BRPI0710435A2 - apparatus for the manufacture of at least one oxygenated alkyl by the alkaline pacing oxidation reaction of an alkane-containing gas feed stream and oxygen of an oxygen-containing gas feed stream - Google Patents

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BRPI0710435A2
BRPI0710435A2 BRPI0710435-9A BRPI0710435A BRPI0710435A2 BR PI0710435 A2 BRPI0710435 A2 BR PI0710435A2 BR PI0710435 A BRPI0710435 A BR PI0710435A BR PI0710435 A2 BRPI0710435 A2 BR PI0710435A2
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reaction chamber
reactor
reaction
alkane
injection
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BRPI0710435-9A
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Portuguese (pt)
Inventor
Nathan A Pawlak
Robert W Carr
Roger J Grunch
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Gas Tech Llc
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Abstract

APARELHO PARA MANUFATURAR PELO MENOS UMA ALQUILA OXIGENADA ATRAVES DA REAçãO DE OXIDAçãO PARCIAL DO ALCANO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAçãO DE GáS CONTENDO ALCANO E DO OXIGêNIO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAçãO DE GáS CONTENDO OXIGêNIO. Trata-se de um aparelho para a fabricação de alquilas oxigenadas (por exemplo, metanol, através da oxidação parcial do alcano (metano), o qual tem uma câmara de reação de retromistura por injeção em comunicação fluida com um reator de fluxo tubular. A câmara de reação de retromistura por injeção induz radicais livres de alquila antes da entrada no reator de fluxo tubular. A mistura por injeção das correntes de alimentação agita a câmara de reação de retromistura. Em uma realização, um anteparo de posição variável se move axialmente para modificar comensuravelmente os volumes da câmara de reação de retromistura e do reator de fluxo tubular. Em uma outra realização, o reator de fluxo tubular tem uma entrada de resfriamento brusco de posição variável. Inserções de entrada do tipo "escova de cabelo" e cónica facilitam a mistura por injeção turbulenta das correntes de alimentação da entrada na câmara de reação de retromistura por injeção. Um depurador de condensação também é utilizado para o tratamento da corrente de saida do sistema de reação.APPLIANCE FOR MANUFACTURING AT LEAST ONE OXYGENED ALKYLAL THROUGH THE ALCANE PARTIAL OXIDATION REACTION FROM A GAS FEEDING CHAIN ALKANE AND THE OXYGEN FROM A GAS CHAIN CONTAINING OXYGEN. It is an apparatus for the manufacture of oxygenated alkyls (for example, methanol, through partial oxidation of the alkane (methane), which has an injection retromix reaction chamber in fluid communication with a tubular flow reactor. injection retromix reaction chamber induces alkyl free radicals prior to entry into the tubular flow reactor. Mixing by injecting the feed currents shakes the retromix reaction chamber. commensurately modify the volumes of the retromix reaction chamber and the tubular flow reactor In another embodiment, the tubular flow reactor has a variable position blast cooling inlet. the turbulent injection mixture of the feed currents from the inlet to the injection retromix reaction chamber. A condensation scrubber is also used for the treatment of the output current of the reaction system.

Description

APARELHO PARA MANUFATURAR PELO MENOS UMA ALQUILAOXIGENADA ATRAVÉS DA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO PARCIAL DO ALCANO DEUMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDO ALCANO E DOOXIGÊNIO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDOOXIGÊNIOAPPARATUS FOR MANUFACTURING AT LEAST ALKYL-AXYGENIZED THROUGH THE PARTIAL OXIDATION REACTION OF ALCANE OF A GAS POWER CURRENT CONTAINING ALCAN AND DOOXYGEN A CURRENT GAS POWER CURRENT

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOA presente invenção refere-se a um aparelho para areação de gás natural e oxidante sob condições para otimizara formação de oxigenados de alquila desejados (especialmenteo metanol) . Mais especificamente, as realizações são para areação de um alcano C1-C4 (metano, etano, propano e butano)em um oxigenado de alquila e, mais particularmente em umaaplicação focai, para a conversão de oxidação direta (sobcondições de oxidação parcial) do metano em metanol.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for blasting natural gas and oxidizer under conditions to optimize the formation of desired alkyl oxygenates (especially methanol). More specifically, the embodiments are for sandblasting a C1-C4 alkane (methane, ethane, propane and butane) into an alkylate oxygenate, and more particularly in a focal application, for direct oxidation conversion (partial oxidation conditions) of methane. in methanol.

A prática industrial atual para a produção dometanol é um processo químico do tipo Fischer-Tropsch de duasetapas. A primeira etapa é a reforma endotérmica do metano apartir do gás natural em monóxido de carbono e hidrogênio,seguida por uma segunda etapa que consiste em uma reaçãocatalisada por sólido entre o monóxido de carbono e ohidrogênio para a formação do metanol. Esta tecnologia requerenergia intensiva, e a economia do processo ê desfavorávelpara todas com exceção das fábricas de metanol em largaescala.Current industrial practice for ethanol production is a two-stage Fischer-Tropsch type chemical process. The first step is the endothermic methane reforming 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 requires intensive energy, and the process economy is unfavorable for all but large-scale methanol plants.

Vários métodos e aparelhos para a conversão dometano em metanol são conhecidos. A realização de umaconversão da fase de vapor do metano em um gás de síntese(mistura de CO e H2) com a sua conversão catalíticasubseqüente em metanol é conhecida, conforme descrito, porexemplo, em Karavaev M. M., Leonov B. E., et al "Technologyof Synthetic Methanol", Moscow, "Chemistry" 1984, páginas 72-125. No entanto, a fim de praticar este processo, énecessária a provisão de um equipamento complicado, opreenchimento de requisitos elevados para a pureza do gás, ogasto de quantidades elevadas de energia para obter o gás desíntese e para sua purificação, e um número significativo deestágios intermitentes do processo. Além disso, para empresasmédias e pequenas com a capacidade de menos de 2.000toneladas/dia, isto não é economicamente viável.Various methods and apparatus for converting domethane to methanol are known. Performing a vapor phase conversion of methane in 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 "Technologyof Synthetic Methanol ", Moscow, Chemistry 1984, pages 72-125. However, in order to practice this process, the provision of complicated equipment, the fulfillment of high gas purity requirements, the use of high amounts of energy to obtain the desynthesis gas and its purification, and a significant number of intermittent stages is required. of the process. Also, for medium and small businesses 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 degás contendo hidrocarboneto, um compressor e um aquecedorpara a compressão e o aquecimento do gás, e uma fonte de gáscontendo oxigênio com um compressor. Inclui adicionalmentereatores arranjados sucessivamente com zonas de mistura e dereação alternadas e um dispositivo para prover o gás contendohidrocarboneto em uma primeira zona de mistura do reator e ogás contendo oxigênio em cada zona de mistura, um trocador decalor recuperador para a refrigeração da mistura de reaçãoatravés de uma parede por uma corrente de gás contendohidrocarboneto frio do gás contendo hidrocarboneto aquecidopara um aquecedor, um líquido refrigerante-condensador, umcondensador parcial para a separação dos gases residuais e deprodutos líquidos com uma separação subseqüente do metanol,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 alternate mixing and dropping zones and a device for supplying hydrocarbon-containing gas in a first reactor mixing zone and oxygen-containing gas in each mixing zone, a recovery decal 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,

uma tubulação para a alimentação do gás residual no gáscontendo hidrocarboneto inicial e uma tubulação para aalimentação de produtos contendo oxigênio residual naprimeira zona de mistura do reator.a pipeline for the supply of residual gas to the initial hydrocarbon-containing gas and a pipeline for the supply of products containing residual oxygen in the first reactor mixing zone.

Neste aparelho, no entanto, a retirada rápida docalor da reação de oxidação altamente exotérmica do gáscontendo hidrocarboneto não é executável por causa daslimitações inerentes do trocador de calor. Isto conduz ànecessidade de uma redução na quantidade do gás contendohidrocarboneto provido e, adicionalmente, reduz o grau deconversão do gás contendo hidrocarboneto. Além disso, atémesmo com a utilização de oxigênio como um oxidante, não épossível prover uma recirculação eficiente do gás contendohidrocarboneto devido ao rápido aumento da concentração deóxidos de carbono. Uma parte significativa do oxigênioprovido é desperdiçada para a oxidação do CO em CO2 e reduz,desse modo, adicionalmente, o grau de conversão do gáscontendo hidrocarboneto inicial para produtos úteis e provêum superaquecimento adicional da mistura de reação. 0aparelho também requer a queima de uma quantidade adicionaldo gás contendo hidrocarboneto inicial a fim de prover asnecessidades de utilidade de uma retificação de produtoslíquidos. Uma vez que é necessário refrigerar a mistura degás-líquido após cada reator para a separação de produtoslíquidos e o aquecimento subseqüente antes de um reatorseguinte, o aparelho é substancialmente complicado e o númerode unidades é aumentado.In this apparatus, however, rapid heat removal from the highly exothermic oxidation reaction of the hydrocarbon-containing gas is not achievable 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 the separation of liquid products 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 ometanol são descritos no documento de patente RU 2.200.731,em que o gás contendo hidrocarboneto comprimido e aquecido eo gás contendo oxigênio comprimido são introduzidos em zonasde mistura de reatores sucessivamente arranjados, e a reaçãoé executada com uma captação de calor controlada mediante arefrigeração a mistura de reação com condensado de água, demodo que o vapor seja obtido, e um grau de refrigeração damistura de reação é regulado por parâmetros de escape devapor, que é utilizado no estágio de retificação do produto líquido.Another method and apparatus for producing methanol is described in patent document RU 2,200,731, wherein the heated and compressed hydrocarbon-containing gas and the compressed oxygen-containing gas are introduced into successively arranged reactor mixing zones, and the reaction is performed with a controlled heat collection 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 slow exhaust parameters, which is used in the grinding stage of the liquid product.

Outros documentos de patente tais como as PatentesNorte-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 PublicaçãoInternacional WO 96/06901 descrevem soluções adicionais paraa transformação dos hidrocarbonetos.Other patent documents such as U.S. Pat. 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 hydrocarbon transformation.

Também há uma necessidade quanto a um processo deetapa única que também seja apropriado para o processamentoem pequena escala, superando as limitações de escala doprocesso do método de Fischer Tropsch e também tornando o"gás encalhado" um produto valioso. Esta abordagem empregauma reação de oxidação parcial homogênea, de fase gasosa,realizada ao contato do gás natural e um oxidante, com ooxidante como reagente limitador. Os produtos mais abundantessão o metanol e o formaldeido, que provêm do metano, ocomponente principal do gás natural. Quantidades menores deetanol e outros compostos orgânicos oxigenados são formadospela oxidação do metano, do etano, do propano e dehidrocarbonetos superiores que são todos constituintesmenores do gás natural. Estes produtos de reação são todoslíquidos, e são transportáveis a um local central para aseparação e/ou a utilização subseqüente como combustíveis oucomo intermediários químicos. Uma característica primordialde tais processos é que a química do processo pode serexecutada em campo em locais remotos.There is also a need for a single step process that is also suitable for small scale processing, overcoming the process scale 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 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 liquid, 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 ("Directconversion of natural gas to methanol by controlledoxidation" a Gesser, et al.) descreve um processo paraconverter o gás natural em metanol. A seletividade para ometanol é indicada como resultante da pré-mistura cuidadosado metano e do oxigênio juntamente com a utilização dereatores revestidos com vidro para minimizar interações com oequipamento de processamento durante a reação. A necessidadede mistura antes da entrada em um reator para a iniciação dareação 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 into methanol. Selectivity for omethanol is indicated as a result of careful methane and oxygen premixing together with the use of glass-lined reactors to minimize interactions with the processing equipment during the reaction. The need for mixing before entering a reactor for initiation is given in the following passage:

"A mistura de gases ocorre preferivelmente em umacâmara de pré-mistura ou "de cruzamento" de volumerelativamente pequeno e passa então através de uma seçãocurta de pré-reator antes de entrar na zona de reaçãoaquecida. No entanto, ao misturar gases à alta pressão em umvolume relativamente pequeno, o fluxo laminar ocorrefreqüentemente com o oxigênio ou o ar, formando uma correntehomogênea estreita dentro do fluxo geral do gás natural. 0oxigênio ou o ar tem pouca possibilidade de se dispersaratravés da corrente de reação antes de atingir a zona dereação. Sem desejar ficar limitado pela teoria, quando istoocorre, é postulado que o gás natural é oxidado inicialmenteem metanol, que é adicionalmente oxidado, na periferia dacorrente de oxigênio, isto é, em um ambiente rico emoxigênio, em produtos de oxidação superiores"."Gas mixing preferably takes place in a volumelatively small premix or" crossover "chamber and then passes through a short pre-reactor section before entering the heated reaction zone. However, when mixing gases at high pressure in In a relatively small volume, laminar flow often occurs with oxygen or air, forming a narrow homogeneous stream within the general flow of natural gas. Oxygen or air has little chance of dispersing through the reaction stream before reaching the shedding zone. limited by theory, when this occurs, it is postulated that natural gas is initially oxidized to methanol, which is further oxidized, on the oxygen-current periphery, that is, in an oxygen-rich environment, to superior oxidation products. "

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

A Patente Norte-americana n°. 4.982.023 ("Oxidationof methane to methanol" a Han, et al. ) estabeleceque umapluralidade de reações está ocorrendo na oxigenação direta dometano em metanol. Sob este aspecto, a Patente Norte-americana n° . 4.982.023 indica alguma consideração comrelação aos problemas da cinética de reação na discussão doassunto dessa patente:U.S. Patent no. 4,982,023 ("Oxidationof methane to methanol" to Han, et al.) Establishes that a plurality of reactions is occurring in direct domethane oxygenation in methanol. In this regard, U.S. Pat. 4,982,023 indicates some consideration regarding the problems of reaction kinetics in the discussion of this patent:

"Acredita-se que o mecanismo da formação do metanolenvolva o radical de metilperóxi (CH3OO) que abstrai ohidrogênio do metano. Infelizmente, até agora, os rendimentospor passe foram limitados. Este rendimento limitado foiracionalizado como resultante da baixa reatividade dasligações de C-H no metano vis-à-vis a reatividade maiselevada do produto oxigenado primário, o metanol, que resultana formação seletiva dos produtos de oxidação profunda CO eCO2 quando são feitas tentativas para aumentar a conversão"."The mechanism of methanol formation is believed to involve the methylperoxy radical (CH3OO) that abstracts from methane hydrogen. Unfortunately, so far, pass yields have been limited. This limited yield has been streamlined as a result of the low reactivity of CH bonds in methane vis-à-vis "The higher reactivity of the primary oxygenate, methanol, which results in the selective formation of CO and CO 2 deep oxidation products when attempts are made to increase conversion."

A Patente Norte-americana n°. 4.982.023 tambémdeixa claro que o metano e o oxigênio devem ser previamentemisturados antes da reação, conforme observado no seguintetrecho: "... o gás natural e o oxigênio ou o ar são mantidosseparados até que sejam misturados imediatamente antes deserem introduzidos no reator. No entanto, caso desejado, ooxigênio e o gás natural podem ser previamente misturados earmazenados conjuntamente antes da reação".U.S. Patent no. 4,982,023 also makes it clear that methane and oxygen must be mixed prior to the reaction as follows: "... natural gas and oxygen or air are kept separate until mixed immediately before they are introduced into the reactor. However, if desired, oxygen and natural gas may be pre-mixed and stored together prior to the reaction. "

Infelizmente, os resultados de laboratório arespeito da seletividade do metanol e do rendimento deposição única para a oxigenação direta não-catalisada dometano em metanol não foram duplicados de maneira confiávelao calcular a tecnologia de reação para sistemas demanufatura sob medida. A necessidade de um método eficiente ede baixo custo que permita a oxigenação direta não-catalisadado metano em metanol ainda não foi atendida.Unfortunately, the laboratory results regarding methanol selectivity and single deposition yield for non-catalyzed domethane direct oxygenation in methanol have not been reliably doubled when calculating reaction technology for bespoke manufacturing systems. The need for an efficient and low cost method that allows direct non-catalyzed methane oxygenation in methanol has not yet been met.

DESCRIÇÃO RESUMIDASHORT DESCRIPTION

Consequentemente, um objetivo da presente invençãoconsiste na provisão de um aparelho para manufaturar pelomenos um oxigenado de alquila (tais como, sem limitação,metanol, formaldeido, e/ou etanol) através da reação deoxidação parcial de alcano (qualquer um dentre o metano, oetano, o propano e o butano) de uma corrente de alimentaçãode gás contendo alcano e oxigênio de uma corrente dealimentação de gás contendo oxigênio. O aparelho compreendeum sistema de reator que tem uma câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada em comunicação fluidacom reator de fluxo tubular onde a câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada tem uma entrada de gásalcano, uma entrada de gás oxigênio, e uma saída da câmara dereação de retromistura; o reator de fluxo tubular tem umaentrada do reator de fluxo tubular em comunicação fluida coma saída da câmara de reação de retromistura; a entrada de gásalcano recebe a corrente de alimentação de gás contendoalcano na câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada; a entrada de gás oxigênio recebe a corrente dealimentação de gás contendo oxigênio na câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada; e a câmara de reaçãode retromistura injetavelmente misturada tem um espaço-tempo,respectivo a uma taxa de alimentação combinada da corrente dealimentação de gás contendo alcano e da corrente de alimentação de gás contendo oxigênio, suficiente para aindução de radicais livres de alquila do alcano dentro dacâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada epara obter pelo menos uma porção dos radicais livres dealquila para a entrada do reator de fluxo tubular.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for the manufacture of at least one alkylate oxygen (such as, without limitation, methanol, formaldehyde, and / or ethanol) through the partial alkane oxidation reaction (any of methane, oethane). , propane and butane) from an alkane and oxygen containing gas feed stream from an oxygen containing gas feed stream. The apparatus comprises a reactor system having a injectably mixed reaction-meltdown reaction chamber with a tubular flow reactor where the injectably mixed reaction-melt reaction chamber has an alkane gas inlet, an oxygen gas inlet, and a retromixture-melting chamber outlet ; the tubular flow reactor has a tubular flow reactor input in fluid communication with the outlet of the back mix reaction chamber; the alkane gas inlet receives the alkane-containing gas feed stream into the injectably mixed back reaction reaction chamber; the oxygen gas inlet receives the oxygen-containing gas feed stream into the injectable mixed-reaction reaction chamber; and the injectably mixed backmix reaction chamber has a spacetime corresponding to a combined feed rate of the alkane-containing gas feed stream and the oxygen-containing gas feed stream sufficient for the induction of alkane alkyl free radicals within the chamber. injectable mixed back-reaction reaction and to obtain at least a portion of the free-radicals for the tubular flow reactor inlet.

Em uma realização, a entrada de gás alcano e aentrada de gás oxigênio são configuradas para agitar demaneira turbulenta a câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada ao misturar inj etavelmente acorrente de alimentação de gás contendo alcano e a correntede alimentação de gás contendo oxigênio.In one embodiment, the alkane gas inlet and oxygen gas inlet are configured to turbulently agitate the backwardly mixed reaction chamber by injectably mixing the alkane-containing gas feed stream and the oxygen-containing gas feed stream.

Em uma outra realização, a câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada tem um invólucro dacâmara de reação de retromistura, e o sistema do reatorcompreende adicionalmente um anteparo na interface vedada demaneira deslizável ao invólucro da câmara de reação deretromistura onde a câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada tem um volume interno da câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada definido peloinvólucro da câmara de reação de retromistura e peloanteparo; o invólucro da câmara de reação de retromistura temuma porção do invólucro em disposição oposta ao anteparo; e oanteparo é móvel de maneira deslizável durante a operação emtempo real do sistema do reator para progredir dentro doinvólucro da câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada para a porção do invólucro para diminuir desse modocomensuravelmente o volume interno da câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada, e o anteparo éalternativamente móvel de maneira deslizável durante aoperação em tempo real do sistema do reator dentro doinvólucro da câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada para retrair se afastando da porção do invólucropara expandir desse modo comensuravelmente o volume internoda câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada.In another embodiment, the injectably blended back-mix reaction chamber has a back-mix reaction chamber housing, and the reactor system further comprises a sealed interface at the slidable interface to the back-mix reaction chamber housing where the injectably mixed back-reaction chamber has an internal volume of the injectably mixed back-mixing chamber defined by the back-mixing reaction chamber envelope and the bulkhead; the housing of the back mix reaction chamber has a portion of the housing arranged opposite to the bulkhead; and the bulkhead is slidably movable during actual time operation of the reactor system to progress within the injectably mixed back-mix reaction chamber enclosure to the housing portion to thereby measurably decrease the internal volume of the injectably mixed back-mix reaction chamber, and the The bulkhead is slidingly alternatively movable during the real-time operation of the reactor system within the injectable blended reaction chamber housing to retract away from the housing portion to commensurately expand the internal volume of the injectably blended reaction chamber.

Em um aspecto, o sistema de reator tem um espaço-tempo, respectivo a uma taxa de alimentação combinada dacorrente de alimentação contendo alcano e da corrente dealimentação contendo oxigênio, de não mais de 40 segundos. Emum outro aspecto, o espaço-tempo para a câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada, respectivo a uma taxade alimentação combinada da corrente de alimentação contendoalcano e da corrente de alimentação contendo oxigênio, não émaior do que 1,5 segundo.In one aspect, the reactor system has a spacetime, corresponding to a combined feed rate of alkane-containing feed current and oxygen-containing feed current, of no more than 40 seconds. In another aspect, the spacetime for the injectably mixed reaction-mixing reaction chamber, corresponding to a combined feed rate of the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream, is not greater than 1.5 seconds.

Em uma outra realização, o reator de fluxo tubulartem uma saída do reator de fluxo tubular, e o reator de fluxotubular tem pelo menos uma entrada de refrigeração de gásdisposta entre a entrada do reator de fluxo tubular e a saídado reator de fluxo tubular para receber uma corrente de gásrefrigerante e desse modo refrigerar com resfriamento bruscoo reator de fluxo tubular. Nos vários aspectos disto, oreator de fluxo tubular tem um eixo geométrico e a entrada degás refrigerante é móvel ao longo do eixo geométrico durantea operação do reator de fluxo tubular.In another embodiment, the tubular flow reactor has an outlet of the tubular flow reactor, and the flowotubular reactor has at least one gas cooling inlet disposed between the tubular flow reactor inlet and the tubular flow reactor outlet to receive an output. refrigerant stream and thereby cool with quench cooling tubular flow reactor. In various aspects of this, the tubular flow reactor has a geometry axis and the refrigerant inlet is movable along the geometry axis during operation of the tubular flow reactor.

Em um outro aspecto, o reator de fluxo tubulardescarrega uma corrente do produto da reação da saída doreator de fluxo tubular, e o aparelho compreendeadicionalmente um depurador em comunicação fluida com a saídado reator de fluxo tubular para condensar pelo menos umoxigenado de alquila (por exemplo, metanol e/ou formaldeído)da corrente do produto da reação mediante o contato dacorrente do produto da reação com um absorvente líquido. Emum outro aspecto, o absorvente também absorve dióxido decarbono da corrente do produto da reação.In another aspect, the tubular flow reactor discharges a reaction product stream from the tubular flow reactor outlet, and the apparatus further comprises a scrubber in fluid communication with the tubular flow reactor outlet to condense at least one alkylate oxygen (e.g. methanol and / or formaldehyde) of the reaction product stream by the current contact of the reaction product with a liquid absorbent. In another aspect, the absorbent also absorbs carbon dioxide from the reaction product stream.

Em ainda uma outra realização, a câmara de reaçãode retromistura injetavelmente misturada tem um volumeinterno definido em parte por uma superfície cilíndrica quetem um eixo geométrico da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada, e a corrente de alimentação de gáscontendo oxigênio é inserida no volume interno a partir deuma pluralidade de aberturas dispostas ao longo do eixogeométrico e em uma orientação não-paralela ao eixogeométrico. Em uma outra realização relacionada, a câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada tem umdesviador interno de fluxo definido por uma superfície cônicaque tem um eixo geométrico, sendo que o desviador define umabase cônica em uma extremidade do eixo geométrico, asuperfície cônica define uma extremidade apical naextremidade oposta do eixo geométrico, o eixo geométrico dodesviador é alinhado com o eixo geométrico da câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada, o desviadoré disposto dentro do invólucro de maneira tal que a saída dacâmara de reação de retromistura fica mais próxima daextremidade apical do que da base cônica, e a corrente dealimentação contendo oxigênio é inserida no espaço interno dofluxo a partir uma pluralidade de aberturas dispostas aolongo do eixo geométrico da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada e em uma orientação não-paralela aoeixo geométrico da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada.In yet another embodiment, the injectably mixed backmix reaction chamber has an internal volume defined in part by a cylindrical surface which has a geometrical axis of the unmixably mixed backmix reaction chamber, and the oxygen-containing gas feed stream is fed into the internal volume from therein. of a plurality of openings arranged along the eixogeometric and in a non-parallel orientation to the eixogeometric. In another related embodiment, the injectably mixed back-mixing chamber has an internal flow diverter defined by a conical surface that has a geometrical axis, with the diverter defining a conical base at one end of the geometrical axis, the conical surface defining an apical end at the opposite end. from the geometry axis, the diverter geometry axis is aligned with the geometry axis of the injectably mixed back-mixing chamber, the diverter is arranged within the housing such that the output of the back-reaction reaction chamber is closer to the apical end than to the conical base, and the oxygen-containing feed stream is inserted into the internal flow space from a plurality of openings disposed along the geometrically axis of the retromix reaction reaction chamber and in an orientation non-parallel to the geometrical axis of the retromix reaction chamber injectably mixed.

Em um outro aspecto, a corrente de alimentação degás contendo alcano compreende o alcano de uma corrente dereciclagem proveniente do depurador. A corrente de reciclagemprovê, em modos de operação preferidos, uma proporção deporcentagem em peso de aproximadamente 4:5 a aproximadamente20:21 de alcano na corrente de alimentação de gás contendoalcanoIn another aspect, the alkane-containing degass feed stream comprises the alkane of a recycle stream from the scrubber. The recycling stream provides, in preferred modes of operation, a weight percent ratio of from about 4: 5 to about 20: 21 alkane in the alkane-containing gas feed stream.

Ainda em um outro aspecto, um soprador centrífugo édisposto para pressurizar a corrente de alimentação de gáscontendo alcano para a introdução na câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada.In yet another aspect, a centrifugal blower is arranged to pressurize the alkane-containing gas feed stream for introduction into the injectably mixed reaction chamber.

As novas características que são consideradas comocaracterísticas para a presente invenção são indicadas emdetalhes nas reivindicações em anexo. A própria invenção, porsua construção e seu método de operação juntamente com osThe novel features that are considered as features for the present invention are set out in detail in the appended claims. The invention itself, its construction and its method of operation together with the

objetivos e vantagens adicionais da mesma, será mais bemcompreendida a partir da seguinte descrição de realizaçõesespecíficas, quando lida com relação aos desenhos em anexo.Further objectives 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 umaparelho para produzir o oxigenado de alquila (por exemplo,sem limitação, o metanol) de acordo com os presentesensinamentos;Figure 1 schematically shows an apparatus apparatus for producing alkyl oxygenate (e.g., without limitation, methanol) according to the present teachings;

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

a Figura 4 representa um gráfico que descreve osoxigenados resultantes do sistema como uma função da relaçãode reciclagem;Figure 4 is a graph depicting the resulting system oxygenates as a function of the recycling ratio;

a Figura 5 representa um alcano Cx-C4 para a usinade oxigenado de alquila de acordo com os ensinamentos dapresente invenção;Figure 5 is a C 1 -C 4 alkane for alkyl oxygenated plant according to the teachings of the present invention;

a Figura 6 representa uma usina de produção deoxigênio 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 degás da usina mostrada na Figura 5;Figure 7 depicts a processing portion of the plant shown in Figure 5;

a Figura 8 representa a porção de processamento delíquido da usina mostrada na Figura 5;a Figura 9 representa um outro alcano Ci-C4alternativo (por exemplo, sem limitação, o metano) para ausina de oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação, ometanol)· de acordo com os ensinamentos da presente invenção;Figure 8 represents the liquid processing portion of the plant shown in Figure 5. Figure 9 represents another alternate C1 -C4 alkane (e.g., without limitation, methane) for alkyl oxygenate (eg, without limitation, omethanol) ) According to the teachings of the present invention;

a Figura 10 representa, contudo, um outro alcanoC1-C4 alternativo (por exemplo, sem limitação, o metano) paraa usina de oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação,o metanol) de acordo com os ensinamentos da presenteinvenção;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 alcanoC1-C4 alternativo (por exemplo, sem limitação, o metano) paraa usina de oxigenado de alquila (por exemplo, sem limitação,o metanol) de acordo com os ensinamentos da presenteinvenção;Figure 11 represents, however, another alternative C1-C4 alkane (e.g., without limitation, methane) to the alkyl oxygenate plant (e.g., without limitation, methanol) according to the teachings of the present invention;

a Figura 12 apresenta uma vista em seçãotransversal simplificada de uma realização de um sistema dereator que tem uma câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada em acoplamento próximo a um reatorde fluxo tubular;Figure 12 shows a simplified cross-sectional view of one embodiment of a reactor system having an injectably blended retromix reaction reaction chamber coupled to a tubular flow reactor;

as Figuras 13A e 13B apresentam vistas em seçãotransversal simplificadas dos detalhes na modificação dovolume interno da câmara de reação de retromisturainjetavelmente 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 backmix reaction chamber of Figure 12;

a Figura 14A apresenta uma vista em seçãotransversal simplificada de um desenho alternativo para acâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada daFigura 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 reaçãode retromistura injetavelmente misturada da Figura 12 com umvolume interno modificado com relação àquele mostrado naFigura 12;Figure 14B shows a view of the injectably mixed back-reaction reaction chamber of Figure 12 with a modified internal volume relative to that shown in Figure 12;

as Figuras 15A e 15B apresentam uma vista em seçãotransversal simplificada de um encastre de aplicação defluido de "escova de cabelos" para a câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada das realizações dosistema de reator das Figuras 12 e 20;Figures 15A and 15B show a simplified cross-sectional view of a "hairbrush" fluid-applied flush-mount for the injectably mixed-deretromix reaction chamber of the reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

a Figura 16 apresenta uma vista em seçãotransversal simplificada de posições de fluidos internos parao encastre de aplicação de fluido cônico para a câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada dasrealizações 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 backmixing chamber of the reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

as Figuras 17A e 17B apresentam uma vista em seçãotransversal simplificada de detalhes do defletor e doposicionamento na interface entre a câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada e o reator de fluxotubular das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e20;Figures 17A and 17B show a simplified cross-sectional view of deflector details and positioning at the interface between the injectably mixed back-mixing reaction chamber and the flow-reactor reactor of the embodiments of the reactor system of Figures 12 and 20;

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

as Figuras 19A a 19C apresentam uma série de perfisde temperatura para um reator de fluxo tubular dasrealizações 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 reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

a Figura 2 0 apresenta uma vista em seçãotransversal simplificada de uma realização alternativa de umsistema de reator que tem uma câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada em acoplamento próximoa um reator de fluxo tubular;Figure 20 shows a simplified cross-sectional view of an alternate embodiment of a reactor system having an injectably blended deretromix reaction chamber coupled to a tubular flow reactor;

a Figura 21 apresenta detalhes do anteparo/defletorpara uma realização da interface entre a câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada e o reator de fluxotubular das realizações do sistema de reator das Figuras 12 e20;Figure 21 shows details of the shield / deflector for an embodiment of the interface between the injectably mixed-mix-reaction reaction chamber and the flow-tube reactor of the reactor system embodiments of Figures 12 and 20;

as Figuras 22A a 22C mostram os detalhes doposicionamento axial para a interface entre a câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada e um reatorde fluxo tubular da realização do sistema de reator da Figura20;Figures 22A-22C show the axial-positioning details for the interface between the injectably mixed back-mixing chamber and a tubular flow reactor of the embodiment of the reactor system of Figure 20;

a Figura 23 mostra um detalhe adicional na entradade resfriamento brusco para a realização do sistema de reatorda Figura 20;Figure 23 shows a further detail on the blast chilling entry for the realization of the reordering system; Figure 20;

as Figuras 24A e 24B mostram detalhes da vistaaxial para a realização do sistema de reator da Figura 20; eas Figuras 25A e 25B mostram vistas dos sistemas dereator de fluxo tubular que têm zonas de entradainjetavelmente misturadas, resfriamento brusco em múltiplasposições e detecção de temperatura em múltiplas posições.Figures 24A and 24B show details of the axial view for carrying out the reactor system of Figure 20; Figures 25A and 25B show views of tubular flow reactor systems having injectably mixed inlet zones, multi-position blast cooling and multi-position temperature detection.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES PREFERIDASAs seguintes definições e diretrizes nãolimitadoras devem ser levadas em consideração na revisão dadescrição da invenção aqui apresentada.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The following non-limiting definitions and guidelines should be taken into account in the review of the description of the invention herein.

Os títulos (tais como "Introdução" e "DescriçãoResumida") e os subtítulos (tais como "Amplificação")utilizados na presente invenção se prestam somente para aTitles (such as "Introduction" and "Short Description") and subtitles (such as "Amplification") used in the present invention are suitable for

organização geral dos tópicos dentro da descrição da invençãoe não se prestam a limitar a descrição da invenção ou algumaspecto da mesma. Em particular, o assunto descrito na"Introdução" pode incluir aspectos tecnológicos dentro doâmbito da invenção e pode não constituir uma citação datécnica anterior. 0 assunto descrito na "Descrição Resumida"não é uma descrição exaustiva ou completa de todo o âmbito dainvenção ou de quaisquer realizações da mesma.general organization of topics within the description of the invention and are not intended to limit the description of the invention or some aspect thereof. In particular, the subject matter described in the "Introduction" may include technological aspects within the scope of the invention and may not constitute a prior art citation. The subject matter described in the "Brief Description" is not an exhaustive or complete description of the entire scope of the invention or any embodiments thereof.

A citação de referências na presente invenção nãoconstitui uma admissão que essas referências sejam da técnicaCitation of references in the present invention does not constitute an admission that such references are of the art

anterior nem que tenham qualquer relevância com relação àpatenteabilidade da invenção aqui descrita. Todas asreferências citadas na seção "Descrição" deste relatóriodescritivo são aqui incorporadas a título de referência emsua totalidade.above nor have any relevance to the patents 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, emboraindiquem as realizações da invenção, prestam-se a finalidadesde ilustração somente e não se prestam a limitar o âmbito dainvenção. Além disso, a citação de múltiplas realizações quetêm as características declaradas não se presta a excluiroutras realizações que tenham características adicionais ououtras realizações que incorporem combinações diferentes dascaracterísticas 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. Furthermore, citation of multiple realizations that have the stated characteristics does not lend itself to excluding other realizations that have additional characteristics or other embodiments that incorporate different combinations of the stated characteristics.

Conforme utilizadas na presente invenção, aspalavras "preferido" e "preferivelmente" referem-se arealizações da invenção que apresentam determinadosbenefícios, sob determinadas circunstâncias. No entanto,outras realizações também podem ser preferidas, sob as mesmascircunstâncias ou outras ainda. Além disso, a citação de umaou mais realizações preferidas não implica que outrasrealizações não sejam úteis e não se presta a excluir outrasrealizações do âmbito da invenção.As used herein, "preferred" and "preferably" words refer to embodiments of the invention which have certain benefits under certain circumstances. However, other embodiments may also be preferred under the same or other circumstances. Furthermore, the citation of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful and does not lend itself to excluding 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, demaneira que a citação de itens em uma lista não se presta aexcluir outros itens similares que também podem ser úteis nascomposições, nos materiais, nos dispositivos e nos métodos dapresente 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 the compositions, materials, devices and in the methods of the present invention.

Os exemplos e outras realizações descritas napresente invenção são exemplificadores e não se prestam alimitar a descrição do âmbito completo das composições e dosmétodos da presente invenção. As mudanças, modificações evariações equivalentes de realizações, materiais, composiçõese métodos específicos podem ser feitas dentro do âmbito dapresente 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 oxigenaçãodireta de pelo menos um alcano C1-C4 em pelo menos umoxigenado de alquila. A conversão de oxigenação direta dometano era metanol é um objetivo da tecnologia de conversãofocai.The embodiments relate to the conversion of direct oxygenation of at least one C1-C4 alkane to at least one alkyl oxygenate. The direct oxygen conversion of domethane to methanol is a goal of focal conversion technology.

Um aparelho para produzir o metanol de acordo com apresente invenção tem um reator 100 que facilita uma oxidaçãoda fase gasosa de um gás contendo hidrocarboneto tal comomostrado na Figura 1. Na vista geral do reator 100, umacorrente de gás contendo hidrocarboneto aquecido (da válvula12 0 e do aquecedor 13 6) e um gás contendo oxigênio da linha29 são introduzidos no reator 100. Conforme explicado emdetalhes a seguir, o gás contendo oxigênio tempref erivelmente um teor de oxigênio de mais de 8 0% parareduzir a acumulação de gases inertes pelo processo dereciclagem.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 (from valve 120 and of the heater 136) and an oxygen-containing gas from line 29 are introduced into reactor 100. As explained in the following details, the oxygen-containing gas preferably has an oxygen content of over 80% to reduce the inert gas accumulation by the recycling process.

O reator 100 recebe, adicional e opcionalmente, umacorrente de gás contendo hidrocarboneto frio com resfriamentobrusco da válvula 120 e do trocador de calor 121 para reduzira temperatura da reação durante a operação do aparelho.The reactor 100 additionally and optionally receives a slow cooling 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 amistura da corrente do produto de reação antes da separação.Adicionalmente, o condensador parcial 122 incorpora umtrocador de calor gasoso-líquido para reduzir adicionalmentea temperatura dos produtos. O condensador 122 separa a H2O eos álcoois de uma mistura de hidrocarboneto-CO2. 0condensador parcial 122 é preferivelmente isobárico, e nãoisotérmico, para evitar perdas de pressão. A corrente doproduto de reação entra e uma corrente líquida e uma correntegasosa saem do condensador 122.The apparatus has a device 114 for cooling the reaction product stream before separation. Additionally, the 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 condenser 122 is preferably isobaric, and not isothermal, to prevent pressure losses. The reaction product stream enters and a liquid stream and a stream flow out of the capacitor 122.

0 bloco 139 representa o equipamento que éconfigurado para separar os contaminadores e os produtos deum componente de gás de reciclagem contendo hidrocarboneto.Sob este aspecto, o equipamento 13 9 é configurado pararemover o CO2 da corrente de produto reduzida. O equipamento139 pode assumir a forma de uma válvula de remoção,absorvente, separador de membrana ou de um adsorvente. Estáprevisto que o equipamento 139 pode ser utilizado pararegular a porcentagem de outros componentes não-reativos taiscomo o N2 com, por exemplo, uma válvula de remoção.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. The equipment 139 may take the form of a relief valve, absorber, membrane separator or an adsorbent. It is envisioned 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 pararecuperar o formaldeído, a corrente de produto reduzidagasosa sai do condensador isobárico 122 e é passada para odepurador 134. Outros métodos potenciais que podem serutilizados empregam materiais tais como várias aminasconhecidas para remover o CO2 e o formaldeído.In the event that the system is configured to recover formaldehyde, the short flowing product stream exits the isobaric condenser 122 and is passed to purifier 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 deoperação da coluna do depurador pode ser utilizada. Se fordesejável a operação a vazões absorventes extremamentebaixas, então uma temperatura mais baixa pode ser utilizada,por exemplo, 0°C. Se for desejável a operação a temperaturasambiente ou a temperaturas executáveis através darefrigeração da água, então uma vazão elevada pode serutilizada, por exemplo, dez vezes a vazão para 0°C. Em ambasas situações, a corrente absorvente do metanol túrgido 14 éregenerada completamente pela coluna de destilação deformaldeído 138. Opcionalmente, a corrente 14 do depurador134 pode ser passada através do condensador 122 para prover arefrigeração da corrente do produto e o preaquecimento dareciclagem do metanol para incrementar a eficiência deenergia da coluna de destilação de formaldeído 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 desired, 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 absorbent stream 14 is completely regenerated by the deformaldehyde distillation column 138. Optionally, the scrubber stream 144 may be passed through the condenser 122 to provide cooling of the product stream and the pre-heating of the methanol to increase metering. energy efficiency of the formaldehyde distillation column 138.

O reator 100 é conectado com um compressor 124 eaquecedor 126 para a alimentação do gás contendo oxigêniocomprimido e aquecido. O gás contendo hidrocarboneto bruto émisturado com o gás de hidrocarboneto limpo do depurador 134e aquecido ao utilizar um aquecedor 136. Na eventualidade deos hidrocarbonetos brutos terem um teor elevado de CO2, oshidrocarbonetos brutos podem ser misturados com a corrente dehidrocarboneto de produto reduzida do condensador 122 antesda entrada do depurador 134 para a remoção de gasescontaminantes antes de entrar no reator.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 134e heated when using a heater 136. In the event that the crude hydrocarbons have a high CO2 content, the crude hydrocarbons may be mixed with the reduced condenser 122 product hydrocarbon stream. scrubber inlet 134 for removal of gaseous contaminants before entering the reactor.

0 aparelho tem adicionalmente uma unidade para aretificação do metanol que inclui um cilindro de evaporação132, uma coluna de retificação 128 e um recipiente 130 doqual o metanol é provido para armazenagem ou processamentoadicional. Esta coluna de retificação 128 é utilizada paraseparar o metanol (componente chave leve) do etanol(componente chave pesado) e da água (não um componentechave). Conforme observado anteriormente, é desejável que umaporção do componente chave pesado entre na corrente dodestilado (conforme ditado pela especificação comercial paraa formalina) . Para a retificação do metanol, 99% ou mais depureza são típicos e 99,999% são praticáveis com múltiplascolunas. A corrente 4 entra na coluna e o destilado, nacorrente 5 e a parte inferior, na corrente 8, saem da colunana fase líquida. A corrente 8 tem alguma quantidade de etanol(e talvez de metanol, se metanol ultrapuro for produzido) eserá utilizada como a base da composição aquosa da correntede formalina comercial (corrente 11 e armazenagem deformalina 191) . Dessa maneira, parte do etanol é recuperadaantes que o restante seja descartado na corrente residuallíquida.The apparatus further has a methanol aretifying unit including an evaporation cylinder 132, a rectifying column 128 and a container 130 of 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 distilled stream (as dictated by the commercial specification for formalin). For methanol rectification, 99% or more purity is typical and 99.999% is practicable with multiple columns. Stream 4 enters the column and current distillate 5 and the bottom stream 8 flows out of the liquid phase column. 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 deformalin storage 191). In this way, part of the ethanol is recovered before the remainder is disposed of in the residual liquid stream.

Um cilindro de evaporação 132 para a remoção de CO2e de formaldeído da corrente de produto líquida é dispostoentre a coluna 128 e o condensador 122. A finalidade docilindro de evaporação 13 2 é deixar cair a pressão até umnível apropriado antes da entrada na coluna de retificação dometanol 12 8 e remover substancialmente todos os gasesdissolvidos, tipicamente o CO2 e o formaldeído, da correntede produto líquida.Em operação, a corrente de gás contendohidrocarboneto bruto com um teor de, por exemplo, até 98% demetano e a corrente de produto de hidrocarboneto reduzida sãoprovenientes de uma instalação para a preparação de gás ou de qualquer outra alimentação ao aquecedor 136, em que sãoaquecidas à temperatura de 430-470°C. 0 gás contendohidrocarboneto aquecido é então passado ao reator 100. O arcomprimido com pressão, por exemplo, de 7-8 Mpa, e com umarelação 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 formaldeídoocorre no reator 100. Entre 2% e 3% de O2 do volume total dosreagentes são reagidos com a corrente de gás contendohidrocarboneto aquecido, conforme descrito previamente. Para limitar a quantidade de N2 dentro do sistema, por exemplo, amenos de 30%-40%, ou para reduzir o tamanho requerido dacorrente de purga para atingir o mesmo, a corrente de O2 épreferivelmente substancialmente pura, desse modo limitando aquantidade de N2 que entra no sistema.An evaporation cylinder 132 for the removal of formaldehyde CO2e from the liquid product stream is disposed between column 128 and condenser 122. The purpose of evaporation cylinder 134 is to drop the pressure to an appropriate level before entering the ethanol rectifying column. 12 8 and substantially remove all dissolved gases, typically CO2 and formaldehyde, from the liquid product stream. In operation, the crude hydrocarbon-containing gas stream having a content of, for example, up to 98% methane and the reduced hydrocarbon product stream they are coming from a gas preparation plant or any other supply to the heater 136, where they are heated to a temperature of 430-470 ° C. The heated hydrocarbon-containing gas is then passed to reactor 100. Pressure compressed, for example, from 7-8 Mpa, and 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 volume of reagents are reacted with the heated hydrocarbon-containing gas stream as previously described. In order to limit the amount of N2 within the system, for example 30% -40%, or to reduce the size of the purge current required to achieve it, the O2 current is preferably substantially pure, thereby limiting the amount of N2 that enters the system.

Uma segunda corrente opcional de líquidorefrigerante frio (ou, em outras palavras, um líquidorefrigerante a uma temperatura mais baixa do que os gases) noreator é provida ao reator 100, conforme esboçadopreviamente. Esta corrente é regulada pelo dispositivo de regulagem (válvula) 120, que pode ser formado como umdispositivo de regulagem de alimentação de gás conhecido, umaválvula de regulagem, ou outros ainda. Esta corrente friapode, por exemplo, ser composta por uma corrente dehidrocarboneto bruto, uma corrente reciclada ou uma porção ou uma combinação dos dois. O regulador é configurado paraajustar o volume ou a pressão do gás contendo hidrocarbonetofrio com base em parâmetros do sistema tais como, mas semficar a elas limitados, à pressão, temperatura ouporcentagens do produto da reação em um local adicionalmentea jusante no sistema.A second optional stream of coolant (or, in other words, a coolant at a lower temperature than the gases) reactor 100 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 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 location downstream in the system.

O líquido refrigerante, que é proveniente de umaalimentação de líquido refrigerante, funciona para reduzir atemperatura do metano parcialmente oxidado para reduzir aoxidação ou a decomposição continuada do formaldeído. Estelíquido refrigerante pode ser qualquer material que possa serfacilmente separado da corrente do produto de reação. Porexemplo, tal como mais bem descrito a seguir, o líquidorefrigerante pode ser um hidrocarboneto ou um metano nãoaquecido contendo a corrente de gás.The coolant, which comes from a coolant feed, works to reduce the temperature of partially oxidized methane to reduce the oxidation or continued decomposition of formaldehyde. This refrigerant may be any material that can be easily separated from the reaction product stream. For example, as best described below, the coolant may be a hydrocarbon or an unheated methane containing the gas stream.

Preferivelmente, o líquido refrigerante pode serqualquer material não-oxidante separado facilmente dosprodutos de reação. Sob este aspecto, o líquido refrigerantepode ser gasoso, um aerossol ou um líquido enevoado de, porexemplo, CO2, formaldeído, metanol, água e/ou vapor. Estáadicionalmente previsto que o líquido refrigerante pode seradicionalmente uma mistura de produtos de reação reciclados,água, vapor, e/ou de gases de hidrocarboneto bruto.Preferably, the coolant 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 doaparelho, particularmente da produção de metanol ou demetanol e de formaldeído pretendida, a mistura de reação ésubmetida ã reação no reator sem a introdução do gás contendohidrocarboneto frio se for desejada a produção25 essencial/exclusiva de metanol. A introdução do gás contendohidrocarboneto frio é utilizada quando o metanol e oformaldeído são desejados como produtos. Pela introdução dogás contendo hidrocarboneto frio, a temperatura da reação éreduzida para, por exemplo, 30-90°C, de modo a preservar oteor de formaldeído na mistura separada, mediante a reduçãoda decomposição do formaldeído em CO2.Depending on the desired mode of operation of the apparatus, particularly the production of methanol or demethanol and the desired formaldehyde, the reaction mixture is reacted to the reactor without introducing the cold hydrocarbon-containing 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 cold hydrocarbon containing dogas, the reaction temperature is reduced to, for example, 30-90 ° C, in order to preserve the formaldehyde potent in the separate mixture by reducing the decomposition of formaldehyde in CO2.

A mistura de reação é provida ao trocador de calor114 para transferência do calor à corrente da entrada doreator da mistura de reação que sai do reator, e, apósrefrigeração adicional, é passada ao condensador parcial 122.A separação da mistura em componentes de baixa e elevadavolatilidade (gás seco e líquido bruto, respectivamente) éexecutada no condensador parcial 122, que pode absorver pelomenos parte do formaldeído na corrente líquida bruta, casodesejado. O gás seco é enviado a um depurador 134, enquantoos líquidos brutos do condensador 122 são providos aocilindro de evaporação 132.The reaction mixture is provided to the heat exchanger114 for transferring heat to the current from the reactor inlet of the reaction mixture leaving the reactor, and, after additional cooling, is passed to the partial condenser 122. Separation of the mixture into low and high volatility components (dry gas and crude liquid, respectively) is run on the partial condenser 122, which can absorb at least part of the formaldehyde in the gross liquid stream, if desired. The dried gas is sent to a scrubber 134, while the crude liquids from condenser 122 are provided to evaporation cylinder 132.

O depurador 134 funciona para remover o CO2 e oformaldeído da corrente de gás seco. Sob este aspecto, odepurador 134 utiliza H2O e metanol a uma pressão de 7-8 MPae de aproximadamente O0C e aproximadamente 500C para absorvero CO2 e o formaldeído. Uma vez que o CO2 e o formaldeído sãoremovidos, a corrente de gás de hidrocarboneto reduzida éreciclada ao misturar a corrente reduzida com a corrente degás contendo hidrocarboneto bruto antes ou dentro do reator,caso desejado. As correntes reduzidas ou de hidrocarbonetobruto, individualmente ou em combinação, são entãointroduzidas na câmara de reação 100 depois de seremaquecidas pelo trocador de calor 116 e pelo aquecedor 136,tal como descrito previamente.The scrubber 134 works to remove CO2 and normaldehyde from the dry gas stream. In this regard, purifier 134 utilizes H 2 O and methanol at a pressure of 7-8 MPae of approximately 0 ° C and approximately 500 ° C to absorb CO2 and formaldehyde. Once the 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 within the reactor, if desired. The reduced or hydrocarbon downstream, individually or in combination, is then introduced into the reaction chamber 100 after being heated by the heat exchanger 116 and the heater 136 as previously described.

A coluna de retificação 138 é utilizada paraseparar o dióxido de carbono (não um componente chave) e oformaldeído (componente chave leve) do metanol (componentechave pesado) e da água (não um componente chave). 0 vapor demetanol túrgido, a corrente 14, entra na coluna deretificação 138 e é separado na corrente de destilado deformaldeído 16 e na corrente inferior 15. Alguma quantidadede metanol na corrente do destilado é desejável, uma vez queo metanol é utilizado como um estabilizante para a produçãode formalina do tipo comercial (6-15% de estabilizante deálcool, 37% de formaldeído e o restante consiste em água). Aodeixar uma porção do componente chave pesado na corrente dodestilado, a separação é obtida mais facilmente; além disso,as perdas do processo experimentadas tipicamente durante aregeneração absorvente são subseqüentemente anuladas à medidaque o metanol dentro do destilado é utilizado para a produçãode formalina. A corrente 15 é suplementada pela corrente 31para substituir qualquer metanol que for transferido àcorrente do destilado, a corrente 16. A combinação dacorrente 31 e da corrente 15 resulta na corrente 17, queretorna então ao depurador 134 como o absorvente de metanolregenerado. Enquanto isso, o destilado de formaldeído, acorrente 16, combina com os vapores do cilindro de evaporação13 2, 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 abnormaldehyde (light key component) from methanol (heavy key component) and water (not a key component). Turbulent methanol vapor, stream 14, enters the melting column 138 and is separated into the deformaldehyde distillate stream 16 and the 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 heavy key component in the distilled stream, separation is more easily achieved; furthermore, process losses typically experienced during absorbent regeneration are subsequently offset 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 current formaldehyde distillate 16 combines with the evaporation cylinder vapors 13, stream 7, to form a mixture of formaldehyde, methanol and carbon dioxide.

0 formaldeído, a água, o metanol e o CO2 removidopelo depurador 134 são passados à coluna de retificação deformaldeído 138. A coluna 138 remove o formaldeído e o CO2 dacorrente de metanol-água. Pequenas quantidades de metanol sãocombinadas com o metanol produzido e são introduzidas nodepurador 134 para remover as quantidades adicionais de CO2 ede formaldeído da corrente de hidrocarboneto reduzida.Formaldehyde, water, methanol and CO2 removed by scrubber 134 are passed to deformaldehyde rectifying column 138. Column 138 removes formaldehyde and methanol-water-flowing CO2. Small amounts of methanol are combined with the methanol produced and pusher 134 is introduced to remove additional amounts of CO2 and formaldehyde from the reduced hydrocarbon stream.

0 formaldeído livre ou não-aquoso pode entãopermanecer na fase de gás pela operação do condensadorisobárico 122. A corrente de produto de metanol líquida, ouos líquidos brutos, compreendem, portanto, o metanol, oetanol e a água uma vez que o formaldeído permanece nacorrente gasosa. Neste caso, a corrente líquida que sai docondensador isobárico 122 pode contornar a porção deretificação de formaldeído do processo e entrar na coluna deretificação de metanol depois de ter passado opcionalmenteatravés do cilindro de evaporação 132.Free or non-aqueous formaldehyde may then remain in the gas phase by operating the isobaric condenser 122. The liquid methanol product stream, or crude liquids, therefore comprises methanol, ethanol and water since formaldehyde remains in the gas stream. . In this case, the liquid stream exiting the isobaric condenser 122 may bypass the formaldehyde-melting portion of the process and enter the methanol-melting column after it has optionally passed through the evaporation cylinder 132.

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

Conforme pode ser observado na Figura 2,aproximadamente após dois segundos do tempo de reação, ooxigênio é essencial e completamente reagido. Neste momento,a temperatura da reação atinge o seu máximo, e o metanol e oformaldeído são produzidos em suas proporções respectivasdentro da mistura de reação. 0 metanol é um produto maisestável no final da reação e a sua concentração permanecesubstancialmente estável depois de ter atingido a suaconcentração máxima. O formaldeído é menos estável e,portanto, com um aumento da temperatura (a temperaturaaumenta até que o oxigênio seja essencial e completamenteconsumido), 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 normaldehyde 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 (temperature increases until oxygen is essential and completely consumed), its concentration is reduced in part.

Na reação com o líquido refrigerante mostrada naFigura 3, através da introdução de gás frio quando a formaçãode metanol e de formaldeído é terminada, a temperatura de umperíodo final da reação é reduzida para inibir a decomposiçãodo 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 orendimento de oxigenados para o sistema como uma função darelação entre a reciclagem dos gases de hidrocarboneto. Émostrado um gráfico que ilustra a utilização do gás deMichigan Antrim que tem 97% de CH4 e 1% de N2. Sob esteaspecto, o gráfico mostra um aumento significativo norendimento do produto, utilizando a mesma corrente de entradae com pouco aumento nos custos financeiros. Uma vez que osistema controla eficientemente a pressão e integra autilização de energia do processo, os requisitos de energiasão minimizados, aumentando desse modo a economia total dosistema.Figure 4 is a graph illustrating the oxygenate delivery to the system as a function of linking recycling of hydrocarbon gases. A graph illustrating the use of Michigan Antrim gas which has 97% CH4 and 1% N2 is shown. Under this perspective, the graph shows a significant increase in product output using the same input stream and little increase in financial costs. Since the system efficiently controls pressure and integrates process energy use, energy requirements are minimized, thereby increasing overall system economy.

A Figura 5 representa um metano alternativo para ausina de metanol 150. A usina 150 é posicionada paraprocessar o metano do gás que está sendo descarregado de umcampo de óleo e gás combinado 152 ou de um campo de gás 154.A usina 150, que está localizada preferivelmente nasproximidades do furo de poço, é formada geralmente por umausina de processamento de gás 156, uma usina de processamentode líquido 158 e uma usina de produção de oxigênio 160. Asusinas de tratamento de água residual e de utilidade 162 e164 são associadas adicionalmente com a usina 150.Figure 5 depicts an alternative methane for methanol 150. The plant 150 is positioned to process the gas methane being discharged from a combined oil and gas field 152 or a gas field 154. The plant 150, which is located preferably near the borehole, it is generally formed by a gas processing plant 156, a liquid processing plant 158 and an oxygen production plant 160. Wastewater and utility water treatment plants 162 and 164 are additionally associated with the plant 150

Conforme mostrado na Figura 6, uma usina deprodução de oxigênio opcional 160 pode ser utilizada paraajudar na regulação da oxidação parcial da corrente dehidrocarboneto no reator 100. A usina de produção de oxigênio160 tem um compressor 161 acoplado a um trocador de calor 163que funciona para preparar o oxigênio comprimido para injeçãoa uma pluralidade de absorventes 165. Após ter passadoatravés dos absorventes, a corrente de oxigênio produzida écomprimida 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 functions to prepare the 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 deprocessamento de gás da usina 156 funciona geralmenteconforme descrito acima (vide a Figura 1). Sob este aspecto,a usina de processamento de gás 156 tem os compressores 170 e172 para aumentar a pressão de uma corrente de hidrocarbonetode entrada limpa 174. Esta corrente 174 é então dividida ereagida com o oxigênio no reator 100 para oxidar parcialmenteo 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 dereação e a temperatura e a pressão dentro do reator podem serajustados para controlar seletivamente a quantidade de CO2,H2O7 formaldeido e metanol que é produzida no reator 100. Osprodutos da reação 176 do reator são então transferidos àusina de processamento de líquido 158.It is anticipated that parameters such as the time of the reaction and the temperature and pressure within the reactor can be adjusted to selectively control the amount of CO2, H2O7 formaldehyde and methanol that is produced in reactor 100. Reactor reaction 176 products are then transferred to the amino acid. of liquid processing 158.

Conforme mostrado na Figura 8, a usina deprocessamento de líquido 158 funciona geralmente tal comodescrito acima para separar o metanol e o formaldeido dacorrente do produto de reação 176. São mostrados osdestiladores associados, os misturadores e os cilindros deevaporação que são utilizados para separar os materiaisconstituintes da corrente do produto de reação, conformedescrito em detalhes acima. Especificamente, o CO2 é removidoda corrente do produto de reação como o metanol e, casodesejado, o formaldeído. 0 depurador 134 (vide a Figura 5)impede a acumulação do CO2 e permite a captação física doformaldeído. 0 depurador 134 pode utilizar uma mistura demetanol e água para absorver fisicamente o formaldeído e oCO2 do circuito de reciclagem do gás de hidrocarboneto 135. Aeficiência do depurador 134, que pode operar adequadamentesem refrigeração, é possível devido à elevada pressãooperacional do circuito de reciclagem 135. Isto é oposto àsbaixas temperaturas criogênicas utilizadas pelos processos deabsorção tradicionais. Os gases entram no depurador 134 comoum gás "sujo" com alguma quantidade de formaldeído e de CO2presente. Estes componentes estarão presentes somente emquantidades relativamente diluídas, de modo que a funçãoabsorvente do metanol também seja relativamente pequena.As shown in Figure 8, liquid-processing plant 158 generally functions as described above to separate methanol and flowing formaldehyde from reaction product 176. The associated distillers, mixers and evaporation cylinders that are used to separate constituent materials from the reaction are shown. 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 for the physical capture of normaldehyde. The scrubber 134 may use a mixture of methanol and water to physically absorb the formaldehyde and CO 2 from the hydrocarbon gas recycling circuit 135. The efficiency of the scrubber 134, which can operate properly in cooling, is possible due to the high operating pressure of the recycling circuit 135. This is opposite to the low cryogenic temperatures used by traditional adsorption processes. The gases enter the scrubber 134 as "dirty" gas with some amount of formaldehyde and CO2 present. These components will be present only in relatively dilute quantities, so that the methanol absorbent function is also relatively small.

Conforme previamente mencionado, é previsto que asaída do reator pode ser seletivamente ajustada paraminimizar a quantidade de formaldeído que está sendoproduzida pela porção do processo de gás da usina 156. Emborao CO2 possa ser disperso, é especificamente previsto que oCO2 dos produtos de reação pode ser injetado, a uma distânciapredeterminada do poço, no chão, para aumentar a saída dopoço. Sob este aspecto, é previsto que o CO2 pode serinjetado a qualquer distância apropriada do poço de modo apermitir o aumento das pressões subterrâneas para aumentar asaída do gás ou do óleo do poço. Adicionalmente, é previstoque o CO2 pode ser injetado no invólucro do furo de poço ouna zona próxima ao furo de poço, para aumentar a saída do gásou do óleo e do poço de produção de gás.As previously mentioned, it is anticipated that the reactor outlet can be selectively adjusted to minimize the amount of formaldehyde that is produced by the gas portion of the plant 156. Although CO2 may be dispersed, it is specifically anticipated that the CO2 of the reaction products may be injected. , at a predetermined distance from the well on the ground to increase dope output. In this regard, it is anticipated that CO2 may be injected at any appropriate distance from the well to allow for increased ground pressures to increase the output of the well gas or oil. Additionally, it is anticipated that CO2 can be injected into the wellbore enclosure or in the area near the wellbore to increase gas or oil output and the gas production well.

Embora seja mostrada como uma usina com base naterra, é especificamente previsto que a usina 150 pode serassociada com um equipamento de óleo costa afora. Sob esteaspecto, a usina 150 deve estar no equipamento costa afora ouestar a uma distância curta predeterminada do equipamento,tal como imediatamente adjacente ao equipamento costa aforaem uma plataforma flutuável. No exemplo de um equipamentocosta afora, que esteja produzindo o gás natural,é previstoque o metanol convertido da corrente de hidrocarbonetocontendo metano será injetado em uma segunda porção dacorrente de hidrocarboneto contendo metano para incrementar ofluxo da corrente de hidrocarboneto a partir do poço de óleocosta afora para a terra. Este metanol é injetado parareduzir a formação de hidratos dentro da tubulação. 0 metanolassociado com o gás natural deve ser então removido dacorrente contendo hidrocarboneto depois que a corrente atingea costa.Although shown as a naterra-based plant, it is specifically envisaged that plant 150 may be associated with offshore oil rig. Under this view, plant 150 should be in shore equipment or at a predetermined short distance from the equipment, such as immediately adjacent to shore equipment on a floating platform. In the example of an offshore equipment producing natural gas, methanol converted from the hydrocarbon stream containing methane is predicted to be injected into a second stream of methane-containing hydrocarbon stream to increase the flow of hydrocarbon stream from the oil well to the outside. the land. 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 has reached shore.

É adicionalmente previsto que qualquer um dosoutros produtos de reação, a saber, CO2, água ou metanol,pode ser injetado diretamente nas formações subterrâneascontendo hidrocarboneto que circundam a plataforma ou um poçocom base na terra. Especificamente, é previsto que o metanolpode ser injetado nas estruturas de hidrato que circundam opoço de modo a aumentar a saída do gás natural de um poço deprodução 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 underground hydrocarbon-containing formations surrounding the platform or an earth-based well. Specifically, it is envisaged that methanol may be injected into the hydrate structures surrounding the option in order to increase the natural gas output from a natural gas producing well.

Retornando brevemente à Figura 5, é previsto que oCO2 pode ser injetado em uma porção do poço, sendo que ometanol ou outros produtos de reação podem ser injetados emoutras porções do poço. Nas situações em que o gás naturalpode ser encalhado ou pode ter teores de nitrogênio maioresdo que 4%, instalações podem ser providas para controlar oacúmulo de nitrogênio no circuito de reciclagem. Quando assaldas de qualquer poço particular 152, 154 estão baixas, éprevisto que uma única usina 100 que tem um processo truncadopode ser utilizada. Nestas situações, somente as porções dainstalação relacionadas à oxidação parcial da corrente dehidrocarboneto e as instalações associadas para a remoção doCO2 serão utilizadas perto do poço.Returning briefly to Figure 5, it is anticipated that CO 2 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 circuit. When assaults from any particular well 152, 154 are low, it is envisaged that a single plant 100 having a truncated process may be used. 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.

O CO2 removido pode ser coletado, disperso oureinjetado na terra. Imediatamente depois da remoção do gásnatural e do CO2 associado pelo depurador, os produtoslíquidos restantes podem ser transportados na forma líquidado local do poço a uma outra localização para a separação doformaldeído, do metanol e da água da corrente residual. Sobeste aspecto, é previsto que uma usina de processamento delíquido centralizada para finalizar o processamento dosprocessos líquidos (158) pode ficar localizada a umadistância significativa das localizações de gás naturalencalhado. Isto permite a utilização de uma instalação deprocesso líquida centralizada 158. Também é previsto que ascondições do reator podem ser ajustadas para produzir umafase líquida que contenha um tipo comercial de formalina.The removed CO2 can be collected, dispersed or re-injected into the earth. Immediately after removal of the natural gas and associated CO2 from the scrubber, the remaining liquid products can be transported in the local liquid form from the well to another location for the separation of formaldehyde, methanol and water from the waste stream. In this regard, it is envisaged that a centralized deliquid processing plant to complete the processing of the liquid processes (158) may be located at a significant distance from the scrambled 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 apresentadana Figura 9. O ar 902 é introduzido no compressor 934 e éentão refrigerado no trocador de calor 904 para a aplicação aum separador de nitrogênio 906 ou a um separador denitrogênio 908. A alimentação de oxigênio é armazenada notanque 962 e é comprimida com o compressor 910 para aintrodução como uma corrente de alimentação contendo oxigêniono sistema de reator 914 após o aquecimento no aquecedor 912.A further embodiment of process 900 is shown in Figure 9. Air 902 is introduced into compressor 934 and then cooled in heat exchanger 904 for application to a nitrogen separator 906 or to a nitrogen separator 908. Oxygen feed is stored at 962 and is compressed with compressor 910 for introduction as an oxygen-containing feed stream reactor system 914 after heating in heater 912.

A alimentação bruta contendo alcano 926 (pelo menos um alcanoC1-C4, principalmente metano ou gás natural) é comprimida nocompressor 92 8 e é misturada com a reciclagem de alcano dodepurador 92 0 para uma pressurização adicional no compressor922 e troca transversal térmica com o reator da corrente deproduto 936 do reator no trocador de calor 930. A corrente dereciclagem provê preferivelmente uma proporção da porcentagemem peso de aproximadamente 4:5 a aproximadamente 20:21 dealcano na corrente de alimentação contendo alcano ao reator914. Em uma realização, onde o depurador 920 é pressurizadoaté uma pressão na ordem do sistema de reator 914 (vide asFiguras 12 a 24B e o texto em anexo para detalhes adicionaisnos desenhos de reator para o sistema de reator 914), ocompressor 922 pode ser um soprador centrífugo (compressor dedeslocamento não-positivo). Após a troca transversal térmicacom o reator da corrente de produto 93 6 do reator no trocadorde calor 93 0, o alcano bruto combinado e a corrente dereciclagem são aquecidos no trocador de calor 932 para proveruma corrente de alimentação contendo alcano ao sistema dereator 914. As realizações do sistema de reator 914 sãodescritas adicionalmente nas Figuras 12 - 24B. O depurador920 opera para absorver o dióxido de carbono e os oxigenadosde alquila (por exemplo, sem limitação, metanol, etanol eformaldeído) ao prover uma corrente de reciclagem para acombinação com o alcano fresco para prover uma corrente dealimentação ao compressor 922. Uma purga na válvula 924remove os componentes inertes não-reativos (por exemplo, semlimitação, nitrogênio) do circuito do processo do reator-depurador para aumentar a utilização eficiente do sistema dereator 914. Um resfriamento brusco do líquido refrigerante aosistema de reator 914 também é ativado opcionalmente a partirda válvula 938. O fundo líquidos do depurador 920 é enviadoao cilindro de evaporação 918 onde o vapor elevado 942 sesepara da corrente do produto 94 0 (compreendendo, porexemplo, e sem limitação, metanol, etanol e formaldeído). Ooxidante de forno ou térmico 916 oxida os gases residuaispara descarga na atmosfera. O processo 900 é útil para proverum material líquido para processamento adicional em um outrolocal nos oxigenados de alcano purificados ou para prover umamistura de oxigenado de alcano útil para um combustível ououtra utilização similar onde a pureza exata não é essencial.The 926 alkane-containing raw feed (at least one C1-C4 alkane, mainly methane or natural gas) is compressed into compressor 92 8 and is mixed with recycle alkane recycling 92 0 for further pressurization on compressor 922 and thermal cross-exchange with the reactor. reactor product stream 936 in heat exchanger 930. The recycle stream preferably provides a weight percent ratio of from about 4: 5 to about 20:21 of the alkane in the alkane-containing feed stream to reactor 914. In one embodiment, where the 920 scrubber 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), the 922 compressor may be a blower. centrifuge (non-positive displacement compressor). After thermal cross exchange with the reactor product stream reactor 93 6 in heat exchanger 93 0, the combined crude alkane and the recycle stream are heated in heat exchanger 932 to provide an alkane containing feed stream to the reactor system 914. The embodiments of reactor system 914 are further described in Figures 12 - 24B. The scrubber 920 operates to absorb carbon dioxide and alkyl oxygenates (eg, without limitation, methanol, ethanol and formaldehyde) by providing a recycle stream for combining with fresh alkane to provide a feed stream to compressor 922. A valve bleed 924 removes the nonreactive inert components (eg, limitless, nitrogen) from the scrubber reactor process circuit to increase efficient utilization of the 914 reactor system. Sudden coolant cooling to the 914 reactor system is also optionally activated from the valve. 938. The liquid bottom of the scrubber 920 is sent to the evaporation cylinder 918 where the high steam 942 is separated from the product stream 900 (comprising, without limitation, methanol, ethanol and formaldehyde). Oven or thermal oxidizer 916 oxidizes waste gases for discharge into the atmosphere. Process 900 is useful for providing a liquid material for further processing at a local location 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 processo1000 com um circuito do processo de extremidade anterioressencialmente similar ao processo 900 apresentado na Figura9, mas incorporando um sistema de destilação in-situ 1002para separar o metanol no vapor 1004 (para o absorvente nodepurador), a água purificada na corrente 1006 para autilização no cilindro de desmontagem 1012 e a geração dometanol purificado 1008 e da corrente residual 1010. Ocilindro de desmontagem 1012 provê a separação inicial dolíquido da corrente do produto do reator antes da introduçãodo 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 purifier), water 1006 for use in the disassembly cylinder 1012 and the generation of purified ethanol 1008 and residual current 1010. Disassembly oscillator 1012 provides for the initial initial separation of the reactor product stream prior to the introduction of the remaining reactor product stream into the scrubber. .

A Figura 11 apresenta uma realização do processo1100 para gerar uma corrente de produto de metanol eformaldeído com um circuito de processo de extremidadeanterior essencialmente similar ao processo 900 apresentadona Figura 9, mas incorporando um sistema de destilação deformaldeído in-situ 1110 e um sistema de destilação demetanol 1108 para gerar a corrente de produto de metanol1102. A corrente do sistema de destilação de metanol 1108refrigera a parte superior do sistema de destilação deformaldeído 1110 para separar o dióxido de carbono (correntede produto 1106) e o formaldeído (corrente de produto 1104)no absorvente-misturador 1116. Uma corrente de reciclagem demetanol ao depurador é extraída do sistema de destilação demetanol 1108 e é resfriada no resfriador 1112 para prover umdepurador de alta eficiência para condensar a corrente doproduto do reator. O oxidante de forno ou térmico 1114 oxidauma 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 paraaumentar desse modo a utilização eficiente do reator.Figure 11 shows an embodiment of process 1100 for generating an eformaldehyde methanol product stream with an anterior end process circuit essentially similar to process 900 shown in Figure 9, but incorporating an in situ deformaldehyde distillation system 1110 and a methanol distillation system 1108 to generate the methanol product stream1102. The methanol distillation system stream 1108 cools the upper part of the deformaldehyde distillation system 1110 to separate carbon dioxide (product stream 1106) and formaldehyde (product stream 1104) in the 1116 absorbent-mixer. The scrubber is extracted from the 1108 methanol distillation system and is cooled in the cooler 1112 to provide a high efficiency scrubber to condense the reactor product stream. 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 possaser utilizado com qualquer um dos processos descritos acimacomo um reator 100 e/ou um reator 914, realizações preferidasdo reator são descritas na discussão das Figuras 12 a 24B.Although 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 embodiments of the reactor are described in the discussion of Figures 12 to 24B.

Retornando agora a uma consideração mais profundada cinética na reação e nas realizações adicionais paraprover um sistema de reator aprimorado para executar a reaçãototal para a oxidação parcial de gás natural em metanol, formaldeído e outros oxigenados, diversas instalações deprodução compactas foram descritas nas Figuras 1 a 11, asquais são apropriadas para alimentações pequenas e isoladasde gás natural (gás encalhado) . Os novos sistemas de reatorpara estes processos também são descritos começando com a Figura 12 e, mais especificamente, conforme observado nasFiguras 12 e 20. As considerações iniciais nestes desenhos dereator derivam da natureza da própria reação de oxigenaçãodireta total.Returning now to a deeper consideration of reaction kinetics and additional realizations to provide an improved reactor system to perform the full reaction for partial oxidation of natural gas in 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 atravésde um sistema de reator de fluxo continuo e aquecido sobcondições para otimizar a formação de metanol e paramanipular a temperatura do reator, a pressão total e ocombustível (por exemplo, sem limitação, o gás natural) paraa relação de oxidante para controlar as quantidades relativasdos produtos da reação. A reação é uma oxidação parcial de umcombustível Ci-C4, tal como o gás natural, por um oxidante,por oxigênio, pelo ar ou por outro composto contendo oxigênioapropriado (preferivelmente o oxigênio no ar ou, com maispreferência, o oxigênio). A mistura contém um excessosubstancial de combustível (por exemplo, sem limitação, gásnatural) para impedir a combustão completa para produtosindesejados tais como o dióxido de carbono e a água.A reação é uma reação de cadeia ramificada eexotérmica. A ramificação da cadeia causa uma aceleração dataxa da reação através do crescimento quadrático doscarreadores de cadeia. As reações deste tipo sãocaracterizadas por um período de indução durante o qual asconcentrações do carreador de cadeia se acumulam até o pontoem que ocorre uma ascensão bastante rápida na velocidade e natemperatura da reação. A ascensão bastante rápida navelocidade da reação se dá por causa da taxa de crescimentoquadrático dos carreadores de cadeia e a ascensão bastanterápida na temperatura se dá por causa do aumento da taxa degeração de calor que acompanha a velocidade da reação. Oconsumo completo de oxidante, o reagente limitador, ocorreantes que o combustível (por exemplo, sem limitação, gásnatural) seja inteiramente consumido, o que limita o aumentoda temperatura. A relação entre o oxidante e o combustível(por exemplo, sem limitação, gás natural) é arranjada de modoque a seletividade para a formação do metanol seja otimizada.In the general view, the reaction method comprises the passage of 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, total pressure and fuel (e.g., without limitation, natural gas) stops the oxidant ratio to control the relative amounts of reaction products. The reaction is a partial oxidation of a C1-C4 fuel, such as natural gas, an oxidant, oxygen, air, or another appropriate oxygen-containing compound (preferably oxygen in the air or, more preferably, oxygen). The mixture contains an excess fuel (eg, without limitation, natural gas) to prevent complete combustion for unwanted products such as carbon dioxide and water. The reaction is a branched and exothermic chain reaction. Chain branching causes a rapid rate of reaction through the quadratic growth of chain carriers. Reactions of this type are characterized by an induction period during which the chain carrier concentrations accumulate to the point that a rather rapid rise in reaction speed and temperature occurs. The rather rapid rise in reaction speed is due to the quadratic growth rate of chain carriers, and the rapid enough rise in temperature is due to the increase in the heat generation rate that accompanies the rate of reaction. The complete consumption of oxidant, the limiting reagent, even though the fuel (eg, without limitation, natural gas) is fully consumed, which limits the increase 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 melhorseletividade para o metanol e outros oxigenados são tal comosegue. A composição da mistura de reação, após ter combinadoa corrente de alimentação contendo alcano e a corrente dealimentação contendo oxigênio, deve ser de aproximadamente 1%molar ao oxidante de aproximadamente 10% molar, com maispreferência de aproximadamente 2% molar a aproximadamente 5%molar de oxidante e com a máxima preferência aproximadamente2,5% molar de oxidante. A pressão total dos gases no sistemade reator deve estar na faixa de aproximadamente 6 MPa aaproximadamente 10 MPa, com mais preferência deaproximadamente 7,5 MPa a aproximadamente 9 Mpa, e com amáxima preferência de aproximadamente 8 Mpa. A temperatura daparede do sistema de reator deve estar na faixa deaproximadamente 600 K a aproximadamente 900 K, e com maispreferência de aproximadamente 723 K a aproximadamente 823 K.0 tempo de residência total do reator deve estar na faixa deaproximadamente 1 segundo a aproximadamente 4 0 segundos, commais preferência de aproximadamente 1 segundo aaproximadamente 10 segundos, e com a máxima preferência deaproximadamente 1 segundo a aproximadamente 2,5 segundos.Reaction conditions which favor a 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 mole% to about 10 mole% oxidant, more preferably from about 2 mole% to about 5 mole%. oxidant and most preferably approximately 2.5 mol% 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 temperature of the reactor system wall should be in the range of approximately 600 K to approximately 900 K, and most preferably from approximately 723 K to approximately 823 K.0 The total reactor residence time should be in the range of approximately 1 second to approximately 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 ficacompreendida na faixa de aproximadamente 0,35 a pelo menos0,60 com seletividades mais baixas para os outros oxigenadosda corrente de alimentação contendo alcano. A conversão dometano é de aproximadamente 10% e a conversão dos outroscomponentes do hidrocarboneto do gás natural é comparável.Após a reação, a separação e reciclagem dos hidrocarbonetosnão-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. Domethane conversion is approximately 10% and the conversion of the other hydrocarbon components from natural gas is comparable. After reaction, separation and recycling of unreacted hydrocarbons is performed.

Para a operação contínua, o combustível (porexemplo, um alcano Ci-C4 ou alcanos ou Ci-C4 tais como aquelesprovidos no gás natural) e o oxidante devem ser bemmisturados. Para esta finalidade uma câmara/reator de misturaé provido para misturar completamente os componentes dareação e também para induzir a geração de radicais livres dealquila (por exemplo, sem limitação, metila) que são entãocontidos na corrente de saída da câmara de mistura. Sob esteaspecto, a câmara de mistura prove, portanto, eficazmente,uma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada("câmara de reação de retromistura") em um sistema de reatorque tem uma câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada em comunicação fluida com um reator de fluxotubular para realizar a reação total. Embora não entreidealmente em um modelo de reator de tanque clássico agitadocontinuamente ou em um modelo de reator de fluxo tubularclássico, a câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada das realizações tem uma série de aspectos queindica um caráter operacional que tem mais de um reator detanque agitado continuamente ou uma afinidade do modelo CSTR(denotado adicionalmente como um reator de tanque agitado dealimentação contínua ou CFSTR; ainda denotado adicionalmentecomo um reator de fluxo de retromistura de estadoestacionário) em vez de uma afinidade do modelo de reator defluxo tubular ou de plugue. A câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada tem um espaço-tempo,respectivo a uma taxa de alimentação combinada da corrente dealimentação contendo alcano e da corrente de alimentaçãocontendo oxigênio, de aproximadamente 0,05 segundo aaproximadamente 1,5 segundo (um espaço-tempo preferivelmentecontemplado é de aproximadamente 0,1 segundo) de modo que asalimentações possam ser eficazmente misturadas e de modo queum período de indução inicial para gerar os radicais livresde alquila (por exemplo, sem limitação, os radicais livres demetila) possa ser acomodado antes que a corrente do produtoda câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada(radicais livres de metano, oxigênio e metila) sejaalimentada ao reator de fluxo tubular para uma reaçãoadicional no metanol. Em uma realização preferida, o desenhoda câmara de reação de retromistura injetavelmente misturadapermite a mistura injetável de alcano Ci-C4 e de correntes dealimentação contendo oxigênio para agitar as correntes demaneira turbulenta e para agitar eficazmente de maneiraturbulenta a câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada. Sob este aspecto, a geração de radicais livres demetila é percebida como sendo a primeira reação da etapacinética no conjunto das reações da etapa cinética queatingem a oxigenação direta do metano em metanol (umrespectivo oxigenado de alquila), e a utilização de umacâmara de reação de retromistura injetavelmente misturadaantes de um reator de fluxo tubular permite um grau deliberdade para a otimização independente desta etapa deindução de radical livre de metila. Outros radicais livresderivados de alcanos C2-C4 devem ter geralmente um período deindução mais curto do que o radical livre de metila sobcondições comparáveis. As sub-reações cinéticas deramificação de cadeia subseqüentes (etapas de sub-reaçãocinética) cobrem então os radicais livres de metila e outroscomponentes da corrente do produto da câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada ao metanol e outrosprodutos; estas sub-reações posteriores são mais bemcontroladas no ambiente do reator de fluxo tubular querecebeu tradicionalmente o metano misturado (mas não-reagido)(alcano) e o oxigênio de sistemas prévios.For continuous operation, the fuel (eg a C1 -C4 alkane or C1 -C4 alkanes such as those provided in natural gas) and the oxidizer must be well mixed. For this purpose a mixing chamber / reactor is provided for completely mixing the silvering components and also for inducing generation of free radicals (e.g., without limitation, methyl) which are then contained in the mixing chamber output stream. From this point of view, the mixing chamber thus effectively provides an injectably mixed back-mix reaction chamber ("back-mix reaction chamber") in a reactor system because it has an injectably back-mixed reaction chamber mixed in fluid communication with a reactor. flow tube to perform the total reaction. Although not interideally in a continuously stirred classic tank reactor model or in a classic tubular flow reactor model, the achievably injectable retromix reaction chamber of embodiments has a number of aspects that indicate an operational character that has more than one continuously stirred or reactive detonator. an affinity of the CSTR model (additionally denoted as a continuous feed agitated tank reactor or CFSTR; further denoted as a stationary state back mix flow reactor) rather than an affinity of the tubular or plug flow reactor model. The injectably mixed reaction-mixing reaction chamber has a spacetime, corresponding to a combined feed rate of the alkane-containing feed stream and the oxygen-containing feed stream, from approximately 0.05 seconds to approximately 1.5 seconds (a preferentially contemplated spacetime is 0.1 seconds) so that the feeds can be effectively mixed and so that an initial induction period to generate the alkyl free radicals (e.g., without limitation, the methyl free radicals) can be accommodated before the product stream injectably mixed back-reaction 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 allows the injectable mixture of C1-C4 alkane and oxygen-containing feed streams to agitate the turbulent currents and to effectively shake the injectably-mixed back-mix reaction chamber. In this respect, the generation of free radicals of methyl is perceived as the first reaction of kinetics in the reactions of the kinetic step that cause direct oxygenation of methane in methanol (an alkylated oxygenate), and the use of a back-reaction reaction chamber. Injectable mixtures of a tubular flow reactor allow a degree of deliberation for the independent optimization of this methyl free radical induction step. Other free radicals derived from C2 -C4 alkanes should generally have a shorter induction period than the methyl free radical under comparable conditions. Subsequent chain-giving kinetic sub-reactions (kinetic sub-reaction steps) then cover the methyl free radicals and other components of the reaction chamber product stream injectably mixed with methanol and other products; These later sub-reactions are best controlled in the environment of the tubular flow reactor which has traditionally received mixed (but unreacted) methane (alkane) and oxygen from previous systems.

O sistema de reator provê conseqüentemente diversosgraus de liberdade (por exemplo, sem limitação, espaço-tempo,temperatura e mistura injetável do reator, conforme discutidoadicional e subseqüentemente na presente invenção) paraaumentar a(s) sub-reação(ões) da série cinética inicial etambém para aumentar, com alguma independência das condições,a(s) sub-reação(ões) em série cinética(s) inicial(is), assub-reações em série cinéticas subseqüentes no conjunto totalde sub-reações que combinam para conseguir a reação deoxidação direta total de pelo menos um alcano Ci-C4 em pelomenos um respectivo oxigenado de alquila.The reactor system therefore provides several degrees of freedom (for example, without limitation, spacetime, temperature, and injectable reactor mix, as discussed further and subsequently in the present invention) to increase the initial kinetics sub-reaction (s). and also to increase, with some independence of conditions, the initial kinetic series sub-reaction (s), subsequent kinetic series sub-reactions in the total set of sub-reactions that combine to achieve the reaction. total direct deoxidation of at least one C1 -C4 alkane in at least one respective alkyl oxygenate.

Com respeito ao metano na corrente de alimentaçãocontendo alcano, a indução de radicais livres de metila nacâmara/reator de mistura (a câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada) é um desvio evidente dosensinamentos 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 misturadassomente 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 chamber / mixing reactor (the injectably mixed back-reaction reaction chamber) is a clear departure from prior teachings of documents such as U.S. Patent No. 4,300,961. No. 4,982,023 and U.S. Patent No. 4,618,732 which, as noted in the Fundamentals, indicate that feed streams should be mixed only prior to introduction into a reactor.

Os reagentes são alimentados na câmara/reator demistura (a câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada) em correntes separadas. Na emergência de umaemergência da câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada, os reagentes são então alimentados ao reator defluxo tubular. A mistura deve ser efetuada completamente, como objetivo de atingir uma distribuição uniforme ouessencialmente uniforme da concentração do reagente nacorrente do produto da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada. Isto é necessário para evitar aoxidação dos produtos desejados - o metanol e outrosoxigenados. Tal oxidação ocorre de outra maneira nas regiõesnão completamente misturadas onde há concentraçõesrelativamente elevadas de oxidante, com redução proporcionaldo rendimento do produto. Sob este aspecto, o tempo demistura na câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada deve ser relativamente breve comparado ao tempo deresidência em um reator de fluxo tubular. Em vista dos temposde residência preferidos totais para o sistema de reator comoum todo, de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 2,5segundos, o tempo de residência na câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada deve ser de pelo menos0,1 segundo. Sob este aspecto, a mistura turbulenta real dosgases pode ser obtida em menos de 1 ms. Embora haja diversasrealizações para obter uma mistura satisfatória, conformeserá descrito em seguida, uma realização preferida para autilização com os tempos de residência mais curtos utilizaessencialmente jatos turbulentos opostos com um cone difusordesviador que tem a sua lateral tendendo para o ápice(extremidade apical) mais perto de um reator de fluxotubular. A finalidade do cone é minimizar os longos tempos deresidência para as subporções do conteúdo da câmara de reaçãode retromistura injetavelmente misturada em vista dareatividade elevada dos radicais livres de alquila (porexemplo, metila).The reagents are fed into the blending chamber / reactor (the injectably mixed back reaction chamber) into separate streams. In the emergence of an emergence from the injectably mixed back-reaction reaction chamber, the reagents are then fed to the tubular flow reactor. Mixing should be carried out completely in order to achieve a uniform or essentially uniform distribution of the reactant concentration in the product of the unmixedly mixed back-reaction reaction chamber. This is necessary to prevent oxidation of the desired products - methanol and other oxygenates. Such oxidation occurs otherwise in regions not completely mixed where there are relatively high concentrations of oxidant, with proportional reduction in product yield. In this respect, the time of mixing in the injectably mixed back-reaction reaction chamber should be relatively brief 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 injectable mixed-reaction reaction chamber should be at least 0.1 second. In this regard, the actual turbulent mixture of gases 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 is essentially opposite turbulent jets with a diffuser diverter cone which has its side tending toward the apex (apical end) closer to one another. a flowotubular reactor. The purpose of the cone is to minimize the long residence times for the sub-portions of the injectably mixed back reaction reaction chamber contents in view of the high reactivity of alkyl free radicals (eg methyl).

As paredes do reator devem ser inertes no ambientequímico da reação. 0 material de construção do reator deveser o aço, preferivelmente o aço inoxidável, para conter apressão total necessária. Uma vez que uma superfície de açodiminui a seletividade do metanol, o aço é revestidopreferivelmente com um revestimento inerte, tal como Teflon™ou uma cera orgânica. A inserção de uma camisa de Pyrex™ oude quartzo no reator também provê uma superfícierelativamente inerte.The reactor walls must be inert in the chemical environment of the reaction. The reactor construction material should be steel, preferably stainless steel, to contain the required total pressure. Since a sugar surface decreases methanol selectivity, the steel is preferably coated with an inert coating such as Teflon ™ 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 nasaída da câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada para aumentar a queda de pressão entre a câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada e o reator defluxo tubular e atinge, desse modo, uma característica degiro superior do tempo de residência desejado (grau deliberdade de controle) na câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada. Em uma realização preferida, odefletor de restrição de fluxo (anteparo com aberturas parapermitir uma posição fluida) é conveniente e axialmentemóvel, de modo que posições alternativas do defletor possamser dispostas ao configurar sob medida o espaço-tempo eficazna câmara de reação de retromistura injetavelmente misturadaantes de uma execução do processo ou durante uma execução doprocesso. Em uma realização preferida, o defletor derestrição de fluxo fica em proximidade adicional a umcomponente de bloqueio que é conveniente e axialmente móvel,de modo que posições variáveis do defletor (anteparo) possamser definidas ao obstruir parcialmente as aberturas no defletor (anteparo) ao configurar sob medida o espaço-tempoeficaz na câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada antes de uma execução do processo ou durante umaexecução do processo; esta característica provê um outro graude liberdade para o controle operacional.A flow limiting deflector is positioned at the outlet of the injectably mixed back-reaction reaction chamber to increase the pressure drop between the injectably mixed back-reaction chamber and the tubular flow reactor and thereby achieves a superior characteristic of the desired residence time. (degree 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 custom-setting the effective spacetime in the injectably blended retromix reaction chamber a process run or during a process run. In a preferred embodiment, the flow restricting deflector is in close proximity to a locking component that is convenient and axially movable, so that variable deflector positions (bulkhead) can be set by partially obstructing the openings in the deflector (bulkhead) when configuring under measuring the effective spacetime in the injectably mixed back-reaction reaction chamber prior to a process execution or during a process execution; This feature provides another degree of freedom for operational control.

Retornando agora a uma vista geral do reator defluxo tubular, a posição axial de temperatura máxima écompletamente sensível à temperatura da entrada do reator, àvazão total e à composição do reagente. Flutuações emqualquer uma destas quantidades podem fazer com que a posiçãodo "ponto quente" do reator se mova. Em um caso extremo, o"ponto quente" pode se mover para fora do recipiente dareação e, desse modo, afetar adversamente o desempenho. 0reator de fluxo tubular é equipado, portanto, preferivelmenteem uma realização com um termopar que pode ser transferidoaxialmente (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 perfilde temperatura do reator de fluxo tubular ao longo do eixo dofluxo permite o monitoramento da temperatura. O conjunto determopares monitora a distribuição axial da temperatura defase gasosa no reator, e as medições dos termopares tambémsão 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 and reagent composition. Fluctuations in any of these quantities may cause the "hot spot" position of the reactor to move. In an extreme case, the "hot spot" may move out of the darning container and thus adversely affect performance. The tubular flow reactor is therefore preferably equipped with an 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 set of thermocouples 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 podempassar por uma decomposição térmica às altas temperaturas doreator de fluxo tubular, tendo por resultado a perda doproduto. Tal decomposição é minimizada pela refrigeração doconteúdo do reator em um local imediatamente a jusante do"ponto quente". Uma vez que a refrigeração da parede não ésuficientemente responsiva, uma realização preferida empregaa injeção de um gás frio por meio de um tubo cuja posiçãoaxial também pode ser alterada por meio de uma vedaçãodeslizante. O gás frio é preferivelmente gás natural, masdióxido de carbono, nitrogênio ou uma outra substância inertetambém podem ser utilizados.Methanol, formaldehyde and other oxygenates may undergo thermal decomposition at high temperatures in the tubular flow reactor, resulting in the loss of the product. 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 injection of a cold gas through a tube 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 seçãotransversal simplificada 1200 de um sistema de reator que temuma câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada1202 em acoplamento próximo ao reator de fluxo tubular 1204,de modo que um sistema de reator que tem uma câmara de reaçãode retromistura injetavelmente misturada em comunicaçãofluida com um reator de fluxo tubular é provido para um dosprocessos descritos conjuntamente com as Figuras 1 a 11. Asseções principais da câmara e do reator do sistema de reatorsão alinhadas ao longo do eixo geométrico 1220 com a câmarade reação de retromistura injetavelmente misturada que tem oinvólucro 1206 (que define o volume interno 1234 com umasuperfície cilíndrica em cooperação com o anteparo 1232). Oreator de fluxo tubular 1204 tem o invólucro 1210 que defineo volume interno 124 8 em cooperação com a seção do reator defluxo tubular deslizável 1204, que tem o invólucro 1208, ecom o anteparo 1232. Uma corrente de alimentação de gáscontendo alcano (uma primeira corrente de fluido) entraatravés da entrada de gás de alcano 1222 e das entradas degás de alcano similares, conforme descrito. Uma corrente dealimentação de gás contendo oxigênio (uma segunda corrente defluido) entra através da entrada de gás de oxigênio 1224 e dodesviador/distribuidor cônico 1226. O desviador/distribuidorcônico 1226 tem uma base cônica (base 1614 da Figura 16)conectada a uma porção do invólucro 1206 em uma disposiçãooposta ao anteparo 1232. Uma saída da câmara de reação deretromistura é estabelecida pelo anteparo (defletor) 1232 epela posição 1270 (com suas posições fluidas associadasmostradas mais detalhadamente nas Figuras 17A e 17B) e ocomponente de bloqueio opcional 1230. 0 anteparo (defletor)1232 e o componente de bloqueio opcional 123 0 (para adefinição da posição variável na operação em tempo real dosistema de reator) apresentam posições tais como a posição1270 a alimentação para a corrente de produto da câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada 12 02 aoreator de fluxo tubular 1204. O reator de fluxo tubular 1204tem, portanto, uma entrada do reator de fluxo tubular emcomunicação fluida através da posição 1270 com a saída dacâmara de reação de retromistura 1202 no anteparo (defletor)1232 e no componente de bloqueio 1230. A entrada de gás dealcano 1222 (juntamente com as entradas similares de gás dealcano conforme descritas) e a entrada de gás de oxigênio1224 com o desviador/distribuidor cônico 1226 e a abertura deentrada de oxigênio 1228 (juntamente com entradas similaresde gás de alcano como descritas) são configuradas(posicionadas e feitas sob medida com respeito aos fluxos dascorrentes de alimentação contendo alcano e contendo oxigênio)para agitar de maneira turbulenta os componentes da reaçãodentro do volume interno 1234 da câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada 12 02 pela misturainjetável da corrente de alimentação de gás contendo alcano eda corrente de alimentação de gás contendo oxigênio.Figure 12 shows a simplified cross-sectional view 1200 of a reactor system having an injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 coupled near the tubular flow reactor 1204, such that a reactor system having an injectably mixed back-reaction reaction chamber in fluid communication with a tubular flow reactor is provided for one of the processes described in conjunction with Figures 1 to 11. Main sections of the reactor system chamber and reactor aligned along the 1220 geometry axis with the injectably mixed backward reaction chamber having housing 1206 (which defines internal volume 1234 with a cylindrical surface in cooperation with bulkhead 1232). The tubular flow reactor 1204 has the housing 1210 which defines the internal volume 124 8 in cooperation with the section of the sliding tubular flow reactor 1204 which has the housing 1208 and the bulkhead 1232. An alkane-containing gas supply stream (a first stream of fluid) through the 1222 alkane gas inlet and similar alkane degass inlets as described. An oxygen-containing gas supply stream (a second defluent 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 the housing 1206 in an array opposite the bulkhead 1232. An exit from the blending 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 member 1230. The bulkhead (deflector) 1232 and optional locking component 123 0 (for variable position setting in real-time operation of the reactor system) have positions such as position1270 the feed to the chamber product stream injectable mixed backwash 12 02 aoreator 1204 tubular flow reactor. The 1204 tubular flow reactor therefore has a tubular flow reactor inlet with fluid communication through position 1270 with the back-mix reaction chamber output 1202 in the shield (baffle) 1232 and in the locking component 1230. The dealcano gas inlet 1222 (together with the similar dealcano gas inlets as oxygen gas inlet 1224 with tapered diverter / distributor 1226 and oxygen inlet port 1228 (along with similar alkane gas inlets as described) are configured (positioned and tailored with respect to the supply current flows containing alkane and oxygen containing) to turbulently stir the reaction components within the internal volume 1234 of the injectable mixed-reaction reaction chamber 12 02 by the injectable mixing of the alkane-containing gas feed stream and the oxygen-containing gas feed stream.

O reator de fluxo tubular 1204 tem uma saída doreator de fluxo tubular 1260, e o reator de fluxo tubular1204 tem uma entrada de gás refrigerante 1274 disposta entreuma entrada do reator de fluxo tubular a partir das posições(posição 1270) no anteparo 1232 e uma saída do reator defluxo tubular 1260 para receber uma corrente de gásrefrigerante (que entra na porta de entrada de refrigeração1236 e então na porta de entrada interna de gás refrigerante1250 antes de prosseguir para a entrada de gás refrigerante1274) e, desse modo, refrigera com resfriamento brusco oreator de fluxo tubular 1204. Sob este aspecto, a entrada degás refrigerante 1274 em uma realização fica em um tuboalongado (tubo 1262) com pelo menos uma abertura 1274 (videas Figuras 18A e 18B para os detalhes em seção transversalrespectivo ao eixo geométrico 122 0) para condução do fluxo deresfriamento brusco refrigerante no espaço do reator 1248. Otubo 1262 coopera com o tubo guia 1264. Em uma realização, otubo 1262 gira dentro do tubo guia 1264 para regular aquantidade de resfriamento brusco aplicado a uma posição. Emuma realização alternativa, o tubo 1262 é axialmentedeslizável (com referência ao eixo geométrico 1220) para oposicionamento dentro do reator de fluxo tubular 12 04 e paraa provisão de resfriamento brusco local. Contudo, em umaoutra realização, o tubo 12 62 gira dentro do tubo de guia12 64 para regular a quantidade de resfriamento bruscoaplicada a uma posição e é também axialmente deslizável (comreferência ao eixo geométrico 1220) para o posicionamentodentro do reator de fluxo tubular 12 04 e para a provisão deresfriamento brusco local. Os componentes com resfriamentobrusco (incluindo as referências dos desenhos 1262, 1250,1236, 1264 e 1274) oferecem, portanto, um grau de liberdadepara o controle do perfil de temperatura ao longo do eixogeométrico 1220 dentro do reator de fluxo tubular 1204. Ostermopares tais como o termopar 1216 e termopares similares,tal como descrito, oferecem medições para o perfil detemperatura em uma realização. Um termopar deslizante 1214(com sensor de termopar 1272 e vedado com vedação deslizante1212 ao invólucro 1210) provê medições para o perfil detemperatura em uma outra realização. A Figura 12 mostra umarealização que tem termopares estacionários tais como otermopar 1216, bem como um termopar deslizante 1214 (comcabeça de termopar 1272).Tubular flow reactor 1204 has an outlet for tubular flow reactor 1260, and tubular flow reactor1204 has a refrigerant gas inlet 1274 disposed between a tubular flow reactor inlet from positions (position 1270) in bulkhead 1232 and an outlet 1260 tubular flow reactor to receive a coolant stream (which enters the refrigerant inlet port 1236 and then the internal refrigerant gas inlet port 1250 before proceeding to the refrigerant gas inlet 1274) and thereby cools with oreatus cooling. In this regard, the refrigerant inlet 1274 in one embodiment is in an elongated tube (tube 1262) with at least one aperture 1274 (see Figures 18A and 18B for details in cross-section relative to the geometric axis 122 0) to conduction of the quench cooling flow in the reactor space 1248. The 1262 tube cooperates with the guide tube 1264. In one embodiment , tube 1262 rotates within guide tube 1264 to regulate the amount of rough cooling applied to one position. In an alternative embodiment, tube 1262 is axially slidable (with reference to geometry axis 1220) for opposing within tubular flow reactor 1204 and for providing local quenching. However, in another embodiment, tube 1262 rotates within guide tube1264 to regulate the amount of abrupt cooling applied to one position and is also axially slidable (with reference to geometry axis 1220) for positioning within tubular flow reactor 1204 and for the provision of local rough cooling. Twice-cooled components (including drawing references 1262, 1250, 1236, 1264, and 1274) thus provide a degree of freedom for temperature profile control along the eixogeometric 1220 within the tubular flow reactor 1204. Ostermopars 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 seal1212 to housing 1210) provides measurements for the temperature profile 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 1210que define o volume interno 1248 em cooperação com a seção doreator de fluxo tubular deslizável 1204 que tem o invólucro1208 e que tem também o anteparo 1232 (com componente debloqueio opcional 1230 para prover a posição 1270 como umaposição variável em seção transversal). O anteparo 1232 e ocomponente de bloqueio 123 0 estão na interface vedada demaneira deslizável ao invólucro da câmara de reação deretromistura 1206 e são, portanto, unidas eficazmente à seçãodo reator de fluxo tubular deslizável 1204 que tem oinvólucro 1208. A seção de invólucro 1208 fica, portanto, nainterface vedada de maneira deslizável ao invólucro 1210 etambém ao invólucro 1206, sendo que as vedações 1244, 1246 e1238 conferem isolamento do ambiente externo. A câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada 1202 tem umvolume interno da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada 1234 definido pelo invólucro dacâmara de reação 1206 e pelo anteparo 1232 (com o componentede bloqueio opcional 1230) . O anteparo 1232 (e o componentede bloqueio 1230) são, portanto, móveis de maneira deslizáveldurante a operação em tempo real do sistema de reator davista 1200 para progredir dentro do invólucro da câmara dereação de retromistura 12 06 em direção à entrada 1224 paradiminuir desse modo comensuravelmente o volume interno 1234,e o anteparo 1232 (e o componente de bloqueio 123 0) sãoalternativamente móveis de maneira deslizável durante aoperação em tempo real para retrair se afastando da entrada1224, para expandir desse modo comensuravelmente o volumeinterno 1234. Na realização da Figura 12, o reator de fluxotubular 1204 tem um volume interno do reator de fluxo tubular1248 definido pelos invólucros do reator de fluxo tubular1208 e 1210 e pelo anteparo 1232 (com o componente debloqueio 123 0). O anteparo 1232 (e o componente de bloqueio1230) são, portanto, móveis de maneira deslizável durante aoperação em tempo real do sistema de reator da vista 1200,diminuindo desse modo comensuravelmente o volume interno 124 8ao se mover se afastando da entrada 1224, e o anteparo 1232(com o componente de bloqueio opcional 1230) sãoalternativamente móveis de maneira deslizável durante aoperação em tempo real de modo a se mover em direção àentrada 1224, para expandir desse modo comensuravelmente ovolume interno 1248. Esta interface móvel permite um grau deliberdade para controlar o espaço-tempo relativo(essencialmente equivalente, para o fluxo gasoso, ao volumeinterno da reação dividido pela vazão volumétrica que se moveatravés do volume interno da reação) dentro do sistema dereator da vista *1200 entre um reator de fluxo tubular 1204 ecâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada1202 .Tubular flow reactor 1204 has housing 1210 which defines internal volume 1248 in cooperation with the section of sliding tubular flow reactor 1204 which has housing1208 and which also has bulkhead 1232 (with optional locking component 1230 to provide position 1270 as an variable in cross section). The bulkhead 1232 and locking member 1230 are at the slidably sealed interface to the shell of the back-mixing reaction chamber 1206 and are therefore effectively joined to the slide tube flow reactor section 1204 having shell 1208. Shell section 1208 is, therefore, on the interface slidably sealed to housing 1210 and also housing 1206, with seals 1244, 1246 and 1238 providing insulation from the external environment. The injectable blended back-mixing chamber 1202 has an internal volume of the injectably blended back-reaction reaction chamber 1234 defined by the reaction chamber housing 1206 and the bulkhead 1232 (with optional locking component 1230). The bulkhead 1232 (and the locking member 1230) are therefore slidably movable during the real-time operation of the davista reactor system 1200 to progress within the housing of the back mixing 1206 towards input 1224 to thereby commensurately decrease. internal volume 1234, and bulkhead 1232 (and locking member 1230) are slidably movable during real-time operation to retract away from inlet 1224, thereby commensurately expanding internal volume 1234. In the embodiment of Figure 12, the flowtubular reactor 1204 has an internal volume of the tubular flow reactor1248 defined by the tubular flow reactor housings1208 and 1210 and the bulkhead 1232 (with locking component 123 0). 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 124 8 as it moves away from the inlet 1224, and the The bulkhead 1232 (with the optional locking component 1230) is slidably movable during real-time operation to move toward the entrance 1224, thereby commensurately expanding the internal volume 1248. This movable interface allows a degree of deliberation to control the relative spacetime (essentially equivalent, for gaseous flow, to reaction internal volume divided by volumetric flow moving through reaction internal volume) within view * 1200 reactor system between a 1204 tubular flow reactor and retromix reaction chamber injectably mixed1202.

Essencialmente, a funcionalidade permitida pelascaracterísticas do anteparo 1232 (e do componente de bloqueio123 0) é para uma câmara de reação de retromistura onde ovolume interno (definido por uma superfície interna de uminvólucro e também pela superfície de qualquer componente nainterface 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 reagirquimicamente os componentes composicionais nos líquidosgasosos que fluem dentro do volume interno, possa sermodificado sem modificar necessariamente a(s) vazão(ões), aturbulência, e/ou a queda de pressão desses líquidos. Sobeste aspecto, qualquer abordagem para modificar o volumeinterno de um primeiro volume interno para um segundo volumeinterno é potencialmente útil. Em uma realizaçãoconceitualizada, por exemplo, o anteparo 1232 é fixadoaxialmente, o desviador/distribuidor cônico 122 6 tem uma basesuficientemente larga para vedar de maneira deslizável contrao invólucro da câmara de reação de retromistura 1206, odesviador/distribuidor cônico 1226 tem um tubo deslizável(não mostrado) para se interconectar à entrada 1224 e odesviador/distribuidor cônico 1226 diminui desse modocomensuravelmente o volume interno 1234 ao se mover seafastando da entrada 1224, e expande comensuravelmente ovolume interno 1234 ao se mover em direção à entrada 1224. Emuma outra realização conceitualizada, o invólucro 1206 temuma porção móvel que invade a câmara para diminuir o volumeinterno 1234 e é alternativamente removido da câmara paraaumentar o volume interno 1234. Contudo, em uma outrarealização conceitualizada, um componente interno comdiafragma modifica as suas características para modificarcomensuravelmente o volume interno 1234.Essentially, the functionality allowed by the characteristics of the bulkhead 1232 (and the locking component 123 0) is for a back mix reaction chamber where the inner volume (defined by an inner surface of a shell and also by the surface of any component in the mobile interface sealed to it). internal surface) can be easily modified so that the spacetime provided by the back-mix reaction chamber when chemically reacting the compositional components in gaseous liquids flowing within the internal volume can be modified without necessarily modifying the flow (s), disturbance, 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 conceptualized embodiment, for example, the bulkhead 1232 is axially fixed, the tapered diverter / distributor 122 6 has a sufficiently wide base for slidably sealing against the housing of the back mix reaction chamber 1206, the tapered diverter / distributor 1226 has a sliding tube (not to interconnect to inlet 1224 and the tapered diverter / distributor 1226 thereby decreases the internal volume 1234 by moving away from inlet 1224, and commensurably expands the internal volume 1234 as it moves toward inlet 1224. In another conceptualized embodiment, the housing 1206 has a movable portion that invades the chamber to decrease internal volume 1234 and is alternatively removed from the chamber to increase internal volume 1234. However, in another conceptual embodiment, an internal diaphragm component modifies its characteristics to measurably modify internal volume 1234.

A vedação 1246, a vedação 1212, a vedação 1244, avedação 1238, a vedação 1242 e a vedação 1240 permitem omovimento deslizável dos componentes móveis do sistema dereator da vista 1200. O componente de rotação 1218 permite arotação do componente de bloqueio 123 0 durante a operação.Conforme deve ficar evidente, o movimento dos componentes(especialmente durante a operação do sistema de reator davista 1200) é preferivelmente obtido com o auxílio de motorescom velocidade variável, alavancas, alavancas com engrenagemassociada e/ou motores em etapas e com engrenagem associada(não mostrados, mas que devem ficar evidentes aos elementosversados na técnica).Seal 1246, seal 1212, seal 1244, seal 1238, seal 1242, and seal 1240 allow sliding movement of movable components of the 1200 view melter system. Rotating member 1218 allows locking of lock member 1230 during rotation. As should be apparent, the movement of the components (especially during the operation of the davista 1200 reactor system) is preferably achieved with the aid of variable speed motors, levers, associated gear levers and / or step motors and associated gear ( not shown, but should be apparent to the elements in the art).

Em operação, uma corrente de alimentação contendoalcano e uma corrente de alimentação contendo oxigênio sãointroduzidas na câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada 1202 através das portas de entradatais como a entrada 1222 (a corrente de alimentação contendoalcano) e a entrada 1224 (a corrente de alimentação contendooxigênio). As condições internas da câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada 1202 são controladaspara induzir a formação de radicais livres de alquila nacâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada1202 para resultar em uma corrente do produto da câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada para a saídae uma comunicação fluida no reator de fluxo tubular 1204através de posições tais como a posição 1270 no anteparo 1232e no componente de bloqueio 1230. Os componentes são feitossob medida e são arranjados para prover um momento molecularsignificativo nos líquidos de entrada de modo que a misturainjetável e um fluido da reação turbulenta sejamestabelecidos na câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada 1202. A alimentação da corrente doproduto da câmara de reação de retromistura injetavelmentemisturada ao reator de fluxo tubular 12 04 através da posição1270 compreende, portanto, o oxigênio, o alcano não-reagido epelo menos uma porção dos radicais livres de alquila queforam induzidos dentro da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada 1202. Sob este aspecto, a "reação"do alcano em oxigenado de alquila (focalmente, a "reação" dometano ao metanol) envolve uma grande pluralidade de reaçõesde curta duração (também denominadas na presente invençãocomo sub-reações em série cinéticas ou sub-reaçõescinéticas); certamente, pode haver pelo menos 60 sub-reaçõesem série cinéticas na "reação" total do metano ao metanol eos outros oxigenados de alquila que ocorrem no sistema. Asub-reação em série cinética inicial ocorre para induzir umradical de alquila de um alcano quando uma molécula de alcanoé exposta ao oxigênio molecular. Esta indução de um radicalde alquila parece requerer um período de tempo de muitasordens de magnitude a mais do que o tempo necessário paramisturar de maneira turbulenta as duas correntes dealimentação fluidas e também parece ser uma sub-reação emsérie cinética que dispende tempo respectivamente às sub-reações em série cinéticas que ocorrem uma vez que o radicallivre de alquila está disponível. Há, portanto, uma eficáciano manuseio desta reação em uma câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada separada que fica emcomunicação fluida com o reator de fluxo tubular onde umaporção consistente (cora o tempo e na operação em estadoconstante) dos radicais de alquila será essencialmenteconduzida (alimentada no reator de fluxo tubular) para provera base para permitir muitas sub-reações em série cinéticasparalelas, subseqüentes e seqüenciais que são altamenteexotérmicas e requerem uma abordagem de controle do calormais receptiva aos reatores de fluxo tubulares do que ascâmaras de reação de retromistura injetavelmente misturadas.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 input 1222 (the alkaline-containing feed stream) and input 1224 (the oxygen-containing feed stream). ). The internal conditions of the injectable mixed-mix reaction chamber 1202 are controlled to induce the formation of alkyl free radicals in the injectably mixed mix-reaction reaction chamber 1202 to result in a stream of injectable mixed mix-reaction chamber product for the output and fluid communication in the reactor. 1204 through positions such as position 1270 in bulkhead 1232 and blocking member 1230. The components are tailor-made and arranged to provide a significant molecular momentum in the inlet liquids so that the injectable mix and turbulent reaction fluid are established in the injectably mixed back-reaction reaction chamber 1202. The current feed from the back-mixed reaction reaction product to the tubular flow reactor 12 04 through position 1270 therefore comprises oxygen, unreacted alkane and at least a portion of the free alkyl radicals that have been induced into the injectably mixed retromix reaction chamber 1202. In this respect, the "reaction" of the alkane in alkylate oxygen (focally, the domethane "reaction" 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 underreactions in the total "reaction" of methane to methanol and the other alkylate oxygen occurring in the system. 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 currents and also appears to be a kinetic series sub-reaction that takes time respectively for the sub-reactions. kinetic series which occur once alkyl radical is available. Therefore, there is efficacy in handling this reaction in a separate injectable mixed-mix reaction chamber which is in fluid communication with the tubular flow reactor where a consistent portion (with time and steady state operation) of the alkyl radicals will be essentially conducted (fed into the tubular flow reactor) to provide the basis for allowing many parallel, subsequent and sequential kinetic series subreactions that are highly exothermic and require a receptive flow control approach to tubular flow reactors than injectably mixed back-mix reaction chambers.

Embora acoplada próxima ao reator de fluxo tubular nasrealizações, a câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada provê os componentes da reação comum estado operacional composicional e físico essencialmenteuniversal (temperatura, pressão e momento molecular) dentrode seu espaço-tempo comparado ao sistema de fluxo tubular;isto permite o controle da etapa de indução do radical dealquila essencial independentemente do reator de fluxotubular onde, ao longo do eixo geométrico do reator de fluxotubular, os componentes da reação têm uma composição e umestado físico axialmente (e provavelmente radialmente)diferenciados.Although coupled close to the tubular flow reactor in the embodiments, the unmistakably mixed backmix reaction chamber provides the reaction components of the essentially universal compositional and physical operating state (temperature, pressure, and molecular momentum) within their spacetime compared to the tubular flow system; allows control of the essential quaquyl radical induction step independently of the fluxotubular reactor where along the geometrical axis of the fluxotubular reactor the reaction components have an axially (and probably radially) differentiated composition and physical state.

Como deve ficar evidente aos elementos versados natécnica, o controle da graduação em um sistema tal como osistema de reator da vista 1200 necessita controlar o desafiode prover um momento molecular aceitável em situações deespaço-tempo crescente; se o momento molecular diminuir, ofluido da reação na câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada irá migrar para a faixa de fluxolaminar e a consistência necessária total do fluido da reaçãoda câmara de reação de retromistura injetavelmente misturadapode desse modo ficar potencialmente comprometida; portanto,um reator de acordo com a vista 1200 parece eficaz noprocessamento em pequena escala para tornar o "gás encalhado"um produto valioso.O espaço-tempo total do sistema de reator,respectivo a uma taxa de alimentação combinada da corrente dealimentação contendo alcano e da corrente de alimentaçãocontendo oxigênio, é de não mais do que 4 0 segundos e,preferivelmente, de não mais do que 2,5 segundos. O espaço-tempo da reação para a câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada é controlado para que não seja demais de 1,5 segundos.As should be apparent to the technically versed elements, 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 space-time situations; if the molecular momentum decreases, the reaction fluid in the injectably mixed backmix reaction chamber will migrate to the fluxolaminar range and the total required consistency of the reaction fluid from the injectably mixed backmix reaction chamber can be potentially compromised; therefore, a view 1200 reactor seems effective in small-scale processing to make "stranded gas" a valuable product. The total spacetime of the reactor system, corresponding to a combined feed rate of the alkane-containing feed stream and of the supply stream containing oxygen is no more than 40 seconds and preferably no more than 2.5 seconds. The reaction time-space for the injectably mixed backmix reaction chamber is controlled to be no longer than 1.5 seconds.

As Figuras 13A e 13B apresentam vistas em seçãotransversal simplificadas 1300 e 1350 dos detalhes namodificação do volume interno da câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada 1202 da Figura 12. Sobeste aspecto, uma vista alternativa 1300 é apresentada para acâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada12 02 na Figura 13A onde um distribuidor de "escova decabelos" 13 08 (detalhado adicionalmente nas Figuras 15A e15B) para a corrente de alimentação contendo oxigênio éilustrado. A vista 1300 da Figura 13A mostra geralmente umanteparo 13 04 e o componente de bloqueio opcional 13 02 naFigures 13A and 13B show simplified cross-sectional views 1300 and 1350 of the details of modifying the internal volume of the injectably blended reaction chamber 1202 of Figure 12. In this aspect, an alternative view 1300 is presented for the injectably mixed reaction chamber 1202 in FIG. Figure 13A where a "brush hair" distributor 13 08 (further detailed in Figures 15A and 15B) for the illustrated oxygen containing feed stream. View 1300 of Figure 13A generally shows a bulkhead 1304 and optional locking component 1302 in

orientação inteiramente expandida ou estendida ao invólucro1306 .orientation fully expanded or extended to housing1306.

A vista 1350 do reator da Figura 13B mostrageralmente o anteparo 13 04 e o componente de bloqueioopcional 13 02 na orientação inserida no invólucro 13 06 paradiminuir o volume (e, na operação em estado constante, oespaço-tempo) da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada respectiva ao volume (espaço-tempo)da vista 1300.The view 1350 of the reactor of Figure 13B generally shows the bulkhead 1304 and the optional locking component 13 02 in the orientation inserted into the housing 1306 to decrease the volume (and, in steady state operation, space-time) of the unmixably mixed back reaction chamber. corresponding to the volume (spacetime) of view 1300.

A Figura 14A apresenta uma vista simplificada emFigure 14A presents a simplified view in

seção transversal 14 00 de um outro desenho alternativo para acâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada1202 da Figura 12. Sob este aspecto, uma porção principalhemisférica 1402 é perfilada para o invólucro, com um perfilcomparavelmente hemisférico no anteparo introduzido.cross-section 1400 of another alternative design for the injectably mixed back-mix reaction chamber 1202 of Figure 12. In this regard, a main hemispherical portion 1402 is profiled to the housing, with a comparatively hemispherical profile in the introduced bulkhead.

A Figura 14B mostra uma vista 1450 que ilustra acâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada12 02 da Figura 12 com um volume interno modificado daquelemostrado na Figura 12. 0 anteparo 1232 e o componente debloqueio (opcional) 1230 são descritos na orientação inseridaao invólucro 12 06 para diminuir o volume (e, na operação emestado constante, o espaço-tempo) da câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada 12 02 respectiva aovolume (espaço-tempo) da vista 1200.Figure 14B shows a view 1450 illustrating the injectably mixed back-mix reaction chamber 122 of Figure 12 with a modified internal volume of that shown in Figure 12. The bulkhead 1232 and the optional locking member 1230 are described in the orientation inserted into the housing 1206 to decreasing the volume (and, in constant state operation, the spacetime) of the injectably mixed reaction-melting reaction chamber 12 02 respective volume (spacetime) of view 1200.

As Figuras 15A e 15B apresentam vistas em seçãotransversal alinhadas 1500 e 1550 do encastre de aplicação defluido de "escova de cabelos" 13 08 para um projetoalternativo para a câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada 1202 da Figura 12. 0 eixo geométrico1504 é alinhado com o eixo geométrico 1220 na realizaçãopreferida, sendo que a vista 1500 mostra o distribuidor de"escova de cabelos" 1308 respectivo a um plano perpendicularao eixo geométrico 1504, e a vista 1550 mostra detalhes dodistribuidor de "escova de cabelos" 1308 respectivo a umplano paralelo ao eixo geométrico 1504. A corrente dealimentação contendo oxigênio é introduzida no espaço defluxo interno 1234 de uma pluralidade de aberturas (tais comoa abertura 1502) disposta ao longo do eixo geométrico dacâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada nalinha central essencial da superfície cilíndrica do invólucro1206 e na orientação não-paralela ao eixo geométrico dacâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada1220 em que o eixo geométrico 1504 é alinhado essencialmentecom o eixo geométrico 1220.Figures 15A and 15B show aligned cross-sectional views 1500 and 1550 of the "08" hairbrush fluid application insert for an alternative design for the detachably mixed retromix reaction reaction chamber 1202 of Figure 12. The geometric axis1504 is aligned with the axis 1220 in the preferred embodiment, with view 1500 showing the respective "hairbrush" distributor 1308 in a plane perpendicular to the geometric axis 1504, and view 1550 showing details of the "hairbrush" distributor 1308 corresponding 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 opening 1502) disposed along the geometrical axis of the injectably mixed back-mix reaction chamber in the essential central line of the cylindrical surface of the housing 1206 and in the non-oriented orientation. -parallel to the geometric axis of the chamber d and injectably mixed back-mixing reaction1220 wherein the geometry axis 1504 is essentially aligned with the geometry axis 1220.

A Figura 16 apresenta uma vista em seçãotransversal simplificada 1600 das partes internas para oencastre de aplicação de fluido cônico 1226 para aplicar acorrente de alimentação contendo oxigênio na câmara de reaçãode retromistura injetavelmente misturada 1202 da Figura 12. Odesviador de fluxo interno é definido por uma superfíciecônica 1604 que tem um eixo geométrico 1602. Uma base cônica1614 fica em uma extremidade do eixo geométrico 1602, e aextremidade apical 1612 (uma extremidade que, se o cone fosseestendido, iria convergir finalmente para prover o ápice docone) fica na extremidade oposta do eixo geométrico 1602.Conforme mostrado na vista 1200 da Figura 12, o eixogeométrico 1602 é alinhado com o eixo geométrico 1220 dacâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada1202 quando o desviador cônico 1226 é disposto dentro doinvólucro cilíndrico 1206 de modo que a saída da câmara dereação de retromistura (posição 1270) fique mais próxima àextremidade apical 1612 do que à base cônica 1614. A correntede alimentação contendo oxigênio é introduzida na entrada1610 (a partir da entrada 1224 da Figura 12) e então noespaço de fluxo interno 1234 de uma pluralidade de aberturas1608 dispostas ao longo do eixo geométrico da câmara dereação de retromistura injetavelmente misturada 1220 (eixogeométrico 1602) e na orientação não-paralela ao eixogeométrico 1220. A posição interna 1606 transporta de maneirafluida a corrente de alimentação contendo oxigênio àpluralidade 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 oxygen-containing feed chain to the injectably mixed back-reaction reaction chamber 1202 of Figure 12. The internal flow diverter is defined by a surface 1604 which has a geometry axis 1602. A conical base 1614 is at one end of the geometry axis 1602, and the apical end 1612 (an end that, if the cone were extended, would finally converge to provide the apex docone) is at the opposite end of the geometry axis 1602 As shown in view 1200 of Figure 12, eixogeometric 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 cylindrical housing 1206 such that the outlet of the back-mixing circuit (position 1270) is closer to the apical end 1612 than conical base 1614. The oxygen-containing feed stream is fed into inlet 1610 (from inlet 1224 in Figure 12) and then into the internal flow space 1234 of a plurality of openings1608 disposed along the geometrical axis of the spin chamber. Injectable Mixed Retromix 1220 (eixogeometric 1602) and in non-parallel orientation to eixogeometric 1220. Inner position 1606 fluidly conveys the oxygen-containing feed stream to the plurality of openings 1608.

As Figuras 17A e 17B apresentam vistas em seçãotransversal simplificadas de detalhes do defletor deinterface (1232/1230) e do posicionamento na interface entrea câmara de reação de retromistura injetavelmente misturada12 02 e o reator de fluxo tubular 12 04 do sistema de reator daFigura 12. Na vista 1700 da Figura 17A, o anteparo 1702 tempelo menos uma abertura 17 04 que define uma posição (vide aposição 1270 na Figura 12) para uma comunicação fluida de umacorrente do produto da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada 12 02 ao reator de fluxo tubular1204. O anteparo 1702 (anteparo 1232 na Figura 12) provê aposição com pelo menos uma abertura 1704 que tem uma área emseção transversal. Quando o fluido passa, o anteparo 1702 comaberturas 17 04 define um defletor para criar uma queda depressão entre a câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada 1202 e o reator de fluxo tubular1204 à medida que o fluido passa da câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada 12 02 ao reator de fluxotubular 1204. Em um sistema de reator "ajustado", asaberturas 17 04 podem ser feitas sob medida com precisão emuma realização de modo que nenhum componente de bloqueio sejanecessário; tal arranjo tem poucos graus de liberdade para aoperação, mas também é menos complexo de um ponto de vista devedação e construção. Para variação operacional em tempo realda posição eficaz criada pela abertura 1704, um componente debloqueio 1230 é disposto em uma realização alternativa onde,tal como mostrado na vista 1750 da Figura 17B, o componentede bloqueio 1230 pode ser girado para "bloquear" uma porçãoda área em seção transversal da abertura 1704 onde uma porçãodo componente de bloqueio 1706 (o componente de bloqueio 1230da Figura 12) é mostrada comprimindo a posição da abertura1704 (observe que a vista 1750 pode ser conceitualizada comouma vista paralela ao eixo geométrico 1220 e em direção àcâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada1202 a partir do reator de fluxo tubular 1204) e restringindodesse modo a posição.Figures 17A and 17B show simplified cross-sectional views of details of the interface baffle (1232/1230) and positioning at the interface between the injectably mixed back-reaction reaction chamber122 and the tubular flow reactor 12 04 of the Figure 12 reactor system. view 1700 of Figure 17A, the bulkhead 1702 minus a position-defining aperture 1704 (see apposition 1270 in Figure 12) for fluid communication of a stream of product from the unmistakably mixed backmix reaction chamber 12 02 to the tubular flow reactor1204. The bulkhead 1702 (bulkhead 1232 in Figure 12) provides affixing with at least one aperture 1704 which has a transverse sectional area. As fluid passes, bulkhead 1702 with openings 1704 defines a deflector to create a depression drop between the injectably mixed back-reaction reaction chamber 1202 and the tubular flow reactor 1204 as fluid passes from the injectably mixed-reaction back-reaction chamber 12 02 to 1204 fluxotubular reactor. In an "adjusted" reactor system, apertures 1704 can be precisely sized in one embodiment so that no locking components are required; Such an arrangement has few degrees of freedom for operation, but is also less complex from a sealing and construction standpoint. For real-time operational variation of the effective position created by aperture 1704, a locking component 1230 is arranged in an alternative embodiment where, as shown in view 1750 of Figure 17B, locking component 1230 may be rotated to "lock" a portion of the area in cross section of aperture 1704 where a portion of locking member 1706 (locking member 1230 of Figure 12) is shown by compressing the position of opening 1704 (note that view 1750 can be conceptualized as a parallel view to geometry axis 1220 and towards reaction chamber injection mixture (1202 from tubular flow reactor 1204) and thereby restricting the position.

Em uma realização preferida, o anteparo (1232/1702)tem pelo menos uma abertura 1704 como uma primeira abertura,e o componente de bloqueio (1230/1706) tem pelo menos umasegunda abertura (1708). A primeira e a segunda aberturastêm, preferivelmente, dimensões essencialmente idênticas, e aprimeira abertura 1708 e a segunda abertura 1704 sãomutuamente dispostas para alinhar de maneira posicionai, emum posicionamento relativo do anteparo (1232/1702) e docomponente de bloqueio (123 0/1706), para definir a posição(1270) para ter essencialmente um equivalente da área emseção transversal para a área em seção transversal daprimeira abertura. Na vista 1750, isto pode ser apreciado aose considerar que a porção da abertura 1704 que não ébloqueada da utilização da posição pelo componente debloqueio 1706 é também a porção de abertura 1708 que não ébloqueada 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 a second opening (1708). The first and second apertures preferably have substantially identical dimensions, and the first aperture 1708 and the second aperture 1704 are mutually arranged to align positively in a relative positioning of the bulkhead (1232/1702) and locking member (123 0/1706). for defining position 1270 to be essentially equivalent of the cross sectional area to the cross-sectional area of the first aperture. In view 1750, this can be appreciated if you consider that the portion of aperture 1704 that is not locked from use of the position by the locking member 1706 is also the opening portion 1708 that is not blocked from use of the position by the shield 1702.

Uma realização alternativa da combinação doanteparo (1232/1702) e do componente de bloqueio (1230/1706)que não inclui a utilização do componente de rotação 1218 édiscutida adicionalmente com respeito à Figura 21. Nestarealização alternativa, o anteparo (1232/1702) é móvelrespectivamente ao componente de bloqueio estacionário(1230/1706) onde o encaixe de chave 1710 provê um impedimentoaxialmente deslizável (com respeito ao eixo geométrico 1220)contra a chave 2110 (Figura 21) para proibir a rotação docomponente de bloqueio (1230/1706). Nesta realização, oanteparo (1232/1702) é unido firmemente ao invólucro 1208,mas o invólucro 1208 gira adicionalmente sobre o eixogeométrico 1220 para atingir uma posição variável 1270definida pela abertura 1704 e pela abertura 1708. A chave2110 é afixada ao invólucro 1206 (detalhes não mostrados) e aabertura 1714 (Figura 17A) provê uma abertura não-resistivapara a chave 2110 passar ao volume interno 124 8 de modo que oanteparo (1232/1702) e o componente de bloqueio (1230/1706)se movam axialmente (eixo geométrico 1220) respectivamentepara a entrada 1224 com o componente de bloqueio 1230/1706sempre contido e o anteparo 1232/1702 sempre girando em tornodo eixo geométrico 1220.Os rolamentos de esfera 1712 são utilizados nasrealizações preferidas para aumentar a rotação suave docomponente móvel (do anteparo 1232/1702 ou do componente debloqueio 1230/1706, dependendo de sua realização particular)contra o componente não-móvel no sistema de defletor.An alternative embodiment of the combination of the guard (1232/1702) and the locking member (1230/1706) which does not include the use of the rotating member 1218 is discussed further with respect to Figure 21. In this alternative embodiment, the shield (1232/1702) is respectively with respect to the stationary locking member (1230/1706) where the key lock 1710 provides an axially slidable impedance (with respect to the 1220 axis) against key 2110 (Figure 21) to prohibit rotation of the locking component (1230/1706). In this embodiment, the shield (1232/1702) is firmly attached to the housing 1208, but the housing 1208 additionally rotates over the axle 1220 to achieve a variable position 1270 defined by opening 1704 and opening 1708. Key 2110 is affixed to housing 1206 (details not shown). and opening 1714 (Figure 17A) provides a non-resistive opening for key 2110 to pass to internal volume 124 so that the guard (1232/1702) and locking member (1230/1706) move axially (geometry axis 1220 ) respectively for inlet 1224 with the locking member 1230/1706 always contained and the shield 1232/1702 always rotating around the geometry axis 1220. Ball bearings 1712 are used in preferred embodiments to increase the smooth rotation of the movable component (from shield 1232/1702 or locking member 1230/1706, depending on its particular embodiment) against the non-movable member in the deflector system.

As Figuras 18A e 18B apresentam vistas em seçãotransversal simplificadas 1800, 1850 e 1860 de detalhes e doposicionamento para a entrada de resfriamento brusco deposição variável 1274 para o sistema de reator da Figura 12.Figures 18A and 18B show simplified cross-sectional views 1800, 1850 and 1860 of detail and positioning for the variable deposition rough cooling input 1274 for the reactor system of Figure 12.

O tubo guia 1264 é mostrado em seção transversalperpendicular na vista 1800 respectivamente ao eixogeométrico 1220, sendo que a seção transversal do tubo 18 02tem um encaixe alongado 18 08 que segue ao longo do eixogeométrico 1220. O encaixe alongado é difícil de ser mostradona Figura 12, mas é descrito nas Figuras 18A e 18B como aposição inteiramente aberta 1808 para conduzir o encaixeaxial; o tubo de resfriamento brusco 1804/1262 é mostrado coma abertura 1806/1274 - vide a posição da entrada 1274 naFigura 12 - para mostrar que é uma abertura com uma dimensãosubstancialmente menos axial do que a dimensão axial doencaixe 1808 do tubo de guia 1802/1264. O tubo 1804/1262coopera com o tubo de guia 1802/1264 tal como mostrado navista 1850 para não conduzir o resfriamento brusco ao volumeinterno 1248 quando a abertura 1806 é girada para obstruir aposição (1274) com a superfície interna do tubo guia1802/1264. Em uma realização, o tubo 1804/1262 é axialmentedeslizável dentro do tubo guia 1802/1264 para reposicionaraxialmente a abertura 1806/1274 ao longo do eixo geométrico1220. A vista 1860 mostra então a rotação de alinhamentoradial entre o tubo 1804/1262 e o tubo guia 1802/1264 de modoque a posição/entrada 1274 seja ativada. Deve ser observadoque diversos conjuntos alternativos (não mostrados) dasaberturas 1806 podem ser facilmente providos em posiçõesradiais diferentes do tubo 18 04 para prover modelos deresfriamento brusco alternativos como uma função daorientação radial do tubo 1804/1262 ao longo do eixogeométrico 1220 no reator de fluxo tubular 1204.Guide tube 1264 is shown in cross section perpendicular to view 1800 respectively of eixogeometric 1220, with tube cross section 202 having an elongated socket 1808 running along eixogeometric 1220. The elongated fitting is difficult to show in Figure 12, but is described in Figures 18A and 18B as fully open apposition 1808 for conducting the axial; rough cooling tube 1804/1262 is shown as opening 1806/1274 - see inlet position 1274 in Figure 12 - to show that it is an opening with a substantially less axial dimension than the axial dimension of guide tube fitting 1808/1264 . Tube 1804/1262 cooperates with guide tube 1802/1264 as shown by navist 1850 to not conduct sudden cooling to internal volume 1248 when opening 1806 is rotated to obstruct apposition (1274) with inner surface of guide tube 18080/1264. In one embodiment, tube 1804/1262 is axially slidable within guide tube 1802/1264 to axially reposition aperture 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 ports 1806 can easily be provided at different radial positions of tube 18 04 to provide alternative rough cooling models as a function of radial orientation of tube 1804/1262 along eixogeometric 1220 in tubular flow reactor 1204. .

As Figuras 19A a 19C apresentam uma série de perfisde temperatura para um reator de fluxo tubular do sistema dereator da Figura 12 em operação. Sob este aspecto, o eixo dasabscissas 1904 e o eixo das ordenadas 1906 são idênticos emtodas as Figuras 19A, 19B e 19C, sendo que o eixo dasabscissas 1904 mostra a distância ao longo do eixo geométrico1220 do reator de fluxo tubular 1204 e o eixo das ordenadas1906 ilustra a temperatura dentro do fluido de reação doreator de fluxo tubular 1204. O lócus 1902 (Figura 19A) é umadescrição conceitualizada de um perfil de temperatura para oreator de fluxo tubular 1204 sem o benefício de resfriamentobrusco. O lócus 1922 (Figura 19B) é uma representaçãoconceitualizada de um perfil de temperatura para o reator defluxo tubular 1204 com o benefício de resfriamento brusco daposição 1938 essencialmente à saída 1260. O lócus 1932Figures 19A to 19C show a series of temperature profiles for a reactor tubular flow reactor of Figure 12 in operation. In this respect, 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 1220 of the tubular flow reactor 1204 and the ordinate axis 1906. illustrates the temperature within the 1204 tubular flow reactor reaction fluid. Locus 1902 (Figure 19A) is a conceptualized description of a temperature profile for the 1204 tubular flow reactor without the benefit of slow cooling. Locus 1922 (Figure 19B) is a conceptualized representation of a temperature profile for the 1204 tubular flow reactor with the benefit of blunt cooling of the 1938 deposition essentially at outlet 1260. The 1932 locus

(Figura 19B) é uma representação conceitualizada de um perfilde temperatura para o reator de fluxo tubular 1204 com obenefício de resfriamento brusco somente na posição 1938. Assub-reações em série cinéticas discutidas anteriormente irãovariar em sua atividade dependendo do perfil de temperaturaao longo do eixo geométrico 1220 dentro do reator de fluxotubular 1204. Desse modo, por exemplo, a mistura do produtodo reator de fluxo tubular 12 04 será diferente para cada umdos Loci 1902, 1922 e 1932 por seus perfis térmicosdiferenciados, energias comensuravelmente diferenciadas eatividade cinética comensuravelmente diferenciada para sub-reações individuais no conjunto de sub-reações em sériecinéticas. O desenho de tubo com resfriamento brusco oferece,portanto, ainda um outro grau de liberdade para otimização dacomposição de uma corrente de produto do sistema de reator deoxigenado de alquila gerada a partir de uma corrente dealimentação contendo alcano Ci-C4 e uma corrente dealimentação contendo oxigênio.(Figure 19B) is a conceptualized representation of a temperature profile for the 1204 tubular flow reactor with quench cooling only at position 1938. The previously discussed kinetic serial reactions will vary in activity depending on the temperature profile along the geometry axis. Thus, for example, the mixture of the tubular flow reactor product 1204 will be different for each of Loci 1902, 1922, and 1932 by their differing thermal profiles, commensurately differentiated energies, and commensurately differentiated kinetic activity for sub- individual reactions in the set of sub-reactions in kinetics. The quench-cooled tube design thus offers yet another degree of freedom for optimizing the composition of an alkyl deoxygenated reactor system product stream generated from a C1-C4 alkane-containing feed stream and an oxygen-containing feed stream .

A Figura 2 0 apresenta uma vista em seçãotransversal simplificada 2000 de uma realização alternativade um sistema de reator que tem uma câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada em acoplamento próximoa um reator de fluxo tubular. 0 conjunto de defletor dainterface (anteparo 1232 e componente de bloqueio 1230 dasrealizações do conjunto conforme descrito com respeito àFigura 12'e as realizações de disposição contidas por chavealternativas das Figuras 17A, 17B e 21) se move de maneiradeslizável e é girado durante a operação em tempo real dosistema de reator da vista 2000 para progredir e/ou retrairse afastando da entrada 2062 pela utilização de uma vedação ede uma conexão rosqueadas facilitada pelo rosqueamento macho2012 (rosqueamento macho 2212 nas Figuras 21 e 22A a 22C). Amaior parte da câmara de reação de retromisturainjetavelmente misturada e do reator de fluxo tubularcompartilha o invólucro 2070, que é adicionalmente rosqueadopara prover o rosqueamento fêmea para cooperar com orosqueamento 2012/2212. As Figuras 22A a 22C mostram umdetalhe adicional sob este aspecto, onde a Figura 22A mostrauma camisa do reator de fluxo tubular 2016 na posiçãointeiramente progredida, a Figura 22B mostra uma camisa doreator de fluxo tubular 2016 na posição deprogressão/retração de ponto médio e a Figura 22C mostra acamisa do reator de fluxo tubular 2016 na posiçãointeiramente retraída.Figure 20 shows a simplified cross-sectional view 2000 of an alternate embodiment of a reactor system having an injectably blended deretromix reaction chamber coupled to a tubular flow reactor. The interface deflector assembly (bulkhead 1232 and locking member 1230 of the embodiments of the assembly as described with respect to Figure 12 'and the key arrangement embodiments of Figures 17A, 17B and 21) moves slidably and is rotated during operation in real-time view 2000 reactor system to progress and / or retract away from inlet 2062 by using a seal and threaded connection facilitated by male 2012 threading (male thread 2212 in Figures 21 and 22A to 22C). Most of the injectably mixed backmix reaction chamber and tubular flow reactor share the housing 2070, which is additionally threaded to provide female threading to cooperate with 2012/2212 threading. Figures 22A-22C show an additional detail in this regard, where Figure 22A shows a tubular flow reactor liner 2016 in the fully advanced position, Figure 22B shows a tubular flow reactor liner 2016 in the mid-point retrogression / retraction position and Figure 22C shows the design of the 2016 tubular flow reactor in the fully retracted position.

A câmara de reação de retromistura e um reator defluxo tubular do sistema de reator da vista 2000 sãoalinhados ao longo do eixo geométrico 2014. Uma corrente dealimentação de gás contendo alcano (uma primeira corrente defluido) entra através da entrada de gás de alcano 2060 e dapluralidade de aberturas da entrada de gás de alcano, talcomo descrito. Uma corrente de alimentação de gás contendooxigênio (uma segunda corrente de fluido) entra através daentrada de gás de oxigênio 2062 e do distribuidor de escovade cabelos tal como discutido previamente com respeito àsFiguras 15A e 15B. Em uma realização alternativa, umdesviador/distribuidor cônico (Figura 16) é utilizado para acorrente 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 deflux stream) enters through the 2060 alkane gas inlet and the duality. 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 supply chain containing oxygen.

O reator de fluxo tubular tem uma camisa do reatorde fluxo tubular 2016 na interface vedada de maneiradeslizável na vedação 2008 ao invólucro 2004 e provê umasaída de fluido em um espaço relativamente pequeno definidopelo invólucro 2004. O invólucro 2004 tem uma profundidadeaxial suficiente para acomodar a travessia axial completaacionada pelo rosqueamento 2012/2212 (vide também as Figuras22A a 22C). O invólucro 2004 tem uma saída para a corrente doproduto do reator na saída 2020. A entrada de gásrefrigerante 2002 recebe a corrente de gás refrigerantedescrita anteriormente no espaço do gás refrigerante 2072(definido entre a superfície interna do invólucro 2070 e assuperfícies externas da camisa 2016 e o tubo de bloqueio2006) . A corrente de gás refrigerante prossegue então para oespaço interno da camisa 2016 através do encaixe espiral2018, em um ponto onde um encaixe axial (o encaixe axial 2032da vista em seção transversal perpendicular 2028 através doeixo geométrico 2014 na orientação voltada à direita em 2042e da Figura 23) do tubo de bloqueio 2006 e do encaixe espiral2018 é alinhado para definir uma posição (2302 da Figura 23)e também para refrigerar desse modo com resfriamento brusco oespaço interno da camisa do reator de fluxo tubular 2016. Acamisa 2016 coopera, portanto, próximo ao tubo de bloqueio2006 .The tubular flow reactor has a tubular flow reactor liner 2016 on the sealed, sliding interface at the 2008 seal to the housing 2004 and provides a fluid outlet in a relatively small space defined by the housing 2004. The housing 2004 has sufficient axial depth to accommodate the axial traverse. completed by 2012/2212 threading (see also Figures 22A to 22C). The 2004 housing has an output for the reactor product stream at the 2020 output. The 2002 refrigerant inlet receives the refrigerant gas stream previously described in the 2072 refrigerant space (defined between the inner surface of the 2070 shell and the outer surfaces of the jacket 2016 and the lock tube2006). The refrigerant 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 geometric shaft 2014 in the right-hand orientation 2042e of 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 cool down with a sudden cooling the inner space of the tubular flow reactor jacket 2016. Acamisa 2016 therefore cooperates near the lock tube2006.

A camisa 2016 é vedada ao invólucro 2070 com umavedação deslizãvel 2074 e gira desse modo parasimultaneamente prosseguir/regredir respectivamente para acâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada pormeio das linhas 2012/2212 (Figuras 22A-22C), regular aquantidade de resfriamento brusco aplicada a uma posiçãodentro de uma camisa do reator de fluxo tubular 2 016(descrita com a Figura 20 e descrita adicionalmente com aFigura 23) e modificar a área em seção transversal da posição(conjunto de defletor de chave fixa, tal como discutidopreviamente e discutido adicionalmente na Figura 21). Emboraestes três graus de liberdade de controle (aprogressão/regressão posicionai do defletor, a aplicação deresfriamento brusco e a área em seção transversal da posiçãodo defletor) não sejam, portanto, controlados comindependência total, diferenças na taxa de alteração de cadaum com uma rotação da camisa 2016 permitem um sistemacontrolável que tem menos vedações do que a realizaçãodescrita com respeito à Figura 12 e apenas com convoluçãomuito limitada entre estes três graus de liberdade para aoperação normal. Sob este aspecto, uma rotação completa dacamisa 2016 atinge uma transferência completa da posição doencaixe espiral 2018 (a sua faixa análoga axial completa),talvez aproximadamente 2% da faixa análoga axial completapara a progressão/regressão do defletor posicionai e 600% dafaixa análoga axial completa da área em seção transversal daposição para um defletor que tem seis aberturas (Figuras 17Ae 17B) . Portanto, a camisa 2016 é girada primeiramente àposição dentro da faixa análoga axial para aprogressão/regressão posicionai do defletor, para então seposicionar dentro da faixa análoga axial para resfriamentobrusco e, finalmente, para se posicionar dentro da faixaanáloga axial para a área em seção transversal da posição.Uma vez que o posicionamento do defletor é previsto como umajuste operacional relativamente estratégico para umacomposição da corrente de alimentação de gás de alcanoparticular, os ajustes operacionais em tempo real devem serelacionar mais ao resfriamento brusco de rotação única (1/6de rotação) ao posicionamento da posição do defletor.The jacket 2016 is sealed to the 2070 housing with a 2074 sliding seal and thus rotates to simultaneously proceed / regress respectively for the injectably mixed back-mix reaction chamber through the 2012/2212 lines (Figures 22A-22C), regulating the amount of blast cooling applied to one. position within a tubular flow reactor jacket 2 016 (described with Figure 20 and further described with Figure 23) and modify the cross-sectional area of the position (fixed key deflector assembly, as previously discussed and further discussed in Figure 21 ). Although these three degrees of freedom of control (deflector positional regression / regression, the application of blast cooling and the cross-sectional area of the deflector position) are therefore not controlled with complete independence, differences in the rate of change of each with a jacket rotation 2016 allow 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 respect, a full rotation of shirt 2016 achieves a complete position transfer of spiral housing 2018 (its full axial analog range), perhaps approximately 2% of the full axial analog range for the progression / regression of the positional deflector and 600% of the full axial analog range. from the cross-sectional area of the deposition to a deflector having six openings (Figures 17A and 17B). Therefore, the jacket 2016 is first rotated to the position within the axial analogue range for deflector positional progression / regression, then to position itself within the axial analog range for cooling slowly, and finally to position itself within the axial analog range for the cross-sectional area of the deflector. Since deflector positioning is predicted to be a relatively strategic operating adjustment for a particular alkane gas supply stream composition, real-time operating adjustments should be more closely related to single-rotation (1 / 6rpm) blast cooling than positioning. of the position of the deflector.

A vista em seção transversal perpendicular 2030através do eixo geométrico 2014 na orientação voltada àesquerda em 2040 mostra detalhes adicionais no posicionamentoda abertura para inserir alimentações a partir da entrada2060 e 2062 na câmara de reação de retromistura.Perpendicular cross-sectional view 2030 through geometric axis 2014 in the left-facing orientation in 2040 shows additional detail in positioning the opening to insert feeds from inlet 2060 and 2062 in the back mix reaction chamber.

A Figura 21 apresenta detalhes do anteparo/defletor2100 para a realização do sistema de reator da Figura 20 etambém para a realização alternativa da interface entre acâmara de reação de retromistura injetavelmente misturada eum reator de fluxo tubular da realização do sistema de reatorda Figura 12, tal como referido previamente com respeito àsFiguras 17A e 17B. A camisa 2016 é repetida na Figura 20 como rosqueamento macho 2012/2212. Conforme descrito para arealização alternativa respectiva às Figuras 17A e 17B, ocomponente de bloqueio 2108 é contido da rotação pela chave2110 (conforme introduzido no encaixe 1710 - Figura 17B) e oanteparo 2104 fica em uma fixação não-deslizável à camisa2016. Os rolamentos de esferas 2106 ficam em contato com oanteparo 2104 (extremidade da camisa 2016) ao componente debloqueio 2108. O anteparo 2104 (luva 2016) gira livremente emtorno da chave 2110 em virtude da abertura circular nãocontida 1714 (Figura 17A).Figure 21 shows details of the shield / deflector 2100 for the realization of the reactor system of Figure 20 and also for the alternative embodiment of the interface between injectably mixed back-mix reaction chamber and a tubular flow reactor of the realization of the reordering system Figure 12, as shown in FIG. referred to above with respect to Figures 17A and 17B. The shirt 2016 is repeated in Figure 20 as male thread 2012/2212. As described for the respective alternative embodiment to Figures 17A and 17B, the locking member 2108 is contained by rotation by key 2110 (as inserted into socket 1710 - Figure 17B) and the shield 2104 is in a non-slip attachment to the sleeve 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 by virtue of uncontained circular opening 1714 (Figure 17A).

Conforme discutido previamente, as Figuras 22A a22C mostram detalhes do posicionamento axial 2200, 2230 e2260 para a interface entre a câmara de reação deretromistura injetavelmente misturada e o reator de fluxotubular da realização do sistema de reator da Figura 20. Acamisa 2 016 é reprisada na Figura 20 com o rosqueamento macho2012/2212.As discussed previously, Figures 22A-22C show details of the axial positioning 2200, 2230, and 2260 for the interface between the injectably blended dermo-mixing reaction chamber and the flowotubular reactor of the embodiment of the reactor system of Figure 20. Acamisa 2 016 is reprized in Figure 20 with male2012 / 2212 threading.

A Figura 23 mostra um detalhe adicional 23 00 naentrada de resfriamento brusco para a realização do sistemade reator da Figura 20. Sob este aspecto, é mostrada umavista vertical da camisa 2016 e um tubo de bloqueio 2006 emalinhamento com o eixo de entrada para a entrada 2 0 02 (Figura20) . A camisa 2016, o tubo de bloqueio 2006, o encaixeespiral 2018 e o encaixe axial 2032 (vista 2028 da Figura 20)são todos repetidos na Figura 20. A posição 2302 mostra oponto de alinhamento do tubo de bloqueio 2006 e o encaixeespiral 2018 para a aplicação de gás com resfriamento bruscoà camisa 2016 para refrigerar desse modo com resfriamentobrusco o espaço interno do reator de fluxo tubular.Figure 23 shows an additional detail 2300 in the sudden cooling inlet for the realization of the reactor system of Figure 20. In this regard, a vertical view of the liner 2016 and a locking pipe 2006 and alignment with the input shaft to inlet 2 are shown. 0 02 (Figure 20). Jacket 2016, lock tube 2006, spiral socket 2018 and axial socket 2032 (view 2028 of Figure 20) are all repeated in Figure 20. Position 2302 shows the alignment point of lock tube 2006 and spiral socket 2018 for the blast-cooled gas application to the 2016 liner to thereby coolly cool the inner space of the tubular flow reactor.

As Figuras 24A e 24B mostram detalhes da vistaaxial para a realização do sistema de reator da Figura 20. AFigura 24A mostra uma vista voltada à direita ao longo doeixo geométrico 2014 (Figura 20) da parte externa do sistemade reator; as entradas 2060 e 2062 são reprisadas na Figura20. A Figura 24B mostra a vista em seção transversalperpendicular 2450 através do eixo geométrico 2014 naorientação voltada à esquerda em 2 022 (Figura 20); a entrada2002 é reprisada na Figura 20 e as aberturas 1704/1706 sãoreprisadas nas Figuras 17A e 17B.Figures 24A and 24B show details of the axial view for carrying out 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; Inputs 2060 and 2062 are reprized in Figure 20. Figure 24B shows the cross-sectional view 2450 through the geometric axis 2014 in the left facing orientation at 2022 (Figure 20); input2002 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 2550de duas realizações do sistema de reator de fluxo tubular quetêm zonas de entrada injetavelmente misturadas (a zona 2520em ambas as Figuras 25A e Β), resfriamento brusco emmúltiplas posições e detecção de temperatura em múltiplasposições. A zona de mistura 2520 na Figura 25A e na Figura25B mostra um desviador distribuidor cônico simbólico 2502com um cone cheio, altamente similar ao desviador cônico daFigura 16 e também da Figura 12. A vista do sistema 2500 daFigura 25A mostra termopares múltiplos (tal como o termopar2510) e múltiplas portas de entrada com resfriamento brusco(tal como a porta de entrada com resfriamento brusco 2508) noinvólucro 2512. A vista do sistema 2550 da Figura 25B mostraum termopar variável 2504 e uma vedação de porta de entradacom resfriamento brusco do termopar de posição variável 2506disposta dentro do espaço interno definido pelo invólucro2514. A medição do resfriamento brusco e da temperatura é,portanto, altamente similar na Figura 12 e na Figura 25B paraos reatores de fluxo tubular de ambas as realizações. Ossistemas da Figura 25A e da Figura 25B são úteis para proveros sistemas de reator que são altamente similares àsrealizações das Figuras 12 e 20, exceto quanto à ausência nasFiguras 25A e 25B de um conjunto de defletor de separação quedefine uma interface transparente entre uma câmara de reaçãode retromistura injetavelmente misturada e o reator tubular.Sob este aspecto, os dados da operação de um sistema daFigura 25A ou da Figura 25B, quando comparados aos dados daFigures 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), multi-position blast cooling and multi-position temperature sensing. Mixing zone 2520 in Figure 25A and Figure 25B shows a symbolic conical diverter 2502 with a full cone, highly similar to the conical diverter of Figure 16 and also Figure 12. System view 2500 of Figure 25A shows multiple thermocouples (such as thermocouple2510 ) and multiple coarse-cooled inlet ports (such as the coarse-cooled inlet port 2508) in housing 2512. The system view 2550 of Figure 25B shows a variable thermocouple 2504 and an inlet port seal with coarse-position thermocouple coarse cooling 2506 disposed within the internal space defined by the enclosure2514. The sudden cooling and temperature measurement is therefore highly similar in Figure 12 and Figure 25B for the tubular flow reactors of both embodiments. 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 that defines a transparent interface between a reaction chamber. injectable mixed back-mix and the tubular reactor. Under this aspect, the operation data of a system of Figure 25A or Figure 25B as compared to

operação de um sistema da Figura 12 ou da Figura 20, têmvalor ao indicar a eficácia para os ajustes respectivos àinterface do defletor (anteparo 1232/componente 123 0 naFigura 12 ou o conjunto de defletor rosqueado da Figura 20).operation of a system of Figure 12 or Figure 20, have value in indicating the effectiveness for the respective adjustments to the deflector interface (bulkhead 1232 / component 123 0 in Figure 12 or the threaded deflector assembly of Figure 20).

Deve ficar compreendido que cada um dos elementosdescritos acima ou dois ou mais em conjunto também podemencontrar uma aplicação útil em outros tipos de métodos econstruções, os quais diferem dos tipos descritos acima.Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita comoincorporada no método e no aparelho para a produção deIt should be understood that each of the elements described above or two or more together may also find 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 the production of

metanol, ela não deve ser limitada aos detalhes mostrados,uma vez que várias modificações e alterações estruturaispodem ser feitas sem que se desvie de maneira alguma docaráter da presente invenção.Sem análise adicional, o relato antecedente irá,desse modo, revelar inteiramente o ponto principal dapresente invenção que outros podem prontamente adaptar,aplicando o conhecimento atual, para várias aplicações semomitir as características que, do ponto de vista da técnicaanterior, constituem razoavelmente características essenciaisdos aspectos genéricos ou específicos da presente invenção. 0que é reivindicado como novo e que deve ser protegido pelaCarta-patete é indicado nas reivindicações anexas.methanol, it should not be limited to the details shown, since various modifications and structural alterations can be made without deviating in any way from the present invention. Without further analysis, the foregoing account will thus fully reveal the main point. of the present invention which others may readily adapt, applying current knowledge, to various applications without compromising 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 to be new and which should be protected by the Cudgel is indicated in the appended claims.

Claims (18)

1. APARELHO PARA MANUFATURAR PELO MENOS UMA ALQUILAOXIGENADA ATRAVÉS DA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO PARCIAL DO ALCANO DEUMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDO ALCANO E DOOXIGÊNIO DE UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO DE GÁS CONTENDOOXIGÊNIO, em que o dito aparelho é caracterizado pelo fato decompreender:um sistema de reator que tem uma câmara de reação deretromistura por injeção em comunicação fluida com um reatorde fluxo tubular;em que o dito alcano é selecionado do grupo queconsiste em metano, etano, propano e butano;a dita câmara de reação de retromistura por injeçãotem uma entrada de gás contendo alcano, uma entrada de gás deoxigênio, e uma saída da câmara de reação de retromistura;o dito reator de fluxo tubular tem uma entrada doreator de fluxo tubular em comunicação fluida com a saída dadita câmara de reação de retromistura;a dita entrada de gás contendo alcano recebe acorrente de alimentação de gás contendo alcano na dita câmarade reação de retromistura por injeção;a dita entrada de gás contendo oxigênio recebe a ditacorrente de alimentação de gás contendo oxigênio em ditacâmara de reação de retromistura por injeção; ea dita câmara de reação de retromistura por injeçãotem um espaço de tempo, respectivo a uma taxa de alimentaçãocombinada da dita corrente de alimentação de gás contendoalcano e da dita corrente de alimentação de gás contendooxigênio, suficiente para a indução de radicais livres dealquila dentro da dita câmara de reação de retromistura porinjeção e para fornecer pelo menos uma parte dos ditosradicais livres de alquila à dita entrada do reator de fluxotubular.1. APPARATUS FOR MANUFACTURING AT LEAST ONE ALKYL-OXYGENATED THROUGH THE ALKAN PARTIAL OXIDATION REACTION OF A GAS-CURRENT CONTAINING ALKAN AND DOOXYGEN CURRENT SYSTEM: The device is characterized by the fact that a low-pressure system is said to contain a oxygen system. reactor having an injection meltdown reaction chamber in fluid communication with a tubular flow reactor, wherein said alkane is selected from the group consisting of methane, ethane, propane and butane, said injection backmix reaction chamber having an inlet of alkane-containing gas, a deoxygen gas inlet, and a back-mix reaction chamber outlet, said tubular flow reactor has a tubular flow reactor inlet in fluid communication with the outlet of said back-mix reaction chamber; alkane-containing gas receives alkane-containing gas supply chain in said chamber reaction reaction injection blasting: said oxygen-containing gas inlet receives the oxygen-containing gas supply dcurrent in the injection back-mixing reaction dictachamber; and said injection back-mixing reaction chamber has a time period corresponding to a combined feed rate of said alkane-containing gas feed stream and said oxygen-containing gas feed stream sufficient for the induction of free alkyl radicals within said chamber. of the injection back-mixing reaction and to provide at least a portion of the alkyl free ditosadicals to said flowotubular reactor inlet. 2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito alcano compreende metanoe o a dita alquila oxigenada compreende metanol.Apparatus according to claim 1, characterized in that said alkane comprises methane and said oxygenated alkyl comprises methanol. 3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita alquila oxigenadacompreende adicionalmente formaldeido.Apparatus according to claim 2, characterized in that said oxygenated alkyl additionally comprises formaldehyde. 4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita alquila oxigenadacompreende etanol.Apparatus according to claim 1, characterized in that said oxygenated alkyl comprises ethanol. 5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita entrada de gás contendoalcano e a dita entrada de gás contendo oxigênio sãoconfiguradas para agitar de maneira turbulenta a dita câmarade reação de retromistura por injeção através da mistura porinjeção da dita corrente de alimentação de gás contendo alcanoe da dita corrente de alimentação de gás contendo oxigênio.Apparatus according to claim 1, characterized in that said alkane-containing gas inlet and said oxygen-containing gas inlet are configured to turbulently agitate said chamber of the injection back-mix reaction through the injection-in-mixture of said alkane-containing gas feed stream of said oxygen-containing gas feed stream. 6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita câmara de reação deretromistura por injeção tem um invólucro da câmara de reaçãode retromistura, e o dito sistema de reator compreendeadicionalmenteum anteparo em uma interface vedada de maneiraρ deslizável com o dito invólucro da câmara de reação deretromistura; em que a dita câmara de reação de retromistura porinj eção tem um volume interno da câmara de reação deretromistura por injeção definido pelo dito invólucro dacâmara de reação de retromistura e pelo dito anteparo;o dito invólucro da câmara de reação de retromisturatem uma parte do invólucro em uma disposição oposta ao ditoanteparo; eo dito anteparo pode se mover de maneira deslizáveldurante a operação em tempo real do dito sistema de reatorpara progredir dentro do dito invólucro da câmara de reação deretromistura por injeção para a dita parte do invólucro paradiminuir desse modo comensuravelmente o volume interno da ditacâmara de reação de retromistura por injeção, e o ditoanteparo pode alternativamente se mover de maneira deslizáveldurante a operação em tempo real do dito sistema de reatordentro do dito invólucro da câmara de reação de retromisturapor injeção de modo a retrair se afastando da parte dita doinvólucro para expandir desse modo comensuravelmente o volumeinterno da dita câmara de reação de retromistura por injeção.Apparatus according to claim 1, characterized in that said injection-melting reaction chamber has a back-mixing reaction chamber housing, and said reactor system comprising a bulkhead at a slidably sealed interface with the said shell of the reaction chamber; wherein said injection-blending reaction chamber has an internal volume of the injection-blending reaction chamber defined by said casing of the back-mixing reaction chamber and said bulkhead, said casing of the back-mixing reaction chamber has a portion of the casing in it. an opposite disposition to said shield; and said bulkhead may slidably move during the real-time operation of said reactor system to progress within said injection-mold reaction chamber housing to said portion of the housing to thereby commensurately decrease the internal volume of the retromix reaction reaction chamber. by injection, and said shield may alternatively slidably move during the real-time operation of said reactor system within said back-reaction reaction chamber housing by injection so as to retract away from said portion of the shell to thereby commensurately expand the internal volume. of said injection blending reaction chamber. 7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito sistema de reator tem umespaço de tempo, respectivo para uma taxa de alimentaçãocombinada da dita corrente de alimentação contendo alcano e dadita corrente de alimentação contendo oxigênio, de não mais doque de 4 0 segundos.Apparatus according to claim 1, characterized in that said reactor system has a respective time space for a combined feed rate of said alkane-containing feed stream and said oxygen-containing feed stream of no more. than 40 seconds. 8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito espaço de tempo para adita câmara de reação de retromistura por injeção, respectivopara uma taxa de alimentação combinada da dita corrente dealimentação contendo alcano e da dita corrente de alimentaçãocontendo oxigênio é de não mais do que 1,5 segundo.Apparatus according to claim 1, characterized in that said time-frame for adding injection back-mix reaction chamber with respect to a combined feed rate of said alkane-containing feed stream and said oxygen-containing feed stream is no more than 1.5 seconds. 9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito reator de fluxo tubulartem uma saída do reator de fluxo tubular, e o dito reator defluxo tubular tem pelo menos uma entrada de gás refrigerantedisposta entre a dita entrada do reator de fluxo tubular e adita saída do reator de fluxo tubular para receber umacorrente de gás refrigerante e desse modo temperar comresfriamento brusco o dito reator de fluxo tubular.Apparatus according to claim 1, characterized in that said tubular flow reactor has an outlet of the tubular flow reactor, and said tubular flow reactor has at least one refrigerant gas inlet disposed between said reactor inlet. of flow-through and add outlet of the flow-reactor to receive a refrigerant stream and thereby quench the said flow-reactor with sudden cooling. 10. APARELHO, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o dito reator de fluxo tubulartem um eixo, e a dita entrada de gás refrigerante é móvel aolongo do dito eixo durante a operação do dito reator de fluxotubular.Apparatus according to claim 9, characterized in that said flow reactor has a shaft, and said refrigerant gas inlet is movable along said axis during operation of said flow-tube reactor. 11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o dito reator de fluxo tubulardescarrega uma corrente de produto de reação da dita saída doreator de fluxo tubular, e o dito aparelho compreendeadicionalmente um depurador em comunicação fluida com a ditasalda do reator de fluxo tubular para condensar pelo menos umadita alquila oxigenada da dita corrente de produto de reaçãoatravés do contato da dita corrente de produto de reação comum absorvente de líquido.Apparatus according to claim 9, characterized in that said tubular flow reactor carries a reaction product stream from said tubular flow reactor outlet, and said apparatus further comprising a scrubber in fluid communication with said tubular flow reactor. tubular flow reactor for condensing at least one oxygenated alkylate of said reaction product stream through contact of said liquid absorbing common reaction product stream. 12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que o dito absorvente compreendeadicionalmente o dióxido de carbono da dita corrente deproduto de reação.Apparatus according to claim 11, characterized in that said absorber is additionally comprised of the carbon dioxide of said reaction product stream. 13. APARELHO, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que o dito alcano compreendemetano, uma primeira alquila oxigenada compreende metanol, umasegunda alquila oxigenada compreende formaldeído, e o ditoabsorvente absorve o metanol e o formaldeído da dita correntede produto de reação.Apparatus according to claim 12, characterized in that said alkane comprisesethane, a first oxygenated alkyl comprises methanol, a second oxygenated alkyl comprises formaldehyde, and said absorbent absorbs methanol and formaldehyde from said reaction product stream. 14. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita câmara de reação deretromistura por injeção 1 tem um volume interno definido emparte por uma superfície cilíndrica que tem um eixo da câmarade reação de retromistura por injeção, e a dita corrente dealimentação de gás contendo oxigênio é inserida no dito volumeinterno de uma pluralidade de aberturas dispostas ao longo dodito eixo e em uma orientação não paralela em relação ao ditoeixo.Apparatus according to claim 1, characterized in that said injection melt reaction chamber 1 has an internal volume defined in part by a cylindrical surface having an axis of the injection melt reaction chamber, and said injection melt chamber. an oxygen-containing gas supply stream is inserted into said internal volume of a plurality of openings disposed along said axis and in an orientation not parallel to said axis. 15. APARELHO, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de que a dita câmara de reação deretromistura por injeção tem um desviador de fluxo internodefinido por uma superfície cônica que tem um eixo,o dito desviador define uma base cônica em umaextremidade do dito eixo,a dita superfície cônica define uma extremidadeapexial na outra extremidade do dito eixo,o dito eixo do dito desviador é alinhado com o ditoeixo da dita câmara de reação de retromistura por injeção,o dito desviador é disposto dentro do dito invólucrode maneira tal que a dita saída da câmara de reação deretromistura fica mais próxima da dita extremidade apexial doque a dita base cônica, ea dita corrente de alimentação contendo oxigênio éinserida no dito espaço de fluxo interno de uma pluralidade deaberturas dispostas ao longo do dito eixo da câmara de reaçãode retromistura por injeção e em uma orientação não paralelacom o dito eixo da câmara de reação de retromistura porinj eção.Apparatus according to claim 14, characterized in that said injection melt reaction chamber has an internal flow diverter defined by a conical surface having an axis, said diverter defines a conical base at one end of said apparatus. axis, said conical surface defines an axial end at the other end of said axis, said axis of said diverter is aligned with said axis of said injection back-mix reaction chamber, said diverter is disposed within said housing such that said outlet of the melt reaction chamber is closer to said apex end than said conical base, and said oxygen-containing feed stream is inserted into said internal flow space of a plurality of openings disposed along said axis of the back mix reaction chamber by injection and in a non-parallel orientation with said axis of the back mix reaction chamber porinj ejection. 16. APARELHO, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que a dita corrente de alimentaçãode gás contendo alcano compreende o alcano de uma corrente dereciclagem do dito depurador.Apparatus according to claim 11, characterized in that said alkane-containing gas feed stream comprises the alkane of a recycle stream of said scrubber. 17. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que a dita corrente de reciclagemfornece uma proporção de porcentagem em peso deaproximadamente 4:5 a aproximadamente 20:21 de alcano na ditacorrente de alimentação de gás contendo alcano.Apparatus according to claim 16, characterized in that said recycle stream provides a weight percent ratio of from about 4: 5 to about 20:21 of alkane in the alkane-containing gas feed stream. 18. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito aparelho compreendeadicionalmente um ventilador centrífugo disposto parapressurizar a dita corrente de alimentação de gás contendoalcano para a entrada na dita câmara de reação de retromisturapor injeção.Apparatus according to claim 1, characterized in that said apparatus further comprises a centrifugal fan arranged to depressurize said alkane-containing gas feed stream into the said back-mixing reaction chamber by injection.
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