CN106999885A - 反应器和其使用方法 - Google Patents

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穆巴里克·阿利·巴希尔
哈利德·卡里姆
塔拉勒·哈利德·艾-沙马里
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Sebec Global Technology Co
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Abstract

一种用于产生期望的反应产物的反应器具有壳体(20)、在所述壳体(20)内的多个催化剂管道(30)和在所述壳体(20)内的多个冷却剂管道(40)。所述冷却剂管道(40)散置在所述催化剂管道(30)之间，并且每个催化剂管道(30)被定位成邻近于至少两个冷却剂管道(40)。所述反应器用于执行选自由费托合成、加氢反应和氧合反应组成的组的反应。

Description

反应器和其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年11月20日申请的美国临时申请号62/082,170的权益，该申请以引用的方式整体并入本文中。
领域
本发明涉及用于执行化学反应以产生期望的反应产物的反应器，并且更特定地，涉及用于提供对化学反应参数的稳健控制的反应器。
背景
费托(Fischer-Tropsch，“FT”)反应是一种催化过程，其涉及将一氧化碳和氢气(称为合成气(“syngas”)的混合物)转化为液态和气态烃(-CH2-分子)的混合物。在这个过程中，可获得广泛的产品分布，并且在特定温度和压力条件下获得选定的产物。因此，为了获得选定的产物，FT反应必须在动力受控区域内执行。FT反应是高度放热的(每个“CH2”形成约145KJ)，因此需要快速移除热量并进行温度控制。
对于可操作的反应，压力可在1-30巴之间的范围内，温度的范围可为200-350℃。FT反应的反应物进给可来自任何气化源，例如，天然气、生物质或煤，但其通常由气态烃(主要是轻质烯烃、链烷烃、醇)和液态烃(诸如高碳烯烃、链烷烃、醇)提供。在反应期间，如果不连续移除所产生的热量，那么可能损坏金属催化剂，并所产生的产物将开始偏离期望的范围，并且从而导致下游处理的问题。
因此，本领域中需要提供对反应参数的更有效控制同时还提供连续的热量移除的反应器。
概述
在一方面，本文描述了一种用于产生反应产物的反应器。反应器可具有纵向轴线并且包括壳体、定位在壳体内的多个催化剂管道和定位在壳体内的多个冷却剂管道。壳体可具有包围反应器的纵向轴线的外壁。每个催化剂管道可具有取向成基本上平行于反应器的纵向轴线的纵向轴线，并且可被构造成接收一种或多种催化剂材料。每个冷却剂管道可具有取向成基本上平行于反应器的纵向轴线的纵向轴线，并且可被构造成接收一种或多种冷却剂材料。多个冷却剂管道可散置在多个催化剂管道之间，并且多个催化剂管道中的每个催化剂管道可被定位成邻近于多个冷却剂管道中的至少两个冷却剂管道。
在另一方面，本文描述了一种用于产生反应产物的反应器。反应器可具有纵向轴线并且包括壳体、至少一个静态混合器和注射端口。壳体可具有包围反应器的纵向轴线的外壁、第一端和相对的第二端。壳体的第二端可相对于反应器的纵向轴线与壳体的第一端间隔开。壳体的第一端可限定入口开口，所述入口开口被构造成接收至少一种反应物。壳体的第二端可限定出口开口，所述出口开口被构造成接收反应器内产生的反应产物。至少一个静态混合器的每个静态混合器可具有混合腔室，并且相对于反应器的纵向轴线定位在壳体内并在壳体的第一端和第二端之间。注射端口可与至少一个静态混合器的混合腔室连通。注射端口可被构造成接收至少一种反应物。静态腔室可相对于反应器的纵向轴线将壳体划分成第一隔室和第二隔室。所述第一隔室和第二隔室中的每个可被构造成接收一种或多种催化剂材料。
本发明还公开了使用所述反应器来执行化学反应的方法。在示例性方面，可使用所述反应器来执行选自由费托合成、加氢反应和氧合反应组成的组的反应。
在操作中，反应器可为化学反应提供稳健的温度控制，同时还提供进料组成调整灵活性。反应器还可提供优越的操作控制，以从而优化反应产物的分布和/或质量。如本文进一步所述，反应器可：实现比常规反应器设计更均匀的冷却流动和更均匀的冷却；提供基于区的温度控制；保持反应物进料内的分压，以从而保持反应物比率基本上恒定；并用冷却剂入口和出口限定不同阶段以提供反应器内更好的冷却剂控制。
本发明的另外的优点将部分在下面的描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践来了解。本发明的优点将通过所附权利要求书中特别指出的元件和组合来实现和获得。应当理解，前面的大体描述和以下详细描述仅仅是示例性和解释性的，而不是限制如所要求保护的本发明。
附图简述
在参考附图的详细描述中，本发明的优选实施方案的这些和其他特征将变得更加显而易见，其中：
图1是如本文公开的示例性反应器的横截面侧视透视图。
图2是如本文公开的另一示例性反应器的横截面侧视透视图。
图3A是如本文公开的示例性反应器的横截面俯视透视图，其示出了反应器内的多个管道。图3B是图3A的反应器的横截面俯视透视图，其示出了反应器内的多个冷却剂管道和多个催化剂管道。如图3A-3B所示，反应器可具有基本上正方形的横截面轮廓。
图4A是如本文公开的示例性反应器的横截面俯视透视图，其示出了反应器内的多个管道。图4B是图4A的反应器的横截面俯视透视图，其示出了反应器内的多个冷却剂管道和多个催化剂管道。如图4A-4B所示，反应器可具有基本上圆状的横截面轮廓。
图5是如本文公开的示例性反应器的横截面俯视透视图，其示出了将反应器划分成多个隔室的框架。如图所示，反应器可具有基本上正方形的横截面轮廓。
图6是如本文公开的示例性反应器的横截面俯视透视图，其示出了将反应器划分成多个隔室的框架。如图所示，反应器可具有基本上圆状的横截面轮廓。
详细描述
通过参考以下详细描述、实施例、附图和权利要求书及其先前和以下描述，可更容易地理解本发明。然而，在公开和描述本发明的装置、系统和/或方法之前，应当理解，除非另有说明，否则本发明不限于所公开的特定装置、系统和/或方法，因此，当然可改变。还应当理解，本文使用的术语仅出于描述特定方面的目的，而不意在限制。
提供本发明的以下描述作为本发明在其最佳的当前已知实施方案中的实现教导。为此，相关领域中的技术人员将认识到并且理解，可对本文所述的本发明的各个方面作出许多改变，同时仍然获得本发明的有益结果。还将理解，通过选择本发明的一些特征而不利用其他特征来获得本发明的一些期望益处。因此，本领域中的技术人员将认识到，对本发明进行的许多修改和调适是可能的，并且在某些情况下甚至可能是期望的，并且是本发明的一部分。因此，提供以下描述作为对本发明的原理的说明而不是其限制。
在公开和描述本发明化合物、组合物、制品、系统、装置和/或方法之前，应当理解，除非另有说明，否则它们不限于特定的合成方法，或者除非另有说明，否则不限于特定的试剂，因此，当然可改变。还应当理解，本文使用的术语仅出于描述特定方面的目的，而不意在限制。虽然与本文所述类似或等同的任何方法和材料可在本发明的实践或测试中使用，但是现在描述示例性方法和材料。
此外，应当理解，除非另有明确说明，否则决不希望将本文阐述的任何方法解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，在方法权利要求没有实际阐述其步骤遵循的顺序，或者在权利要求书或描述中没有具体说明步骤将限于特定顺序的情况下，决不希望在任何方面推断顺序。这适用于任何可能的非明确的解释基础，包括：有关安排步骤或操作流程的逻辑问题；源于语法组织或标点符号的普通含义；以及说明书中描述的实施方案的数量或类型。
本文提及的所有出版物通过引用的方式并入本文以公开和描述与引用出版物有关的方法和/或材料。
如全文所用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个”、和“所述”包括复数引用。因此，例如，除非上下文另有指示，否则提及“出口开口”可包括两个或更多个这样的出口开口。
范围在本文中可被表达为从“约”一个特定值，和/或到“约”另一特定值。当这类范围被表达时，另一方面包括从所述一个特定值和/或到所述另一特定值。类似地，当值通过使用先行词“约”被表达为近似值时，应当理解所述特定值形成另一方面。应进一步理解每个范围的端点既可以相对于另一端点是重要的，也可以独立于另一端点。
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，并且意指所述描述包括其中所述事件或情形发生的例项和其中所述事件或情形不发生的例项。
如本文所用，字词“或者”意指特定列表中的任何一员并且也包括该列表中的成员的任何组合。
在各方面，本文描述了用于执行化学反应以产生一种或多种期望的反应产物的反应器。在操作中，预期反应器可为化学反应提供稳健的温度控制，同时还提供进料组成调整灵活性。进一步预期反应器可提供优越的操作控制，以从而优化反应产物的分布和/或质量。如下文进一步描述，预期本文公开的反应器可实现比常规反应器设计更均匀的冷却流动和更均匀的冷却。进一步预期，本文公开的反应器可提供基于区的温度控制。进一步预期，本文公开的反应器可被构造成保持反应物进料内的分压，以从而保持反应物比率基本上恒定。还进一步预期，反应物可以冷却剂入口和出口限定不同阶段以在反应器内提供更好的冷却剂控制。
具有催化剂管道和冷却剂管道的反应器
本文参考图1-6描述了用于产生一种或多种期望的反应产物的反应器10。所述反应器具有纵向轴线12。在示例性方面，反应器10可包括壳体20、定位在壳体内的多个催化剂管道30和定位在壳体内的多个冷却剂管道40。在这些方面，预期多个催化剂管道30可包括2到约10,000个催化剂管道，这取决于催化剂管道、冷却剂管道40和壳体20的尺寸。类似地，预期多个冷却剂管道40可包括2至约10,000个冷却剂管道，这取决于冷却剂管道、催化剂管道30和壳体20的尺寸。在示例性方面，预期多个催化剂管道中的每个相应催化剂管道30可具有范围为约0.5英寸到约50英寸的直径(或通过管道的中心点的最大宽度)。类似地，预期多个冷却剂管道中的每个相应冷却剂管道40可具有范围为约0.5英寸到约50英寸的直径(或通过管道的中心点的最大宽度)。
在一个方面，并且如图1-2所示，壳体20可具有包围反应器的纵向轴线12的外壁22。在这个方面，预期外壁22可限定壳体20的期望的横截面轮廓。任选地，壳体20可具有基本上矩形(例如，正方形)的横截面形状。另选地，壳体20可具有基本上圆状的(例如，圆形的)横截面形状。然而，预期壳体20可具有如本文所公开的允许材料流动的任何横截面形状。
如图1-2所示，在另一方面，反应器10的壳体20可具有第一端24和相对的第二端26。在这个方面，第二端26可相对于反应器10的纵向轴线12与第一端24间隔开。在另一方面，壳体20的第一端24可限定至少一个入口开口25，所述入口开口被构造成接收至少一种反应物。在这个方面，每个入口开口25可被定位成与多个催化剂管道30流体连通。在其他方面，壳体20的第二端26可限定至少一个出口开口27，所述出口开口被构造成接收反应器10内产生的反应产物。在示例性方面，预期至少一个出口开口27可被构造成以范围为约5英尺/秒到大约50英尺/秒的速度提供排出的气体产物的流动。
在另一方面，并且参考图1-2，壳体20的外壁22可包括多个冷却剂阀23，所述冷却剂阀被构造成接收至少一种冷却剂材料。在这个方面，所述多个冷却剂阀可包括至少一对轴向间隔开的冷却剂阀，其中每对轴向间隔开的冷却剂阀包括第一冷却剂阀23a和定位在所述第一冷却剂阀和所述壳体的出口开口27之间的第二冷却剂阀23b。任选地，在一方面，每对轴向间隔开的冷却剂阀的第一冷却剂阀23a和第二冷却剂阀23b可被构造成允许至少一种冷却剂材料从第一冷却剂阀向第二冷却剂阀的流动。另选地，在另一方面，每对轴向间隔开的冷却剂阀的第一冷却剂阀23a和第二冷却剂阀23b可被构造成允许冷却剂从第二冷却剂阀向所述第一冷却剂阀的流动。在示例性方面，每对轴向间隔开的冷却剂阀的第一冷却剂阀23a和第二冷却剂阀23b可被构造成允许对第一方向和第二方向之间的冷却剂流动进行选择性调整。在这些方面，预期第一方向可对应于冷却剂从第一冷却剂阀23a向第二冷却剂阀23b的流动，而第二方向可对应于冷却剂从第二冷却剂阀23b向第一冷却剂阀23a的流动。因此，预期冷却剂流动的方向可在反应物进料流动的相同方向或相反方向上。
在另一方面，多个催化剂管道中的每个催化剂管道30可具有取向成基本上平行于反应器10的纵向轴线12的纵向轴线32。在使用中，预期每个催化剂管道30可被构造成接收一种或多种催化剂材料。在示例性方面，每个催化剂管道30可为基本上管状的。然而，如图3A-5所示，每个催化剂管道30可具有基本上矩形(例如，正方形)的横截面轮廓。更一般地，预期每个催化剂管道30可具有任何期望的横截面轮廓。例如，在示例性方面，预期至少一个催化剂管道30可具有五边形横截面轮廓。在其他示例性方面，预期至少一个催化剂管道30可具有六边形横截面轮廓。在其他示例性方面，预期至少一个催化剂管道30可具有与反应器10内的至少一个其他催化剂管道不同的横截面轮廓。
在其他方面，多个冷却剂管道中的每个冷却剂管道40可具有取向成基本上平行于反应器10的纵向轴线12的纵向轴线42。在使用中，预期每个冷却剂管道40可被构造成接收一种或多种冷却剂材料。在示例性方面，每个冷却剂管道40可为基本上管状的。然而，如图3A-5所示，每个冷却剂管道40可具有基本上矩形(例如，正方形)的横截面轮廓。更一般地，预期每个冷却剂管道40可具有任何期望的横截面轮廓。例如，在示例性方面，预期至少一个冷却剂管道40可具有五边形横截面轮廓。在其他示例性方面，预期至少一个冷却剂管道40可具有六边形横截面轮廓。在其他示例性方面，预期至少一个冷却剂管道40可具有与反应器10内的至少一个其他催化剂管道不同的横截面轮廓。
在示例性方面，多个冷却剂管道40可散置在多个催化剂管道30之间。在这些方面，预期多个催化剂管道中的每个催化剂管道30可被定位成邻近于多个冷却剂管道中的至少两个冷却剂管道40。任选地，在其他示例性方面，多个催化剂管道30可包括至少一个内部催化剂管道，所述内部催化剂管道被定位成邻近于多个冷却剂管道中的至少三个冷却剂管道40。在这些方面，并且如本文进一步公开，预期多个冷却剂管道40可向多个催化剂管道30提供间接冷却。在其他示例性方面，预期多个催化剂管道30和多个冷却剂管道40可任选地基本上均匀地分布在壳体20内。在另外的示例性方面，预期多个催化剂管道30的组合横截面面积可基本上等于多个冷却剂管道40的组合横截面面积。在操作中，预期如本文公开的冷却剂管道40和催化剂管道30的定位可实现比常规反应器更均匀的冷却剂流动和更均匀的冷却。
任选地，在示例性方面，并且如图3A-4B所示，在取向成垂直于反应器10的纵向轴线12的平面15内，多个催化剂管道30和多个冷却剂管道40可分布在多个行50中。在这些方面，多个行中的每个相应行50可包括至少一个催化剂管道30和至少一个冷却剂管道40。任选地，预期多个行中的每个相应行50内的至少一个催化剂管道30和至少一个冷却剂管道40可以交替模式定位。进一步预期多个行中的每个相应行50可具有行轴52。任选地，在示例性方面，每个相应行50的行轴52可基本上垂直于行内的催化剂管道30和冷却剂管道40的纵向轴线32、42。在这些方面，预期每行50的至少一个催化剂管道30可包括相对于行的行轴52间隔开的多个催化剂管道。进一步预期每行50的至少一个冷却剂管道40可包括相对于行的行轴52间隔开的多个冷却剂管道。
任选地，在其他示例性方面，并且如图3A-4B中所示，在取向成垂直于反应器10的纵向轴线12的平面15内，多个催化剂管道30和多个冷却剂管道40可分布在多个列60中。在这些方面，多个列中的每个相应列60可包括至少一个催化剂管道30和至少一个冷却剂管道40。任选地，预期多个列中的每个相应列60内的至少一个催化剂管道30和至少一个冷却剂管道40可以交替模式定位。进一步预期多个列中的每个相应列60可具有列轴62。任选地，在示例性方面，每个相应列60的列轴62可基本上垂直于列内的催化剂管道30和冷却剂管道40的纵向轴线32、42。如图3B和4B所示，每个相应列60的列轴62也可基本上垂直于多列50的列轴52。在这些方面，预期每列60的至少一个催化剂管道30可包括相对于列的列轴62间隔开的多个催化剂管道。进一步预期每列60的至少一个冷却剂管道40可包括相对于列的列轴62间隔开的多个冷却剂管道。
在另外的任选方面，并且参考图5-6，反应器10可进一步包括定位在壳体20内的格栅70。在这些方面，格栅70可相对于反应器10的纵向轴线12延伸，并且被成形为将壳体20划分成多个隔室72。在示例性方面，多个隔室中的每个相应隔室72可包含至少一个催化剂管道30和至少一个冷却剂管道40。在这些方面，格栅70可被构造成将每个相应隔间72的至少一个催化剂管道30和至少一个冷却剂管道40与邻近隔室的催化剂管道和冷却剂管道热隔离。在其他示例性方面，每个相应隔室72内的至少一个催化剂管道30可包括被构造成调整隔室内的冷却剂流动的热电偶(或其他合适的温度传感器)。在这些方面，预期每个热电偶可被定位成与如本领域中已知的反应器的温度控制系统连通。进一步预期每个热电偶可被构造成测量相应隔室72内的温度，并且产生指示隔室内的测量温度的温度输出。还进一步预期，每个热电偶可被配置成将其温度输出传输到温度控制系统，以从而允许温度控制系统根据情况有选择地调整相应隔室72内的冷却剂流动，以移除热点并维持整个反应器10的正常反应温度。因此，可理解，格栅70在反应器10内提供基于区的温度控制。
任选地，在另外的示例性方面，反应器10可进一步包括定位在壳体20内的至少一个分隔件90。在这些方面，预期至少一个分隔件的每个分隔件90可相对于反应器10的纵向轴线12基本上垂直地延伸。进一步预期，至少一个分隔件90可将壳体20划分成多个隔室95a、95b，所述隔室相对于反应器10的纵向轴线12定位。在另一方面，至少一个分隔件90可被构造成将多个隔室中的每个隔室95a、95b与其邻近隔室热隔离。在其他方面，每个相应隔室95a、95b内的至少一个催化剂管道30可包括被配置成调整隔室内的冷却剂流动的热电偶(或其他合适的温度传感器)。在这个方面，预期每个热电偶可被定位成与如本领域中已知的反应器的温度控制系统连通。进一步预期，每个热电偶可被配置成测量相应隔室95a、95b内的温度，并产生指示隔室内的测量温度的温度输出。还进一步预期，每个热电偶可被配置成将其温度输出传输到温度控制系统，以从而允许温度控制系统根据情况有选择地调整相应隔室95a、95b内的冷却剂流动，以便移除热点并保持整个反应器10中的正常反应温度。
任选地，在另外的示例性方面，并且参考图2，至少一个分隔件90可包括至少一个静态混合器。在这些方面，每个静态混合器可具有混合腔室92并且相对于反应器10的纵向轴线12定位在壳体20内并在壳体的第一端24和第二端26之间。在另一方面，反应器10可进一步包括定位成与静态混合腔室90的混合腔室92流体连通的注射端口94。在这个方面，注射端口94可被构造成接收至少一种反应物。任选地，预期至少一个静态混合器可包括两个或更多个静态混合器，举例来说，诸如但不限于两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个或十二个静态混合器。进一步预期，两个或更多个静态混合器可相对于反应器10的纵向轴线12轴向间隔开。然而，也预期两个或更多个静态混合器可被定位成在堆叠构型中彼此邻近，其中邻近的静态混合器之间的空间很小或不具有空间。在示例性方面，至少一个静态混合器可包括三个或更多个静态混合器。在其他示例性方面，至少一个静态混合器可包括四个或更多个静态混合器。
如图2所示，在其他示例性方面，至少一个静态混合器可包括单个静态混合器(图2中被示为元件90)，所述静态混合器相对于反应器10的纵向轴线12将壳体20划分成第一隔室95a和第二隔室95b。在这些方面，多个催化剂管道可包括定位在第一隔室95a内的多个第一催化剂管道30a和定位在第二隔室95b内的多个第二催化剂管道30b。预期多个冷却剂管道可包括定位在第一隔室95a内的多个第一冷却剂管道40a和定位在第二隔室95b内的多个第二冷却剂管道40b内。进一步预期，静态混合器的混合腔室94可与多个第一催化剂管道30a和多个第二催化剂管道30b连通。在示例性方面，还进一步预期，由壳体20的外壁22限定的多个冷却剂阀可包括与第一隔室95a连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀23a、23b和与第二隔室95b连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀23c、23d。在这些方面，每对轴向间隔开的冷却剂阀可包括第一冷却剂阀23a、23c和定位在所述第一冷却剂阀和壳体20的出口开口27之间的第二冷却剂阀23b、23d。预期多个第一催化剂管道40a可被定位成与冷却剂阀23a、23b流体连通，而多个第二催化剂管道40b可被定位成与冷却剂阀23c、23d流体连通。进一步预期，多个第一催化剂管道中的每个催化剂管道30a可具有定位成与静态混合器的混合腔室94流体连通的出口端，而多个第二催化剂管道的每个催化剂管道30b可具有定位成与静态混合器的混合腔室流体连通的入口端。在使用中，预期阶段间的静态混合器和注射喷嘴92可允许稳定反应物材料(通过入口开口并在催化剂管道内)进料中的分压，以及维持基本上恒定的反应物比率(举例来说，诸如，基本上恒定的H2/CO比率)。另外，预期在每个纵向隔室95a、95b内使用分立的冷却剂阀可提供反应器10内的增加的冷却剂控制。
任选地，在另外的方面，至少一个分隔件90可包括填充有包括氧化铝或二氧化硅的球的腔室。在这些方面，预期球填充的腔室可被定位成与注射喷嘴连通，如上文关于静态混合器所公开。进一步预期，球填充的腔室可以与静态混合器相同的方式定位在化学反应的中间阶段处。
尽管在本文中被公开为仅具有两个纵向隔室95a、95b，但是预期反应器10可包括任何数量的纵向隔室，其中邻近隔室由分隔件90分开，举例来说，诸如如本文公开的静态混合器。进一步预期，每个相应隔室95a、95b可具有与如本文所公开的隔室95a、95b的构型一致的整体构型(包括催化剂管道、冷却剂管道、冷却剂阀等)。
预期可选择隔室72、95a、95b的数量、分隔件90(例如，静态混合器)的数量、冷却剂阀23的数量、催化剂管道30的数量和冷却剂管道40的数量，这取决于反应器10的容量和所需反应参数的控制水平。
任选地，在示例性方面，预期反应器10的壳体20的内表面可进一步包括定位成靠近冷却剂阀和冷却剂管道40的外表面定位的内部膜，以稳定这些区域中的反应器设备。在其他示例性方面，预期靠近冷却剂管道40的外表面的催化剂管道30的外表面可覆盖有被构造成稳定催化剂管道30和冷却剂管道40之间的相互作用的膜。
在其他示例性方面，反应器10可包括如本领域中已知的分布/产品收集系统。在这些方面，分布/产品收集系统可定位在壳体20的基部部分内，以收集在壳体内执行的化学反应的产物。预期分布/产品收集系统可包括如本领域中已知的至少一个分布器。任选地，进一步预期，分布/产品收集系统可进一步包括如本领域中已知的至少一个次级分布器。
使用具有催化剂管道和冷却剂管道的反应器的方法
在使用中，所公开的反应器可用于执行化学反应，以从而产生一种或多种期望的反应产物。在示例性方面，化学反应可选自由费托合成、氢化反应和氧合反应组成的组。在这些方面，预期期望的反应产物可包括链烷烃、烯烃、醇等中的一种或多种。在一方面，执行化学反应的方法可包括用选自由蒸汽、熔盐和润滑油组成的组的冷却剂填充多个冷却剂管道。在另一方面，所述方法可包括将至少一种催化剂材料定位在多个催化剂管的选定催化剂管内。在这个方面，预期至少一种催化剂材料可包括被构造成在相应催化剂管内形成固定床的催化剂颗粒。在另一方面，所述方法可包括将至少一种反应物输送到至少一个入口开口。在这个方面，预期至少一种反应物可包括合成气。进一步预期，合成气可包括氢气、一氧化碳和二氧化碳中的一种或多种。在示例性方面，合成气可包括氢气、一氧化碳和二氧化碳。任选地，在另一方面，所述方法可包括允许冷却剂在多个冷却剂管道中的至少一个冷却剂管道内沸腾。任选地，在另一方面，多个冷却剂管道中的至少一个冷却剂管道未填充有冷却剂。在这个方面，预期未填充有冷却剂的至少一个冷却剂管道可有效地产生用于低温反应的气流。在另一方面，反应器内的冷却剂流动的方向是可选择地调整的。在另一方面，所述方法可进一步包括将一种或多种反应物进给到定位在壳体的相对的第一端和第二端之间的静态混合器中。在这个方面，静态混合器可定位在对应于化学反应的第一阶段和第二阶段之间的中间周期的位置。
在示例性方面，预期多个冷却剂管道的总组合表面积与壳体内的催化剂的总组合表面积的比率可是可选择地调整的。因此，在示例性方面，预期所述方法可进一步包括有选择地调整壳体内冷却剂的总组合表面积与催化剂的总组合表面积的比率。在这些方面，所述方法可包括以下步骤中的一种或多种：将另外的冷却剂定位在一个或多个冷却剂管道内；从一个或多个冷却剂管道移除冷却剂；将另外的催化剂定位在一个或多个催化剂管道内；以及从一个或多个催化剂管道移除催化剂。
具有静态混合器分隔件的反应器
本文参考图2描述了用于在使用或不使用如本文所公开的催化剂管道和冷却剂管道的情况下产生期望的反应产物的反应器10。在示例性方面，反应器10可具有纵向轴线12并且包括壳体20、至少一个静态混合器90和注射端口94。
在一方面，壳体可具有包围反应器10的纵向轴线12的外壁22。在另一方面，壳体20可具有第一端24和相对的第二端26，其中第二端与第一端相对于反应器10的纵向轴线12间隔开。在这个方面，壳体20的第一端24可限定至少一个入口开口25，所述入口开口被构造成接收至少一种反应物。预期壳体20的第二端26可限定至少一个出口开口27，所述出口开口被构造成接收反应器10内产生的反应产物。在示例性方面，预期至少一个出口开口27可被构造成以范围为约5英尺/秒到约50英尺/秒的速度提供排出的气体产物的流动。
在另一方面，反应器10可包括至少一个静态混合器90。在这个方面，每个静态混合器90可具有混合腔室92并且相对于反应器10的纵向轴线12定位在壳体20内并在壳体20的第一端24和第二端26之间。在另一方面，反应器10可包括与静态混合器90的混合腔室92流体连通的注射端口94。在这个方面，注射端口94可被构造成接收至少一种反应物。任选地，预期至少一个静态混合器可包括两个或更多个静态混合器，举例来说，诸如但不限于两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个或十二个静态混合器。进一步预期，两个或更多个静态混合器可相对于反应器10的纵向轴线12轴向间隔开。然而，还预期，至少两个静态混合器可被定位成在堆叠构型中彼此邻近，其中邻近的静态混合器之间的空间很小或不具有空间。在示例性方面，至少一个静态混合器可包括三个或更多个静态混合器。在其他示例性方面，至少一个静态混合器可包括四个或更多个静态混合器。
任选地，在示例性方面，至少一个静态混合器可包括单个静态混合器，所述静态混合器相对于反应器10的纵向轴线12将壳体20划分成第一隔室95a和第二隔室95b。在这些方面，预期第一隔室95a和第二隔室95b中的每个可被构造成接收一种或多种催化剂材料。进一步预期，每个隔室95a、95b可具有如本领域中已知的固定催化剂床。任选地，进一步预期，壳体20的外壁22可包括与第一隔室95a连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀23a、23b和与第二隔室95b连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀23c、23d。还进一步预期，每对轴向间隔开的冷却剂阀可包括第一冷却剂阀23a、23c和定位在第一冷却剂阀和壳体20的出口开口27之间的第二冷却剂阀23b、23d。
虽然在本文中被公开为仅具有两个纵向隔室95a、95b，但是预期反应器10可包括任何数量的纵向隔室，其中邻近隔室由静态混合器90分开。进一步预期，每个相应隔室95可具有与如本文公开的隔室95a、95b的构造一致的整体构造(包括冷却剂阀)。
使用具有静态混合器分隔件的反应器的方法
在使用中，所公开的反应器可用于执行化学反应，以从而产生一种或多种期望的反应产物。在示例性方面，化学反应可选自由费托合成、氢化反应和氧合反应组成的组。在这些方面，预期期望的反应产物可包括链烷烃、烯烃、醇等中的一种或多种。在一方面，一种执行化学反应的方法可包括将至少一种催化剂材料定位在由静态混合器限定的第一隔室和第二隔室内，所述静态混合器定位在壳体的相对的第一端和第二端之间。任选地，在这个方面，可在每个隔室内形成固定的催化剂床。在另一方面，所述方法可包括将至少一种反应物输送到壳体的至少一个入口开口。在这个方面，预期至少一种反应物可包括合成气。进一步预期，合成气可包括氢气、一氧化碳和二氧化碳中的一种或多种。在示例性方面，合成气可包括氢气、一氧化碳和二氧化碳。在一方面，执行化学反应以产生一种或多种期望的反应产物的方法可包括将一种或多种反应物进给到静态混合器中。在这个方面，静态混合器可定位在对应于化学反应的第一阶段和第二阶段之间的中间周期的位置处。
所公开的反应器和方法的示例性特征
在示例性方面，至少一种催化剂可包括如本领域中已知的至少一种Co基一氧化碳(CO)转化催化剂。在其他示例性方面，预期至少一种催化剂可包括如本领域中已知的至少一种Fe基CO转化催化剂。然而，预期可使用用于产生期望的反应产物的任何常规催化剂。进一步预期，如本领域中已知的任何合适的金属促进剂可与至少一种催化剂一起使用。
在示例性方面，至少一种冷却剂可包括锅炉给水(BFW)、蒸汽、熔盐、合成热传递介质、矿物油、有机热传递介质、水或无机或有机盐水、熔融金属、气体等中的一种或多种。然而，预期至少一种冷却剂可包括常规用于向催化反应提供冷却或加热的任何材料，举例来说，诸如但不限于费托反应。
在示例性方面，所述至少一种反应物可包括合成气。在这些方面，预期合成气可通过使天然气与蒸汽(和任选地二氧化碳)接触以使用已知的重整方法诸如蒸汽甲烷重整(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)或任何合适的组合产生合成气而形成。在其他示例性方面，合成气可包括一氧化碳、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。在另一方面，预期进给合成气可任选地包括再循环产物组分、金属杂质、硫、硫化物、氯化物、有机和/或无机酸、水等。
在示例性方面，合成气可通过通常称为费托(FT)方法的催化方法转化成至少一种反应产物。例如Van der Laan等人在Catal.Rev.-Sci.Eng.,41,1999,第255页中对此进行了描述，其全部内容以引用方式并入本文中。在这些方面，预期至少一种反应产物可包括烃。进一步预期，至少一种反应产物可包括至少一种烯烃、二氧化碳和氢。在其他示例性方面，除了至少一种烯烃之外，所述至少一种反应产物还可包括水、一种或多种醇或一种或多种烃。
在一方面，至少一种反应产物的烯烃可包括C2-C10烃。在另一方面，烯烃可包括范围为从两个碳到十个碳的碳，包括3个、4个、5个、6个、7个、8个或9个碳。在一方面，碳原子的范围可从任何两个先前的值获得。例如，烯烃可包括范围为从三个碳到九个碳的碳。在另一方面，烯烃可包括至少一个双键。在另一方面，烯烃可包括两个双键。在其他方面，烯烃可包括三个双键。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-亚己基、2-乙基-庚烯、1-辛烯、1-壬烯或1-癸烯或其组合。
在另一方面，烯烃可包括多个双键。在这个方面，烯烃可为二烯烃。在其他方面，烯烃可为1,3-丁二烯、1,4-戊二烯、庚二烯或其组合。在其他方面，烯烃可为环烯烃和二烯烃。在另一方面，烯烃可为环戊烯、环戊二烯、环己烯、环己二烯或甲基环戊二烯等；或环二烯环戊二烯，例如，二环戊二烯、甲基环戊二烯二聚体等。
在其他示例性方面，至少一种反应产物可包括一种或多种链烷烃、一种或多种醇、水或二氧化碳或其混合物。在其他方面，链烷烃可包括轻质链烷烃或重质链烷烃、或其组合。在一方面，重链烷烃可包括具有10个或更多个碳(C10和更多)的烷烃。因此，在这个方面，重质链烷烃可为如本文所述的较高重量的反应产物。在另一方面，轻质链烷烃可包括具有9个或更少碳(C9或更少)的烷烃。因此，在这个方面，轻质链烷烃可为如本文所述的较低重量的反应产物。C26及更高的重质链烷烃反应产物可为如本文所述的蜡。
任选地，在各个方面，所公开的反应器和方法可以工业规模操作或执行。在一方面，本文公开的反应器和方法可被配置成以工业规模产生所公开的反应产物。例如，根据其他方面，可操作反应器和方法以在工业规模上产生一种或多种所公开的反应产物。
在各个方面，所公开的反应器和方法可以商业上可行的任何期望的时间尺度或生产计划操作或执行。如人们将理解，反应器的处理体积可与反应器或容器尺寸相关，其可任选地从约0.1m3变化到约500m3。预期驻留时间和/或空间速度可与催化剂类型和/或性能相关。在另一方面，预期每单位时间产生的反应产物的量可与催化剂的类型和/或性能相关。
预期反应器可被配置用于连续、半批次或逐批次操作。驻留时间和/或重量时空速度(WHSV)可根据催化剂的选择和性能以及化学反应的性质而变化。类似地，期望产品的产生速率也可变化。在示例性合成气转化反应中，WHSV和驻留时间可分别在约100和约10,000Nl/kg/h之间和约1到约50秒之间变化。在这些方面，用于烃的这种合成气转化反应的产生率可在约0.01和约1kg/kg的催化剂/h之间变化。然而，预期反应的产生率可根据催化剂的选择和性能而进一步变化。
在另外的方面，所公开的反应器的部件可被成形和定尺寸以允许以工业规模产生所公开的反应产物。类似地，预期所公开的反应器的部件可包括具有被配置成允许以工业规模产生所公开的反应产物材料性质的材料。在其他方面，所公开的反应器的部件可被成形和定尺寸以根据期望的时间尺度或产生计划产生期望的反应产物。类似地，预期所公开的反应器的部件可包括具有被配置成根据期望的时间尺度或产生计划允许产生所公开的反应产物的材料性质的材料。
任选地，在示例性方面，所公开的反应器可以连续方式操作。在这些方面，预期反应物和其他原料可进入反应器，并且反应产物可离开反应器，而不需要使反应器停止来清空反应器的内容物。在示例性的任选方面中，并且如本文进一步公开，反应物和其他原料可进入反应器的第一端，而反应产物可离开反应器的第二相对端。
在其他示例性方面，预期所公开的反应器的部件可包括能够接收、容置和/或接触如本文公开的反应物、冷却剂、催化剂材料、产品等的任何常规材料。
方面
方面1：一种用于产生反应产物的反应器，所述反应器具有纵向轴线，并且包括：壳体，其具有包围所述反应器的所述纵向轴线的外壁；多个催化剂管道，其被定位在所述壳体内，每个催化剂管道具有取向成基本上平行于所述反应器的所述纵向轴线的纵向轴线，并且被构造成接收一种或多种催化剂材料；以及多个冷却剂管道，其被定位在所述壳体内，每个冷却剂管道具有取向成基本上平行于所述反应器的所述纵向轴线的纵向轴线，并且被构造成接收一种或多种冷却剂材料，其中所述多个冷却剂管道散置在所述多个催化剂管道之间，并且其中所述多个催化剂管道中的每个催化剂管道被定位成邻近于所述多个冷却剂管道中的至少两个冷却剂管道。
方面2：根据方面1所述的反应器，其中在取向成垂直于所述反应器的所述纵向轴线的平面内，所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道分布在多个行中。
方面3：根据方面2所述的反应器，其中所述多个行中的每个相应行均包括至少一个催化剂管道和至少一个冷却剂管道。
方面4：根据方面3所述的反应器，其中所述多个行中的每个相应行内的所述催化剂管道和冷却剂管道以交替模式定位。
方面5：根据方面2到4中任一方面所述的反应器，其中所述多个行中的每个相应行具有行轴，每个相应行的所述行轴基本上垂直于所述行内的所述催化剂管道和冷却剂管道的所述纵向轴线，其中每行的所述催化剂管道相对于所述行的所述行轴间隔开，并且其中每行的所述冷却剂管道相对于所述行的所述行轴间隔开。
方面6：根据方面2到5中任一方面所述的反应器，其中在取向成垂直于所述反应器的所述纵向轴线的所述平面内，所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道分布在多个列中，所述多个列的每个相应列具有基本上垂直于所述列内的所述管道的所述纵向轴线和所述多个行的所述行轴的列轴。
方面7：根据方面6所述的反应器，其中所述多个列中的每个相应列包括至少一个催化剂管道和至少一个冷却剂管道。
方面8：根据方面7所述的反应器，其中所述多个列中的每个相应列内的所述催化剂管道和冷却剂管道以交替模式定位。
方面9：根据方面6到8中任一方面所述的反应器，其中每列的所述催化剂管道相对于所述列的所述列轴间隔开，并且其中每个列的所述冷却剂管道相对于所述列的所述列轴间隔开。
方面10：根据方面6到9中任一方面所述的反应器，其中所述多个催化剂管道包括至少一个内部催化剂管道，所述内部催化剂管道定位成邻近于所述多个冷却剂管道中的至少三个冷却剂管道。
方面11：根据前述方面中任一方面所述的反应器，其中所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道是基本上管状的。
方面12：根据前述方面中任一方面所述的反应器，其中所述壳体具有基本上矩形的横截面形状。
方面13：根据前述方面中任一方面所述的反应器，其中所述壳体具有基本上圆形的横截面形状。
方面14：根据前述方面中任一方面所述的反应器，其中所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道基本上均匀分布在所述壳体内。
方面15：根据前述方面中任一方面所述的反应器，其进一步包括定位在所述壳体内的格栅，所述格栅相对于所述反应器的所述纵向轴线延伸并且被成形为将所述壳体划分成多个隔室。
方面16：根据方面15所述的反应器，其中所述多个隔室中的每个相应隔室包含至少一个催化剂管道和至少一个冷却剂管道。
方面17：根据方面16所述的反应器，其中所述格栅被构造成将每个相应隔室的所述催化剂管道和冷却剂管道与邻近隔室的所述催化剂管道和冷却剂管道热隔离。
方面18：根据方面16到17中任一方面所述的反应器，其中每个相应隔室内的至少一个催化剂管道包括被构造成调整所述隔室内的冷却剂流动的热电偶。
方面19：根据前述方面中任一方面所述的反应器，其进一步包括至少一个分隔件，所述分隔件定位在所述壳体内，所述至少一个分隔件的每个分隔件相对于所述反应器的所述纵向轴线基本上垂直延伸，所述至少一个分隔件将所述壳体划分成多个隔室，所述隔室相对于所述反应器的所述纵向轴线定位。
方面20：根据方面19所述的反应器，其中所述至少一个分隔件被构造成将所述多个隔室中的每个隔室与其邻近隔室热隔离。
方面21：根据方面19到20中任一方面所述的反应器，其中每个相应隔室内的至少一个催化剂管道包括被构造成调整所述隔室内的冷却剂流动的热电偶。
方面22：根据前述方面中任一方面所述的反应器，其中所述壳体具有第一端和相对的第二端，所述第二端相对于所述反应器的所述纵向轴线与所述第一端间隔开，并且其中所述壳体的所述第一端限定入口开口，所述入口开口被构造成接收至少一种反应物，所述入口开口被定位成与所述多个催化剂管道流体连通。
方面23：根据方面22所述的反应器，其中所述壳体的所述第二端限定出口开口，所述出口开口被构造成接收所述反应器内产生的所述反应产物。
方面24：根据方面23所述的反应器，其中所述壳体的所述外壁包括多个冷却剂阀，所述多个冷却剂阀包括至少一对轴向间隔开的冷却剂阀，每对轴向间隔开的冷却剂阀包括第一冷却剂阀和定位在所述第一冷却剂阀和所述壳体的所述出口开口之间的第二冷却剂阀。
方面25：根据方面24所述的反应器，其中每对轴向间隔开的冷却剂阀的所述第一冷却剂阀和第二冷却剂阀被构造成允许冷却剂从所述第一冷却剂阀向所述第二冷却剂阀的流动。
方面26：根据方面24所述的反应器，其中每对轴向间隔开的冷却剂阀的所述第一冷却剂阀和第二冷却剂阀被构造成允许冷却剂从所述第二冷却剂阀向所述第一冷却剂阀的流动。
方面27：根据方面24到26中任一方面所述的反应器，其中每对轴向间隔开的冷却剂阀的所述第一冷却剂阀和第二冷却剂阀被构造成允许对第一方向和第二方向之间的冷却剂流动进行选择性调节，所述第一方向对应于冷却剂从所述第一冷却剂阀向所述第二冷却剂阀的流动，所述第二方向对应于冷却剂从所述第二冷却剂阀向所述第一冷却剂阀的流动。
方面28：根据方面22到27中任一方面所述的反应器，其进一步包括至少一个静态混合器，所述静态混合器具有混合腔室，并且相对于所述反应器的所述纵向轴线定位在所述壳体内并在所述壳体的所述第一端和第二端之间。
方面29：根据方面28所述的反应器，其进一步包括与所述静态混合器的所述混合腔室连通的注射端口，所述注射端口被构造成接收至少一种反应物。
方面30：根据方面28到29中任一方面所述的反应器，其中所述静态混合器相对于所述反应器的所述纵向轴线将所述壳体划分成第一隔室和第二隔室，其中所述多个催化剂管道包括定位在所述第一隔室内的多个第一催化剂管道和定位在所述第二隔室内的多个第二催化剂管道，其中所述多个冷却剂管道包括定位在所述第一隔室内的多个第一冷却剂管道和定位在所述第二隔室内的多个第二冷却剂管道，其中所述静态混合器的所述混合腔室与所述多个第一催化剂管道和所述多个第二催化剂管道连通。
方面31：根据方面30所述的反应器，其中所述壳体的所述外壁包括多个冷却剂阀，所述多个冷却剂阀包括与所述第一隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀和与所述第二隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀，每对轴向间隔开的冷却剂阀包括第一冷却剂阀和定位在所述第一冷却剂阀和所述壳体的所述出口开口之间的第二冷却剂阀。
方面32：一种用于产生反应产物的反应器，所述反应器具有纵向轴线并且包括：壳体，其具有包围所述反应器的所述纵向轴线的外壁、第一端和相对的第二端，所述第二端相对于所述反应器的所述纵向轴线与所述第一端间隔开，其中所述壳体的所述第一端限定入口开口，所述入口开口被构造成接收至少一种反应物，并且其中所述壳体的所述第二端限定出口开口，所述出口开口被构造成接收所述反应器内产生的所述反应产物；至少一个静态混合器，所述静态混合器具有混合腔室，并且相对于所述反应器的所述纵向轴线定位在所述壳体内并在所述壳体的所述第一端和所述第二端之间；以及与所述静态混合器的所述混合腔室连通的注射端口，所述注射端口被构造成接收至少一种反应物，其中所述静态腔室相对于所述反应器的所述纵向轴线将所述壳体划分成第一隔室和第二隔室，并且其中所述第一隔室和第二隔室中的每个被构造成接收一种或多种催化剂材料。
方面33：根据方面32所述的反应器，其中所述壳体的所述外壁包括多个冷却剂阀，所述多个冷却剂阀包括与所述第一隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀和与所述第二隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀，每对轴向间隔开的冷却剂阀包括第一冷却剂阀和定位在所述第一冷却剂阀和所述壳体的所述出口开口之间的第二冷却剂阀。
方面34：根据方面32到33中任一方面所述的反应器，其中所述至少一个静态混合器包括两个或更多个静态混合器。
方面35：根据方面34所述的反应器，其中所述两个或更多个静态混合器相对于所述反应器的所述纵向轴线轴向间隔开。
方面36：一种执行反应的方法，其包括：使用根据方面1到31中任一方面所述的反应器来执行选自由费托合成、加氢反应和氧合反应组成的组的反应。
方面37：根据方面36所述的方法，其进一步包括用选自由蒸汽、熔盐和润滑油组成的组的冷却剂填充所述多个冷却剂管道。
方面38：根据方面37所述的方法，其进一步包括允许所述冷却剂在所述多个冷却剂管道的至少一个冷却剂管道内沸腾。
方面39：根据方面36所述的方法，其中所述多个冷却剂管道中的至少一个冷却剂管道未填充有冷却剂。
方面40：根据方面37所述的方法，其中所述反应器内的冷却剂流动的方向是可选择地调整的。
方面41：根据方面36所述的方法，其进一步包括将一种或多种反应物进给到定位在所述壳体的相对第一端和第二端之间的静态混合器中。
方面42：根据方面41所述的方法，其中所述静态混合器定位在对应于所述反应的第一阶段和第二阶段之间的中间周期的位置处。
方面43：一种执行反应的方法，其包括：使用根据方面32到35中任一方面所述的反应器来执行选自由费托合成、加氢反应和氧合反应组成的组的反应。
方面44：根据方面43所述的方法，其进一步包括将一种或多种反应物进给到所述静态混合器中。
方面45：根据方面43到44中任一方面所述的方法，其中所述静态混合器定位在对应于所述反应的第一阶段和第二阶段之间的中间周期的位置处。
虽然在前面的说明书中已经公开了本发明的几个实施方案，但是在受益于前面描述和相关联附图中所提出的教导之后，本发明所属领域中的技术人员应当理解，将想出本发明的许多修改和其他实施方案。因此，应当理解本发明不限于上文所公开的特定实施方案，并且修改和其他实施方案意在包括在随附权利要求书的范围内。此外，尽管在本文中以及在随后的权利要求书中采用了特定术语，但是它们仅用于通用和描述性意义，而不是出于限制所描述的发明的目的，也不是为了限制所附的权利要求书。

Claims (45)

1.一种用于产生反应产物的反应器，所述反应器具有纵向轴线并且包括：
壳体，其具有包围所述反应器的所述纵向轴线的外壁；
多个催化剂管道，其被定位在所述壳体内，每个催化剂管道具有取向成基本上平行于所述反应器的所述纵向轴线的纵向轴线，并且被构造成接收一种或多种催化剂材料；以及
多个冷却剂管道，其被定位在所述壳体内，每个冷却剂管道具有取向成基本上平行于所述反应器的所述纵向轴线的纵向轴线，并且被构造成接收一种或多种冷却剂材料，
其中所述多个冷却剂管道散置在所述多个催化剂管道之间，并且其中所述多个催化剂管道中的每个催化剂管道被定位成邻近于所述多个冷却剂管道中的至少两个冷却剂管道。
2.根据权利要求1所述的反应器，其中在取向成垂直于所述反应器的所述纵向轴线的平面内，所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道分布在多个行中。
3.根据权利要求2所述的反应器，其中所述多个行中的每个相应行均包括至少一个催化剂管道和至少一个冷却剂管道。
4.根据权利要求3所述的反应器，其中所述多个行中的每个相应行内的所述催化剂管道和冷却剂管道以交替模式定位。
5.根据权利要求2所述的反应器，其中所述多个行中的每个相应行具有行轴，每个相应行的所述行轴基本上垂直于所述行内的所述催化剂管道和冷却剂管道的所述纵向轴线，其中每行的所述催化剂管道相对于所述行的所述行轴间隔开，并且其中每行的所述冷却剂管道相对于所述行的所述行轴间隔开。
6.根据权利要求5所述的反应器，其中在取向成垂直于所述反应器的所述纵向轴线的所述平面内，所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道分布在多个列中，所述多个列的每个相应列具有基本上垂直于所述列内的所述管道的所述纵向轴线和所述多个行的所述行轴的列轴。
7.根据权利要求6所述的反应器，其中所述多个列中的每个相应列包括至少一个催化剂管道和至少一个冷却剂管道。
8.根据权利要求7所述的反应器，其中所述多个列中的每个相应列内的所述催化剂管道和冷却剂管道以交替模式定位。
9.根据权利要求6所述的反应器，其中每列的所述催化剂管道相对于所述列的所述列轴间隔开，并且其中每个列的所述冷却剂管道相对于所述列的所述列轴间隔开。
10.根据权利要求6所述的反应器，其中所述多个催化剂管道包括至少一个内部催化剂管道，所述内部催化剂管道被定位成邻近于所述多个冷却剂管道中的至少三个冷却剂管道。
11.根据权利要求1所述的反应器，其中所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道是基本上管状的。
12.根据权利要求1所述的反应器，其中所述壳体具有基本上矩形的横截面形状。
13.根据权利要求1所述的反应器，其中所述壳体具有基本上圆形的横截面形状。
14.根据权利要求1所述的反应器，其中所述多个催化剂管道和所述多个冷却剂管道基本上均匀分布在所述壳体内。
15.根据权利要求1所述的反应器，其进一步包括定位在所述壳体内的格栅，所述格栅相对于所述反应器的所述纵向轴线延伸并且被成形为将所述壳体划分成多个隔室。
16.根据权利要求15所述的反应器，其中所述多个隔室中的每个相应隔室包含至少一个催化剂管道和至少一个冷却剂管道。
17.根据权利要求16所述的反应器，其中所述格栅被构造成将每个相应隔室的所述催化剂管道和冷却剂管道与邻近隔室的所述催化剂管道和冷却剂管道热隔离。
18.根据权利要求17所述的反应器，其中每个相应隔室内的至少一个催化剂管道包括被构造成调整所述隔室内的冷却剂流动的热电偶。
19.根据权利要求1所述的反应器，其进一步包括至少一个分隔件，所述分隔件定位在所述壳体内，所述至少一个分隔件的每个分隔件相对于所述反应器的所述纵向轴线基本上垂直延伸，所述至少一个分隔件将所述壳体划分成多个隔室，所述隔室相对于所述反应器的所述纵向轴线定位。
20.根据权利要求19所述的反应器，其中所述至少一个分隔件被构造成将所述多个隔室中的每个隔室与其邻近隔室热隔离。
21.根据权利要求20所述的反应器，其中每个相应隔室内的至少一个催化剂管道包括被构造成调整所述隔室内的冷却剂流动的热电偶。
22.根据权利要求1所述的反应器，其中所述壳体具有第一端和相对的第二端，所述第二端相对于所述反应器的所述纵向轴线与所述第一端间隔开，并且其中所述壳体的所述第一端限定入口开口，所述入口开口被构造成接收至少一种反应物，所述入口开口被定位成与所述多个催化剂管道流体连通。
23.根据权利要求22所述的反应器，其中所述壳体的所述第二端限定出口开口，所述出口开口被构造成接收所述反应器内产生的所述反应产物。
24.根据权利要求23所述的反应器，其中所述壳体的所述外壁包括多个冷却剂阀，所述多个冷却剂阀包括至少一对轴向间隔开的冷却剂阀，每对轴向间隔开的冷却剂阀包括第一冷却剂阀和定位在所述第一冷却剂阀和所述壳体的所述出口开口之间的第二冷却剂阀。
25.根据权利要求24所述的反应器，其中每对轴向间隔开的冷却剂阀的所述第一冷却剂阀和第二冷却剂阀被构造成允许冷却剂从所述第一冷却剂阀向所述第二冷却剂阀的流动。
26.根据权利要求24所述的反应器，其中每对轴向间隔开的冷却剂阀的所述第一冷却剂阀和第二冷却剂阀被构造成允许冷却剂从所述第二冷却剂阀向所述第一冷却剂阀的流动。
27.根据权利要求24所述的反应器，其中每对轴向间隔开的冷却剂阀的所述第一冷却剂阀和第二冷却剂阀被构造成允许对第一方向和第二方向之间的冷却剂流动进行选择性调节，所述第一方向对应于冷却剂从所述第一冷却剂阀向所述第二冷却剂阀的流动，所述第二方向对应于冷却剂从所述第二冷却剂阀向所述第一冷却剂阀的流动。
28.根据权利要求22所述的反应器，其进一步包括至少一个静态混合器，所述静态混合器具有混合腔室，并且相对于所述反应器的所述纵向轴线定位在所述壳体内并在所述壳体的所述第一端和第二端之间。
29.根据权利要求28所述的反应器，其进一步包括与所述静态混合器的所述混合腔室连通的注射端口，所述注射端口被构造成接收至少一种反应物。
30.根据权利要求28所述的反应器，其中所述静态混合器相对于所述反应器的所述纵向轴线将所述壳体划分成第一隔室和第二隔室，其中所述多个催化剂管道包括定位在所述第一隔室内的多个第一催化剂管道和定位在所述第二隔室内的多个第二催化剂管道，其中所述多个冷却剂管道包括定位在所述第一隔室内的多个第一冷却剂管道和定位在所述第二隔室内的多个第二冷却剂管道，其中所述静态混合器的所述混合腔室与所述多个第一催化剂管道和所述多个第二催化剂管道连通。
31.根据权利要求30所述的反应器，其中所述壳体的所述外壁包括多个冷却剂阀，所述多个冷却剂阀包括与所述第一隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀和与所述第二隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀，每对轴向间隔开的冷却剂阀包括第一冷却剂阀和定位在所述第一冷却剂阀和所述壳体的所述出口开口之间的第二冷却剂阀。
32.一种用于产生反应产物的反应器，所述反应器具有纵向轴线并且包括：
壳体，其具有包围所述反应器的所述纵向轴线的外壁、第一端和相对的第二端，所述第二端相对于所述反应器的所述纵向轴线与所述第一端间隔开，其中所述壳体的所述第一端限定入口开口，所述入口开口被构造成接收至少一种反应物，并且其中所述壳体的所述第二端限定出口开口，所述出口开口被构造成接收所述反应器内产生的所述反应产物；
至少一个静态混合器，所述静态混合器具有混合腔室并且相对于所述反应器的所述纵向轴线定位在所述壳体内并在所述壳体的所述第一端和所述第二端之间；以及
与所述静态混合器的所述混合腔室连通的注射端口，所述注射端口被构造成接收至少一种反应物，
其中所述静态腔室相对于所述反应器的所述纵向轴线将所述壳体划分成第一隔室和第二隔室，并且
其中所述第一隔室和第二隔室中的每个被构造成接收一种或多种催化剂材料。
33.根据权利要求32所述的反应器，其中所述壳体的所述外壁包括多个冷却剂阀，所述多个冷却剂阀包括与所述第一隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀和与所述第二隔室连通的至少一对轴向间隔开的冷却剂阀，每对轴向间隔开的冷却剂阀包括第一冷却剂阀和定位在所述第一冷却剂阀和所述壳体的所述出口开口之间的第二冷却剂阀。
34.根据权利要求32所述的反应器，其中所述至少一个静态混合器包括两个或更多个静态混合器。
35.根据权利要求34所述的反应器，其中所述两个或更多个静态混合器相对于所述反应器的所述纵向轴线轴向间隔开。
36.一种执行反应的方法，其包括：
使用根据权利要求1到31中任一项所述的反应器来执行选自由费托合成、加氢反应和氧合反应组成的组的反应。
37.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括用选自由蒸汽、熔盐和润滑油组成的组的冷却剂填充所述多个冷却剂管道。
38.根据权利要求37所述的方法，其进一步包括允许所述冷却剂在所述多个冷却剂管道的至少一个冷却剂管道内沸腾。
39.根据权利要求36所述的方法，其中所述多个冷却剂管道中的至少一个冷却剂管道未填充有冷却剂。
40.根据权利要求37所述的方法，其中所述反应器内的冷却剂流动的方向是可选择地调整的。
41.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括将一种或多种反应物进给到定位在所述壳体的相对第一端和第二端之间的静态混合器中。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述静态混合器定位在对应于所述反应的第一阶段和第二阶段之间的中间周期的位置处。
43.一种执行反应的方法，其包括：
使用根据权利要求32到35中任一项所述的反应器来执行选自由费托合成、加氢反应和氧合反应组成的组的反应。
44.根据权利要求43所述的方法，其进一步包括将一种或多种反应物进给到所述静态混合器中。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述静态混合器定位在对应于所述反应的第一阶段和第二阶段之间的中间周期的位置处。
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