MXPA05011732A - Proceso para convertir un hidrocarburo en un compuesto oxigenado o un nitrilo. - Google Patents

Proceso para convertir un hidrocarburo en un compuesto oxigenado o un nitrilo.

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Abstract

La presente invencion se refiere a un proceso para convertir un reactivo de hidrocarburo en un producto que comprende un oxigenato o un nitrilo, el proceso comprende: (A) fluir una composicion reactiva que comprende el reactivo de hidrocarburo, y oxigeno o una fuente de oxigeno, y opcionalmente amoniaco, a traves de un reactor de microcanal en contacto con un catalizador, para convertir el reactivo de hidrocarburo en el producto, el reactivo de hidrocarburo experimenta una reaccion exotermica en el reactor de microcanal; (B) transferir calor del reactivo de microcanal a un dispositivo de intercambio de calor durante la etapa (A); y (C) enfriar el producto de la etapa (A).

Description

PROCESO PARA CONVERTIR UN HIDROCARBURO EN UN COMPUESTO OXIGENADO O UN NITRILO Campo Técnico Esta invención se refiere a un proceso para convertir un reactivo de hidrocarburo en un compuesto oxigenado o un nitrilo usando tecnología de proceso de microcanales .
Antecedentes de la Invención Las reacciones de oxidación típicamente implican hacer reaccionar un hidrocarburo con oxígeno en presencia de un catalizador para formar un compuesto oxigenado. Los ejemplos incluyen la conversión de metano en metanol o formaldehído; etano o etileno en alcohol etílico, óxido de etileno, ácido acético o acetato de vinilo; o de propileno en ácido acrílico o acroleína. Las reacciones de amoxidación típicamente implican hacer reaccionar un hidrocarburo con oxígeno y amoniaco en presencia de un catalizador para formar un nitrilo. Los ejemplos incluyen la conversión de propano o propileno en acrilonitrilo , y de isobutano o isobutileno en metacrilonitrilo . Un problema con cada una de estas reacciones es que son exotérmicas y típicamente se realizan en reactores de lecho fijo donde tienden a formarse puntos calientes. La formación de estos puntos calientes hace disminuir la selectividad hacia el producto principal deseado favoreciendo reacciones en paralelo que forman productos indeseados tales? como óxidos de carbono (es decir, CO, C02) . La presente invención proporciona una solución para este problema realizando la reacción en un reactor de microcanales en el que la tendencia para que se formen puntos calientes se reduce y se potencia la selectividad para el producto deseado. Se cree que la potenciación de la selectividad con el proceso de la invención se debe al menos en parte al hecho de que el reactor de microcanales proporciona características potenciadas de transferencia de calor y un control más preciso de los tiempos de residencia. También, las dimensiones internas del reactor de microcanales pueden ajustarse a un nivel igual o por debajo del diámetro de corte para reacciones no deseadas . Con el proceso de la invención es posible obtener velocidades de transferencia de calor y de masa relativamente mayores y tiempos de contacto más cortos comparados con los procesos de la técnica antecedente en los que no se usan reactores de microcanales. Esto proporciona un control más preciso de la temperatura comparado con dicha técnica antecedente. Esto, a su vez, conduce a picos de temperaturas reducidos y a una reducción en la formación de subproductos no deseados. Con este proceso, es posible obtener niveles relativamente altos de conversión del reactivo de hidrocarburo y altos niveles de selectividad hacia el producto deseado comparado con dicha técnica antecedente.
Sumario de la Invención Esta invención se refiere a un proceso para convertir un reactivo de hidrocarburo en un producto que comprende un compuesto oxigenado o un nitrilo, comprendiendo el proceso: (A) hacer circular una composición reactiva que comprende el reactivo de hidrocarburo, y el oxigeno o una fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, a través de un reactor de microcanales en contacto con un catalizador para convertir el reactivo de hidrocarburo en el producto, experimentando el reactivo de hidrocarburo una reacción exotérmica en el reactor de microcanales,- (B) transferir calor del reactor de microcanales a un cambiador de calor durante la etapa (A) y (C) inactivar el producto de la etapa (A) .
Breve Descripción de los Dibujos En los dibujos adjuntos, las piezas y características similares tienen denominaciones similares. La Fig. 1 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra el proceso de la invención en una forma particular en la que un reactivo fluido de hidrocarburo se convierte en un compuesto oxigenado o nitrilo en un reactor de microcanales .
La Fig. 2 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra una realización alternativa del proceso de la invención. La Fig. 3A es un diagrama de flujo esquemático que ilustra otra realización alternativa del proceso de la invención. La Fig. 3B es un diagrama de flujo esquemático que ilustra el funcionamiento de una forma particular de un reactor de microcanales usada con el proceso de la invención. La Fig. 4 es una ilustración esquemática de un reactor de flujo cruzado que plasma una forma particular de un reactor de microcanales para realizar el proceso de la invención. La Fig. 5 es una ilustración esquemática de una vista de sección transversal de un microcanal de proceso usado con el proceso de la invención, conteniendo el microcanal de proceso un catalizador que tiene una configuración de flujo directo.
La Fig. 6 es una vista de sección transversal de una realización alternativa del microcanal de proceso usado con el proceso de la invención, conteniendo el microcanal de proceso un catalizador que tiene una configuración de flujo a t avés .
Descripción Detallada de la Invención El término "microcanal" se refiere a un canal que tiene al menos una dimensión interna de altura o anchura (de pared a pared, sin contar el catalizador) de hasta aproximadamente 10 milímetros (mm) , y en una realización de hasta aproximadamente 5 mm, y en una realización de hasta aproximadamente 2 mm, y en una realización de hasta aproximadamente 1 mm. En una realización, la altura o anchura está en el intervalo de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,75 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,5 mm. Tanto la altura como la anchura son perpendiculares a la dirección de flujo a través del microcanal. El término "adyacente" cuando se refiere a la posición de un canal respecto a la posición de otro canal significa adyacente directamente de manera que una pared separa los dos canales. Esta pared puede ser de espesor variable. Sin embargo, los canales "adyacentes" no están separados por un canal intermedio que interferiría con la transferencia de calor entre los canales . El término "fluido" se refiere a un gas, un líquido, o un gas o un líquido que contiene sólidos dispersos, o una mezcla de los mismos. El fluido puede estar en forma de un gas que contiene gotas de líquido dispersas . El término "tiempo de contacto" se refiere al volumen de la zona de reacción en el reactor de microcanales dividido por el caudal volumétrico de alimentación de la composición reactiva a una temperatura de 0°C y a una presión de una atmósfera . El término "tiempo de residencia" se refiere al volumen interno de un espacio (por ejemplo, la zona de reacción dentro de un reactor de microcanales) ocupado por un fluido que circula a través del espacio dividido por el caudal volumétrico medio para que fluido que circula a través del espacio a la temperatura y presión usadas . El término "zona de reacción" se refiere al espacio dentro de reactor de microcanales en el que los reactivos entran en contacto con el catalizador. El término "conversión del reactivo de hidrocarburo" se refiere al cambio de moles del reactivo de hidrocarburo entre la composición reactiva y el producto dividido por los moles del reactivo de hidrocarburo en la composición reactiva. El término "selectividad hacia el producto deseado" se refiere a los moles de compuesto oxigenado o nitrilo deseado producidos dividido por los moles de compuesto oxigenado o nitrilo deseado producidos más los moles de otros productos (por ejemplo, CO, C02) producidos multiplicado por sus factores estequiométricos respectivos. Por ejemplo, para la oxidación de etileno a óxido de etileno con dióxido de carbono como producto secundario no deseado, la producción de un mol de óxido de etileno y un mol de dióxido de carbono correspondería a una selectividad de 100 x(l/ (1 + 0,5)) = 67%. El término "hidrocarburo" denota un compuesto que tiene carácter de hidrocarburo o predominantemente de hidrocarburo . Estos compuestos hidrocarburo incluyen los siguientes : (1) Compuestos puramente hidrocarburos; es decir, compuestos alif ticos, (por ejemplo, alcano o alquileno) , compuestos aliciclicos (por ejemplo, cicloalcano, cicloalquileno) , compuestos aromáticos, compuestos aromáticos sustituidos con alifático y alicíclico, compuestos alif ticos sustituidos con aromáticos y compuestos aliciclicos sustituidos con aromáticos, y similares. Los ejemplos incluyen metano, etano, etileno, propano, propileno, etil ciclohexano, tolueno, los xilenos, etil benceno, estireno, etc. (2) Compuestos hidrocarburo sustituidos; es decir, compuestos hidrocarburo que contienen sustituyentes que no son hidrocarburo que no alteran el carácter predominantemente de hidrocarburo del compuesto . Los ej emplos de sustituyentes que no son hidrocarburo incluyen hidroxi, acilo, nitro, etc. (3) Compuestos hidrocarburo heterosustituidos; es decir, compuestos hidrocarburo que, aunque de carácter predominantemente hidrocarburo, que contienen átomos distintos de carbono en una cadena o anillo compuesto por lo demás por átomos de carbono. Los heteroátomos incluyen, por ejemplo, nitrógeno, oxígeno y azufre. El término "compuesto oxigenado" se refiere a un producto hidrocarburo que contiene al menos un átomo de oxígeno; . se excluyen CO y C02. Los ejemplos incluyen alcoholes (por ejemplo, metanol, alcohol etílico), epóxidos (por ejemplo, óxido de etileno) , aldehidos (por ejemplo, formaldehído, acroleína) , ácidos carboxílicos (por ejemplo, ácido acético, ácido acrílico) , anhídridos de ácido carboxílico (por ejemplo, anhídrido maleico) , esteres (por ejemplo, acetato de vinilo) , y similares. El término "inactivar" se refiere a un proceso por el cual se termina o se termina sustancialmente una reacción química usando una reducción rápida de la temperatura de los reactivos, una introducción rápida de un reactivo o de un fluido no reactivo en la mezcla reactiva, o haciendo circular los reactivos a través de una abertura o paso restringido que tiene una dimensión de o por debajo del diámetro de corte. El término "diámetro de corte" se refiere a la dimensión interna (por ejemplo, altura, anchura, diámetro) de una abertura o paso restringido para que los reactivos circulen a través después de lo cual la reacción termina o sustancialmente termina. El proceso de la invención se describirá inicialmente haciendo referencia a la Fig. 1. Haciendo referencia a la Fig. 1, el reactor de microcanales 100 está compuesto por una cabecera 102, una pluralidad de microcanales de proceso 104 que contienen un catalizador 106 y funcionan en paralelo, y un pie 108. La cabecera 102 proporciona un paso para que el fluido circule por los microcanales de proceso 104 con una distribución uniforme o sustancialmente uniforme de flujo a los microcanales de proceso. El pie 108 proporciona un paso para que el fluido circule por los microcanales de proceso 104 de una manera rápida con un caudal relativamente alto. Prácticamente no hay limite superior para el número de microcanales de proceso 104 que pueden usarse en el reactor de microcanales 100. Por ejemplo, el reactor de microcanales 100 puede contener uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis, ocho, diez, veinte, cincuenta, cien, cientos, mil, miles, diez mil, decenas de miles, cien mil, cientos de miles, millones, etc., microcanales de proceso 10 . Estos microcanales de proceso pueden disponerse en paralelo, por ejemplo, en series de microcanales planos. El reactor de microcanales puede ser el microcomponente con pliego arquitectónico variable tal como se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.200.536B1, que se incorpora a este documento como referencia. Cada uno de los microcanales de proceso 104 puede tener al menos una dimensión interna de altura o anchura de hasta aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,5 mm. La otra dimensión interna de altura o anchura puede tener cualquier valor, por ejemplo, puede variar de aproximadamente 0,1 cm a aproximadamente 100 cm, y en una realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 75 cm, y en una 9 realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 50 cm, y en una realización de aproximadamente 0,2 cm a aproximadamente 25 cm. La longitud de cada uno de los microcanales de proceso 104 puede tener cualquier valor, por ejemplo, puede variar de aproximadamente 1 cm a aproximadamente 500 cm, y en una realización de 1 cm a aproximadamente 250 cm, y en una realización de 1 cm a aproximadamente 100 cm, y en una realización de 1 cm a aproximadamente 50 cm, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 25 cm. En una realización, los microcanales de proceso 104 contienen una trayectoria de flujo masivo. El término "trayectoria de flujo masivo" se refiere a una trayectoria abierta (región de flujo masivo contigua) dentro de los microcanales de proceso. Una región de flujo masivo contigua permite el flujo de fluido rápido a través de los microcanales sin grandes pérdidas de presión. En una realización, el flujo de fluido en la región de flujo masivo es laminar. Las regiones de flujo masivo dentro de cada microcanal de proceso puede tener un área transversal de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10.000 tnm2, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5000 mm2, y en una realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2500 mm2, y en una realización de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 1000 mm2, y en una realización de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 500 mm2, y en una realización de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 250 mm2, y en una realización de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 125 mm2. Las regiones de flujo masivo pueden comprender de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 95%, y en una realización de aproximadamente el 30% a aproximadamente el 80% de la sección transversal de los microcanales de proceso 10 . La cabecera 102, el pie 108 y los microcanales de proceso 104 pueden fabricarse con cualquier material que proporcione características suficientes de resistencia, estabilidad dimensional y transferencia de calor para permitir el funcionamiento del proceso de la invención. Estos materiales incluyen acero (por ejemplo, acero inoxidable, acero al carbono, y similares); raonel ; inconel ; aluminio, titanio; níquel, platino; rodio; cobre; cromo; latón; aleaciones de cualquiera de los metales anteriores; polímeros (por ejemplo, resinas termoestables) ; cerámicos; vidrio; materiales compuestos que comprenden uno o más polímeros (por ejemplo, resinas termoestables) y fibra de vidrio; cuarzo; silicio; o una combinación de dos o más de los mismos. La composición reactiva que circula por el interior del reactor de microcanales 100 comprende un reactivo de hidrocarburo, oxígeno o una fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco. El reactivo de hidrocarburo circula a través de la tubería 120 hacia la cabecera 102. El oxígeno o la fuente de oxígeno circulan a través de la tubería 122 hacia la cabecera 102. Cuando se usa, el amoniaco circula a través de la tubería 124 hacia la cabecera 102. La composición reactiva se mezcla en la cabecera 102 y circula a través de los microcanales de proceso 104 en contacto con el catalizador 106. Como alternativa, los reactivos pueden mezclarse en los microcanales de proceso 104 usando mezcladores dispuestos en el interior de los microcanales de proceso. En una realización, puede ser útil un mezclador de microcanal que alimenta reactivos a la cabecera 102. Con dicho mezclador de microcanal, los microcanales adyacentes en el mezclador contienen los diferentes reactivos que se mezclan rápidamente al salir de sus microcanales respectivos en la región de la cabecera. Opcionalmente, uno o más de los reactivos (por ejemplo, el oxígeno o la fuente de oxígeno) puede añadirse al flujo de reactivo principal en diferentes puntos a lo largo de la longitud del microcanal para controlar la liberación de calor a lo largo de la longitud del microcanal . Dentro de los microcanales de proceso 104 la composición reactiva experimenta una reacción exotérmica que da como resultado la formación del producto. El producto circula a través de los microcanales de proceso 104 hacia pie 108. El producto circula desde el pie 108 a través de la tubería 130 hasta la válvula 132, a través de la válvula 132 hasta la tubería 134, y desde la tubería 134 hasta el aparato de inactivación 136 donde el producto se inactiva. El producto inactivado sale del aparato de inactivación 136 a través de la tubería 138. En una realización, el producto inactivado que sale del aparato de inactivación 136 circula a través de un segundo aparato o etapa de interrupción sin circular a través de una válvula intermedia. Opcionalmente, el producto y las partes sin reaccionar de la composición reactiva pueden procesarse adicionalmente en un segundo reactor de microcanales que tiene un diseño y un funcionamiento similares a los dos reactor de microcanales 100, o pueden reciclarse desde la válvula 132 hasta la tubería 144, a través de la tubería 144 hasta la tubería 146, a través de la tubería 146 hasta la tubería 148, a través de la tubería 148 hasta la tubería 150, y a través de la tubería 150 hasta el reactor de microcanales 100. En una realización, el producto deseado puede separarse de las partes sin reaccionar de la composición reactiva usando técnicas conocidas, y las partes sin reaccionar pueden procesarse adicionalmente en un segundo reactor de microcanales que tiene un diseño y un funcionamiento similares a los dos reactor de microcanales 100 o pueden volver a reciclarse al reactor de microcanales 100 como se ha descrito anteriormente. Sin embargo, una ventaja del proceso de la invención es que es posible obtener un nivel relativamente alto de conversión del reactivo de hidrocarburo en un único ciclo o en un único paso a través del reactor de microcanales, es decir, sin la etapa de reciclo anterior o sin el proceso adicional en un segundo reactor. Durante el proceso de la invención, la reacción en el interior de los microcanales de proceso 104 es exotérmica y el reactor de microcanales 100 se enfría usando un cambiador de calor en contacto térmico con los microcanales de proceso 104. El cambiador de calor puede estar en forma de canales de intercambio de calor (no mostrados en los dibujos) adyacentes a los microcanales de proceso 104. Los canales de intercambio de calor pueden ser microcanales . Un fluido de intercambio de calor circula desde la cabecera 110 del cambiador de calor a través de los canales de intercambio de calor hasta el pie 112 del cambiador de calor. Los canales de intercambio de calor pueden alinearse para proporcionar un flujo en una dirección contracorriente respecto a los microcanales de proceso 104 como se indica mediante las flechas 114 y 116. Los microcanales de proceso 104 transfieren calor a los canales de intercambio de calor. El fluido de intercambio de calor puede recircularse usando técnicas conocidas. Como alternativa, los canales de intercambio de calor pueden orientarse para permitir el fluido de intercambio de calor en una dirección cocorriente o contracorriente respecto a la dirección del flujo de fluido a través de los microcanales de proceso 104. Cada uno de los canales de intercambio de calor puede tener al menos una dimensión interna de altura o anchura de hasta aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2 mm, y en una realización de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 mm. La otra dimensión interna puede variar de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 1 m, y en una realización de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 0,5 m, y en una realización de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 10 cm. La longitud de los canales de intercambio de calor puede variar de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 1 m, y en una realización de aproximadamente 1 cm a aproximadamente 0,5 m. La separación entre cada microcanal de proceso 104 y el siguiente canal adyacente del cambiador de calor puede variar de aproximadamente 0,05 mm a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 2 mm. Los canales de intercambio de calor pueden fabricarse a partir de cualquier material que proporcione características suficientes de resistencia, estabilidad dimensional y transferencia de calor para permitir el funcionamiento del proceso de la invención. Estos materiales incluyen: acero (por ejemplo, acero inoxidable, acero al carbono, y similares) monel; inconel; aluminio,- titanio; níquel; platino; rodio; cobre; cromo,- latón,- aleaciones de cualquiera de los metales anteriores; polímeros (por ejemplo, resinas termoestables); cerámicos; vidrio; materiales compuestos que comprenden uno o más polímeros (por ejemplo, resinas termoestables) y fibra de vidrio; cuarzo; silicio; o una combinación de dos o más de los mismos . El fluido de intercambio de calor may puede ser cualquier fluido. Estos incluyen aire, vapor, agua líquida, nitrógeno gaseoso, nitrógeno líquido, otros gases incluyendo gases inertes, monóxido de carbono, sales fundidas, aceites tales como aceite mineral, y fluidos de intercambio de calor tales como Do therm A y Therminol que están disponibles en Dow-Union Carbide. El fluido de intercambio de calor puede comprender uno o más de las corrientes reactivas . Esto puede proporcionar el precalentamiento del proceso y aumentar la eficacia térmica global del proceso. En una realización, los canales de intercambio de calor comprenden canales de proceso en los que se realiza una reacción endotérmica. Estos canales de proceso del cambiador de calor pueden ser microcanales. Los ejemplos de reacciones endotérmicas que pueden realizarse en los canales de intercambio de calor incluyen reacciones de reformado con vapor y deshidrogenación. Un flujo de calor típico para enfriamiento por convección en un reactor de microcanales es del orden de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 W/cm2. La incorporación de una reacción endotérmica simultánea para proporcionar un sumidero de calor mejorado puede permitir un flujo de calor típico de aproximadamente un orden de magnitud por encima del flujo de calor de enfriamiento por convección.
En una realización, el fluido de intercambio de calor experimenta un cambio de fase según circula a través de los canales de intercambio de calor. Este cambio de fase proporciona una retirada de calor adicional de los microcanales de proceso además de la proporcionada por el enfriamiento por convección. Para un fluido líquido de intercambio de calor que se está vaporizando, el calor adicional transferido desde los microcanales de proceso sería el resultado del calor latente de vaporización que necesita el fluido de intercambio de calor. Un ejemplo de dicho cambio de fase sería un aceite o agua en ebullición. La refrigeración añadida de los microcanales de proceso 104 proporcionada por la etapa (B) del proceso de la invención es esencial para controlar la selectividad hacia el producto principal o deseado debido al hecho de que dicha refrigeración añadida reduce o elimina la formación de subproductos no deseados a partir de las reacciones en paralelo no deseadas con mayores energías de activación. Como resultado de esta refrigeración añadida, en una realización, la temperatura de la composición reactiva a la entrada de los microcanales de proceso 104 puede ser de (más o menos) aproximadamente 200°C, y en una realización de aproximadamente 150°C, Y en una realización de aproxiraadamente 100°C, y en una realización de aproximadamente 50°C, y en una realización de aproximadamente 25 °C, y en una realización de aproximadamente 10 °C, de la temperatura del producto (o mezcla de producto y reactivos sin reaccionar) a la salida de los microcanales de proceso.
En una realización, la reacción en los microcanales de proceso 104 se realiza en condiciones isotérmicas o casi isotérmicas como resultado de dicha refrigeración añadida. El reactor de microcanales 100 puede construirse usando técnicas conocidas. Éstas incluyen laminar deflectores intercalados, donde los deflectores diseñados para los microcanales de proceso 104 se intercalan con los deflectores diseñados para los canales de intercambio de calor. El aparato de inactivación 136. puede comprender un aparato cambiador de calor capaz de reducir la temperatura del producto que circula desde el reactor de microcanales hasta a aproximadamente 950 °C en un periodo de hasta aproximadamente 500 milisegundos (ms) . La temperatura puede reducirse hasta aproximadamen e 50 °C, y en una realización hasta aproximadamente 100 °C, y en una realización hasta aproximadamente 250°C, y en una realización de hasta aproximadamente 500°C, y en una realización hasta aproximadamente 750° C, en un periodo de tiempo de hasta aproximadamente 500 ms , y en una realización de hasta aproximadamente 400 ms, y en una realización de hasta aproximadamente 300 ms, y en una realización de hasta aproximadamente 200 ms , y en una realización de hasta ap oximadamente 100 ms , y en una realización de hasta aproximadamente 50 ms, y en una realización de hasta aproximadamente 35 ms , y en una realización de hasta aproximadamente 20 ms. y en una realización de hasta aproximadamente 15 ms, y en una realización de hasta aproximadamente 10 ms, y en una realización en un periodo de tiempo de hasta aproximadamente 5 ms. En una realización, la temperatura se reduce hasta aproximadamente 500 °C en un periodo de tiempo de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 ms, y en una realización de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 ms. El aparato de inactivación puede ser parte integral del reactor de microcanales , o puede estar separado del reactor de microcanales. El aparato de inactivación puede comprender un cambiador de calor de microcanales. El aparato de inactivación puede comprender un cambiador de calor que es adyacente a o que está intercalado con la corriente de producto que sale del reactor de microcanales. El aparato de inactivación puede comprender un mezclador capaz de mezclar rápidamente el producto con un fluido de ref igeración secundario. El fluido de refrigeración secundario puede ser un vapor o hidrocarburo condensable de baja temperatura inyectado en forma de líquido. Como alternativa, el aparato de inactivación puede comprender un hueco o paso estrecho para que los reactivos circulen a su través, teniendo el hueco o paso una dimensión igual a o por debajo del diámetro de corte para la reacción. En esta realización, la reacción termina cuando los reactivos fluyen a través del hueco o paso como resultado de colisiones con la pared. El hueco o paso puede tener una altura o anchura de hasta aproximadamente 5 mm, y en una realización de hasta aproximadamente 3 mm, y en una realización de hasta aproximadamente 1 mm, y en una realización de hasta aproximadamente 0,5 mm, y en una realización de hasta aproximadamente 0,1 mm, y en una realización de hasta aproximadamente 0,05 mm. Este aparato de inactivación puede comprender un microcanal o una pluralidad de microcanales paralelos . Este aparato de inactivación puede comprender parte de los microcanales de proceso usados en el proceso de la invención aguas abajo del catalizador contenido en los microcanales. El hueco o paso estrecho puede usarse junto con uno o más de los diferentes aparatos de interrupción (por e emplo, cambiadores de calor) analizados anteriormente. El proceso ilustrado en la Fig. 2 es el mismo que se ilustra en la Fig. 1 con la excepción de que se ha añadido el aparato de premezcla y precalentamiento 200 aguas arriba del reactor de microcanales 100. El aparato de premezcla y precalentamiento puede comprender un mezclador de microcanales que está separado o que forma parte integral del reactor de microcanales 100. El reactivo de hidrocarburo entra en el aparato de premezcla y precalentamiento 200 a través de la tubería 120. El oxígeno o fuente de oxígeno entra en el aparato de premezcla y precalentamiento 200 a través de la tubería 122. Cuando se usa, el amoniaco entra en el aparato de premezcla y precalentamiento 200 a través de la tubería 124. El aparato de premezcla y precalentamiento 200 puede tener cualquier diseño convencional y puede calentarse usando un fluido de intercambio de calor que circula a través del aparato 200 como se indica mediante las flechas 204 y 206. Dentro del aparato de premezcla y precalentamiento 200, el reactivo de hidrocarburo, el oxígeno o la fuente de oxígeno y cuando se usa, el amoniaco se mezclan y calientan a la temperatura deseada para la entrada a los microcanales de proceso 104. La composición reactiva premezclada y precalentada fluye desde el aparato de premezcla y precalentamiento 200 a través de la tubería 202 hasta la cabecera 102. Desde la cabecera 102 la composición reactiva circula a través de los microcanales 104 en contacto con el catalizador 106, y experimenta una reacción exotérmica que da como resultado la formación del producto deseado. El producto circula hacia el pie 108, y desde el pie 108 a través de la tubería 130 hasta la válvula 132, a través de la válvula 132 hasta la tubería 134, a través de la tubería 134 al aparato de inactivación 136 donde el producto se inactiva. El producto inactivado sale del aparato de inactivación 136 a través de la tubería 138. Opcionalmente, las partes sin reaccionar de la composición reactiva, y opcionalmente el producto, pueden procesarse adicionalmente en un segundo reactor de microcanales o reciclarse desde la válvula 132 hasta la tubería 144, a través de la tubería 144 hasta la tubería 146, a través de la tubería 146 hasta la tubería 148, a través de la tubería 148 hasta la tubería 150, y a través de la tubería 150 hacia el reactor de microcanales 100, como se ha analizado anteriormente. El aparato de premezcla y precalentamiento 200 puede comprender cualquier aparato de mezcla capaz de mezclar el reactivo de hidrocarburo, oxígeno o fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, y calentar la composición reactiva resultante a la temperatura deseada para entrar al reactor de microcanales 100. La composición reactiva puede calentarse hasta una temperatura en el intervalo de aproximadamente 200 °C a aproximadamente 800 °C, y en una realización de aproximadamente 300 °C a aproximadamente 700 °C, y en una realización de aproximadamente 400 °C a aproximadamente 600 °C. Los ejemplos de los mezcladores que pueden usarse incluyen mezcladores de microcanales, eyectores de gas, boquillas concéntricas, surtidores, y similares. La mezcla puede realizarse haciendo circular los reactivos por un material poroso tal como espuma, fieltro, guata o un lecho de partículas constituido por cualquier material adecuado, incluyendo cerámicos, cuarzo y metales y aleaciones de alta temperatura tales como Inconel, FeCrAIY, y similares. El proceso de la invención puede realizarse como se ilustra en las Figs . 3? y 3B. Haciendo referencia a la Fig. 3A, el proceso se pone en funcionamiento usando un reactor de microcanales 300 que incluye un núcleo del reactor de microcanales 301, cabecera 302 de reactivo, cabecera 304 de oxidante, pie 306 de producto, cabecera 310 del cambiador de calor, pie 312 del cambiador de calor, y aparato de inactivación 314. El núcleo del reactor de microcanales 301 incluye una zona de reacción 307, y colector de escape y el recuperador 308. La composición reactiva que comprende el reactivo de hidrocarburo, y opcionalmente amoniaco, fluye hacia el reactor de microcanales 300 a través de la cabecera 302 de reactivo como se indica mediante la flecha direccional 316. El oxigeno o la fuente de oxígeno fluyen hacia el reactor de microcanales 300 a través de la cabecera 304 de oxidante como se indica mediante la flecha direccional 318. El reactivo de hidrocarburo, el oxígeno o la fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, fluyen hacia y a través del colector de escape y el recuperador 308 hacia la zona de reacción 307 en la que entran en contacto con un catalizador y reaccionan para formar el producto deseado. El producto fluye desde la zona de reacción 307 a través del colector de escape y el recuperador 308 hacia el pie 306 de producto, y desde el pie 306 de producto a través del aparato de inactivación 314 como se indica mediante las flechas direccionales 320 y 322. Un fluido de intercambio de calor fluye hacia la cabecera 310 del cambiador de calor, como se indica mediante la flecha direccional 324, y desde la cabecera 310 del cambiador de calor a través del reactor de microcanales 301 hacia el pie 312 del cambiador de calor, y fuera del pie 312 del cambiador de calor, como se indica mediante la flecha direccional 326. Dentro del núcleo del reactor de microcanales 301, el oxígeno o fuente de oxígeno se añade al reactivo de hidrocarburo, y opcionalmente amoniaco, usando adición secuencial. Esto se ilustra en la Fig. 3B. Haciendo referencia a la Fig. 3B, que ilustra la unidad de repetición 330 que se usa en el reactor de microcanales 300 ilustrado en la Fig. 3A, y se aloja dentro de la unidad de alojamiento 331. El proceso de la invención se realiza usando microcanales de proceso 340 y 350, microcanal del oxidante 360, orificios 370, y microcanales del cambiador de calor 380 y 390. El reactivo de hidrocarburo, y opcionalmente amoniaco, circula a través de los microcanales de proceso 340 y 350, como se indica mediante las flechas direccionales 341 y 351, respectivamente. El oxigeno o una fuente de oxígeno circulan a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, como se indica mediante las flechas direccionales 361. El oxígeno o la fuente de oxígeno se mezcla con el reactivo de hidrocarburo, y opcionalmente amoniaco, en los microcanales de proceso 340 y 350. Los microcanales de proceso 340 y 350 tienen zonas de reacción 342 y 352, respectivamente, en las que está presente el catalizador 106 y los reactivos entran en contacto con el catalizador y experimentan la reacción, y zonas de canal 343 y 353, respectivamente, en las que puede realizarse un contacto adicional con el catalizador o puede realizarse el enfriado y/o inactivado del producto. Dentro de los microcanales de proceso 340 y 350, los reactivos entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar el producto deseado. El producto sale de los microcanales de proceso 340 y 350, como se indica mediante las flechas direccionales 344 y 354, respectivamente. El producto que sale de los microcanales de proceso 340 y 350 fluye hacia el colector de escape y el recuperador 308. y desde el colector de escape y el recuperador 308 a través del pie 306 de producto hacia el aparato de inactivación 314, como se ha indicado anteriormente. El producto inactivado sale del aparato de inactivación 314, como se indica mediante la flecha direccional 322. El fluido de intercambio de calor fluye desde la cabecera 310 a través de los canales de intercambio de calor 380 y 390, como se indica mediante las flechas direccionales 381, y 391 y 392, respectivamente, hacia el pie 312 del cambiador de calor. La unidad de repetición 330 ilustrada en la Fig. 3B puede encontrarse una vez dentro del reactor de microcanales 300 o puede repetirse cualquier número de veces, por ejemplo, dos, tres, cuatro, cinco, diez, veinte, cincuenta, cien, cientos, mil, miles, diez mil, decenas de miles, cien mil, cientos de miles o millones de veces. La adición secuencial de oxígeno utilizada en este proceso proporciona la ventaja de disminuir la presión local de oxígeno y favorecer las reacciones de oxidación parcial de pequeño orden sobre las reacciones de combustión de alto orden competitivas y no deseadas . Cada uno de los microcanales de proceso 340 y 350 y el microcanal del oxidante 360 puede tener al menos una 23 dimensión interna de altura o anchura de hasta aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,5 mm. La otra dimensión interna de altura o anchura puede tener cualquier valor, por ejemplo, puede variar de aproximadamente 0,1 cm a aproximadamente 100 cm, y en una realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 75 cm, y en una realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 50 cm, y en una realización de aproximadamente 0,2 cm a aproximadamente 25 cm. La longitud de cada uno de los microcanales de proceso 340 y 350, y el microcanal del oxidante 360, puede tener cualquier valor, por ejemplo, las longitudes pueden variar de aproximadamente 1 cm a aproximadamente 500 cm, y en una realización de 1 cm a aproximadamente 250 cm, y en una realización de 1 cm a aproximadamente 100 cm, y en una realización de 1 cm a aproximadamente 50 cm, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 25 cm. Cada uno de los canales de intercambio de calor 380 y 390 puede tener al menos una dimensión interna de altura o anchura de hasta aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2 mm, y en una realización de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 mm. La otra dimensión interna puede variar de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 1 m, y en una realización de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 0,5 m, y en una realización de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 10 cm. La longitud de los canales de intercambio de calor puede variar de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 1 m, y en una realización de aproximadamente 1 cm a aproximadamente 0,5 m. Estos canales de intercambio de calor pueden tener microcanales . La separación entre cada microcanal de proceso 340 o 350 y el siguiente canal de cambiador de calor 380 o 390 adyacente puede variar de aproximadamente 0,05 mm a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 2 mm. El alojamiento 301, los microcanales de proceso 340 y 350, el microcanal del oxidante 360, y los canales de intercambio de calor 380 y 390 pueden fabricarse a partir de cualquier material que proporcione características suficientes de resistencia, estabilidad dimensional y transferencia de calor para permitir el funcionamiento del proceso de la invención. Estos materiales incluyen acero (por ejemplo, acero inoxidable, acero al carbono, y similares) ; monel; inconel ; aluminio, titanio; níquel, platino; rodio; cobre; cromo; latón; aleaciones de cualquiera de los metales anteriores; polímeros (por ejemplo, resinas termoestables) ; cerámicos; vidrio; materiales compuestos que comprenden uno o más polímeros (por ejemplo, resinas termoestables) y fibra de vidrio; cuarzo; silicio; o una combinación de dos o más de los mismos .
Como alternativa, la adición secuencial del oxígeno o la fuente de oxígeno al reactor de microcanales puede realizarse usando dispositivos diferentes, usando pequeños orificios o surtidores dentro de un dispositivo, o desde una membrana microporosa o una lámina de rociado alterna. La adición secuencial de oxígeno a las reacciones parciales de oxidación, y específicamente a las reacciones de deshidrogenación oxidativa, se describe en Tonkovich, Zilka, Jimenz, oberts, y Cox, 1996, "Experimental Investxgatxons of Inorganic Membrane Reactors : a Distributed Feed Approach for Partial Oxidation Reactions", Chemical Engineering Science, 51 (5) , 789-806) , que se incorpora a este documento como referencia. El proceso de la invención puede realizarse en un reactor de microcanales 100A que se ilustra en la Fig. 4. Haciendo referencia a la Fig. 4, el reactor de microcanales 100A contiene una serie de microcanales de proceso 104 que se extienden en paralelo entre sí y están dispuestos en filas 400. Las filas 400 se colocan en planos diferentes uno sobre otro. El reactor de microcanales 100A contiene también una serie de microcanales 420 del cambiador de calor que se extienden en paralelo entre sí y se disponen en filas 422. Las filas 422 de los microcanales del cambiador de calor 420 se colocan en planos diferentes uno sobre otro. Los microcanales del cambiador de calor 420 se extienden transversalmente respecto a y en contacto térmico con los microcanales de proceso 104. Las filas 422 de los microcanales del cambiador de calor 420, y las filas 400 de los microcanales de proceso 104 se colocan en planos alternados diferentes uno sobre otro.
El reactor de microcanales 100A contiene nueve filas 400 de canales de proceso 104, con seis microcanales de proceso 104 en cada fila 400 para un total de 54 microcanales de proceso 104. Debe entenderse, sin embargo, que el reactor de microcanales 100A puede contener cualquier número de microcanales de proceso 104, por ejemplo, cientos, miles, decenas de miles, cientos de miles, o millones de microcanales de proceso 104. Igualmente, el reactor de microcanales 100A contiene 10 filas 422 de microcanales del cambiador de calor 420. Cada fila 422 contiene 11 microcanales del cambiador de calor 420 para un total de 110 microcanales del cambiador de calor 420. Debe entenderse, sin embargo, que aunque el reactor de microcanales ilustrado contiene un total de 110 microcanales del cambiador de calor 420, pueden emplearse microcanales 420 del cambiador de calor adicionales, por ejemplo, miles, decenas de miles, cientos de miles, o millones de microcanales 420 del cambiador de calor en el reactor de microcanales 100A. Los microcanales de proceso 104 del reactor de microcanales 100A tienen secciones transversales en forma de cuadrados o rectángulos . La dimensión interna más pequeña para cada microcanal de proceso 104, ya se la altura o la anchura, puede ser de hasta aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,5 mm. La otra dimensión interna de altura o anchura puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 100 cm, y en una realización de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 25 cm. La longitud de cada microcanal de proceso 104 puede ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 500 cm, y en una realización de aproximadamente 1 a aproximadamente 250 cm, y en una realización de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 cm, y en una realización de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 cm, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 25 cm. Cada microcanal 420 del cambiador de calor puede tener una sección transversal en forma de cuadrado, rectángulo, triángulo, rombo, círculo o elipse y tiene una anchura o altura de aproximadamente 0,025 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2 mm. La longitud de cada microcanal 420 del cambiador de calor puede variar de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 1 metro, y en una realización de aproximadamente 1 cm a aproximadamente 0,5 metro. La separación entre cada fila 422 de microcanales 420 del cambiador de calor y la siguiente fila 400 adyacente de microcanales de proceso 104 puede variar de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 mm, y en una realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5 mm, y en una realización de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2 mm. Durante el funcionamiento del proceso de la invención, la composición reactiva y el producto fluyen a través de los microcanales de proceso 104 en la dirección indicada por la flecha 430. El catalizador 105 está contenido dentro de los microcanales de proceso 104. Un fluido de intercambio de calor circula a través de los microcanales 420 del cambiador de calor en la dirección indicada por la flecha 432. El reactor de microcanales 100A puede construirse a partir de cualquier material que proporcione características suficientes de resistencia, estabilidad dimensional y transferencia de calor para realizar el proceso de la invención. Los ejemplos de materiales adecuados incluyen acero (por e emplo, acero inoxidable, acero al carbono, y similares) , aluminio, titanio, níquel, y aleaciones de cualquiera de los metales anteriores, plásticos (por ejemplo, resinas epoxi, resinas curadas por rayos UV, resinas termoestables, y similares) , monel, inconel, cerámicos, vidrio, materiales compuestos, cuarzo, silicio, o una combinación de dos o más de los mismos. El reactor de microcanales 100A puede fabricarse usando técnicas conocidas incluyendo mecanizado por electrodescarga, mecanizado convencional, corte con láser, mecanizado fotoquímico, mecanizado electroquímico, moldeo, chorro de agua, estampación, ataque (por ejemplo, ataque químico, fotoquímico o con plasma) y combinaciones de los mismos . El reactor de microcanales 100A puede construirse formando capas o láminas con elementos retirados para permitir el paso del flujo. Puede ensamblarse un montón de láminas mediante enlace por difusión, soldadura con láser, soldadura fuerte por difusión, y métodos similares para formar un dispositivo integrado. El reactor de microcanales 100A tiene las cabeceras, pies, válvulas, tuberías de conducción, etc. apropiados para controlar la entrada de los reactivos, la salida del producto, y la circulación del fluido de intercambio de calor. Estos no se muestran en la Fig. 4, aunque los especialistas en la técnica pueden suministrarlos fácilmente.
La composición reactiva puede estar en forma de un fluido. Este fluido puede ser un líquido o un gas, y en una realización está en forma de un gas. Este fluido puede estar en forma de un gas que contiene gotas de liquido dispersas. La composición reactiva comprende al menos un reactivo de hidrocarburo. La pureza de la composición reactiva no es crítica, ya que es deseable evitar la presencia de compuestos que pueden envenenar el catalizador. Como resultado, la composición reactiva puede comprender adicionalmente impurezas tales como aire, dióxido de carbono, y similares. La composición reactiva puede incluir un material diluyente. Los ejemplos de dichos diluentes incluyen nitrógeno, helio, dióxido de carbono, agua líquida, vapor, y similares . La proporción en volumen de diluyente un reactivo de hidrocarburo en la composición reactiva puede variar de cero a aproximadamente 80% en volumen, y en una realización de cero a aproximadamente 50% en volumen. Sin embargo, un ventaja de al menos una realización de la invención es que es posible realizar el proceso de la invención sin usar tales diluyentes, ya que se puede proporcionar un proceso más eficaz y compacto. El reactivo de hidrocarburo puede comprender cualquier compuesto hidrocarburo que sea capaz de experimentar una reacción de oxidación o amoxidacíón, y es un fluido (y en una realización un vapor) a la temperatura y presión usadas en el interior de los microcanales de proceso. Los ejemplos incluyen compuestos alifáticos saturados (por ejemplo, alcanos) , compuestos alifaticos insaturados (por ejemplo, monoenos, polienos, y similares) , aldehidos, compuestos aromáticos sustituidos con alquilo, compuestos aromáticos sustituidos con alquileno, y similares. Los compuestos alifaticos saturados incluyen alcanos que contienen de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono por molécula, y en una realización de 1 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 6 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 4 átomos de carbono. Éstos incluyen metano, etano, propano, isopropano, butano, isobutano, los pentanos, los hexanos, los heptanos, los octanos, los nonanos, los decanos, y similares. Los compuestos alifáticos insaturados incluyen alcanos o alquílenos que contienen 2 a aproximadamente 20 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamen e 14 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 6 átomos de carbono por molécula, y en una realización de 2 a aproximadamente 4 átomos de carbono. Éstos incluyen etileno; propileno; 1-buteno; 2-buteno; isobutileno; 1-penteno; 2-penteno; 3-metil-l- buteno; 2-metil-2-buteno; 1-hexeno; 2, 3-dimetil-2-buteno; 1-hepteno; 1-octeno; 1-noneno; 1-deceno; y similares . Los compuestos alifáticos insaturados pueden comprender polienos. Éstos incluyen dienos, tríenos, y similares. Estos compuestos puede contener de 3 a aproximadamente 20 átomos de carbono por molécula, y en una realización de 3 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 3 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 3 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y en una realización de 3 a aproximadamen e 12 átomos de carbono, y en una realización de 3 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 4 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 4 a aproximadamente 6 átomos de carbono. Los ejemplos incluyen 1, 2-propadieno (conocido también como aleño); 1 , 3 -butadieno; 2-metil-1, 3 -butadieno (conocido también como isopreno) ; 1, 3-pentadieno; 1,4-pentadieno; 1,5-hexadieno; 2 , 4-hexadieno; 2 , 3-dimetil-1, 3 -butadieno; y similares . Los aldehidos pueden ser saturados o insaturados . Pueden ser alifáticos o aromáticos. Los aldehidos puede contener de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono por molécula, y en una realización de 1 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 átomos de carbono. Los ejemplos incluyen formaldehído; acetalde ído; propionalde ído; n-butiraldehído; n-valeraldehído; caproaldehído ; acroleína; tran-2-cis-6-nonadienal ,- n-hepti1aldehido; trans-2-hexenal ; hexadeconal ; benzaldehído; fenilacetaldehído; o-tolualdehído; m-tolualdehído; p-tolualdehxdo ; salicilaldehído; p-hidroxibenzaldehido; y similares. Los compuestos aromáticos sustituidos con alquilo o alquileno pueden contener uno o más sustituyentes alquilo o alquileno. Estos compuestos pueden ser monociclicos (por ejemplo, fenilo) o policíclicos (por ejemplo, naftilo) . Estos compuestos incluyen compuestos aromáticos sustituidos con alquilo que contiene uno o más grupos alquilo que contienen de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 4 átomos de carbono . Éstos incluyen también los compuestos aromáticos sustituidos con alquileno que contienen uno o más grupos alquileno que contienen de 2 a aproximadamente 20 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 4 átomos de carbono. Los ejemplos incluyen tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno, hemimeliteno, pseudocumeno, mesitileno, prehniteno, isodureno, duxeno, pentametilbenceno, hexametilbenceno, etilbenceno, n-propilbenceno, eumeno, n-butilbenceno, isobu ilbenceno, sec-butilbenceno, terc-butilbenceno, p-cimeno, estireno, y similares. El oxígeno o la fuente de oxígeno pueden comprender oxígeno molecular, aire u otros oxidantes, tales como óxidos de nitrógeno, que pueden funcionar como fuente de oxígeno. La fuente de oxígeno puede ser dióxido de carbono, monóxido de carbono o un peróxido (por ejemplo, peróxido de hidrógeno) . Pueden usarse también mezclas gaseosas que contienen oxígeno, tales como mezclas de oxígeno y aire, o mezclas de oxígeno y un gas inerte (por ejemplo, helio, argón, etc.) o un gas diluyente (por ejemplo, dióxido de carbono, agua vapor, etc.) . La proporción molar del reactivo de hidrocarburo a oxígeno puede variar de aproximadamente 0,2:1 a aproximadamente 8:1, y en una realización de aproximadamente 0,5:1 a aproximadamente 4:1, y en una realización de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 3:1. En una realización, la proporción molar es de aproximadamente 2:1 o mayor, y en una realización de aproximadamente 2,5:1 o mayor. En una realización, la proporción molar es de aproximadamente 1,8 o menor. El amoniaco puede obtenerse de cualquier fuente . Cuando se usa, la proporción molar del reactivo de hidrocarburo a amoniaco puede variar de aproximadamente 0,5:1 a aproximadamente 5:1, y en una realización de aproximadamente 0,5:1 a aproximadamente 2:1. El catalizador puede comprender cualquier catalizador que sea útil como catalizador de oxidación o amoxidación. El catalizador puede comprender un metal, óxido metálico u óxido metálico mixto de un metal seleccionado entre Mo, W, V, Nb, Sb, Sn, Pt, Pd, Cs, Zr, Cr, Mg, Mn, Ni, Co, Ce, o una mezcla de dos o más de los mismos. Estos catalizadores pueden comprender también uno o más metales alcalinos o metales alcalinotérreos u otros metales de transición, metales de tierras raras, o lantánidos . Pueden estar presentes elementos adicionales tales como P y Bi . El catalizador puede estar soportado y, si lo está, los materiales de soporte útiles incluyen óxidos metálicos (por ejemplo, alúmina, titania, zirconia) , sílice, materiales mesoporosos, zeolitas, materiales refractarios, o combinaciones de dos o más de los mismos . El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula MOiaWaBitFecCOd ieSifKgSnuOx en la que: a está entre 0 y 5, b está entre 0,5 y 5, c está entre 0,1 y 10, d está entre 0,5 y 10, e está entre 0 y 10, f está entre 0 y 15, g está entre 0 y 1, h está entre 0 y 2, y x es la cantidad de oxígeno unido a los otros elementos y depende de sus estados de oxidación. Estos catalizadores se describen en la Patente de Estados Unidos N° 6.251.821 Bl como que son útiles para preparar acroleina a partir de propileno por oxidación. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula MoaBibPcX1dX2eX3fX4gOh en la que X1 es V, Nb, Ta, Cr, W, Ga, Ce y/o La; X2 es Li, Na, , Rb, Cs, Cu, Ag, Au, Pd y/o Pt; X3 es Sn, Pb, Sb, Bi, Te, Fe, Co y/o Ni; X4 es Si, Al, Ti y/o Zr; a es de 0 a 2 ; d es de 0 a 2 , con la condición de que la suma de a y d sea al menos 0,20; b es de 0 a 1,5, c es de 0 a 10, con la condición de que la suma de b y c sea al menos 0,1; e es de 0 a 0,5, f es de 0 a 0 , 5 , g es de 0 a 20 y h es un número distinto de cero que se determina por la valencia y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.252.22 Bl como que es útil para convertir propano en acroleina. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula en la que X1 es Ni y/o Co; X2 es Ti, un metal alcalino y/o un metal alcalinotérreo; X3 es Zn, P, As, B, Sb, Sn, Ce, Pb, y/o W; X4 es Si, Al, Ti y/o Zr; a es de 0,5 a 5; b es de 0,01 a 5, y en una realización de 2 a 4; c es de 0 a 10, y en una realización de 3 a 10; d es de 0 a 2 , y en una realización de 0,02 a 2; e es de 0 a 8, y en una realización de 0 a 5; f es de 0 a 10; y n es un número que se determina por la valencia y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno. Estos catalizadores se describen en la Patente de Estados Unidos N° 6 . 395 . 936 Bl como que son útiles para la oxidación de propileno a acroleína. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula [BinAaOx] [(100-z) %EeFefNigMomOy+z% Si02] en la que A es al menos un elemento seleccionado entre el grupo compuesto por B, P y Mo; E es al menos un elemento que tiene la valencia atómica de 2; cuando m es 1, n es de 0,001 a 3,3, a es de 0 a 3, e es de 0 a 3, f es 0,01 a 5, 5, g es de 0,1 a 5, y z es de 0 a 90; y x e y son números tales que se satisfacen las necesidades de valencia de los otros elementos para oxígeno en la fase catalítica de núcleo y carcasa, respectivamente. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.410.800 Bl como que es útil para la oxidación de propileno a acroleína. Esta patente se incorpora a este documento como referencia . El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por las fórmulas o Nia^Cos^Fea^Po^sBii.oMog^MncisCrcosBacoTZro^oia o^vOx en la que x es la cantidad de oxígeno unida a los otros elementos y depende de su estado de oxidación. Estos catalizadores se describen en la Patente de Estados Unidos N° 6.437.193B1 como que son útiles para la oxidación de propileno a acroleína. Esta patente se incorpora a este documento como referencia.
El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula BibMocVvAaDaEeOx en la que A es uno o más de K, Na, Li, Cs y TI; D es uno o más de Fe, Ni, Co, Zn, Ce o La; E es uno o más de W, Nfc>, Sb, Sn, P, Cu, Pb, B, Mg, Ca o Sr; cada uno de a, d y e es de 0 a 10; b es 0, de 1 a 10; c es de 0,1 a 20; v es de 0,1 a 10; c:b es de 2:1 a 30:1; v:b es de 1,5 a 8:1; y x se determina por la frecuencia y la valencia de los elementos distintos de oxígeno en la fórmula anterior. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 5.198.580 como que es útil para la conversión de propano a ácido acrílico, propileno, acroleína y ácido acético. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula en la que M1 es Co, Ni, Mg, Zn, Mn y/o Cu; M2 es , V, Te, Nb, P, Cr, Fe, Sb, Ce, Sn y/o La; a es de 0,5 a 1,5, b es de 0 a 0,5; y x es un número que se determina por la valencia y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno. Estos catalizadores se describen en las Patentes de Estados Unidos N° 6.388.129B1; 6.423.875B1; y 6.426.433B1 como que son útiles para la conversión de propano a acroleína y/o ácido acrílico. Estas patentes se incorporan a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula AaBbCcCadFeeBifMo12Ox en la que A es uno o más de Li, Na, , b o Cs; B es uno o más de Mg, Sr, Mn, Ni, Co o Zn; C es uno o más de Ce, Cr, Al, Sb, P, Ge, Sn, Cu, V o W; a es de 0,01 a 1,0; b y e son de 1,0 a 10; c es de 0 a 5,0, y en una realización de 0,05 a 5,0, y en una realización de 0,05 a 4,0; d y f son de 0,05 a 5,0; y x es un número determinado por las necesidades de valencia de los otros elementos presentes . Estos catalizadores se describen en la Patente de Estados Unidos N° 6.268.529B1 como que son útiles para la conversión de propano a acroleína y ácido acrilico. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula Mo12V ,sSro,5 2,4Cu2,2Ox en la que x es la cantidad de oxigeno unida a los otros elementos y depende de su estado de oxidación. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.310.240B1 como que es útil en la conversión de acroleína a ácido acrilico. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula MoaWbvcAdBeOx en la que A es Fe, Cu, Bi, Cr, Sn, Sb, Ni, Co, n, Ce o TI ; B es un metal alcalino o alcalinotérreo; y a, b, c, d, e y x respectivamente indican la proporción atómica para Mo, VI, V, A, B y 0. Cuando a es 10, b es de 1,5 a 4, c es de 1 a 5, d es de 1 a 4 , e es de 0 a 2 , y x se determina de acuerdo con los estados de oxidación de los otros elementos . Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.384.275B2 como que es útil para la conversión de acroleína a ácido acrllico. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula Moi2VaX1bX2cX3dX4eX5fX6gOJ1 en la que X1 es W, Nb, Ta, Cr y/o Ce; X2 es Cu, Ni, Co, Fe, Mn y/o n; X3 es Sb y/o Bi; X4 es uno o más metales alcalinos; X5 es uno o más metales alcalinotérreos ; Xs es Si, Al, Ti y/o Zr; a es de 1 a 6; b es de 0,2 a 4; c es de 0,5 a 18; d es de 0 a 40; e es de 0 a 2; f es de 0 a ; g es de 0 a 40 y n es un número que se determina por la valencia y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.403.829B2 como que es útil para la conversión de acroleína a ácido acrílico. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula MoaVbWcCudXeOg en la que X es al menos un elemento seleccionado entre el grupo compuesto por Mg, Ca, Sr y Ba, y a, b, c, d, e, y g son proporciones atómicas respectivamente de Mo, V, W, Cu, X y 0 tales que cuando a es 12, b está en el intervalo de 2 a 14, c en el intervalo de 0 a 12 , d en el intervalo de 0 a 6 excluyendo 0 (de 0,1 a 6, por ejemplo), e está en el intervalo de 0 a 3 , y g es un número a determinar según los estados oxidados de los elementos. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.429.332B1 como que es útil para la conversión de acroleína a ácido acrílico. Esta patente se incorpora a este documento como referencia.
El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula MOaWbBicFeaAeBfCgDhEiOx en la que: A es Ni o Co; B es Na, K, Rb, Cs o TI; C es un metal alcalinotérreo; D es P, Te, Sb, Sn, Ce, Pb, Nb, Mn, As, B o Zn; y E es Si, Al, Ti o Zr. Cuando a es 12 , b es de 0 a 10, c es de 0 a 10, d es de 0 a 10, e es de 2 a 15, f es de 0 a lO, g es de O a lO, h es de 0 a 4, i es de ü a 30, y se determina por el grado de oxidación de cada uno de los elementos. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.383.973B1 como que es útil para la conversión de propileno, isobutileno, t-butanol o metil-t-butil éter a (met) acroleína o ácido (met) acrilico . Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación representado por la fórmula MoaPbAcBaCeDfOx en la que A es al menos un elemento seleccionado entre el grupo compuesto por As, Sb, Ge, Bi, Zr, Ce y Se; B es al menos un elemento seleccionado entre el grupo compuesto por Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Co, Sn, Ag, Zn, Pd, Rh y Te; C es al menos un elemento seleccionado entre el grupo compuesto por V, W y Nb; D es al menos un elemento seleccionado entre el grupo compuesto por metales alcalinos, metales alcalinotérreos y TI, y a, b, c, d, e, f, y x son proporciones atómicas respectivamente de Mo, P, A, B, C, D, y O tales que cuando a es 12, b es un número en el intervalo de 0,5 a 4, y en una realización de 0,5 a 3; c está en el intervalo de 0 a 5, y en una realización de 0,01 a 3; d en el intervalo de 0 a 3, y en una realización de 0,01 a 2; e está en el intervalo de 0 a 4 , y en una realización de 0,01 a 3; f está en el intervalo de 0,01 a 4, y en una realización de 0,01 a 3, y x es un número a determinar por los estados oxidados de los elementos. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 5.618.974 como que es útil para la conversión de metacroleína, isobutil aldehido, o ácido isobutirico a ácido metacrílico. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de oxidación que contiene Mo, V, Nb y Pd, o Mo, La, V y Pd. Los ejemplos específicos incluyen MoV0,396Nbo,128 d-0, 000384 y oV0jS28 0(000288L30, 00001 Estos catalizadores se describen en la Patente de Estados Unidos N° 6.274.764B1, que se incorpora a este documento como referencia. La Patente de Estados Unidos N° 6.143.921, que se incorpora a este documento como referencia, describe tres catalizadores de oxidación, pudiendo usarse cualquiera de ellos en el proceso de la invención. El primer catalizador está representado por la fórmula Moa bNbcPdti, en la que: a es de 1 a 5; b es de 0 a 0,5; c es de 0, 01 a 0 , 5 ; y d es de 0 a 0,2. Los valores numéricos de a, b, c y d representan las proporciones relativas de átomo-gramo de los elementos Mo, V, Nb y Pd, respectivamente, en el catalizador. Los elementos están presentes en combinación con el oxígeno en forma de diversos óxidos. El segundo catalizador tiene una composición que comprende los elementos Mo, V, Pd, Nb, La, y X donde X es Al, Ga, Si o Ge en forma de óxidos en la proporción MOaYbLacPddNbe f en la que: a es 1; b es de 0,01 a 0,9; c es > 0 a 0,2; d es > 0 a 0,2; e es > 0 a 0,2; y f es > 0 a 0,3. El tercer catalizador se forma a partir de una composición calcinada representada por la fórmula MoaVb]Xrb0Xd, en la que X es al menos un elemento promotor seleccionado entre el grupo compuesto por: P, B, Hf, Te y As; a es aproximadamente de 1 a 5; b es 1; c es de aproximadamente 0,01 a 0,5; y d es de aproximadamente 0 a 0,1. El catalizador puede ser un catalizador de oxidación que comprende en combinación con oxígeno los elementos molibdeno, vanadio, niobio y oro de acuerdo con la fórmula: MOaWbA cVa eYf en la que: Y es uno o más elementos seleccionados entre el grupo compuesto por Cr, Mn, Ta, Ti, B, Al, Ga, En, Pt, Zn, Cd, Bi, Ce, Co, Rh, Ir, Cu, Ag, Fe, Ru, Os, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Hf, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, TI, U, Re, Te, La y Pd; a, b, c, d, e y f representan las proporciones átomo-gramo de los elementos tales que 0 < a < 1; 0 < b < 1; a+b = 1;10~5 < c < 0,02; 0 < d < 2; 0 < e < 1; y 0 < f < 2. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.333.444B1 como que es útil para la oxidación de etano o etileno a ácido acético. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede ser un catalizador de oxidación que tiene una composición calcinada representada por la fórmula MoaVNbcPdd, en la que: a es de 1 a 5; b es de 0 a 0,5; c es de 0,01 a 0,5; y d es de 0 a 0,2, Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 6.383.977B1 para convertir etano en ácido acético. Esta patente se incorpora a este documento como referencia.
La Patente de Estados Unidos N° 6.441.227B1, que se incorpora a este documento como referencia, describe dos catalizadores de oxidación que pueden usarse por separado o en combinación entre sí en el proceso de la invención. El primer catalizador es un óxido metálico mixto representado por la fórmula MoaPdbBicFedX1eX2fX3gOz en la que: X1 es al menos uno o más de Co, Ni, V, Pt o Rh; X2 es al menos uno o más de Al, Ga, Ge, n, Nb, Zn, Ag, P, Si o W; X3 es al menos uno o más de K, Mg, Rb, Ca, Sr, Ba, Na o En; O es oxígeno, y a es 1; 0 < b < 0,3; 0 < c < 0,9; 0 < d < 0,9; 0 < e < 0 , 9 ; 0 < f < 0,9; 0 < g < 0,3; y z es un número que satisface las valencias de los otros elementos en la fórmula. Este catalizador se describe como que es útil para convertir olefinas a aldehidos alfa-beta insaturados . El segundo catalizador es un óxido metálico representado por la fórmula MoalVblAlclXdlYeiOzl en la que X es W o Mn o ambos; Y es al menos uno o más de Pd, Sb, Ca, P, Ga, Ge, Si, Mg, Nb o K; O es oxígeno, y ax es 1; bx es de 0,01 a 0,9; 0 < cx < 0,2; 0 < dx < 0 , 5 ; 0 < ex < 0,5; y z, es un número que satisface las valencias de los otros elementos en la fórmula. Este catalizador se describe como que es adecuado para convertir un aldehido alfa-beta insaturado en un ácido carboxílico alfa-beta insaturado. El catalizador puede comprender un catalizador de amoxidación representado por la fórmula Aa bCscMgdNieFefBigMo12Ox en la que A es uno o más de los elementos seleccionados entre Co, Mn, Cr, P, Sb, Te, Na, Ce o W, a es un número de 0 a 5; b es un número de 0 a 0,4; c es un número de 0 a 0,4, con la condición de que la suma de b y c sea de 0,1 a 0,4; d, e, f, y g son números de aproximadamente 0,2 a 10, y es un número determinado por las necesidades de valencia de los otros elementos. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 5.093.299 como que es útil para la conversión de una olefina (por ejemplo, propileno o isobutileno) al nitrilo insaturado correspondiente (por ejemplo, acrilonitrilo o metacrilonitrilo) haciendo reaccionar la olefina, amoniaco y oxígeno en presencia del catalizador anterior. Esta patente se incorpora a este documento como referencia. El catalizador puede comprender un catalizador de amoxidación representado por la fórmula VSbaMmNnOx en la que a es de 0,5 a 2; es uno o más de Sn, Ti, Fe o Ga,-m es de 0,05 a 3; N es uno o más de: , Bi, Mo, Li, Mg, P, Zn, Mn, Te, Ge, Nb, Zr, Cr, Al, Cu, Ce o B; n es de 0 , 0 a 0,5; y x es un número determinado por el grado de oxidación de cada uno de los otros elementos. Este catalizador se describe en la Patente de Estados Unidos N° 5.258.543 como que es útil para la amoxidación de monoolefinas C3 a C5 a nitrilos acíclicos alfa,beta-monoinsaturados (por ejemplo, acrilonitrilo) que tienen de 3 a 5 átomos de carbono. La Patente de Estados Unidos N° 6.486.091B1, que se incorpora a este documento como referencia, describe un catalizador de amoxidación representado por la fórmula BiaMobVcSbdNbeAfBgOx en la que: A es uno o más elementos seleccionados entre los grupos VB (por ejemplo, V, Nb, Ta) , VIB (por ejemplo, Cr, Mo, W) , VIIB (por ejemplo, Mri, Te, Re) o VIII (por ejemplo, Fe, Co, Ni) de la tabla periódica; B es al menos un promotor alcalino seleccionado entre los grupos IA (por ejemplo, Li, Na, K) o IIA (por ejemplo, Mg, Ca) de la tabla periódica; a es de 0, 01 a 12 ; b es de 0,01 a 12; c es de 0,01 a 2; d es de 0,01 a 10; e es de 0,01 a 1; f es de 0 a 2; g es de 0 a 1; y x es el número de átomos de oxígeno necesario para satisfacer las necesidades de valencia de los elementos presentes. Este catalizador se describe como que es útil para convertir olefinas en nitrilos insaturados . En una realización, el catalizador es distinto de un catalizador basado en óxido de vanadio y fósforo. En una realización' el catalizador es distinto de un catalizador representado por la fórmula V2O5/P2O5/ ÍO2. El catalizador puede tener cualquier tamaño y configuración geométrica que se ajusta en el interior de los microcanales de proceso 104. El catalizador puede estar en forma de sólidos en forma de partículas (por ejemplo, gránulos, polvo, fibras, y similares) que tiene un diámetro medio de partícula de aproximadamente 1 a aproximadamente 1000 µp?, y en una realización de aproximadamente 10 a aproximadamente 500 µt?, y en una realización de aproximadamente 25 a aproximadamente 250 µt?. El catalizador puede estar compuesto por una estructura porosa tal como una espuma, fieltro, guata o una combinación de los mismos. El término "espuma" se usa en este documento para referirse a una estructura con paredes continuas que definen poros por toda la estructura. El término "fieltro" se usa en este documento para referirse a una estructura de fibras con espacios intersticiales entre ellas. El término "guata" se usa en este documento para referirse a una estructura de hebras enredadas, tal como lana de acero. El catalizador puede tener una estructura de panal, o la estructura de una aleta insertable. La aleta puede tener canales rectos o puede tener la forma de una aleta con fleje saliente. El número de aletas por pulgada puede variar de aproximadamente 4 a aproximadamente 90. Las aletas pueden tener un espesor de aproximadamente 0,02 a aproximadamente 2,5 mm. El catalizador puede estar en forma de estructura de flujo directo tal como un fieltro con un hueco adyacente, una espuma con un hueco adyacente, una estructura de aletas con huecos, un revestimiento sobre cualquier sustrato insertado, o una gasa que es paralela a la dirección de flujo con un hueco correspondiente para el flujo. Un ejemplo de estructura de flujo directo se ilustra en la Fig.. 5. En la Fig. 5, el catalizador 106 está contenido dentro del microcanal de proceso 104. Un paso 500 abierto permite el flujo de fluido a través del microcanal de proceso 104 en contacto con el catalizador 106 como se indica mediante las flechas 502 y 504. El catalizador puede estar en forma de estructura de flujo a través tal como una espuma, guata, gránulo o polvo, o gasa. Un ejemplo de estructura de flujo a través se ilustra en la Fig. 6. En la Fig. 6, el catalizador de flujo a través 106 está contenido dentro del microcanal de proceso 104 y el fluido circula a través el catalizador 106 como se indica mediante las flechas 600 y 602. El catalizador puede revestirse directamente sobre las paredes interiores de los microcanales de proceso, crecer sobre las paredes desde la solución, o recubrirse in situ sobre una estructura de aleta. El catalizador puede estar en forma de una sola pieza de material contiguo poroso, o muchas piezas en contacto físico. En una realización, el catalizador está compuesto por un material contiguo y tiene una porosidad contigua tal que las moléculas pueden difundirse a través el catalizador. En esta realización, los fluidos circulan a través el catalizador en vez de alrededor de él . En una realización, el área transversal del catalizador ocupa aproximadamente del 1 a aproximadamente el 99%, y en una realización de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 95% del área transversal de los microcanales de proceso. El catalizador puede tener un área superficial, medida por BET, mayor de aproximadamente 0,5 m2/g, y en una realización mayor de aproximadamente 2 m2/g. El catalizador puede comprender un soporte poroso, una capa interfacial sobre el soporte poroso, y un material catalítico sobre la capa interfacial. La capa interfacial puede ser la solución depositada sobre el soporte o puede depositarse por deposición de vapor química o deposición de vapor física. En una realización el catalizador tiene un soporte poroso, una capa tampón, una capa interfacial, y un material catalítico. Cualquiera de las capas anteriores puede ser continua o discontinua tal como en forma de manchas o puntos, o en forma de una capa con huecos u orificios. El catalizador puede estar soportado sobre un sustrato poroso que tiene una porosidad de al menos aproximadamente el 5% medida por porosimetría de mercurio y un tamaño medio de poro (suma de los diámetros de poro dividida por el número de poros) de aproximadamente 1 a aproximadamente 1000 µp?. El soporte poroso puede ser un cerámico poroso o una espuma metálica. Otros soportes porosos que pueden usarse incluyen carburos, nitruros, y materiales compuestos. El soporte poroso puede tener una porosidad de aproximadamente el 30% a aproximadamente el 99%, y en una realización de aproximadamente el 60% a aproximadamente el 98%. El soporte poroso puede estar en forma de una espuma, fieltro, guata, o una combinación de los mismos . Las células abiertas de la espuma metálica pueden variar de aproximadamente 20 poros por pulgada (ppp) a aproximadamente 3000 ppp, y en una realización de aproximadamente 20 a aproximadamente 1000 ppp, y en una realización de aproximadamente 40 a aproximadamente 120 ppp. El término "ppp" se refiere al mayor número de poros por pulgada (en materiales isotrópicos la dirección de medida es irrelevante; sin embargo, en materiales anisotrópicos, la medida se realiza en la dirección que maximiza el número de poros) . La capa tampón, cuando está presente, puede tener una composición y/o densidad diferente que el soporte y las capas interfaciales, y en una realización tiene un coeficiente de expansión térmica que es intermedio entre los coeficientes de expansión térmica del soporte poroso y la capa interfacial . La capa tampón puede ser un óxido metálico o un carburo metálico. La capa tampón puede estar compuesta por A1203, Ti02, Si02/ Zr02, o una combinación de los mismos. La A1203 puede ser -??203, ?-??203 o una combinación de los mismos. La oc-Al203 proporciona la ventaja de tener una resistencia excelente a la difusión del oxígeno. La capa tampón puede estar formada por dos o más subcapas composicionalmente diferentes. Por ejemplo, cuando el soporte poroso es metal, por ejemplo una espuma de acero inoxidable, puede usarse una capa tarapón formada por dos sub-capas composicionalmente diferentes. La primera subcapa (en contacto con el soporte poroso) puede ser 1O2. La segunda subcapa puede ser a-??203 que se pone sobre el Ti02. En una realización, la subcapa de CC-AI2O3 es una capa densa que proporciona protección a la superficie metálica subyacente. Una capa interfacial menos densa, de elevada área superficial tal como alúmina puede depositarse después como soporte para la capa catalíticamente activa . El soporte poroso puede tener un coeficiente de expansión térmica diferente del de la capa interfacial . En tal caso, puede ser necesaria una capa tampón para hacer de transición entre los dos coeficientes de expansión térmica. El coeficiente de expansión térmica de la capa tampón puede adaptarse controlando su composición para obtener un coeficiente de expansión que sea compatible con los coeficientes de expansión del soporte poroso y las capa interfaciales. La capa tampón debería estar libre de aberturas y orificios para proporcionar una mejor protección del soporte subyacente. La capa tampón puede ser no porosa. La capa tampón puede tener a espesor que es menor que la mitad del tamaño medio de poro del soporte poroso. La capa tampón puede tener un espesor de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 µp?, y en una realización de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 µ??. En una realización de la invención, la adhesión y la estabilidad química adecuadas pueden obtenerse sin una capa tampón. En esta realización puede omitirse la capa tampón. La capa interfacial puede estar compuesta por nitruros, carburos, sulfuros, haluros, óxidos metálicos, carbono, o una combinación de los mismos . La capa interfacial proporciona una elevada área superficial y/o proporciona una interacción catalizador-soporte deseable para catalizadores soportados. La capa interfacial puede estar compuesta por cualquier material que se usa habitualmente como soporte para catalizador. La capa interfacial puede estar compuesta por un óxido metálico. Los ejemplos de óxidos metálicos que pueden usarse incluyen ?-??203, Si02, Zr02, Ti02, óxido de volframio, óxido de magnesio, óxido de vanadio, óxido de cromo, óxido de manganeso, óxido de hierro, óxido de níquel, óxido de cobalto, óxido de cobre, óxido de zinc, óxido de molibdeno, óxido de estaño, óxido de calcio, óxido de aluminio, óxido (s) de la serie de los lantánidos, zeolita(s) y combinaciones de los mismos . La capa interfacial puede servir como capa catalíticamente activa sin depositar sobre la misma ningún material catalíticamente activo adicional. Normalmente, sin embargo, la capa interfacial se usa en combinación con una capa catalíticamente activa. La capa interfacial puede estar formada también por dos o más subcapas composicionalmente diferentes. La capa interfacial puede tener un espesor que es menor que la mitad del tamaño · medio de poro del soporte poroso. El espesor de la capa interfacial puede variar de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 100 µp?, y en una realización de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 µp?. La capa interfacial puede ser cristalina o amorfa. La capa interfacial puede tener un área superficial BET de al menos aproximadamente 1 m2/g. El catalizador puede comprender cualquiera de los materiales catalíticos analizados anteriormente depositado sobre la capa interfacial. Como alternativa, el material catalítico puede depositarse simultáneamente con la capa interfacial . La capa de catalizador puede dispersarse íntimamente sobre la capa interfacial . Que la capa de catalizador se "disponga sobre" o se "deposite sobre" la capa interfacial incluye el entendimiento convencional de que las partículas microscópicas de catalizador se dispersan sobre la superficie de la capa de soporte (es decir, la capa interfacial) , en grietas en la capa soporte, y en poros abiertos en la capa soporte. El tiempo de contacto de los reactivos y/o productos con el catalizador 106 dentro de los microcanales de proceso 104 puede variar de aproximadamente 0,1 ms a aproximadamente 100 segundos, y en una realización de aproximadamente 0,1 ms a aproximadamente 20 segundos, y en una realización de aproximadamente 0,1 ms a aproximadamente 10 segundos, y en una realización de aproximadamente 0,1 ms a aproximadamente 5 segundos, y en una realización de aproximadamente 0,1 ms a aproximadamente 1 segundo, y en una realización de aproximadamente 1 ms a aproximadamente 750 ms, y en una realización de aproximadamente 5 ms a aproximadamente 750 ms, y en una realización de aproximadamente 10 a aproximadamente 500 ms, y en una realización de aproximadamente 10 a aproximadamente 250 ms . La velocidad espacial (o velocidad espacial por hora de gas) para la circulación de la composición reactiva y del producto a través de los microcanales de proceso puede ser de al menos aproximadamente 100 hr"1 (litros normales de hidrocarburo/hora/litro de cámara de reacción) o al menos de aproximadamente 100 mlpies/ (g catalizador) (hr) . La velocidad espacial puede variar de aproximadamente 100 a 52 aproximadamente 2.000.000 hr^1 basada en el volumen de los microcanales de proceso, o de aproximadamente 100 a aproximadamente 2.000.000 mlpies/ (g catalizador) (hr) . En una realización, la velocidad espacial puede variar de aproximadamente 500 a aproximadamente 1.000.000 hr"1, o de aproximadamente 500 a aproximadamente 1.000.000 mlpies/ (g catalizador) (hr) , y en una realización de aproximadamente 1000 a aproximadamente 1.000.000 hr-1, o de aproximadamente a 1000 a aproximadamente 1.000.000 mlpies/ [g catalizador) (hr) . La temperatura de la composición reactiva que entra en los microcanales de proceso 104 puede variar de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 1000°C, y en una realización de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 700°C, y en una realización de aproximadamente 150°C a aproximadamente 600 °C, y en una realización de aproximadamente 200°C a aproximadamente 600 °C. En una realización la temperatura puede estar en el intervalo de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 500 °C, y en una realización de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 440 °C, y en una realización de aproximadamente 200°C a aproximadamente 300°C. En una realización, la temperatura puede estar en el intervalo de aproximadamente 335 CC a aproximadamente 1000 °C . La composición reactiva que entra en los microcanales de proceso 104 puede estar a una presión de al menos aproximadamente 0,5 atmósferas, y en una realización a al menos aproximadamente 0,9 atmósferas. En una realización la presión puede variar de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 100 atmósferas, y en una realización de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 50 atmósferas, y en una realización de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 40 atmósferas, y en una realización de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 35 atmósferas . La pérdida de carga de los reactivos y/o productos que circulan a través de los microcanales de proceso 104 puede variar de aproximadamente 30 libras por pulgada cuadrada (0,21 MPa) por pie (30,48 cm) de longitud del microcanal de proceso (psi/pie) , y en una realiza de hasta aproximadamente 15 psi/pie, y en una realización de hasta 5 psi/pie, y en una realización de hasta aproximadamente 2 psi/pie. El flujo de los reactivos y/o productos a través de los microcanales de proceso puede ser laminar o en transición, y en una realización es laminar. El número de Reynolds para el flujo de los reactivos y/o productos a través de los microcanales de proceso puede ser de hasta aproximadamente 4000, y en una realización de hasta aproximadamente 2300, y en una realización en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 2000, y en una realización de aproximadamente 100 a aproximadamente 1500. El fluido de intercambio de calor que entra en los canales de intercambio de calor puede tener una temperatura de aproximadamente -70 °C a aproximadamente 650°C, y en una realización de aproximadamente 0°C a aproximadamente 500 °C, y en una realización de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 300°C. El fluido de intercambio de calor que sale de los canales de intercambio de calor puede tener una temperatura en el intervalo de aproximadamente -60 °C a aproximadamente 630°C, y en una realización de aproximadamente 10 °C a aproximadamente 490°C. El tiempo de residencia del fluido de intercambio de calor en los canales de intercambio de calor puede variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 1000 ms, y en una realización de aproximadamente 1 a aproximadamente 500 ms, y en una realización de 1 a aproximadamente 100 ms. La pérdida de carga para el fluido de intercambio de calor según circula a través de los canales de intercambio de calor puede variar de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 50 psi/pie, y en una realización de aproximadamente 1 a aproximadamente 25 psi/pie. El flujo del fluido de intercambio de calor a través de los canales de intercambio de calor puede ser laminar o en transición, y en una realización es laminar. El número de Reynolds para el flujo de fluido de intercambio de calor que circula a través de los canales de intercambio de calor puede ser de hasta aproximadamente 4000, y en una realización de hasta aproximadamente 2300, y en una realización en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 2000, y en una realización de aproximadamente 10 a aproximadamente 1500. El producto que sale del reactor de microcanales puede estar a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 100°C a aproximadamente 1000°C, y en una realización de aproximadamente 200 °C a aproximadamente 800 °C, y en una realización de aproximadamente 300 °C a aproximadamente 600 C; y durante la etapa (C) puede enfriarse a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 3000C, y en una realización de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 200 °C, y en una realización de aproximadamente 50 C a 150 °C, y en una realización de aproximadamente 50 °C a aproximadamen e 100 °C, en de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 ms, y en una realización de aproximadamente 5 a aproximadamente 75 ms, y en una realización de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 ms, y en una realización de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 ms . El producto formado mediante el proceso de la invención puede comprender un compuesto oxigenado o un nitrilo. Los compuestos oxigenados incluyen alcoholes, epóxidos, aldehidos, ácidos carboxílicos , anhídridos de ácido carboxílico, esteres, y similares. Los compuestos oxigenado incluyen, con la excepción de epóxidos y ásteres, uno o más de los compuestos oxigenados indicados anteriormente que contienen de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono por molécula, y en una realización de 1 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 átomos de carbono, y en una realización de aproximadamente 2 a aproximadamente 4 átomos de carbono por molécula. Los epóxidos y esteres deben contener al menos 2 átomos de carbono, aunque por lo demás incluirían compuestos dentro de los intervalos indicados anteriormente, por ejemplo, de 2 a aproximadamente 20 átomos de carbono, etc. Los alcoholes incluyen monooles y polioles. Los ejemplos específicos incluyen metanol, alcohol etílico, alcohol propilico, alcohol butílico, alcohol isobutílico, alcohol pentílico, alcohol ciclopentílico, alcohol crotílico, alcohol hexílico, alcohol ciclohexílico, alcohol alílico, alcohol bencílico, glicerol, y similares. Los epóxidos incluyen óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de isobutileno, óxido de ciclopenteno, óxido de ciclohexeno, óxido de estireno, y similares. Los aldehidos incluyen formaldehido; acetaldehído; propionaldehído; n-butiraldehído; n-valeraldehído; caproaldehído ; acroleína; tran-2-cis-6-nonadienal ; n-heptilaldehído; trans-2-hexenal ; hexadeconal ; benzaldehído; fenilacetaldehido; o-tolualdehído ; m-tolualdeh£do ; p-tolualdehído; salicilaldehído ; p-hidroxibenzaldehído; y similares. Los ácidos carboxílieos incluyen ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido isobutirico, ácido valérico, ácido caproico, ácido caprílico, ácido cáprico, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido benzoico, ácido toluico, ácido ftálico, ácido salicilico, y similares . Los anhídridos de ácido carboxílico incluyen anhídrido acético, anhídrido maleico, anhídrido ftálico, anhídrido benzoico, y similares. Los esteres incluyen acetato de metilo, acetato de vinilo, acetato de etilo, acetato de n-propilo, acetato de n-butilo, acetato de n-pentilo, acetato de isopentilo, acetato de bencilo, acetato de fenilo, y similares. Los nitrilos incluyen aquellos que contienen de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 18 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 16 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 14 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y en una realización de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono, y en una realización de 2 a aproximadamente 6 átomos de carbono, y en una realización 3 o 4 átomos de carbono por molécula. Estos nitrilos incluyen nitrilos insaturados . Los ejemplos específicos incluyen formonitrilo, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, y similares. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende metano, y el producto comprende metanol, formaldehído, formonitrilo, o una mezcla de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende etano, y el producto comprende alcohol etílico, óxido de etileno, ácido acético, acetato de vinilo, o una mezcla de dos o más de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende etileno, y el producto comprende alcohol etílico, óxido de etileno, ácido acético, acetato de vinilo, o una mezcla de dos o más de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende propano, y el producto comprende óxido de propileno, ácido acrílico, acroleína, acrilonitrilo, o una mezcla de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende propileno, y el producto comprende óxido de propileno, ácido acrílico, acroleína, acrilonitrilo, o una mezcla de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende n-butano, y el producto comprende n-butanol, anhídrido maleico, o una mezcla de dos o más de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende n-buteno, y el producto comprende n-butanol, anhídrido maleico, o una mezcla de los mismos . En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende isobutano, y el producto comprende isobutanol, ácido metacrílico, metacrilonitrilo, o una mezcla de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende isobutxleno, y el producto comprende isobutanol, ácido metacrílico, metacrilonitrilo, o una mezcla de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende ciclopenteno, y el producto comprende óxido de ciclopenteno. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende ciclohexeno, y el producto comprende óxido de ciclohexeno. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende estireno, y el producto comprende óxido de estireno. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende tolueno, y el producto comprende alcohol bencílico, benzaldehído, ácido benzoico, o una mezcla de los mismos. En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende xileno, y el producto comprende ácido toluico, ácido itálico, anhídrido itálico, o una mezcla de los mismos . En una realización, el reactivo de hidrocarburo usado en la composición reactiva comprende acroleína y el producto comprende ácido acrílico.
Las ventajas del proceso de la invención incluyen: maximización del contacto entre el reactivo de hidrocarburo, oxigeno o fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, y el catalizador; y minimización las reacciones no selectivas homogéneas en fase gas, tales como las de conversión del reactivo de hidrocarburos o productos oxigenado o nitrilo a óxidos de carbono (CO y C02) . En una realización, la selectividad a óxidos de carbono (en una base de átomos de carbono) es menor de aproximadamente el 60%, y en una realización menor de aproximadamente el 40%, y en una realización menor de aproximadamente el 20%, y en una realización menor de aproximadamente el 10%, y en una realización menor de aproximadamente el 5%. Las ventajas del proceso de la invención incluyen la posibilidad de intensificar el proceso. Los procesos convencionales de la técnica antecedente a menudo funcionan en condiciones de dilución de reactivo para evitar reacciones fuera de control, mientras que el proceso de la invención puede funcionar, si se desea, en condiciones más intensivas que conducen a una mayor producción. Combinando el procesado en microcanales catalíticos con el cambiador de calor es posible trabajar a proporciones de alimentación de hidrocarburo/oxígeno que conducirían convencionalmente a altas temperaturas y pérdida de selectividad, aunque retirando calor rápidamente a través del cambiador de calor, la temperatura en los microcanales de proceso puede mantenerse relativamente baja, por ejemplo, por debajo de aproximadamente 700 °C, y en una realización por debajo de aproximadamente 600 °C, y en una realización por debajo de aproximadamente 500 C, maximizando de esta manera la selectividad a los deseados productos . Las ventajas del proceso de la invención incluyen la potenciación de la selectividad de reacción debido a las dimensiones del reactor de microcanales . En los reactores de dimensiones convencionales, las reacciones que se propagan homogéneamente en la fase gaseosa contribuyen significativamente a la preparación del producto. Estas reacciones tienden a ser indiscriminados y a menudo dan como resultado la producción de subproductos indeseables tales como CO y C02 o productos de pirólisis de hidrocarburos. Por ejemplo, si la mezcla reactiva contiene propano, la oxidación total o parcial puede tener lugar así como la pirólisis que conduce a la producción de etano y metano. Pueden conseguirse aumentos significativos en la selectividad de la reacción para el producto oxigenado o nitrilo cuando se realiza en un reactor de microcanales de acuerdo con la invención en la que el reactor de microcanales tiene una altura o anchura interna de o próxima al diámetro de corte para la reacción en cuestión. El nivel de conversión del reactivo de hidrocarburo puede ser de aproximadamente el 10% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 50% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 75% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 90% o mayor. El nivel de selectividad del producto deseado puede ser de aproximadamente el 40% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 50% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 60% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 70% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 80% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 85% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 90% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 95% o mayor. En una realización, el nivel de selectividad hacia el producto deseado puede estar en el intervalo de aproximadamente el 50% a aproximadamente el 95%, y en una realización de aproximadamente el 75% a aproximadamente el 95%. El rendimiento del producto deseado puede ser de aproximadamente el 40% o mayor por ciclo, y en una realización de aproximadamente el 50% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 60% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 70% o mayor por ciclo, y en una realización de aproximadamente el 80% o mayor, y en una realización del 85% o mayor, y en una realización de aproximadamente el 90% o mayor por ciclo. El término "ciclo" se usa en este documento para referirse a un solo paso de los reactivos a través de los microcanales de proceso. En una realización, el nivel de conversión del reactivo de hidrocarburo es al menos de aproximadamente el 95%, el nivel de selectividad del producto deseado es al menos de aproximadamente el 95%, y el rendimiento del producto deseado es al menos de aproximadamente el 90% por ciclo. En una realización, el proceso se realiza en un reactor que contiene una pluralidad de canales de intercambio de calor que funcionan en paralelo, siendo la pérdida de carga total para el fluido de intercambio de calor que circula a través de los canales de intercambio de calor de hasta aproximadamente 10 atmósferas, y en una realización de hasta aproximadamente 5 atmósferas, y en una realización de hasta aproximadamente 2 atmósferas. En una realización, la eficacia térmica del cambiador de calor usado en el reactor de microcanales es suficiente para que la temperatura de la corriente de salida del producto (por ejemplo, la corriente de producto 130 en la Fig. 1 o la corriente de producto 320 en la Fig. 3A) sea de aproximadamente 100 °C de la temperatura de la corriente de entrada del reactivo y/o corriente de oxidante (por ejemplo, la corriente de reactivo 120 y/o la corriente de oxidante 122 en la Fig. 1, o la corriente de reactivo 316 y/o la corriente de oxidante 318 en la Fig. 3A) , y en una realización de aproximadamente 75 °C, y en una realización de aproximadamen e 50°C, y en una realización de aproximadamente 25°C, y en una realización de aproximadamente 10°C. A diferencia de los recipientes de reacción convencionales para oxidaciones y amoxidaciones que tienen que considerar la posibilidad de explosiones para mezclas de oxígeno e hidrocarburo, la posibilidad de dichas explosiones con el proceso de la invención es de menor preocupación. Esto se cree que es debido a los tiempos de contacto con el catalizador relativamente breves empleados en los microcanales de proceso, a la refrigeración añadida proporcionada por la Etapa (B) del proceso, y a las dimensiones de los microcanales que les hacen retardadores de llama eficaces para evitar la propagación de las reacciones de combustión y las llamas que normalmente conducirían a explosiones y/o detonaciones. Por lo tanto, con el proceso de la invención es permisible trabajar al menos parcialmente en el intervalo de explosión sin incurrir en una explosión.
Ejemplos 1-8 En los siguientes Ejemplos 1-8, se usa el proceso de reacción ilustrado en las Figs. 3A y 3B. El reactor de microcanales 300 está compuesto por seis piezas diferentes: núcleo del reactor de microcanales 301, cabecera 302 de reactivo, cabecera 304 de oxidante, pie 306 de producto, cabecera 310 del cambiador de calor y pie 312 del cambiador de calor. Cada pieza se fabrica a partir de acero inoxidable 316. Como alternativa, podrían usarse otras aleaciones de acero, Inconel 617 u otras aleaciones de níquel, FeCrAIY otras aleaciones de alta temperatura. La cabecera de reactivo, la cabecera de oxidante y el pie de producto tienen un diseño y construcción comunes . La cabecera del cambiador de calor y el pie del cambiador de calor tienen un diseño y construcción comunes. Las cabeceras y pies se forman mecanizado una cavidad en un bloque sólido en una fresa universal. Como alternativa, las cabeceras y pies podrían fabricarse soldando una tubería convencional , o por cualquier método adecuado para el material de construcción y tamaño global del dispositivo incluyendo amontonar y unir capas laminadas . El núcleo del reactor de microcanales 301 se fabrica usando arquitectura de láminas de microcomponentes. El núcleo del reactor de microcanales 301 contiene dos zonas, una zona de reacción 307, y una zona de colector de escape y recuperador 308. Estas zonas se diferencian fundamentalmente por el hecho de que los microcanales de la zona de reacción 307 del cambiador de calor 380 y 390 están en planos alternados respecto a los microcanales del oxidante 360 y microcanales de proceso 340 y 350. El catalizador está presente en los microcanales de proceso 340 y 350 en la zona de reacción 307 en forma de un lecho de polvo empaquetado. Como alternativa, el catalizador podría estar en forma de una espuma, fieltro, guata o inserto revestido. El catalizador podría revestirse directamente en las paredes interiores de los microcanales de proceso 340 y 350. El núcleo del reactor de microcanales 301 se ensambla uniendo juntos todas las láminas de microcompentes por enlace por difusión. Como alternativa, las láminas podrían unirse por soldadura fuerte por difusión, soldadura fuerte, soldadura láser u otras técnicas adecuadas. La cabecera 302 de reactivo, la cabecera 304 de oxidante, el pie 306 de producto y la cabecera 310 del cambiador de calor y el pie 312 del cambiador de calor se unen al núcleo del reactor de microcanales 301 mediante soldadura o soldadura fuerte. Como alternativa, la cabecera de reactivo, la cabecera de oxidante, el pie de producto y la cabecera y el pie del cambiador de calor pueden unirse al núcleo del reactor de microcanales durante la etapa de empalme . La composición reactiva que comprende el reactivo de hidrocarburo, y opcionalmente amoniaco, fluye hacia el reactor de microcanales 300 a través de la cabecera 302 de reactivo, como se indica mediante la flecha direccional 316. El oxígeno o la fuente de oxígeno fluyen hacia el reactor de microcanales 300 a través de la cabecera 304 de oxidante como se indica mediante la flecha direccional 318. El reactivo de hidrocarburo, el oxígeno o la fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, fluyen hacia y a través del colector de escape y el recuperador 308 hacia la zona de reacción 307 en la que entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar el producto deseado. El producto fluye desde la zona de reacción 307 a través un colector de escape interno al recuperador 308. donde puede ocurrir la inactivación del producto, después al pie 306 de producto, y del pie 306 de producto, opcionalmente a través del aparato de inactivación 314, como se indica mediante las flechas direccionales 320 y 322. Un fluido de intercambio de calor fluye hacia la cabecera 310 del cambiador de calor, como se indica mediante la flecha direccional 324, y después desde la cabecera 310 del cambiador de calor a través núcleo del reactor de microcanales 301 al pie 312 del cambiador de calor, y después sale del pie 312 del cambiador de calor, como se indica mediante la flecha direccional 326. Dentro del núcleo del reactor de microcanales 301, el oxígeno o fuente de oxígeno se añade al reactivo de hidrocarburo, y opcionalmente amoniaco, usando adición secuencial como se ilustra en la Fig. 3B y se ha analizado anteriormente. Ejemplo 1 El reactivo de hidrocarburo es etileno. La fuente de oxígeno es aire. El oxígeno se mezcla con el etileno usando adición secuencial, la proporción volumétrica de aire a etileno cuando se mezcla completamente es de 86:14. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es Dowtherm A. El fluido de intercambio de calor experimenta ebullición parcial en los microcanales del cambiador de calor 380 y 390. El etileno y el aire se precalientan a una temperatura de 100 °C. El etileno circula a través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente. El aire circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El aire circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con el etileno. El etileno y el aire entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar un producto que comprende ácido acético . El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms . El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 285° C. El producto se inactiva a una temperatura de 125 °C en 50 milisegundos en el recuperador 308. Ejemplo 2 La composición reactiva contiene una mezcla de etileno, ácido acético, agua y nitrógeno a una proporción volumétrica de 50:20:1:21. La fuente de oxígeno es oxígeno. El oxígeno se mezcla con la composición reactiva usando adición secuencial, la proporción volumétrica de la composición reactiva a oxígeno cuando se mezcla completamente es de 92 : 8. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es Dowtherm A. El fluido de intercambio de calor experimenta ebullición parcial en los microcanales del cambiador de calor 380 y 390. La composición reactiva y el oxígeno se precalientan a una temperatura de 100 °C. La composición reactiva circula a través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente. El oxígeno circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El oxígeno circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con la composición reactiva. La composición reactiva y el oxígeno entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar un producto que comprende acetato de vinilo. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms . El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 160 °C. El producto se inactiva a una temperatura de 110 °C en 50 milisegundos en el recuperador 308. Ejemplo 3 El reactivo de hidrocarburo es propileno. La fuente de oxígeno es aire. El aire se mezcla con el propileno usando adición secuencial, la proporción volumétrica de aire a propileno cuando se mezcla completamente es de 94 : 6. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es Dowtherm ?. El propileno y el aire se precalientan a una temperatura de 200 °C. El propileno circula a través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente. El aire circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El aire circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con el propileno. El propileno y el aire entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar un producto que comprende acroleína. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms. El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 360 °C. El producto se inactiva a una temperatura de 210°C en el recuperador 308. El producto se inactiva después a una temperatura de 100 °C en 50 milisegundos en un aparato de inactivación 314.
Ejemplo 4 La composición reactiva contiene acroleína y vapor a una proporción volumétrica de 6:10. La fuente de oxigeno es aire. El aire se mezcla con la composición reactiva usando adición secuencial, la proporción volumétrica de aire a la composición reactiva cuando se mezcla completamente es de 84:16. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es Dowtherm A. La composición reactiva y el aire se precalientan a una temperatura de 100 °C. La composición reactiva circula a través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente. El aire circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El aire circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con la composición reactiva. La composición reactiva y el aire entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar un producto que comprende ácido acrilico. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms . El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 275 °C. El producto se inactiva a una temperatura de 50°C en 50 milisegundos en el recuperador 308. Ejemplo 5 La composición reactiva contiene propano y vapor a una proporción volumétrica de 25:65. La fuente de oxígeno es oxígeno. El oxígeno se mezcla con la composición reactiva usando adición secuencial, la proporción volumétrica de oxígeno a la composición reactiva cuando se mezcla completamente es de 10: 90. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es vapor. La composición reactiva y el oxígeno se precalientan a una temperatura de 200 °C. La composición reactiva circula a través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente. El oxigeno circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El oxígeno circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con la composición reactiva. La composición reactiva y el oxígeno entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar un producto que comprende ácido acrílico. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms . El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 400°C. El producto se inactiva a una temperatura de 210 °C en 50 milisegundos en el recuperador 308. El producto se inactiva a una temperatura de 50°C en 50 milisegundos en el aparato de inactivación 314. E emplo 6 La composición reactiva contiene propeno, nitrógeno y vapor a una proporción volumétrica de 6,7:62:20. La fuente de oxígeno es oxígeno . El oxígeno se mezcla con la composición reactiva usando adición secuencial, la proporción volumétrica de oxígeno a la composición reactiva cuando se mezcla completamente es de 11,3:88,7. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es Dowtherm A. La composición reactiva y el oxígeno se precalientan a una temperatura de 200°C. La composición reactiva circula a través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente. El oxigeno circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El oxigeno circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con la composición reactiva. La composición reactiva y el oxígeno entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar un producto que comprende ácido acrílico. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms . El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 360°C. El producto se inactiva a una temperatura de 225 °C en el recuperador 308. El producto se inactiva después a una temperatura de 50 °C en 50 milisegundos en el aparato de inactivación 314. Ejemplo 7 El reactivo de hidrocarburo es xileno. La fuente de oxígeno es oxígeno. El oxígeno se mezcla con el xileno usando adición secuencial, la proporción volumétrica de oxígeno a xileno cuando se mezcla completamente es de 99:1. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es vapor. El xileno y el oxígeno se precalientan a una temperatura de 120°C. El xileno circula a través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente . El oxígeno circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El oxígeno circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con el xileno. El xileno y el oxígeno entran en contacto con el catalizador y reaccionan para formar un producto que comprende anhídrido ftálico. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ras. El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 450°C. El producto se inactiva después a una temperatura de 175°C en 50 milisegundos en el recuperador 308. El producto se inactiva a una temperatura de 50°C en 50 milisegundos en el aparato de inactivación 114. Ejemplo 8 La composición reactiva contiene propano y amoniaco a una proporción volumétrica de 6:7. La fuente de oxígeno es aire. El aire se mezcla con la composición reactiva usando adición secuencial, la proporción volumétrica de aire a la composición reactiva cuando se mezcla completamente es de 87:13. El catalizador es un catalizador de amoxidación. El fluido de intercambio de calor es vapor. La composición reactiva y el oxígeno se precalientan a una temperatura de 150°C. La composición reactiva circula a" través de la cabecera 302 hacia las zonas de reacción 342 y 352 de los microcanales de proceso 340 y 350, respectivamente. El aire circula a través de la cabecera 304 hacia el microcanal del oxidante 360. El aire circula a través del microcanal del oxidante 360 hacia los orificios 370, y a través de los orificios 370 hacia las zonas de reacción 342 y 352 donde se mezcla con la composición reactiva. La composición reactiva y el aire entran en contacto con el catalizador y experimentan una reacción para formar un producto que comprende acrilonitrilo . El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms. El producto sale de las zonas de reacción 342 y 352 a una temperatura de 460 °C. El producto se inactiva a una temperatura de 160°C en 50 milisegundos en el recuperador 308. Ejemplos 9-12 En los siguientes Ejemplos 9-12, se usa el proceso de reacción ilustrado en la Fig. 2. En estos ejemplos, el reactivo de hidrocarburo, y el oxigeno o la fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, se premezclan y precalientan antes de entrar en los microcanales de proceso. Después de entrar en los microcanales de proceso, los reactivos entran en contacto con un catalizador y experimentan una reacción exotérmica para formar un producto deseado. Los microcanales de proceso se someten a enfriamiento durante esta reacción usando un cambiador de calor adyacente. El producto se inactiva después. Los microcanales de proceso tienen una zona de reacción que contiene el catalizador, y una zona de canal aguas abajo del catalizador en la que el producto se somete a refrigeración antes de salir por los microcanales de proceso. Ejemplo 9 El reactivo de hidrocarburo es etano. La fuente de oxígeno es oxígeno. El oxígeno se mezcla con el etano, la proporción volumétrica de oxígeno a etano es de 18 : 82. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es aire. El etano y el oxígeno se precalientan a una temperatura de 200 °C y después fluyen hacia los microcanales de proceso donde entran en contacto con el catalizador y experimentan una reacción exotérmica para formar un producto que comprende ácido acético. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms. El producto sale de la zona de reacción desde los microcanales de proceso a una temperatura de 260°C, y sale de la zona de canal desde los microcanales de proceso a una temperatura de 210°C. El producto se inactiva a una temperatura de 50°C en 50 milisegundos en el aparato de inactivación 136. Ejemplo 10 El reactivo de hidrocarburo es propano. La fuente de oxígeno es aire. El aire se mezcla con el propano, la proporción volumétrica de aire a propano es de 20:80. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es vapor. El propano y el aire se precalientan a una temperatura de 200°C y después fluyen hacia los microcanales de proceso donde entran en contacto con el catalizador y experimentan una reacción exotérmica para formar un producto que comprende acroleína. El tiempo de contacto con el catalizador es de 25 ms . El producto sale de la zona de reacción desde los microcanales de proceso a una temperatura de 480 °C, y sale de la zona de canal desde los microcanales de proceso a una temperatura de 220°C. El producto se inactiva a una temperatura de 100 °C en 50 milisegundos en el aparato de inactivación 136. Ejemplo 11 La composición reactiva contiene una mezcla de n-butano y agua a una proporción volumétrica de 1 : 1. La fuente de oxígeno es aire. El aire se mezcla con la composición reactiva, la proporción volumétrica de aire a la composición reactiva es de 98:2. El catalizador es un catalizador de oxidación. El fluido de intercambio de calor es vapor. La composición reactiva y el aire se precalientan a una temperatura de 200°C y después fluyen hacia los microcanales de proceso donde entran en contacto con el catalizador y experimentan una reacción exotérmica para formar un producto que comprende anhídrido maleico. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms . El producto sale de la zona de reacción desde los microcanales de proceso a una temperatura de 460 °C, y sale de la zona de canal desde los microcanales de proceso a una temperatura de 220°C. El producto se inactiva a una temperatura de 150 °C en 50 milisegundos en el aparato de inactivación 136. Ejemplo 12 La composición reactiva contiene una mezcla de propileno y amoniaco a una proporción volumétrica de 8,5:10,5. La fuente de oxigeno es aire. El aire se mezcla con la composición reactiva, la proporción volumétrica de aire a la composición reactiva es de 81:19. El catalizador es un catalizador de amoxidación. El fluido de intercambio de calor es vapor. La composición reactiva y el aire se precalientan a una temperatura de 200°C y después fluyen hacia los microcanales de proceso donde entran en contacto con el catalizador y experimentan una reacción exotérmica para formar un producto que comprende acrilonitrilo. El tiempo de contacto con el catalizador es de 50 ms . El producto sale de la zona de reacción desde los microcanales de proceso a una temperatura de 440 °C, y sale de la zona de canal desde los microcanales de proceso a una temperatura de 220 °C. El producto se inactiva a una temperatura de 150 °C en 50 milisegundos en el aparato de inactivación 136. Aunque la invención se ha explicado en relación con diversas realizaciones detalladas, debe entenderse que diversas modificaciones de la misma se harán evidentes para los especialistas en la técnica después de leer la memoria descriptiva. Por lo tanto, debe entenderse que la invención descrita en este documento pretende cubrir dichas modificaciones que se incluyen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (85)

76 REIVINDICACIONES
1. Un proceso para convertir un reactivo de hidrocarburo en un producto que comprende un compuesto oxigenado o un nitrilo, comprendiendo el proceso: (A) hacer circular una composición reactiva que comprende el reactivo de hidrocarburo, y el oxígeno o una fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, a través de un reactor de microcanales en contacto con un catalizador para convertir el reactivo de hidrocarburo en el producto, experimentando el reactivo de hidrocarburo una reacción exotérmica en el reactor de microcanales; (B) transferir calor del reactor de microcanales a un cambiador de calor durante la etapa (?) ; y (C) inactivar el producto de la etapa (A) .
2. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactor de microcanales comprende al menos un microcanal de proceso que contiene el catalizador, y el cambiador de calor es adyacente al microcanal de proceso .
3. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactor de microcanales comprende una pluralidad de microcanales de proceso que contienen el catalizador, entrando la composición reactiva por los microcanales de proceso y saliendo el producto por los microcanales de proceso, siendo la temperatura de la composición reactiva que entra por los microcanales de proceso de aproximadamente 200 °C de la temperatura del producto que sale por los microcanales de proceso. 77
4. El proceso de la reivindicación 1 en el que la composición reactiva se precalienta antes de la etapa (A) .
5. El proceso de la reivindicación 1 en el que la composición reactiva y el oxígeno o la fuente de oxígeno se mezclan antes de la etapa (A) .
6. El proceso de la reivindicación 1 en el que la composición reactiva y el oxígeno o la fuente de oxígeno se mezclan durante la etapa (A) .
7. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactor de microcanales comprende una pluralidad de microcanales de proceso que contiene el catalizador, una cabecera que proporciona un paso para el flujo del fluido que entra por los microcanales de proceso, y un pie que proporciona un paso para el flujo del fluido que sale por los microcanales de proceso .
8. El proceso de la reivindicación 7 en el que cada microcanal de proceso tiene una dimensión interna de anchura o altura de hasta aproximadamente 10 mm.
9. El proceso de la reivindicación 7 en el que cada uno de los microcanales de proceso tiene una entrada, una salida y una sección alargada que se extiende entre la entrada y la salida, comprendiendo además los microcanales de proceso al menos una entrada adicional en la sección prolongada, 78 entrando al menos un reactivo por los microcanales de proceso a través de al menos una entrada adicional .
10. El proceso de la reivindicación 7 en el que los microcanales de proceso se fabrican a partir de un material que comprende: acero; monel; inconel; aluminio; titanio; níquel; cobre; latón; una aleación de cualquiera de los metales anteriores; un polímero; cerámicos; vidrio; un material compuesto que comprende un polímero y fibra de vidrio; cuarzo; silicio; o una combinación de dos o más de los mismos.
11. El proceso de la reivindicación 7 en el que el cambiador de calor comprende canales de intercambio de calor en contacto térmico con los microcanales de proceso.
12. El proceso de la reivindicación 11 en el que los canales de intercambio de calor comprenden microcanales .
13. El proceso de la reivindicación 12 en el que cada microcanal del cambiador de calor tiene una dimensión interna de anchura o altura de hasta aproximadamente 10 mm.
14. El proceso de la reivindicación 11 en el que los canales de intercambio de calor se fabrican a partir de un material que comprende: acero; monel; inconel; aluminio; titanio; níquel; cobre; latón; una aleación de cualquiera de los metales anteriores; un polímero; cerámicos; vidrio; un material compuesto que comprende polímero y fibra de vidrio; 79 cuarzo; silicio; o una combinación de dos o más de los mismos .
15. El proceso de la reivindicación 9 en el que el al menos un reactivo que entra por los microcanales de proceso a través de al menos una entrada adicional comprende el oxígeno o fuente de oxígeno.
16. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto que sale del reactor de microcanales está a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 °C, y durante la etapa (C) se enfría a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 300 °C en aproximadamente 5 a aproximadamente 100 milisegundos .
17. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactor de microcanales tiene una entrada y una salida, el producto sale del reactor de microcanales a través de la salida, y al menos parte del producto que sale del reactor de microcanales se recicla a la entrada del reactor de microcanales.
18. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende: un compuesto alifático saturado, un compuesto alif tico insaturado, un aldehido, un compuesto aromático sustituido con alquilo o alquileno, o una mezcla de dos o más de los mismos .
19. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende un alcano que contiene de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono por molécula. 80
20. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende metano, etano, propano, isopropano, butano, isobutano, un pentano, un hexano, un heptano, un octano, un nonano, un decano, o una mezcla de dos o más de los mismos.
21. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende un alqueno que contiene de 2 a aproximadamente 20 átomos de carbono.
22. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende etileno; propileno; 1-buteno; 2-buteno; isobutileno; 1-penteno; 2-penteno; 3-metil-1-buteno; 2-metil-2-buteno; 1-hexeno; 2, 3-dimetil-2-buteno; 1-hepteno; 1-octeno; 1-noneno; 1-deceno; o una mezcla de dos o más de los mismos .
23. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende un polieno que contiene de 3 a aproximadamente 20 átomos de carbono.
24. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende 1 , 2-propadieno; 1, 3-butadieno; 2-metil-1, 3-butadieno; 1, 3-pentadieno; 1, 4-pentadieno; 1,5-hexadieno; 2 , -hexadieno; 2 , 3-dimetil-l, 3-butadieno; o una mezcla de dos o más de los mismos. 81
25. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende un aldehido que contiene de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono.
26. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende formaldehído; acetaldehido; propionaldehido; n-butiraldehído; n-valeraldehído; caproaldehído acrolelna; tran-2-cis-6-nonadienal ; n-heptilaldehído; trans-2-hexenal ; hexadeconal ; benzaldehído; fenilacetaldehído; o-tolualdehído ; m-tolualdehído; p-tolualdehído; salicilaldehído; p-hidroxibenzaldehido; o una mezcla de dos o más de los mismos.
27. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende un compuesto aromático sustituido con alquilo o alquileno.
28. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo de hidrocarburo comprende tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno, hemimeliteno, pseudocumeno, mesitileno, prehniteno, isodureno, dureno, pentametilbenceno, hexametilbenceno, etilbenceno, n-propilbenceno, eumeno, n-butilbenceno, isobutilbenceno, sec-butilbenceno, terc-butilbenceno, p-cimeno, estireno, o una mezcla de dos o más de los mismos.
29. El proceso de la reivindicación 1 en el que la composición reactiva comprende amoniaco.
30. El proceso de la reivindicación 1 en el que la fuente de oxígeno comprende aire . 82
31. El proceso de la reivindicación 1 en el que la composición reactiva comprende adicionalmente un material diluyente .
32. El proceso de la reivindicación 11 en el que los microcanales de proceso se enfrian usando un fluido de intercambio de calor que circula a través de los canales de intercambio de calor.
33. El proceso de la reivindicación 32 en el que el fluido de intercambio de calor experimenta un cambio de fase según circula a través de los canales de intercambio de calor.
34. El proceso de la reivindicación 11 en el que los microcanales de proceso se enfrían mediante una reacción endotérmica química realizada en los canales de intercambio de calor.
35. El proceso de la reivindicación 34 en la que la reacción endotérmica química comprende una reacción de reformado con vapor o una reacción de deshidrogenación.
36. El proceso de la reivindicación 11 en el que la composición reactiva circula a través de los microcanales de proceso en una primera dirección, y un fluido de intercambio de calor circula a través de los canales de intercambio de calor en una segunda dirección, estando la segunda dirección en contracorriente con respecto a la primera dirección. 83
37. El proceso de la reivindicación 11 en el que la composición reactiva circula a través de los microcanales de proceso en una primera dirección, y un fluido de intercambio de calor circula a través de los canales de intercambio de calor en una segunda dirección, estando la segunda dirección en contracorriente con respecto a la primera dirección.
38. El proceso de la reivindicación 11 en el que la composición de reactivo de hidrocarburo circula a través de los microcanales de proceso en una primera dirección, y un fluido del cambiador de calor circula a través de los canales de intercambio de calor en una segunda dirección, estando la segunda dirección en contracorriente con respecto a la primera dirección.
39. El proceso de la reivindicación 11 en el que un fluido de intercambio de calor circula a través de los canales de intercambio de calor, comprendiendo el fluido de intercambio de calor aire, vapor, agua líquida, dióxido de carbono, nitrógeno gaseoso, nitrógeno líquido, un hidrocarburo gaseoso o un hidrocarburo líquido.
40. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador comprende una estructura de flujo directo o una estructura de flujo a través.
41. El proceso de la reivindicación 7 en el que los microcanales de proceso tienen una superficie interior y el catalizador se recubre sobre la superficie interior de los microcanales de proceso. 84
42. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador está en forma de sólidos en forma de partículas, espuma, fieltro, guata, panal, aleta insertable, o una combinación de dos o más de los mismos .
43. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador tiene configuración de serpentín.
44. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador está en forma de una estructura de flujo directo con un hueco adyacente, una espuma con un hueco adyacente, una estructura de aleta con huecos, un revestimiento sobre un sustrato insertado, o una gasa que es paralela a la dirección de flujo con un hueco correspondiente para el flujo.
45. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador comprende un soporte poroso, una capa interfacial, y un material catalítico.
46. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador comprende un soporte poroso, una capa tampón, una capa interfacial, y un material catalítico.
47. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador comprende al menos un metal, metal óxido o óxido metálico mixto de un metal seleccionado entre el grupo compuesto por Mo, W, V, Nb, Sb, Sn, Pt, Pd, Cs, Zr, Cr, Mg, Mn, Ni, Co, Ce, y mezclas de dos o más de los mismos. 85
48. El proceso de la reivindicación 47 en la que el catalizador comprende adicionalmente un metal, óxido u óxido metálico mixto de un metal alcalino o alcalinotérreo, a transición metal, un metal de tierras raras, un lantánido, o una mezcla de dos o más de los mismos.
49. El proceso de la reivindicación 45 en el que el catalizador comprende adicionalmente P, Bi o una mezcla de los mismos .
50. El proceso de la reivindicación 1 en el que el catalizador comprende un soporte que comprende un óxido metálico, sílice, material mesoporoso, material refractario, o una combinación de dos o más de los mismos.
51. El proceso de la reivindicación 1 en el que el tiempo de contacto de la composición reactiva y/o producto con el catalizador es de aproximadamente 0,1 milisegundos a aproximadamente 100 segundos.
52. El proceso de la reivindicación 7 en el que la temperatura de la composición reactiva que entra por los microcanales de proceso está en el intervalo de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 1000 °C.
53. El proceso de la reivindicación 7 en el que la presión de la composición reactiva que entra por los microcanales de proceso está en el intervalo de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 100 atmósferas. 86
54. El proceso de la reivindicación 7 en el que la velocidad espacial para el flujo de la composición reactiva y el producto a través de los microcanales de proceso es de al menos aproximadamente 100 hr"1.
55. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende un monool o un poliol.
56. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende metanol, alcohol etílico, alcohol propílico, alcohol butílico, alcohol isobutilico, alcohol pentilico, alcohol ciclopentílico, alcohol crotílico, alcohol hexílico, alcohol ciclohexílico, alcohol alxlico, alcohol bencílico, glicerol, o una mezcla de dos o más de los mismos.
57. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende un epóxido .
58. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de isobutileno, óxido de ciclopenteno, óxido de ciclohexeno, óxido de estireno, o una mezcla de dos o más de los mismos.
59. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende un aldehido.
60. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende formaldehido; acetaldehído; propionaldehido; n-butiraldehído; n-valeraldehído; caproaldehído; acroleína; 87 tran-2-cis-6-nonadienal ; n-heptilalde £do; trans-2-hexenal ; hexadeconal; benzaldehído; fenilacetaldehido; o-tolualdehido; m-tolualdehído; p-tolualdehído; salicilaldehido; p-hidroxibenzaldehído; o una mezcla de dos o más de los mismos.
61. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende un ácido carboxilico, un ácido carboxilico anhídrido, o una mezcla de los mismos.
62. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido isobutírico, ácido valérico, ácido caproico, ácido caprílico, ácido cáprico, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido benzoico, ácido toluico, ácido ftálico, ácido salicílico, anhídrido acético, anhídrido maleico, anhídrido ftálico, anhídrido benzoico, o una mezcla de dos o más de los mismos.
63. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende un éster.
64. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende acetato de metilo, acetato de vinilo, acetato de etilo, acetato de n-propilo, acetato de n-butilo, acetato de n-pentilo, acetato de isopentilo, acetato de bencilo, acetato de fenilo, o una mezcla de dos o más de los mismos.
65. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende un nitrilo. 88
66. El proceso de la reivindicación 1 en el que el producto comprende formonitrilo, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, o una mezcla de dos o más de los mismos.
67. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende metano, y el producto comprende metanol, formaldehido, formonitrilo, o una mezcla de dos o más de los mismos .
68. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende etano, y el producto comprende alcohol etílico, óxido de etileno, ácido acético, acetato de vinilo, o una mezcla de dos o más de los mismos.
69. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende etileno, y el producto comprende alcohol etílico, óxido de etileno, ácido acético, acetato de vinilo, o una mezcla de dos o más de los mismos.
70. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende propano, y el producto comprende óxido de propileno, ácido acrílico, acroleina, acrilonitrilo, o una mezcla de los mismos.
71. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende propileno, y el producto comprende óxido de propileno, ácido acrílico, acroleina, acrilonitrilo, o una mezcla de los mismos. 89
72. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende n-butano, y el producto comprende n-butanol, anhídrido maleico, o una mezcla de los mismos .
73. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende n-buteno, y el producto comprende n-butanol, anhídrido maleico, o una mezcla de los mismos .
74. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende isobutano, y el producto comprende isobutanol, ácido metacrílico, metacrilonitrilo, o una mezcla de los mismos .
75. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende isobutileno, y el producto comprende isobutanol, ácido metacrílico, metacrilonitrilo, o una mezcla de los mismos.
76. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende tolueno, y el producto comprende alcohol bencílico, ácido benzoico, benzaldehído, o una mezcla de los mismos .
77. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende xileno, y el producto comprende ácido toluico, ácido ftálico, anhídrido itálico, o una mezcla de los mismos. 90
78. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende ciclopenteno, y el producto comprende óxido de ciclopenteno .
79. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende ciclohexeno, y el producto comprende óxido de ciclohexeno .
80. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende estireno, y el producto comprende óxido de estireno.
81. El proceso de la reivindicación 1 en el que el reactivo fluido de hidrocarburo comprende acroleína y el producto comprende ácido acrílico.
82. El proceso de la reivindicación 11 en el que un fluido de intercambio de calor circula a través de los canales de intercambio de calor, siendo la pérdida de carga total para el fluido de intercambio de calor que circula a través de los canales de intercambio de calor de hasta aproximadamente 10 atmósferas .
83. Un compuesto oxigenado preparado mediante el proceso de la reivindicación 1.
84. Un nitrilo preparado mediante el proceso de la reivindicación 1. 91
85. Un proceso para convertir un reactivo de hidrocarburo a un producto que comprende un compuesto oxigenado o un nitrilo, comprendiendo el proceso: (A) hacer circular una composición reactiva que comprende el reactivo de hidrocarburo, y el oxígeno o una fuente de oxígeno, y opcionalmente amoniaco, a través un reactor de microcanales en contacto con un catalizador para convertir el reactivo de hidrocarburo en el producto; experimentando el reactivo de hidrocarburo una reacción exotérmica en el reactor de microcanales; comprendiendo el reactor de microcanales una pluralidad de microcanales de proceso que contienen el catalizador, teniendo cada uno de los microcanales de proceso una entrada, una salida y una sección alargada que se extiende entre la entrada y la salida, comprendiendo además cada uno de los microcanales de proceso al menos una entrada adicional en la sección prolongada; entrando el oxígeno o fuente de oxigeno por los microcanales de proceso a través de al menos una entrada adicional ; (B) transferir calor del reactor de microcanales a un cambiador de calor durante la etapa (A) , comprendiendo el cambiador de calor canales de intercambio de calor, siendo los canales de intercambio de calor adyacentes a los microcanales de proceso; y (C) inactivar el producto de la etapa (A)
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