JP2012520328A - 流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタおよび関連する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の記載および請求項に次の用語が使用されることになろう。
内周流面と外周流面とを持つらせん状拘束流へ液体を導くことによって、化合物を反応させることができる。この液体は、触媒および反応剤のうちの少なくとも1つを含むことができる。流体生成物を形成するために、スパージング流体を外周流面かららせん状拘束流中へスパージすることができる。流体生成物は、使用および/またはさらなる処理のためにリアクタから取り出すことができる。
流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタは、多種多様な化学合成プロセスに用いることができる。一例として、化学反応は、触媒反応とすることができる。加えて、反応は、液体、ガス、または懸濁された反応剤、あるいはそれらの任意の組みあわせとの任意の化学反応とすることができる。触媒反応の場合、(液体触媒を用いなければ)触媒を液体キャリアの一部として供給し、固液触媒スラリーを形成することができる。このタイプの反応は、固体触媒、液体キャリア、反応生成物およびガス状反応剤を含む多相反応である。いくつかの実施形態において、触媒反応は、少なくとも3相が関与する反応である。
ジメチルエーテル(DME)を製造するための直接プロセスは、メタノールの合成とそのDMEへの脱水とを含み、これらは同じリアクタで同時に行なわれる。DME合成反応は高発熱性なので、高い合成ガス転換と良好なプロセス熱伝達とを確実に管理するために、図4に示されるスラリー式らせん状チャンネルリアクタ・システムを有効に使用することができる。
1−n−ブチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファートに埋め込まれた安定なパラジウムナノ粒子は、20から100℃の温度でオレフィンの2相水素付加を触媒することができる。図4に提示されるスラリー式らせん状チャンネルリアクタ・システムは、異なったガスの使用と生成物冷却機能の削除とを含むリアクタ・システムのいくつかの修正後に、触媒液中での水素の良好な混合と分配とを確実にするために有効に用いることができる。
Claims (25)
- 化合物を反応させる方法であって、
a)液体を、外周流面を持つらせん状拘束流へ導くステップであって、前記液体は、触媒および反応剤のうちの少なくとも1つを含む、ステップ;
b)前記外周流面から前記らせん状拘束流中へ流体反応剤をスパージして、流体生成物を形成するステップ;および
c)前記流体生成物を取り出すステップ
を含む、方法。 - 前記液体は、油キャリアを含む、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記液体は、触媒スラリーを形成するための微粒子固体触媒材料をさらに備える、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記液体は、イオン性液体である、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記らせん状拘束流は、実質的に囲まれたらせん状流路である、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- スパージする前記ステップは、前記流体反応剤をスパージするように構成された透過可能な壁を横切って、前記流体反応剤を押し進ませるステップを含む、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記透過可能な壁は、触媒材料を含む、請求項6に記載の化合物を反応させる方法。
- スパージする前記ステップ後に前記液体を取り出して、前記液体の少なくとも一部を前記らせん状拘束流中へ再循環させるステップをさらに含む、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記液体は、液体反応剤を含む、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記流体反応剤は、複数の流体反応剤を含む、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記流体生成物は、メタノール、ジメチルエーテル、フィッシャー・トロプシュ反応生成物、高級アルコール類、酸化生成物、オリゴマー化生成物、水素付加生成物、および水素処理された炭化水素類からなる群から選択される、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記流体生成物は、ジメチルエーテルを含み、前記流体反応剤は、合成ガスを含む、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 収集された液体との熱交換によって前記流体反応剤を予熱するステップをさらに含み、前記収集された液体は、前記流体反応剤を用いたスパージング後の液体である、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- スパージング後に前記流体生成物をらせん状に混合するステップをさらに含む、請求項1に記載の化合物を反応させる方法。
- 前記らせん状に混合することは、時計方向および反時計方向のらせん回転を交互に行うことを含む、請求項14に記載の化合物を反応させる方法。
- 流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタであって、
a)リアクタ本体内に位置する拘束流ユニットであって、前記ユニットは、実質的に囲まれたらせん状流路に沿って、軸方向の内部容積の周りにらせん状拘束流を生成するように構成された内壁および外壁を有し、前記外壁の少なくとも一部は、流体反応剤が前記らせん状拘束流中へスパージされることを可能にするためのスパージング部分を含む、ユニット;
b)前記リアクタ本体に流体的に接続され、前記囲まれたらせん状流路への液体の追加を可能にするように構成された液体注入口;
c)前記拘束流ユニットの前記スパージング部分へのスパージング流体の供給のために、前記リアクタ本体に流体的に接続されたスパージング流体注入口;
d)前記拘束流ユニットからの液体の取り出しを可能にするために、前記リアクタ本体に流体的に接続された液体排出口;および
e)前記囲まれたらせん状流路からのガスの取り出しを可能にするために、前記囲まれたらせん状流路と流体的に結合されたガス排出口
を備える、リアクタ。 - 前記スパージング流体の前記スパージング部分への分配を可能にするために、前記スパージング流体注入口と前記拘束流ユニットとの間に配置されたプレナムチャンバをさらに備える、請求項16に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- 前記リアクタ本体と熱的に関連し、発熱反応の間に前記液体から熱を除去するように構成された冷却マントルをさらに備える、請求項16に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- 前記スパージング部分は、多孔質塊または有孔壁のうちの少なくとも1つである、請求項16に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- 前記らせん状流路と前記液体排出口およびガス排出口との間に、流体的に接続された分離ユニットをさらに備え、前記分離ユニットは、ガスと液体との少なくとも部分的な分離を可能にする、請求項16に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- スパージング流体を前記スパージング流体注入口に供給するために動作可能に連結され、かつ前記スパージング流体が前記スパージング流体注入口への導入前に前記分離ユニットから伝達された熱によって加熱されるように前記分離ユニットと熱的に関連した、ガスプレヒータをさらに備える、請求項20に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- 前記ガス排出口に流体的に接続されたデミスタをさらに備える、請求項16に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- 前記らせん状拘束流ユニットは、前記スパージング部分の下流に配置されたらせん状混合セクションをさらに備える、請求項16に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- 前記らせん状混合セクションは、時計方向および反時計方向の交互のらせん回転を含む、請求項23に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
- 前記ガス排出口は、前記軸方向の内部容積を通してガスが上方へ回収されるように前記軸方向の内部容積に流体的に接続される、請求項16に記載の流体スパージ型らせん状チャンネルリアクタ。
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