável, alavancas, alavancas com engrenagem associada e/ou motores em etapas e com engrenagem associada (não mostrados, mas que devem ficar evidentes aos elementos versados na técnica) .Seal 1246, seal 1212, seal 1244, seal 1238, seal 1242, and seal 1240 allow sliding movement of the moving components of the view 1200 reactor system. Rotating member 1218 allows rotation of the rotating member. 1230 lock during operation. As should be apparent, component movement (especially during operation of the 1200 sight reactor system) is preferably achieved with the aid of variable speed motors, levers, associated gear levers and / or step and associated gear motors. (not shown, but should be apparent to elements of skill in the art).

Em operação, uma corrente de alimentação contendo alcano e uma corrente de alimentação contendo oxigênio são introduzidas na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 12 02 através das portas de entrada tais como a entrada 1222 (a corrente de alimentação contendo alcano) e a entrada 1224 (a corrente de alimentação contendo oxigênio). As condições internas da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 são controladas para induzir a formação de radicais livres de alquila na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 para resultar em uma corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada para a saída e uma comunicação fluida no reator de fluxo tubular 1204 através de posições tais como a posição 1270 no anteparo 1232 e no componente de bloqueio 1230. Os componentes são feitos sob medida e são arranjados para prover um momento molecular significativo nos líquidos de entrada de modo que a mistura injetável e um fluido da reação turbulenta sejam estabelecidos na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202. A alimentação da corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada ao reator de fluxo tubular 12 04 através da posição 127 0 compreende, portanto, o oxigênio, o alcano não-reagido e pelo menos uma porção dos radicais livres de alquila que foram induzidos dentro da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202. Sob este aspecto, a "reação" do alcano em oxigenado de alquila (focalmente, a "reação" do metano ao metanol) envolve uma grande pluralidade de reações de curta duração (também denominadas na presente invenção como sub-reações em série cinéticas ou sub-reações cinéticas); certamente, pode haver pelo menos 60 sub-reações em série cinéticas na "reação" total do metano ao metanol e os outros oxigenados de alquila que ocorrem no sistema. A sub-reação em série cinética inicial ocorre para induzir um radical de alquila de um alcano quando uma molécula de alcano é exposta ao oxigênio molecular. Esta indução de um radical de alquila parece requerer um período de tempo de muitas ordens de magnitude a mais do que o tempo necessário para misturar de maneira turbulenta as duas correntes de alimentação fluidas e também parece ser uma sub-reação em série cinética que dispende tempo respectivamente às sub- reações em série cinéticas que ocorrem uma vez que o radical livre de alquila está disponível. Há, portanto, uma eficácia no manuseio desta reação em uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada separada que fica em comunicação fluida com o reator de fluxo tubular onde uma porção consistente (com o tempo e na operação em estado constante) dos radicais de alquila será essencialmente conduzida (alimentada no reator de fluxo tubular) para prover a base para permitir muitas sub-reações em série cinéticas paralelas, subseqüentes e seqüenciais que são altamente exotérmicas e requerem uma abordagem de controle do calor mais receptiva aos reatores de fluxo tubulares do que as câmaras de reação de retromistura injetavelmente misturadas. Embora acoplada próxima ao reator de fluxo tubular nas realizações, a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada provê os componentes da reação com um estado operacional composicional e físico essencialmente universal (temperatura, pressão e momento molecular) dentro de seu espaço-tempo comparado ao sistema de fluxo tubular; isto permite o controle da etapa de indução do radical de alquila essencial independentemente do reator de fluxo tubular onde, ao longo do eixo geométrico do reator de fluxo tubular, os componentes da reação têm uma composição e um estado físico axialmente (e provavelmente radialmente) diferenciados.In operation, an alkane-containing feed stream and an oxygen-containing feed stream are introduced into the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 through the inlet ports such as inlet 1222 (the alkane-containing feed stream) and inlet 1224. (the supply stream containing oxygen). The internal conditions of the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 are controlled to induce the formation of alkyl free radicals in the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 to result in a stream of injectably mixed back-mix reaction chamber product to the outlet. and fluid communication in the tubular flow reactor 1204 through positions such as position 1270 in bulkhead 1232 and blocking member 1230. The components are sized and arranged to provide significant molecular momentum in the incoming liquids so that the injectable mixture and a turbulent reaction fluid are established in the injectably mixed back-mixing reaction chamber 1202. The feed of the product stream from the injectably mixed back-reaction reaction chamber to the tubular flow reactor 1204 through position 127 0 therefore comprises , the oxygen o, unreacted alkane and at least a portion of the alkyl free radicals that have been induced into the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202. In this respect, the "reaction" of alkane in alkylate oxygen (focally, the " reaction "from methane to methanol) involves a large plurality of short-term reactions (also referred to in the present invention as kinetic series or kinetic sub-reactions); Of course, there may be at least 60 kinetic series sub-reactions in the total "reaction" of methane to methanol and the other alkylate oxygen occurring in the system. The initial kinetic series sub-reaction occurs to induce an alkyl radical of an alkane when an alkane molecule is exposed to molecular oxygen. This induction of an alkyl radical appears to require a time period of many orders of magnitude longer than the time required to turbulently mix the two fluid feed streams and also appears to be a time-consuming kinetic series sub-reaction. respectively to the kinetic series sub-reactions that occur once the free alkyl radical is available. There is therefore an efficacy in handling this reaction in a separate injectable mixed back-mix reaction chamber which is in fluid communication with the tubular flow reactor where a consistent portion (over time and in steady state operation) of alkyl radicals will essentially be conducted (fed into the tubular flow reactor) to provide the basis for many parallel, subsequent and sequential kinetic series sub-reactions that are highly exothermic and require a heat control approach more receptive to tubular flow reactors than the injectably mixed back reaction chambers. Although coupled close to the tubular flow reactor in embodiments, the injectably mixed back-mix reaction chamber provides the reaction components with an essentially universal compositional and physical operating state (temperature, pressure and molecular momentum) within their spacetime compared to the system. tubular flow; This allows the control of the essential alkyl radical induction step independently of the tubular flow reactor where along the geometrical axis of the tubular flow reactor the reaction components have an axially (and probably radially) differentiated composition and physical state. .

Como deve ficar evidente aos elementos versados na técnica, o controle da graduação em um sistema tal como o sistema de reator da vista 1200 necessita controlar o desafio de prover um momento molecular aceitável em situações de espaço-tempo crescente; se o momento molecular diminuir, o fluido da reação na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada irá migrar para a faixa de fluxo laminar e a consistência necessária total do fluido da reação da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada pode desse modo ficar potencialmente comprometida; portanto, um reator de acordo com a vista 1200 parece eficaz no processamento em pequena escala para tornar o "gás encalhado"As should be apparent to those skilled in the art, gradation control in a system such as the 1200 view reactor system needs to control the challenge of providing an acceptable molecular momentum in increasing spacetime situations; if the molecular momentum decreases, the reaction fluid in the injectably mixed back-mix reaction chamber will migrate to the laminar flow range and the total required consistency of the reaction fluid from the injectably mixed back-mix reaction chamber may thereby be potentially compromised; therefore, a 1200-view reactor appears effective in small-scale processing to make "stranded gas"

um produto valioso.a valuable product.

O espaço-tempo total do sistema de reator, respectivo a uma taxa de alimentação combinada da corrente de alimentação contendo alcano e da corrente de alimentação contendo oxigênio, é de não mais do que 4 0 segundos e, preferivelmente, de não mais do que 2,5 segundos. 0 espaço- tempo da reação para a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada é controlado para que não seja de mais de 1,5 segundos.The total spacetime of the reactor system, corresponding to a combined feed rate of the alkane containing feed stream and the oxygen containing feed stream, is no more than 40 seconds and preferably no more than 2 seconds. ,5 seconds. The reaction time-space for the injectably mixed back-mix reaction chamber is controlled to be no longer than 1.5 seconds.

As Figuras 13A e 13B apresentam vistas em seção transversal simplificadas 1300 e 1350 dos detalhes na modificação do volume interno da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 da Figura 12. Sob este aspecto, uma vista alternativa 1300 é apresentada para a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 na Figura 13A onde um distribuidor de "escova de cabelos" 1308 (detalhado adicionalmente nas Figuras 15A e 15B) para a corrente de alimentação contendo oxigênio é ilustrado. A vista 1300 da Figura 13A mostra geralmente um anteparo 1304 e o componente de bloqueio opcional 1302 na orientação inteiramente expandida ou estendida ao invólucro 1306 .Figures 13A and 13B show simplified cross-sectional views 1300 and 1350 of the details on modifying the internal volume of the injectably mixed backwash reaction chamber 1202 of Figure 12. In this regard, an alternative view 1300 is presented for the reaction chamber. injectable mixed backmix 1202 in Figure 13A where a "hairbrush" dispenser 1308 (further detailed in Figures 15A and 15B) for the oxygen containing feed stream is illustrated. View 1300 of Figure 13A generally shows a bulkhead 1304 and optional locking member 1302 in fully expanded or extended orientation to housing 1306.

A vista 1350 do reator da Figura 13B mostra geralmente o anteparo 13 04 e o componente de bloqueio opcional 13 02 na orientação inserida no invólucro 13 0 6 para diminuir o volume (e, na operação em estado constante, o espaço-tempo) da câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada respectiva ao volume (espaço-tempo) da vista 1300.The view 1350 of the reactor of Figure 13B generally shows the bulkhead 1304 and optional locking member 126 in the orientation inserted into the housing 130 to decrease the volume (and, in steady state operation, the spacetime) of the chamber injectable mixed back reaction reaction mixture corresponding to the volume (spacetime) of view 1300.

A Figura 14A apresenta uma vista simplificada em seção transversal 14 00 de um outro desenho alternativo para a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 da Figura 12. Sob este aspecto, uma porção principal hemisférica 1402 é perfilada para o invólucro, com um perfil comparavelmente hemisférico no anteparo introduzido.Figure 14A shows a simplified cross-sectional view 150 of another alternative design for the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 of Figure 12. In this regard, a hemispherical main portion 1402 is profiled to the housing, with a comparably profile hemispheric in the introduced bulkhead.

A Figura 14B mostra uma vista 1450 que ilustra a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 da Figura 12 com um volume interno modificado daquele mostrado na Figura 12. 0 anteparo 1232 e o componente de bloqueio (opcional) 123 0 são descritos na orientação inserida ao invólucro 1206 para diminuir o volume (e, na operação em estado constante, o espaço-tempo) da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 respectiva ao volume (espaço-tempo) da vista 1200.Figure 14B shows a view 1450 illustrating the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 of Figure 12 with a modified internal volume from that shown in Figure 12. The bulkhead 1232 and the locking component (optional) 1230 are described in the inserted orientation. to housing 1206 to decrease the volume (and, in steady state operation, spacetime) of the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 respective to the volume (spacetime) of view 1200.

As Figuras 15A e 15B apresentam vistas em seção transversal alinhadas 1500 e 1550 do encastre de aplicação de fluido de "escova de cabelos" 1308 para um projeto alternativo para a câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada 1202 da Figura 12. O eixo geométrico 1504 é alinhado com o eixo geométrico 1220 na realização preferida, sendo que a vista 1500 mostra o distribuidor de -escova de cabelos" 13 0 8 respectivo a um plano perpendicular ao eixo geométrico 1504, e a vista 1550 mostra detalhes do distribuidor de "escova de cabelos» 1308 respectivo a um plano paralelo ao eixo geométrico 1504. A corrente de alimentação contendo oxigênio é introduzida no espaço de fluxo interno 1234 de uma pluralidade de aberturas (tais como a abertura 1502) disposta ao longo do eixo geométrico da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada na linha central essencial da superfície cilíndrica do invólucro 1206 e na orientação não-paralela ao eixo geométrico da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1220 em que o eixo geométrico 1504 é alinhado essencialmente com o eixo geométrico 1220.Figures 15A and 15B show aligned cross-sectional views 1500 and 1550 of the "hairbrush" fluid application insert 1308 for an alternative design for the injectably mixed back-mixing reaction chamber 1202 of Figure 12. The geometric axis 1504 is aligned with the geometry axis 1220 in the preferred embodiment, with view 1500 showing the respective hairbrush dispenser "130 having a plane perpendicular to the geometry axis 1504, and view 1550 showing details of the hairbrush dispenser" 1308 to a plane parallel to the geometric axis 1504. The oxygen-containing feed stream is fed into the internal flow space 1234 of a plurality of openings (such as the opening 1502) disposed along the geometric axis of the reaction chamber. injectably mixed back-mix on the essential centerline of the cylindrical surface of the housing 1206 and in the orientation not parallel to the geometrical axis. of the injectably mixed back-mix reaction chamber 1220 wherein the geometry axis 1504 is aligned essentially with the geometry axis 1220.

A Figura 16 apresenta uma vista em seção transversal simplificada 1600 das partes internas para o encastre de aplicação de fluido cônico 1226 para aplicar a corrente de alimentação contendo oxigênio na câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 da Figura 12. O desviador de fluxo interno é definido por uma superfície cônica 1604 que tem um eixo geométrico 1602. Uma base cônica 1614 fica em uma extremidade do eixo geométrico 1602, e a extremidade apical 1612 (uma extremidade que, se o cone fosse estendido, iria convergir finalmente para prover o ápice do cone) fica na extremidade oposta do eixo geométrico 1602. Conforme mostrado na vista 1200 da Figura 12, o eixo geométrico 1602 é alinhado com o eixo geométrico 1220 da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 quando o desviador cônico 1226 é disposto dentro do invólucro cilíndrico 1206 de modo que a saída da câmara de reação de retromistura (posição 1270) fique mais próxima à extremidade apical 1612 do que à base cônica 1614. A corrente de alimentação contendo oxigênio é introduzida na entrada 1610 (a partir da entrada 1224 da Figura 12) e então no espaço de fluxo interno 1234 de uma pluralidade de aberturas 1608 dispostas ao longo do eixo geométrico da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1220 (eixo geométrico 1602) e na orientação não-paralela ao eixo geométrico 1220. A posição interna 1606 transporta de maneira fluida a corrente de alimentação contendo oxigênio à pluralidade de aberturas 1608.Figure 16 shows a simplified cross-sectional view 1600 of the inner portions for the tapered fluid application recess 1226 for applying the oxygen containing feed stream to the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 of Figure 12. The internal flow diverter is defined by a conical surface 1604 having a geometry axis 1602. A conical base 1614 is at one end of the geometry axis 1602, and the apical end 1612 (an end which, if the cone were extended, would finally converge to provide the apex of the cone) is at the opposite end of the geometric axis 1602. As shown in view 1200 of Figure 12, the geometric axis 1602 is aligned with the geometric axis 1220 of the injectably mixed back-reaction reaction chamber 1202 when the tapered diverter 1226 is disposed within the housing. 1206 so that the output of the back mix reaction chamber (position 1270) is closer to the apical end 1612 than to the conical base 1614. The oxygen-containing feed stream is fed into inlet 1610 (from inlet 1224 of Figure 12) and then into internal flow space 1234 of a plurality of openings 1608 disposed at the along the geometry axis of the injectably mixed back-reaction reaction chamber 1220 (geometry axis 1602) and in orientation non-parallel to the geometry axis 1220. Inner position 1606 fluidly carries the oxygen-containing feed stream to the plurality of openings 1608.

As Figuras 17A e 17B apresentam vistas em seção transversal simplificadas de detalhes do defletor de interface (1232/1230) e do posicionamento na interface entre a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 e o reator de fluxo tubular 1204 do sistema de reator da Figura 12. Na vista 1700 da Figura 17A, o anteparo 1702 tem pelo menos uma abertura 1704 que define uma posição (vide a posição 1270 na Figura 12) para uma comunicação fluida de uma corrente do produto da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 12 02 ao reator de fluxo tubular 1204. 0 anteparo 1702 (anteparo 1232 na Figura 12) provê a posição com pelo menos uma abertura 17 04 que tem uma área em seção transversal. Quando fluido passa, o anteparo 1702 com aberturas 1704 define um defletor para criar uma queda de pressão entre a câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada 12 02 e o reator de fluxo tubular 12 04 à medida que o fluido passa da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 1202 ao reator de fluxo tubular 1204. Em um sistema de reator "ajustado", as aberturas 1704 podem ser feitas sob medida com precisão em uma realização de modo que nenhum componente de bloqueio seja necessário; tal arranjo tem poucos graus de liberdade para a operação, mas também é menos complexo de um ponto de vista de vedação e construção. Para variação operacional em tempo real da posição eficaz criada pela abertura 1704, um componente de bloqueio 123 0 é disposto em uma realização alternativa onde, tal como mostrado na vista 1750 da Figura 17B, o componente de bloqueio 1230 pode ser girado para "bloquear" uma porção da área em seção transversal da abertura 17 04 onde uma porção do componente de bloqueio 1706 (o componente de bloqueio 1230 da Figura 12) é mostrada comprimindo a posição da abertura 1704 (observe que a vista 1750 pode ser conceituada como uma vista paralela ao eixo geométrico 122 0 e em direção à câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada 12 02 a partir do reator de fluxo tubular 12 04) e restringindo desse modo a posição.Figures 17A and 17B show simplified cross-sectional views of details of the interface baffle (1232/1230) and the positioning at the interface between the injectably mixed back-mixing reaction chamber 1202 and the tubular flow reactor 1204 of the reactor system of Figure 12. In view 1700 of Figure 17A, bulkhead 1702 has at least one aperture 1704 which defines a position (see position 1270 in Figure 12) for fluid communication of a stream of injectable mixed back-reaction reaction chamber product from the chamber. injectably mixed back reaction reaction 12 02 to the tubular flow reactor 1204. The shield 1702 (shield 1232 in Figure 12) provides the position with at least one aperture 1704 which has a cross-sectional area. When fluid passes, the apertured shield 1702 1704 defines a deflector to create a pressure drop between the injectably blended backwash reaction chamber 12 02 and the tubular flow reactor 1204 as fluid passes from the reaction chamber. injectably retromixed 1202 to tubular flow reactor 1204. In a "fitted" reactor system, apertures 1704 can be precisely sized in one embodiment so that no blocking components are required; Such an arrangement has few degrees of freedom for operation, but is also less complex from a sealing and construction point of view. For real-time operational variation of the effective position created by aperture 1704, a locking member 1230 is arranged in an alternative embodiment where, as shown in view 1750 of Figure 17B, locking member 1230 may be rotated to "lock" a portion of the cross-sectional area of aperture 1704 where a portion of locking member 1706 (locking member 1230 of Figure 12) is shown compressing the position of opening 1704 (note that view 1750 may be conceptualized as a parallel view to the geometric axis 122 0 and toward the injectably mixed backwash reaction chamber 12 02 from the tubular flow reactor 120) and thereby restricting the position.

Em uma realização preferida, o anteparo (1232/1702) tem pelo menos uma abertura 17 04 como uma primeira abertura, e o componente de bloqueio (1230/1706) tem pelo menos uma segunda abertura (1708). A primeira e a segunda aberturas têm, preferivelmente, dimensões essencialmente idênticas, e a primeira abertura 17 0 8 e a segunda abertura 17 04 são mutuamente dispostas para alinhar de maneira posicionai, em um posicionamento relativo do anteparo (1232/1702) e do componente de bloqueio (1230/1706), para definir a posição (1270) para ter essencialmente um equivalente da área em seção transversal para a área em seção transversal da primeira abertura. Na vista 1750, isto pode ser apreciado ao se considerar que a porção da abertura 1704 que não é bloqueada da utilização da posição pelo componente de bloqueio 1706 é também a porção de abertura 1708 que não é bloqueada da utilização da posição pelo anteparo 1702.In a preferred embodiment, the bulkhead (1232/1702) has at least one opening 1704 as a first opening, and the locking member (1230/1706) has at least one second opening (1708). The first and second apertures preferably have substantially identical dimensions, and the first aperture 170 and the second aperture 170 are mutually arranged to align positively at a relative positioning of the bulkhead (1232/1702) and component. (1230/1706), to define position (1270) to have essentially an equivalent of the cross-sectional area to the cross-sectional area of the first aperture. In view 1750, this can be appreciated by considering that the portion of aperture 1704 that is not blocked from use of position by locking member 1706 is also opening portion 1708 that is not blocked from use of position by bulkhead 1702.

Uma realização alternativa da combinação do anteparo (1232/1702) e do componente de bloqueio (1230/1706) que não inclui a utilização do componente de rotação 1218 é discutida adicionalmente com respeito à Figura 21. Nesta realização alternativa, o anteparo (1232/1702) é móvel respectivamente ao componente de bloqueio estacionário (1230/1706) onde o encaixe de chave 1710 provê um impedimento axialmente deslizável (com respeito ao eixo geométrico 1220) contra a chave 2110 (Figura 21) para proibir a rotação do componente de bloqueio (1230/1706). Nesta realização, o anteparo (1232/1702) é unido firmemente ao invólucro 1208, mas o invólucro 1208 gira adicionalmente sobre o eixo geométrico 1220 para atingir uma posição variável 1270 definida pela abertura 1704 e pela abertura 1708. A chave 2110 é afixada ao invólucro 1206 (detalhes não mostrados) e a abertura 1714 (Figura 17A) provê uma abertura não-resistiva para a chave 2110 passar ao volume interno 1248 de modo que o anteparo (1232/1702) e o componente de bloqueio (1230/1706) se movam axialmente (eixo geométrico 122 0) respectivamente para a entrada 1224 com o componente de bloqueio 1230/1706 sempre contido e o anteparo 1232/1702 sempre girando em torno do eixo geométrico 1220.An alternative embodiment of the combination of the bulkhead (1232/1702) and the locking member (1230/1706) which does not include the use of the rotation member 1218 is further discussed with respect to Figure 21. In this alternative embodiment, the bulkhead (1232/1706) 1702) is movable respectively to the stationary locking member (1230/1706) where the key locking 1710 provides an axially slidable impediment (with respect to the 1220 geometric axis) against the key 2110 (Figure 21) to prohibit rotation of the locking member (1230/1706). In this embodiment, the shield (1232/1702) is securely attached to the housing 1208, but the housing 1208 additionally rotates about the geometry axis 1220 to achieve a variable position 1270 defined by aperture 1704 and aperture 1708. Key 2110 is affixed to the enclosure. 1206 (details not shown) and aperture 1714 (Figure 17A) provide a non-resistive aperture for key 2110 to pass to internal volume 1248 so that the shield (1232/1702) and locking member (1230/1706) move axially (geometry axis 122 0) respectively to input 1224 with lock member 1230/1706 always contained and bulkhead 1232/1702 always rotating about geometry axis 1220.

Os rolamentos de esfera 1712 são utilizados nas realizações preferidas para aumentar a rotação suave do componente móvel (do anteparo 1232/1702 ou do componente de bloqueio 1230/1706, dependendo de sua realização particular) contra o componente não-móvel no sistema de defletor.Ball bearings 1712 are used in preferred embodiments to increase the smooth rotation of the movable member (of the bulkhead 1232/1702 or locking member 1230/1706, depending on their particular embodiment) against the non-movable member in the deflector system.

As Figuras 18A e 18B apresentam vistas em seção transversal simplificadas 1800, 1850 e 1860 de detalhes e do posicionamento para a entrada de resfriamento brusco de posição variável 1274 para o sistema de reator da Figura 12. 0 tubo guia 1264 é mostrado em seção transversal perpendicular na vista 1800 respectivamente ao eixo geométrico 1220, sendo que a seção transversal do tubo 1802 tem um encaixe alongado 1808 que segue ao longo do eixo geométrico 1220. 0 encaixe alongado é difícil de ser mostrado na Figura 12, mas é descrito nas Figuras 18A e 18B como a posição inteiramente aberta 1808 para conduzir o encaixe axial; o tubo de resfriamento brusco 1804/1262 é mostrado com a abertura 1806/1274 - vide a posição da entrada 1274 na Figura 12 - para mostrar que é uma abertura com uma dimensão substancialmente menos axial do que a dimensão axial do encaixe 1808 do tubo de guia 1802/1264. O tubo 1804/1262 coopera com o tubo de guia 1802/1264 tal como mostrado na vista 1850 para não conduzir o resfriamento brusco ao volume interno 1248 quando a abertura 1806 é girada para obstruir a posição (1274) com a superfície interna do tubo guia 1802/1264. Em uma realização, o tubo 1804/1262 é axialmente deslizável dentro do tubo guia 1802/1264 para reposicionar axialmente a abertura 1806/1274 ao longo do eixo geométrico 1220. A vista 1860 mostra então a rotação de alinhamento radial entre o tubo 1804/1262 e o tubo guia 1802/1264 de modo que a posição/entrada 1274 seja ativada. Deve ser observado que diversos conjuntos alternativos (não mostrados) das aberturas 1806 podem ser facilmente providos em posições radiais diferentes do tubo 18 04 para prover modelos de resfriamento brusco alternativos como uma função da orientação radial do tubo 1804/1262 ao longo do eixo geométrico 1220 no reator de fluxo tubular 1204.Figures 18A and 18B show simplified cross-sectional views 1800, 1850 and 1860 of detail and positioning for the variable position rough cooling inlet 1274 for the reactor system of Figure 12. Guide tube 1264 is shown in perpendicular cross-section. 1800, respectively, to the geometry axis 1220, with the cross-section of tube 1802 having an elongate groove 1808 following along the axis 1220. The elongate groove is difficult to be shown in Figure 12, but is described in Figures 18A and 18B as fully open position 1808 to drive axial locking; rough cooling tube 1804/1262 is shown with opening 1806/1274 - see inlet position 1274 in Figure 12 - to show that it is an opening having a substantially less axial dimension than the axial dimension of fitting 1808 of guide 1802/1264. The tube 1804/1262 cooperates with the guide tube 1802/1264 as shown in view 1850 so as not to conduct abrupt cooling to internal volume 1248 when opening 1806 is rotated to obstruct position (1274) with the inner surface of the guide tube. 1802/1264. In one embodiment, tube 1804/1262 is axially slidable within guide tube 1802/1264 to axially reposition opening 1806/1274 along geometry axis 1220. View 1860 then shows the radial alignment rotation between tube 1804/1262. and guide tube 1802/1264 so that position / input 1274 is activated. It should be noted that several alternative assemblies (not shown) of apertures 1806 can easily be provided at different radial positions of tube 1804 to provide alternative rough cooling models as a function of tube radial orientation 1804/1262 along geometry axis 1220. in tubular flow reactor 1204.

As Figuras 19A a 19C apresentam uma série de perfis de temperatura para um reator de fluxo tubular do sistema de reator da Figura 12 em operação. Sob este aspecto, o eixo das abscissas 1904 e o eixo das ordenadas 1906 são idênticos em todas as Figuras 19A, 19B e 19C, sendo que o eixo das abscissas 1904 mostra a distância ao longo do eixo geométrico .122 0 do reator de fluxo tubular 12 04 e o eixo das ordenadas .1906 ilustra a temperatura dentro do fluido de reação do reator de fluxo tubular 1204. O lócus 1902 (Figura 19A) é uma descrição conceituada de um perfil de temperatura para o reator de fluxo tubular 1204 sem o benefício de resfriamento brusco. O lócus 1922 (Figura 19B) é uma representação conceituada de um perfil de temperatura para o reator de fluxo tubular 1204 com o benefício de resfriamento brusco da posição 1938 essencialmente à saída 1260. O lócus 1932 (Figura 19B) é uma representação conceituada de um perfil de temperatura para o reator de fluxo tubular 1204 com o benefício de resfriamento brusco somente na posição 1938. As sub-reações em série cinéticas discutidas anteriormente irão variar em sua atividade dependendo do perfil de temperatura ao longo do eixo geométrico 1220 dentro do reator de fluxo tubular 1204. Desse modo, por exemplo, a mistura do produto do reator de fluxo tubular 1204 será diferente para cada um dos Loci 1902, 1922 e 1932 por seus perfis térmicos diferenciados, energias comensuravelmente diferenciadas e atividade cinética comensuravelmente diferenciada para sub- reações individuais no conjunto de sub-reações em série cinéticas. 0 desenho de tubo com resfriamento brusco oferece, portanto, ainda um outro grau de liberdade para otimização da composição de uma corrente de produto do sistema de reator de oxigenado de alquila gerada a partir de uma corrente de alimentação contendo alcano C1-C4 e uma corrente de alimentação contendo oxigênio.Figures 19A through 19C show a series of temperature profiles for a tubular flow reactor of the reactor system of Figure 12 in operation. In this regard, the abscissa axis 1904 and the ordinate axis 1906 are identical in all Figures 19A, 19B and 19C, with the abscissa axis 1904 showing the distance along the geometric axis .122 of the tubular flow reactor. 12 04 and the ordinate axis .1906 illustrates the temperature within the reaction fluid of the tubular flow reactor 1204. The locus 1902 (Figure 19A) is a conceptualized description of a temperature profile for the tubular flow reactor 1204 without the benefit. of sudden cooling. Locus 1922 (Figure 19B) is a conceptualized representation of a temperature profile for tubular flow reactor 1204 with the benefit of blunt cooling from position 1938 essentially at outlet 1260. Locus 1932 (Figure 19B) is a conceptualized representation of a temperature profile for the 1204 tubular flow reactor with the benefit of quenching only at position 1938. The kinetics series sub-reactions discussed above will vary in their activity depending on the temperature profile along the 1220 geometry axis within the Thus, for example, the product mixture of the 1204 tubular flow reactor will be different for each of Loci 1902, 1922, and 1932 by its differentiated thermal profiles, commensurately differentiated energies, and commensurately differentiated kinetic activity for subreactions. in the set of kinetic series subreactions. The quench-cooled pipe design therefore offers yet another degree of freedom for optimizing the composition of an alkyl oxygen reactor system product stream generated from a C1-C4 alkane-containing feed stream and a stream. feed containing oxygen.

A Figura 2 0 apresenta uma vista em seção transversal simplificada 2000 de uma realização alternativa de um sistema de reator que tem uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada em acoplamento próximo a um reator de fluxo tubular. 0 conjunto de defletor da interface (anteparo 1232 e componente de bloqueio 1230 das realizações do conjunto conforme descrito com respeito à Figura 12 e as realizações de disposição contidas por chave alternativas das Figuras 17A, 17B e 21) se move de maneira deslizável e é girado durante a operação em tempo real do sistema de reator da vista 2000 para progredir e/ou retrair se afastando da entrada 2062 pela utilização de uma vedação e de uma conexão rosqueadas facilitada pelo rosqueamento macho 2012 (rosqueamento macho 2212 nas Figuras 21 e 22A a 22C) . A maior parte da câmara de reação de retromistura inj etavelmente misturada e do reator de fluxo tubular compartilha o invólucro 2070, que é adicionalmente rosqueado para prover o rosqueamento fêmea para cooperar com o rosqueamento 2012/2212. As Figuras 22A a 22C mostram um detalhe adicional sob este aspecto, onde a Figura 22A mostra uma camisa do reator de fluxo tubular 2016 na posição inteiramente progredida, a Figura 22B mostra uma camisa do reator de fluxo tubular 2016 na posição de progressão/retração de ponto médio e a Figura 22C mostra a camisa do reator de fluxo tubular 2016 na posição inteiramente retraída.Figure 20 shows a simplified cross-sectional view 2000 of an alternative embodiment of a reactor system having an injectably mixed back-mix reaction chamber coupled to a tubular flow reactor. The interface baffle assembly (bulkhead 1232 and locking member 1230 of the embodiments of the assembly as described with respect to Figure 12 and the alternate key arrangement embodiments of Figures 17A, 17B and 21) is slidable and rotatable during real-time operation of the vista 2000 reactor system to progress and / or retract away from inlet 2062 by using a threaded seal and connection facilitated by male threading 2012 (male threading 2212 in Figures 21 and 22A to 22C ). Most of the injectably mixed backmix reaction chamber and tubular flow reactor share housing 2070, which is additionally threaded to provide female threading to cooperate with 2012/2212 threading. Figures 22A-22C show further detail in this regard, where Figure 22A shows a tubular flow reactor liner 2016 in the fully progressed position, Figure 22B shows a tubular flow reactor liner 2016 in the forward / retract position. midpoint and Figure 22C shows the tubular flow reactor jacket 2016 in the fully retracted position.

A câmara de reação de retromistura e um reator de fluxo tubular do sistema de reator da vista 2000 são alinhados ao longo do eixo geométrico 2014. Uma corrente de alimentação de gás contendo alcano (uma primeira corrente de fluido) entra através da entrada de gás de alcano 2 06 0 e da pluralidade de aberturas da entrada de gás de alcano, tal como descrito. Uma corrente de alimentação de gás contendo oxigênio (uma segunda corrente de fluido) entra através da entrada de gás de oxigênio 2062 e do distribuidor de escova de cabelos tal como discutido previamente com respeito às Figuras 15A e 15B. Em uma realização alternativa, um desviador/distribuidor cônico (Figura 16) é utilizado para a corrente de alimentação contendo oxigênio.The back-mix reaction chamber and a tubular flow reactor of the Vista 2000 reactor system are aligned along the 2014 geometric axis. An alkane-containing gas feed stream (a first fluid stream) enters through the feed gas inlet. 2060 and the plurality of openings of the alkane gas inlet as described. An oxygen containing gas feed stream (a second fluid stream) enters through the oxygen gas inlet 2062 and the hairbrush dispenser as previously discussed with respect to Figures 15A and 15B. In an alternative embodiment, a tapered diverter / distributor (Figure 16) is used for the oxygen containing feed stream.

O reator de fluxo tubular tem uma camisa do reator de fluxo tubular 2016 na interface vedada de maneira deslizável na vedação 2008 ao invólucro 2004 e provê uma saída de fluido em um espaço relativamente pequeno definido pelo invólucro 2004. O invólucro 2004 tem uma profundidade axial suficiente para acomodar a travessia axial completa acionada pelo rosqueamento 2012/2212 (vide também as Figuras 22A a 22C). 0 invólucro 2004 tem uma saída para a corrente do produto do reator na saída 2020. A entrada de gás refrigerante 2002 recebe a corrente de gás refrigerante descrita anteriormente no espaço do gás refrigerante 2072 (definido entre a superfície interna do invólucro 2070 e as superfícies externas da camisa 2016 e o tubo de bloqueio 2006). A corrente de gás refrigerante prossegue então para o espaço interno da camisa 2016 através do encaixe espiral 2018, em um ponto onde um encaixe axial (o encaixe axial 2032 da vista em seção transversal perpendicular 2028 através do eixo geométrico 2014 na orientação voltada à direita em 2042 e da Figura 23) do tubo de bloqueio 2 0 06 e do encaixe espiral .2018 é alinhado para definir uma posição (2302 da Figura 23) e também para refrigerar desse modo com resfriamento brusco o espaço interno da camisa do reator de fluxo tubular 2016. A camisa 2016 coopera, portanto, próximo ao tubo de bloqueio .2006 .The tubular flow reactor has a tubular flow reactor liner 2016 at the slidably sealed interface on seal 2008 to housing 2004 and provides a fluid outlet in a relatively small space defined by housing 2004. housing 2004 has sufficient axial depth to accommodate the complete axial crossover driven by 2012/2212 threading (see also Figures 22A-22C). Casing 2004 has an output to the reactor product stream at output 2020. The refrigerant gas inlet 2002 receives the refrigerant gas stream described above in the refrigerant gas space 2072 (defined between the inner surface of the casing 2070 and the outer surfaces of the shirt 2016 and the lock tube 2006). The refrigerant gas stream then proceeds into the inner space of the liner 2016 through the spiral fitting 2018 at a point where an axial fitting (the axial fitting 2032 of the perpendicular cross-sectional view 2028 through the geometry axis 2014 in the right-facing orientation in 2042 and Figure 23) of the locking tube 2006 and spiral fitting .2018 is aligned to define a position (2302 of Figure 23) and also to thereby coarsely cool the inner space of the tubular flow reactor jacket 2016. The shirt 2016 therefore cooperates near the lock tube .2006.

A camisa 2016 é vedada ao invólucro 2070 com uma vedação deslizável 2074 e gira desse modo para simultaneamente prosseguir/regredir respectivamente para a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada por meio das linhas 2012/2212 (Figuras 22A-22C), regular a quantidade de resfriamento brusco aplicada a uma posição dentro de uma camisa do reator de fluxo tubular 2016 (descrita com a Figura 20 e descrita adicionalmente com a Figura 23) e modificar a área em seção transversal da posição (conjunto de defletor de chave fixa, tal como discutido previamente e discutido adicionalmente na Figura 21) . Embora estes três graus de liberdade de controle (a progressão/regressão posicionai do defletor, a aplicação de resfriamento brusco e a área em seção transversal da posição do defletor) não sejam, portanto, controlados com independência total, diferenças na taxa de alteração de cada um com uma rotação da camisa 2016 permitem um sistema controlável que tem menos vedações do que a realização descrita com respeito à Figura 12 e apenas com convolução muito limitada entre estes três graus de liberdade para a operação normal. Sob este aspecto, uma rotação completa da camisa 2016 atinge uma transferência completa da posição do encaixe espiral 2018 (a sua faixa análoga axial completa), talvez aproximadamente 2% da faixa análoga axial completa para a progressão/regressão do defletor posicionai e 600% da faixa análoga axial completa da área em seção transversal da posição para um defletor que tem seis aberturas (Figuras 17A e 17B) . Portanto, a camisa 2016 é girada primeiramente à posição dentro da faixa análoga axial para a progressão/regressão posicionai do defletor, para então se posicionar dentro da faixa análoga axial para resfriamento brusco e, finalmente, para se posicionar dentro da faixa análoga axial para a área em seção transversal da posição. Uma vez que o posicionamento do defletor é previsto como um ajuste operacional relativamente estratégico para uma composição da corrente de alimentação de gás de alcano particular, os ajustes operacionais em tempo real devem se relacionar mais ao resfriamento brusco de rotação única (1/6 de rotação) ao posicionamento da posição do defletor.The jacket 2016 is sealed to the housing 2070 with a sliding seal 2074 and thereby rotates to simultaneously proceed / regress respectively to the injectably mixed back-mixing reaction chamber by means of lines 2012/2212 (Figures 22A-22C), regulating the amount of rough cooling applied to a position within a tubular flow reactor jacket 2016 (described with Figure 20 and further described with Figure 23) and modifying the cross-sectional area of the position (fixed switch deflector assembly as discussed previously and further discussed in Figure 21). Although these three degrees of control freedom (the deflector's position progression / regression, the application of blunt cooling and the cross-sectional area of the deflector position) are therefore not independently controlled, differences in the rate of change of each One with a sleeve rotation 2016 allows a controllable system that has fewer seals than the embodiment described with respect to Figure 12 and only with very limited convolution between these three degrees of freedom for normal operation. In this regard, a full rotation of the liner 2016 achieves a complete transfer of position of the spiral fitting 2018 (its full axial analog range), perhaps approximately 2% of the full axial analog range for positional deflector progression / regression and 600% of the full axial analog range of cross-sectional area of position for a deflector having six openings (Figures 17A and 17B). Therefore, the liner 2016 is first rotated to the position within the axial analog range for positional progression / regression of the deflector, then positioned within the axial analog range for abrupt cooling, and finally to position itself within the axial analog range for the deflector. cross-sectional area of position. Since deflector positioning is predicted to be a relatively strategic operating adjustment for a particular alkane gas feed stream composition, real-time operating adjustments should be more closely related to single rotation (1/6 rotation) quenching. ) to position the deflector position.

A vista em seção transversal perpendicular 2030 através do eixo geométrico 2014 na orientação voltada à esquerda em 2040 mostra detalhes adicionais no posicionamento da abertura para inserir alimentações a partir da entrada 2060 e 2062 na câmara de reação de retromistura.The perpendicular cross-sectional view 2030 through the geometric axis 2014 in the left-facing orientation in 2040 shows additional detail in the positioning of the opening to insert feeds from input 2060 and 2062 in the back mix reaction chamber.

A Figura 21 apresenta detalhes do anteparo/defletor 2100 para a realização do sistema de reator da Figura 20 e também para a realização alternativa da interface entre a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada e um reator de fluxo tubular da realização do sistema de reator da Figura 12, tal como referido previamente com respeito às Figuras 17A e 17B. A camisa 2016 é repetida na Figura 20 com o rosqueamento macho 2012/2212. Conforme descrito para a realização alternativa respectiva às Figuras 17A e 17B, o componente de bloqueio 2108 é contido da rotação pela chave 2110 (conforme introduzido no encaixe 1710 - Figura 17B) e o anteparo 2104 fica em uma fixação não-deslizável à camisa 2016. Os rolamentos de esferas 2106 ficam em contato com o anteparo 2104 (extremidade da camisa 2016) ao componente de bloqueio 2108. O anteparo 2104 (luva 2016) gira livremente em torno da chave 2110 em virtude da abertura circular não contida 1714 (Figura 17A). Conforme discutido previamente, as Figuras 22A a 22C mostram detalhes do posicionamento axial 2200, 2230 e 2260 para a interface entre a câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada e o reator de fluxo tubular da realização do sistema de reator da Figura 20. A camisa 2016 é reprisada na Figura 20 com o rosqueamento macho 2012/2212.Figure 21 shows details of the shield / baffle 2100 for the embodiment of the reactor system of Figure 20 and also for the alternative embodiment of the interface between the injectably mixed backmix reaction chamber and a tubular flow reactor of the embodiment of the reactor system. Figure 12 as previously noted with respect to Figures 17A and 17B. The shirt 2016 is repeated in Figure 20 with male thread 2012/2212. As described for the respective alternative embodiment to Figures 17A and 17B, locking member 2108 is contained by rotation by key 2110 (as inserted into socket 1710 - Figure 17B) and bulkhead 2104 is in a non-slip attachment to jacket 2016. Ball bearings 2106 are in contact with shield 2104 (sleeve end 2016) to locking member 2108. Shield 2104 (sleeve 2016) rotates freely around key 2110 due to uncontained circular opening 1714 (Figure 17A) . As previously discussed, Figures 22A-22C show details of axial positioning 2200, 2230, and 2260 for the interface between the injectably mixed back-mix reaction chamber and the tubular flow reactor of the embodiment of the reactor system of Figure 20. The jacket 2016 is reprized in Figure 20 with male thread 2012/2212.

A Figura 23 mostra um detalhe adicional 23 00 na entrada de resfriamento brusco para a realização do sistema de reator da Figura 20. Sob este aspecto, é mostrada uma vista vertical da camisa 2016 e um tubo de bloqueio 2006 em alinhamento com o eixo de entrada para a entrada 2 0 02 (Figura 20). A camisa 2016, o tubo de bloqueio 2006, o encaixe espiral 2018 e o encaixe axial 2032 (vista 2028 da Figura 20) são todos repetidos na Figura 20. A posição 2302 mostra o ponto de alinhamento do tubo de bloqueio 2006 e o encaixe espiral 2018 para a aplicação de gás com resfriamento brusco à camisa 2016 para refrigerar desse modo com resfriamento brusco o espaço interno do reator de fluxo tubular.Figure 23 shows an additional detail 2300 in the blast cooling inlet for the embodiment of the reactor system of Figure 20. In this regard, a vertical view of the liner 2016 and a lock tube 2006 in alignment with the inlet shaft are shown. for input 2 0 02 (Figure 20). Jacket 2016, lock tube 2006, spiral fitting 2018 and axial fitting 2032 (view 2028 of Figure 20) are all repeated in Figure 20. Position 2302 shows the alignment point of lock tube 2006 and spiral fitting 2018 for the application of quench cooling gas to the 2016 jacket to thereby quench cooling the inner space of the tubular flow reactor.

As Figuras 24A e 24B mostram detalhes da vista axial para a realização do sistema de reator da Figura 20. A Figura 24A mostra uma vista voltada à direita ao longo do eixo geométrico 2014 (Figura 20) da parte externa do sistema de reator; as entradas 2060 e 2062 são reprisadas na Figura 20. A Figura 24B mostra a vista em seção transversal perpendicular 2450 através do eixo geométrico 2014 na orientação voltada à esquerda em 2022 (Figura 20) ; a entrada 2002 é reprisada na Figura 20 e as aberturas 1704/1706 são reprisadas nas Figuras 17A e 17B.Figures 24A and 24B show details of the axial view for the embodiment of the reactor system of Figure 20. Figure 24A shows a right-facing view along the geometric axis 2014 (Figure 20) of the outside of the reactor system; inlets 2060 and 2062 are reprized in Figure 20. Figure 24B shows the cross-sectional view 2450 through geometry 2014 in the left-facing orientation in 2022 (Figure 20); input 2002 is reprized in Figure 20 and apertures 1704/1706 are reprized in Figures 17A and 17B.

As Figuras 25A e 25B mostram as vistas 2500 e 2550 de duas realizações do sistema de reator de fluxo tubular que têm zonas de entrada injetavelmente misturadas (a zona 2520 em ambas as Figuras 25A e Β) , resfriamento brusco em múltiplas posições e detecção de temperatura em múltiplas posições. A zona de mistura 2520 na Figura 25A e na Figura 25B mostra um desviador distribuidor cônico simbólico 2502 com um cone cheio, altamente similar ao desviador cônico da Figura 16 e também da Figura 12. A vista do sistema 2500 da Figura 25A mostra termopares múltiplos (tal como o termopar 2510) e múltiplas portas de entrada com resfriamento brusco (tal como a porta de entrada com resfriamento brusco 25 08) no invólucro 2512. A vista do sistema 2550 da Figura 25B mostra um termopar variável 2504 e uma vedação de porta de entrada com resfriamento brusco do termopar de posição variável 2506 disposta dentro do espaço interno definido pelo invólucro 2514. A medição do resfriamento brusco e da temperatura é, portanto, altamente similar na Figura 12 e na Figura 2 5B para os reatores de fluxo tubular de ambas as realizações. Os sistemas da Figura 25A e da Figura 25B são úteis para prover os sistemas de reator que são altamente similares às realizações das Figuras 12 e 20, exceto quanto à ausência nas Figuras 25A e 25B de um conjunto de defletor de separação que define uma interface transparente entre uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada e o reator tubular. Sob este aspecto, os dados da operação de um sistema da Figura 25A ou da Figura 25B, quando comparados aos dados da operação de um sistema da Figura 12 ou da Figura 20, têm valor ao indicar a eficácia para os ajustes respectivos à interface do defletor (anteparo 1232/componente 1230 na Figura 12 ou o conjunto de defletor rosqueado da Figura 20).Figures 25A and 25B show views 2500 and 2550 of two embodiments of the tubular flow reactor system having injectably mixed inlet zones (zone 2520 in both Figures 25A and Β), blunt cooling and temperature sensing. in multiple positions. Mixing zone 2520 in Figure 25A and Figure 25B shows a full cone symbolic tapered diverter 2502, highly similar to the tapered diverter of Figure 16 and also Figure 12. The system view 2500 of Figure 25A shows multiple thermocouples ( such as thermocouple 2510) and multiple coarse-cooled inlet ports (such as coarse-cooled inlet port 25 08) in housing 2512. System view 2550 of Figure 25B shows a variable thermocouple 2504 and a door-to-door seal. quench cooling input of variable position thermocouple 2506 disposed within the internal space defined by enclosure 2514. The quench cooling and temperature measurement is therefore highly similar in Figure 12 and Figure 25B for the tubular flow reactors of both the achievements. The systems of Figure 25A and Figure 25B are useful for providing reactor systems that are highly similar to the embodiments of Figures 12 and 20, except for the absence in Figures 25A and 25B of a separation deflector assembly defining a transparent interface. between an injectably mixed backmix reaction chamber and the tubular reactor. In this regard, the operation data of a system of Figure 25A or Figure 25B, when compared to the operation data of a system of Figure 12 or Figure 20, have value in indicating the effectiveness of the respective deflector interface adjustments. (bulkhead 1232 / component 1230 in Figure 12 or the threaded deflector assembly of Figure 20).

Deve ficar compreendido que cada um dos elementos descritos acima ou dois ou mais em conjunto também podem encontrar uma aplicação útil em outros tipos de métodos e construções, os quais diferem dos tipos descritos acima. Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita como incorporada no método e no aparelho para a produção de metanol, ela não deve ser limitada aos detalhes mostrados, uma vez que várias modificações e alterações estruturais podem ser feitas sem que se desvie de maneira alguma do caráter da presente invenção.It should be understood that each of the elements described above or two or more together may also find a useful application in other types of methods and constructions, which differ from the types described above. Although the invention has been illustrated and described as embodied in the method and apparatus for methanol production, it should not be limited to the details shown, since various modifications and structural changes can be made without deviating in any way from the character. of the present invention.

Sem análise adicional, o relato antecedente irá, desse modo, revelar inteiramente o ponto principal da presente invenção que outros podem prontamente adaptar, aplicando o conhecimento atual, para várias aplicações sem omitir as características que, do ponto de vista da técnica anterior, constituem razoavelmente características essenciais dos aspectos genéricos ou específicos da presente invenção. O que é reivindicado como novo e que deve ser protegido pela Carta-patente é indicado nas reivindicações anexas.Without further analysis, the foregoing account will thus fully disclose the main point of the present invention that others can readily adapt by applying current knowledge to various applications without omitting features which, from a prior art point of view, constitute reasonably essential features of the generic or specific aspects of the present invention. What is claimed as new and which should be protected by the Charter is indicated in the appended claims.

Claims (16)

1. MÉTODO PARA. MANUFATURAR PELO MENOS UMA ALQUILA OXIGENADA ATRAVÉS DA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO PARCIAL DE ALCANO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDO ALCANO E DE OXIGÊNIO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDO OXIGÊNIO, em que o dito método é caracterizado pelo fato de compreender: a provisão de um sistema de reator que tem uma câmara de reação de retromistura por injeção em comunicação fluida com um reator de fluxo tubular; a alimentação da dita corrente de alimentação contendo alcano e da dita corrente de alimentação contendo oxigênio a dita câmara de reação de retromistura por injeção; a indução da formação de radical livre de alquila na dita câmara de reação de retromistura por injeção para se obter uma corrente de produto da câmara de reação de retromistura por injeção que compreende oxigênio, o dito alcano, e pelo menos uma parte dos ditos radicais livres de alquila; a alimentação da dita corrente de produto da câmara de reação de retromistura por injeção em um reator de fluxo tubular; e a reação da dita corrente de produto da câmara de reação de retromistura por injeção na dita alquila oxigenada no dito reator de fluxo tubular; em que o dito alcano é selecionado do grupo que consiste em metano, etano, propano e butano.1. METHOD FOR. MANUFACTURING AT LEAST ONE OXYGENATED ALKILY THROUGH THE ALKAN PARTIAL OXIDATION REACTION OF AN ALCAN AND OXYGEN POWER SUPPLY GAS CURRENT AND A OXYGEN CONTAINING GAS POWER CURRENT: The method is said to comprise: a reactor system having an injection back-mix reaction chamber in fluid communication with a tubular flow reactor; feeding said alkane-containing feed stream and said oxygen-containing feed stream to said injection back-mix reaction chamber; the induction of alkyl free radical formation in said injection backmix reaction chamber to obtain a product stream from the injection backmix reaction chamber comprising oxygen, said alkane, and at least a portion of said free radicals of alkyl; feeding said product stream from the back mixing reaction chamber by injection into a tubular flow reactor; and reacting said product stream from the injection back-mix reaction chamber to said oxygenated alkyl in said tubular flow reactor; wherein said alkane is selected from the group consisting of methane, ethane, propane and butane. 2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação da dita corrente de alimentação contendo alcano e da dita corrente de alimentação contendo oxigênio intermistura por injeção a dita corrente de alimentação contendo alcano e a dita corrente de alimentação contendo oxigênio para, desse modo, agitar de maneira turbulenta o fluido dentro da dita câmara de reação de retromistura por injeção.Method according to claim 1, characterized in that said feed of said alkane-containing feed stream and said oxygen-containing feed stream by injection to said alkane-containing feed stream and said feed stream containing oxygen to thereby turbulently agitate the fluid within said injection back-mix reaction chamber. 3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do dito alcano compreender metano e a dita alquila oxigenada compreende metanol.Method according to claim 1, characterized in that said alkane comprises methane and said oxygenated alkyl comprises methanol. 4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da dita alquila oxigenada compreender adicionalmente formaldeído.Method according to Claim 3, characterized in that said oxygenated alkyl further comprises formaldehyde. 5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da dita alquila oxigenada compreender etanol.Method according to claim 1, characterized in that said oxygenated alkyl comprises ethanol. 6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação da dita corrente de produto da câmara de reação de retromistura por injeção transporta de forma fluida a dita corrente de produto da câmara de reação de retromistura através de um defletor de restrição de fluxo.Method according to claim 1, characterized in that said feed of said product stream from the injection back-mixing reaction chamber fluidly transports said product stream from the back-mixing reaction chamber through a feed. flow restriction deflector. 7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de reator tem um espaço de tempo para a dita indução e a dita reação, respectivo a uma taxa de alimentação combinada da dita corrente de alimentação contendo alcano e da dita corrente de alimentação contendo oxigênio, de não mais do que 4 0 segundos.Method according to claim 1, characterized in that said reactor system has a time period for said induction and said reaction, corresponding to a combined feed rate of said alkane-containing feed stream. said oxygen-containing supply stream of no more than 40 seconds. 8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito reator de fluxo tubular tem uma entrada de reator de fluxo tubular e uma saída de reator de fluxo tubular, e o dito método compreende adicionalmente a refrigeração por temperamento do dito reator de fluxo tubular com uma corrente de gás refrigerante recebida de uma entrada de gás refrigerante disposta em uma primeira localização física entre a dita entrada do reator de fluxo tubular e a dita saída do reator de fluxo tubular.A method according to claim 1, characterized in that said tubular flow reactor has a tubular flow reactor inlet and a tubular flow reactor outlet, and said method further comprises temperament cooling of the said tubular flow reactor with a refrigerant stream received from a refrigerant gas inlet disposed at a first physical location between said tubular flow reactor inlet and said tubular flow reactor outlet. 9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita refrigeração é obtida ao ajustar axialmente a primeira localização física a uma segunda localização física.Method according to claim 8, characterized in that said cooling is obtained by axially adjusting the first physical location to a second physical location. 10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito reator de fluxo tubular descarrega uma corrente de produto da reação da dita saída do reator de fluxo tubular, e o dito alcano compreende metano, e uma primeira dita alquila oxigenada compreende metanol, e o dito método compreende adicionalmente a depuração da dita corrente de produto da reação com um absorvente líquido para condensar o metanol da dita corrente de da reação.A method according to claim 1, characterized in that said tubular flow reactor discharges a reaction product stream from said tubular flow reactor outlet, and said alkane comprises methane, and a first alkyl. The oxygenated form comprises methanol, and said method further comprises purifying said reaction product stream with a liquid absorber to condense methanol from said reaction stream. 11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, na dita depuração, o dito absorvente também absorve dióxido de carbono da dita corrente de produto da reação.Method according to claim 10, characterized in that, in said purification, said absorber also absorbs carbon dioxide from said reaction product stream. 12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que uma segunda dita alquila oxigenada compreende formaldeído, e o dito absorvente adicionalmente absorve formaldeído da dita corrente de produto da reação na dita depuração.A method according to claim 10, characterized in that a second oxygenated alkyl comprises formaldehyde, and said absorber additionally absorbs formaldehyde from said reaction product stream in said purification. 13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita depuração é obtida com um depurador, e o dito método compreende adicionalmente a reciclagem de uma corrente de reciclagem do dito depurador para a dita corrente de alimentação contendo alcano.A method according to claim 10, characterized in that said scrubbing is obtained with a scrubber, and said method further comprises recycling a recycle stream from said scrubber to said alkane-containing feed stream. 14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de reciclagem provê uma proporção da porcentagem em peso de aproximadamente -4:5 a aproximadamente 20:21 de alcano na dita corrente de alimentação contendo alcano.Method according to claim 13, characterized in that said recycling stream provides a weight percentage ratio of from about -4: 5 to about 20:21 of alkane in said alkane-containing feed stream. 15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita câmara de retromistura por injeção tem um invólucro da câmara de reação de retromistura e um anteparo em uma interface vedada de maneira deslizável com o dito invólucro da câmara de reação de retromistura, \b a dita câmara de reação de retromistura por injeção tem um volume interno da câmara de reação de retromistura por injeção definido pelo dito invólucro da câmara de reação de retromistura e pelo dito anteparo, o dito invólucro da câmara de reação de retromistura tem uma parte do invólucro em uma disposição oposta ao dito anteparo; e a dita indução compreende adicionalmente o deslocamento deslizável do dito anteparo durante a operação em tempo real do dito sistema de reator para progredir dentro do dito invólucro da câmara de reação de retromistura por injeção para a dita parte do invólucro para, desse modo, diminuir comensuravelmente o volume interno da dita câmara de reação de retromistura por injeção, e alternativamente o deslocamento deslizável do dito anteparo durante a operação em tempo real do dito sistema de reator dentro do dito invólucro da câmara de reação de retromistura por injeção para afastar se retraindo da dita parte do invólucro para expandir desse modo comensuravelmente o volume interno da dita câmara de reação de retromistura por injeção.Method according to Claim 1, characterized in that said injection back-mixing chamber has a back-mixing reaction chamber housing and a bulkhead in a slidably sealed interface with said reaction chamber housing. said injection retromix reaction chamber has an internal volume of the injection retromix reaction chamber defined by said backmix reaction chamber enclosure and said bulkhead, said retromix reaction chamber enclosure. has a portion of the casing in an opposite arrangement to said bulkhead; and said induction further comprises sliding displacement of said bulkhead during real-time operation of said reactor system to progress within said housing of the injection back-reaction reaction chamber to said portion of the housing, thereby commensurately decreasing. the internal volume of said injection back-mix reaction chamber, and alternatively the sliding displacement of said bulkhead during real-time operation of said reactor system within said injection-back reaction chamber housing to retract retracting said said of the housing to thereby commensurably expand the internal volume of said injection back-mix reaction chamber. 16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação da dita corrente de alimentação contendo alcano compreende adicionalmente a pressurização da dita corrente de alimentação de gás contendo alcano com um soprador centrífugo antes da entrada na dita câmara de retromistura por injeção.Method according to claim 1, characterized in that said feeding of said alkane-containing feed stream further comprises pressurizing said alkane-containing gas feed stream with a centrifugal blower prior to entering said chamber. injection backmixing.
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