HRP20050811A2 - Auto thermal cracking reactor - Google Patents

Auto thermal cracking reactor Download PDF

Info

Publication number
HRP20050811A2
HRP20050811A2 HR20050811A HRP20050811A HRP20050811A2 HR P20050811 A2 HRP20050811 A2 HR P20050811A2 HR 20050811 A HR20050811 A HR 20050811A HR P20050811 A HRP20050811 A HR P20050811A HR P20050811 A2 HRP20050811 A2 HR P20050811A2
Authority
HR
Croatia
Prior art keywords
gaseous
chamber
gas
exits
zone
Prior art date
Application number
HR20050811A
Other languages
English (en)
Inventor
Derek
Michael
Ian
Vaughan
William
Original Assignee
Innovene Europe Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB0303723A external-priority patent/GB0303723D0/en
Priority claimed from GB0329710A external-priority patent/GB0329710D0/en
Application filed by Innovene Europe Limited filed Critical Innovene Europe Limited
Publication of HRP20050811A2 publication Critical patent/HRP20050811A2/hr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B35/00—Reactions without formation or introduction of functional groups containing hetero atoms, involving a change in the type of bonding between two carbon atoms already directly linked
    • C07B35/04—Dehydrogenation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/08—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by splitting-off an aliphatic or cycloaliphatic part from the molecule
    • C07C4/10—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by splitting-off an aliphatic or cycloaliphatic part from the molecule from acyclic hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/42—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with a hydrogen acceptor
    • C07C5/48—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with a hydrogen acceptor with oxygen as an acceptor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00522—Controlling the temperature using inert heat absorbing solids outside the bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094—Jackets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00259—Preventing runaway of the chemical reaction
    • B01J2219/00265—Preventing flame propagation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)

Description

Predmetni izum odnosi se na reaktor prikladan za proizvodnju olefina autotermalnim krekiranjem.
Autotermalno krekiranje je poznati proces za proizvodnju olefina. Primjer takvog procesa opisan je u dokumentu EP-A-332 289. Prema ovom procesu, ugljikovodik i plin koji sadrži kisik dovode se u kontakt preko katalizatora, koji osigurava izgaranje iznad točke zapaljivosti. Ugljikovodik djelomično izgori, a toplina dobivena izgaranjem upotrebljava se za vođenje dehidrogenacije ugljikovodika koji se dovodi u olefin.
U procesu autotermalnog krekiranja ugljikovodik i plin koji sadrži kisik mogu se jednolično pomiješati i predgrijati prije nego što dođu u kontakt s katalizatorom. Međutim, miješanje i predgrijavanje ugljikovodika i plina koji sadrži kisik postaje problematično, ako se proces želi izvesti pri porastu tlaka, zbog ograničenja zapaljivosti. Prema tome, poželjno je skratiti vrijeme između nastajanja smjese vrućih plinovitih reaktanata i kontaktiranja smjese s katalizatorom.
Predmetni izum odnosi se na konstrukciju reaktora koji osigurava da se proces autotermalnog krekiranja vodi kod bilo kojeg prikladnog tlaka, pri čemu se plinoviti reaktanti zagriju posebno prije miješanja, i tada su u reakcijskoj zoni prisutni jednolično raspodjeljeni.
Prema tome predmetni izum osigurava aparaturu za reakciju prvog plinovitog reaktanta s drugim plinovitim reaktantom ka nastajanju produkta, pri čemu aparatura sadrži barem prvi uređaj za opskrbu prvim plinovitim reaktantom, barem drugi uređaj za opskrbu drugim plinovitim reaktantom, rezistentnu i reakcijsku zonu, poželjno, sadrži katalizator, i pri čemu prvi uređaj za opskrbu sadrži više ispusta za raspodjelu prvog plinovitog reaktanta, i drugi uređaj za opskrbu sadrži više ispusta za raspodjelu drugog plinovitog reaktanta, rezistentna zona je porozna, i položena nizvodno od prvog i drugog uređaja za opskrbu s obzirom na struju prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa prvim i drugim uređajem za opskrbu, reakcijska zona je pozicionirana nizvodno od rezistentne zone s obzirom na tok prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa rezistentnom zonom, i pri čemu prvi uređaj za opskrbu i drugi uređaj za opskrbu su postavljeni tako da prvi plin i drugi plin su u doticaju na bitno paralelan način i miješaju se prije doticaja rezistentne zone.
Poželjno je da se prvi uređaj za opskrbu sastoji od barem jednog prvog ulaznog otvora za opskrbu prvim plinovitim reaktantom u barem jednu jednu prvu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi (manifold) i više prvih izlaznih otvora za prvu komoru koja ima više izlaza kroz koje izlazi prvi plinoviti reaktant, a da se drugi uređaj sastoji od barem jednog drugog ulaznog otvora za drugi plinoviti reaktant u barem jednu drugu komoru koja ima više drugih izlaznih otvora za drugi plinoviti reaktant.
Aparatura odgovarajuće sadrži barem 100, poželjno barem 500, najpoželjnije barem 1000, ispusta po metru kvadratnom poprečnog presjeka sekcije reakcijske zone.
Prvi i drugi uređaj za opskrbu su postavljeni tako da su prvi i drugi plin u doticaju na bitno paralelan način. Na „ bitno paralelan način“ znači da prvi i drugi plin, kada su dovedeni u kontakt, obadva slijede bitno isti smjer, kao što je aksijalni, radije nego suprotni ili relativno tangencijalni smjer. Doticaj plinova na bitno paralelan način, bolje nego, na primjer, tangencijalno, osigurava reduciranje turbulencije u području prvog doticaja plina (gdje miješanje još nije potpuno, i sastavi prisutnih plinova mogu biti vrlo značajni).
Turbulencija može povećati vrijeme zadržavanja mješavine plina u reaktoru, čime se povećava opasnost od porasta problema zapaljivosti. U nekim slučajevima, kontakt plinova na okomit način može voditi u područje niskog toka, ili čak stagnacijska područja, sadržavajući gorivu smjesu plinova zatvorenom u području kontakta. Kontaktiranjem plinova na paralelno bitan način prema predmetnom izumu, reducira se mogućnost za područja niskog toka mješavine plina, reduciranjem problema mogućnosti zapaljenja.
Prema prvom načinu izvođenja izuma podešavanjem kontaktiranje/miješanje omogućeno je pozicioniranjem jednog uređaja za opskrbu unutar drugog i dijela uređaja za opskrbu lociranog unutar drugih sa prikladnim otvorima tako da jedan plinoviti reaktant može proći kroz otvore i doći u doticaj s drugim plinovitim reaktantom.
Poželjno je da se pri prvom načinu izvođenja izuma, prvi uređaj za opskrbu sastoji od barem jednog prvog ulaznog otvora za opskrbu prvim plinovitim reaktantom u barem jednu jednu prvu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi (manifold) i više cijevi za injektiranje koje izlaze iz prve rečene komore koja ima više izlaza za opskrbu prvim plinovitim reaktantom, a da se drugi uređaj sastoji od barem jednog drugog ulaznog otvora za drugi plinoviti reaktant u barem jednu drugu komoru koja ima više drugih izlaznih otvora za opskrbu drugim plinovitim reaktantom.
pri čemu je druga komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi pozicionirana nizvodno od prve komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi s obzirom na tok prvog plinovitog reaktanta,
rezistentna zona je porozna, pozicionirana nizvodno od druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi s obzirom na tok prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa postojećim cjevovodima druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi,
reakcijska zona je pozicionirana nizvodno od rezistentne zone s obzirom na tok prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa rezistentnom zonom, i
pri čemu svaki cjevovod sadrži uzvodnu i izlaznu drugu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i u fluidnoj je komunikaciji sa rezistentnom zonom gdje postojeće cijevi za injektiranje prve komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi su postavljene tako da se protežu kroz drugu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i nastavljaju aksijalno u uzvodni završetak cjevovoda.
Aparatura iz prvog od načina izvođenja izuma obično sadrži prvu rashladnu zonu koja je u kontaktu sa završetkom nizvodnog cjevovoda gdje završava druga komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi (manifold) koja je postavljena tako da se hladi nizvodni završetak cjevovoda. Ovo osigurava da su plinoviti reaktanti spriječeni da reagiraju dok ne uđu u reakcijsku zonu.
Nadalje, aparatura iz prvog od načina ostvarivanja izuma, obično sadrži produkt zone za hlađenje nizvodno od reakcijske zone, tako da plinoviti produkti mogu biti ohlađeni iznad postojeće reakcijske zone.
U prvom od načina ostvarivanja izuma, poželjno je da, prva komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi je prva komora i druga komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi je druga komora i postojeće cijevi za injektiranje prve komore formiraju više uzdužnih prolaza plina koji se protežu kroz drugu komoru u uzvodni završetak mnogostrukog cjevovoda postojeće druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi.
Volumeni prve i druge komore nisu posebno presudni.
Ipak, u poželjnom načinu ostvarivanja izuma, volumeni prve i druge komore su prilagođeni da budu relativno mali zbog sigurnosnih razloga. U pravilu kada je promjer reaktora 600 mm volumen prve komore je obično između 5 – 100 litara poželjno između 10 – 40 litara i poželjnije između 15 – 25 litara npr. 22 litre. Volumen ovih komora bit će proporcionalan površini poprečnog presjeka reaktora (tj. dijametar kvadrat).
U pravilu kada je promjer reaktora 600 mm volumen druge komore je obično između 20 – 200 litara, poželjno između 30 – 100 litara i poželjnije između 40 – 80 litara na pr. 50 litara.
Aparatura iz prvog od načina ostvarivanja izuma obično sadrži jednaki broj cijevi za injektiranje i cjevovode, svaka cijev za injektiranje ulazi unutar odgovarajućeg cjevovoda. Poželjno je da aparatura sadrži barem 100, poželjnije barem 500, najpoželjnije barem 1000 cijevi za injektiranje po metru kvadratnom transverzalnog poprečnog presjeka sekcije reakcijske zone.
Kako bi cijevi za injektiranje mogle ući u cjevovode vanjski promjer cijevi za injektiranje na mjestu gdje one zlaze u cjevovod, manji je od unutarnjeg promjera cjevovoda. Točan vanjski promjer nije ključan za izum, ali obično cijevi za injektiranje imaju vanjski promjer između 2.0 do 5.0 mm, na pr. 4.0 mm. Cijevi za injektiranje imaju duljinu dovoljnu za prolaz kroz drugu komoru (tj. u pravilu veću od 170 mm).
Na kraju svake od mnogo cijevi za injektiranje izdvojenih iz komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi, prvi plinoviti reaktant može izići iz cijevi prikladnim otvaranjem, poželjno mlaznice, a koja ima promjer manji od vanjskog promjera cijevi za injektiranje, poželjno između 0.5 do 3.0 mm, primjerice između 1.0 do 2.0 mm. Mlaznica, kad je prisutna poželjno je da ima promjer manji od unutarnjeg promjera cijevi za injektiranje, zbog toga da osigura restrikciju toka iz svih cijevi za injektiranje, bez omogućavanja padanja tlaka koji bi se mogao dogoditi ako bi unutarnji promjer cijevi za injektiranje bio znatno veći u odnosu na duljinu cijevi za injektiranje.
Obično cjevovodi imaju unutarnji promjer između 1 do 10 mm, poželjno između 2 do 8 mm na pr. 7 mm i duljinu između 50 do 500 mm, poželjno između 100 do 300 mm na pr. 210 mm.Cjevovodi mogu biti postavljeni u simetričnoj konfiguraciji poput konfiguracije trokuta ili četverokuta.
Odnos unutarnjeg promjera cjevovoda prema promjeru otvora na pr. mlaznice je u rasponu 2:1 do 10:1, na primjer, u rasponu 3:1 do 5:1.
Tamo gdje se cijevi za injektiranje prvog uređaja za opskrbu protežu kroz komoru koja ima više izlaza kroz koje izlazi plin drugog uređaja za opskrbu, svaka cijev za injektiranje može biti opskrbljena sa vanjskom cijevi, oko cijevi za injektiranje (koja tvori unutarnju cijev unutar vanjske cijevi). Vanjska cijev čini termalnu izolaciju od drugog plinovitog reaktanta kad je ovaj kod temperature koja se razlikuje od temperature prvog plinovitog reaktanta (koji prolazi uzduž unutrašnjosti unutarnje cijevi).
U daljnjem preferiranom načinu ostvarivanja izuma, osigurana je prikladna restrikcija toka između vanjske površine cijevi za injektiranje i unutarnje površine cjevovoda, ili zatvaranje tamo gdje cijevi za injektiranje ulaze u cjevovod kod završetka uzvodnog cjevovoda (tj. zatvaranje druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi). Ovi restriktori toka mogu biti locirani na cijevima za injektiranje i/ili na cjevovodu, i, omogućivanjem rezistencije, oni pomažu u postizanju porasta toka drugog plinovitog reaktanta u svaki pojedini cjevovod. Ovi restriktori toka trebali bi biti locirani izdvojeno od postojećih prvih cijevi za injektiranje tako da brzina drugog plinovitog reaktanta , koja ima maksimalnu brzinu u cjevovodu kad prolazi kroz ili prođe restriktor toka, je reducirana (od maksimuma) nakonmiješanja s prvim plinovitim reaktantom. Poželjni pad tlaka toka prolaskom ovih restrikcija je sličnog redosljeda kao pad tlaka prvog plinovitog reaktanta kroz mlaznice ili druge restrikcije na kraju cijevi za injektiranje (kao što je 1 bar odnosno 0.5 bara).Ovo osigurava da udjeli reaktanata koji ulaze u reakcijsku zonu ostaju slični kada je tamo mala fluktuacija u tlaku u reakcijskoj zoni ili u dotoku. Za optimalno iskorištenje, tolerancije na promjerima mlaznica i restrikcije toka za drugi plinoviti reaktant trebale bi biti takve da koncentracija plinovite smjese ne varira više od 5%.
U pravilu, između 5 – 40 mm, poželjno između 10 – 30 mm, i najpoželjnije između 15 – 25 mm na pr. 20 mm od duljine cijevi za injektiranje projektirane unutar cjevovoda.
Pritom aparatura prvog od načina izvođenja izuma sadrži prvu zonu za hlađenje. Prva zona za hlađenje je poželjno postignuta kontaktiranjem hladnog fluida sa vanjskom površinom područja nizvodnog završetka cjevovoda. U pravilu, 10-20 % vanjske površine područja cjevovoda može biti u kontaktu sa hladnim fluidom.
U drugom načinu izvođenja izuma, postupak kontaktiranje/miješanje omogućen je prvim uređajem za opskrbu koji sadrži barem jedan prvi otvor za opskrbu prvog plinovitog reaktanta u barem jednu prvu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi više od postojećih cijevi za injektiranje spomenute prve komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi za raspodjelu prvog plinovitog reaktanta, a drugi uređaj za opskrbu sadrži barem jedan drugi otvor za opskrbu drugog plinovitog reaktanta k barem jednj drugoj komori koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i više drugih postojećih cijevi za injektiranje spomenute druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi za isporuku drugog plinovitog reaktanta, pri čemu svaka cijev za injektiranje ima izlaz na kraju izdvojeno od komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i koja ima otvoreni poprečni presjek od 1 mm2 ili manji, i pri čemu izlazi od prvih i drugih cijevi za injektiranje su u međusobno izmješanoj konfiguraciji.
Međusobno miješanje, kao što je upotrebljeno ovdje, znači da otvori mnogih od prvih cijevi za injektiranje su raspršeni među izlazima mnogih od drugih cijevi za injektiranje i/ili obratno.Tako, na primjer, tamo gdje se nalazi više prvih nego drugih cijevi za injektiranje, izlazi drugih cijevi za injektiranje bit će raspršeni između izlaza prvih cijevi za injektiranje i optimalna konfiguracija za izlaze za druge cijevi za injektiranje bit će takva da će svaka druga cijev za injektiranje imati otvor barem jedne prve cijevi za injektiranje kao svog najbližeg susjeda.
Prikladno je da se tamo nalazi u totalu najmanje 10000 prvih i drugih cijevi za injektiranje po metru kvadratnom.Upotreba rečenog broja međusobno izmiješanih cijevi osigurava brzo miješanje kod ispusnih otvora rečenih cijevi.
Za optimalnu isporuku prvog i drugog plinovitog reaktanta do rezistentne zone, izlazi od cijevi za injektiranje drugog načina ostvarivanja izuma trebali bi biti locirani u planarnoj konfiguraciji.
Izlazi prvih cijevi za injektiranje mogu biti postavljeni u simetričnoj konfiguraciji, kao što je konfiguracija u trokut, kvadrat, pravokutnik ili šesterokut i/ili izlazi drugih cijevi za injektiranje mogu biti postavljeni u simetričnoj konfiguraciji kao što je konfiguracija trokut, kvadrat, pravokutnik ili šesterokut.
U ovom drugom načinu ostvarivanja izuma, otvori mogu biti bilo kojeg prikladnog oblika u poprečnom presjeku sekcije, kao što je trokut, kvadrat, šesterokut , D-oblik, ovalni ili kružni.
Miješanje plinova postaje mnogo brže kao što raste broj cijevi i padaju poprečni presjeci otvora izlaza cijevi.
Tako prema poželjnom drugom načinu izvođenja predmetnog izuma, svaka cijev za injektiranje ima otvor na kraju izdvojen od ? koji ima otvor poprečnog presjeka od 0.5 mm2 ili manji.Poželjniji otvori imaju poprečni presjek od 0.2 mm2 ili manji, kao što je 0.1 mm2 ili manji.Prikladno je da izlazi imaju otvore poprečnog presjeka od 0.004 mm2 ili veće.
Izlazi za cijevi za injektiranje za jedan reaktant mogu varirati u veličini i obliku ali poželjno je da su isti. Slično, izlazi za drugi plinoviti reaktant mogu biti različiti, ili mogu biti iste veličine i oblika kao izlazi za prvi plinoviti reaktant.
Najpoželjnije, izlazi su D-oblika, kao što je semi-kružni, sa poprečnim presjekom sekcije otvaranja između 0.01 mm2 i 0.05 mm2.
Aparatura iz ovog drugog načina ostvarivanja izuma može sadržavati jednaki broj prvih i drugih cijevi za injektiranje za isporuku rečenih prvog i drugog plinovitih reaktanata. Alternativno, relativni broj cijevi za injektiranje za isporuku svakog plinovitog reaktanta može biti različit, na primjer, relativni broj cijevi za injektiranje za isporuku svakog plinovitog reaktanta može biti u proporciji s relativnom količinom svakog plinovitog reaktanta koji se isporučuje. Međutim, za izum nije bitan odnos između broja cijevi, a, na primjer, mogu biti i poželjno je da su različite brzine prvog i drugog plinovitog reaktanta na izlazu odgovarajućih cijevi za injektiranje. Naročito, korištenje različitih omjera toka za svaki od prvog i drugog plinovitog reaktanta dopušta različite omjere rečenih prvog idrugog plinovitog reaktanta za postizanje fiksnog broja cijevi za injektiranje za svaki reaktant.
Poželjno, jedan od reaktanata, poželjnije reaktant niže molekulske mase, napušta jedan set cijevi za injektiranje sa većom brzinom od drugog reaktanta koji napušta druge cijevi za injektiranje. Na primjer, veličina i broj cijevi za injektiranje za jedan reaktant mogu biti takve da odnos izlaznih brzina je barem 10:1 na primjer izlazna brzina jednog reaktanta je barem 100 m/s dok broj i veličina cijevi za injektiranje za drugi reaktant mogu biti takve da je izlazna brzina manja od 10 m/s. Prosječna brzina kombiniranih tokova na izlazu cijevi za injektiranje može biti reda veličine 3 m/s.
Kako poprečni presjek otvora izlaza cijevi za injektiranje pada, tako broj prvih i drugih cijevi za injektiranje po jedinici površine transverzalnog presjeka reakcijske zone može rasti. Tako, aparatura prema drugom načinu ostvarivanja izuma može sadržavati barem 100 000, na primjer barem 1 000 000, ili 4 000 000 cijevi za injektiranje (ukupno prvih i drugih cijevi za injektiranje) po metru kvadratnom transverzalnog presjeka reakcijske zone.
Slično, udaljenost između nekog izlaza i njegova najbližeg susjednog također će padati kao što pada poprečni presjek otvora izlaza cijevi i raste broj prvih i drugih cijevi za injektiranje. Tako, razmak između nekog izlaza i njegova najbližeg susjeda u ovom drugom načinu izvođenja izuma može biti manji od 2000 mikrona, kao i manji od 1000 mokrona ili poželjno u rasponu 100 do 500 mikrona. Razmak među susjednim cijevima je poželjno sličnih dimenzija izlazima istih, kao što je raspon od polovice do dvostruke maksimalne dimenzije poprečnog presjeka izlaznog otvora.
Korištenjem mješovitog postavljanja prvih i drugih cijevi za injektiranje sa relativno malim izlaznim otvorima prema drugom načinu izvođenja izuma, za raspodjelu prvog i drugog plinovitog reaktanta, postiže se brzo miješanje prvog i drugog plinovitog reaktanta. U pravilu, korištenjem mješovitog razmještanja prvih i drugih cijevi za injektiranje sa izlazima poprečnih presjeka od 0.5 mm2 ili manjim, adekvatno miješanje može se postići na udaljenosti manjoj od 5 mm od izlaza cijevi za injektiranje, dopuštajući da se plinovi izmiješaju i kontaktiraju u kratkom vremenu u malom prostoru rezistentne zone.
Aparatura iz drugog od načina ostvarivanja izuma obično sadrži produkt rashladne zone nizvodno od reakcijske zone, tako da plinoviti produkti mogu biti ohlađeni iznad izlaza reakcijske zone.
Poželjno je da, u drugom od načina ostvarivanja izuma, prva komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi sadrži prvu komoru i druga komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi, drugu komoru, sa izlaskom odatle prve i druge plinovite komponente i ulaskom u više prvih i drugih cijevi za injektiranje.Cijevi za injektiranje sa izlazima i poprečnim presjekom izlaza od 1 mm2 ili manjim poželjno su formirane kao prolaz plina u vezni blok za difuziju. Vezni difuzni blokovi formirani vezanjem difuzijom slojeva kliširanih metalnih struktura koje su poznate iz upotrebe za izmjenu topline, i opisani su općenito, na primjer, u « Industrial microchannel Devices – Where are we Today ? « ; Pua, L.M. and Rumbold, S.O.; First International Conferences on Michrochannels and Minichannels, rochester, NY, April 2003.
Upotreba tehnike difuznog vezanja u predmetnom izumu dopušta formiranje mnoštva prolaza za plin povezujući prve i druge komore u mnoštvo prvih i drugih izlaza, izlazi su u mješovitoj konfiguraciji, prema zahtjevu za formiranje cijevi za injektiranje prema prvom i drugom načinu ostvarivanja predmetnog izuma.
Prema prvom od načina ostvarivanja izuma, volumeni prve i druge komore nisu naročito važni, ali, poželjno, volumen prve i druge komore u drugom od načina ostvarivanja izuma su prilagođeni tako da budu mali, iz sigurnosnih razloga.
Nakon miješanja prema postupku iz predmetnog izuma, jedna ili druga aparatura od prvog ili drugog načina ostvarivanja izuma, ili, drugim riječima, mješavina prvog i drugog plinovitog reaktanta su u kontaktu sa rezistentnom zonom pozicioniranom nizvodno od prvog i drugog uređaja za opskrbu.
Rezistentna zona je porozna. Permeabilnost porozne rezistentne zone osigurava disperziju fluida reaktanata kako oni prolaze kroz zonu. Fluidi se kreću kroz mrežu kanala bočno kao i aksijalno (aksijalni smjer je osnovni smjer toka reaktanata kroz rezistentnu zonu), i napuštaju rezistentnu zonu potpuno jednoliko raspoređeni preko poprečnog presjeka površine rezistentne zone.
Poželjno, rezistentna zona je permeabilna bočno kao aksijalno. Poželjnije je da rezistentna zona ima permeabilitet koji je potpuno isti u bilo kojem smjeru, kao što ima permeabilitet u bilo koje smjeru koji je od 0.2 do 5 puta permeabiliteta u bilo kojem drugom smjeru.
Poznati su postupci za određivanja permeabilnosti poroznih medija.Tlačni gradijent ili padanje tlaka po jedinici duljine kroz rezistentnu zonu može se definirati upotrebom koeficijenta inercije otpora gdje je gradijent tlaka jednak produktu koeficijenta inercije otpora dinamičkog tlaka. Dinamički tlak je polovica umnoška gustoće fluida i površinske brzine i ima osnovnu jedinicu mjere tlaka. Koeficijent inertne rezistencije ima osnovnu jedinicu mjere recipročne duljine. Rezistentna zona obično ima prosječni koeficijent inertne rezistencije (tj. prosjek svih smjerova) od između 500 – 10 000/ metar (/m), poželjno između 2000 – 4000 /m i prvenstveno između 2500 – 3500 / m na pr. 3250/m.
Rezistentna zona može se formirati od porozne metalne strukture, ali poželjno je da porozni materijal bude nemetal na pr. keramički materijal. Prikladni keramički materijali uključuju litij – aluminij silikate (LAS), glinicu (α-Al2O3), stabilizirani itrij cirkon, titanate aluminija, niaskon i cirkon kalcij fosfat. Poželjan porozni materijal je gama – glinica.
Poželjno je da je udaljenost rezistentne zone od završetka cjevovoda u prvom od načina ostvarivanja izuma i izlaza cijevi u drugom od načina ostvarivanja izuma manja od 20 mm, poželjnije između 1 i 10 mm i najpoželjnije između 1.5 i 5 mm, kao na pr 2 mm.
Tamo gdje reakcijska zona sadrži katalizator poželjno je da porozni materijal u rezistentnoj zoni bude isti kao što je materijal upotrebljen za katalizator.porozni materijal može biti u sfernom obliku, u obliku granula ili keramičke pjene. Reakcijska zona može sadržavati katalizator u obliku monolita koji omogućava nastavljanje multikanalne strukture.
Za porozni materijal u rezistentnoj zoni, bitno je da 70%, poželjno 80% i prvenstveno najmanje 90% pora imaju pore široke ne manje od 5.0 mm na pr obično između 0.1 – 3.0 mm, poželjno između 0.2 – 2.0 mm i najpoželjnije između 0.5 – 1-5 mm.
U pravilu rezistentna zona ima između 10 – 60 pora po kvadratnom inču, bolje između 20 – 50 pora po kvadratnom inču i najbolje između 30 – 45 pora po kvadratnom inču.
Uobičajeno je debljina rezistentne zone između 5 – 100 mm, ali je poželjno 10 – 50 mm.
Obično reakcijska zona ima debljinu između 10 – 200 mm ali poželjno je 20 – 100 mm na pr. 60 mm. Poželjno reakcijska zona sadrži katalizator.
(Debljina rezistentne i reakcijske zone mjere se u smjeru toka plinovitih reaktanata. Općenito, poželjne debljine su definirane odnosom toka plinovitih reaktanata, budući da ovo određuje vrijeme kontakta, a, druge izmjerene dimenzije u smjeru toka plina, iz najpraktičnijih razloga, su neovisne od presjeka reaktora.).
Kada je upotrebljen katalizator, to je, kao prikladan katalizator iz platinske skupine metala na nosaču. Poželjno je da je metal platina ili paladij ili njihova smjesa. Premda je raspon dostupanih materijala za nosače širok, poželjno je da se koristi glinica kao nosač. Materijal za nosač može biti u sfernom obliku, u obliku granula ili keramičke pjene. Poželjno, nosač katalizatora je monolit koji je neprekinute multikanalne keramičke strukture, često u obliku pčelinjih saća. Poželjno je da nosač za katalitički aktivni metal gama glinica. Na nosač je nanešena smjesa platine i paladija konvencionalnim postupcima dobro poznatima stručnjacima iz područja. Rezultirajući spoj se prije upotrebe tretira kod temperature od 12000 C. Promotori katalizatora također se mogu nanijeti na nosač. Prikladni promotori uključuju bakar i kositar.
Katalizator se obično drži u reaktoru na prikladnom mjestu, kao što je kontejner za katalizator. Poželjno, za prevenciju prolaska plina između katalizatora i držača, bilo koji prostor između katalizatora i držača puni se prikladnim materijalom za hermetičko zatvaranje. Materijal prikladan za hermetičko zatvaranje uključuje proizvode izrađene iz mineralne vune, na pr. keramičke vune, koja se može omotati okolo rubova katalizatora u držaču. Dodatno se katalizator može omotati sa materijalom sličnim materijalu glavnog nosača katalizatora, kao što je glinica, da se potpomogne hermetičko zatvaranje.
Aparatura može sadržavati produkt zone za hlađenje nizvodno od reakcijske zone, tako da plinoviti produkti mogu biti ohlađeni iznad izlaza reakcijske zone. Produkt zone za hlađenje opskrbljen je s jednom ili više mlaznica za injektiranje koje su sposobne injektirati kondenzat u produkt struje koja napušta reakcijsku zonu.
Poželjno je da su prva i druga komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi, cijevi za injektiranje, cjevovodi (ako su prisutni), kućišta za rezistentnu i reakcijsku zonu metalna na pr. čelična. Tamo gdje se koristi čisti kisik kao plinoviti reaktant može biti neophodno napraviti ili omotati neke ili sve dijelove aparature tako da je dopušten kontakt kisika iz/sa legurom otpornom na reakciju sa kisikom. Reakcije sa kisikom odvija se lakše kad je temperatura kisika visoka i/ili kisik ima veliku brzinu.Prikladne legure uključuju legure nikla i bakra.
Odmah nizvodno od reakcijske zone, gdje je temperatura produkata reakcije visoka, poželjni konstrukcijski materijal je legura koja sadrži visoki udio nikla kao što je Inconel, Incaloy, Hastelloy ili Paralloy. Metal može biti oblikovan jednom od slijedećih tehnika : statičkim ljevanjem, rotacijskim ljevanjem, kovanjem, tokarenjem i prešanjem.
Aparatura može sadržavati prikladne termalne cjevaste dijelove za smanjenje temperaturnog šoka na aparaturi odmah nizvodno od reakcijske zone. Temperaturni šok može se pojaviti tamo gdje je nagla promjena temperature, svejedno da li naglo rasre ili pada, pojavljuje se unutar aparature, na primjer, pri uključivanju ili isključivanju. Unutarnja površina zida aparature se hladi ili zagrijava naglo, dočim se vanjska površina zagrijava ili hladi mnogo sporije uzrokujući šok u zidu (zid je relativno tanak, na primjer, do obloge sa razlikom tlakova između unutrašnje i vanjske strane aparature). Upotreba termalnih cjevastih dijelova unutar aparature reducira promjenu raspona temperature što utječe na unutrašnju površinu zida i prema tome reducira termički šok.
Aparatura je prvenstveno namjenjena za oksidaciju plinova za procesuiranje. Prvi plinoviti reaktant je plin koji sadrži kisik a drug plinoviti reaktant je parafinski ugljikovodik.
Predmetni izum također osigurava postupak za proizvodnju mono-olefina korištenjem prethodno opisane aparature.
Tako, korištenjem aparature u prvom od načina ostvarivanja izuma, izum osigurava postupak za proizvodnju mono-olefina; rečeni postupak sadrži.
prolaz plinovitog parafinskog ugljikovodika kroz drugu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi u više cjevovoda pri čemu plinoviti parafinski ugljikovodik dolazi u kontakt na paralelno bitan način i miješa se sa plinom koji sadrži kisik,
prolaz plinovite smjese u reakcijsku zonu kroz poroznu rezistentnu zonu, i djelomično izgaranje plinovite smjese u reakcijskoj zoni, poželjno u prisustvu katalizatora koji poboljšava izgaranje iznad granice zapaljivosti, proizvodeći mono-olefin.
Korištenje aparature u drugom od načina izvođenja izuma, predmetni izum osigurava postupak za proizvodnju mono-olefina ; rečeni postupak sadrži
prolaz plina koji sadrži kisik iz barem jednog prvog ispusta kroz barem jednu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi u više prvih cijevi za injektiranje i prolaz plinovitog parafinskog ugljikovodika kroz barem jedan drugi ispust kroz barem jednu drugu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi u više drugih cijevi za injektiranje, pri čemu svaka cijev za injektiranje ima izlaz na završetku odijeljenom od komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i koja ima otvor poprečnog presjeka od 1 mm2 ili manji i pri čemu su izlazi prvih i drugih cijevi za injektiranje locirani u mješovitoj konfiguraciji,
prolaz plinovite smjese u reakcijsku zonu kroz poroznu rezistentnu zonu, i djelomično izgaranje plinovite smjese u reakcijskoj zoni, poželjno u prisustvu katalizatora koji poboljšava izgaranje iznad granice zapaljivosti, proizvodeći mono-olefin.
Poželjni postupci za proizvodnju mono-olefina koriste aparaturu sa poželjnim karakteristikama kao što je prethodno opisano. Tako, na primjer, poželjna aparatura za postupak koji se koristi u drugom od načina ostvarivanja izuma je takva da svaka cijev za injektiranje ima izlaz na završetku odijeljenom od komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i koja ima otvor poprečnog presjeka od 0.5 mm2 ili manji. Bolje je da izlazi imaju otvor poprečnog presjeka od 0.2 mm2 ili manji, kao što je 0.1 mm2 ili manji.
U postupku za proizvodnju mono-olefina materijal za postupak se sastoji od plinovitog parafinskog ugljikovodika, prikladan parafinski ugljikovodik može biti etan, propan ili butan. Parafinski ugljikovodik može biti potpuno čist ili može biti mješavina drugih ugljikovodika i po izboru drugih materijala, tako na primjer, metan, dušik, ugljični monoksid, ugljični dioksid, para ili vodik. Može se koristiti parafinski ugljikovodik koji sadrži frakcije kao što su nafta, plinsko ulje, vaakum plinsko ulje ili njihovu mješavinu. Prikladan materijal za postupak je smjesa plinovitih parafinskih ugljikovodika, koji u osnovi sadrže etan, koji rezultira odvajanjem metana iz prirodnog plina. Prikladan materijal za postupak je parafinski ugljikovodik koji u osnovi sadrži etan koji omogućava produkt koji sadrži etilen kao mono-olefin.
Kao plin koji sadrži kisik može se koristiti ili kisik ili zrak. Poželjno je upotrijebiti kisik, po izboru razrijeđen sa inertnim plinom, na primjer dušikom. Omjer plinovitog parafinskog ugljikovodika prema plinovitoj smjesi koja sadrži kisik obično je od 5 do 20 puta stehiometrijskog omjera ugljikovodika prema plinu koji sadrži kisik za potpuno izgaranje u ugljični dioksid i vodu.Poželjni sastav je od 5 do 10 puta stehiometrijskog omjera ugljikovodika prema plinu koji sadrži kisik.
Premda se aparatura može koristiti kod bilo kojeg tlaka na pr. između 0 – 100 bara, posebno je korisna kod povišenih tlakova.Tlak kod prvog i drugog ulaza je poželjno između 10 – 50 bara, poželjnije između 20 – 40 bara, i prvenstveno između 25 – 35 bara, na pr. 30 bara.
Plin koji sadrži kisik i koji se uvodi u postupak može imati temperaturu ambijenta, ali obično se predgrijava do 50 ili do 150°C, bolje 80 –120°C na pr. 100°C. Plin koji sadrži kisik injektira se u cjevovod ili u više cijevi za injektiranje brzinom koja spriječava mogućnost zapaljenja na izlazu cijevi za injektiranje. Posebno u prvom od načina ostvarivanja izuma, cijevi za injektiranje mogu završavati prikladnom mlaznicom da se poveća izlazna brzina. Izlazna brzina je u pravilu veća od 30 m/s, poželjno veća od 50 m/s a prvenstveno veća od 70 m/s.
Plinoviti parafinski ugljikovodik obično se predgrijava od 100 do 400°C, bolje 150 - 350°C na pr. 300°C i ulazi u cjevovod ili u više drugih cijevi za injektiranje pri čemu se neposredno miješa sa plinom koji sadrži kisik. Plinoviti parafinski ugljikovodik ulazima cjevovoda ili izlazima više drugih cijevi za injektiranje ima brzinu u pravilu veću od 5 m/s, bolje veću od 15 m/s i prvenstveno veću od 20 m/s.
U prvom od načina ostvarivanja izuma, brzina plina koji sadrži kisik izlazeći iz cijevi za injektiranje i brzina plinovitog parafinskog ugljikovodika koji ulazi u cjevovod ima omjer barem 1.5:1, poželjno barem 3:1 i najbolje manje od 6:1, kao što je 4:1.Ovaj omjer osigurava brzo miješanje.
U drugom od načina ostvarivanja izuma, omjer brzine plina koji sadrži kisik na izlazu iz prvih cijevi za injektiranje i brzine plinovitog parafinskog ugljikovodika na izlazu u druge cijevi za injektiranje ovisit će o relativnom omjeru broja prvih i drugih cijevi za injektiranje, njihovim relativnim veličinama i željenom omjeru kisika i parafinskog ugljikovodika, ali poželjno omjer je barem 0.1:1, bolje 1:1 i najbolje barem 5:1. U pravilu izlazna brzina plina koji sadrži kisik je barem 50 m/s, posebno barem 100 m/s. Na primjer veličina i broj cijevi za injektiranje plinovitog parafinskog ugljikovodika može biti takav da je izlazna brzina manja od 10 m/s, što znači da brzina kombiniranog toka koju ima na izlazu cijevi za injektiranje može biti reda veličine 3 m/s.
Temperatura mješavine plinova obično je između 100 do 400°C, bolje 100 do 300°C ili na pr. 200°C. Dodatno, uz prolaženje plinovitog parafinskog ugljikovodika kroz cjevovod ili druge cijevi za injektiranje mogu prolaziti i drugi plinovi kao na pr. Vodik, ugljični monoksid i /ili ugljični dioksid.
U prvom od načina ostvarivanja izuma, smjesa plinova može se hladiti prvom zonom za hlađenje, pri čemu medij za hlađenje, kao što je voda, prolazi oko vanjske površine prostora nizvodnog završetka cijevovoda. Hlađenje završetka nizvodnog cjevovoda spriječava lokalno zagrijavanje cijevovoda i eliminira tendenciju « povrata plamena « u slučaju početka nastajanja stabilnog plamena na izlazu cjevovoda.
Temperatura rashladnog medija je u pravilu između 20 – 200°C, poželjno između 80 - 120°C na pr. 100°C. Tok rashladnog medija vodi se tako da je porast temperature manji od 100°C, bolje manji od 50°C, a najbolji manji od 30°C.
Prva rashladna zona reducira temperaturu smjese plinova za barem 10°C, bolje za 20°C, a najbolje za barem 30°C.
U oba od načina ostvarivanja izuma smjesa plinova obično ulazi u rezistentnu zonu brzinom između 1.0 – 10.0 m/s, bolje između 2.0 – 6.0 m/s a najbolje 2.5 – 3.5 m/s.
Smjesa plinova obično ulazi u reakcijsku zonu brzinom između 1.0 – 10.0 m/s, bolje između 2.0 – 6.0 m/s a najbolje 2.5 – 3.5 m/s.
Pad tlaka kroz rezistentnu zonu u pravilu je između 0.01 – 0.2 bar, a poželjno između 0.05 – 0.1 bar, na pr. 0.08 bara.
Temperatura u reakcijskoj zoni obično je viša od 500°C., na pr. viša od 650°C, u pravilu viša od 750°C a poželjno viša od 800°C. Gornja temperaturna granica može biti do 1200°C, na pr. Do 1100°C, bolje do 1000°C.
Produkti napuštaju reakcijsku zonu s temperaturom većom od 800°C na pr. Većom od 900°C i tlakom obično između 10 – 50 bara, poželjnije između 20 –40 bara, i prvenstveno između 25 – 35 bara, na pr. 30 bara.
Poželjno je produkte brzo hladiti u rashladnoj zoni za produkte. Ovo osigurava veliko iskorištenje olefina budući da sporo hlađenje produkta snižava udio reakcije u struji plinovitog produkta tako da spriječava napredovanje reakcije.
Prvenstveno struja plinovitog produkta hladi se injektiranjem kondenzata u struju plinovitog produkta, poželjno kod više točaka, tako da isparavanje kondenzata hladi plinovitu struju produkta.
Kondenzat može biti plin ili tekućina. Kada je kondenzat plin poželjno je da je to inertni plin. Poželjan tekući kondenzat je na pr. voda.
Injektiranje kondenzata kod visoke temperature i tlaka osigurava da veliki dio kondenzata trenutačno ispari pri tlaku reaktora i stoga osigura vrlo brzo opadanje temperature struje plinovitog produkta. Zato kondenzat, kao što je voda, obično se injektira pri tlaku višem od tlaka struje plinovitog produkta, kao što je 100 bara i obično se injektira kod temperature između 100 - 400°C, a bolje između 200 – 350 °C na pr. 300°C.
Poželjno je da se temperatura struje plinovitog produkta reducira do 800°C, bolje do 600°C unutar 60 mS, bolje 40 mS i prvenstveno 20 mS od izlaza reakcijske zone.
Predmetni izum ilustrirat će se pomoću slika, gdje:
Slika 1 predstavlja aparaturu prema prvom od načina ostvarivanja predmetnog izuma,
Slika 2a shematski prikazuje sekciju mješovite konfiguracije prvih i drugih cijevi za injektiranje za aparaturu za drugi od načina ostvarivanja predmetnog izuma, i
Slika 2b shematski prikazuje bokocrt aparature prema drugom od načina ostvarivanja predmetnog izuma.
Prema slici 1 plin koji sadrži kisik prolazi kroz prvi ulaz (1) u prvu komoru (2) i zatim u više cijevi za injektiranje (3). Plinoviti parafinski ugljikovodik prolazi kroz drugi ulaz (4) u drugu komoru (5) i zatim u više cjevovoda (6). Plin koji sadrži kisik injektira se kroz cijevi za injektiranje (3) u cjevovode (6) pri čemu se plinoviti parafinski ugljikovodik miješa sa plinom koji sadrži kisik.
Plinovita smjesa zatim odlazi u rezistentnu zonu (7) pri čemu se trenutak ulaza plinovite smjese u reakcijsku zonu (8) bira tako da ulazi ujednačena, a reakcijska zona sadrži katalizator koji može podržati izgaranje iznad točke zapaljivosti. Plinoviti reaktanti konvertiraju se u reakcijskoj zoni (8) osiguravajući struju produkta koja sadrži olefine.
Prije prelaska plinovite smjese u rezistentnu zonu (7) prva zona za hlađenje (9) koja je u kontaktu sa nizvodnim završetkom više cjevovoda, korištena je za redukciju temperature smjese plinova. Konačno, prije ponovnog dobivanja, struja produkta koja sadrži olefine prolazi u zonu za hlađenje (10) za snižavanje temperature struje produkta.
Na slici 2a, serija prvih cijevi za injektiranje (23) prikazana otvorenim krugovima postavljena je u trokutnoj konfiguraciji. Izlazi prvih cijevi za injektiranje (26) raspršeni su među izlazima drugih cijevi za injektiranje (26), koji su postavljeni u pravokutnoj konfiguraciji.U ovoj konfiguraciji potpunog aranžiranja (slika prikazuje samo sekciju) postoji približno dvostruko kako drugih tako i prvih cijevi za injektiranje.
Na slici 2b plin koji sadrži kisik prolazi u prvu komoru (22) i zatim u više prvih cijevi za injektiranje (23). Plinoviti parafinski ugljikovodik prelazi u drugu komoru (25) i zatim u više drugih cijevi za injektiranje (26). Plin moji sadrži kisik i plinoviti parafinski ugljikovodik izlaze iz cijevi za injektiranje i brzo se miješaju.
Smjesa plinova zatim prelazi u rezistentnu zonu (27) pri čemu je brzina plinske smjese ujednačena tako da ona prolazi ujednačeno u reakcijsku zonu (28) koja sadrži katalizator koji omogućava izgaranje iznad granice zapaljivosti. Plinoviti reaktanti konvertiraju se u reakcijskoj zoni (289 i osiguravaju struju produkta koja sadrži olefine. Konačno struja produkta koja sadrži olefine prolazi u zonu za hlađenje da se snizi temperatura struje produkta prije ponovnog dobivanja.

Claims (21)

1. Aparatura za reakciju prvog plinovitog reaktanta s drugim plinovitim reaktantom za nastajanje plinovitog produkta, naznačena time, da se sastoji od barem jednog prvog uređaja za opskrbu prvim plinovitim reaktantom, barem jednog drugog uređaja za opskrbu drugim plinovitim reaktantom, rezistentne zone i reakcijske zone, poželjno sadržavajući katalizator, pri čemu prvi uređaj za opskrbu sadrži više ispusta za raspodjelu prvog plinovitog reaktanta, i drugi uređaj za opskrbu sadrži više ispusta za raspodjelu drugog plinovitog reaktanta, pri čemu rezistentna zona je porozna, i položena nizvodno od prvog i drugog uređaja za opskrbu s obzirom na struju prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa prvim i drugim uređajem za opskrbu, reakcijska zona je pozicionirana nizvodno od rezistentne zone s obzirom na tok prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa rezistentnom zonom, i pri čemu prvi uređaj za opskrbu i drugi uređaj za opskrbu su postavljeni tako da prvi plin i drugi plin su u kontaktu na bitno paralelan način i miješaju se prije doticaja rezistentne zone.
2. Aparatura prema zahtjevu 1, naznačena time, da sadrži barem 100, bolje barem 500, najbolje barem 1000, prvih i drugih ispusta po metru kvadratnom poprečnog presjeka reakcijske zone.
3. Aparatura prema zahtjevu 1 ili zahtjevu 2, naznačena time, da se prvi uređaj za opskrbu sastoji od barem jednog prvog ulaznog otvora za opskrbu prvim plinovitim reaktantom u barem jednu prvu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi (manifold) i više cijevi za injektiranje koje izlaze iz prve rečene komore koja ima više izlaza za opskrbu prvim plinovitim reaktantom, a da se drugi uređaj sastoji od barem jednog drugog ulaznog otvora za drugi plinoviti reaktant u barem jednu drugu komoru koja ima više drugih izlaznih otvora za raspodjelu drugog plinovitog reaktanta. pri čemu je druga komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi pozicionirana nizvodno od prve komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi s obzirom na tok prvog plinovitog reaktanta, i rezistentna zona je porozna, pozicionirana nizvodno od druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi s obzirom na tok prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa cjevovodima druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi, reakcijska zona je pozicionirana nizvodno od rezistentne zone s obzirom na tok prvog i drugog plinovitog reaktanta i u fluidnoj je komunikaciji sa rezistentnom zonom, i pri čemu svaki cjevovod sadrži uzvodnu i izlaznu drugu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi nizvodni završetak u fluidnoj komunikaciji sa rezistentnom zonom pri čemu izlazi cijevi za injektiranje prve komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi su postavljeni tako da se protežu kroz drugu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i nastavljaju aksijalno u uzvodni završetak cjevovoda.
4. Aparatura prema zahtjevu 3, naznačena time, da također sadrži prvu rashladnu zonu koja je u kontaktu sa završetkom nizvodnog cjevovoda gdje završava druga komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i koja je postavljena tako da se hladi nizvodni završetak više cjevovoda.
5. Aparatura prema zahtjevu 3 ili zahtjevu 4, naznačena time, da prva komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi je prva komora i druga komora koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi je druga komora i da cijevi za injektiranje koje izlaze iz prve komore tvore više uzdužnih prolaza protežući se kroz drugu komoru u uzvodni završetak više izlaza druge komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi.
6. Aparatura prema bilo kojem od zahtjeva od 3 do 5, naznačena time, da cijevi za injektiranje završavaju mlaznicom koja osigurava restrikciju kod otvaranja, i koja, poželjno, ima unutarnji promjer u rasponu između 0.5 do 0.3 mm, kao što je između 1.0 do 2.0 mm.
7. Aparatura prema bilo kojem od zahtjeva 3 do 6, naznačena time, da su osigurani restriktori toka između vanjske površine cijevi za injektiranje i unutrašnje površine cjevovoda, na mjestu gdje cijevi za injektiranje ulaze ili zatvaraju cjevovode na uzvodnom završetku cjevovoda.
8. Aparatura prema zahtjevu 1 ili zahtjevu 2, naznačena time, da se prvi uređaj za opskrbu sastoji od barem jednog prvog ulaznog otvora za opskrbu prvim plinovitim reaktantom u barem jednu prvu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i više cijevi za injektiranje koje izlaze iz prve rečene komore koja ima više izlaza za opskrbu prvim plinovitim reaktantom, a da se drugi uređaj sastoji od barem jednog drugog ulaznog otvora za drugi plinoviti reaktant u barem jednu drugu komoru koja ima više drugih izlaznih otvora za raspodjelu drugog plinovitog reaktanta, pri čemu svaka cijev za injektiranje ima izlaz na završetku odvojenom od komore koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i koja ima poprečni presjek otvaranja od 1 mm² ili manji, i pri čemu izlazi iz prvih i drugih cijevi za injektiranje su smješteni u međusobno miješanoj konfiguraciji.
9. Aparatura prema zahtjevu 8, naznačena time, da se u njoj nalazi ukupno barem 1000 prvih i drugih cijevi za injektiranje po metru kvadratnom.
10. Aparatura prema zahtjevu 8 ili zahtjevu 9, naznačena time,da su izlazi iz cijevi za injektiranje smješteni u bitno paralelnoj konfiguraciji.
11. Aparatura prema bilo kojem od zahtjeva 8 do 10, naznačena time, da svaka cijev za injektiranje ima izlaz na završetku odvojen od komore koja ima više izlaza kroz koje izlazi plin, i koja ima poprečni presjek otvaranja od 0.5 mm² ili manji, bolje 0.2 mm² ili manji, kao što je 0.1 mm² ili manji.
12. Aparatura prema bilo kojem od zahtjeva 8 do 11, naznačena time, da su cijevi za injektiranje oblikovane kao put za prolaz u vezani difuzni blok.
13. Aparatura prema bilo kojem od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da sadrži produkt produkt zone za hlađenje nizvodno od reakcijske zone, da plinoviti produkti mogu biti ohlađeni iznad izlaza reakcijske zone.
14. Aparatura prema bilo kojem od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da rezistentna zona ima prosječni gradijent koeficijenta inertnog tlaka od između 1000 – 5000/m, bolje između 2000 – 4000/m, kao što je 2500 – 3500/m.
15. Postupak za proizvodnju mono-olefina koji koristi aparaturu prema zahtjevima 1 ili 2, naznačen time, da se sastoji od prolaska plina koji sadrži kisik u prvi uređaj za opskrbu i prolaska plinovitog parafinskog ugljikovodika u drugi uređaj za opskrbu, tako da plinoviti parafinski reaktant kontaktira i miješa se sa plinom koji sadrži kisik na bitno paralelan način prolaska plinske smjese u reakcijsku zonu kroz poroznu rezistentnu zonu i djelomičnog izgaranja plinovite smjese u reakcijskoj zoni, poželjno uz prisustvo katalizatora koji omogućava izgaranje iznad granice zapaljivosti, proizvodeći mono-olefin.
16. Postupak za proizvodnju mono-olefina koji koristi aparaturu prema zahtjevima od 3 do 7, naznačen time, da se sastoji od prolaska plina koji sadrži kisik u prvu komoru koja ima više izlaza kroz koje plin izlazi i injektiranja plina koji sadrži kisik kroz mnogo cijevi za injektiranje u više cjevovoda, prolaska plinovitog parafinskog ugljikovodika kroz drugu komoru koja ima više cijevi kroz koje plin izlazi u više cjevovoda pri čemu se plinoviti parafinski ugljikovodik miješa sa plinom koji sadrži kisik na bitno paralelan način prolaska plinovite smjese u reakcijsku zonu preko porozne rezistentne zone i djelomičnog izgaranja plinovite smjese u reakcijskoj zoni, poželjno uz prisustvo katalizatora koji omogučava izgaranje iznad granice zapaljivosti, dajući mono-olefin.
17. Postupak za proizvodnju mono-olefina koji koristi aparaturu prema bilo kojem od zahtjeva od 8 do 12, naznačen time, se sastoji od prolaska plina koji sadrži kisik od barem jednog prvog ulaza kroz barem jednu komoru koja ima više cijevi kroz koje plin izlazi u više prvih cijevi za injektiranje i prolaska plinovitog parafinskog ugljikovodika odbarem jednog drugog ulaza kroz barem jednu drugu komoru koja ima više cijevi kroz koje izlazi plin u više drugih cijevi za injektiranje, pri čemu svaka cijev za injektiranje ima odijeljen izlaz od komore koja ima više cijevi kroz koje izlazi plin i koja ima poprečni presjek otvaranja od 1 mm² ili manji, i pri čemu su izlazi prvih i drugih cijevi za injektiranje locirani u mješovitoj konfiguraciji, prolaska plinovite smjeseu reakcijsku zonu preko porozne rezistentne zone i djelomičnog izgaranja plinovite smjese u reakcijskoj zoni, poželjno u prisustvu katalizatora koji omogućava izgaranje iznad granice zapaljivosti goriva, dajući mono-olefin.
18. Postupak prema bilo kojem od zahtjeva 15 do 17, naznačen time, da plinoviti parafinski ugljikovodik je etan, propan ili butan, po izboru izmješani sa drugim ugljikovodicima i po izboru sa drugim materijalima, na pr. metanom, dušikom, ugljičnim monoksidom, ugljičnim dioksidom, parom ili vodikom.
19. Postupak prema bilo kojem od zahtjeva 15 do 18, naznačen time, da je omjer plinovitog parafinskog ugljikovodika prema plinu koji sadrži kisik od 5 do 20 puta stehiometrijskog omjera ugljikovodika prema plinu koji sadrži kisik za potpuno izgaranje u ugljični dioksid i vodu, a bolje 5 do 10 puta stehiometrijskog omjera ugljikovodika prema plinu koji sadrži kisik.
20. Postupak prema bilo kojem od zahtjeva 15 do 19, naznačen time, da tlak na prvom i drugom otvoru, poželjno, je između 10 – 50 bara, bolje između 20 – 40 bara, i prvenstveno između 25 – 35 bara.
21. Postupak prema bilo kojem od zahtjeva 15 do 20, naznačen time, da je plinovita struja produkta iz reakcijske zone brzo hlađena u zoni za hlađenje produkta, poželjno injektiranjem kondenzata u struju plinovitog produkta na više točaka tako da isparavanje kondenzata hladi struju plinovitog produkta.
HR20050811A 2003-02-18 2005-09-15 Auto thermal cracking reactor HRP20050811A2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0303723A GB0303723D0 (en) 2003-02-18 2003-02-18 Auto thermal cracking reactor
GB0329710A GB0329710D0 (en) 2003-12-22 2003-12-22 Autothermal cracking process
PCT/GB2004/000488 WO2004074222A1 (en) 2003-02-18 2004-02-06 Auto thermal cracking reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HRP20050811A2 true HRP20050811A2 (en) 2005-10-31

Family

ID=32910463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HR20050811A HRP20050811A2 (en) 2003-02-18 2005-09-15 Auto thermal cracking reactor

Country Status (17)

Country Link
US (1) US7807860B2 (hr)
EP (1) EP1594823B1 (hr)
JP (1) JP5054375B2 (hr)
KR (1) KR20050111327A (hr)
AR (1) AR043192A1 (hr)
AU (1) AU2004213211A1 (hr)
BR (1) BRPI0407575A (hr)
CA (1) CA2516247C (hr)
EA (1) EA007370B1 (hr)
HR (1) HRP20050811A2 (hr)
MX (1) MXPA05008772A (hr)
MY (1) MY133424A (hr)
NO (1) NO20054297L (hr)
PL (1) PL377262A1 (hr)
RS (1) RS20050632A (hr)
TW (1) TW200422289A (hr)
WO (1) WO2004074222A1 (hr)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7901662B2 (en) * 2005-11-01 2011-03-08 Celanese International Corporation Steam generation apparatus and method
WO2007071925A1 (en) * 2005-12-20 2007-06-28 Ineos Europe Limited Catalyst holder, apparatus containing it and process for the reaction of an hydrocarbon with oxygen
EP2004578B1 (de) 2006-03-30 2014-09-03 Basf Se Verfahren einer heterogen katalysierten partiellen dehydrierung wenigstens eines zu dehydrierenden kohlenwasserstoffs
US7842846B2 (en) 2006-03-30 2010-11-30 Basf Aktiengesellschaft Process for heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of at least one hydrocarbon to be dehydrogenated
RU2448080C2 (ru) * 2006-03-30 2012-04-20 Басф Се Способ гетерогенного каталитического парциального дегидрирования по меньшей мере одного подлежащего дегидрированию углеводорода
GB0613676D0 (en) 2006-07-10 2006-08-16 Ineos Europe Ltd Process
DE102006054415A1 (de) * 2006-11-16 2008-05-21 Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Eindüsen von Sauerstoff in ein einen Synthesereaktor durchströmendes Reaktionsgas
US8262755B2 (en) * 2007-06-05 2012-09-11 Air Products And Chemicals, Inc. Staged membrane oxidation reactor system
EP2045002A1 (en) 2007-10-02 2009-04-08 Ineos Europe Limited Mixing apparatus
EP2572776A1 (en) * 2011-09-21 2013-03-27 Evonik Degussa GmbH Device for mixing and cooling two reactive liquids and method of making peroxomonosulphuric acid with the device
EP2572781A1 (en) 2011-09-21 2013-03-27 Evonik Degussa GmbH Device and method for making a dilute aqueous solution of peroxomonosulphuric acid
CN102600787A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 凯莱英医药集团（天津）股份有限公司 臭氧化连续反应装置及其工作方法
RU2534991C1 (ru) * 2013-04-22 2014-12-10 Юрий Николаевич Филимонов Устройство для получения непредельных углеводородов, преимущественно этилена
CN111689861B (zh) * 2019-03-11 2022-04-12 北京诺维新材科技有限公司 一种提高反应收率的方法
CN113522192B (zh) * 2020-04-20 2022-10-21 中国石油化工股份有限公司 制备聚α-烯烃的装置和方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3320331A (en) * 1966-01-27 1967-05-16 Exxon Research Engineering Co Oxidative dehydrogenation of aliphatic hydrocarbons over aluminum phosphate supported molybdenum and vanadium
SU255912A1 (ru) 1968-07-11 1983-05-15 Институт газа АН УССР Реактор термоокислительного пиролиза углеводородов
SU435633A1 (ru) 1970-08-10 1982-06-15 В. Ф. Попов Газораспределительное устройство
US3881701A (en) * 1973-09-17 1975-05-06 Aerojet General Co Fluid mixer reactor
US4865820A (en) * 1987-08-14 1989-09-12 Davy Mckee Corporation Gas mixer and distributor for reactor
GB8805447D0 (en) 1988-03-08 1988-04-07 British Petroleum Co Plc Chemical process
US5106590A (en) * 1990-05-11 1992-04-21 Davy Mckee (London) Limited Gas mixer and distributor with heat exchange between incoming gases
US5399307A (en) 1993-06-18 1995-03-21 Dalton; Robert E. Methods of compression molding two or more polytetrafluoroethylene resin layers
NO300117B1 (no) 1994-12-22 1997-04-14 Norske Stats Oljeselskap Reaktor for dehydrogenering av hydrokarboner med selektiv oksidasjon av hydrogen
US5905180A (en) 1996-01-22 1999-05-18 Regents Of The University Of Minnesota Catalytic oxidative dehydrogenation process and catalyst
US6267912B1 (en) 1997-04-25 2001-07-31 Exxon Research And Engineering Co. Distributed injection catalytic partial oxidation process and apparatus for producing synthesis gas
US6183702B1 (en) 1998-12-21 2001-02-06 Chevron U.S.A. Inc. Fluid distributor assembly for a multi-bed, downflow catalytic reactor
EP1206316B1 (en) 1999-08-17 2005-06-29 Battelle Memorial Institute Chemical reactor and method for catalytic gas phase reactions
AU777051B2 (en) 1999-12-23 2004-09-30 Ineos Europe Limited Process for the production of olefins
CA2395376A1 (en) 1999-12-23 2001-07-05 Bp Chemicals Limited Process for the production of olefins
GB0010693D0 (en) * 2000-05-03 2000-06-28 Bp Chem Int Ltd Process for the production of olefins
US20020098136A1 (en) * 2001-01-23 2002-07-25 Nicholas Vanderborgh Device for staged addition of heat to a reactor
US7097787B2 (en) 2002-07-19 2006-08-29 Conocophillips Company Utilization of micro-channel gas distributor to distribute unreacted feed gas into reactors

Also Published As

Publication number Publication date
CA2516247C (en) 2013-05-28
MXPA05008772A (es) 2006-03-21
AU2004213211A8 (en) 2004-09-02
MY133424A (en) 2007-11-30
BRPI0407575A (pt) 2006-02-14
RS20050632A (en) 2007-12-31
EP1594823B1 (en) 2016-08-17
KR20050111327A (ko) 2005-11-24
EP1594823A1 (en) 2005-11-16
US20060149114A1 (en) 2006-07-06
JP5054375B2 (ja) 2012-10-24
US7807860B2 (en) 2010-10-05
AR043192A1 (es) 2005-07-20
NO20054297L (no) 2005-09-16
AU2004213211A1 (en) 2004-09-02
EA200501225A1 (ru) 2006-04-28
CA2516247A1 (en) 2004-09-02
PL377262A1 (pl) 2006-01-23
TW200422289A (en) 2004-11-01
WO2004074222A1 (en) 2004-09-02
JP2006517956A (ja) 2006-08-03
EA007370B1 (ru) 2006-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HRP20050811A2 (en) Auto thermal cracking reactor
US7846401B2 (en) Controlled combustion for regenerative reactors
US9962697B2 (en) In situ mixing in microchannels
US7815873B2 (en) Controlled combustion for regenerative reactors with mixer/flow distributor
JP4085290B2 (ja) 熱交換装置及びその使用方法
US6174159B1 (en) Method and apparatus for a catalytic firebox reactor
US7815700B2 (en) Fluid mixing device inserted in or combined with a reactor
RU2459658C2 (ru) Реактор для осуществления непрерывной окислительной дегидрогенизации, а также способ
JPH01159037A (ja) ガス混合および分配装置
JP2003531876A5 (hr)
US20120111315A1 (en) In-situ vaporizer and recuperator for alternating flow device
JP6630721B2 (ja) 合成ガスの製造方法および製造装置
US8529117B2 (en) Mixing apparatus for gases
CA2632847C (en) Controlled combustion for regenerative reactors with mixer/flow distributor
JPH07482B2 (ja) 気体原料を酸化する方法および装置
WO2002092212A2 (en) Conduit positioner
GB2410907A (en) Integrated reactor for thermal coupling of reactions and process for controlling the temperature field in such a reactor
CN1329352C (zh) 自热裂解反应器
EP1269076B1 (en) Method and apparatus for a catalytic firebox reactor

Legal Events

Date Code Title Description
A1OB Publication of a patent application
AIPI Request for the grant of a patent on the basis of a substantive examination of a patent application
PNAN Change of the applicant name, address/residence

Owner name: INNOVENE EUROPE LIMITED, GB

PNAN Change of the applicant name, address/residence

Owner name: INEOS EUROPE LIMITED, GB

ODRP Renewal fee for the maintenance of a patent

Payment date: 20080205

Year of fee payment: 5

OBST Application withdrawn