CN106922132A - 用于使反应的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器 - Google Patents

Abstract

一种用于烃生产的反应器，其使蜡反应产物与轻质气体反应产物分离。所述反应器具有外壳、催化剂床、产物回收区和汽提区。所述催化剂床可在多管式和其它固定床配置中提供。所述汽提区接收来自所述产物回收区的轻质气体反应产物，而所述外壳的气体出口接收来自所述产物回收区的非轻质气体烃反应产物。所述外壳的蜡出口接收来自所述产物回收区的蜡产物。

Description

用于使反应的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年10月31日提交的美国临时申请号62/073,331的权益，该申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及使化学反应中的蜡或较高重量产物(重物质)与较低重量气体产物分离的反应器，且更具体地，涉及使合成气转化反应中的蜡或较高重量产物与较低重量气体产物分离的反应器。

背景

合成气转化反应和产生较低重量反应产物的其它反应(如低碳烯烃和链烷烃)可产生烃蜡和其它较高重量反应产物。此类反应需要对反应加强控制且需要热限制，并且蜡形成速率可能低于产生较高重量反应产物的反应。典型地，在反应完成后，将所有反应产物从反应器转移到分离装备，在该分离装备中执行蜡分离工艺。此类蜡分离工艺显著增加了与总反应工艺相关的资金和操作成本。本领域中需要允许从反应器内分离和除去蜡而降低与化学反应、尤其合成气转化反应和产生较低重量反应产物的其它反应相关的资金和操作成本的反应器。

发明概述

一方面，本文描述一种使化学反应中的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器。该反应器可具有外壳、催化剂床、产物回收区、汽提区和刮器。外壳可界定气体进料入口、气体出口和蜡产物出口。外壳可具有纵轴、上端和相对的下端。气体进料入口可邻近外壳上端安置。催化剂床可安置在与气体进料入口流体连通的外壳内。催化剂床可被配置来接收至少一种催化剂。产物回收区可安置在与催化剂床流体连通的外壳内。汽提区可被安置成与产物回收区和气体出口流体连通。汽提区可相对于外壳的纵轴从产物回收区向上延伸。汽提区可被配置来接收来自产物回收区的轻质气体产物。刮器可安置在产物回收区内。刮器可被配置来使至少一种反应产物中的蜡产物与非蜡产物分离。气体出口可被配置来接收来自汽提区的轻质气体反应产物，且蜡产物出口可被配置来接收来自产物回收区的蜡产物。

另一方面，本文描述一种使化学反应中的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器。反应器可具有外壳、多个管、多个冷却剂板、产物回收区和汽提区。外壳可界定气体进料入口、气体出口和蜡产物出口。外壳可具有纵轴、上端和相对的下端。气体进料入口可邻近外壳上端安置。多个管可被安置成与气体进料入口流体连通且被配置来接收至少一种催化剂。多个冷却剂板可在外壳内沿周向隔开。多个冷却剂板的相邻冷却剂板可与反应器内表面配合以沿周向围绕多个管中的至少一个管的至少一部分。每个冷却剂板界定至少一个被配置来接收至少一种冷却剂的通道。产物回收区可安置在与多个管流体连通的外壳内。产物回收区可相对于外壳的纵轴被安置在多个管下方且被配置来接收至少一种反应产物。汽提区可被安置成与产物回收区和气体出口流体连通。汽提区可相对于外壳的纵轴从产物回收区向上延伸。汽提区可被配置来接收来自产物回收区的轻质气体产物。气体出口可被配置来接收来自汽提区的非轻质气体反应产物，且蜡产物出口可被配置来接收来自产物回收区的蜡产物。

还公开了使用所述反应器执行化学反应的方法。在示例性方面中，所述反应器可用于执行合成气转化反应。

本发明的其它优点将在随后的描述中部分阐述，且部分将由该描述中显而易见或可通过实践本发明而获悉。本发明的优点将借助于随附权利要求书中尤其指出的元件和组合认识并获得。应了解，上述概述及以下详细描述仅为示例性和说明性的且并不限制所要求保护的本发明。

附图简述

本发明的优选实施方案的这些和其它特征将在详细描述中变得更显而易见，在该详细描述中参考附图，其中：

图1为本文中所公开的反应器的冷却剂进料、气体汽提区和产物回收区的示例性配置。如所示，反应器包括冷却剂板，所述冷却剂板允许冷却剂在反应器内沿第一方向轴向流动。当冷却剂离开板时，其进入冷却剂出口，冷却剂出口允许冷却剂径向流动(例如基本上垂直于反应器的纵轴流动)，接着冷却剂沿与第一方向相反的第二方向轴向流动。冷却剂出口内的冷却剂可接着如本文中进一步公开般进行再循环。

图2为如本文中所公开的示例性反应器的俯视截面图。如所示，反应器可具有多个板安置在催化剂床内，且反应器的中心部分可界定允许轻质气体产物汽提离开蜡产物或重物质的汽提区。可借助于反应器顶部中所界定的气体出口从汽提区收集较轻质气体产物。

图3为如本文中所公开的示例性反应器的侧视截面图。如所示，反应器具有多个管、汽提区和与产物收集区连通的蜡产物收集出口。

图4为如本文中所公开的示例性反应器的产物收集区的单独的侧视截面图。如所示，产物收集区可具有分离区，所述分离区具有气体和蜡反应产物的各自出口以及辅助从产物收集区移去蜡反应产物的刮器。

图5为如本文中所公开的示例性反应器的产物收集区的单独的侧视截面图。如所示，产物收集区可具有分离区，所述分离区具有气体和蜡反应产物的各自出口以及辅助从产物收集区移去蜡反应产物的刮器。此外，反应器具有冷却夹套，其围绕产物收集区的至少一部分且被配置来辅助促进蜡反应产物与轻质反应产物分离。

图6为如本文中所公开的示例性反应器的产物收集区的单独的侧视截面图。如所示，产物收集区可具有分离区，所述分离区具有气体和蜡反应产物的各自出口以及辅助从产物收集区移去蜡反应产物的第一刮器。此外，反应器可具有安置在产物收集区内的第二刮器以使蜡反应产物与气体反应产物分离。

图7为如本文中所公开的示例性反应器的产物收集区的单独的侧视截面图。如所示，产物收集区可具有分离区，所述分离区具有气体和蜡反应产物的各自出口以及安置在产物收集区内以使蜡反应产物与气体反应产物分离的热交换器/蒸发器。

图8为描绘用于如本文中所公开般分离且处理蜡反应产物的示例性系统的示意图。

发明详述

本发明可通过参考以下详细描述、实施例、图式和权利要求书以及其以上和以下描述而更容易地理解。然而，在公开并描述本发明的装置、系统和/或方法前，应了解，除非另外规定，否则本发明不限于所公开的特定装置、系统和/或方法，因此当然可以变化。还应了解，本文所用的术语仅用于描述特定方面的目的且不欲具有限制性。

提供本发明的以下描述作为本发明在其最佳当前已知实施方案中的可行教示。为此目的，相关领域技术人员应认识到并了解可对本文所述的本发明的各种方面进行诸多改变，而仍获得本发明的有利结果。还应显而易见，本发明的一些所要益处可通过选择本发明的一些特征而不利用其它特征来获得。因此，本领域的工作人员应认识到可以对本发明进行很多修改和改进，所述修改和改进在特定情形下是合乎需要的，且是本发明的一部分。因此，提供以下描述作为本发明原理的说明而非对其进行限制。

在公开并描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、装置和/或方法前，应了解，除非另外规定，否则其不限于特定合成方法或特定试剂，因此当然可以变化。还应了解，本文所用的术语仅用于描述特定方面的目的且不欲具有限制性。尽管可使用与本文所述类似或等效的任何方法和材料来实践或测试本发明，但现在描述示例性方法和材料。

此外，应了解，除非另外明确陈述，否则决非意指本文所述的任何方法视为要求其步骤以特定次序执行。因此，倘若方法权利要求项并非实际上叙述其步骤所遵循的次序，或权利要求书或说明书中并未另外具体陈述所述步骤限于特定次序，那么其决非意指在任何方面推断出一个次序。这适用于任何可能的未表达出的解释基本点，包括：关于步骤或操作流程安排的逻辑主题；从语法组织或标点符号获得的简单含义；以及本说明书中所述的实施方案的数量或类型。

本文所提及的所有公开案以引用的方式并入本文中以公开并描述与引用所述公开案相关的方法和/或材料。

除非上下文明确另外规定，否则通篇使用的单数形式的“一”和“该”包括复数指示物。因此，举例来说，除非上下文另外表明，否则提及“蜡出口”可包括两个或多于两个此类蜡出口。

在本文中，范围可表达为“约”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表达此类范围时，另一方面包括一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过在前面使用“约”将值表达为近似值时，应了解特定值形成另一方面。进一步应了解，每个范围的端点在与另一端点相关及独立于另一端点的情况下均是有意义的。

如本文所用，术语“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且该描述包括所述事件或情形发生的情况和其不发生的情况。

如本文所用的字“或”意指特定清单的任一成员，并且还包括该清单的成员的任何组合。

如本文所用，术语“轻质”或“较低重量”指气体反应产物基本上不含可归类为蜡和/或本领域中通常已知的重物质的烃反应产物。举例来说，在示例性方面，预期C18和更低碳的烃被认为是“轻质”气体反应产物，而C19和更高碳的烃反应产物在本文中称为“蜡产物”或“蜡反应产物”。如本文中进一步公开，预期“蜡产物”可包含蜡、重物质和非轻质气体烃(气体蜡产物)中的至少一种。因此，应了解，本文中所公开的“蜡产物”可包含非蜡组分，如且不限于重物质和非轻质气体烃。如本文中进一步公开，预期“轻质”气体反应产物可以是个别组分的混合物。类似地，预期蜡反应产物可以是个别组分的混合物。蜡产物内的蜡和重物质在本文中一般称为“非气体蜡产物”。如本文所用，术语“重物质”指非气体蜡产物，在本领域中其通常不称为蜡。

反应器

本文参考图1-8描述使化学反应中的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器10。在示例性方面，反应器可包括外壳20、催化剂床50、产物回收区60和汽提区70。任选地，在这些方面，反应器10可进一步包括刮器80。

一方面且参考图2-7，外壳10可界定气体进料入口22、第一气体出口23和蜡产物出口26。另一方面，外壳20可具有纵轴28、上端30和相对的下端32。在此方面，预期气体进料入口22可邻近外壳20的上端30安置。预期外壳20的上端30可界定反应器10内的均质化区。然而，预期气体进料入口22可在外壳20的任何部分中界定从而允许如本文中所公开般进行气体流过，包括例如(且不限于)外壳的侧壁。在另一方面，外壳20可界定至少一个冷却剂入口34和至少一个冷却剂出口42。在此方面，至少一个冷却剂入口34可被配置来接收至少一种冷却剂而允许至少一种冷却剂在外壳20内循环。任选地，至少一个冷却剂出口42可相对于外壳20的纵轴28与至少一个冷却剂入口34隔开。预期冷却剂从冷却剂入口34向冷却剂出口42的流动可基本上平行于外壳20的纵轴28，包括沿向上或向下的方向。进一步预期，冷却剂流的方向可视需要选择性地调整，其中冷却剂入口34任选地用作出口且冷却剂出口42任选地用作入口。

在另一方面，催化剂床50可安置在外壳20内而与气体进料入口22流体连通。在此方面，气体进料入口22可被配置来接收至少一种气体，且催化剂床50可被配置来接收至少一种催化剂，从而允许至少一种气体与至少一种催化剂之间进行反应。

在另一方面，产物回收区60可安置在外壳20内而与催化剂床50流体连通。在此方面，产物回收区60可被配置来在至少一种气体与至少一种催化剂之间的反应后接收至少一种反应产物。在示例性方面，至少一种气体可任选地被配置来相对于外壳20的纵轴22轴向流动。在这些方面，预期产物回收区60可相对于外壳20的纵轴28安置在催化剂床50下方。在其它示例性方面，至少一种气体可任选地被配置来在催化剂床50内基本上垂直于外壳20的纵轴22径向流动(即在径向流反应器中)。在这些方面，预期产物回收区60可安置在催化剂床50的上方或下方。进一步预期，产物回收区60可任选地沿催化剂床50向内或向外径向安置。

另一方面，汽提区70可被安置成与产物回收区60和第一气体出口23流体连通。任选地，汽提区70可相对于外壳20的纵轴28从产物回收区向上延伸。预期汽提区70可被配置来接收来自产物回收区60的轻质气体反应产物。

在操作中，外壳20的第一气体出口23可被配置来接收来自汽提区70的轻质气体反应产物，且外壳的蜡产物出口26可被配置来接收来自产物回收区60的蜡产物。在示例性方面，外壳可进一步界定第二气体出口24，其邻近外壳的下端32且与产物回收区60流体连通。在这些方面，第二气体出口24可被配置来接收来自产物回收区60的非轻质气体产物。任选地，第二气体出口24可任选地被安置成与气体管线25流体连通，该气体管线25被配置来允许加热向气体入口22提供的气体物质。任选地，在这些方面，预期气体管线可被安置成与气体-气体交换器200连通，该气体-气体交换器200在气体向气体入口22提供前将其加热。任选地，在示例性方面，向气体入口22提供的至少一部分气体可再循环和再使用。

任选地，在示例性方面，刮器80可安置在产物回收区60内。在这些方面，刮器80可被配置来使蜡产物与外壳20的内表面分离。任选地，刮器80可为本领域中已知的机械刮器。在示例性方面，刮器80可经机械化。在示例性方面，预期可在产物回收区60内提供多个刮器。在其它示例性方面，预期至少一个挡板可安置在产物回收区60内以辅助蜡产物与轻质气体产物分离。

在其它任选方面，反应器10可进一步包括多个冷却剂板90。在这些方面，多个冷却剂板90可在催化剂床50内沿周向隔开。在示例性任选方面，多个冷却剂板90可在外壳20内基本上均匀地沿周向隔开。另一方面，多个冷却剂板中的每个冷却剂板90可界定至少一个通道92，其被配置来接收至少一种冷却剂。在这些方面，预期多个冷却剂板90的通道92可被安置成与冷却剂入口34流体连通。任选地，进一步预期多个冷却剂板90的通道92可被安置成与冷却剂出口42流体连通。在示例性方面，冷却剂板90的通道92可基本上平行于外壳20的纵轴28。因此，在这些方面，冷却剂板90可被配置来允许冷却剂沿基本上平行于外壳20的纵轴28的方向流动。或者，在其它方面，预期冷却剂板90的通道92可基本上垂直于外壳20的纵轴28。因此，在这些方面，冷却剂板可被配置来允许冷却剂沿基本上垂直于外壳20的纵轴28的方向流动。

任选地，在示例性方面，可在将至少一种催化剂安置在催化剂床50内之前将多个冷却剂板90固定在外壳20内。在这些方面，预期至少一种催化剂的一部分可安置在相邻冷却剂板90的每个对之间。

任选地，在其它示例性方面，多个冷却剂板90可以从外壳20可选择性地移除。因此，在这些方面，预期催化剂床50可用至少一种催化剂填充，且在将催化剂安置在催化剂床内后，可将多个冷却剂板90至少部分地浸在催化剂床内。

在一个示例性方面，外壳20可具有外壁36、第一内壁38和第二内壁40，其中第二内壁沿第一内壁向内径向安置。在这些方面，预期外壁36与第一内壁38之间的空间可界定气体进料入口22。进一步预期第一内壁38与第二内壁40之间的空间可界定催化剂床50。更进一步预期，第二内壁40的内表面41可界定汽提区，其大体上对应于第二内壁内的空间。在示例性方面，第一内壁38和第二内壁40可以是围绕外壳20的纵轴28的周向壁。在示例性方面，气体入口22可被配置来允许气体径向流向催化剂床50中。在其它示例性方面，多个冷却剂板60可径向跨越催化剂床70。在这些方面，预期多个冷却剂板的每个冷却剂板90可在第一内壁38与第二内壁40之间径向延伸。在将气体传送到气体入口22中后，气体输送到催化剂床50中，且多个冷却剂板90可被配置来在气体与催化剂床内的催化剂之间的反应期间冷却催化剂床。

任选地，在其它示例性方面，催化剂床50可以多个管180的形式提供。在这些方面，外壳20可具有外壁36和内壁40，且多个管180可安置在外壳的外壁与内壁之间的空间内。另一方面，预期内壁40的内表面41可界定汽提区70。

任选地，另一方面，反应器10可进一步包括冷却夹套100，所述冷却夹套围绕产物回收区60的至少一部分以促进轻质反应产物(例如轻质气体产物)与蜡产物分离。在其它任选方面，反应器10可进一步包括安置在产物回收区60内的热交换器/蒸发器110。在这些方面，热交换器/蒸发器110可任选地包括薄膜蒸发器。

任选地，在其它方面，反应器10可进一步包括用于基于重量分离蜡产物的构件。在一个示例性方面，分离蜡产物的构件可包括初级蜡产物容器120和加热器130。在此方面，初级蜡产物容器120可被安置成与外壳20的蜡出口26流体连通。预期初级蜡产物容器120可界定上部蜡产物出口122和下部蜡产物出口124。另一方面，加热器130可被配置来加热蜡产物容器120并将蜡容器内的蜡产物分离成非气体蜡产物(例如蜡和重物质)和气体蜡产物(例如非轻质气体烃)。在此方面，上部蜡出口122可被配置来接收气体蜡产物，且下部蜡出口124可被配置来接收非气体蜡产物。任选地，在其它示例性方面，分离蜡产物的构件可进一步包括第一次级蜡产物容器140和第二次级蜡产物容器160以及第一冷却器150和第二冷却器170。在这些方面，第一次级蜡产物容器140可被安置成与初级蜡产物容器120的上部蜡产物出口122连通，且第二次级蜡产物容器160可被安置成与初级蜡产物容器的下部蜡产物出口124连通。第一冷却器150可被配置来冷却第一次级蜡产物容器140，且第二冷却器170可被配置来冷却第二次级蜡产物容器160。任选地，在示例性方面，分离蜡产物的构件可进一步包括闪蒸容器190，其被安置成与反应器10的蜡产物出口26流体连通。在这些方面，预期闪蒸容器190可被配置来维持反应器10中的压力。进一步预期闪蒸器190可具有各自的气体和蜡产物出口，其中蜡产物出口被安置成与初级蜡产物容器120流体连通。

反应器的使用方法

在使用时，可使用所公开的反应器使蜡反应产物与轻质气体反应产物分离。一方面，使蜡产物与非蜡产物分离的方法可包括使用所述反应器执行化学反应。在示例性方面，化学反应可以是放热反应。在一些方面，放热反应可以是合成气转化反应。任选地，在这些方面，预期合成气转化反应可以是费-托反应(Fischer-Tropsch reaction)。在其它任选方面，化学反应可以是吸热反应。

在其它方面，使蜡产物与轻质气体产物分离的方法可包括在本文中所公开的反应器的催化剂床内安置至少一种催化剂。所述方法可进一步包括向至少一个冷却剂入口选择性地传递至少一种冷却剂。所述方法可进一步包括向气体入口选择性地传递至少一种气体物质。在示例性方面，所述方法可进一步包括收集产物回收区内的至少一种反应产物。任选地，在这些方面，收集至少一种反应产物的步骤可包括如本文中所公开使蜡反应产物与轻质气体反应产物分离。任选地，所述方法可进一步包括收集至少一种蜡反应产物。

在示例性方面，所述方法可进一步包括将蜡反应产物分离成气体蜡产物和非气体蜡产物。举例来说，在这些方面，可以加热蜡反应产物而如本文中所公开将蜡反应产物分离成非气体蜡产物(例如蜡和重物质)和气体蜡产物(例如非轻质气体烃)。分离后，预期可如本文中所公开将非气体蜡产物和气体蜡产物冷却。任选地，所述方法可进一步包括收集非气体蜡产物(例如蜡)。任选地，所述方法可进一步包括收集气体蜡产物。任选地，在示例性方面，所述方法可进一步包括向催化剂床和产物回收区中的至少一个提供溶剂而加速蜡产物分离和/或收集。在这些方面，预期溶剂可任选地被配置来产生可促进蜡反应产物移动的液体。

对于特定化学反应，预期可使用产生所要反应产物的任何常规催化剂(以及任何常规促进剂或载体)。在示例性方面，至少一种催化剂可任选地包括基于Co或Fe的费-托催化剂(Fisher Tropsch-catalyst)以及通常用于执行费-托反应的任何促进剂或载体。

在示例性方面，至少一种冷却剂可包括锅炉给水(BFW)、蒸汽或熔盐中的一或多种。然而，预期至少一种冷却剂可包含通常用于向催化反应(如且不限于费-托反应)提供冷却或加热的任何物质。

在示例性方面，传递到气体入口的至少一种气体物质可包含合成气。在这些方面，预期合成气可通过以下方法形成：使天然气与蒸汽(和任选地，二氧化碳)接触以使用已知的重整工艺(如蒸汽甲烷重整(SMR)、自动热重整(ATR)、部分氧化、绝热预重整(APR)或气体加热重整(GHR)或任何适当组合)产生合成气。在其它示例性方面，合成气可包含一氧化碳、二氧化碳或氢气或其组合。另一方面，合成气可包含一氧化碳和氢气。预期进料可含有一些杂质(如且不限于硫、砷、氯、硫化氢)以及不需要的反应产物(如CO₂、甲烷、烃等)，其可如本文中进一步公开再循环。

在示例性方面，合成气可通过通常称为费-托(FT)工艺的催化工艺转化为至少一种反应产物。此例如由Van der Laan等人在Catal.Rev.-Sci.Eng.,41,1999,第255页中描述，该文献以全文引用的方式并入本文中。在这些方面，预期至少一种反应产物可包含烃。进一步预期至少一种反应产物可包含至少一种烯烃、二氧化碳和氢气。在其它示例性方面，除至少一种烯烃以外，至少一种反应产物可包含水、一种或多种醇或一种或多种烃。

一方面，至少一种反应产物的烯烃可包含C2-C10烃。另一方面，烯烃可包含在两个碳到十个碳范围内的碳(包括3、4、5、6、7、8或9个碳)。一方面，碳原子范围可源于任何两个前述值。举例来说，烯烃可包含在三个碳到九个碳范围内的碳。另一方面，烯烃可包含至少一个双键。另一方面，烯烃可包含两个双键。在另一方面，烯烃可包含三个双键。在另一方面，烯烃可包括乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-庚烯、1-己烯、2-乙基-己烯、2-乙基-庚烯、1-辛烯、1-壬烯或1-癸烯或其组合。

在另一方面，烯烃可包含多个双键。在此方面，烯烃可以是二烯烃。在另一方面，烯烃可以是1,3-丁二烯、1,4-戊二烯、庚二烯或其组合。在另一方面，烯烃可以是环状烯烃和二烯烃。在另一方面，烯烃可以是环戊烯、环戊二烯、环己烯、环己二烯或甲基环戊二烯等；或环状二烯烃二烯，例如二环戊二烯、甲基环戊二烯二聚体等。

在其它示例性方面，至少一种反应产物可包含一种或多种链烷烃、一种或多种醇、水或二氧化碳或其混合物。在另一方面，链烷烃可包含轻质链烷烃或重链烷烃或其组合。一方面，重链烷烃可包含具有超过五个碳的烷烃。另一方面，轻链烷烃可包含具有一个碳到五个碳的烷烃。

任选地，在各方面，所公开的系统、装备和方法可以工业规模操作或执行。一方面，本文中所公开的系统、装备和方法可被配置来以工业规模产生所公开的反应产物。举例来说，根据其它方面，所述系统、装备和方法可以工业规模产生一或多种所公开的反应产物的批料。

在各方面，所公开的系统、装备和方法可以商业上可实践的任何适宜的时标或生产进度表操作或执行。如所了解，反应器的加工体积可与反应器或容器尺寸有关，所述加工体积任选地可介于约0.1m³到约500m³。预期滞留时间和/或空间速度可与催化剂类型和/或性能有关。类似地，处理体积可界定汽提区的尺寸和除蜡设备的必要尺寸。另一方面，预期每单位时间产生的蜡的量可与催化剂的类型和/或性能有关。在示例性方面，特定化学反应所产生的蜡的量可在约1重量％到约80重量％范围内。

在其它方面，可设定所公开的系统和装备的组件的形状和尺寸而允许以工业规模生产所公开的反应产物。类似地，预期所公开的系统和装备的组件可包括如下材料，其材料特性被配置来允许以工业规模生产所公开的反应产物。在其它方面，可设定所公开的系统和装备的组件的形状和尺寸以根据适宜的时标或生产进度表产生所要反应产物。类似地，预期所公开的系统和装备的组件可包括如下材料，其材料特性被配置来允许根据适宜的时标或生产进度表产生所公开的反应产物。

在其它示例性方面，所公开的系统和装备的组件可包括能够接收、容纳和/或接触如本文中所公开的反应物、冷却剂、产物等的任何常规材料。

方面

方面1：一种使化学反应的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器，所述反应器包括：界定气体进料入口、第一气体出口和蜡产物出口且具有纵轴、上端和相对的下端的外壳，所述气体进料入口邻近外壳的上端安置；安置在外壳内而与气体进料入口流体连通的催化剂床，所述催化剂床被配置来接收至少一种催化剂；安置在外壳内而与催化剂床流体连通的产物回收区，所述产物回收区被配置来接收至少一种反应产物；被安置成与产物回收区和第一气体出口流体连通的汽提区，所述汽提区相对于外壳的纵轴从产物回收区向上延伸，所述汽提区被配置来接收来自产物回收区的轻质气体反应产物；以及安置在产物回收区内的刮器，其中所述刮器被配置来使蜡产物与外壳的内表面分离，其中所述第一气体出口被配置来接收来自产物回收区的轻质气体产物，且其中所述蜡产物出口被配置来接收来自产物回收区的蜡产物。

方面2：如方面2所述的反应器，其进一步包括多个冷却剂板，所述多个冷却剂板在催化剂床内沿周向隔开，其中每个冷却剂板界定至少一个通道，所述通道被配置来接收至少一种冷却剂。

方面3：如方面2所述的反应器，其中外壳界定冷却剂入口，其中多个冷却剂板的通道被安置成与冷却剂入口流体连通。

方面4：如方面3所述的反应器，其中外壳具有外壁、第一内壁和第二内壁，其中外壁与第一内壁之间的空间界定气体进料入口，其中第一内壁与第二内壁之间的空间界定催化剂床，且其中第二内壁的内表面界定汽提区。

方面5：如方面4所述的反应器，其中外壳界定冷却剂出口，且其中多个冷却剂板的通道被安置成与冷却剂出口流体连通。

方面6：如方面1所述的反应器，其进一步包括冷却夹套，其围绕产物回收区的至少一部分以促进轻质反应产物与蜡产物分离。

方面7：如方面1所述的反应器，其进一步包括安置在产物回收区内的热交换器/蒸发器。

方面8：如方面7所述的反应器，其中所述热交换器/蒸发器包括薄膜蒸发器。

方面9：如方面1所述的反应器，其进一步包括用于基于重量分离蜡产物的构件。

方面10：如方面9所述的反应器，其中用于分离蜡产物的构件包括：与蜡产物出口流体连通的初级蜡产物容器，初级蜡产物容器界定上部蜡产物出口和下部蜡产物出口；和加热器，其被配置来加热初级蜡产物容器并将初级蜡产物容器内的蜡产物分离成气体蜡产物和非气体蜡产物，其中上部蜡产物出口被配置来接收气体蜡产物，且其中下部蜡产物出口被配置来接收非气体蜡产物。

方面11：如方面10所述的反应器，其中分离蜡产物的构件进一步包括：第一次级蜡产物容器，其被安置成与初级蜡产物容器的上部蜡产物出口连通；第一冷却器，其被配置来冷却第一次级蜡产物容器；第二次级蜡产物容器，其被安置成与初级蜡产物容器的下部蜡产物出口连通；以及第二冷却器，其被配置来冷却第二次级蜡产物容器。方面12：如方面1的所述反应器，其中所述催化剂床包括多个管，其被安置成与气体进料入口流体连通且被配置来接收至少一种催化剂。

方面13：如方面1所述的反应器，其中所述产物回收区相对于外壳的纵轴被安置在催化剂床下方且被配置来接收至少一种反应产物。

方面14：如方面1所述的反应器，其中外壳进一步界定邻近外壳的下端且与产物回收区流体连通的第二气体出口，且其中第二气体出口被配置来接收来自产物回收区的非轻质气体产物。

方面15：一种使蜡产物与非蜡产物分离的方法，其包括：使用如前述方面中任一项所述的反应器执行化学反应。

方面16：如方面15所述的方法，其中所述化学反应为合成气转化反应。

方面17：一种使化学反应的轻质气体产物与非蜡产物分离的反应器，所述反应器包括：界定气体进料入口、第一气体出口和蜡产物出口且具有纵轴、上端和相对的下端的外壳，气体进料入口邻近外壳的上端安置；多个管，其被安置成与气体进料入口流体连通且被配置来接收至少一种催化剂；在外壳内沿周向隔开的多个冷却剂板，其中多个冷却剂板的相邻冷却剂板与反应器的内表面配合而沿周向围绕多个管中的至少一个管的至少一部分，其中每个冷却剂板界定至少一个通道，其被配置来接收至少一种冷却剂；安置在外壳内而与多个管流体连通的产物回收区，产物回收区被配置来接收至少一种反应产物；以及被安置成与产物回收区和第一气体出口流体连通的汽提区，汽提区相对于外壳的纵轴从产物回收区向上延伸，汽提区被配置来接收来自产物回收区的轻质气体产物，其中第一气体出口被配置来接收来自汽提区的轻质气体产物，且其中蜡产物出口被配置来接收来自产物回收区的蜡产物。

方面18：如方面17所述的反应器，其中外壳界定冷却剂入口，其中冷却剂入口被配置来接收至少一种冷却剂而允许至少一种冷却剂在外壳内循环。

方面19：如方面17-18中任一项所述的反应器，其中外壳具有外壁和内壁，其中多个管被安置在外壁与内壁之间的空间内，且其中内壁的内表面界定汽提区。

方面20：如方面18-19中任一项所述的反应器，其中外壳界定冷却剂出口，且其中冷却剂出口与冷却剂入口相对于外壳的纵轴隔开。

方面21：如方面17-20中任一项所述的反应器，其进一步包括冷却夹套，其围绕产物回收区的至少一部分以促进轻质反应产物与蜡产物分离。

方面22：如方面17-21中任一项所述的反应器，其进一步包括安置在产物回收区内的热交换器/蒸发器。

方面23：如方面22所述的反应器，其中热交换器/蒸发器包括薄膜蒸发器。

方面24：如方面17-23中任一项所述的反应器，其进一步包括用于基于重量分离蜡产物的构件。

方面25：如方面24所述的反应器，其中用于分离蜡产物的构件包括：与蜡产物出口流体连通的初级蜡产物容器，蜡产物容器界定上部蜡产物出口和下部蜡产物出口；和加热器，其被配置来加热初级蜡产物容器并将初级蜡产物容器内的蜡产物分离成气体蜡产物和非气体蜡产物，其中上部蜡产物出口被配置来接收气体蜡产物，且其中下部蜡产物出口被配置来接收非气体蜡产物。

方面26：如方面22所述的反应器，其中分离蜡产物的构件进一步包括：第一次级蜡产物容器，其被安置成与初级蜡产物容器的上部蜡产物出口连通；第一冷却器，其被配置来冷却第一次级蜡产物容器；第二次级蜡产物容器，其被安置成与初级蜡产物容器的下部蜡产物出口连通；以及第二冷却器，其被配置来冷却第二次级蜡产物容器。

方面27：如方面17所述的反应器，其中产物回收区相对于外壳的纵轴被安置在催化剂床下方且被配置来接收至少一种反应产物。

方面28：如方面17所述的反应器，其中外壳进一步界定邻近外壳的下端且与产物回收区流体连通的第二气体出口，且其中第二气体出口被配置来接收来自产物回收区的非轻质气体产物。

方面29：一种使蜡产物与非蜡产物分离的方法，其包括：使用如方面17-28中任一项所述的反应器执行化学反应。

方面30：如方面29所述的方法，其中化学反应为合成气转化反应。

尽管以上说明书中已公开本发明数个实施方案，但本领域的技术人员应了解本发明所属领域的技术人员将想到本发明的许多修改和其它实施方案，其具有上述描述和相关图式中所存在的教示的益处。因此应了解，本发明不限于上文所公开的特定实施方案，且许多修改和其它实施方案意欲包括在随附权利要求书的范畴内。此外，尽管本文中以及下文的权利要求书中采用特定术语，但其仅以一般和描述意义使用，而非用于限制所述的发明的目的以及下文的权利要求书的目的。

Claims (30)

1.一种使化学反应的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器，所述反应器包括：

界定气体进料入口、第一气体出口和蜡产物出口且具有纵轴、上端和相对的下端的外壳，所述气体进料入口邻近所述外壳的所述上端安置；

安置在所述外壳内而与所述气体进料入口流体连通的催化剂床，所述催化剂床被配置来接收至少一种催化剂；

安置在所述外壳内而与所述催化剂床流体连通的产物回收区，所述产物回收区被配置来接收至少一种反应产物；

被安置成与所述产物回收区和所述第一气体出口流体连通的汽提区，所述汽提区相对于所述外壳的所述纵轴从所述产物回收区向上延伸，所述汽提区被配置来接收来自所述产物回收区的轻质气体产物；以及

安置在所述产物回收区内的刮器，其中所述刮器被配置来使蜡产物与所述外壳的内表面分离，

其中所述第一气体出口被配置来接收来自所述汽提区的轻质气体产物，且其中所述蜡产物出口被配置来接收来自所述产物回收区的蜡产物。

2.如权利要求1所述的反应器，其进一步包括多个冷却剂板，所述多个冷却剂板在所述催化剂床内沿周向隔开，其中每个冷却剂板界定至少一个被配置来接收至少一种冷却剂的通道。

3.如权利要求2所述的反应器，其中所述外壳界定冷却剂入口，其中所述多个冷却剂板的所述通道被安置成与所述冷却剂入口流体连通。

4.如权利要求3所述的反应器，其中所述外壳具有外壁、第一内壁和第二内壁，其中所述外壁与所述第一内壁之间的空间界定所述气体进料入口，其中所述第一内壁与所述第二内壁之间的空间界定所述催化剂床，且其中所述第二内壁的内表面界定所述汽提区。

5.如权利要求4所述的反应器，其中所述外壳界定冷却剂出口，且其中所述多个冷却剂板的所述通道被安置成与所述冷却剂出口流体连通。

6.如权利要求1所述的反应器，其进一步包括冷却夹套，所述冷却夹套围绕所述产物回收区的至少一部分以促进轻质反应产物与蜡产物的分离。

7.如权利要求1所述的反应器，其进一步包括安置在所述产物回收区内的热交换器/蒸发器。

8.如权利要求7所述的反应器，其中所述热交换器/蒸发器包括薄膜蒸发器。

9.如权利要求1所述的反应器，其进一步包括用于基于重量分离所述蜡产物的构件。

10.如权利要求9所述的反应器，其中用于分离所述蜡产物的所述构件包括：

与所述蜡产物出口流体连通的初级蜡产物容器，所述初级蜡产物容器界定上部蜡产物出口和下部蜡产物出口；和

加热器，其被配置来加热所述初级蜡产物容器并将所述初级蜡产物容器内的所述蜡产物分离成气体蜡产物和非气体蜡产物，

其中所述上部蜡产物出口被配置来接收所述气体蜡产物，且其中所述下部蜡产物出口被配置来接收所述非气体蜡产物。

11.如权利要求10所述的反应器，其中用于分离所述蜡产物的所述构件进一步包括：

第一次级蜡产物容器，其被安置成与所述初级蜡产物容器的所述上部蜡产物出口连通；

第一冷却器，其被配置来冷却所述第一次级蜡产物容器；

第二次级蜡产物容器，其被安置成与所述初级蜡产物容器的所述下部蜡产物出口连通；以及

第二冷却器，其被配置来冷却所述第二次级蜡产物容器。

12.如权利要求1所述的反应器，其中所述催化剂床包括多个管，其被安置成与所述气体进料入口流体连通且被配置来接收所述至少一种催化剂。

13.如权利要求1所述的反应器，其中所述产物回收区相对于所述外壳的所述纵轴安置在所述催化剂床下方且被配置来接收所述至少一种反应产物。

14.如权利要求1所述的反应器，其中所述外壳进一步界定邻近所述外壳的所述下端且与所述产物回收区流体连通的第二气体出口，且其中所述第二气体出口被配置来接收来自所述产物回收区的非轻质气体产物。

15.一种使蜡产物与非蜡产物分离的方法，所述方法包括：

使用如前述权利要求中任一项所述的反应器执行化学反应。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述化学反应为合成气转化反应。

17.一种使化学反应的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器，所述反应器包括：

界定气体进料入口、第一气体出口和蜡产物出口且具有纵轴、上端和相对的下端的外壳，所述气体进料入口邻近所述外壳的所述上端安置；

多个管，其被安置成与所述气体进料入口流体连通且被配置来接收至少一种催化剂；

在所述外壳内沿周向隔开的多个冷却剂板，其中所述多个冷却剂板的相邻冷却剂板与所述反应器的内表面配合以沿周向围绕所述多个管的至少一个管的至少一部分，其中每个冷却剂板界定至少一个被配置来接收至少一种冷却剂的通道；

安置在所述外壳内而与所述多个管流体连通的产物回收区，所述产物回收区被配置来接收至少一种反应产物；以及

被安置成与所述产物回收区和所述第一气体出口流体连通的汽提区，所述汽提区相对于所述外壳的所述纵轴从所述产物回收区向上延伸，所述汽提区被配置来接收来自所述产物回收区的轻质气体产物，

其中所述第一气体出口被配置来接收来自所述汽提区的轻质气体产物，且其中所述蜡产物出口被配置来接收来自所述产物回收区的蜡产物。

18.如权利要求17所述的反应器，其中所述外壳界定冷却剂入口，其中所述冷却剂入口被配置来接收至少一种冷却剂以允许所述至少一种冷却剂在所述外壳内循环。

19.如权利要求17所述的反应器，其中所述外壳具有外壁和内壁，其中所述多个管被安置在所述外壁与所述内壁之间的空间内，且其中所述内壁的内表面界定所述汽提区。

20.如权利要求18所述的反应器，其中所述外壳界定冷却剂出口，且其中所述冷却剂出口相对于所述外壳的所述纵轴与所述冷却剂入口隔开。

21.如权利要求17所述的反应器，其进一步包括冷却夹套，所述冷却夹套围绕所述产物回收区的至少一部分以促进轻质反应产物与蜡产物分离。

22.如权利要求17所述的反应器，其进一步包括安置在所述产物回收区内的热交换器/蒸发器。

23.如权利要求22所述的反应器，其中所述热交换器/蒸发器包括薄膜蒸发器。

24.如权利要求17所述的反应器，其进一步包括用于基于重量分离所述蜡产物的构件。

25.如权利要求24所述的反应器，其中用于分离所述蜡产物的所述构件包括：

与所述蜡产物出口流体连通的初级蜡产物容器，所述初级蜡产物容器界定上部蜡产物出口和下部蜡产物出口；和

加热器，其被配置来加热所述初级蜡产物容器并将所述初级蜡产物容器内的所述蜡产物分离成气体蜡产物和非气体蜡产物，

其中所述上部蜡产物出口被配置来接收所述气体蜡产物，且其中所述下部蜡产物出口被配置来接收所述非气体蜡产物。

26.如权利要求25所述的反应器，其中用于分离所述蜡产物的所述构件进一步包括：

第一次级蜡产物容器，其被安置成与所述初级蜡产物容器的所述上部蜡产物出口连通；

第一冷却器，其被配置来冷却所述第一次级蜡产物容器；

第二次级蜡产物容器，其被安置成与所述初级蜡产物容器的所述下部蜡产物出口连通；以及

第二冷却器，其被配置来冷却所述第二次级蜡产物容器。

27.如权利要求17所述的反应器，其中所述产物回收区相对于所述外壳的所述纵轴被安置在所述催化剂床下方并且被配置来接收所述至少一种反应产物。

28.如权利要求17所述的反应器，其中所述外壳进一步界定邻近所述外壳的所述下端且与所述产物回收区流体连通的第二气体出口，且其中所述第二气体出口被配置来接收来自所述产物回收区的非轻质气体产物。

29.一种使蜡产物与非蜡产物分离的方法，所述方法包括：

使用如权利要求17-28中任一项所述的反应器执行化学反应。

30.如权利要求29所述的方法，其中所述化学反应为合成气转化反应。