JP2018531255A6 - Olefin hydration process using reactor with vibrating baffle - Google Patents

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Abstract

精製された混合ブタノールを生成するためのブタノール生成システムおよび方法は、内壁によって画定された内部流体導管を有する内部バッフルシングルパス反応器を含む。内部流体導管は、水、混合ブテンおよび混合ブタノールを含むプロセス流体を含み、粗生成物を生成する。内部流動バッフルは、内部流体導管の長さに沿って位置する。バッフルセルは、内壁によって外径で、および内部流動バッフルによって端部で画定されている。分離システムは、粗生成物から水と混合ブテンを分離して、精製された混合ブタノールを生成する。プロセス流体が内部バッフルシングルパス反応器に沿って概して正弦波の運動をするように、振動器アセンブリは、内部バッフルシングルパス反応器に連結されており、かつ前後直線運動で選択的に移動可能な、プロセス流体と連通している往復振動器ヘッドを有する。  A butanol production system and method for producing purified mixed butanol includes an internal baffle single pass reactor having an internal fluid conduit defined by an inner wall. The internal fluid conduit includes a process fluid that includes water, mixed butene and mixed butanol to produce a crude product. The internal flow baffle is located along the length of the internal fluid conduit. The baffle cell is defined at the outer diameter by an inner wall and at the end by an internal flow baffle. The separation system separates water and mixed butene from the crude product to produce purified mixed butanol. The vibrator assembly is connected to the internal baffle single pass reactor and is selectively movable in a back and forth linear motion so that the process fluid has a generally sinusoidal motion along the internal baffle single pass reactor. A reciprocating vibrator head in communication with the process fluid.

Description

[関連特許出願の相互参照]
本出願は、2013年9月3日に出願された「振動バッフル付き反応器を用いたオレフィン水和プロセス」と題する米国特許出願第14/016798号明細書、現在は米国特許第9187388号明細書(これは、2012年9月5日に出願された米国特許仮出願第61/697076号明細書に対する優先権およびその利益を主張する。)の一部継続であり、それに対する優先権およびその利益を主張する。米国特許実務のために、そのような各出願の全開示は、その全体が参照により本出願に組み込まれる。
[Cross-reference of related patent applications]
This application is filed on Sep. 3, 2013, U.S. Patent Application No. 14/016798 entitled “Olefin Hydration Process Using Vibrating Baffled Reactor”, now U.S. Pat. No. 9,187,388. (This claims priority and benefit to US Provisional Application No. 61/697076, filed Sep. 5, 2012.) Priority and benefit thereto Insist. For purposes of US patent practice, the entire disclosure of each such application is incorporated herein by reference in its entirety.

本発明の分野は、ブタノールの生成に関する。より具体的には、本分野はブテン水和によるブタノールの生成に関する。   The field of the invention relates to the production of butanol. More specifically, the field relates to the production of butanol by butene hydration.

ブタノールは、従来の酸素化物および燃料貯蔵増量剤に対する効率の良い代替物であり、これは、メチルtert−ブチルエーテルおよびエタノールを含む。ブタノールは、オクタン価増強に寄与するだけでなく、燃料混合の中に、取り込まれた酸素も供給する。混合ブタノールまたは配合ブタノールはまた、比較的安価でもある。   Butanol is an efficient alternative to conventional oxygenates and fuel storage extenders, including methyl tert-butyl ether and ethanol. Butanol not only contributes to increasing the octane number, but also supplies incorporated oxygen into the fuel mixture. Mixed butanol or formulated butanol is also relatively inexpensive.

ブタノール、特に混合ブタノールを生成するための一次手段は、ブテン水和プロセスによるものである。既知のブテン水和プロセスは、液液二相系を含む。ブテンおよび水は、低い相対濃度(水中のブテンおよびブテン中の水の両方)の系で互いに非混和性である。操作条件を高めても非混和性は緩和しない。反応物の非混和性は、既知の低い単一パス変換率の理由の1つである。   The primary means for producing butanol, especially mixed butanol, is by the butene hydration process. Known butene hydration processes include liquid-liquid two-phase systems. Butene and water are immiscible with each other in systems with low relative concentrations (both butene in water and water in butene). Increasing operating conditions does not relax immiscibility. The immiscibility of the reactants is one of the reasons for the known low single pass conversion.

加えて、非混和性は水和触媒の分布に影響を与える。典型的な水和触媒は、水性相または炭化水素相のいずれかを好み、通常両方を好まない。水和触媒のこの分配不良は、二相系全体にわたって触媒反応を促進するのではなく、むしろ単相のみで主に促進する。   In addition, immiscibility affects the distribution of the hydration catalyst. A typical hydration catalyst prefers either an aqueous phase or a hydrocarbon phase, usually not both. This poor distribution of the hydration catalyst does not promote the catalytic reaction throughout the two-phase system, but rather promotes only in a single phase.

したがって、ブテン水和システムおよびブテン水和プロセスにおいて、ブテンのブタノールへの単一パス変換収率を改善する必要がある。   Therefore, there is a need to improve the single pass conversion yield of butene to butanol in butene hydration systems and processes.

水および混合ブテンから精製された混合ブタノールを生成するためのブタノール生成システムは、内壁および基端部と先端部との間の操作長さによって画定された内部流体導管を有する内部バッフルシングルパス反応器を含み、内部流体導管は、水、混合ブテンおよび混合ブタノールを含むプロセス流体を選択的に含み、かつ混合して粗生成物を生成する。内部バッフルシングルパス反応器はまた、内部流体導管の操作長さの少なくとも一部に沿って位置する内部流動バッフルを含み、内部流動バッフルは環状であり、かつ内壁に固定されている。バッフルセルは、操作長さに沿って連続して位置し、かつ内壁によって外径で、ならびに内部流動バッフルによって第1の端部および第2の端部で画定され、内部流動バッフルのうちの1つは、バッフルセルのうちの1つの第2の端部および隣接するバッフルセルの第1の端部の両方を画定する。分離システムは、精製された混合ブタノールが生成されるように粗生成物を選択的に受け入れ、かつ粗生成物から水と混合ブテンを分離するために配向された内部バッフルシングルパス反応器と流体連通している。プロセス流体が内部バッフルシングルパス反応器に沿って概して正弦波の運動をするように、振動器アセンブリは、内部バッフルシングルパス反応器の基端部に連結されており、前後直線運動で選択的に移動可能な、プロセス流体と連通している往復振動器ヘッドを有する。   A butanol production system for producing purified butanol from water and mixed butene is an internal baffle single pass reactor having an inner wall and an internal fluid conduit defined by an operating length between a proximal end and a distal end And the internal fluid conduit selectively contains and mixes a process fluid comprising water, mixed butene and mixed butanol to produce a crude product. The internal baffle single pass reactor also includes an internal flow baffle located along at least a portion of the operating length of the internal fluid conduit, the internal flow baffle being annular and secured to the inner wall. The baffle cell is located continuously along the operating length and is defined by the inner wall at the outer diameter and by the internal flow baffle at the first end and the second end, and one of the internal flow baffles. One defines both the second end of one of the baffle cells and the first end of an adjacent baffle cell. The separation system is in fluid communication with an internal baffle single pass reactor oriented to selectively accept the crude product such that purified mixed butanol is produced and to separate water and mixed butene from the crude product. doing. The vibrator assembly is connected to the proximal end of the internal baffle single-pass reactor so that the process fluid has a generally sinusoidal motion along the internal baffle single-pass reactor, and is selectively moved back and forth in a linear motion. A movable reciprocating vibrator head in communication with the process fluid.

代替の実施形態では、内部流動バッフルのそれぞれは、円板状プレートを通って延びるオリフィスを有する円板状プレートで形成することができる。円板状プレートの外径は、内壁に固定され得る。オリフィスは、バッフルセル内のプロセス流体内に渦を発生させるサイズにして、プレート内に配置することができる。バッフルセルは、内部流体導管の操作長さ全体に沿って位置することができる。   In an alternative embodiment, each of the internal flow baffles can be formed of a disk-shaped plate having an orifice extending through the disk-shaped plate. The outer diameter of the disk-shaped plate can be fixed to the inner wall. The orifices can be sized in the plate so as to generate vortices in the process fluid within the baffle cell. The baffle cell can be located along the entire operating length of the internal fluid conduit.

他の代替の実施形態では、振動器ヘッドの外径は、内壁と摺動係合することができる。分離システムは、内部流体導管の先端部と流体連通することができ、または、バッフルセルのうちの少なくとも1つと流体連通することができる。振動器ヘッドは、2〜5ヘルツの往復振動数を有することができ、かつ、20〜40ミリメートルの往復振幅を有することができる。振動器アセンブリは、振動器ヘッドに機械的に連結され、かつ振動器ヘッドを選択的に駆動する外部運動ドライバを含むことができる。振動器アセンブリは、内部バッフルシングルパス反応器とプロセス流体振動器部材とを密封係合する振動器シール部を含むことができ、プロセス流体振動器部材は、外部運動ドライバを振動器ヘッドに機械的に結合する。   In other alternative embodiments, the outer diameter of the vibrator head can be in sliding engagement with the inner wall. The separation system can be in fluid communication with the tip of the internal fluid conduit or can be in fluid communication with at least one of the baffle cells. The vibrator head can have a reciprocating frequency of 2-5 hertz and can have a reciprocating amplitude of 20-40 millimeters. The vibrator assembly can include an external motion driver mechanically coupled to the vibrator head and selectively driving the vibrator head. The vibrator assembly may include a vibrator seal that sealingly engages the internal baffle single pass reactor and the process fluid vibrator member, the process fluid vibrator member mechanically moving an external motion driver to the vibrator head. To join.

本開示の別の実施形態では、水と混合ブテンとの組み合わせから精製された混合ブタノールを生成するための方法は、内部バッフルシングルパス反応器を提供するステップを含む。内部バッフルシングルパス反応器は、内壁および基端部と先端部との間の操作長さによって画定された内部流体導管を有する。内部流動バッフルは、内部流体導管の操作長さの少なくとも一部に沿って位置し、環状であり、かつ内壁に固定されている。バッフルセルは、操作長さに沿って連続して位置し、かつ内壁によって外径で、ならびに内部流動バッフルによって第1および第2の端部で画定され、内部流動バッフルのうちの1つは、バッフルセルのうちの1つの第2の端部および隣接するバッフルセルの第1の端部の両方を画定する。混合ブテン、水および混合ブタノールを含むプロセス流体は、内部バッフルシングルパス反応器に通される。内部バッフルシングルパス反応器の基端部に連結されており、前後直線運動で選択的に移動可能な往復振動器ヘッドを有する振動器アセンブリを含む内部バッフルシングルパス反応器に沿ってプロセス流体内に概して正弦波の運動を誘起することにより、プロセス流体は、内部バッフルシングルパス反応器内で混合されて粗生成物を生成する。水と混合ブテンは、内部バッフルシングルパス反応器と流体連通している分離システム内で粗生成物から分離され、精製された混合ブタノールを生成する。   In another embodiment of the present disclosure, a method for producing purified mixed butanol from a combination of water and mixed butene includes providing an internal baffle single pass reactor. The internal baffle single pass reactor has an internal fluid conduit defined by an inner wall and an operating length between the proximal and distal ends. The internal flow baffle is located along at least a portion of the operating length of the internal fluid conduit, is annular, and is fixed to the inner wall. The baffle cell is located continuously along the operating length and is defined at the outer diameter by the inner wall and at the first and second ends by the inner flow baffle, one of the inner flow baffles being Both a second end of one of the baffle cells and a first end of an adjacent baffle cell are defined. A process fluid comprising mixed butene, water and mixed butanol is passed through an internal baffle single pass reactor. Connected to the base end of the internal baffle single-pass reactor and into the process fluid along the internal baffle single-pass reactor including a vibrator assembly having a reciprocating vibrator head that is selectively movable back and forth in linear motion By inducing a generally sinusoidal motion, the process fluid is mixed in an internal baffle single pass reactor to produce a crude product. Water and mixed butene are separated from the crude product in a separation system in fluid communication with the internal baffle single pass reactor to produce purified mixed butanol.

代替の実施形態では、内部バッフルシングルパス反応器内のプロセス流体を混合するステップは、プロセス流体を内部流動バッフル内に押し通すことによりバッフルセル内のプロセス流体内に渦を誘起するステップを含むことができる。プロセス流体は、内部流体導管の先端部において分離システムに移すことができ、または、分離システムにバッフルセルのうちの少なくとも1つの内部から分離システムに移すことができる。   In an alternative embodiment, mixing the process fluid in the internal baffle single pass reactor may include inducing a vortex in the process fluid in the baffle cell by pushing the process fluid through the internal flow baffle. it can. The process fluid can be transferred to the separation system at the tip of the internal fluid conduit, or can be transferred to the separation system from the interior of at least one of the baffle cells.

他の代替の実施形態では、振動器アセンブリは、2〜5ヘルツの往復振動数および20〜40ミリメートルの往復振幅で操作することができる。振動器ヘッドは、振動器ヘッドに機械的に連結されている外部運動ドライバを用いて駆動することができる。内部バッフルシングルパス反応器とプロセス流体振動器部材は、外部運動ドライバを振動器ヘッドに機械的に結合する振動器シール部で密封係合することができる。   In other alternative embodiments, the vibrator assembly can be operated at a reciprocating frequency of 2-5 hertz and a reciprocating amplitude of 20-40 millimeters. The vibrator head can be driven using an external motion driver that is mechanically coupled to the vibrator head. The internal baffle single pass reactor and the process fluid vibrator member can be hermetically engaged with a vibrator seal that mechanically couples an external motion driver to the vibrator head.

本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の発明を実施するための形態、添付の特許請求の範囲、および添付図面を参照することでよりよく理解される。   These and other features, aspects, and advantages of the present invention will be better understood with reference to the following detailed description, appended claims, and accompanying drawings.

図1Aは、ブタノール生成システムの実施形態のプロセスフロー図である。FIG. 1A is a process flow diagram of an embodiment of a butanol production system. 図1Bは、ブタノール生成システムの実施形態のプロセスフロー図である。FIG. 1B is a process flow diagram of an embodiment of a butanol production system.

図2は、ブタノール生成システムの他の実施形態のプロセスフロー図である。FIG. 2 is a process flow diagram of another embodiment of a butanol production system.

図3は、ブタノール生成システムの他の実施形態のプロセスフロー図である。FIG. 3 is a process flow diagram of another embodiment of a butanol production system.

図4は、本開示の実施形態による内部バッフルシングルパス反応器の一部の概略詳細図である。FIG. 4 is a schematic detailed view of a portion of an internal baffle single pass reactor according to an embodiment of the present disclosure.

図5は、本開示の実施形態による内部バッフルシングルパス反応器および外部運動ドライバの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of an internal baffle single pass reactor and an external motion driver according to an embodiment of the present disclosure.

図6は、振動バッフル反応器およびオートクレーブ反応器におけるブテンからブタノールへのモルパーセントでの変換と対比した導入された1−ブテンに対する水のモル比を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the molar ratio of water to 1-butene introduced versus the conversion of butene to butanol in mole percent in a vibrating baffle reactor and an autoclave reactor.

添付の図では、類似の構成要素もしくは特徴またはその両方が同じ参照番号を有することができる。図およびその説明は、ブタノール生成システムおよびその使用方法のよりよい理解を容易にする。図は、決して本発明の範囲を限定または定義すべきではない。図は、説明を容易にするための簡単な図である。当業者であれば、このようなシステムが、意図される目的のためにそれらを操作可能にする補助設備およびサブシステムを有する複雑な構造であることを理解する。   In the appended figures, similar components and / or features may have the same reference number. The figure and its description facilitate a better understanding of the butanol production system and how to use it. The figures should in no way limit or define the scope of the invention. The figure is a simple diagram for ease of explanation. Those skilled in the art will appreciate that such systems are complex structures with ancillary equipment and subsystems that enable them to be operated for their intended purpose.

発明の概要、図面の簡単な説明、および発明を実施するための形態を含む本明細書、ならびに添付の特許請求の範囲は、本発明の特定の特徴(プロセスまたは方法のステップを含む)について言及している。当業者であれば、本発明がすべての考えられる組み合わせおよび本明細書に記載される特定の特徴の使用を含むことを理解する。当業者であれば、本発明が本明細書に挙げられる実施形態の説明に、またはそれによって限定されないことを理解する。本発明の主題は、本明細書および添付の特許請求の範囲の趣旨のみを除いて限定されない。   The present specification, including the summary of the invention, a brief description of the drawings, and the detailed description, and the appended claims, refer to certain features of the invention (including process or method steps). doing. Those skilled in the art will appreciate that the present invention includes all possible combinations and use of particular features described herein. One skilled in the art will appreciate that the present invention is not limited to or by description of the embodiments listed herein. The subject matter of the invention is not limited except as to the spirit of the specification and the appended claims.

当業者であれば、特定の実施形態を記載するために使用される用語が、本発明の範囲または広さを限定しないことも理解する。本明細書および添付の特許請求の範囲を解釈する際に、すべての用語は、各用語の文脈と一致した可能な限り広い様式で解釈されたい。本明細書および添付の特許請求の範囲に使用されるすべての技術的かつ科学的用語は、別段定義されない限り、本発明が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。   Those skilled in the art will also understand that the terms used to describe a particular embodiment do not limit the scope or breadth of the present invention. In interpreting this specification and the appended claims, all terms should be interpreted in the widest possible manner consistent with the context of each term. All technical and scientific terms used herein and in the appended claims have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs unless otherwise defined.

本明細書および添付の特許請求の範囲に使用されるとき、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」および「その(the)」は、文脈上別段明確に示さない限り、複数の言及を含む。動詞「備える(comprises)」およびその活用形は、非排他的様式で要素、構成要素、またはステップを指すと解釈されたい。参照される要素、構成要素、またはステップは、明示的に言及されない他の要素、構成要素またはステップととともに存在し、利用され、組み合わせられ得る。動詞「連結する(couple)」およびその活用形は、2つ以上の予め結合されていない物体から単数の物体を形成するために、電気的、機械的または流体を含む任意のタイプの必要とされる接合を完成することを意味する。第1のデバイスを第2のデバイスに連結する場合、この接続は、直接かまたは共通のコネクタを介するかのいずれかで生じ得る。「任意に(Optionally)」およびその様々な形態は、その後記載される事象または状況が生じ得るか、または生じ得ないことを意味する。この記述は、事象または状況が生じる例およびそれが生じない例を含む。「操作可能な(Operable)」およびその様々な形態は、その適切な機能することに適合し、その意図される使用に使用されることができることを意味する。「関連した(Associated)」およびそのさまざまな形態は、それらがともに生じるか、またはその1つのものが他のものを生成することに伴い、何か他のものと関連がある何かを意味する。   As used in this specification and the appended claims, the singular forms “a”, “an”, and “the”, unless the context clearly indicates otherwise. , Including multiple references. The verb “comprises” and its conjugations should be construed to refer to elements, components or steps in a non-exclusive manner. Referenced elements, components or steps may exist, be utilized, and combined with other elements, components or steps not explicitly mentioned. The verb “couple” and its conjugations are required for any type including electrical, mechanical or fluid to form a singular object from two or more pre-coupled objects. It means to complete the joint. When coupling the first device to the second device, this connection can occur either directly or through a common connector. “Optionally” and its various forms mean that the event or situation described thereafter may or may not occur. This description includes examples where an event or situation occurs and where it does not occur. “Operable” and its various forms means that it is compatible with its proper functioning and can be used for its intended use. "Associated" and its various forms mean something that is related to something else, either as they occur together or one of them creates another .

空間的用語は、物体の相対位置、または別の物体の群に対する物体の群を説明する。空間的関係は、垂直軸および水平軸に沿って適用される。「上流(upstream)」および「下流(downstream)」を含む配向用語および相関的用語ならびに他の同様の用語は、記述的便宜上のためであり、別段指示されない限り、限定的ではない。   Spatial terms describe the relative position of an object, or a group of objects relative to another group of objects. Spatial relationships are applied along the vertical and horizontal axes. Orientation terms and correlation terms including "upstream" and "downstream" and other like terms are for descriptive convenience and are not limiting unless otherwise indicated.

本明細書または添付の特許請求の範囲が値の範囲を提供する場合、その間隔は、上限と下限との間の各介在値ならびに上限および下限を包含することが理解される。本発明は、提供される任意の特定の排除に供する間隔のより小さい範囲を包含および結合する。「実質的に含まない(Substantially free)」ということは、指示された測定単位による1%未満を意味する。「有意な(Significant)」は、指示された測定単位による10%以上を意味する。   Where this specification or the appended claims provides a range of values, it is understood that the interval encompasses each intervening value between the upper and lower limits and the upper and lower limits. The present invention encompasses and combines a smaller range of intervals that serve any particular exclusion provided. “Substantially free” means less than 1% by the indicated unit of measurement. “Significant” means 10% or more by the indicated unit of measure.

2つ以上の定義されるステップを含む方法に対して本明細書および添付の特許請求の範囲で参照がなされる場合、定義されるステップは、文脈がその可能性を排除する場合を除いて、任意の順または同時に実施され得る。   Where reference is made herein and in the appended claims to a method that includes two or more defined steps, the defined steps, unless the context excludes that possibility, It can be performed in any order or simultaneously.

[図1A〜図1B]
図1A〜図1Bは、ブタノール生成システムの実施形態のプロセスフロー図を含む。図1A〜図1Bのブタノール生成プロセスは、混合ブテン供給物102、水供給物104、水和触媒供給物106、およびエントレーナ供給物108を含む供給口ラインを通るいくつかの供給物をブタノール生成システム100に導入する。ブタノール生成システム100は、廃触媒110、生成水112、ブタノール生成物114、および使用済みエントレーナ116を含む生産ラインを通るいくつかの生成物を生成する。
[FIGS. 1A-1B]
1A-1B include a process flow diagram of an embodiment of a butanol production system. The butanol production process of FIGS. 1A-1B involves several feeds through a feed line including a mixed butene feed 102, a water feed 104, a hydration catalyst feed 106, and an entrainer feed 108 in a butanol production system. 100. The butanol production system 100 produces several products through a production line that includes spent catalyst 110, product water 112, butanol product 114, and spent entrainer 116.

ブタノール生成システム100は、ブテンからブタノールへの変換および精製されたブタノール生成物の生成を支持するいくつかのユニットを含む。内部バッフルシングルパス反応器120は、混合ブタノールへのブテンの触媒的に誘導された水和を支持する。混合ブテン供給物102、水供給物104、および水和触媒供給物106はすべて、内部バッフルシングルパス反応器120を通ってブタノール生成システム100に入る。内部バッフルシングルパス反応器120は、生成された混合ブタノールを回収するために有用な粗生成物流を生成する。   The butanol production system 100 includes several units that support the conversion of butene to butanol and the production of a purified butanol product. The internal baffle single pass reactor 120 supports the catalytically induced hydration of butene to mixed butanol. Mixed butene feed 102, water feed 104, and hydration catalyst feed 106 all enter butanol production system 100 through internal baffle single pass reactor 120. The internal baffle single pass reactor 120 produces a crude product stream useful for recovering the produced mixed butanol.

内部バッフルシングルパス反応器120は、反応物と触媒と反応生成物との混合物であるプロセス流体を含む。そのプロセス流体は、内壁125によって画定された内部流体導管を介して基端部122から先端部124へ内部バッフルシングルパス反応器120を通過する。プロセス流体の組成物は、ブテン水和反応が生じるとき、内部バッフルシングルパス反応器120の操作可能な長さに沿って変化し、生成物の混合ブタノールを形成し、水および混合ブテンの反応物を消費する。   The internal baffle single pass reactor 120 contains a process fluid that is a mixture of reactants, catalyst and reaction products. The process fluid passes through the internal baffle single pass reactor 120 from the proximal end 122 to the distal end 124 via an internal fluid conduit defined by the inner wall 125. The composition of the process fluid changes along the operable length of the internal baffle single pass reactor 120 when the butene hydration reaction occurs, forming the product mixed butanol, and the water and mixed butene reactants. Consume.

分離システム160は、内部バッフルシングルパス反応器120と流体連通している。分離システム160は、精製された混合ブタノールが生成されるように粗生成物を選択的に受け入れ、かつ粗生成物から水と混合ブテンを分離するために配向されている。分離システム160(破線ボックス)において、冷却器170は内部バッフルシングルパス反応器120に連結しており、内部バッフルシングルパス反応器120から粗生成物を受け入れ、かつ分離処理のために粗生成物の温度を下げるように操作可能である。図1Aの実施形態において、分離システム160は、内部バッフルシングルパス反応器120の先端部124に連結しており、これと流体連通している。図1Bの実施形態において、分離システム160は、内部バッフルシングルパス反応器120の他の領域に連結しており、この領域と流体連通している。一例として、分離システム160は、バッフルセル147のうちの少なくとも1つにおいて、内部バッフルシングルパス反応器120に連結することができる。   Separation system 160 is in fluid communication with internal baffle single pass reactor 120. Separation system 160 is oriented to selectively accept the crude product such that purified mixed butanol is produced and to separate water and mixed butene from the crude product. In the separation system 160 (dashed box), the cooler 170 is connected to the internal baffle single pass reactor 120, accepts the crude product from the internal baffle single pass reactor 120, and removes the crude product for separation processing. It can be operated to lower the temperature. In the embodiment of FIG. 1A, the separation system 160 is coupled to and in fluid communication with the tip 124 of the internal baffle single pass reactor 120. In the embodiment of FIG. 1B, the separation system 160 is connected to and in fluid communication with another region of the internal baffle single pass reactor 120. As an example, the separation system 160 can be coupled to the internal baffle single pass reactor 120 in at least one of the baffle cells 147.

ブタノール生成システム100では、サイクロン172は、冷却器170に連結し、冷却された粗生成物を受容し、任意の残留不均一系水和触媒を除去する。サイクロン172は、廃触媒110を通る使用済み触媒、および無触媒粗生成物の両方を生成する。   In the butanol production system 100, the cyclone 172 is coupled to the cooler 170 to accept the cooled crude product and remove any residual heterogeneous hydration catalyst. The cyclone 172 produces both spent catalyst through the spent catalyst 110 and non-catalytic crude product.

デブタナイザー塔180は、サイクロン172に連結し、無触媒粗生成物を受容し、未反応ブテンを除去する。デブタナイザー塔180は、回収されたブテンおよびブテンを含まない粗生成物を生成する。回収されたブテンは、ブタノール生成システム100によるブテン再循環182を介して内部バッフルシングルパス反応器120の基端部へ再循環される。   The debutizer tower 180 is connected to the cyclone 172, accepts the uncatalyzed crude product, and removes unreacted butene. The debutizer tower 180 produces recovered butene and a crude product free of butene. The recovered butene is recycled to the proximal end of the internal baffle single pass reactor 120 via the butene recycle 182 by the butanol production system 100.

ブタノール抽出塔184は、デブタナイザー塔180に連結し、ブテンを含まない粗生成物を受容し、エントレーナ供給物108を通ってエントレーナも受容する。ブタノール抽出塔184は、ブテンを含まない粗生成物の水相からブタノールを抽出するために導入されたエントレーナを用いることによって操作し、ブタノールに乏しい水相およびブタノールに富むエントレーナとブタノール相を形成する。水は、生成水112を介してブタノール抽出塔184から通過する。エントレーナおよびブタノール相は、ブタノール抽出塔184の塔低液として通過する。   The butanol extraction column 184 is connected to the debutanizer column 180 and receives the butene-free crude product and also receives the entrainer through the entrainer feed 108. The butanol extraction tower 184 operates by using an entrainer introduced to extract butanol from the butene-free crude product aqueous phase to form a butanol-poor aqueous phase and a butanol-rich entrainer and a butanol phase. . Water passes from the butanol extraction tower 184 via product water 112. The entrainer and butanol phases pass as the bottom liquid of butanol extraction tower 184.

ブタノール分離塔186は、ブタノール抽出塔184に連結し、エントレーナおよびブタノール相を受容し、エントレーナからブタノールを分離する。ブタノール分離塔186は、水、ブテン、およびエントレーナを実質的に含まない精製された混合ブタノールを生成する。精製されたブタノール混合物は、ブタノール生成物114を介してブタノール分離塔186から通過する。回収されたエントレーナは、使用済みエントレーナ116を介してブタノール分離塔186から通過する。   A butanol separation tower 186 connects to the butanol extraction tower 184, receives the entrainer and butanol phases, and separates butanol from the entrainer. The butanol separation column 186 produces purified mixed butanol that is substantially free of water, butene, and entrainers. The purified butanol mixture passes from the butanol separation tower 186 via the butanol product 114. The recovered entrainer passes from the butanol separation tower 186 via the spent entrainer 116.

図1A〜図1Bに示されるように、内部バッフルシングルパス反応器120の構成は、基端部122および先端部124を有し、先端部124が冷却器170に連結する蛇行状の導管である。いくつかのポート126は、内部バッフルシングルパス反応器120の内側にアクセスするためのものである。いくつかの注入ポートは、内部バッフルシングルパス反応器120の内側への供給通路を提供し、水注入ポート128と、ブテン注入ポート130と、触媒注入ポート132とを含む。   As shown in FIGS. 1A-1B, the internal baffle single pass reactor 120 configuration is a serpentine conduit having a proximal end 122 and a distal end 124, where the distal end 124 connects to a cooler 170. . Some ports 126 are for access to the inside of the internal baffle single pass reactor 120. Some injection ports provide a feed passage to the inside of the internal baffle single pass reactor 120 and include a water injection port 128, a butene injection port 130, and a catalyst injection port 132.

プロセス流体はまた、外部熱交換システムを通って反応器の中に伝達された熱を搬送することによって水和反応を助けるための潜熱を提供する。例えば、図1A〜図1Bは、内部バッフルシングルパス反応器120の一部分をおおう温度制御ジャケット140を示す。温度制御ジャケット140は、プロセス流体内の水和反応を促進するために内部バッフルシングルパス反応器120の覆われた部分に熱を提供するように操作可能である。温度制御流体供給導管142は、新たな温度制御流体を導入し、温度制御流体戻り導管144は、使い果たした温度制御流体を通す。   The process fluid also provides latent heat to assist the hydration reaction by conveying heat transferred through the external heat exchange system and into the reactor. For example, FIGS. 1A-1B show a temperature control jacket 140 that covers a portion of the internal baffle single pass reactor 120. The temperature control jacket 140 is operable to provide heat to the covered portion of the internal baffle single pass reactor 120 to facilitate the hydration reaction within the process fluid. The temperature control fluid supply conduit 142 introduces a new temperature control fluid and the temperature control fluid return conduit 144 passes the depleted temperature control fluid.

内部バッフルシングルパス反応器120は、その操作可能な長さに沿って内部流動バッフル146を有する。各内部流動バッフル146は、内壁125に固定されている環状部材にすることができて、したがって内部バッフルシングルパス反応器120内で移動できないように固定されている。バッフルセル147は、連続する内部流動バッフル146の間に位置する。バッフルセル147は、内壁125によって外径で、ならびに内部流動バッフル146によって第1の端部および第2の端部で画定され、内部流動バッフル146のうちの1つは、バッフルセル147のうちの1つの第2の端部および隣接するバッフルセル147の第1の端部の両方を画定する。バッフルセル147は、内部バッフルシングルパス反応器120の操作長さに沿って連続して位置する。   The internal baffle single pass reactor 120 has an internal flow baffle 146 along its operable length. Each internal flow baffle 146 can be an annular member that is fixed to the inner wall 125 and is thus fixed so that it cannot move within the internal baffle single pass reactor 120. A baffle cell 147 is located between successive internal flow baffles 146. A baffle cell 147 is defined at the outer diameter by an inner wall 125 and at a first end and a second end by an internal flow baffle 146, one of the internal flow baffles 146 being one of the baffle cells 147. Both one second end and the first end of an adjacent baffle cell 147 are defined. The baffle cell 147 is located continuously along the operating length of the internal baffle single pass reactor 120.

内部流動バッフル146は、流体運動量を分裂させ、プロセス流体が反応器120を流れるとき、その流体の流路を変更する。流動運動量の分裂および流体流路の変更は、プロセス流体内のブテン、水、および触媒を合わせた均質混合をバッフルセル147内で生じさせる。内部バッフルシングルパス反応器120の中心軸と一直線ではない流体流動はまた、内部バッフルシングルパス反応器120の内壁125からバルクプロセス流体の中に熱を搬送することによって流体への伝熱を容易にする。固定された内部流動バッフル146はまた、プロセス滞留時間を増加させ、これは、ブテンのブタノールへの変換を改善する。   The internal flow baffle 146 disrupts the fluid momentum and changes the fluid flow path as the process fluid flows through the reactor 120. Flow momentum splits and fluid flow path changes produce a homogeneous mixing in the baffle cell 147 that combines butene, water, and catalyst in the process fluid. Fluid flow that is not in line with the central axis of the internal baffle single pass reactor 120 also facilitates heat transfer to the fluid by transferring heat from the inner wall 125 of the internal baffle single pass reactor 120 into the bulk process fluid. To do. The fixed internal flow baffle 146 also increases the process residence time, which improves the conversion of butene to butanol.

振動器アセンブリ149は、内部バッフルシングルパス反応器120の基端部122に連結されている。振動器アセンブリ149は、内部バッフルシングルパス反応器120の基端部122付近に位置するプロセス流体振動器部材148を含む。振動器アセンブリ149はまた、内部バッフルシングルパス反応器120と、外部運動ドライバ152を振動器ヘッド151に機械的に結合するプロセス流体振動器部材148とを密封係合する振動器シール部150を含む。外部の汚染物質をプロセス流体に曝すことなく、プロセス流体を外部環境に漏らすことなくプロセス流体振動器部材148が内部バッフルシングルパス反応器120の外側から内側へと進むように、プロセス流体振動器部材148は、振動器シール部150を介して内部バッフルシングルパス反応器120に連結する。振動器ヘッド151の外径が内壁と摺動係合するように、プロセス流体振動器部材148は、振動器ヘッド151で内部バッフルシングルパス反応器120の内壁125と連結する。プロセス流体が内部バッフルシングルパス反応器120の長さに沿って概して正弦波の運動をするように、振動器ヘッド151は、前後に往復直線運動をし、プロセス流体と連通している。振動器ヘッド151は、プロセス流体と直接接触することができ、または振動器ヘッド151の運動をプロセス流体の概して正弦波の運動に変えることができるダイアフラムもしくは他の部材によるなど、プロセス流体と間接的に連通することができる。   Vibrator assembly 149 is coupled to proximal end 122 of internal baffle single pass reactor 120. The vibrator assembly 149 includes a process fluid vibrator member 148 located near the proximal end 122 of the internal baffle single pass reactor 120. The vibrator assembly 149 also includes a vibrator seal 150 that sealingly engages the internal baffle single pass reactor 120 and a process fluid vibrator member 148 that mechanically couples the external motion driver 152 to the vibrator head 151. . The process fluid vibrator member such that the process fluid vibrator member 148 advances from the outside to the inside of the internal baffle single pass reactor 120 without exposing external contaminants to the process fluid and without leaking the process fluid to the external environment. 148 is connected to the internal baffle single pass reactor 120 via a vibrator seal 150. The process fluid vibrator member 148 connects with the inner wall 125 of the internal baffle single pass reactor 120 at the vibrator head 151 such that the outer diameter of the vibrator head 151 is in sliding engagement with the inner wall. Vibrator head 151 is in reciprocating linear motion back and forth and is in communication with the process fluid such that the process fluid has a generally sinusoidal motion along the length of internal baffle single pass reactor 120. The vibrator head 151 can be in direct contact with the process fluid or indirectly with the process fluid, such as by a diaphragm or other member that can change the movement of the vibrator head 151 into a generally sinusoidal motion of the process fluid. You can communicate with

プロセス流体振動器部材148の相対位置への変更は、振動器ヘッド151とのその接触およびプロセス流体の非圧縮性により、プロセス流体の位置変更を付与する。プロセス流体の位置変更は、内部バッフルシングルパス反応器120の操作可能な長さに沿ってプロセス流体流動の流動運動量における不安定性を付与する。プロセス流体流動における不安定性は、混合および熱吸収を高める。非圧縮性プロセス流体を押すことおよび引くことは、プロセス流体の流動を反応器120の内側の固定位置に対して上昇および後退させる。内部バッフルシングルパス反応器120内のプロセス流体のこの混合は、振動器アセンブリ149を含む内部バッフルシングルパス反応器120に沿ってプロセス流体内に概して正弦波の運動を誘起することにより、粗生成物が生成する。   Changes to the relative position of the process fluid vibrator member 148 impart a change in position of the process fluid due to its contact with the vibrator head 151 and the incompressibility of the process fluid. The process fluid relocation imparts instabilities in the flow momentum of the process fluid flow along the operable length of the internal baffle single pass reactor 120. Instabilities in process fluid flow increase mixing and heat absorption. Pushing and pulling the incompressible process fluid causes the process fluid flow to rise and retract relative to a fixed position inside the reactor 120. This mixing of the process fluid in the internal baffle single pass reactor 120 induces a generally sinusoidal motion in the process fluid along the internal baffle single pass reactor 120 that includes the vibrator assembly 149 to produce a crude product. Produces.

振動器アセンブリ149はまた、外部運動ドライバ152を含む。外部運動ドライバ152は、プロセス流体振動器部材148によって振動器ヘッド151に連結されており、プロセス流体振動器部材148および振動器ヘッド151を選択的に駆動するために使用することができる。振動器シール部150の構成、外部運動ドライバ152との連結および内部バッフルシングルパス反応器120の内壁125との振動器ヘッド151が有する接触は、プロセス流体振動器部材148を限られた可動域に拘束する。プロセス流体振動器部材148は、操作可能であるとき、前後型の直線方向に振動器ヘッド151を移動させる。   The vibrator assembly 149 also includes an external motion driver 152. The external motion driver 152 is coupled to the vibrator head 151 by a process fluid vibrator member 148 and can be used to selectively drive the process fluid vibrator member 148 and the vibrator head 151. The configuration of the vibrator seal 150, the connection with the external motion driver 152, and the contact of the vibrator head 151 with the inner wall 125 of the internal baffle single pass reactor 120 causes the process fluid vibrator member 148 to have a limited range of motion. to bound. When the process fluid vibrator member 148 is operable, it moves the vibrator head 151 in a front-to-back linear direction.

[図2]
図2は、ブタノール生成システムの他の実施形態のプロセスフロー図である。図2のブタノール生成プロセスは、組み合わせられた混合ブテンおよび水供給物201ならびに水和触媒供給物106を含むいくつかの供給物をブタノール生成システム200の中に導入する。組み合わせられた混合ブテンおよび水供給物201は、ブテンおよび水注入ポート203を通って内部バッフルシングルパス反応器120に入る。ブタノール生成システム200は、精製ベント292およびブタノール生成物114を含むいくつかの生成物を生成する。システム再循環流のブテン再循環182および水再循環288の両方は、組み合わせられた供給物201中の混合ブテンおよび水の補給量を最小限にすることに寄与する。
[Figure 2]
FIG. 2 is a process flow diagram of another embodiment of a butanol production system. The butanol production process of FIG. 2 introduces several feeds into the butanol production system 200, including a combined mixed butene and water feed 201 and a hydrated catalyst feed 106. The combined mixed butene and water feed 201 enters the internal baffle single pass reactor 120 through the butene and water injection port 203. The butanol production system 200 produces several products, including a purification vent 292 and a butanol product 114. Both system recirculation flow butene recirculation 182 and water recirculation 288 contribute to minimizing the mix butene and water replenishment in the combined feed 201.

図2の分離システム260は、図1A〜図1Bの分離システム160とは異なって構成される。高圧(HP)水分離器272は、冷却器170に連結し、冷却された粗生成物を受容し、かなりの部分の水を除去し、水の少ない粗生成物を形成する。回収された水および水和触媒は、内部バッフルシングルパス反応器120への再導入のために水再循環288を通過する。   The separation system 260 of FIG. 2 is configured differently from the separation system 160 of FIGS. 1A-1B. A high pressure (HP) water separator 272 is coupled to the cooler 170 to receive the cooled crude product and remove a significant portion of the water to form a crude product with less water. The recovered water and hydration catalyst pass through a water recycle 288 for reintroduction into the internal baffle single pass reactor 120.

デブタナイザー塔180は、HP水分離器272に連結し、水の少ない粗生成物を受容し、水の少ない粗生成物から未反応ブテンを除去するように操作し、ブテンを含まない粗生成物を形成する。回収されたブテンは、ブテン再循環182を介して内部バッフルシングルパス反応器120の基端部に移る。   The debutizer tower 180 is connected to the HP water separator 272 and is operated to accept the crude product with less water and to remove unreacted butene from the crude product with less water, and to remove the crude product without butene. Form. The recovered butene passes through the butene recirculation 182 to the proximal end of the internal baffle single pass reactor 120.

浸透気化ユニット284は、浸透気化膜286を含む。浸透気化ユニット284は、デブタナイザー塔180に連結し、ブテンを含まない粗生成物を受容し、ブテンを含まない粗生成物から浸透気化膜286を用いた透過としてブタノールを分離するように操作可能である。浸透気化ユニット284は、透過側にブタノール蒸気、および浸透気化膜286の供給側に主に水からなる残液を形成する。水残液は、水再循環288を通って内部バッフルシングルパス反応器120に移る。   The pervaporation unit 284 includes a pervaporation membrane 286. The pervaporation unit 284 is coupled to the debutanizer tower 180 and is operable to receive the butene-free crude product and separate butanol from the butene-free crude product as permeation using the pervaporation membrane 286. is there. The pervaporation unit 284 forms a residual liquid mainly composed of butanol vapor on the permeate side and water mainly on the supply side of the pervaporation film 286. The water retentate passes through the water recycle 288 to the internal baffle single pass reactor 120.

ブタノール分離塔290は、浸透気化ユニット284に連結し、ブタノール蒸気を受容し、ブタノール蒸気を精製して精製された混合ブタノールにするように操作する。精製された混合ブタノールは、水およびブテンを実質的に含まず、ブタノール生成物114を介して搬送される。ブタノール分離塔290は、軽量および不凝縮ガスを放出する。軽量および不凝縮ガスの一部分は、精製ベント流292を通って放出され、残りは、ブタノール回収のために蒸留再循環294を通って浸透気化ユニット284に再循環される。   The butanol separation column 290 is connected to the pervaporation unit 284 and operates to receive butanol vapor and purify the butanol vapor into purified mixed butanol. The purified mixed butanol is substantially free of water and butene and is conveyed through the butanol product 114. The butanol separation tower 290 emits light and non-condensable gases. A portion of the light and non-condensable gas is discharged through the purified vent stream 292 and the remainder is recycled through the distillation recycle 294 to the pervaporation unit 284 for butanol recovery.

[図3]
図3は、ブタノール生成システムの他の実施形態のプロセスフロー図である。図3のブタノール生成プロセスは、図2のプロセスに示されるものと同様の供給物を導入する。ブタノール生成システム300は、廃触媒110およびブタノール生成物114を含むいくつかの生成物を生成する。システム300再循環流のブテン再循環182および水再循環288はいずれも、組み合わせられた供給物201中の混合ブテンおよび水の補給量を最小限にすることに寄与する。
[Fig. 3]
FIG. 3 is a process flow diagram of another embodiment of a butanol production system. The butanol production process of FIG. 3 introduces a feed similar to that shown in the process of FIG. The butanol production system 300 produces several products, including a waste catalyst 110 and a butanol product 114. Both the butene recirculation 182 and the water recirculation 288 of the system 300 recirculation stream contribute to minimizing the mixed butene and water replenishment in the combined feed 201.

図3の分離システム360は、分離システム160および260とは異なって構成される。サイクロン172は、冷却器170に連結し、冷却された粗生成物を受容し、廃触媒110を介して任意の残留不均一系水和触媒、ポリマー、および他の固体を除去する。サイクロン172は、廃触媒110を介する使用済み触媒、および触媒を含まない粗生成物の両方を生成する。高圧(HP)水分離器272は、サイクロン172に連結し、触媒を含まない粗生成物を受容し、高圧下で水相からブタノールおよびブテンを含む有機相を分離する。水相はそれでもなおいくらかのブタノールを含むが、有機相よりはるかに少ない。デブタナイザー塔180は、HP水分離器272に連結し、有機ブタノールおよびブテン相を受容し、有機相を再循環可能なブテンおよび精製された混合ブタノールに分離する。回収されたブテンは、ブテン再循環182を介してプロセスの前方に搬送され、精製された混合ブタノールは、ブタノール生成物114を介して通過される。共沸塔390は、HP水分離器272に連結し、水相を受容し、水相をブタノール/水の共沸混合物および再循環可能な水に分離する。ブタノール/水の共沸混合物は、ブタノール/水再循環392を介して分離システム360の前方に再循環され、再循環可能な水は、水再循環288を介してプロセスの前方に搬送される。   The separation system 360 of FIG. 3 is configured differently than the separation systems 160 and 260. Cyclone 172 connects to cooler 170 and receives the cooled crude product and removes any residual heterogeneous hydration catalyst, polymer, and other solids through spent catalyst 110. The cyclone 172 produces both a spent catalyst via the spent catalyst 110 and a crude product that does not contain the catalyst. A high pressure (HP) water separator 272 connects to the cyclone 172, receives the crude product without catalyst, and separates the organic phase containing butanol and butene from the aqueous phase under high pressure. The aqueous phase still contains some butanol, but much less than the organic phase. The debutizer tower 180 is connected to the HP water separator 272, receives the organic butanol and butene phases, and separates the organic phase into recyclable butene and purified mixed butanol. The recovered butene is conveyed to the front of the process via butene recycle 182 and the purified mixed butanol is passed through the butanol product 114. An azeotropic tower 390 connects to the HP water separator 272, receives the aqueous phase, and separates the aqueous phase into a butanol / water azeotrope and recyclable water. The butanol / water azeotrope is recycled to the front of the separation system 360 via butanol / water recycle 392 and recyclable water is conveyed to the front of the process via water recycle 288.

[図4]
図4は、内部バッフルシングルパス反応器120の操作可能な長さに沿った内部流動バッフル146の実施形態の詳細図である。図4の実施形態の例において、内部流動バッフル146のそれぞれは、円板状プレートを通って延びるオリフィス394を有する円板状プレートで形成することができる。円板状プレートの外径は、内壁125に固定される。プロセス流体がバッフルセル147を通過するとき、プロセス流体と内部流バッフル146との相互作用により、プロセス流体内に渦が発生する。オリフィス394は、バッフルセル147内のプロセス流体内に渦を発生させるサイズにして、各内部流動バッフル146内に配置することができ、その結果、プロセス流体の混合が最適化される。一例として、内部流動バッフル146の直径に対するオリフィス394の直径ならびに内部流動バッフル146内のオリフィス394の位置は、プロセス流体の混合を最適化するよう選択することができる。
[Fig. 4]
FIG. 4 is a detailed view of an embodiment of the internal flow baffle 146 along the operable length of the internal baffle single pass reactor 120. In the example embodiment of FIG. 4, each of the internal flow baffles 146 may be formed of a disk-shaped plate having an orifice 394 that extends through the disk-shaped plate. The outer diameter of the disk-shaped plate is fixed to the inner wall 125. As the process fluid passes through the baffle cell 147, the interaction between the process fluid and the internal flow baffle 146 creates vortices in the process fluid. The orifices 394 can be sized to generate vortices in the process fluid in the baffle cell 147 and placed in each internal flow baffle 146 so that mixing of the process fluid is optimized. As an example, the diameter of the orifice 394 relative to the diameter of the internal flow baffle 146 as well as the position of the orifice 394 within the internal flow baffle 146 can be selected to optimize mixing of the process fluid.

プロセス流体が内部バッフルシングルパス反応器120内を流れるとき、プロセス流体の一部は、内部流動バッフル146のオリフィス394を通過する。他のプロセス流体は、内部流動バッフル146の固い環部分に接触し、バッフルセル147内で向きが変わり、プロセス流体内に渦を形成する。バッフルセル147内で形成された渦はプロセス流体の混合を改善する。   As the process fluid flows through the internal baffle single pass reactor 120, a portion of the process fluid passes through the orifice 394 of the internal flow baffle 146. Other process fluids contact the hard ring portion of the internal flow baffle 146 and turn in the baffle cell 147 to form vortices in the process fluid. The vortices formed in the baffle cell 147 improve process fluid mixing.

[図5]
図5は、本開示の実施形態による外部運動ドライバ152の実施形態の一例を示す。図5の例において、外部運動ドライバ152は回転円板396を含む。プロセス流体振動器部材148の第1の端部は回転円板396に接続される。図5の実施形態において、プロセス流体振動器部材148は接続された部材である。外部運動ドライバ152が回転するとき、プロセス流体振動器部材148の第2の端部は、内部バッフルシングルパス反応器120の基端部122に対して前後に直線的に移動する。プロセス流体振動器部材148の第2の端部は振動器ヘッド151に取り付けられており、内部バッフルシングルパス反応器120内で振動器ヘッド151が往復直線運動をすることになる。
[Fig. 5]
FIG. 5 illustrates an example embodiment of an external motion driver 152 according to an embodiment of the present disclosure. In the example of FIG. 5, the external motion driver 152 includes a rotating disc 396. A first end of the process fluid vibrator member 148 is connected to the rotating disc 396. In the embodiment of FIG. 5, the process fluid vibrator member 148 is a connected member. As the external motion driver 152 rotates, the second end of the process fluid vibrator member 148 moves linearly back and forth with respect to the proximal end 122 of the internal baffle single pass reactor 120. The second end of the process fluid vibrator member 148 is attached to the vibrator head 151 which causes the vibrator head 151 to reciprocate linearly within the internal baffle single pass reactor 120.

振動器ヘッド151が内部バッフルシングルパス反応器120内でさらに先に移動すると、振動器ヘッド151は、基端部122から先端部124に向かう方向にプロセス流体を押す。振動器ヘッド151が基端部122に向かって反対方向に移動すると、振動器ヘッド151は、図5の方向を示す矢印で示す通り、先端部124から基端部122の方向にプロセス流体を押す。この振動器ヘッド151の前後運動により、プロセス流体は、内部バッフルシングルパス反応器120内を、概して全体的に正弦波の前後運動で移動する。このようにして、内部バッフルシングルパス反応器120内のすべての反応物に対して振動運動が重ね合わせられる。この正弦波型の運動は、特有の半径方向混合を可能にする。   As the vibrator head 151 moves further in the internal baffle single pass reactor 120, the vibrator head 151 pushes the process fluid in a direction from the proximal end 122 toward the distal end 124. When the vibrator head 151 moves in the opposite direction toward the proximal end portion 122, the vibrator head 151 pushes the process fluid from the distal end portion 124 toward the proximal end portion 122 as indicated by an arrow indicating the direction of FIG. . This back-and-forth motion of the vibrator head 151 causes the process fluid to move within the internal baffle single pass reactor 120, generally in a generally sinusoidal back-and-forth motion. In this way, the oscillating motion is superimposed on all reactants in the internal baffle single pass reactor 120. This sinusoidal motion allows specific radial mixing.

[プロセス流体および粗生成物]
プロセス流体は、内部バッフルシングルパス反応器内の間のブタノール生成プロセスの操作条件において混和しないブテンと水の二相プロセスである。反応器の操作長さに沿った所与の点において、プロセス流体は、ブテン、水、任意選択でブテン水和触媒およびブテン水和生成物、特にブタノールを含む。
[Process fluids and crude products]
The process fluid is a two-phase process of butene and water that is immiscible at the operating conditions of the butanol production process between the internal baffle single pass reactors. At a given point along the operating length of the reactor, the process fluid comprises butene, water, optionally a butene hydration catalyst and a butene hydration product, particularly butanol.

ブテン水和反応は内部バッフルシングルパス反応器内で起こる。プロセス流体は、反応器内のブテン水和触媒の存在下で、混合ブタノールへの混合ブテンの水和反応を助ける。ブタノール生成プロセスの一部として、プロセス流体は、反応器の先端部に隣接した位置で反応器から粗生成物として進む。   Butene hydration occurs in an internal baffle single pass reactor. The process fluid assists in the hydration reaction of the mixed butene to the mixed butanol in the presence of the butene hydration catalyst in the reactor. As part of the butanol production process, the process fluid proceeds as a crude product from the reactor at a location adjacent to the tip of the reactor.

粗生成物は、生成物であるブタノール、水、ブテンおよび任意選択で依然として活性があり得るブテン水和触媒の組み合わせである。粗生成物は、内部バッフルシングルパス反応器の先端部から進んだ後のプロセス流体である。   The crude product is a combination of the products butanol, water, butene and optionally a butene hydration catalyst that may still be active. The crude product is the process fluid after traveling from the tip of the internal baffle single pass reactor.

[混合ブテン]
混合ブテンは、ブタノール生成プロセスの一部として反応物として導入される。混合ブテンは精製することができて、あるいはFCCユニットもしくは熱分解ユニットの生成物、MTBEもしくはTBAプロセスからのラフィネート、液化石油ガス(LPG)の一部として、またはいくつかの同様の源から組み合わせた流れとして含む石油化学精製装置内の源に由来し得る。混合ブテンは、1−ブテン、片方または両方の2−ブテン(すなわち、cisまたはtrans)およびイソブチレンのうちの1つまたは複数を含む。混合ブテンはまた、他のアルカンおよびアルケンを含むことができる。
[Mixed butene]
Mixed butene is introduced as a reactant as part of the butanol production process. Mixed butene can be purified or combined as a product of FCC unit or pyrolysis unit, raffinate from MTBE or TBA process, as part of liquefied petroleum gas (LPG), or from several similar sources It can come from sources within the petrochemical refinery that it contains as a stream. The mixed butene comprises one or more of 1-butene, one or both 2-butenes (ie cis or trans) and isobutylene. The mixed butene can also contain other alkanes and alkenes.

ブタノール生成の一実施形態において、混合ブテンは1−ブテンを含む。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、混合ブテンが実質的に1−ブテンからなる場合を含む。新たな、または「補給」1−ブテンは、好ましくは重合グレードである。新たな1−ブテンは、少なくとも99体積%の1−ブテン、または99.5体積%の1−ブテン、または99.9体積%の1−ブテン、または99.95体積%の1−ブテン、またはさらに高純度である。新たな1−ブテン中の不純物は5体積ppm以下である。   In one embodiment of butanol production, the mixed butene comprises 1-butene. One embodiment of the butanol production process includes the case where the mixed butene consists essentially of 1-butene. Fresh or “replenished” 1-butene is preferably polymerized grade. The new 1-butene is at least 99% by volume 1-butene, or 99.5% by volume 1-butene, or 99.9% by volume 1-butene, or 99.95% by volume 1-butene, or Furthermore, it is highly pure. The impurity in new 1-butene is 5 volume ppm or less.

ブタノール生成システムの他の部分からブテンを再循環すると、ブテンの変換効率が最大になる。ブタノール生成システムは、粗生成物から回収可能な混合ブテンを選択的に分離する分離システムを含む。ブタノール生成システムの一実施形態は、選択的に分離された混合ブテンを内部バッフルシングルパス反応器に導入するようにブタノール生成システムが操作可能である場合を含む。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、別々に選択的に分離された混合ブテンが内部バッフルシングルパス反応器に導入されるようにブタノール生成システムを操作することを含む。再循環された材料は既にブタノール生成システムの内部にあり、新たな不活性物質または汚染物質を導入し得ないため、再循環されたブテンは、新たなブテンよりも低い成分純度を有し得る。   Recycling butene from other parts of the butanol production system maximizes the conversion efficiency of butene. The butanol production system includes a separation system that selectively separates recoverable mixed butene from the crude product. One embodiment of a butanol production system includes the case where the butanol production system is operable to introduce the selectively separated mixed butene into the internal baffle single pass reactor. One embodiment of the butanol production process includes operating the butanol production system such that separately selectively separated mixed butenes are introduced into the internal baffle single pass reactor. Because the recycled material is already inside the butanol production system and cannot introduce new inerts or contaminants, the recycled butene can have a lower component purity than the fresh butene.

混合ブテンの導入は、加圧ガス、液体、超臨界流体またはこれらの組み合わせとして行われる。1−ブテンの臨界温度は146.4℃であり、臨界圧は40.2barである。イソブチレンの臨界温度は144.7℃であり、臨界圧は40.01barである。導入された混合ブテンを予熱すると、水和を促進する熱がプロセス流体に供給される。   The mixed butene is introduced as a pressurized gas, a liquid, a supercritical fluid, or a combination thereof. The critical temperature of 1-butene is 146.4 ° C. and the critical pressure is 40.2 bar. The critical temperature of isobutylene is 144.7 ° C. and the critical pressure is 40.01 bar. Preheating the introduced mixed butene provides the process fluid with heat that promotes hydration.

[水]
水は、ブタノール生成プロセスの一部として反応物として導入される。ブタノール生成システムに導入される新たな水または補給水は、少なくとも99体積%の水、または99.5体積%の水、または99.9体積%の水、または99.95体積%の水、またはさらに高純度である。汚染物質をブタノール生成システムに導入しないために、水は、脱気、脱塩および脱イオンされるべきである。不純物は5体積ppm以下である。
[water]
Water is introduced as a reactant as part of the butanol production process. New or makeup water introduced into the butanol production system is at least 99% by volume water, or 99.5% by volume water, or 99.9% by volume water, or 99.95% by volume water, or Furthermore, it is highly pure. The water should be degassed, desalted and deionized so as not to introduce contaminants into the butanol production system. Impurities are 5 ppm by volume or less.

ブタノール生成システムの他の部分から水を再循環すると、導入される補給水の量が最小になる。水は典型的には、ブタノール生成プロセス内で過剰に使用される。分離システムは、内部バッフルシングルパス反応器から進む粗生成物から回収可能な水を選択的に分離する。ブタノール生成システムの一実施形態は、選択的に分離された水を内部バッフルシングルパス反応器に導入するようにブタノール生成システムが操作可能である場合を含む。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、別々に選択的に分離された水が内部バッフルシングルパス反応器に導入されるようにブタノール生成システムを操作することを含む。中和されていない均一系触媒を使用するとき、再循環された水は、活性のある水和触媒をブタノール生成システムの前まで運ぶことができる。ブタノール生成プロセスの実施形態は、別々に選択的に分離された水が均一系ブテン水和触媒も含む場合を含む。   Recirculating water from other parts of the butanol production system minimizes the amount of makeup water introduced. Water is typically used in excess within the butanol production process. The separation system selectively separates recoverable water from the crude product traveling from the internal baffle single pass reactor. One embodiment of a butanol production system includes the case where the butanol production system is operable to introduce selectively separated water into an internal baffle single pass reactor. One embodiment of the butanol production process involves operating the butanol production system such that separately selectively separated water is introduced into the internal baffle single pass reactor. When using a non-neutralized homogeneous catalyst, the recycled water can carry the active hydrated catalyst to the front of the butanol production system. Embodiments of the butanol production process include the case where separately selectively separated water also includes a homogeneous butene hydration catalyst.

ブタノール生成プロセスの一実施形態は、1−ブテンに対する水のモル比の値が約1〜約21の範囲内にあるように水と混合ブテンが内部バッフルシングルパス反応器に導入される場合を含む。   One embodiment of the butanol production process includes the case where water and mixed butene are introduced into the internal baffle single pass reactor such that the value of the molar ratio of water to 1-butene is in the range of about 1 to about 21. .

[水和触媒]
ブテン水和触媒は、ブタノール生成システムが所定の不均一系酸触媒を含まないとき、ブタノール生成プロセスの一部としての反応物として導入される。ブテン水和触媒の導入は、ブタノール生成システムが所定の不均一系酸触媒を含まないときに任意である。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、基端部に近接して、プロセス流体が形成するようにブテン水和触媒をブタノール生成システムの内部バッフルシングルパス反応器の中に導入することを含み、そこでブテン水和触媒は、均一酸、不均一酸、およびこれらの組み合わせから選択される。
[Hydration catalyst]
The butene hydration catalyst is introduced as a reactant as part of the butanol production process when the butanol production system does not include a given heterogeneous acid catalyst. The introduction of a butene hydration catalyst is optional when the butanol production system does not contain a given heterogeneous acid catalyst. One embodiment of the butanol production process includes introducing a butene hydration catalyst into an internal baffle single pass reactor of the butanol production system so that a process fluid forms proximate to the proximal end, where The hydration catalyst is selected from homogeneous acids, heterogeneous acids, and combinations thereof.

均一酸である有用なブテン水和触媒としては、例えば、硫酸およびリン酸が含まれる。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、導入されるブテン水和触媒が均一であることを含む。有用なリン酸の例としては、オルトリン酸、ポリリン酸(PPA)、および過リン酸(SPA)が挙げられる。ポリリン酸は、一般化学式H(POH)OHを有するリンの酸素酸であり、式中、nは、分子中のリン単位の数を表す整数である。PPAの商業的混合物は、オルト−(n=1)、パイロ−(n=2)、トリ−(n=3)、テトラ−(n=4)、および高次の縮合鎖酸の混合を有する。約95%〜約118%のリン酸(HPO)の当量濃度の範囲のPPA濃度は、ポリリン酸の完全加水分解の際に生じる同量のリン酸を表す。一例は、オルトリン酸(HPO)(Sigma−Aldrich Corp.;St.Louis,Mo.)である。 Useful butene hydration catalysts that are homogeneous acids include, for example, sulfuric acid and phosphoric acid. One embodiment of the butanol production process includes the introduced butene hydration catalyst being homogeneous. Examples of useful phosphoric acids include orthophosphoric acid, polyphosphoric acid (PPA), and superphosphoric acid (SPA). Polyphosphoric acid is a phosphorus oxyacid having the general chemical formula H (PO 3 H) n OH, where n is an integer representing the number of phosphorus units in the molecule. A commercial mixture of PPA has a mixture of ortho- (n = 1), pyro- (n = 2), tri- (n = 3), tetra- (n = 4), and higher order condensed chain acids. . A PPA concentration in the range of equivalent concentrations of phosphoric acid (H 3 PO 4 ) of about 95% to about 118% represents the same amount of phosphoric acid produced during the complete hydrolysis of polyphosphoric acid. One example is orthophosphoric acid (H 3 PO 4) (Sigma -Aldrich Corp.; St.Louis, Mo.) Is.

有用なブテン水和触媒としては、不均一系酸性触媒も含まれる。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、導入されるブテン水和触媒が不均一であることを含む。このような酸は、それらの金属、セラミック、微粒子、または高分子構造に組み込まれた酸官能性を有する。蒸発、気化、蒸留、および遠心分離システムを含む回収プロセスは、プロセス流体または粗生成物から固体触媒を抽出することができる。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、分離システムが粗生成物からブテン水和触媒を別々に選択的に分離するように、ブタノール生成システムを操作することを含み、そこでブテン水和触媒は、不均一系触媒である。例としては、D008−1およびD008−2(KaiRui Chemical Co.Ltd.;Hebei City,China)が挙げられ、これは、スルホン酸(SOH)官能基が付加されたポリマー樹脂である。 Useful butene hydration catalysts also include heterogeneous acidic catalysts. One embodiment of the butanol production process includes the heterogeneous butene hydration catalyst introduced. Such acids have acid functionality incorporated into their metal, ceramic, particulate, or polymeric structure. Recovery processes including evaporation, vaporization, distillation, and centrifugation systems can extract solid catalyst from the process fluid or crude product. One embodiment of the butanol production process includes operating the butanol production system such that the separation system selectively separates the butene hydration catalyst from the crude product separately, where the butene hydration catalyst is heterogeneous. System catalyst. Examples include D008-1 and D008-2 (KaiRui Chemical Co. Ltd .; Hebei City, China), which is a polymer resin with added sulfonic acid (SO 3 H) functional groups.

本方法の一実施形態は、均一系ブテン水和触媒、不均一系水和触媒、およびこれらの組み合わせからなる群から導入されたブテン水和触媒を選択することを含む。いくつかの均一/不均一酸の結合系が、アルケンからアルコールへの変換効率もしくは選択性またはその両方に関して相乗効果をもたらすことは既知である。バッフルセル内の不均一系水和触媒を含むブタノール生成システムの実施形態では、ブタノール生成プロセスの一実施形態は、均一系ブテン水和触媒を内部バッフルシングルパス反応器の中に導入することを含む。   One embodiment of the method includes selecting a butene hydration catalyst introduced from the group consisting of a homogeneous butene hydration catalyst, a heterogeneous hydration catalyst, and combinations thereof. It is known that several homogeneous / heterogeneous acid coupling systems provide a synergistic effect with respect to alkene to alcohol conversion efficiency and / or both. In an embodiment of a butanol generation system that includes a heterogeneous hydration catalyst in a baffle cell, one embodiment of the butanol generation process includes introducing a homogeneous butene hydration catalyst into an internal baffle single pass reactor. .

水和触媒の導入は、純物質として生じるか、または送達溶液中に希釈されるかのいずれかである。水和触媒は、分散を高めるために水中または混合ブテン中に希釈されて、プロセス流体の中に導入され得る。   The introduction of the hydration catalyst either occurs as a pure substance or is diluted in the delivery solution. Hydration catalysts can be diluted in water or mixed butene to enhance dispersion and introduced into the process fluid.

[ブタノール生成プロセス生成物]
一次生成物は、精製された混合ブタノールである。精製されたブタノール生成物の組成は、少なくとも99体積%の混合ブタノール、または99.5体積%の混合ブタノール、または99.7体積%の混合ブタノール、または99.9体積%の混合ブタノール、またはさらに高純度である。ブタノール生成システムの一実施形態は、分離システムが少なくとも99体積パーセントの混合ブタノールの純度を有する精製された混合ブタノールを生成するように操作可能であることを含む。ブテン、ブタン、および不活性成分を含む溶存ガスは、精製された混合ブタノール生成物中に存在し得る微量不純物である。
[Butanol production process product]
The primary product is purified mixed butanol. The composition of the purified butanol product is at least 99% by volume mixed butanol, or 99.5% by volume mixed butanol, or 99.7% by volume mixed butanol, or 99.9% by volume mixed butanol, or even High purity. One embodiment of a butanol production system includes the separation system being operable to produce purified mixed butanol having a purity of at least 99 volume percent mixed butanol. Dissolved gases containing butene, butane, and inert components are trace impurities that may be present in the purified mixed butanol product.

ブタノール生成システムは、粗生成物から固体を回収することができる。このような固体は、触媒活性水和触媒を含むことができる。ブタノール生成プロセスは、水和触媒を回収し、それを中和し、次いでブタノール生成プロセスの外側にそれを処分することができる。外部プロセスは、回収された水和触媒を処理または再生することができ、内部バッフルシングルパス反応器の中への再導入のためにそれを再循環する。   The butanol production system can recover solids from the crude product. Such solids can include catalytically active hydration catalysts. The butanol production process can recover the hydration catalyst, neutralize it, and then dispose it outside the butanol production process. An external process can treat or regenerate the recovered hydration catalyst and recirculate it for reintroduction into the internal baffle single pass reactor.

ブタノール生成プロセスは、精製プロセスの一部として粗生成物から水を選択的に分離する。回収された水は、有機物、酸触媒、および固体に対して処理され、次いでシステムパージとして処分され得る。   The butanol production process selectively separates water from the crude product as part of the purification process. The recovered water can be treated for organics, acid catalysts, and solids and then disposed of as a system purge.

ブタノール生成システムは、分離システムの一部としてガスを放出することができる。ベントガスは、システムパージとしての機能を果たす。ベントガスは、ブテンのわずかな部分を含む不活性成分および軽量の有機ガスを含む。   The butanol production system can release gas as part of the separation system. The vent gas serves as a system purge. The vent gas includes an inert component that includes a small portion of butene and a light organic gas.

[内部バッフルシングルパス反応器]
内部バッフルシングルパス反応器は、加圧、加熱、流体封入環境で混合ブテン水和を支持するように操作可能な内壁によって画定された内部流体導管を有するチューブラーである。このチューブラーは、第1の端部(基端部または上流端部)と第2の端部(先端部または下流端部)との間で一定体積を部分的に包囲する内面または壁を有する。反応器の操作可能な長さは、基端部と先端部との間のチューブラーの流体長さである。チューブラーの長さは、その直径よりはるかに大きい。チューブラーはまた、熱が内部と外部との間で伝達するその操作長さに沿って外面または壁を有する。
[Internal baffle single pass reactor]
The internal baffle single pass reactor is a tubular having an internal fluid conduit defined by an inner wall operable to support mixed butene hydration in a pressurized, heated, fluid-filled environment. The tubular has an inner surface or wall that partially encloses a certain volume between a first end (base end or upstream end) and a second end (tip end or downstream end). . The operable length of the reactor is the tubular fluid length between the proximal and distal ends. The length of the tubular is much larger than its diameter. Tubular also has an outer surface or wall along its operating length where heat is transferred between the interior and exterior.

内部バッフルシングルパス反応器は、反応物および任意に水和触媒が基端部の近くの反応器の中に入り、プロセス流体を混合および形成するように操作可能である。プロセス流体は、流体流路に沿って基端部のあたりから先端部まで反応器の操作可能な長さを通過する。粗生成物は、先端部に近接した反応器から通過する。   The internal baffle single pass reactor is operable so that the reactants and optionally the hydration catalyst enter the reactor near the proximal end to mix and form the process fluid. Process fluid passes along the fluid flow path through the operable length of the reactor from near the proximal end to the distal end. The crude product passes from the reactor close to the tip.

図1〜3は、蛇行状の内部バッフルシングルパス反応器を示すが、反応器は、標準管を含む接続された線形および非線形流体導管区分の使用に基づいて任意の数の物理的構成をとることができる。当業者であれば、温度制御、物理的空間、保守、および資本コストを含む操作選好および性能に基づいて内部バッフルシングルパス反応器の全体形状を想定することができる。   1-3 show a serpentine internal baffled single-pass reactor, but the reactor takes any number of physical configurations based on the use of connected linear and non-linear fluid conduit sections including standard tubes be able to. One skilled in the art can envision the overall shape of the internal baffle single-pass reactor based on operational preferences and performance including temperature control, physical space, maintenance, and capital costs.

内部バッフルシングルパス反応器を通るプロセス流体に対する主要な流動要因は、基端部の周囲における反応物および水和触媒の協調的導入、および先端部のあたりからの粗生成物の通過である。必須ではないが、ポンプおよび回転インラインブレードを含む補助流動ドライバは、プロセス流体に補足運動量を提供することができる。   The main flow factors for the process fluid through the internal baffle single pass reactor are the coordinated introduction of reactants and hydration catalyst around the proximal end and the passage of the crude product around the tip. Although not required, auxiliary flow drivers including pumps and rotating in-line blades can provide supplemental momentum to the process fluid.

内部バッフルシングルパス反応器は、反応器の基端部の近くに少なくとも1つの反応物供給位置を有する。混合ブテンおよび水の導入は、結合された流れまたは別個の流れであってもよい。新たなおよび再循環された混合ブテンおよび水流は、混合されるか、または反応器の中に別々に供給され得る。   The internal baffle single pass reactor has at least one reactant feed location near the proximal end of the reactor. The introduction of mixed butene and water may be a combined stream or a separate stream. The fresh and recirculated mixed butene and water streams can be mixed or fed separately into the reactor.

内部バッフルシングルパス反応器は、少なくとも1つの水和触媒供給位置を有する。水和触媒供給位置は、内部バッフルシングルパス反応器の基端部の近くの少なくとも1つの反応物供給位置の下流である。反応物供給位置に対するこの位置は、反応物が水和触媒の導入前に互いに混合することを可能にし、これは、改善された選択性および変換を容易にする。   The internal baffle single pass reactor has at least one hydration catalyst feed position. The hydration catalyst feed position is downstream of at least one reactant feed position near the proximal end of the internal baffle single pass reactor. This position relative to the reactant feed position allows the reactants to mix with each other prior to the introduction of the hydration catalyst, which facilitates improved selectivity and conversion.

ブタノール生成システムの一実施形態は、内部バッフルシングルパス反応器の操作可能な長さに沿って複数の反応区間を含む。一実施形態では、反応区間は、第1の混合ブテン導入位置と第2の混合ブテン導入位置との間の操作可能な長さである。他の実施形態では、反応区間は、混合ブテン導入位置と反応器の先端部との間である。他の実施形態では、反応区間は、第1のブテン水和触媒導入位置と第2のブテン水和触媒導入位置との間の操作可能な長さである。他の実施形態では、反応区間は、ブテン水和触媒導入位置と内部バッフルシングルパス反応器の先端部との間である。反応器の操作可能な長さに沿って複数の位置を通って混合された複数のブテンまたは1つのブテン水和触媒を導入することは、高められたレベルのプロセス制御およびブテン変換効率を可能にする。各反応区間は、内部バッフル構造、プロセス流体流量、コンピュータ制御システム、および反応区間温度の操作、ならびに圧力操作を含む、生成を容易にする異なる内部および外部プロセス支援装置を有する。   One embodiment of a butanol production system includes multiple reaction zones along the operable length of the internal baffle single pass reactor. In one embodiment, the reaction zone is an operable length between the first mixed butene introduction position and the second mixed butene introduction position. In other embodiments, the reaction zone is between the mixing butene introduction position and the tip of the reactor. In another embodiment, the reaction zone is an operable length between the first butene hydration catalyst introduction position and the second butene hydration catalyst introduction position. In other embodiments, the reaction zone is between the butene hydration catalyst introduction location and the tip of the internal baffle single pass reactor. Introducing multiple butenes or one butene hydration catalyst mixed through multiple locations along the operable length of the reactor allows for increased levels of process control and butene conversion efficiency To do. Each reaction zone has different internal and external process support devices that facilitate production, including internal baffle structure, process fluid flow rate, computer control system, and reaction zone temperature manipulation, and pressure manipulation.

内部バッフルシングルパス反応器の操作可能な長さに沿った任意の所定の点では、内部流体導管軸は、その点で内部流体導管の断面積に対して垂直である。内部追加物(例えば、内部流動バッフル)がないと、流体は、内部バッフルシングルパス反応器の操作可能な長さを通過し、流れている間、内部流体導管軸と概して一直線のままである。   At any given point along the operable length of the internal baffle single pass reactor, the internal fluid conduit axis is perpendicular to the cross-sectional area of the internal fluid conduit at that point. Without internal additions (eg, internal flow baffles), fluid passes through the operable length of the internal baffle single pass reactor and remains generally in line with the internal fluid conduit axis while flowing.

[内部流動バッフルおよびバッフルセル]
内部バッフルシングルパス反応器は、その操作可能な長さの少なくとも一部分に沿った一連の内部流動バッフルを有する。ブタノール生成システムの一実施形態は、一組の内部流動バッフルが内部流体導管の操作可能な長さ全体に沿って位置することを含む。
[Internal flow baffle and baffle cell]
An internal baffle single pass reactor has a series of internal flow baffles along at least a portion of its operable length. One embodiment of a butanol production system includes a set of internal flow baffles located along the entire operable length of the internal fluid conduit.

内部バッフルシングルパス反応器内の各内部流動バッフルでは、バッフルは、反応器の基端部に向かって方向付けられる一方の側(上流向きの側)、および反応器の先端部に向かって方向付けられる反対側(下流向きの側)を有する。バッフルは従来、反応器の内壁に沿った位置から垂直に延在し、かつ内部流体導管の中に内側に突出するように配向される。バッフルは通常、内部流体導管軸に垂直であるように配向されるが、他の構成が当業者に実現可能である。バッフルは、プロセス流体が、伝熱および混合を促進するようにプロセス流体流路の長さの大部分に対して内部流体導管軸と一直線に流れるのを防ぐ。   For each internal flow baffle in the internal baffle single pass reactor, the baffle is directed to one side (upstream side) directed toward the proximal end of the reactor and toward the tip of the reactor. Opposite side (downstream side). The baffle is conventionally oriented to extend vertically from a position along the inner wall of the reactor and project inward into the internal fluid conduit. The baffle is typically oriented to be perpendicular to the internal fluid conduit axis, although other configurations are feasible for those skilled in the art. The baffle prevents the process fluid from flowing in line with the internal fluid conduit axis for the majority of the length of the process fluid flow path to facilitate heat transfer and mixing.

内部流動バッフルは、ロッド、有孔板、メッシュスクリーン、オリフィス板(中心にある流通窓、および中心から外れた流通窓)、ならびに区分された板を含む多くの物理的形状を有することができる。各バッフルは、各バッフルに対する流通窓を少なくとも部分的に画定する窓縁を有する。オリフィス板等のいくつかのバッフルでは、窓縁は、プロセス流体が流れるバッフル内に円形空隙を完全に画定する。他のバッフルでは、窓縁は、プロセス流体が流れる空隙を部分的に画定する。このようなバッフルを反応器の中に取り付けると、反応器の内壁は、流通窓の残部を画定する。バッフルの寸法に対する流通窓の寸法、内部流体導管の中心に対するその位置、他の隣接する内部バッフルに対するその形状(平行、斜行、垂直)は、プロセス流体の進行方向を変更する際の重要な要因である。   Internal flow baffles can have many physical shapes, including rods, perforated plates, mesh screens, orifice plates (central flow windows and off-flow flow windows), and sectioned plates. Each baffle has a window edge that at least partially defines a flow window for each baffle. In some baffles, such as an orifice plate, the window edge completely defines a circular void in the baffle through which the process fluid flows. In other baffles, the window edge partially defines a void through which the process fluid flows. When such a baffle is installed in the reactor, the inner wall of the reactor defines the remainder of the flow window. The size of the flow window relative to the size of the baffle, its position relative to the center of the internal fluid conduit, and its shape relative to other adjacent internal baffles (parallel, skewed, vertical) are important factors in changing the direction of travel of the process fluid It is.

内部バッフルシングルパス反応器の内側を通る流体流路は、内部流体導管軸に対する隣接するバッフルの形状、流通窓、間隔、および配向を含む、反応器の内壁および内部流動バッフルの配列の両方によって画定される。プロセス流体流路の長さは、反応器の操作可能な長さより長い。バッフルは、プロセス流体が基端部から先端部までの距離を流れなければならないだけでなく、内部バッフルの周囲も移動しなければならないことにより、プロセス流体が反応器を通って通過する距離を増加させる。   The fluid flow path through the interior of the internal baffle single pass reactor is defined by both the inner wall of the reactor and the arrangement of internal flow baffles, including the shape, flow window, spacing, and orientation of the adjacent baffle relative to the internal fluid conduit axis. Is done. The length of the process fluid flow path is longer than the operable length of the reactor. The baffle increases the distance that the process fluid passes through the reactor by not only having the process fluid flow through the distance from the proximal end to the tip, but also moving around the internal baffle. Let

複数の反応区間を有する反応器では、バッフルの異なる組は、各反応区間内に存在し得る。内部流動バッフルの配列は、各組内に、バッフルが位置する操作可能な長さの部分に沿って直列に配列され、かつその組における各隣接するバッフル間に等距離離間するような配列である。ブタノール生成システムの一実施形態は、その操作可能な長さに沿って1組以上の内部流動バッフルを有する内部バッフルシングルパス反応器を含む。   In a reactor with multiple reaction zones, different sets of baffles may exist within each reaction zone. The internal flow baffle arrangement is arranged in series within each set along the length of the operable length where the baffle is located and spaced equidistantly between each adjacent baffle in the set. . One embodiment of a butanol production system includes an internal baffle single pass reactor having one or more sets of internal flow baffles along its operable length.

内壁を伴う内部流動バッフルは、内部バッフルシングルパス反応器の内部流体導管内に1組のバッフルセルを画定する。各バッフルセルは、一組のバッフルの中で上流バッフルの下流向きの側および下流バッフルの上流向きの側、ならびに反応器の内壁によって結合される。一組の内部流動バッフルと関連付けられたバッフルセルの数は常に、その組におけるバッフルの数未満のものである。   An internal flow baffle with an inner wall defines a set of baffle cells within the internal fluid conduit of the internal baffle single pass reactor. Each baffle cell is joined in a set of baffles by the downstream side of the upstream baffle and the upstream side of the downstream baffle, and the inner wall of the reactor. The number of baffle cells associated with a set of internal flow baffles is always less than the number of baffles in the set.

プロセス流体が内部バッフルシングルパス反応器を通過するとき、プロセス流体は、上流バッフルによって少なくとも一部画定された流通窓を通ってバッフルセルに入る。バッフルセルに入ると、プロセス流体を内部流動バッフル内に押し通すことによりプロセス流体内に誘起された渦の形成および概して正弦波の運動の両方を通じて、プロセス流体は、セル内で循環し、反応物、触媒、生成物をともに混合し、ならびに、プロセス流体の異なる部分間であるが、プロセス流体と反応器の内壁との間でも双方とも内部で熱を伝達する。プロセス流体は次に、下流バッフルによって少なくとも一部画定された流通窓を通ってバッフルセルから通過する。バッフルセルを通過するプロセスは、プロセス流体が反応器の操作可能な長さに沿ってバッフルセルからバッフルセルまで通過するときに繰り返される。   As the process fluid passes through the internal baffle single pass reactor, the process fluid enters the baffle cell through a flow window defined at least in part by the upstream baffle. Upon entering the baffle cell, the process fluid circulates in the cell through both vortex formation and generally sinusoidal motion induced in the process fluid by pushing the process fluid through the internal flow baffle, and the reactants, The catalyst, product are mixed together, as well as between different parts of the process fluid, but both transfer heat internally between the process fluid and the inner wall of the reactor. The process fluid then passes from the baffle cell through a flow window defined at least in part by the downstream baffle. The process passing through the baffle cell is repeated as the process fluid passes from baffle cell to baffle cell along the operable length of the reactor.

ブタノール生成プロセスの一実施形態では、ブテン水和触媒の導入は任意である。このようなプロセスでは、内部バッフルシングルパス反応器は、プロセス流体内の混合ブテンを混合ブタノールに選択的に変換する固体の不均一系ブテン水和触媒を含む。触媒は反応器の内部流体導管内のどこにでも含まれ得るが、反応物の混合および変換を最大限にする触媒を位置決めするための最も効果的な位置は、各バッフルセル内である。   In one embodiment of the butanol production process, the introduction of a butene hydration catalyst is optional. In such a process, the internal baffle single-pass reactor includes a solid heterogeneous butene hydration catalyst that selectively converts mixed butene in the process fluid to mixed butanol. Although the catalyst can be included anywhere within the internal fluid conduit of the reactor, the most effective location for positioning the catalyst to maximize reactant mixing and conversion is within each baffle cell.

各バッフルセル内の固体の不均一系ブテン水和触媒の位置は、材料、構造、およびバッフルセル構成要素への触媒の適用によって異なり得る。ペレットの形状、球体、または他の緩んだ、一般に構造化されていない形態では、触媒は、流動穴またはスロットおよびワイヤメッシュバッグを有する構造化フレームを含む容器または他の物理的拘束手段内に含まれてもよく、これは、プロセス流体が触媒を容器から搬送されることを可能にしない間、触媒の蓄積の中に、およびそこから自由に流れることを可能にする。これは、触媒が内部バッフルシングルパス反応器の先端部に向かって下流にプロセス流体流動とともに移動し、かつ分離システムを汚染することを防ぐ。非構造化触媒の自由形式構造は、内部流動バッフルの流通窓を含む、プロセス流体流路内の直接配置を可能にすることができる。ブタノール生成システムの一実施形態は、下流バッフルの流通窓を流れるプロセス流体が不均一系ブテン水和触媒と接触するように、不均一系ブテン水和触媒が位置することを含み、ブタノール生成プロセスの実施形態は、混合ブテンと水との反応が下流の流通窓に近接した各バッフルセル内で生じることを含む。触媒の位置は、上流バッフルの流通窓を流れるプロセス流体が不均一系ブテン水和触媒と接触するような位置であり得る。格子、マトリクス、およびシート等の構造化形態、ならびに硬化性、熱可塑性、および他の展性のある形状等の「非晶質(amorphous)」形態を含む触媒の他の形態は、触媒が内壁の内側向きの表面およびバッフルセルを画定する内部流動バッフル上に取り付けられ、付着され、塗装され、またはスプレーコーティングされることを可能にする。ブタノール生成システムの一実施形態は、触媒がバッフルセルを画定する内壁上に位置することを含み、ブタノール生成プロセスの実施形態は、混合ブテンと水との反応が内壁に沿って各バッフルセル内で生じることを含む。各バッフルセルでは、上流バッフルの下流向きの側および下流向きのバッフルの上流向きの側は、バッフルセルに向かって内側に方向付けられる。ブタノール生成システムの一実施形態は、触媒がバッフルセルに向かって内側に方向付けられる内部流動バッフルの側に位置することを含む。   The location of the solid heterogeneous butene hydration catalyst within each baffle cell can vary depending on the material, structure, and application of the catalyst to the baffle cell components. In pellet shapes, spheres, or other loose, generally unstructured forms, the catalyst is contained within a container or other physical restraining means that includes a structured frame having flow holes or slots and a wire mesh bag. This may allow the process fluid to flow freely in and out of the catalyst build-up while not allowing the process fluid to be transported from the vessel. This prevents the catalyst from moving with the process fluid flow downstream toward the tip of the internal baffle single pass reactor and contaminating the separation system. The free-form structure of the unstructured catalyst can allow direct placement in the process fluid flow path, including the flow window of the internal flow baffle. One embodiment of the butanol production system includes positioning the heterogeneous butene hydration catalyst such that the process fluid flowing through the flow window of the downstream baffle is in contact with the heterogeneous butene hydration catalyst, Embodiments include the reaction of mixed butene with water occurring in each baffle cell proximate to a downstream flow window. The position of the catalyst may be such that the process fluid flowing through the upstream baffle flow window contacts the heterogeneous butene hydration catalyst. Other forms of the catalyst, including structured forms such as lattices, matrices, and sheets, and “amorphous” forms such as curable, thermoplastic, and other malleable shapes, include the catalyst on the inner wall Can be mounted on, attached to, painted on, or spray coated onto an internal flow baffle that defines an inwardly facing surface and baffle cell. One embodiment of the butanol production system includes the catalyst being located on the inner wall defining the baffle cell, and an embodiment of the butanol production process is the reaction of the mixed butene with water in each baffle cell along the inner wall. Including what happens. In each baffle cell, the downstream side of the upstream baffle and the upstream side of the downstream baffle are oriented inward toward the baffle cell. One embodiment of a butanol production system includes the catalyst being located on the side of an internal flow baffle that is directed inward toward the baffle cell.

[外部運動ドライバ]
ブタノール生成システムは、温度、質量流量、および圧力を含む、ブタノール生成プロセスの他の操作パラメータを変更せずに、プロセス流体の流動における不安定性を誘発する内部バッフルシングルパス反応器の外部のデバイスを含む。プロセス流体に運動を直接伝達することによってプロセス流体の流動における不安定性を誘発することは、外部運動ドライバを使用する。外部運動ドライバは、2〜5ヘルツの往復振動数および20〜40ミリメートルの往復振幅で操作することができる。
[External exercise driver]
A butanol production system is a device external to the internal baffle single pass reactor that induces instabilities in the flow of the process fluid without changing other operating parameters of the butanol production process, including temperature, mass flow, and pressure. Including. Inducing instabilities in the flow of the process fluid by transferring motion directly to the process fluid uses an external motion driver. The external motion driver can be operated with a reciprocating frequency of 2-5 hertz and a reciprocating amplitude of 20-40 millimeters.

外部運動ドライバは、プロセス流体に運動を付与または伝達するために、電気、電気機械、水圧、空気圧、ガス注入、圧縮ガス、化学反応、および任意の他のシステムまたは装置を含む。   External motion drivers include electrical, electromechanical, hydraulic, pneumatic, gas injection, compressed gas, chemical reaction, and any other system or device to impart or transfer motion to the process fluid.

ブタノール生成プロセスの間、外部運動ドライバは、流体が内部バッフルシングルパス反応器を流れるとき、流体の運動量を分裂させることによってプロセス流体流動に不安定性を誘発する。外部運動ドライバは、プロセス流体が反応器の基端部から先端部に通過するとき、物理的様式でプロセス流体に作用する。外部運動ドライバは、プロセス流体と接触する装置の部分を用いて、振動、往復運動、変数、および非同期流体運動を含む運動をプロセス流体に伝達する。内部流体導管内の連結された装置の運動は、プロセス流体流動における不安定性を形成する。   During the butanol production process, an external motion driver induces instability in the process fluid flow by disrupting the fluid momentum as the fluid flows through the internal baffle single pass reactor. The external motion driver acts on the process fluid in a physical manner as it passes from the proximal end of the reactor to the distal end. The external motion driver uses the part of the device that contacts the process fluid to transmit motion, including vibration, reciprocation, variables, and asynchronous fluid motion, to the process fluid. The movement of the connected devices within the internal fluid conduit creates instabilities in the process fluid flow.

不安定性を誘発せずに、ブタノール生成プロセスは、内部バッフルシングルパス反応器内に「定常状態(steady state)」条件を維持することができる。定常状態条件は、システム内の任意の点での流体特性が時間と比較したときに変化しない条件である。石油、石油化学、および化学操作の分野の当業者であれば、「定常状態操作(steady state operation)」が時々、いくつかのわずかなプロセス変動を含むが、一般に、操作条件、供給率、生成率が大幅に変化しないことを理解する。   Without inducing instability, the butanol production process can maintain “steady state” conditions in the internal baffle single pass reactor. A steady state condition is a condition in which the fluid properties at any point in the system do not change when compared to time. Those of ordinary skill in the fields of petroleum, petrochemical, and chemical operations will find that “steady state operation” sometimes involves some slight process variations, but generally operating conditions, feed rates, production Understand that rates do not change significantly.

外部運動ドライバによる運動の適用は、プロセス流体流動の流体運動量を分裂させることによって、定常状態流動条件を非定常状であるものに変化させる。非定常条件は、流体運動量の不安定化に反応して、システムの伝熱、反応効率、および全体的な生産性を含む、他のプロセスおよび生成条件に影響を与えるカスケード効果をもたらす。不安定性は、不安定にする運動の導入モーメント中に生じ、ある期間続き、その後、時間の関数として効果を減少する。追加の不安定相互作用がなく、かつ別の方法で一貫した操作条件を維持することによって、新しい定常状態条件、元の定常状態に類似し得るものが達成され得る。プロセス流体に方向付けられた不安定運動の繰り返される、定期的、または断続的な適用は、不安定性の連続的な条件を存在させる。   Application of motion by an external motion driver changes the steady state flow conditions to be unsteady by disrupting the fluid momentum of the process fluid flow. Unsteady conditions react to fluid momentum destabilization and result in cascading effects that affect other processes and production conditions, including system heat transfer, reaction efficiency, and overall productivity. Instability occurs during the introductory moment of the destabilizing motion and lasts for a period of time, after which the effect decreases as a function of time. By maintaining consistent operating conditions without additional labile interactions and otherwise, a new steady state condition, one that can resemble the original steady state, can be achieved. Repeated, periodic, or intermittent application of unstable motion directed to the process fluid presents a continuous condition of instability.

プロセス流体の誘発された非定常流動条件は、内部バッフルシングルパス反応器内の定位置と比較してプロセス流体の相対運動(例えば、加速、遅延)を変更する。非定常条件の誘発は、供給物導入および通過する粗生成物がプロセスの全体的な体積または質量流量に影響を与えるとき、反応器によって単位時間あたりの総体積または質量流量に影響を与えない。   Induced unsteady flow conditions of the process fluid change the relative motion (eg, acceleration, delay) of the process fluid as compared to a fixed position within the internal baffle single pass reactor. Induction of unsteady conditions does not affect the total volume or mass flow per unit time by the reactor when the feed introduction and the crude product passing through affects the overall volume or mass flow of the process.

プロセス流体内の流体渦および逆流の過渡形成および散逸は、非定常流動中に生じる。乱流と関連付けられたランダム方向の流動に類似して、非定常流動はまた、層状型流動に特有の低いレイノルズ数の流動様式で生じ得る。プロセス流体の非定常流動は、内部バッフルシングルパス反応器を通って移動するプロセス流体の一部分を過渡期のみ、予測不可能かつ非定常様式で流させることによってバッフルセル内の混合、反応、および伝熱を促進する。   Transient formation and dissipation of fluid vortices and backflow in the process fluid occurs during unsteady flow. Similar to the random flow associated with turbulent flow, unsteady flow can also occur in the low Reynolds number flow regime characteristic of stratified flow. Unsteady flow of the process fluid is the mixing, reaction, and propagation in the baffle cell by causing a portion of the process fluid moving through the internal baffle single-pass reactor to flow in a transient, unpredictable and unsteady manner. Promotes heat.

外部運動ドライバは、プロセス流体に運動を直接付与するように操作可能であるデバイスに連結する。ピストンのような操作要素の操作は、さらに概して基端部から先端部に内部流体導管を流れる間、プロセス流体流動を上昇および後退させる。プロセス流体と流体接触する振動板のような装置は、非圧縮性プロセス流体に対して拡大および縮小し、内部流体導管内の類似の体積を変位させ、所望のプロセス流体流動の不安定性を形成する。   The external motion driver is coupled to a device that is operable to impart motion directly to the process fluid. Operation of an operating element such as a piston further raises and retracts process fluid flow during the flow of the internal fluid conduit from the proximal end to the distal end. A device such as a diaphragm in fluid contact with the process fluid expands and contracts relative to the incompressible process fluid, displaces a similar volume in the internal fluid conduit, and creates the desired process fluid flow instability. .

ブタノール生成システムの一実施形態は、2〜5ヘルツの往復振動数を有する振動器ヘッドを有する振動器アセンブリを含む。このような実施形態において、外部運動ドライバは、2〜5ヘルツの振動数で振動することによってプロセス流体流れ内に非定常性を誘起するように操作可能であり、代替の実施形態では、外部運動ドライバは約3ヘルツで振動する。ブタノール生成システムの実施形態は、20〜40ミリメートルの往復振幅を有する振動器ヘッドを有する振動器アセンブリを含む。このような実施形態において、外部運動ドライバは、20〜40ミリメートルの振幅で振動することによってプロセス流体流れ内に非定常性を誘起するように操作可能であり、代替の実施形態では、外部運動ドライバは約30ミリメートルの振幅で振動する。   One embodiment of a butanol production system includes a vibrator assembly having a vibrator head having a reciprocating frequency of 2-5 hertz. In such an embodiment, the external motion driver is operable to induce unsteadiness in the process fluid flow by oscillating at a frequency of 2-5 hertz, and in an alternative embodiment, the external motion driver The driver vibrates at about 3 Hz. An embodiment of a butanol production system includes a vibrator assembly having a vibrator head having a reciprocal amplitude of 20-40 millimeters. In such embodiments, the external motion driver is operable to induce non-stationarity in the process fluid flow by oscillating with an amplitude of 20-40 millimeters; in an alternative embodiment, the external motion driver Vibrates with an amplitude of about 30 millimeters.

ブタノール生成システムの一実施形態は、各外部運動ドライバがプロセス流体に運動量を直接付与するように操作可能なデバイスに連結する2つ以上の外部運動ドライバを含む。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、第1および第2の外部運動ドライバを同期的に操作することを含む。ブタノール生成プロセスの他の実施形態は、第1および第2の外部運動ドライバを非同期的に操作することを含む。   One embodiment of a butanol production system includes two or more external motion drivers that are coupled to a device that is operable such that each external motion driver imparts momentum directly to the process fluid. One embodiment of the butanol production process includes operating the first and second external motion drivers synchronously. Another embodiment of the butanol production process includes operating the first and second external motion drivers asynchronously.

[温度制御システム]
温度制御システムは、温度修正流体を内部バッフルシングルパス反応器の外側に搬送して、ブタン水和反応に対して適切な温度を維持する。内部バッフルシングルパス反応器内の温度を維持するために有用な温度制御システムの例としては、熱交換器、冷却ジャケット、および送風機が挙げられる。有用な温度修正流体の例としては、水、エチレングリコール、および空気が挙げられる。温度修正流体の強制対流が典型的である。
[Temperature control system]
The temperature control system conveys the temperature correction fluid to the outside of the internal baffle single pass reactor to maintain an appropriate temperature for the butane hydration reaction. Examples of temperature control systems useful for maintaining the temperature within the internal baffle single pass reactor include heat exchangers, cooling jackets, and blowers. Examples of useful temperature correction fluids include water, ethylene glycol, and air. A forced convection of temperature corrected fluid is typical.

[分離システム]
ブタノール生成システムは、粗生成物から混合ブタノール、混合ブテン、および水を分離するように操作可能な分離システムを含む。
[Separation system]
The butanol production system includes a separation system operable to separate mixed butanol, mixed butene, and water from the crude product.

ブタノール生成システムは、粗生成物から混合ブテンを選択的に分離して、ブテンを含まない粗生成物および回収された混合ブテンを生成するように操作可能である。回収された混合ブテンは、ブタノール生成システムによる再循環および反応物供給として内部バッフルシングルパス反応器への導入に有用である。未反応な混合ブテンの再循環は、ブテンプロセス効率を改善させる。   The butanol production system is operable to selectively separate mixed butene from the crude product to produce a crude product free of butene and recovered mixed butene. The recovered mixed butene is useful for recycling into the butanol production system and introduction into the internal baffle single pass reactor as reactant feed. Recirculation of unreacted mixed butene improves butene process efficiency.

ブタノール生成システムはまた、粗生成物から水を選択的に分離して、水を含まない粗生成物を生成するように操作可能である。回収された水は、ブタノール生成システムによる再循環および反応物供給として内部バッフルシングルパス反応器への導入に有用である。水はまた、システムパージの一部として処分され得る。   The butanol production system is also operable to selectively separate water from the crude product to produce a crude product free of water. The recovered water is useful for recycle through the butanol production system and introduction into the internal baffle single pass reactor as reactant feed. Water can also be disposed of as part of the system purge.

ブタノール生成システムの一実施形態は、粗生成物からブテン水和触媒を別々に選択的に分離するように操作可能である。サイクロン分離システムは、より重質な液体および固体をより形質な生成物から分離させる粗生成物への遠心力を誘発する。サイクロン分離システムは、固体が角運動量の適用時に残りの液体から容易に分離するように、固体の不均一系触媒で特に有用である。インライン濾過はまた、粗生成物から固体を除去する類似の作業を行うことができ、固体が蓄積し、フィルタ表面からそれら自体の重量で剥離することを可能にする。気化器は、粗生成物の部分が蒸気を形成するように熱を粗生成物の中に導入することができる。薄膜蒸発器を含む蒸発器は、より低い操作圧力で気相状態を達成し得る粗生成物の部分から高温で沸騰する生成物および固体を分離することができる。水和触媒および回収された任意の他の固体または非常に重質な液体は、回収または処分のためにブタノール生成システムから排出され得る。   One embodiment of the butanol production system is operable to selectively separate the butene hydration catalyst separately from the crude product. The cyclone separation system induces a centrifugal force on the crude product that causes heavier liquids and solids to separate from the more trait product. Cyclone separation systems are particularly useful with solid heterogeneous catalysts so that the solid easily separates from the remaining liquid upon application of angular momentum. In-line filtration can also perform a similar task of removing solids from the crude product, allowing the solids to accumulate and peel off from the filter surface by their own weight. The vaporizer can introduce heat into the crude product such that a portion of the crude product forms steam. Evaporators, including thin film evaporators, can separate hot boiling products and solids from the portion of the crude product that can achieve gas phase conditions at lower operating pressures. The hydration catalyst and any other solid or very heavy liquid recovered can be discharged from the butanol production system for recovery or disposal.

同伴流体は、粗生成物からブタノールを選択的に抽出することに有用である。粗生成物は、ある程度の水を含み、したがって水から容易に分離可能な水非混和性有機化合物を含み、抽出を実施するのに有用な水と比較して混合ブタノールが即時の親和力を有する。大気圧で混合ブタノールより低い蒸留沸点を有するエントレーナ流体はまた、これが混合ブタノールからエントレーナを分離することを比較的学問的にするときに有用である。有用なエントレーナ流体の例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘキセン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、およびこれらの混合物が挙げられる。   The entrained fluid is useful for selectively extracting butanol from the crude product. The crude product contains some water and therefore contains water immiscible organic compounds that are easily separable from water, with mixed butanol having an immediate affinity compared to water useful for carrying out the extraction. Entrainer fluids having a boiling point lower than mixed butanol at atmospheric pressure are also useful when this makes it relatively academic to separate the entrainer from mixed butanol. Examples of useful entrainer fluids include pentane, hexane, hexene, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, and mixtures thereof.

粗生成物中の水と非混和性の希薄なエントレーナ流体の導入は、粗生成物を二相、エントレーナを含むブタノールに富んだ有機相、およびブタノールに乏しい水相に分離させる。ブタノール抽出塔は、エントレーナ相から水相を分離することができる。図1A〜図1Bは、生成水112として通過するブタノールの乏しい水相、およびブタノール分離塔186に移るブタノールに富んだエントレーナとブタノールとの混合物を生成するブタノール抽出塔184を示す。他の精製システムのプロセスは、ブタノールに富んだエントレーナ流体を精製された混合ブタノールおよび希薄なエントレーナ流体に変換する。   The introduction of a dilute entrainer fluid that is immiscible with water in the crude product causes the crude product to separate into a two-phase, butanol-rich organic phase containing the entrainer, and a butanol-poor aqueous phase. A butanol extraction tower can separate the aqueous phase from the entrainer phase. FIGS. 1A-1B illustrate a butanol extraction column 184 that produces a butanol-poor aqueous phase that passes as product water 112 and a butanol-rich entrainer and butanol mixture that is transferred to a butanol separation column 186. Other purification system processes convert butanol-enriched entrainer fluids into purified mixed butanol and lean entrainer fluids.

浸透気化膜は、粗生成物から混合ブタノールを直接分離することができる。浸透気化膜を含むブタノール生成プロセスは、混合ブタノールを選択的に浸透気化し、水を選択的に浸透気化しない。この浸透気化物は、精製された混合ブタノールを形成するように凝縮および蒸留され得る蒸気質の混合ブタノールである。この濾液は、いくつかの混合ブタノールを含む主に水からなる液体である。この種の精製システムからの濾液は、所望のブタノールを再捕捉するだけでなく、再利用するために水を貯蔵するために再循環することにも有用である。   The pervaporation membrane can directly separate mixed butanol from the crude product. The butanol production process involving pervaporation membranes selectively pervaporates mixed butanol and does not selectively pervaporate water. This pervaporate is a vaporous mixed butanol that can be condensed and distilled to form purified mixed butanol. This filtrate is a liquid mainly composed of water containing some mixed butanol. The filtrate from this type of purification system is useful not only to recapture the desired butanol, but also to recycle to store water for reuse.

[支持設備]
実施形態は、記載される装置、プロセス、方法、およびシステムを可能にし、操作可能にする多くの追加の標準構成要素または設備を含む。当業者に既知のこのような標準設備の例としては、熱交換、ポンプ、送風機、再沸器、蒸気発生、復水操作、膜、単段および多段圧縮器、分離および分別設備、バルブ、スイッチ、コントローラ、ならびに圧力検知デバイス、温度検知デバイス、レベル検知デバイス、および流動検知デバイスが挙げられる。
[Supporting equipment]
Embodiments include many additional standard components or equipment that enable and operate the described apparatus, process, method, and system. Examples of such standard equipment known to those skilled in the art include heat exchange, pumps, blowers, reboilers, steam generation, condensate operations, membranes, single and multistage compressors, separation and fractionation equipment, valves, switches , Controllers, and pressure sensing devices, temperature sensing devices, level sensing devices, and flow sensing devices.

プロセスまたは方法の部分もしくは、プロセスまたは方法の全ステップの操作、制御、および性能は、人間の相互作用、予めプログラムされたコンピュータ制御システムおよび応答システム、またはこれらの組み合わせによって生じ得る。   Operation, control, and performance of a process or method portion, or all steps of a process or method, can occur through human interaction, pre-programmed computer control and response systems, or combinations thereof.

[ブタノール生成システムの稼動]
ブテン水和触媒は、内部バッフルシングルパス反応器の操作条件でプロセス流体内の混合ブテンを混合ブタノールに選択的に変換するように操作可能である。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、内部バッフルシングルパス反応器内のプロセス流体の温度が約80℃〜約150℃の範囲に維持されるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、内部バッフルシングルパス反応器内のプロセス流体の温度が約100℃〜約120℃の範囲に維持されるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、内部バッフルシングルパス反応器内のプロセス流体の圧力が約5バール〜約70バールの範囲に維持されるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。
[Operation of butanol production system]
The butene hydration catalyst is operable to selectively convert mixed butene in the process fluid to mixed butanol at the operating conditions of the internal baffle single pass reactor. One embodiment of the butanol production process includes operating the butanol production system such that the temperature of the process fluid in the internal baffle single pass reactor is maintained in the range of about 80 ° C to about 150 ° C. One embodiment of the butanol production process includes operating the butanol production system such that the temperature of the process fluid in the internal baffle single pass reactor is maintained in the range of about 100 ° C to about 120 ° C. One embodiment of the butanol production process includes operating the butanol production system such that the pressure of the process fluid in the internal baffle single pass reactor is maintained in the range of about 5 bar to about 70 bar.

液体もしくは臨界流体状態における混合ブタノールもしくは混合ブタノールの構成要素のうちのいくつか、またはその両方の組み合わせを維持することは、内部バッフルシングルパス反応器内での混合を高めることができる。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、内部バッフルシングルパス反応器内のプロセス流体の温度および圧力が、混合ブテンが液体状態であるような範囲に維持されるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、内部バッフルシングルパス反応器内のプロセス流体の温度および圧力が、混合ブテンが超臨界状態であるような範囲に維持されるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。   Maintaining mixed butanol or some of the components of mixed butanol, or a combination of both, in a liquid or critical fluid state can enhance mixing in the internal baffle single pass reactor. One embodiment of the butanol generation process involves operating the butanol generation system such that the temperature and pressure of the process fluid in the internal baffle single pass reactor is maintained in a range such that the mixed butene is in a liquid state. Including. One embodiment of the butanol production process is to operate the butanol production system such that the temperature and pressure of the process fluid in the internal baffle single pass reactor is maintained in a range such that the mixed butene is in a supercritical state. including.

内部バッフルシングルパス反応器内で生じる改善された混合は、標準の一定体積の反応器システムを有するものより、材料の高いスループットを可能にする。ブタノール生成プロセスの一実施形態は、内部バッフルシングルパス反応器内のプロセス流体の滞留時間が約0.1時間〜約0.2時間の範囲に維持されるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。滞留時間が短いと、空間速度がより大きくなり、有用性の低い2−ブテンへの異性化を引き起こし得る温度への1−ブテンの曝露を最小限に抑えられる。   The improved mixing that occurs within the internal baffle single pass reactor allows for higher material throughput than those with standard constant volume reactor systems. One embodiment of the butanol production process operates the butanol production system such that the residence time of the process fluid in the internal baffle single pass reactor is maintained in the range of about 0.1 hours to about 0.2 hours. including. Short residence times result in higher space velocities and minimize exposure of 1-butene to temperatures that can cause isomerization to the less useful 2-butene.

[実施例]
特定の実施形態の実施例は、ブタノール生成システムおよびプロセスのより良い理解を容易にする。実施例は、決して本発明の範囲を限定または定義するべきではない。
[Example]
Examples of specific embodiments facilitate a better understanding of butanol production systems and processes. The examples should in no way limit or define the scope of the invention.

[実施例1〜4および比較例1〜4]
振動バッフル反応器(OBR)は、5つの実施例の混合物(1〜4)を処理する。オートクレーブ反応器は、5つの比較例の混合物(1〜4)を処理する。各実施例は、類似の水:1−ブテンのモル値比および触媒:1−ブテンの相対関係の比較例を有する。例えば、実施例1は、比較例1と比較可能であり、実施例2は、比較例2と比較可能であり、以下同様である。表1は、実施例1〜4および比較例1〜4の組成を示す。導入された1−ブテン、水、および全体積は、ミリリットル(mL)である。モル比は、値のない数である。
[Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4]
An oscillating baffle reactor (OBR) processes the five example mixtures (1-4). The autoclave reactor processes a mixture of five comparative examples (1-4). Each example has a comparative example of similar water: 1-butene molar ratio and catalyst: 1-butene relative relationship. For example, Example 1 can be compared with Comparative Example 1, Example 2 can be compared with Comparative Example 2, and so on. Table 1 shows the compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. Introduced 1-butene, water, and total volume are in milliliters (mL). The molar ratio is a number without a value.

各実施例および比較例を処理するために、各実施例または比較例のためのブテン水和触媒(D008;KaiRui Chemical Co.Ltd.;Hebei City,China)および水の量は、指定された反応器タイプ(OBR、オートクレーブ)の中に導入される。窒素圧下の1−ブテンの量は、それぞれの実験のために指定された反応器タイプの中に導入される。反応器を密閉すると、反応器は、操作温度(100〜110℃)まで昇温する。オートクレーブ反応器内の実験では、加熱ジャケットは、実験全体にわたって操作温度を維持する。OBR内の実験では、高温シリコーンオイルバスは、操作温度を維持する。反応時間は、オートクレーブおよびOBRの両方において1時間である。実施例の処理中、OBR反応器は、3ヘルツ(Hz)の周波数および30ミリメートルの振幅で実施例の組成物を混合し、一方、オートクレーブは、毎分200回転数(RPM)の速度で各比較例の組成物を撹拌する。両反応器は、これらの組成物を混合して、非混和性反応物の不均一系混合物を形成する。1時間後、各タイプの反応器は、混合することを中断し、室温まで冷却し、未反応の1−ブテンを放出する。各実施例および比較例の液体生成物を分析することは、存在する2−ブタノールの量および1−ブテンの変換効率を決定するのに役立つ。   To process each example and comparative example, the amount of butene hydration catalyst (D008; KaiRui Chemical Co. Ltd .; Hebei City, China) for each example or comparative example and the amount of water specified reaction Is introduced into the vessel type (OBR, autoclave). The amount of 1-butene under nitrogen pressure is introduced into the reactor type specified for each experiment. When the reactor is sealed, the reactor is heated to the operating temperature (100-110 ° C.). In experiments in an autoclave reactor, the heating jacket maintains the operating temperature throughout the experiment. In experiments within OBR, the high temperature silicone oil bath maintains the operating temperature. The reaction time is 1 hour in both autoclave and OBR. During the example process, the OBR reactor mixes the example composition at a frequency of 3 hertz (Hz) and an amplitude of 30 millimeters, while the autoclave moves at a rate of 200 revolutions per minute (RPM). The composition of the comparative example is stirred. Both reactors mix these compositions to form a heterogeneous mixture of immiscible reactants. After 1 hour, each type of reactor interrupts mixing, cools to room temperature, and releases unreacted 1-butene. Analyzing the liquid products of each example and comparative example helps to determine the amount of 2-butanol present and the conversion efficiency of 1-butene.

表1は、同様の処理条件(すなわち、温度、時間、フィード組成)下、OBR内およびオートクレーブ反応器内で実施例および比較例のフィード組成物を処理した結果を示す。4つすべての試験において、重量パーセントでの量および1−ブテンの変換モルパーセントのいずれも、オートクレーブ処理した材料よりもOBR処理した材料の方が高い。
Table 1 shows the results of processing the feed compositions of the examples and comparative examples in OBR and autoclave reactors under similar processing conditions (ie, temperature, time, feed composition). In all four tests, both the weight percent amount and the converted mole percent of 1-butene are higher for the OBR treated material than for the autoclaved material.

表1に見られるように、OBR実験運転のすべては、比較可能なオートクレーブ実施例の運転に対してより高い1−ブテンの変換率を有する。   As can be seen in Table 1, all of the OBR experimental runs have a higher 1-butene conversion relative to the comparable autoclave example run.

図6は、振動バッフル反応器(実施例)およびオートクレーブ反応器(比較例)におけるモル百分率でのブテンからブタノールへの変換と対比した導入された水:1−ブテンのモル比を図示する。図6は、測定された1−ブテン変換率と対比する反応器の中に導入されたモル比の表3からのデータのプロットである。各組に対する情報のデータ(実施例および比較例)は、Microsoft Excel 2010(Redmond,Wash.)を使用して二次多項式を用いて曲線適合される。   FIG. 6 illustrates the molar ratio of water: 1-butene introduced versus the conversion of butene to butanol in mole percentages in a vibrating baffle reactor (Example) and an autoclave reactor (Comparative Example). FIG. 6 is a plot of the data from Table 3 of the molar ratio introduced into the reactor versus the measured 1-butene conversion. Information data for each set (examples and comparative examples) is curve fitted using a quadratic polynomial using Microsoft Excel 2010 (Redmond, Wash.).

図6はまた、導入された水:1−ブテンのモル比と1−ブテンのモルパーセントの変換率間の二次多項式の関係を示す。OBRでは、決定された二次関係は、0.99を超えるR値でよく適合される。OBR実験運転の二次多項式は、式1として表される。
(式1)
式中、MCRC4=/BtOHは、モルパーセントでの1−ブテンからブタノールへのモル変換率であり、MRH2O:C4=は、導入された混合物中の水対1−ブテンのモル比である。式1は、約1〜約21のモル比範囲に対して決定される。
FIG. 6 also shows the quadratic polynomial relationship between the water: 1-butene mole ratio introduced and the 1-butene mole percent conversion. In OBR, the determined quadratic relationship is well fitted with R 2 values greater than 0.99. The second order polynomial of the OBR experimental run is expressed as Equation 1.
(Formula 1)
Where MCR C4 = / BtOH is the molar conversion of 1-butene to butanol in mole percent and MR H2O: C4 = is the molar ratio of water to 1-butene in the introduced mixture. . Equation 1 is determined for a molar ratio range of about 1 to about 21.

加えて、OBR実験運転(実施例1〜4)の全モル変換率値は、ブタノールへの1−ブテンのモル変換率を推定するのに有用な2つの二次多項式関係間で適合する。式1に類似する2つの式は、破線「多項式(低)(Poly.(Low))」および「多項式(高)(Poly.(High))」として図4に図示される。式2および式3は、実施例のモル比範囲に対する実施例1〜4のモル変換率値を含む。
(式2)
(式3)
式中、EMCRC4=/BtOHは、モルパーセントでの1−ブテンからブタノールへの推定モル変換率であり、MRH2O:C4=は、導入された混合物中の水対1−ブテンのモル比であり、これは、約1〜約21の範囲である。ブタノール生成方法の一実施形態は、モルパーセントでの1−ブテンからブタノールへのモル変換率が、式2および式3によって決定されるように、推定モル変換率値の範囲内であるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。ブタノール生成方法の一実施形態は、モルパーセントでの1−ブテンからブタノールへのモル変換率が、式2によって決定されるように、推定モル変換率値をほぼ超えるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。加えて、式1〜3に類似するあと2つの式が、破線「多項式(中低)(Poly.(MedLow))」および「多項式(中高)(Poly.(MedHigh))」として図6に図示される。式4および式5は、実施例1に近く、かつ式2と式3の中間の実施例のモル比範囲に対する実施例1〜4のモル変換率値を含む。
(式4)
(式5)
式中、EMCRC4=/BtOHは、モルパーセントでの1−ブテンからブタノールへの推定モル変換率であり、MRH2O:C4=は、導入された混合物中の水対1−ブテンのモル比であり、これは、約1〜約21の範囲である。ブタノール生成方法の一実施形態は、モルパーセントでの1−ブテンからブタノールへのモル変換率が、式4および式5によって決定されるように、推定モル変換率値の範囲内であるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。ブタノール生成方法の一実施形態は、モルパーセントでの1−ブテンからブタノールへのモル変換率が、式4によって決定されるように、推定モル変換率値の範囲をほぼ超えるように、ブタノール生成システムを操作することを含む。
In addition, the total molar conversion values for the OBR experimental run (Examples 1-4) fit between two quadratic polynomial relationships useful for estimating the molar conversion of 1-butene to butanol. Two equations similar to Equation 1 are illustrated in FIG. 4 as dashed lines “Polynomial (Low)” and “Polynomial (High)”. Equations 2 and 3 contain the molar conversion values of Examples 1-4 for the molar ratio range of the Examples.
(Formula 2)
(Formula 3)
Where EMCR C4 = / BtOH is the estimated molar conversion of 1-butene to butanol in mole percent, and MR H2O: C4 = is the molar ratio of water to 1-butene in the introduced mixture. Yes, this ranges from about 1 to about 21. One embodiment of the butanol production method is such that the molar conversion of 1-butene to butanol in mole percent is within the range of estimated molar conversion values as determined by Equations 2 and 3. Including operating a butanol production system. One embodiment of a butanol production method operates the butanol production system such that the molar conversion of 1-butene to butanol in mole percent is substantially above the estimated molar conversion value as determined by Equation 2. Including doing. In addition, two more equations similar to Equations 1-3 are illustrated in FIG. 6 as dashed lines “Polynomial (Medium Low)” (Poly. (MedLow)) and “Polynomial (Medium High)” (Poly. (MedHigh)). Is done. Equations 4 and 5 are close to Example 1 and include the molar conversion values of Examples 1-4 for the molar ratio range of Examples intermediate between Equations 2 and 3.
(Formula 4)
(Formula 5)
Where EMCR C4 = / BtOH is the estimated molar conversion of 1-butene to butanol in mole percent, and MR H2O: C4 = is the molar ratio of water to 1-butene in the introduced mixture. Yes, this ranges from about 1 to about 21. One embodiment of the butanol production method is such that the molar conversion of 1-butene to butanol in mole percent is within the range of estimated molar conversion values as determined by Equations 4 and 5. Including operating a butanol production system. One embodiment of the butanol generation method is to provide a butanol generation system such that the molar conversion of 1-butene to butanol in mole percent is substantially above the range of estimated molar conversion values as determined by Equation 4. Operation.

[実施例5および比較例5]
実施例1〜4に使用されるOBRは、実施例の混合物5を処理する。比較例1〜4に使用されるオートクレーブ反応器は、比較例の混合物5を処理する。実施例および比較例は、類似の水:1−ブテンのモル値率および触媒:1−ブテンの体積関係を有する。表2は、実施例5および比較例5の組成を示す。導入された1−ブテン、水、および全体積は、ミリリットル(mL)である。モル比は、値のない数である。
[Example 5 and Comparative Example 5]
The OBR used in Examples 1-4 treats Example Mixture 5. The autoclave reactor used for Comparative Examples 1-4 treats the mixture 5 of the Comparative Example. The examples and comparative examples have similar water: 1-butene molar ratios and catalyst: 1-butene volume relationships. Table 2 shows the compositions of Example 5 and Comparative Example 5. Introduced 1-butene, water, and total volume are in milliliters (mL). The molar ratio is a number without a value.

実施例5および比較例5の処理は、ブテン水和触媒がオルトリン酸(HPO)(Sigma−Aldrich Corp.;St.Louis,Mo.)であることを除いて、実施例1〜4および比較例1〜4に対するプロセスにそれぞれ類似する。
The treatments of Example 5 and Comparative Example 5 were the same as in Examples 1-4 except that the butene hydration catalyst was orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ) (Sigma-Aldrich Corp .; St. Louis, Mo.). And similar to the processes for Comparative Examples 1-4.

表2は、類似の処理条件(すなわち、温度、時間、組成)下でOBR対オートクレーブ反応器内での実施例および比較例の組成物の処理の結果を示す。これらの運転では、重量パーセントの量および1−ブテンの変換モル百分率の両方は、オートクレーブ処理材料に対するものよりもOBR処理材料に対するものが高い。酸水和変換触媒を使用することによって、類似の処理条件におけるOBRの使用が、1−ブテンを水和させるためのオートクレーブ反応器よりも優れていることが確認される。   Table 2 shows the results of treatment of the example and comparative compositions in an OBR vs. autoclave reactor under similar treatment conditions (ie, temperature, time, composition). In these operations, both the weight percent amount and the converted mole percentage of 1-butene are higher for the OBR treated material than for the autoclaved material. The use of an acid hydration conversion catalyst confirms that the use of OBR at similar processing conditions is superior to an autoclave reactor for hydrating 1-butene.

Claims (20)

水および混合ブテンから精製された混合ブタノールを生成するためのブタノール生成システムであって、
水、混合ブテンおよび混合ブタノールを含むプロセス流体を選択的に含み、かつ混合して粗生成物を生成する、内壁および基端部と先端部との間の操作長さによって画定された内部流体導管と、
前記内部流体導管の前記操作長さの少なくとも一部に沿って位置する、環状であり、かつ前記内壁に固定された内部流動バッフルと、
前記操作長さに沿って連続して位置し、かつ前記内壁によって外径で、ならびに前記内部流動バッフルによって第1の端部および第2の端部で画定されたバッフルセルであって、前記内部流動バッフルのうちの1つは、前記バッフルセルのうちの1つの前記第2の端部および隣接するバッフルセルの前記第1の端部の両方を画定する、バッフルセルと
を有する内部バッフルシングルパス反応器と、
精製された混合ブタノールが生成されるように、前記粗生成物を選択的に受け入れ、かつ前記粗生成物から前記水と前記混合ブテンを分離するために配向された、前記内部バッフルシングルパス反応器と流体連通している分離システムと、
前記プロセス流体が前記内部バッフルシングルパス反応器に沿って概して正弦波の運動をするように、前後直線運動で選択的に移動可能な、前記プロセス流体と連通している往復振動器ヘッドを有する、前記内部バッフルシングルパス反応器の前記基端部に連結されている振動器アセンブリと
を含む、ブタノール生成システム。
A butanol production system for producing purified mixed butanol from water and mixed butene,
An internal fluid conduit defined by an inner wall and an operating length between the proximal and distal ends that selectively contains and mixes a process fluid comprising water, mixed butene and mixed butanol to produce a crude product When,
An internal flow baffle that is annular and secured to the inner wall, located along at least a portion of the operating length of the internal fluid conduit;
A baffle cell located continuously along the operating length and defined by the inner wall at an outer diameter and by the internal flow baffle at a first end and a second end, One of the flow baffles has an internal baffle single path having a baffle cell that defines both the second end of one of the baffle cells and the first end of an adjacent baffle cell. A reactor,
The internal baffle single pass reactor oriented to selectively receive the crude product and to separate the water and the mixed butene from the crude product so that purified mixed butanol is produced. A separation system in fluid communication with the
A reciprocating vibrator head in communication with the process fluid that is selectively movable in a back-and-forth linear motion such that the process fluid has a generally sinusoidal motion along the internal baffle single pass reactor; A butanol assembly coupled to the proximal end of the internal baffle single pass reactor.
前記内部流動バッフルのそれぞれが、プレートの内部に延びるオリフィスを有する円板状プレートで形成されている、請求項1に記載のブタノール生成システム。   The butanol production system of claim 1, wherein each of the internal flow baffles is formed of a disk-like plate having an orifice extending into the interior of the plate. 前記円板状プレートの外径が前記内壁に固定されている、請求項2に記載のブタノール生成システム。   The butanol generation system according to claim 2, wherein an outer diameter of the disk-shaped plate is fixed to the inner wall. 前記オリフィスが、前記バッフルセル内の前記プロセス流体内に渦を発生させるサイズにされ、かつ前記プレート内に配置されている、請求項2に記載のブタノール生成システム。   The butanol generation system of claim 2, wherein the orifice is sized to generate a vortex in the process fluid within the baffle cell and is disposed within the plate. 前記振動器ヘッドの外径が前記内壁と摺動係合する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のブタノール生成システム。   The butanol generation system according to claim 1, wherein an outer diameter of the vibrator head is slidingly engaged with the inner wall. 前記分離システムが、前記内部流体導管の前記先端部と流体連通している、請求項1〜5のいずれか一項に記載のブタノール生成システム。   6. A butanol production system according to any one of claims 1 to 5, wherein the separation system is in fluid communication with the tip of the internal fluid conduit. 前記分離システムが、前記バッフルセルのうちの少なくとも1つと流体連通している、請求項1〜6のいずれか一項に記載のブタノール生成システム。   The butanol production system according to any one of the preceding claims, wherein the separation system is in fluid communication with at least one of the baffle cells. 前記バッフルセルが、前記内部流体導管の操作長さ全体に沿って位置する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のブタノール生成システム。   The butanol production system according to any one of the preceding claims, wherein the baffle cell is located along the entire operating length of the internal fluid conduit. 前記振動器ヘッドが、2〜5ヘルツの往復振動数を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のブタノール生成システム。   The butanol production system according to any one of claims 1 to 8, wherein the vibrator head has a reciprocating frequency of 2 to 5 hertz. 前記振動器ヘッドが、20〜40ミリメートルの往復振幅を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のブタノール生成システム。   The butanol production system according to any one of claims 1 to 9, wherein the vibrator head has a reciprocating amplitude of 20 to 40 millimeters. 前記振動器アセンブリが、前記振動器ヘッドに機械的に連結され、かつ前記振動器ヘッドを選択的に駆動する外部運動ドライバを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載のブタノール生成システム。   The butanol generation system according to any one of the preceding claims, wherein the vibrator assembly includes an external motion driver mechanically coupled to the vibrator head and selectively driving the vibrator head. . 前記振動器アセンブリが、前記内部バッフルシングルパス反応器と、前記外部運動ドライバを前記振動器ヘッドに機械的に結合するプロセス流体振動器部材と、を密封係合する振動器シール部を含む、請求項11に記載のブタノール生成システム。   The vibrator assembly includes a vibrator seal that sealingly engages the internal baffle single pass reactor and a process fluid vibrator member that mechanically couples the external motion driver to the vibrator head. Item 12. The butanol production system according to Item 11. 水と混合ブテンとの組み合わせから精製された混合ブタノールを生成するための方法であって、
内壁および基端部と先端部との間の操作長さによって画定された内部流体導管と、
前記内部流体導管の前記操作長さの少なくとも一部に沿って位置する、環状であり、かつ前記内壁に固定された内部流動バッフルと、
前記操作長さに沿って連続して位置し、かつ前記内壁によって外径で、ならびに前記内部流動バッフルによって第1の端部および第2の端部で画定されたバッフルセルであって、前記内部流動バッフルのうちの1つは、前記バッフルセルのうちの1つの前記第2の端部および隣接するバッフルセルの第1の端部の両方を画定する、バッフルセルと
を有する内部バッフルシングルパス反応器を提供するステップと、
混合ブテン、水および混合ブタノールを含むプロセス流体を前記内部バッフルシングルパス反応器に通すステップと、
前記内部バッフルシングルパス反応器内の前記プロセス流体を混合して、前後直線運動で選択的に移動可能な往復振動器ヘッドを有する、前記内部バッフルシングルパス反応器の前記基端部に連結されている振動器アセンブリを含む前記内部バッフルシングルパス反応器に沿って前記プロセス流体内に概して正弦波の運動を誘起することにより粗生成物を生成するステップと、
前記内部バッフルシングルパス反応器と流体連通している分離システム内で前記水と前記混合ブテンを前記粗生成物から分離して、精製された混合ブタノールを生成するステップと
を含む、方法。
A method for producing purified mixed butanol from a combination of water and mixed butene, comprising:
An inner fluid conduit defined by an inner wall and an operating length between the proximal and distal ends; and
An internal flow baffle that is annular and secured to the inner wall, located along at least a portion of the operating length of the internal fluid conduit;
A baffle cell located continuously along the operating length and defined by the inner wall at an outer diameter and by the internal flow baffle at a first end and a second end, One of the flow baffles is an internal baffle single pass reaction having a baffle cell that defines both the second end of one of the baffle cells and the first end of an adjacent baffle cell. Providing a vessel;
Passing a process fluid comprising mixed butene, water and mixed butanol through the internal baffle single pass reactor;
Connected to the proximal end of the internal baffle single pass reactor, having a reciprocating vibrator head that mixes the process fluid in the internal baffle single pass reactor and is selectively movable in a back-and-forth linear motion. Generating a crude product by inducing a generally sinusoidal motion in the process fluid along the internal baffle single pass reactor including a vibrator assembly comprising:
Separating the water and the mixed butene from the crude product in a separation system in fluid communication with the internal baffle single pass reactor to produce purified mixed butanol.
前記内部バッフルシングルパス反応器内の前記プロセス流体を混合するステップが、前記プロセス流体を前記内部流動バッフル内に押し通すことにより前記バッフルセル内の前記プロセス流体内に渦を誘起するステップを含む、請求項13に記載の方法。   Mixing the process fluid in the internal baffle single pass reactor includes inducing a vortex in the process fluid in the baffle cell by pushing the process fluid through the internal flow baffle. Item 14. The method according to Item 13. 前記内部流体導管の前記先端部の前記分離システムに前記プロセス流体を移すステップをさらに含む、請求項13または請求項14に記載の方法。   15. The method of claim 13 or claim 14, further comprising transferring the process fluid to the separation system at the tip of the internal fluid conduit. 前記バッフルセルのうちの少なくとも1つの内部から前記分離システムに前記プロセス流体を移すステップをさらに含む、請求項13〜15のいずれか一項に記載の方法。   16. The method of any one of claims 13-15, further comprising transferring the process fluid from the interior of at least one of the baffle cells to the separation system. 前記振動器アセンブリを2〜5ヘルツの往復振動数で操作するステップをさらに含む、請求項13〜16のいずれか一項に記載の方法。   17. A method according to any one of claims 13 to 16, further comprising operating the vibrator assembly at a reciprocating frequency of 2 to 5 hertz. 前記振動器アセンブリを20〜40ミリメートルの往復振幅で操作するステップをさらに含む、請求項13〜17のいずれか一項に記載の方法。   18. A method according to any one of claims 13 to 17, further comprising operating the vibrator assembly with a reciprocating amplitude of 20 to 40 millimeters. 前記振動器ヘッドに機械的に連結されている外部運動ドライバを用いて前記振動器ヘッドを駆動するステップをさらに含む、請求項13〜18のいずれか一項に記載の方法。   19. The method of any one of claims 13-18, further comprising driving the vibrator head using an external motion driver mechanically coupled to the vibrator head. 前記外部運動ドライバを前記振動器ヘッドに機械的に結合する振動器シール部で前記内部バッフルシングルパス反応器とプロセス流体振動器部材とを密封係合するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。   20. The method of claim 19, further comprising sealingly engaging the internal baffle single pass reactor and a process fluid vibrator member with a vibrator seal that mechanically couples the external motion driver to the vibrator head. Method.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109179321B (en) * 2018-11-09 2023-11-10 沈阳航空航天大学 Online methanol reformer utilizing engine tail gas by adopting baffling separation mechanism
CN113145007B (en) * 2021-05-26 2023-03-10 昆明珑瑞一焰气体产品配送服务有限公司 Device for mixing and conveying natural gas and additive

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3583856A (en) * 1967-06-13 1971-06-08 Ceskoslovenska Akademie Ved Liquid-liquid contactor employing pulsed plates having holes of different size in each plate
EP0540180B1 (en) * 1991-10-26 1995-12-13 The British Petroleum Company P.L.C. Process for producing polyolefins
GB9313442D0 (en) * 1993-06-30 1993-08-11 Bp Chem Int Ltd Method of mixing heterogegeous systems
JP4834811B2 (en) * 2004-09-06 2011-12-14 徳島県 Method for producing formic acid
GB0523245D0 (en) * 2005-11-15 2005-12-21 Nitech Solutions Ltd Improved apparatus and method for applying oscillatory motion
JP4886324B2 (en) * 2006-03-02 2012-02-29 出光興産株式会社 Secondary reactor for butanol production
GB0614810D0 (en) * 2006-07-25 2006-09-06 Nitech Solutions Ltd Improved apparatus and method for maintaining consistently mixed materials
US8696192B2 (en) 2007-05-10 2014-04-15 Fluid-Quip, Inc. Multiple helical vortex baffle
CN101486659B (en) * 2009-02-24 2013-02-27 中国药科大学 Alpha 1-adrenalin receptor antagonist, and preparation and medical use thereof
JP2012005382A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Equos Research Co Ltd Biomass hydrolyzing device
US9187388B2 (en) * 2012-09-05 2015-11-17 Saudi Arabian Oil Company Olefin hydration process using oscillatory baffled reactor

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