NO823138L - System for delvis oksydasjon. - Google Patents

Description

System for delvis oksydasjon

Bakgrunn for oppfinnelsen

Området for oppfinnelsen

Oppfinnelsen er innen området med delvis oksydasjon av hydrokarbonholdige gasser.

Beskrivelse av tidligere teknikk

Delvise oksydasj onsprosesser, både i gassfase og i. væské-fase, har vært kjent i mange år. Det har f.eks. lenge

vært kjent at metan kan oksyderes delvis til formaldehyd ved lave trykk (nær atmosfæretrykk) og at en vesentlig omdannelse av metan til metanol, såvel som formaldehyd, foregår ved forhøyede trykk, vanligvis mellom omtrent 50

og omtrent 200"atmosfærer. Noen av de mer heldige forsøk ved forhøyede trykk ble gjennomført av E.H. Boomer og V. Thomas, Canadian Journal of Research, bind 15, seksjon

B, 414-433 (1938) under anvendelse av 3 til 7% oksygen i metan ved 475°C og 140-200 atmosfærer. De undersøkte virkningen av forskjellige parametre, inkluderende "katalytiske" virkninger av forskjellige faste stoffer og de konkluderte (side 433) at "omdannelsen av totalt karbon i systemet til metanol er meget lav og sannsynligvis ikke

av kommersiell verdi selv i et kretsløpssystem".

På bakgrunn av den tilsynelatende enkelhet av prosessen

og den lette tilgjengelighet av naturgass med forholdsvis høyt trykk har det imidlertid vært tallrike forsøk og endog forsøk på å kommersiallisere den delvise oksydasjon av metan, men ingen har hittil hatt hell med seg. Med unntagelse av den gass/katalytiske oksydehydrogenering av normale butylener til butadien, og en eller annen tidlig gassfase partiell oksydasjon av propan og butan,

har de mer kommersielt heldige delvise oksydasjoner, spesielt av alkanér, foregått i væskefasen ved relativt lave temperaturer, som nylig oppsummert av J.E. Lyons, Hydrocarbon Processing, Nov. 1980, side 107-119.

Endog i tilfellet med lavtrykks delvis oksydasjon til formaldehyd har det såvidt vites ikke foregått noen kommersialisering, i det minste ikke i de vestlige land.

De primære grunner for denne overraskende mangel på vel-lykkethet har vært de relative lave utbytter og den komplekse blanding av produkter og forurensninger som er produsert, spesielt i tilfellet med delvis oksydasjon av høyere alkaner. Lave utbytter resulterer fra det forhold at de ønskede delvise oksydasjonsprodukter oksyderes mye lettere videre til uønsket karbonmonoksyd, karbondioksyd og vann enn utgangshydrokarbonet, og at denne negative faktor spesielt er tilfellet med metan som langt vanskeligst lar seg reagere av alle hydrokarboner. Således kan bare de høyeste forhold mellom hydrokarbon og oksygen øke sannsynligheten for at de ønskede reaksjoner foregår i sammenligning med de uønskede reaksjoner. Følgelig opptrer meget lave utbytter for hver passering.

Som Boomer og Thomas videre rapporterer, har nærværet av vanlige materialer for kommersiell konstruksjon, spesielt stål og dets legeringer, en tilfeldig og negativ virkning på utbyttene. Mens konstruksjonsmaterialet av kobber og sølv gir gode innretninger for oppvarming av tilførselen hadde de tendens til å fremme ytterligere oksydasjon av den ønskede metanol til uønsket formaldehyd og maursyre. Da videre vanndamp også er et vesentlig produkt fra reaksjonen, er det nødvendig å separere produktene fra vann, som er særlig vanskelig i tilfellet med formaldehyd og maursyre, og spesielt så i nærvær av metanol som danner hemiacetaler og acetaler med formaldehyd og metylformiat med maursyre, idet begge sett av reaksjoner katalyseres av selve maursyren.

Ytterligere problemer innbefatter forhåndsoppvarming, opprettholdelse og styring av reaksjonstemperaturen,

og nyttig gjenvinning av de store varmemengder som frembringes ved den spesielle oksydasjonsreaksjon, spesielt hår meget store gassmengder må oppvarmes og reageres i sammenligning med mengden av oppnådd produkt.

Oppsummering av oppfinnelsen.

På bakgrunn av disse og andre problemer på området, er

det et generelt formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny fremgangsmåte og et nytt apparat for den delvise oksydasj on av hydrokarbonholdige materialer i gassfasen, hvor det endelige utbyttet av ønskede delvis oksyderte produkter maksimaliseres.

Det é.r et annet formål for oppfinnelsen å tilveiebringe et nytt system for foroppvarming, reaksjon, bråkjøling og avkjøling, gjenvinning av utnyttbar varme og gjenvinning av ønskede produkter, hvori ikke-skadelige konstruksjons-materialer bringes til å gjennomføres dissew trinn.

I direkte motsetning til erfaringen ved den tidligere teknikk er det et annet formål for oppfinnelsen å tilveiebringe et kommersielt gjennomførbart middel for delvis oksydasjon av metan og gjenvinning i maksimalt endelig utbytte metanol, hvori de uønskede delvise oksydasjonsprodukter i det minste delvis resirkuleres slik at det både bidras til metanol-

utbytte og stabilisering av reaksjonssystemet.

Et annet generelt formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe et system for delvis oksydasjon hvori utbyttet av alkoholer maksimaliseres i forhold til utbyttet av aldehyder og syrer, hvori trykk på mer enn omtrent 20 atmosfærer anvendes i praksis, for tidlig reaksjon inhiberes, korte reaksjonstider (mindre enn omtrent 1 sek.) kan oppnås og den reagerte blanding bråkjøles hurtig i store volum.

Et annet formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe et økonomisk middel ved delvis oksydasjon av høyere hydrokarboner enn metan, for fremstilling av olefiner med høyt utbytte, hvori oksygen og dets reaksjons-mellomprodukter effektivt fjerner hydrogenatomer fra hydrokarbon-forløperen til olefinet, og hvori pyrolyse til produkter med lavere karbonatomantall minimaliseres.

Et annet formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe et meget okonomisk middel for samtidig i det samme utstyr å fremstille og deretter kombinere karbinoler og isobutylen til å danne tert. butyletere, hvori det endelige utbyttet av hvert av disse mellomprodukter fra dets for-løper fremmes i forhold til den separate produksjon.

I^samsvar med oppfinnelsen blir en blanding omfattende hydrokarbonholdige gasser og oksygen hurtig foroppvarmet ved varmeveksling med produktgasser fra den delvise oksydasjonsreaksjon og får deretter reagere under styrte betingelser og bråkjøles til slutt ved på nytt hurtig passering i varmeveksling.

I de foretrukne utførelsesformer opprettholdes molforholdet mellom hydrokarbon og oksygen over omtrent 8 og varmeveksleren er en roterende regenerator med radial strømning oppdelt i avdelinger og hvor den seksjonerte matriks består av inerte keramiske fibere i glassaktig form og som inhiberer uønskede reaksjoner under forhånds-oppvarmingen og bråkjølingen. Reaksjonsrommets størrelse kan foretrukket styres og rotasjonshastig-

heten av regeneratoren varieres til å styre forhånds-oppvarmingen av reaktantgassene.

I forbindelse med oppfinnelsen kan den ringformede seksjonerte matriks i regeneratoren lett fremstilles, oppdeles i avdelinger og forsterkes ved å vikle glassaktig keramikkduk på en kjerne og danne en linje av keramisk sement tvers over overflaten, kjernen roteres en fraksjon av en omdreining, og dette gjentas.

Ved en foretrukket form av oppfinnelsen er den roterende seksjonerte matriks utstyrt med indre og ytre roterende kammerinnretninger for fordeling av gassene over overflaten av den seksjonerte matriks og oppsamling av gassene derfra, idet lekkasje av reaktantgasser inn i produkt-gassen nedsettes til et minimum ved å anordne tetningssko som er selvregulerende mot de omsluttende vegger av kammer innretningen, ved å bringe hver sko til å

bevege seg mot den samvirkende vegg under innvirkning av en forspenningskraft, mens en liten klaring opprettholdes mellom skoen og veggen, ved å injisere en liten strøm av et forholdsvis høyttrykksfluid mellom dem.

Konfigurasjonen av inkrementene av reaktantgass som går inn i reaksjonsrommet i den foretrukne utførelsesform er slik at homogenitet for reaksjonen oppnås, ved å tilveiebringe en tilstrekkelig induksjonstid og temperatur for det første inkrement mens etterfølgende, mindre for-håndsoppvarmede inkrementer "podes" med fri radikaler fra det første inkrement og samtidig forhindres det første inkrement fra å oppn å for høy temperatur ved sammenblandingen med de etterfølgende, koldere inkrementer. Denne foretrukne konfigurasjon tillater også fordelaktige korte oppholdstider for den totale reaksjon, mens det tilveiebringes tilstrekkelig induksjonstid for utvikling av de nødvendige fri radikaler som bevirker den delvise oksydasjon. Følgelig stabiliseres den delvise oksydasjonsreaksjon under de optimale betingelser. De innretninger som tilveiebringes er således foretrukne for syntese av metanol fra metan, og isobutylen fra isobutan, og deretter for den nye direkte syntese av begge komponenter av den forholdsvis nye og verdifulle antibankemiddel-erstatning for bly i bensin, nemlig metyl-tert.butyleter.

I samsvar med oppfinnelsen kan metyl-tert.butyl synte-tiseres direkte fra metan og isobutan ved samtidig delvis oksydasjon til metanol henhv. isobutylen, fjernelse av vann fra reaksjonsgassen og deretter kombinasjon av den over en surt reagerende fast katalysator.

Ytterligere formål og fordeler ved oppfinnelsen vil

fremgå av den etterfølgende del av beskrivelsen, hvori konstruksjonsdetaljene, operasjonsmåte og nye fremgangsmåte-trinn for foretrukne utførelsesformer er beskrevet med henvisning til de vedføyde tegninger, hvori:

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et skjematisk diagram som illustrerer den foretrukne fremgangsmåte og apparat i samsvar med oppfinnelsen for fremstilling og deretter å kombinere karbinoler og isobutylen for fremstilling av tert.butyletere, enkelte ganger omtalt i det følgende som den såkalte "Metherox"-prosess. Fig. 2 er et skjematisk planriss av en horisontal seksjon av den foretrukne, roterende varmevekslerreaktor i samsvar med oppfinnelsen, enkelte ganger omtalt i det følgende som en:"methanoxer", hvori reaktantgassene blir hurtig forvarmet, reagert og bråkjølt og avkjølt. Fig. 3 er et skjematisk sideoppriss som illustrerer den foretrukne fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen for å bygge opp og oppdele den foretrukne keramiske fiber-roterende varmevekslermatriks i den nevnte metanokser,

og

fig. 4 er et skjematisk sideoppriss som illustrerer et delesystem for trinnvis roterende bevegelse i fig. 3.

Detaljert beskrivelse

Metherox- prosessen

Fig. 1 illustrerer skjematisk de foretrukne trinn i en foretrukket utførelsesform hvor oppfinnelsen utnyttes. Foretrukket blandes forholdsvis rent oksygen i ledningen 10, komprimert til i det minste reaksjonstrykket som er foretrukket mellom omtrent 20 og omtrent 200 atmosfærer absolutt (ata), og vanligvis mellom omtrent 50 og omtrent 100 ata, med re-sirkulasjonsgass som tilføres ved hjelp av viften 11 og frisk hydrokarbonholdig tilførsel i ledningen 12. Hvis bare metanolprodukt ønskes, ville denne tilførsel omfatte metan (og for høyere alkoholer det tilsvarende hydrokarbon). Hvis det ønskede produkt er tert.butyleter, innføres isobutan sammen med metan.

Som det vil sees av det følgende, omfatter reaksjonsblandingen i det siste tilfellet både et forholdsvis høyt forhold mellom hydrokarbon og oksygen (alltid utenfor den rike eksplosive grense, foretrukket større enn 4 og mer foretrukket større enn omtrent 8, og av økonomiske grunner mindre enn omtrent 40 mol hydrokarbon pr. mol i.oksygen) og et forholdsvis høyt forhold mellom metan og isobutan, også her foretrukket større enn 4,

og mer foretrukket større enn omtrent 8 mol metan pr.

mol isobutan.

I varmeveksler-reaksjonsseksjonen 13 i beholderen 14

blir reaksjonsblandingen forvarmet, foretrukket av den roterende keramiske fibermatriks 15, som roteres ved hjelp av motoren 16 og akselen 17 med mellom omtrent 1 og omtrent 2 0 omdreininger pr. minutt (OPM) og vanligvis mellom omtrent 5 og omtrent 15 OPM.

Matriksen er foretrukket oppdelt i avdelinger og konstruert som beskrevet med henvisning til fig. 3, foretrukket omfattende inerte og uorganiske oksyder kombinert i en glassaktig form og vevet til en duk fra konti-nuerlige filamenter. Den nøyaktige sammensetning av den keramiske substans er ikke kritisk for den ønskede reaksjon (forutsatt at den har kommersielt lavt innhold av lett reduserbare oksyder som f.eks. jernoksydene) og kan således velges fra materialer som generelt er kommersielt tilgjengelige, basert på den nødvendige temperaturmotstahd som kreves. Der er mange fordelaktige anvendelser for slike roterende varmevekslere, da de meget kompakt inneholder et stort overflateareal for varmeoverføring inn i og ut av selve matriksen som virker som et varmelagringsmedium, siden de er inerte og ikke-reaktive overfor nesten alle atmosfærer, siden de er forholdsvis lette i vekt og i seg selv selvisolerende,

og siden slike glassaktige keramikkfibere ganske typisk er meget sterke. Generelt er fiberen desto dyrere jo mer temperaturbestandig den er. For bruk under omtrent 350 til 400°C, vil således vanlige kvaliteter av glassfiberduk være tilstrekkelig.

F.eks. opp til omtrent 1000°C sies det at et fiberprodukt med høyt silikainnhold ("Refrasil") fra Hitco Division of Armco er passende og tilgjengelig, og deres kromimpregnerte silikafiber til omtrent 1260°C og det sies at et produkt fra 3M Company ("Nextel") er brukbart og tilgjengelig for bruk opp til omtrent 1420°C. Det sistnevnte produkt sies å bibeholde 90% av sin strekkfasthet ved romtemperatur (17500 kg/cm<2>) til 1093°C og å bestå av 62% & 12°3'

24% Si02og 14% B203>

Ved en utførelsesform av oppfinnelsen vil material som f.eks. "Refrasil" være helt tilfredsstillende, da den foretrukne reaksj onsutløpstemperatur er foretrukket mellom omtrent 450 o C og omtrent 700 C, mer foretrukket mellom omtrent 550°C og omtrent 650°c, og forvarmings-temperaturen er foretrukket mellom omtrent 425°c og 600°c og vil vanligvis gjennomsnittlig være mellom omtrent 475°C og omtrent 550°C.

Under forvarmingen av blandingen som skal reageres sees

det at blandingen ikke kommer i kontakt med noen (skadelige).metaller og at selve det store overflateareal pr. volumenhet inhiberer noen skadelige reaksjoner. Disse betraktninger er avgjørende da reaksjon på metallover-flater er kjent å bevirke overoksydasjon av reaksjons-komponenten og vesentlig reaksjon ved lavere enn den ønskede temperatur oksyderer mer preferert de ønskede mellomprodukter i forhold til utgangshydrokarbonet, spesielt i tilfellet med metan. Som beskrevet i det etterfølgende med henvisning til fig. 2 er ikke bare forvarmingen og reaksjonstemperaturen lett styrbar ved hjelp av de be-skrevne foretrukne midler, men også selve reaksjonsrommet', dvs. oppholdstiden, kan kontrolleres uavhengig av lav strømningstakt. Dette siste er viktig pga. at den optimale reaksjonstemperatur er den høyeste som bevirker at reaksjonen nettopp kan nesten fullføres i løpet av den korteste tid som fysikalsk og praktisk kan etableres. Denne konklusjon resulterer fra det forhold at aktiverings-energien for angrep av fri radikaler på metan er høyere enn for slikt angrep på det ønskede metanolprodukt. Jo høyere temperaturen er desto nærmere hverandre vil reaksjons-taktene ligge. En viktig fordel ved den foretrukne forvarmings- reaksjonsinnretning er derfor at den medfører forholdsvis meget korte oppholdstider, dvs. mindre enn omtrent 1 sek. og foretrukket mindre enn omtrent 0,5 sekund.

Ved den foretrukne utførelsesform av "Metherox"-

prosessen, foretrukket som illustrert i fig. 1,

reagerer det meste av metanet i henhold til den totale reaksjon: CH^+ l/202= CH^OH og det meste av isobutanet reagerer i følge den samlede reaksjon: iC^H^Q+ l/202= iC^Hg + H2O. Hver av disse samlede reaksjoner er sluttresultatet av en meget kompleks rekke av fri radikalreaksjoner. Friradikaler frembringes med varierende aktivitet. Overfor de forskjellige substrat-molekyler er således helt generelt rekkefølgen for minskende aktivitet: •OH>CH30• >CH3^.> H02•>CH300-.

Når metan oksyderes delvis av seg selv, er de sistnevnte, peroksyradikalehe, helt inaktive overfor metan, og følgelig angripes ved konsentrasjon produktene metanol og formaldehyd, og disse kombineres parasittaktig og nedsetter generelt utbyttene.

Med hensyn til substratene øker deres aktivitet overfor hydrogenatom-abstraksjon av et hvilket som helst gitt fritt radikal helt generelt og vesentlig i rekkefølgen CH^ <- primær H (f.eks. C^Hg) <Tsekundær H (f.eks.

(CH3)2CH2) <- tertiær H (f.eks. (CH^CH). Det er nå

viktig å innse at den første rekkefølge for minskende friradikalaktivitet også er en rekkefølge for økende friradikal-selektivitet. Mens således peroksyradikalene reagerer dårlig med metan, fjerner de meget selektivt det svakeste hydrogenatom fra andre substrater og mest foretrukket tertiære hydrogener, mens de andre oppgitte friradikaler er forholdsvis uselektive og spesielt hydroksyl. Pga. at det i isobutan er 9 primære hydrogener og bare

et tertiært, har de uselektive radikaler tendens til å fjerne et primært hydrogen.

Det er nå kjent at ved delvise oksydasjoner passerer det tertiære radikal r( CH^) 3C- , over reaksjonen: (CH3) 3C* + 02=

(CH3)2c=CH2+ H02tilsynelatende kvantitativt til iso-

butylen, mens i tilfellet med isobutylradikalet (dannet ved fjernelse av et primært hydrogen fra isobutan) passerte bare omtrent 50% til isobutylen og resten undergår en kompleks rekke med uønskede bireaksjoner.

Det sees derfor nå at de selektive friradikaler er meget ønskelige for reaksjon med isobutan, f.eks. i henhold til reaksjonen: (CH )3CH + HC>2 • = (CH^O + HOOH. Produktet HOOH nedbrytes imidlertid under delvise oksydasjonsbe-tingelser i henhold til reaksjonen: HOOH = 2•OH som gir de meget uselektive hydroksylradikaler. Ved isobutans delvise oksydasjon av seg selv, vil disse bevirke dannelse av vesentlige mengder av det uønskede isobutylradikal, slik at utbyttet av det ønskede isobutylen nedsettes. Med en høy mengdeandel av metan tilstede vil det imidlertid sees at det vil (ønskelig) bli angrepet av disse hydroksyler og under de foretrukne betingelser til slutt gi en høy mengdeandel av den ønskede metanol. Ved således å gjennomføre en kombinert delvis oksydasjon vil utbyttene av både metanol og isobutylen fra deres respektive for-løpere økes betraktelig. Spesielt for tiden og i fremtiden vil disse økede utbytter fra stadig dyrere fossile brenn-stoffer bli økonomisk meget viktige.

I tillegg til disse ønskede produkter vil det også fremstilles enkelte biprodukter, omfattende hovedsakelig formaldehyd, isobutylenoksyd, isobutanol, propylen, og karbonmcnoksyd såvel som vann. For at "Metherox"-prosessen kan bidra i vesentlig grad til dette er det nødvendig å betrakte deres nærvær og skjebne i etterfølgende prosesstrinn som beskrevet i det etterfølgende. Etter reaksjonen i reaksjonssonen 18, passerer produktgassene tilbake gjennom en annen del av matriksen 15. Under reaksjonen øker temperaturen i gassene i vesentlig grad pga. den eksoterme natur av reaksjonen slik at gassenev er varmere enn fast-stoffene i matriksen og tjener til å oppvarme denne når de avkj øles.

Det etableres således en temperaturgradient i matriksen

15. Denne bråkjølingstakt, generelt på mer enn 1000°C/sek., kombinert med det store overflateareal, hindrer således effektivt de sekundære, uønskede reaksjoner.

Varme blir videre nyttbart gjenvunnet fra disse gasser

i ledningen 19, ved at de tjener til å tilveiebringe varme i den nødvendige gjenoppvarming som foregår i andre trinn i prosessen, som indikert ved hjelp av varme-vekslingssløyfene 20, 21, 22, 23 (supplert hvor eller om nødvendig ved hjelp av damp eller andre varme media). Under denne ytterligere avkjøling vil vanligvis vanndamp

og noe metanol kendensere og således ytterligere gjen-vinne (latent) varme.

I og med at den foretrukne velkjente kommersielle katalysator for gjennomføring av kombinasjonsreaksjonen:

CH3OH + (CH3)2C=CH2= CH3OC(CH3)3(metyl tert.butyleter)

er en sterkt surt reagerende fast katalysator, som f.eks. den makroretikulære ionebytterkatalysator (i hydrogenform) "Amberlite" fra Rohm og Haas, som sterkt deaktiveres av vann, er det nødvendig nærmest fullstendig å fjerne vann fra reaksjonsproduktgassene i ledningen 32. Denne fjernelse utføres lettest og foretrukket ved hjelp av nye innretninger, hvori andre produkter fra reaksjonen resirkuleres og anvendes som det hydratiserende absorberende midler.

Det sees således at under de foretrukne betingelser som hersker i -dehydrator-beholderen 25 og vann-strippebeholderen 26 vil formaldehyd-biproduktet i stor grad kombinere med isobutylalkohol-biproduktet til å danne et hemiacetal i henhold til reaksjonen:CH20 + iC^HgOH =

(CH3)2CHCH2OCH2OH. Dette material vil bygges opp i konsentrasjon i disse beholdere pga. at dets damptrykk vil være lavt i forhold til de andre komponenter og det vil tjene som et godt absorpsjonsmiddel for vann.

Etter således å ha blitt strippet for vann i beholderen

26 vil det bli returnert ved hjelp av pumpen 27, ledningen 28, varmeveksleren 29, kjøleren 30 og ledningen 31 til toppen av beholderen 25. Temperaturen ved toppen av beholderen 25 kan innstilles slik at netto dannelse av de forskjellige produkter og biprodukter, omfattende formaldehyd og isobutanol. føres fra toppen inn i ledningen 34 sammen med gassene innført til beholderen 25 gjennom ledningen 32, eller alternativt kan en liten væskestrøm (ikke vist) tas fra ledningen 31 og føres direkte til

den katalytiske reaksjonssone 33 i beholderen 14, eller om ønsket kan dette mindre produkt fjernes separat fra systemet.

Foretrukket vil en vesentlig andel av; metanolproduktet

også passere fra toppen som damp i ledningen 34, mens hovedsakelig all vanndampen i gassene i ledningen 32 absorberes derfra ved hjelp av den (tørkede) væske som kommer inn i beholderen 25 gjennom ledningen 31. Denne vann-anrikede væske vil deretter passere via ledningen 35, tilbakeslagsventilen 36, varmeveksleren 29 og ledningen 37 til vannstrippebeholderen 26. Toppen fra denne stripper i ledningen 38 vil utgjøre en kompleks blanding, inkluderende noen oppfangede gasser som slippes ut gjennom ledningen 39 etter kondensatoren 40 og separatoren 41. Avhengig av eksakte reaksjons- og arbeids-betingelser vil væskefasen fra kondensen 40 sannsynligvis dele seg i to faser som foretrekkes... Hvis ikke vil en forholdsvis liten mengde hydrokarbonholdig material, foretrukket det som er verdifullt i sluttproduktet, som naturlig bensin, nafta,

benzen eller toluen, tilsatt til dampen i ledningen 38 (eller annet nærliggende passende punkt) være tilstrekkelig til å bevirke denne separering i to væskefaser. Da den hydrokarbonholdige fase blir fullstendig ført

under tilbakeløp til toppen ab beholderen 26, vil det eventuelt tilsatte material, ved at det nesten fullstendig returnerer fra toppen,føre til at meget liten frisk til-førsel av slikt material trenges. Den vandige fase fra separatoren 41 føres;.til f raks j onerings-strippebeholderen

42 og omfatter metanol og vann. Fra bunnen av beholderen

4 2 fjernes strømmen 4 3 omfattende vann, mens en metanol-brenselstrøm frembringes fra toppdampene i ledningen 44, via kondenseren 45, separatoren 46 og pumpen 47. Avhengig av produksjonen av metanol og andre karbinoler

i forhold til produksjonen av isobutylen, vil all eller deler av denne metanol trenges i prosessen for fremstilling av tert.butyletere. Denne nødvendige mengde resirkuleres via ledningen 48 mens overskuddsproduksjonen fjernes via ledningen 49. Noen gasser slippes også ut via ledningen 50.

Det nye foretrukne system i samsvar med oppfinnelsen for reaksjon av metanol og andre karbinoler med isobutylen,

til å danne tert.butyletere som beskrevet i det følgende overvinner på en enestående måte ellers vanskelige problemer med denne kombinas j onsreaks j on. 3; nåværende systemer for gjennomføring av denne reaksjon strømmer all den nødvendige metanol, inklusive resirkulasjons-metanol og isobutylenet (i sin flytende tilførselsblanding), ofte sammen med noe resirkulert tert.butyleter, sammen over katalysatoren. Reaksjonen inhiberes imidlertid av høye metanolkonsentrasjoner, idet metanol impregneres foretrukket av katalysatoren og ekskluderer isobutylen derfra. Reaksjonen er også eksotermisk og begrenset ved hjelp av likevekten. Vanligvis inhiberes reaksjonen således først ved høyt metanolinnhold og deretter, ved varmefrigivning såvel som dannelse av tert.butyleter ved likevekt. Både metanolkonsentrasjonsprofil og tempe-raturprofil under reaksjonen vil således ha tendens til å være nøyaktig motsatt av de som ønskes, noe som nødvendig-gjør store krav til katalysatoren og omstendelige varme-vekslingskrav med kjølevann.

Ved den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen, ved gjennomføring av kombinasjonsreaksjonen i nærvær av en motstrømmende varmebærende gass, elimineres de omstendelige kjøleforanstaltninger, Det vil si at den innkommende gass kan allerede være avkjølt til en hvilken som helst ønskelig temperatur slik at tert. butyleterproduktet avkjøles mot slutten av sin reaksjon, når det passende vil være mest begrenset av likevekten. Som det kan sees vil også den foretrukne utførelsesform greit sørge for resirkulering til reaksjonssonen av både isobutylen og metanol inneholdt i den rå tert.butyleter-strøm, slik at likevektsproblemer unngås.

Gassene inneholdende isobutylen og noe av produktmetanolen som går inn i beholderen 14 via ledningen 34 møtes således av nedstrømmende væske omfattende metanol, tert.butyletere og noe oppløst isobutylen. Væsken absorberer isobutylehet fra den oppstrømmende gass i sonen 33 i beholderen 14 og dens gunstige temperatur, foretrukket omtrent 40°C til 90°C, og mer foretrukket omtrent 50°C til 70°C og mengde-forholdet overfor metanol, fremmer dens reaksjonstakt inne i porene av katalysatoren, foretrukket anordnet i fyllte seksjoner 51 over og under ledningen 36.

På grunn av deres lavere flyktighet i forhold til andre komponenter, er de første karbinoler som samles i væsken nær tilslutningen av ledningen 14 isobutylalkohol og dens hemiacetal som tidligere er nevnt. De reagerer inne i katalysatoren med isobutylen til å danne isobutyl tert. butyletere (TBE) henhv. isobutoksymetyl (TBE). Bi-produktoksydene, hovedsakelig isobutylenoksyd, reagerer også inne i katalysatoren i nærvær av metanol, først til å danne en glykoleter, og deretter i nærvær av isobutylen, til å danne metoksyisobutyl TBE.

Den vesentlige bruk av de oppnådde TBE er som et

verdifullt anti-bankemiddel i bensin og som i den optimale mengde 7%-10% deri ikke bare erstatter bly-anti-bankeforbindelser, men også øker volumet av bensin, under utnyttelse av naturgasskomponenter istedet for stadig dyrere petroleumsolje. Det kan forventes at disse biprodukt TBE vil ha sammenlignbare høye blandings-oktantall i.som metylanalogen (MTBE) og således være omtrent like verdifulle (pr. mol TBE).

(De kan dog samtidig kreve en noe større mengde av anti-oksydasjonsgum-inhibitor-additiv).

Det nedstrømmende og tert.butyleterprodukt fra de fyllte seksjoner 51, går deretter foretrukket inn i strippe-seksjonen 52 hvor oppløste medrevne gasser strippes derfra, passerer gjennom ledningen 53 og enveis-ventilen 54,

til stabilisatorbeholderen 55 hvor komponenter som koker lavere enn metyl tert.butyleter (MTBE) i det minste delvis strippes derfra, for styring av damptrykket i produktet. Etter avkjøling i kjøleren 56, fjernes produktet omfattende tert.butyletere via ledningen 75.

I nærvær av høye konsentrasjoner av tert.butyletere,

er metanol såvel som isobutylen og lettere komponenter,

mer flyktig enn MTBE. Disse vil derfor ikke ha tendens til å passere ut gjennom ledningen 75, men vil snarere akkumuleres i beholderen 55, spesielt da den overveiende komponent i ledningen 57, kondensert i kondenseren 58,

og som føres som en væske inn i separatoren 59 og kokes under tilbakeløp til beholderen 55 via ledningen 60,

er propylen. Den netto-produksjon av denne strøm kan enten tas som et separat, verdifullt produkt via ledningen 61, eller ved innstilling av temperaturer og trykk til å bli tatt som en gass via ledningen 62, som selv kan anvendes som brennstoffgass for drift av f.eks. en gassturbin eller for å danne eller oppvarme damp, for å tilveiebringe oksygen- og varmebehovene for prosessen.

De tidligere nevnte utslippsgasser anvendes fordelaktig

på tilsvarende måte.

I og med at ureagert metanol og isobutylen, såvel som MTBE, akkumuleres inne i midtseksjonen av beholderen 55, tas denne blanding via sideledningen 6 3 og pumpen 64

og resirkuleres til beholderen 14 over absorberseksjonen 65 i beholderen 14, hvori resterende isobutylen absorberes fra gassene som passerer derigjennom. MTBE som fordampes i disse gasser absorberes i absorberseksjonen 66, av metanol som kommer inn via ledningen 48 og metanol i disse gasser absorberes foretrukket av vann (foretrukket resirkulert fra strømmen 4 3) innført via ledningen 74 i absorberseksjonen 67. Metanol-vannblandingen som dannes samles og fjernes via ledningen 68 og returneres foretrukket for fraksjonering til beholderen 42 hvor den går inn via ledningen 69.

Avgassene fra seksjon 67 går foretrukket inn i viften

II via ledningen 70 og det meste av gassene derfra resirkuleres til den delvis oksydasjonsreaksjon. Overskudds-akkumulering av gasser, omfattende biprodukt-karbonmonoksyd såvel som rest-metan, tas foretrukket ut fra utløpet av viften 11 i ledningen 73 og føres separat ved hjelp av en ledning (ikke vist) og.går separat inn i den seksjonerte matriks 15 hvor den forvarmes slik at forholdsvis høytemperaturvarme gjenvinnes derfra, og forlater den seksjonerte matriks 15 og beholderen 14 via separate kanaler og ledningen 71. Denne forvarmede avgass til-føres foretrukket til en ekspanderingsinnret'ning 72 for gjenvinning av nyttig energi og kan deretter tjene som tilskudd til brenselsgass eller anvendes på andre velkjente måter for å utnytte dens verdifulle komponenter.

Reaenerativ forvarmings- reaktor

Med henvisning til fig. 2, som skjematisk viser i for-størret horisontalt snitt de foretrukne anordninger i varmeveksler-reaktoren 13, foretrekkes det at de forskjellige strømmer er symmetrisk omkring senterlinjen. På denne måte er den seksjonerte -matriks i trykklike-vekt, i og med at de eneste trykkforskjeller skyldes trykkfall som bevirkes av strømningen derigjennom,

i motsetning til andre anvendelser av roterende varmevekslere, som f.eks. i gassturbin-regeneratorer, men slike forskjeller som utøves over større områder kan likevel uheldigvis bevirke operasjonsproblemer. Disse symmetriske strømmer anordnes ved å forsyne den seksjonerte matriks 15 med en ringformet anordning av jevnstore radiale avdelinger 15a separert fra nabo-avdelinger 15a ved hjelp av radiale vegger 15b, som kan fremstilles av keramisk sement som beskrevet i det følgende.

De ytre tetningssko 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106

og 107 kan være separate strukturer montert på beholder-veggen 108 som vist, eller kan være kombinert sammen i et par av sko som er vendt mot hverandre, hvori de innkommende gasser føres til de passende seksjoner av den seksjonerte matriks 15, som mer fullstendig beskrevet i den samtidige ansøkning med løpenummer 228.908 (norsk patentansøkning nr. ) idet de åpne rom mellom paret av sko da tjener som utgangs-kammerinnretninger.

Pga. at det helt generelt foretrekkes at oksygenholdig gass ikke lekker eller føres over inne i en matriksavdeling og inn i reaksjons-avgasskammerinnretningene, foretrekkes det at resirkulasjonsgass (som ikke inneholder oksygen) innføres J; for å spyle ut (innover) oksygenholdig gass, gjennom ledningene 109 og 110, til den avdeling som ligger umiddelbart før strømmen inne i matriksen snur, og begynner å strømme utover. Av lignende grunner, dvs. for ikke å "sløse bort" vesentlige mengder av produkthoIdige reaksjons-avgasser, i gasser som fjernes fra systemet via kammerinnretningen 111, innføres foretrukket re-sirkulasjonsgass i den matriksavdeling som er umiddelbart i ferd med å veksle tilbake til innoverstrøm før dens lukking med de indre faststående sko 111 og 113. Resirkulasjonsgassen vil således først tilbakespyle.reagert gass tilbake gjennom matriksen slik at slik reagert gass gjerne vil gå ut via en tidligere avdeling, og deretter tilføres denne tilbakespylingsgass til kammerinnretningen 111 når den spesielle avdeling når åpningene mellom tetningsskoene 112 og 114 og mellom skoene 113 og 115.

Ved igangsettingsoperasjoner, for å etablere en temperaturgradient i den seksjonerte matriks 15 slik at tilførselen forvarmes tilstrekkelig slik at delvis oksydasjon kan begynne,,må de indre kammerinnretninger 116 og 117 oppvarmes. Pga. at varmevekslings-virkningsgraden av den roterende matriks 15 i seg selv er meget høy, spesielt ved de vesentlig reduserte strømningstakter som foretrekkes,

for igangsetting, kreves imidlertid forholdsvis lite varme da denne vil bli nesten fullstendig gjenvunnet ved at den lagres inne i de indre deler av matriksen 15. Mens således en ekstra oppvarmingsinnretning eller andre midler kan anvendes, foretrekkes det at det anvendes elektriske, motstandsoppvarmede igangsettingsstaver 118 og 119. Den varme overflate av disse staver vil forholdsvis hurtig initiere delvis oksydasjon, og den frigitte varme derfra vil gjennomføre det meste av oppvarmingen. Disse staver vil også stabilisere oksydasjonen før endelige drifts-temperaturer oppnås når strømningstaktene.

Under denne oppvarmingsfase skal det legges vekt på at en vesentlig induksjons-tidsperiode, av størrelsesorden adskillelige sekunder, hvorunder friradikal-konsentrasjoner bygges opp, vil opptre langs reaksjonsbanen for reaktantgassene i kammerinnretningene 116 og 117 og det foretrekkes at oppholdstiden for reaksjonen er et maksimum, både pga. reduserte strømningstakter, og pga. de tilgjengelige reaksjonsrom.

Således er oppholdstid-styringsplater 120 til 123,

som foretrukket er hengslet til de indre sko 112 til 115, henholdsvis, foretrukket trukket tilbake mot platen 126 og 127 som omgir reaksjonsrommet 111

slik at reaksjonsrommet tilgjengelig i kammerinnretningene 116 og 117, maksimaliseres. Som tidligere forklart, når den endelige reaksjonstemperatur engang er oppnådd, foretrekkes det at aktiv oppholdstid,

dvs. oppholdstiden for hovedmengden av de reagerende gasser, holdes ved et minimum i samsvar med økonomiske betraktninger med trykkfall o.l. og nødvendigheten av å sørge for den nødvendige induksjonsperiode. Reduksjon av oppholdsvolumet oppnås foretrukket ved å rotere platene 120 til 123 i en stilling i likhet med den som er vist, slik at det meste av oppholdsvolumet blir inaktivt, og hovedmengden av gassene først passerer innover gjennom seksjonene av matriksen mellom skoene 100.og 107 og mellom skoene 101 og 104,. slik at de derved blir hurtig forvarmet, foretrukket får øket radikalkonsentrasjon i rommet før igangsettingsstavene, og akkurat fullfører deres reaksjon (dvs. anvender hovedsakelig alt tilgjengelig oksygen) før de fjernes fra reaksjonssonen ved å passere utover gjennom seksjonene i matriksen 15 radialt mellom skoene 101 og 102 og mellom skoene 105 og 106.

For at hovesakelig alle gassene skal reagere og ikke "kortslutte" inn i og ut av reaksjonssonen, foretrekkes det at faststående plater 124 og 125 innstalleres slik at de først retter det siste av den forvarmede gass inn i blandingen i den aktive sone med fri radikal-oppbygning umiddelbart før igangsettingsstavene, og som vist krever slik gass å ha i det minste et minimum av reaksjon-oppholdstid før de bråkjøles ved å passere tilbake i matriksen 15. Dét påpekes at denne form av for-varming-reaktor-kjølesystem har enestående fordeler. For det første tilveiebringer den hovedsakelig mer "isotermisk" reaksjonskinetikk enn vanlige eksotermiske reaksjons-systemer. For det annet kombineres de ønskelige trekk med stempelstrømning med sammenblanding med "kold innsprøytning" og med tilbakeblanding. For det tredje tilveiebringes en bred strømningsbane for forvarming men en smal, forholdsvis høy strømningstakt-sone for reaksjon og et forholdsvis meget godt reaksjonsvolum. For det fjerde er det selvisolerende og følgelig meget kompakt. For det femte tilveiebringer det en innretning for forvarming og bråkjøling hvori skadelige overflatereak-sjoner unngåes ved å anvende et inert, ikke-katalytisk, forholdsvis ikke-reduserbart eller oksyderbart varme-overføringsmedium.

Mange av de ovennevnte trekk sees lett og anvendes og er like fordelaktige ved gjennomføring av endotermiske reaksjoner (hvori matriksen foretrukket oppvarmes cyklisk ved hjelp av en eksotermisk reaksjon før den ønskede endotermiske reaksjon, som f.eks. ved pyrolyse). De første to fordeler angitt ovenfor krever imidlertid ytterligere forklaring.

Med hensyn til stabilitet er det f.eks. vanlig at både oksygen og brennbare bestanddeler er tilstede sammen uten særlig reaksjon, og at for å være sel vunde r ho lidende må varmefrigivningen fra en reaksjon være større enn den følbare varme som kreves for å bringe: reaktantene til reaksjonstemperatur. Videre at der er en meget temperatur-sensitiv induksjonsperiode og at det er helt mulig å "blåse ut" endog en flamme for ikke å si en delvis oksydasjon uten flamme.

Det kan nå sees at i løpet av f.eks. rotasjon i retning mot urviseren av matriksen 15, fortsetter den varme reagerte utstrømmende gass å oppvarme den seksjonerte matriks 15 til dens temperatur og at matriksen 15 vil be- finne seg ved sin varmeste temperatur umiddelbart før den bytter over til innstrømning. Den første inn-strømning, dvs. overskudd av resirkulasjonsgass tatt ut som varm avgass gjennom kammerinnretningen 111,

vil således forvarmes til den maksimalt mulige temperatur. Varme gjenvinnes således for nyttig bruk andre steder ved den høyest mulige temperatur. Hovedsaken her ér imidlertid at den første av den deretter innstrømmende gass også oppvarmes til en forholdsvis høy temperatur. Denne gass blir så forholdsvis hurtig oppbygget til de nødvendige friradikal-konsentrasjoner for å bevirke deri ønskede delvise oksydasjon. Ved imidlertid å begynne ved en forholdsvis høy temperatur ville dette første inkrement av reaksjonsgass ved sin varmefrigivning under reaksjonen ha tendens til å komme for høyt med hensyn til den ønskede reaksjonstemperatur. I denne foretrukne konfigurasjon, før det meste av varmefrigivningen, blir den imidlertid tilført og blandet med et annet inkrement av gass som er blitt forvarmet til en noe lavere temperatur slik at odet første inkrement gjerne vil forhindres fra å oppnå for høy temperatur. Derved blir det annet inkrement samtidig "podet" med friradikaler fra det første, slik at ellers forholdsvis lange induksjonsperioder forkortes, og så videre gjennom hver av inkrementtilsetningene av reaktantgass.

Ved eksoterme reaksjoner, som f.eks. i brennere, tilveiebringes vanligvis stabilitet ved tilbakeblanding.

Hvis imidlertid en reaksjonssone blir sterkt tilbake-blandet, opptrer to ønskede trekk. For det første vil noe av den forholdsvis ureagerte gass "blande seg" forholdsvis umiddelbart til utløpet, med forholdsvis lite av den ønskede omdannelse, og for det annet vil noen av gassene etter reaksjon "blandes" rundt og rundt og ha for lange oppholdstider og dette vil gjerne ødelegge de ønskede produkter.

I motsetning hertil, sees det at den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer stabilitet ved den forholds-

vis lange oppholdstid med de tidlige, varme inkrementer uten "kortslutning" av noen inkrementer og uten "overbehandling" av noen inkrementer. De tidligere, varmere inkrementer, blir ikke "overbehandlet" pga.

at inntil f riradikal-konsentras j»oner er bygget opp i dem, opptrer meget liten total omdannelse. Ønskede omdannede produkter er således ikke tilstede i særlig grad, og underkastes således ikke særlig parasittiske tap.

Det kan således nå sees, til tross for store variasjoner

i reaktiviteten av forskjellige tilførselsblandinger,

kan den effektive totale reaksjonssone, i motsetning fra induksjonssonen, lett optimaliseres med passende innstilling av konstruksjons- og drifts-variable med oksygennivå i reaktantene, gjennomsnittlig forvarmings-temperatur, rotasjonshastighet av matriksen 15 og stilling av kontroll-ledeplatene 120-123, til en forholdsvis meget kort avstand som utgjør omtrent 1/4

av den totale reaksjonsveilengde. Som tidligere påpekt,

i forbindelse med fig. 1, er en meget liten total oppholdstid viktig for å maksimalisere utbyttene fra slike eksotermiske reaksjoner hvor de ønskede produkter naturlig angripes lettere enn reaktant-forløperen.

Matriks- fremstilling

Med henvisning til fig. 3 og 4, vises det hvorledes

det foretrekkes å fremstille matriksen 15, og dele denne opp i avdelinger, og å tette dens øvre og nedre ender. Som nevnt med henvisning til fig. 1 foretrekkes det at matriksen fremstilles fra duk og duk med valgt porøsitet og trådtykkelse foretrukket fra kontinuerlig filamentgarn av glassaktig keramisk sammensetning foretrekkes.

En spole med kontinuerlig duk 200 er montert på en

spindel 201 utstyrt med en friksjons-innretning. Foretrukket og passende er denne friksjonsinnretning

en liten faststående hydraulisk, oljefylt motor 202,

med aksel knyttet til akselen 201, idet oljetilførsel og oljeutløp fra motoren 202 er forbundet sammen gjennom ventilen 203. Når således strekk utøves på enden av duken 200 vil spolen dreie motoren 202 og vil vikle seg av sakte med en hastighet avhengig av innstillingen av ventilen 203. Duken 200 passerer under medløpsvalsen 200 som passende er understøttet (ikke vist) slik at roterende og vertikal men ikke særlig horisontal bevegelse tillates. Denne medløpsvalse tilveiebringer med sin vekt forholdsvis konstant strekk i duken til tross for intermitterende bevegelse på nedstrømssiden. Det forståes selvfølgelig av den fagkyndige at ventilen 203 lett kan kontrolleres av den vertikale stilling av medløpsvalsen 204 slik at posisjonen av valsen 204 holdes innenfor nøye definerte grenser og i sin tur holder strekket på duken 200 nærmest konstant.

Den fri ende av duken 200 er midlertidig knyttet til en avtagbar dor eller holdes ved hjelp av en permanent kjerne 205 (anvendt i den endelige matriks til å samle gasser ved den indre periferi av matriksen 15) montert på akselen 206. Også knyttet til akselen 206 er deleinnretningen 207 vist i fig. 4 som har et antall omkretsposisjoner lik antallet av radiale avdelinger som det er ønskelig å oppdele matriksen 15 i. Samvirkende med innretningen 207 er solenoid-operert eller foretrukket komprimert liift-stempeloperert stoppinnretning 208 og solenoid-operert eller foretrukket komprimert luftstempeloperert fallhakeinn-retning 209.

Foretrukket fastholdt på det horisontale plan av akselen 206 ved hjelp av skinner 211 og 212 (og rettet mot akselen 206) er keramisk sementpåføringskanon 210 og dens vogn (ikke vist) som er glidbart festet til skinnene 211 og 212 og foretrukket ført i frem- og tilbakegående bevegelse langs skinnene 211 og 212 ved hjelp av et trykkluftstempel (ikke vist) eller andre passende innretninger, som f.eks. en reverserende motor og tilknyttet trommel som driver en endeløs kabel over trinser som befinner seg under hver ende av den ønskede tversgående bevegelse.

Foretrukket er skinnene 211 og 212 sammen med tilhørende utstyr også montert på en bærer (ikke vist) som kan være manuelt eller automatisk innstilt horisontalt til å opprettholde et ønsket forhold til overflaten av den akkumulerende duk 200 på kjernen 205.

Kanonvognen montert på skinnene 211 og 212 er også foretrukket utstyrt med et lite trykkluftstempel (ikke vist) beveget slik at det ved slutten av sin bevegelse langs skinnene 211 og 212 blir kanonen 210 øyeblikkelig vertikalt snudd gjennom en bestemt bue og deretter returnert til sin horisontale posisjon. Denne projiserte bue er i det minste lik avstanden mellom nabo-avdelings-barrierer eller vegger 15b (alternativt kan selvfølgelig ytterligere kanoner være montert for å påføre keramisk sement rundt omkretsen av endene av matriksen som roterer inkrement etter inkrement. Som det imidlertid sees, hvis hver slik kanon arbeider kontinuerlig vil det foregå en for stor opphopning av sement mellom rotasjonsinkrementene, og hvis strømmen bringes til å være intermitterende,

og opptre bare når akselen 206 er i delestilling, kan fare for delvis tilstopning av den foretrukket forholdsvis hurtigherdende sement opptre før strømmen gjenopptas og dette fører eventuelt til en ufullstendig avtettet matriks).

I operasjon er sekvensen, kontrollert av passende grense-brytere (forbundet til solenoidventiler hvis de er luftoperert) som følger. Kanonen 210, tilført gjennom ledningen 213 ved hjelp av trykkinnretninger med keramisk sement, påfører en linje av sement horisontalt tvers over overflaten av duken 200 når denne ble delvis valset til en fiksert stilling på kjernen 205. Så snart duken når enden av sin bevegelse heves stoppinnretningen 208, fallhakeinnretningen 209 aktiveres til å dreie akselen 2 06 et hakk og stoppinnretningen 208 låser på nytt stillingen for akselen 206, hvoretter fronten av kanonen 210 øyeblikkelig dreies vertikalt gjennom en bue for å påføre sement i en retning videre langs duken som skal sementeres nær enden av duken 200 slik at kanten av to avdelinger sementeres. Kanonen 210, tilbake i sin horisontale stilling, påfører keramisk sement tilbake tvers over flaten av duken 200 til enden av dens bevegelse i den motsatte retning, og sekvensen gjentas ved den annen ende.

Det sees nå at ettersom matriksen tildannes blir den forseglet til avdelingene 15a som er lukket bortsett fra radial strømning derigjennom og at laget av duk legges ned på et lag av keramisk sement som presses inn i mellomrommene i duken slik at den danner en kontinuerlig barriere både ved at den derved danner de radiale vegger 15a og ved tetning av endene av duken. Det sees også

at den iboende høye styrke av duken er opprettholdt slik at den.Lvil motstå indre trykk som utøves mot veggene fra noen av avdelingene. Spesielt fordelaktig er den store sløyfestyrke som tillater at store trykkforskjeller mellom avdelingene 15a lett kan opprettholdes uten brudd og pga. at avdelingsveggene 15b understøttes av hvert lag av duk, slik at de kan være forholdsmessig ganske tynne idet det bare kreves at tykkelsen vil sikre mot lekkasje derigjennom.

EKSEMPEL

Et anlegg for fremstilling av tert.butyleter (TBE) fra metan og isobutan i samsvar med den foretrukne utførelses-form av oppfinnelsen ble gjennomført ved omtrent 80 ata trykk og frembragte 200.000 metriske tonn pr. år av produktet eller 606 metriske tonn pr. driftsdøgn, anvender mindre enn omtrent 184.000 m 3metan pr. drifts-døgn og mindre enn omtrent 500 henhv. 290 tonn isobutan og oksygen pr. driftsdøgn.

Det kreves ingen kjøpt metanol eller isobutylen og all brennstoffgass som kreves for å drive den kryogeniske luftseparasjon og komprimere oksygenet tilføres fra prosessavgassene. Over omtrent 91% av produktvolumet er TBE som metyl-TBE og resten har verdi som bensin. Nåværende verdi på U.S. Gulf Coast for MTBE er omtrent kr. 2,50 pr. liter og verdien av produktet er således anslagsvis 1.500.000 kroner pr. driftsdøgn.

Selv om de mer foretrukne midler for oppnåelse av oppfinnelsens formål er beskrevet detaljert i denne fremstilling, vil det være klart for den fagkyndige at forskjellige erstatningsinnretninger også kan anvendes innenfor rammen for oppfinnelsen. Med hensyn til prosess-aspektet av oppfinnelsen er det f.eks. klart at selv om det foretrekkes en roterende regenerator pga. de angitte fordeler kan andre innretninger for forvarming, reaksjon og bråkjøling, som f.eks. et stasjonært lag, ombyttings-regeneratorer eller recuperatorer anvendes selv om dette skjer med mindre fordel. Oppfinnelsen er således ikke begrenset på annen måte enn som angitt i de etterfølgende patentkrav.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for delvis oksydasjon av en blanding av hydrokarbonholdig gass og oksygen, karakterisert ved forvarming av blandingen ved varmeveksling med produktgasser fra den nevnte delvise oksydasjon og at blandingen føres gjennom en størrelseskontrollerbar reaksjonssone slik at de nevnte produktgasser fremstilles.

2. Fremgangsmåte for delvis oksydasjon av en blanding av en hydrokarbonholdig gass og oksygen, karakterisert ved forvarming av en første del av blandingen til en forut bestemt temperatur, forvarming av en annen del av blandingen til en temperatur lavere enn for den første del og blanding av den nevnte første del med den nevnte annen del etter at den første del har gjennomgått en reaksjonssone.

3. Fremgangsmåte som. angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den hydrokarbonholdige gass omfatter metan og at produktgassene fra reaksjonssonen omfatter metanol.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den hydrokarbonholdige gass omfatter isobutan og at produktgassene fra reaksjonssonen omfatter isobutylen.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at den hydrokarbonholdige gass omfatter metan og isobutan og at produktgassene fra reaksjonssonen omfatter metanol og isobutylen.

6. Fremgangsmåte som.angitt i krav 2, karakterisert ved at hver av de nevnte deler forvarmes ved hjelp av re-generative varmeover-føringsinnretninger.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at de nevnte re-generative varmeoverføringsinnretninger er en roterende regenerator omfattende varmelagrende matriksinnretninger.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at varmelagrings-matriksinnretningene består av glassaktive keramiske fibre.

9. Fremgangsmåte for direkte syntese av metyl tert.butyleter, karakterisert ved samtidig delvis oksydasjon av metan og isobutan. i en gass for fremstilling av metanol og isobutylen, fjernelse av vanndamp fra gassen og kombinasjon av metanol og isobutylen i nærvær av en fast katalysator.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert væd at fjernelsen av vanndamp fra gassen gjennomføres ved absorpsjon under anvendelse av lokalt oppnådd væske kondensert fra gassen som absorpsjonsmiddel, og ved trinnene med å strippe vann fra den nevnte lokalt oppnådde væske og bringe denne i kontakt med gassen slik at vann absorberes fra gassen.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at de kondenserte toppdamper fra vannstrippetrinnet bringes til å dele seg opp i en vandig væskefase og en ikke-vandig væskefase og ved å returnere den nevnte ikke-vandige fase som tilbakeløp til vannstrippetrinnet.

12. Fremgangsmåte omfattende forvarming av en reaktantgass, karakterisert ved forvarming av reaktantgassen ved hjelp av varme lagret i matriksen i en roterende regenerator, den foroppvarmede gass reageres eksotermisk slik at det frembringes en forholdsvis varm gass og varme lagres i regeneratoren ved å føre den forholdsvis varme gass i varmevekslingsforhold med matriksen, og den nevnte lagrede varme overføres styrbart til reaktantgassen ved å variere rotasjonshastigheten av matriksen.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at matriksen er oppdelt i avdelinger og omfatter glassaktige keramiske fibre.

14. Fremgangsmåte for oppbygging av en matriks oppdelt i avdelinger for en roterende varmeoverførings-regenerator for radial strøm, karakterisert ved at det vikles duk over sylindriske kjerneinnretninger, en linje av sement avsettes i en aksial retning tvers over duken, kjerneinnretningen roteres en del av en omdreining og det nevnte avsetningstrinn gjentas.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert ved å avsette en omkrets-linje av sement nær den aksiale ende av duken når kjernen roteres.

16. Apparat for varmeveksling mellom en første, initialt forholdsvis kold gass og en annen initialt forholdsvis varm gass, karakterisert ved roterende matriks-innretninger omfattende faste varmelagringsinnretninger bestående av glassaktige keramiske fibre, første kammer-innretning for innføring av den nevnte første gass til en første andel av matriks-innretninger, og andre kammer-innretninger for å innføre den annen gass til en annen del av matriks-innretningen slik at strømmen av den annen gass er generelt motsatt retningen for retningen av den første gass med hensyn til enhver gitt del av matriksinnretningen.

17. Apparat som angitt i krav 16, karakterisert ved at den nevnte første gass innføres i matriks-innretningen ved hjelp av en selv-regulerende skoinnretning trykket mot matriksen med en kraft og bragt til å opprettholde en klaring mot periferien av matriksinnretningen ved hjelp av strømnings-innretninger mellom skoinnretningen og den nevnte omkrets.