TWI579042B - 壓力調節裝置及其方法 - Google Patents

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Description

壓力調節裝置及其方法
本發明係關於一種壓力調節裝置及其方法，特別是關於一種針對處於負壓之熱化反應堆進行壓力調節之壓力調節裝置及其方法。
世界智慧財產權組織公開第2010/083978 A2號專利案係揭示一種管束反應器，包含由複數個可被加熱的反應管體組成之一管束。該管束反應器具有一均化板，該均化板上設有複數個孔洞或槽道，以輔助反應物在進入該管束之前進行混合。各該孔洞或槽道均具有相同之截面積。
歐盟公告第363066 B1號專利案係揭示一種供液相反應過程使用之電感性加熱反應器，特別是供氯二氟甲烷之高溫熱解反應使用。該電感性加熱反應器包含一原料存儲塊，該原料存儲塊具有複數個反應管體，且該原料存儲塊係透過電磁感應被加熱。
德國公告第2712728 A1號專利案係揭示一種供加熱氣體或水蒸氣使用之管狀反應器，所述氣體或水蒸氣被經由導電體製成之封裝材料輸送，且該管材能夠利用電磁感應加熱。
德國公開第102007034715 A1號專利案係揭示一種以Andrussow法製備氫氰酸之方法，Andrussow法係指將甲烷與氨在過壓下轉換為氫氰酸與水的方法。為達此目的，該方法所使用之反應器包含一氣體輸送管道、一混合層及一催化劑層，該混合層可用以產生壓力差，且該反應器可另包含一順流熱交換器(downstream heat exchanger,DSHE)供排除熱 能。
美國公開第2011/306788號專利案揭示一種氧化有機化合物的製備方法，該方法係將一初始原料置於一充填有催化劑之管狀反應器中，並將該初始原料與一氣體一併加熱。該管狀反應器能夠氧化不同的初始原料，舉例而言：丙烯、異丁烯、tert-butanol、methyl tert-butyl ether、丙烯醛或異丁烯醛。
美國公告第7951978 B2號專利案係關於一種製備丙烯醛的方法，讓壓力處於0.01至30千帕(kPa)之甘油氣體與一溫度在200℃至550200℃間的固態催化劑接觸，以產生丙烯醛。
德國公告第3525749 A1號專利案係揭示一種利用巴登法(BASF method)將甲酰胺於負壓下熱解，以重新獲得氫氰酸的方法。
世界智慧財產權組織公開第2009/062681號專利案係揭示一種借助氣態甲酰胺催化脫水(熱解)生產氫氰酸的方法。用以進行脫水作用之反應器具有數個形成薄片狀之分層，且各該分層包含複數個相互交錯之反應槽道。其中，該反應器另具有一內表面，該內表面之組成成分當中含有超過50wt%的鐵。該反應槽道之平均水力直徑在1至6毫米之間，且當中並未設置額外的催化劑或管件。該專利案之缺點在於每一該反應槽道中將被充入不等量的甲酰胺，因而產生濃度差異，造成不同產物或副產物的生成。
世界智慧財產權組織公開第2009/062897號專利案揭示另一種氫氰酸製備方法，係藉由於一蒸發器中讓甲酰胺蒸發，再借助氣態甲酰胺催化脫水以產生氫氰酸。該蒸發器較佳具有10至2000MW/m3之輸出功率密度。
德國公告第69215358 T2號專利案係揭示一種透過電力加熱熱解反應器，可供於負壓條件下分解廢氣。
如上所述，已知一系列連續操作過壓或負壓化學反應之實例。然而，前述用以連續操作化學反應之反應器所使用之習知壓力控制器，具有一共同之特點，係將初始原料引進該反應器時可能會導致該初始原料的分布不均勻，這種情形在同時使用多個反應器時尤為明顯。尤其是連續式反應器因為具有較短的滯留時間，初始原料不均勻可能將使得所進行的轉換或所發生的化學反應有所差異，造成副產物的生成。由於最佳化產量、流量、壓力與溫度的工作相當困難，上述習知壓力控制器所造成的問題將對產物的品質與產量造成負面影響。
本發明主要目的乃改善上述問題，以提供一種改良之反應器熱解或熱分解方法，能夠達成使產物更為均勻之功效。
本發明係關於一種熱解或熱分解方法，用以在負壓條件下，於一管束反應器中對呈流體或流態化之初始原料進行熱解或熱分解反應，該管束反應器由複數個可被加熱的反應管體組成。其中，該初始原料經由至少一輸送管道之一端被供給至該管束反應器，該輸送管道具有複數個減壓單元。在該初始原料被引入該管束反應器之個別的反應管體前，該複數個減壓單元能夠產生一過壓狀態，相對該過壓狀態而言，該複數個反應管體係呈一負壓狀態。按照本發明，該複數個減壓單元控制該初始原料以本質上相等之流量流入各該反應管體。這也代表著，例如，所有反應管體將可以被均勻充入該初始原料，使得各該反應管體具有相等之初始原料流通量。因此，在熱解或熱分解反應發生的期間，該初始原料將均勻地在所有反應管體中被分解，不會因為某些反應管體具有高於平均的高流通量或高濃度初始原料，而增加副產物的生成(例如縮合產物或聚合產物)。依據本發明，該複數個反應管體至少有一主要部分受到加熱以達到該初始原料之分解溫度，藉此該初始原料將被熱解或熱分解以生成熱解產物或熱分解產 物。
另一方面，本發明係關於一種用以實施上述方法之裝置，包含一熱解或熱分解反應器，該熱解或熱分解反應器為複數個反應管體組成之管束反應器，個別之反應管體分別經由一減壓單元以連接一初始原料輸送管道，該複數個反應管體可被加熱，且該反應管體內部可操作地連接一負壓泵，該複數個減壓單元控制該初始原料以本質上相等之流量流入各該反應管體。該反應器較佳用在本發明之熱解或熱分解方法。如下所述，係為關於本發明之方法及其裝置更詳細的描述，其中，該方法可以使用該裝置來實施，且該裝置適合用於所述之方法及其參數特性。
熱解反應及熱分解反應可以在受催化的情況下發生，例如在鐵、鐵合金或氧化鐵等含有鐵成分之表面上進行反應。熱解反應及熱分解反應可能為一脫水過程，舉例而言，該反應可能為以甘油作為初始原料之脫水反應，甘油之脫水可以用來產生丙烯醛。在一實施例當中，該初始原料為一羧酸酰胺如甲酰胺，甲酰胺可以被熱分解以產生氫氰酸(HCN)。更詳言之，本發明亦關於一種熱分解羧酸酰胺的方法，例如在一管束反應器中熱分解甲酰胺以生成氫氰酸，該管束反應器由複數個反應管體組成。其中，在一第一系列的方法步驟當中，甲酰胺與該管束反應器中複數個受熱表面接觸，利用壓力調節於該管束反應器之複數個反應管體中充入等量的羧酸酰胺，甲酰胺受到該複數個受熱表面加熱至其分解溫度，使得氫氰酸氣體持續釋出。
本發明將更進一步被精確定義於申請專利範圍當中。
依據本發明，一管束反應器被用來熱解或熱分解該初始原料(例如羧酸酰胺)。該管束反應器由複數個反應管體組成，總計該複數個反應管體具有一大的表面且仍容許該初始原料大量通過。該管束反應器可以由2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或更多獨立之 管體或反應管體所組成。該管束反應器較佳由10至200個獨立之管體或反應管體組成，更佳由15至150個獨立之管體或反應管體組成，特別更佳由20至100個獨立之管體或反應管體組成，且最佳由30至80個獨立之管體或反應管體組成。該複數個反應管體可以相互分離或者呈縱向相互連接，舉例來說各該反應管體可以共同容納於一常見之材料存儲塊當中。該複數個反應管體較佳相互分隔設置，例如各該反應管體之間均具有1至5毫米的間距。
依據本發明，分別經由複數個減壓單元以個別供給該複數個反應管體所需之初始原料，因此可以決定每一反應管體之個別的初始原料流量，且該流量可以按照其他反應管體之情形作適當調整，亦即所述之經選擇使得各該反應管體之初始原料流量本質上相等。「本質上」係被理解為各該反應管體之初始原料流量具有小於5%的偏差，且該偏差較佳小於3%，更佳小於2%或1%，最佳可能達成小於0.5%的偏差。視該初始原料的不同，可能產生不同的副產物及固體沉澱物，因此應盡可能降低各該反應管體之初始原料流量的最大誤差。在缺乏個別的耐壓控制或流量控制的情況下，位在一管束之橫截面中央的管體傾向於具有較高的流速，而位在該管束之橫截面邊緣的管體傾向於具有較低的流速(至少在該管束由置於橫截面中央之一輸送管道或引流管道共同供給的情況下如此)。依據本發明，可有效避免上述缺點，因此能夠使該初始原料平均分布於該管束反應器之所有反應管體當中。除了用來供熱解或熱分解反應使用之該複數個反應管體外，該管束反應器可另設有額外的管體，惟該額外的管體並不受到上述流量控制的影響。
上述恆定流量可以藉由挑選不同的減壓單元來達成。舉例而言，所述之複數個減壓單元為具有預定耐壓之壓力控制器或毛細管。由於該毛細管之直徑或長度可以不相同，使得該毛細管具有相異的耐壓，如此 可逼近所有反應管體之流量。例如，當該反應管體呈同心排列時，相較位在該管束之橫截面邊緣的管體而言，位在該管束之橫截面中心的管體所連接的減壓單元被選擇具有較高的耐壓，使其在共用供給的情況下具有較低之流量。換言之，相較缺乏個別減壓的情況，藉由搭配一較高的耐壓(例如一較長或較為狹窄之毛細管)，讓通常具有較高流速之管體被流量被衰減；反之，藉由搭配一較低的耐壓(例如一較短或較為寬廣之毛細管)，讓相較位在中央的管體而言具有較低流速之管體流量被增強。因此，在一實施例當中，能夠透過一輸送管道將該初始原料卸排放至一分配區域中，再透過個別之減壓單元將該初始原料分別導向各該反應管體。相對地，在另一實施例中，為了確保流量的恆定，亦可替各該管體選用個別之輸送管道(本質上具有相同流速之輸送管道)，並讓所有管體使用相同之減壓單元。上述實施例之一種可能實施方式為包含複數個輸送管道之一分配帽蓋，各該輸送管道具有相同之尺寸，可供每一反應管體使用。
除了流量的恆定控制外，該複數個減壓單元還可以用來達成精確的流量控制。為了達到此目的，該複數個減壓單元之耐壓被設計使得在非工作狀態時，不允許任何流動。換言之，該減壓單元之耐壓將大於等於該輸送管道與該複數個反應管體內部之間的壓力差。該初始原料通常經由一泵自該輸送管道向外供輸，因此該泵將產生一預定過壓，而該反應管體內部通常係經由一負壓泵或真空泵以產生負壓，該負壓泵或真空泵設置於該反應器之下游。並且，該負壓可以被自由選定，此處所示之「負壓」應被視為一相對低壓之概念，該複數個反應管體內部之負壓係指相對於該輸送管道中的壓力。該負壓可以為但並不一定為一絕對負壓，絕對負壓係指比大氣壓力還低的壓力。例如，當有介質自該輸送管道中流入該複數個反應管體內部，或者單獨供給一介質至該複數個反應管體內部，且該介質較佳為惰性介質或氣體時，又或者結合上述兩種情形時，該輸送管道內部 同樣可以維持絕對過壓的狀態。對於甲酰胺的熱解而言，可以選用低於1000百帕之絕對負壓為例。在較佳實施例當中，該複數個減壓單元之耐壓至少有800百帕，且較佳至少有900百帕，或者至少有1000百帕、至少1100百帕、至少1200百帕、至少1300百帕、至少1400百帕、至少1500百帕、至少1600百帕、至少1800百帕以及至少2000百帕。該複數個反應管體內部連同大氣壓力所具有之耐壓較佳需可防止初始原料流入。
在較佳實施例當中，選定該複數個反應管體內的負壓以使得流入該反應器的流體流速介於1x10-5立方公尺/小時和1立方公尺/小時之間，較佳介於1x10-4立方公尺/小時和1x10-1立方公尺/小時之間，且在非工作狀態時，流入該反應器的流體流速介於0和1x10-6立方公尺/小時之間，較佳介於0和1x10-8立方公尺/小時之間。在較佳實施例當中，選定該複數個反應管體內的負壓以使得流入該反應器的流體流量介於1x10-2公斤/小時和1000公斤/小時之間，較佳介於0.1公斤/小時和100公斤/小時之間，且在非工作狀態時，流入該反應器的流體流量介於0和1x10-3公斤/小時之間，較佳介於0和1x10-5公斤/小時之間。在非工作狀態時，該複數個反應管體內的壓力通常接近大氣壓力，約為1000百帕。
負壓熱解或熱分解反應較佳操作在低於大氣壓力之壓力條件下。在確切的實施例當中，該初始原料之熱解或熱分解反應係於一絕對壓力下執行，該絕對壓力較佳低於500百帕，更佳低於250百帕，且最佳介於80百帕至200百帕的範圍內。
本發明顯著的優點在於受控制的壓力供給。一負壓反應器當中，在無法精確控制供給壓力的情況下，存在該負壓可能穿透該輸送管道或穿透少數管體的風險，也就是說只有位於中央之管體能夠充分被充入該初始原料。本發明藉由壓力與流動控制克服了上述缺點，更具體而言，透過對該管體進行個別的耐壓/壓力損失控制，以及在將該初始原料引進該複 數個反應管體前樹立關聯一致的壓力，或者維持該複數個反應管體內的壓力，以克服上述缺點。
該反應器被加熱以利熱解或熱分解反應進行。為達此目的，該複數個反應管體之內表面較佳被加熱至該初始原料的熱解溫度。該反應管體中較佳設有對應的管件以增加該內表面的有效面積，例如使用封裝材料或者嵌插特定的元件。用以嵌插之元件較家具有額外的混合功能，舉例而言該元件較佳為一靜態混合器、篩網、燒結元件或星形嵌入物，特別是當該元件為星形嵌入物時，係可以被依錯位方式嵌入設置於該管體內，以便使一每一星形突出部分皆處於一缺口區域上方。上述可被安裝的元件尤其是一燒結元件，較佳被設置於該蒸發器中鄰近該初始原料之供給端或該減壓單元的位置，以確保該初始原料於該蒸發器中形成最佳的分布並達到完整蒸發。
該複數個反應管體的管身不必完全全部被加熱至該分解溫度，只需加熱一(主要)部分就已足夠。
其他部分可供用於預熱或蒸發，例如該初始原料可以被加熱到達沸點但仍低於該分解溫度。根據本發明之方法，該初始原料較佳被預熱至低於該分解溫度的一溫度值並蒸發。根據本發明之裝置，較佳具有一蒸發器。該蒸發器較佳直接設置於該分解區域之前，也就是說上述減壓單元最初通向該蒸發器(或蒸發區域)，接著通向該熱分解器(或熱分解區域或分解區域)。因此，該初始原料於該複數個反應管體之一次要(預熱)部分蒸發，且較佳由該次要部分供給至該主要(熱分解)部分。該初始原料較佳經由一注射管嘴引入該蒸發器中，以促使該初始原料霧化達成良好的分布。該初始原料可以被溶解於一溶劑當中，該溶劑同樣地可於該蒸發器部分蒸發。
熱分解反應為一種化學反應，其中一初始原料通過控制加熱 而分解為一個、二個或更多產物。因此，熱分解係關於特定產物(或反應活性中間體)的生成；反之，熱解反應係關於以分解這些物質為目標的加熱分解作用。根據本發明之反應器適用於上述二種反應，並且一律稱該二種反應為「熱分解反應」，所述之熱分解反應並不侷限於著重產物生成之熱分解反應。熱分解反應也可以為該反應器中所發生之化學反應的一中間步驟，更多的反應(次級反應)有可能會發生。特別是，該初始原料在熱能的影響下發生化學分解但並未解理的情形，在此處亦稱做作「熱分解反應」。舉例來說，可能發生這種情形的反應包含化學重新排列，例如貝克曼重排(Beckmann rearrangement)，係用以形成ε-己內酰胺等產物。更多可能發生於本發明之反應器中的反應包含催化轉換，尤指酸所催化的轉換，或是表面反應、異構化反應及水解過程等等，亦即在熱能或外加熱源的影響下發生的化學反應。
該反應管體之受熱表面本質上定義了整個熱解或熱分解反應器(所有被加熱的反應管體)的內部。之所以使用「本質上」來描述，乃由於某些區域必須保持不受熱，例如供該初始原料之進料口使用之供給開口，或是供該分解產物之輸送口使用之排放開口。所有反應管體內部之表面較佳至少有70%以上受到加熱，且特別較佳至少有75%、至少有80%、至少有85%、至少有90%或至少有95%以上受到加熱。
該複數個反應管體之內表面較佳被加熱至蒸發溫度。在該次要部分中係被加熱至一溫度值，該溫度值低於該分解溫度，且該溫度值較佳低於該分解溫度20℃以上，特別較佳低於該分解溫度50℃以上；或者，該溫度值能確保該初始原料蒸發時，不會產生固態副產物，尤其是不會產生聚合產物。
可被加熱之該蒸發器較佳經由至少一氣體管線(或複數個氣體管線，例如每一反應管體皆配置一氣體管線)以通向該反應器。該蒸發器 也可以為該管束反應器的一部分。
根據本發明之方法或裝置係設計供連續操作使用。該主要部分中的分解反應，較佳連同預熱和蒸發，以及將該初始原料運送至該主要部份的過程均較佳形成連續操作。該蒸發器可以用來流態化該初始原料或將該初始原料轉換至氣態。
根據本發明，所述之反應器以及複數個反應管體較佳被間接加熱，尤其是採用電磁感應加熱。一種替代的直接加熱過程較佳自該複數個反應管體內部的外側進行。當然，同樣可以提供結合間接加熱與直接加熱的加熱方式。特別是，該複數個反應管體的內表面於該主要部分受到電磁感應加熱，同樣地，該複數個反應管體的內表面於該次要部分也可以受到電磁感應加熱。為了達成電磁感應加熱，該複數個反應管體至少有部分形成於一導電體當中，方能受到電磁感應加熱。值得注意的是，環繞該受熱表面的部分應被加熱。該複數個反應管體之內表面或嵌插其上的物體均可受到電磁感應加熱，因此熱解或熱分解反應所需之熱能可以即時產生於必要的地點。由於熱解反應會產生沉澱物，無論是否存在氧氣供給，所述之電磁感應加熱具有可以直接於產生該沉澱物的位置，透過升高溫度以燃燒或去除該沉澱物之優點。
為了助長電磁感應，係可以環繞該反應器、該管束或個別之反應管體設置複數個導電軌道。上述目標可透過多種方式達成，且為諸如Zinn and Semiatin(Heat Treating June 1988：32-36)或Zinn and Semiatin(Heat Treating August 1988：29-32)等文獻所揭示，在此一併引用上述二文獻。該複數個導電軌道將提供一磁場，該磁場藉由換極及磁滯損失或渦流損失以於該反應器中產生熱能。該導電軌道之電流可以由可操作地連接之一高頻產生器產生。該電流之一習用頻率範圍約在5kHz至2.5MHz之間，且較佳在250kHz至1MHz之間。輸出功率約落在2kW至600kW的範圍內， 且較佳在30kW至200kW的範圍內或更高，取決於該反應器的尺寸。該複數個導電軌道較佳具有冷卻機制例如水冷，以利於電磁感應。為了使提高電磁感應效率，該複數個反應管體之表面同樣以磁性材料或可磁化材料製成，且應選用居禮溫度(Curie temperature)最高之磁性材料或可磁化材料製成，使得該複數個反應管體能夠有效被加熱至該分解溫度或更高之溫度。諸如：鈷、鐵、鎳等純金屬之居禮溫度分別為1121℃、766℃、360℃。然而，若單獨考慮導體性質(渦流損失)，依靠電磁感應可能可以加熱至高於上述居禮溫度之更高的溫度。該複數個反應管體或其表面較佳以鐵或一鐵合金製成，該鐵合金較佳為鋼。
本發明亦關於一種對一流體或流態化初始原料進行熱解或熱分解反應的方法，其特徵在於該初始原料在一次要受熱表面上被預熱並蒸發，已蒸發之該初始原料被運送至一主要受熱表面，該主要受熱表面為一受到電磁感應加熱之表面，且該初始原料在該主要受熱表面上被加熱至其分解溫度。因此，該初始原料被熱解或熱分解以生成一熱解或熱分解產物。該方法所使用之反應器較佳為一管束反應器。
倘若欲熱解或熱分解不同的初始原料如甲酰胺，副反應可能會導致固體沉澱物形成。該固體沉澱物為熱解或熱分解反應可能生成之副產物，較佳透過升高該主要部分之內表面的溫度來去除，特別是經由蒸發、分解或燃燒來去除該沉澱物。為了除去該沉澱物，將停止讓該初始原料流入該反應器，並且將該反應器加熱至一升高之溫度以去除該沉澱物。該主要部分的溫度至少被升高至如1200℃或1400℃，方能能夠達成此目的。
對於某些熱解或熱分解反應過程而言，存在催化劑是有助益的。因此，該主要部分中的表面(該管體之內牆面或嵌插其上之物體的表面)可以塗佈一催化劑。例如：在甲酰胺的熱分解反應中，存在一鐵催化劑能有所助益，該表面遂可以由鐵或氧化鐵所組成。該複數個反應管體之內表面 較佳為一鐵質物體的表面，且至少在該主要部分中如此。
該裝置或該反應器內部應可被加熱達至少500℃，較佳可達至少750℃或至少1000℃，且特別較佳可達至少1300℃。該複數個反應管體特別較佳由鐵質物體或一含鐵表面組成。一加熱元件係可以連接該複數個管體以達成此目的，該加熱元件可以為感應線圈或電子加熱元件。
尤其當該初始原料為一羧酸酰胺，例如甲酰胺或甘油時，在上述實施例的範圍內還揭示一種特定的方法，供熱分解一羧酸酰胺，較佳分解甲酰胺以形成氫氰酸，或者對甘油脫水以形成丙烯醛。該熱分解或脫水反應發生於一管束反應器中，該管束反應器包含複數個反應管體。在一第一系列的方法步驟當中，該初始原料，尤指甲酰胺或甘油，與該管束反應器中一受熱表面接觸，利用壓力調節於該管束反應器之複數個反應管體中充入等量的初始原料，其中該初始原料受到該受熱表面加熱至其分解溫度，使得氫氰酸氣體或丙烯醛等產物持續釋出。
該反應器較佳在該主要部分前引入氧，舉例而言可以為氣體形式的氧氣，以降低副產物的生成。氧較佳於該次要部分(蒸發器)之後被引入該反應器。
在一第二系列的方法步驟當中，該反應器中並未引進任何初始原料，該反應器之溫度可以被加熱至高於該分解溫度，以利用蒸發、分解或燃燒等方式來去除任何形式的固體沉澱物，該固體沉澱物可能為伴隨產物生成之副產物。
該表面較佳被加熱至430℃到600℃之間以熱分解甲酰胺，或者被加熱至300℃至500℃之間以熱分解甘油，且該表面較佳受到電磁感應加熱。
該表面較佳被加熱至700℃到1500℃之間供除去該副產物，且該表面較佳受到電磁感應加熱。
完成熱解或熱分解反應後，該熱解或熱分解反應之產物被自氣流中分離出來。該產物可以進一步被純化及處理。該產物較佳被輸送通過一熱交換器，以進行熱量回收。所回收之熱量可以用來預熱該初始原料或供後續處理步驟使用。
1‧‧‧收集容器
2‧‧‧收集容器
3‧‧‧輸送裝置
4‧‧‧減壓單元
5‧‧‧蒸發器
6‧‧‧熱分解器
7‧‧‧感應線圈
8‧‧‧感應發電機
9‧‧‧電源線
10‧‧‧感應線圈
11‧‧‧電源線
12‧‧‧冷凝液分離器
13‧‧‧閥門
15‧‧‧分解氣體管路
41‧‧‧輸送管道
32‧‧‧中央凸緣
35‧‧‧管線
55‧‧‧管體
56‧‧‧毛細管
81‧‧‧收集管體
第1圖係一種供熱分解一初始原料之裝置之結構示意圖。
第2圖係一反應器之剖面圖，包含由120個個別管體(反應管體)組成之一管束。
第3圖係一管體之剖面圖，包含呈相互錯位交疊之二星形嵌入物。
第4圖係設置於一隔離殼體中之一熱分解反應器之結構示意圖。
第5A圖係由一蒸發器及一熱分解器組成之一裝置之示意圖。
第5B圖係第5A圖之裝置之局部放大圖。
第5C圖係第5A圖中連接該蒸發器及該熱分解器之中央凸緣之放大圖。
第6A圖係由一蒸發器及一熱分解器組成之一裝置之示意圖。
第6B圖係第6A圖之裝置之局部放大圖。
第7圖係一輸送管道之端部示意圖。
第8A圖係一矩形反應器之示意圖。
第8B圖係該矩形反應器之蒸發器及熱分解器之剖面圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下，惟本 發明並不侷限於所述之較佳實施例：
請參照第1圖，係一種供熱分解一初始原料之裝置之結構示意圖。用來蒸發之二原料A(例如：一初始原料)、B(例如：一第二初始原料或一載體介質如水)將分別被引進對應之二收集容器1、2。該二原料A、B可以同時、接連或是以特定的混合比經由一後續連接之輸送器被供給至一輸送裝置3。該流體將經過一減壓單元4被引入一蒸發器5中，用以使該初始原料蒸發。該蒸發器5被以一感應線圈7加熱，該感應線圈7係通過一電源線9連接一交流發電機8。呈氣態(已蒸發)之原料將被送往該熱分解器6，且該熱分解器6可受到一感應線圈10感應加熱，為達此目的，一電源線11係自一發電機8擷取交流電源以供給該感應線圈10。更多的原料可以由該蒸發器5及該熱分解器6之接點32經由閥門33、34、35被供給，尤其是氣體原料(例如：空氣C和氣體D如惰性氣體或氮氣)。熱解產物可以經由一分解氣體管路15及一冷凝液分離器12被排除，其中冷凝液可以經由一閥門13被抽出。
請參照第4圖，係設置於一隔離殼體中之一熱分解反應器之結構示意圖。該輸送管道41通往一點，係為該初始原料被引入該蒸發器的部分。該蒸發器係耦接一高頻(high-frequency,HF)發電機以產生感應場，且該蒸發器經由一凸緣以連接該熱分解器6部分，該熱分解器6亦可操作地耦接一高頻發電機，以透過感應加熱將該熱分解器6加熱至該分解溫度。該熱分解產物為一出料區域12所收集，在此可選擇性地連接一熱交換器以進行熱量回收，且所回收之熱能係經由該出料管路15傳輸以供後續處理或純化步驟使用。
請參照第5圖(包含5A至5C圖)，係由一蒸發器5及一熱分解器6組成之一裝置之示意圖(第5A圖)。該蒸發器5及該熱分解器6經由一中央凸緣32(放大如第5C圖)相互連接。該凸緣設有一管路35以導入氣 體(如空氣)。一輸送管道41(放大如第5B圖)通入該蒸發器，且該輸送管道41係形成複數個分支以分別經由一減壓單元連接該管束中個別之管體55，該減壓單元係形成毛細管56之形式，以接收由該輸送管道41所輸出之原料。在本實施立中由於各該管體具有個別之輸送路徑，個別之管體的減壓單元係形成相同。在圖式之底部繪示該反應管束之截面。
請參照第6圖(包含6A至6B圖)，係由一蒸發器及一熱分解器組成之一裝置之示意圖(第6A圖)。該蒸發器5及該熱分解器6經由一中央凸緣32相互連接。一輸送管道41(放大如第6B圖)通入該蒸發器且於一帽蓋區域排出原料，其中，該減壓單元係形成毛細管56之形式且具有不同之設計以供連接個別之管體55。在圖式之底部繪示該反應管束之截面。
請參照第7圖，係一輸送管道於端部具有個別之連接管線，用以將該初始原料分別經由毛細管引入該複數個反應管體當中。
請參照第8圖，係一矩形反應器之示意圖。該複數個管體係呈矩形排列(該蒸發器5及該熱分解器6之截面如第8B圖所示)。該輸送管道41通入該毛細管56間的一分配區域，在此透過平面圖(第8A圖)之區塊來顯示。該初始原料經由該管路35之一中間元件被導入該蒸發器5，進而進入該熱分解器6，且該熱分解器的端部設有未被加熱的收集管體81。為了避免任何管體具有較大或不均勻的流量，本實施例係經由中央反應管體(例如該輸送管道41的出口)分配原料。
較佳實施例：
請參照第1圖所示，根據本發明，二初始原料A、B將被使用，其中至少一初始原料將被熱分解或熱解。該二初始原料A、B分別被引進對應之收集容器1、2。該收集容器可以配合設有一加熱器或一冷卻器，且當有必要時，該收集容器可以被暴露於一沖洗氣體下。對於趨向於沉澱之初始原料，該收集容器還可以配合設置一攪拌器或對應之循環裝置。該 二初始原料A、B可以同時、接連或是以特定的混合比經由一後續連接之輸送器被供給至一輸送裝置3。上述過程可以進一步延伸，讓使用任何數量的初始原料均適用，端視所欲進行之化學反應所需。
齒輪泵、往復式計量泵、離心泵、隔膜泵或類似種類的泵結構均可用以作為一輸送裝置。該初始原料所形成之一流體通過該輸送裝置後，在進入一蒸發器之前，該流體將經過一減壓單元4以調整其工作壓力，使得在一蒸發器5部分及一熱分解器6部分中相對應之工作壓力及流體流入量可以被選定。在該蒸發器當中，安裝有元件以提供混合功能，尤其可以是一燒結元件或一篩網，為了確保該初始原料於於該蒸發器中形成最佳的分布並達到完整蒸發，該元件較佳安置於該蒸發器中鄰近該初始原料之供給端或該減壓單元的位置。同樣地，當該初始原料所形成之流體被經由一滲透板體注入該蒸發器之頭部後，該流體很快地被均勻分布於該蒸發器部分。該蒸發器部分中的液體分布情況可以經過設計，係於該蒸發器部分之整體或特定區段結合一分配板體(較佳為可滲透的)，使得液體被以螺旋方式輸送至該蒸發器的內牆面。為了提高蒸發效率，可以將輸入待蒸發之液體的熱能最佳化，舉例而言，透過擴大該管體之表面，該表面係經由設置管件或其他方式來增加其面積，且該管件較佳同樣可受到電磁感應加熱，使得熱能也可以由該管件內部被取得。因此，相較該管體的表面未進行任何處理前，該表面之有效面積可以被擴大高達100倍。
該蒸發器的流入量係通過一減壓單元來控制，尤其是該減壓單元可以為一輸送毛細管，以利用該毛細管的尺寸來進行控制。藉此，依靠該負壓泵於該蒸發器部分及該熱分解器部分所形成的真空狀態，係受到該減壓單元之調整及維持，該蒸發器方能夠得到連續液體供給。
該蒸發器5之本體可以為圓形、多角形或形成一特別之幾何形狀以適用於該蒸發過程。一感應線圈7係環繞該蒸發器5之本體，以將 該蒸發器5加熱至工作溫度或蒸發溫度。該感應線圈7可以鬆弛地繞設於該蒸發器之本體外周，或者可以被嵌入設置於一耐熱水泥當中，以提供溫度隔離與安全保障。該感應線圈7可以呈螺旋形、分岔形、桿狀或鋸齒狀，且可以完全繞設或者僅有部分繞設於該蒸發器之本體上。該感應線圈7係通過結合部或一電源線9連接一感應發電機8。
舉凡線圈設計與製造：基礎設計及其變化(Coil design and fabrication：basic Design and modifications,Stanley Zinn and S.L.Semiatin,Heat Treating June 1988：32-36)、線圈設計與製造：特殊線圈(Zinn and Semiatin Heat Treating August 1988：29-32)或線圈設計與製造：製造原則(Zinn and Semiatin Heat Treating October 1988：39-41)等文獻均揭示感應線圈之建構與設計方法。為了提供隔離保護，該感應線圈可以被嵌入設置於一耐熱水泥或其他耐熱隔離材質當中。
為了以電磁感應方式加熱該蒸發器5部分，該蒸發器可以由金屬或半導體(矽)等導電材質製成，或者至少有部分為導電材質。該感應發電機8所產生之高頻率能量經由一電感器(該感應線圈)7以傳導至該蒸發器。該電感器7能夠適用於該加熱區域的幾何形狀，且通常由一空心銅材彎折成形並具有水冷功能，使該電感器包含固有的耐熱保護能力。採用感應式發電且輸出功率可達到600kW，頻率範圍約在5kHz至2.5MHz之間的高頻發電機，係可以作為該感應發電機8。感應發電機之習用操作頻率落在5至150kHz之間，該感應發電機之頻率係通過一電位計預先選定，或者被預先選定且固定供該蒸發過程與熱分解過程使用。一可程式化記憶控制單元同樣可以用來供連續之蒸發或熱分解過程使用。若該蒸發或熱分解過程允許，也可以採用電容式加熱來加熱該反應器系統，較佳選用輸出功率達到200kW且頻率範圍在13至30MHz之電容式加熱方式。
該感應線圈通常由銅或銅合金組成，且可以利用冷卻水自該 感應線圈內部進行冷卻，以提供自我防護(防止過熱及融化)功能。其中，取決於輸出的不同，較佳使用180公升/小時到30立方公尺/小時的冷卻水流，且較佳經由一頻率控制單元導入該感應線圈。
於該反應器中感應產生的加熱功率(單位：瓦特)，主要由該感應線圈的電流(單位：安培)、該蒸發器及該熱分解器所使用材料的相對導磁率、該蒸發器及該熱分解器所使用材料的電阻率(單位：Ωx平方毫米/公尺)或是所調整的頻率(單位：赫茲)等因素決定。代表性材料的電阻率為可預期的，如鋁為2.65x10-2；高級鋼為7.2 x10-1；鐵為1.0x10-1到1.5x10-1之間；貴金屬則約為2.214 x10-2。
為了計算得知該加熱功率，已知以下材料的相對導磁率：銅為1-6.4x10-6；鋁為1+2.2x10-5；鉑為1+2.57x10-4；鐵為300到10000之間；鐵素體為4到1500之間；而鎳鐵則為50000至140000之間。
該蒸發器、該複數個熱分解反應管體及各該管體之尺寸與重量可以被適當選擇，使得用以控制蒸發過程與熱分解過程之能量消耗或功，可以在短時間內被從該蒸發器及該複數個熱分解反應管體引進。該蒸發過程與熱分解過程係可以操作在介於12焦耳至60000焦耳間之一特定能量消耗下，且該能量消耗較佳介於5000焦耳至30000焦耳之間，視所需之生產量與所使用之管體重量而定，換言之，取決於可經由物質的數據資料判定之需求蒸發量與熱分解量，讓該蒸發過程與熱分解過程具有相對較短之加熱時間。該反應器中的工作壓力通常被設定在50至200毫巴之間，且可以使用一負壓泵或一控制閥來進行調整或使其維持定值。
熱量將能夠在該蒸發器5部分或後續之熱分解器6中的複數個反應管體內被產生，不需要額外的傳熱介質(例如空氣或其他可導熱之固體化合物)。根據本發明之蒸發器5及熱分解器6，電能係可以經由一磁場被傳輸並加熱該反應器。
流通於該感應線圈/電感7之交流電將產生一交變磁場，導致一特定的感應電流形成。因此，經由該感應線圈7所供應的電能於是將轉換為熱能。該交變磁場所感應產生的電流密度係由所謂的「集膚效應」所決定，在此，該蒸發器或熱分解器之表面的電流密度達到極大值。惟，根據經驗，一但脫離表面而到達該蒸發器或熱分解器之內部，電流密度將循對數趨勢下滑，幾乎沒有電流會流通於導體內部。施加於該電感7之電壓的頻率越高，渦流貫穿該蒸發裝置及該熱分解裝置的深度就越淺(集膚效應)。
特別是設置用來增加表面積的安裝元件也可以被併入該蒸發器及該熱分解器當中。所述之安裝元件可以為置於該蒸發器及該熱分解器之全部長度上的單一桿體，或者為個別形成之數個區段。其中，該數個區段可以相互錯位交疊，以提供液體蒸發或蒸氣熱分解時適當的導流效果，使得分解氣體能夠分散並且與加熱區域接觸，且接觸的區域同時可以為催化劑的接觸表面。該安裝元件較佳可以為電磁感應所加熱。
為了實現具經濟效益的熱分解過程，一管束裝置係於一感應磁場中被加熱。受限於管束的幾何排列方式，空腔和空洞區域將形成於個別的管體之間，因此可以預期感應加熱之效果將大幅縮減。然而令人驚訝的是，如第2圖所示之管束可以設置作為蒸發器或熱分解器，且該管束可以於感應磁場中非常有效率地被加熱。其中，各該管體作為蒸發管路或熱分解管路時，彼此間的距離係被選定為至少2毫米，且較佳為5毫米。該蒸發器7及該熱分解器6較佳使用具有薄管壁之管體，該管壁厚度可以在0.1毫米至2釐米之間，且較佳介於1毫米至1釐米之間。一蒸發器區域或一熱分解器區域可以分別具有高達500個獨立的管體，惟該蒸發器及該熱分解器也可以具有不同之管體數目。
該蒸發器及該熱分解器管體可以根據一預定區域被組裝以 形成一管束，且可以經由焊接或壓力裝配以分別固定於該管束二端之頭板及尾板。該頭板及尾板間可以另設有數個中間板，基於感應加熱的結果，與該管束溫度相比具有不同溫度之溫度區域會產生於該中間板區域，因此在已知反應的過程中或使用過程中的溫度可以影響，使得設置該中間板有利於整體設計。該頭板、尾板或該中間板可以形成有圓形偏移穿孔、方形間隔的圓形穿孔、方形間隔的方形穿孔、方形偏移穿孔、對角間隔的方形穿孔、六角形偏移穿孔、窄縫狀偏移穿孔、方形間隔的窄縫狀穿孔或沿橫向開設之方形窄縫穿孔。
該蒸發器5部分係鎖合且緊密連接於該熱分解器6部分，且螺絲、凸緣或擠壓套管均可以作為結合元件。該二部分還可以使用耐熱性可加工陶瓷(例如：陶瓷膠粘劑-Durabond®)來接合，且該熱分解器6與該蒸發器5間可以使用金屬、陶瓷甚至螺紋來密封。
該熱分解器6可以為圓形、多角形或形成一特別之幾何形狀以適用於該熱分解過程。一感應線圈10係環繞該熱分解器6之本體，用以將呈液態或蒸氣形式供給之初始原料加熱至工作溫度或分解溫度，進而加熱並分解該初始原料。該感應線圈10可以鬆弛地繞設於該熱分解器之本體外周，或者可以被嵌入設置於一耐熱水泥當中，以提供溫度隔離與安全保障。該感應線圈10可以呈螺旋形、分岔形、桿狀或鋸齒狀，且可以完全繞設或者僅有部分繞設於該熱分解器之本體上。該感應線圈10係通過結合部或一電源線11耦接一感應發電機8。一種冷凝液分離器12係連接於該熱分解器6之出口，用以針對熱分解反應開始後所產生的任何冷凝產物13進行收集。
由於熱分解反應係於非常高溫的環境下進行，在回收分解氣體的過程中，後續的裝置及處理系統可以運作於較低的溫度，該分解氣體可以經由一分解氣體管路15(可被加熱或未被加熱)被傳輸，且可以設有一 熱交換器以進行降溫或熱量回收。
裝置本體、管體及嵌插之管件可以由催化劑材料製成，舉凡α-iron/Al2O3、鐵合金、CuO/Cr2O3,ZnO/Cr2O3、CuO/ZnO,V2O5/載體或鉑/銠等原料所製成之催化劑均可作為該催化劑材料，用來催化蒸發過程及熱分解反應。
利用電磁感應加熱以促成蒸發及熱分解過程的好處在於，當沉澱物或團塊在系統反應過程中形成時，均可以利用加熱來去除，因此可以省略利用液體沖洗的過程，進而預防危險化學加工物的累積。根據本發明之反應器所能達成之有效溫度控制及良好的啟動和關閉機制使得處理危險物質時，例如利用甲酰胺製備氫氰酸的過程中，可以依照需求在現場製作，且不必實際進行危險物質的運送及承擔有關義務。
反應過程之液體或氣體(新鮮氣體或回收氣體)可以依照第1圖所示之接點32被供給，其中供料結構可以如第5及第6圖所示，位於該蒸發器及該熱分解器的連接部位。
範例：
本測試係透過上述反應器系統(如第1圖所示)實施。
該反應器系統由120個管體所組成之蒸發器部分及具有相同管體數目之熱分解器部分所形成。該蒸發器及該熱分解器所使用之管體係根據DIN 2391所規範之ST35精密管體組件。該管體之內徑落在0.5至13毫米之間，且該管體之管壁厚度位於0.1至1.5毫米之間。該熱分解器部分直接連接該蒸發器部分。
該蒸發器及熱分解器管體根據一預定區域被合併組裝以形成一管束，且經由焊接或壓力裝配以分別固定於該管束二端之頭板及尾板，該頭板及尾板間另設有數個中間板。
該反應器之二區域均設有一感應線圈，該感應線圈特別適用 於感應加熱該蒸發器本體及該熱分解器本體。
該感應線圈耦接於輸出功率介於15-20千瓦之發電機。為了產生感應加熱，該發電機所採用之發電頻率落在5至150千赫茲的範圍內。該感應線圈通常由銅或銅合金組成，且可以利用冷卻水自該感應線圈內部進行冷卻，以提供自我防護(防止過熱及融化)功能。其中，該感應線圈以及該能源供給受到一測溫儀之控制以維持精確之運作溫度(誤差範圍±1℃)。
該蒸發器、該複數個熱分解反應管體及各該管體之尺寸與重量可以被適當選擇，使得用以控制蒸發過程與熱分解過程之能量消耗或功，可以在短時間內被從該蒸發器及該複數個熱分解反應管體引進。
在本測試中，該反應器中的工作壓力被設定在50至200毫巴之間，且可以使用一負壓泵及一控制閥來進行調整或使其維持定值。
測試1至9係使用直徑為7毫米且長度為25釐米之管體，其中直徑為1毫米且長度為30釐米之管體用於測試10，而直徑為0.5毫米且長度為30釐米之管體則用於測試11。結果顯示隨著初始原料流入的量不同，所產生的容積負荷及表面積負荷也不同。在所有測試當中，要達到催化初始原料產生分解的溫度(分解氣體溫度)，例如熱分解羧酸酰胺，尤其是甲酰胺所需之500℃，係為可行的。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧收集容器
2‧‧‧收集容器
3‧‧‧輸送裝置
4‧‧‧減壓單元
5‧‧‧蒸發器
6‧‧‧熱分解器
7‧‧‧感應線圈
8‧‧‧感應發電機
9‧‧‧電源線
10‧‧‧感應線圈
11‧‧‧電源線
12‧‧‧冷凝液分離器
13‧‧‧閥門
15‧‧‧分解氣體管路

Claims (30)

  1. 一種熱解或熱分解方法，於一管束反應器中對呈流體或流態化之初始原料進行熱解或熱分解反應，該管束反應器由複數個可被加熱的反應管體組成，其中，該初始原料經由至少一輸送管道之一端被供給至該管束反應器，該輸送管道具有複數個減壓單元，在該初始原料被引入該管束反應器之個別的反應管體前，該複數個減壓單元能夠產生一過壓狀態，並使該複數個反應管體內部呈一負壓狀態，該複數個減壓單元控制該初始原料以本質上相等之流量流入各該反應管體，且該複數個反應管體至少有一主要部分受到加熱以達到該初始原料之分解溫度，藉此該初始原料將被熱解或熱分解以生成熱解產物或熱分解產物。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，該複數個反應管體之內表面於該主要部分受到電磁感應加熱。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該初始原料被預熱至低於該分解溫度的一溫度值並蒸發。
  4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中，該初始原料於該複數個反應管體之一次要部分蒸發，且由該次要部分供給至該主要部分。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該主要部分中的分解反應，連同預熱和蒸發，以及將該初始原料運送至該主要部份的過程均形成連續操作。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，熱解或熱分解反應之副反應若生成固體沉澱物，該固體沉澱物透過升高該主要部分之內表面的溫度來去除。
  7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中，經由蒸發、分解或燃燒來去除該固體沉澱物。
  8. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該反應管體之受熱表面本 質上定義了整個熱解或熱分解反應器的內部。
  9. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該初始原料之熱解或熱分解反應係於負壓下執行。
  10. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中，該初始原料之熱解或熱分解反應係於低於500百帕之一絕對壓力下執行。
  11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中，該絕對壓力低於250百帕。
  12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中，該絕對壓力介於80百帕至200百帕的範圍內。
  13. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該複數個反應管體之內表面遂可以由鐵或氧化鐵所組成，至少在該主要部分為為一鐵質物體的表面。
  14. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該複數個反應管體之內表面在該主要部分中係被加熱至一溫度值，該溫度值低於該分解溫度，且該溫度值能確保該初始原料蒸發時，不會產生固態副產物。
  15. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，該溫度值低於該分解溫度20℃以上。
  16. 根據申請專利範圍第15項之方法，其中，該溫度值低於該分解溫度50℃以上。
  17. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，該溫度值能確保該初始原料蒸發時，不會產生聚合產物。
  18. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該複數個減壓單元之耐壓至少有800百帕，且該複數個反應管體內部連同大氣壓力所具有之耐壓需可防止初始原料流入。
  19. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中，選定該複數個反應管體內的負壓以使得流入該反應器的流體流速介於1x10-5立方公尺/小時和1 立方公尺/小時之間，且在非工作狀態時，流入該反應器的流體流速介於0和1x10-6立方公尺/小時之間。
  20. 一種用以實施申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18或19項所述方法之裝置，包含一熱解或熱分解反應器，該熱解或熱分解反應器具有一管束反應器及複數個反應管體，個別之反應管體分別經由一減壓單元以連接一初始原料輸送管道，該複數個反應管體可被加熱，且該反應管體內部可操作地連接一負壓泵，該複數個減壓單元控制該初始原料以本質上相等之流量流入各該反應管體。
  21. 根據申請專利範圍第20項之裝置，其中，該減壓單元為具有一預定耐壓之壓力控制器或毛細管。
  22. 根據申請專利範圍第20或21項之裝置，其中，該裝置適合連續引入該初始原料或連續產出熱解產物或熱分解產物。
  23. 根據申請專利範圍第20或21項之裝置，其中，該複數個反應管體受到電磁感應加熱，且該複數個反應管體由鐵質物體或一含鐵表面組成。
  24. 根據申請專利範圍第23項之裝置，該反應管體之表面可以被感應加熱至至少1000℃。
  25. 根據申請專利範圍第24項之裝置，該反應管體之表面可以被感應加熱達至少1300℃。
  26. 根據申請專利範圍第20或21項之裝置，其中，包含一可加熱的熱交換器，經由至少一氣體管線以通向該反應器，該蒸發器也可以為該管束反應器的一部分。
  27. 一種熱分解羧酸酰胺的方法，適用於熱分解甲酰胺以生成氫氰酸，於複數個反應管體組成之一管束反應器中，在一第一系列的方法步驟當中，甲酰胺與該管束反應器中複數個受熱表面接觸，利用壓力調節於該管束 反應器之複數個反應管體中充入等量的羧酸酰胺，甲酰胺受到該複數個受熱表面加熱至其分解溫度，使得氫氰酸氣體持續釋出。
  28. 根據申請專利範圍第27項之方法，其中，在一第二系列的方法步驟當中，該反應器中並未引進任何初始原料，該反應器之溫度可以被加熱至高於該分解溫度，以利用蒸發、分解或燃燒等方式來去除任何形式的固體沉澱物，該固體沉澱物為伴隨熱分解反應生成之副產物。
  29. 根據申請專利範圍第28項之方法，其中，該表面受到電磁感應加熱至430℃到600℃之間，以進行熱分解反應。
  30. 根據申請專利範圍第28或29項之方法，其中，該表面受到電磁感應加熱加熱至700℃到1500℃之間供除去該副產物。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6415889B2 (ja) * 2014-08-01 2018-10-31 株式会社堀場エステック 流量制御装置、流量制御装置用プログラム、及び、流量制御方法
CN104202902A (zh) * 2014-08-20 2014-12-10 华中科技大学 一种基于加热的多毛细管氢原子发生装置
CN105861002B (zh) * 2016-05-26 2018-09-21 辽宁科技大学 小型恒压炼焦装置及恒压炼焦方法
CN107880917A (zh) * 2017-11-21 2018-04-06 北京神雾电力科技有限公司 一种上行蓄热式热解炉及热解方法
US11555473B2 (en) 2018-05-29 2023-01-17 Kontak LLC Dual bladder fuel tank
US11638331B2 (en) 2018-05-29 2023-04-25 Kontak LLC Multi-frequency controllers for inductive heating and associated systems and methods
CN110430644A (zh) * 2019-09-02 2019-11-08 武汉市山之田模型艺术设计有限公司 一种建筑模型灯光控制系统
WO2021130107A1 (en) * 2019-12-23 2021-07-01 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Electrically heated reactor, a furnace comprising said reactor and a method for gas conversions using said reactor
IL302855A (en) * 2020-11-16 2023-07-01 Invista Textiles Uk Ltd A device that includes induction heating elements for preparing a polyamide polymer
KR20230166119A (ko) * 2021-04-07 2023-12-06 린데 게엠베하 화학 반응을 실행하는 방법 및 반응조 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101952201A (zh) * 2007-11-13 2011-01-19 巴斯夫欧洲公司 通过气态甲酰胺的催化脱水生产氢氰酸的改进方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1365225A (en) 1972-05-26 1974-08-29 Stanley Tools Ltd Retractable blade knife
DE2712728A1 (de) 1977-03-23 1978-09-28 Metallgesellschaft Ag Verfahren und vorrichtung zum erhitzen von gasen oder daempfen
GB1579577A (en) * 1977-04-14 1980-11-19 Robinson L F Reforming of hydrocarbons
DE3525749A1 (de) * 1985-07-19 1987-01-29 Basf Ag Verfahren zur spaltung von formamid zu blausaeure und wasser
JPH0410204Y2 (zh) 1986-02-19 1992-03-13
JPH0256238A (ja) 1988-08-23 1990-02-26 Jgc Corp 灌液型固定床反応器
GB8823182D0 (en) * 1988-10-03 1988-11-09 Ici Plc Reactor elements reactors containing them & processes performed therein
DE4128827A1 (de) 1991-08-30 1993-03-04 Henkel Kgaa Verfahren zum katalysierten alkoxylieren von fettderivaten
ES2095425T3 (es) 1992-05-20 1997-02-16 Thermolyse Soc France Sistema y procedimiento de tratamiento por termolisis bajo vacio de productos liquidos o gaseosos cuyo desecho es perjudicial para el medio ambiente.
EP0960875B1 (de) * 1998-05-22 2001-08-29 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Verfahren zur Herstellung von gesättigten Carbonsäuren mit 1 bis 4 C-Atomen
JP4830197B2 (ja) * 2000-09-13 2011-12-07 トヨタ自動車株式会社 燃料改質装置
JP2002191962A (ja) 2000-12-27 2002-07-10 Nippon Shokubai Co Ltd 気液接触反応装置およびそれを用いた化学品の製造方法
CN100378050C (zh) * 2001-12-28 2008-04-02 三菱化学株式会社 汽相催化氧化方法
DE102004040472A1 (de) * 2004-08-20 2006-03-02 Man Dwe Gmbh Verfahren und Rohrbündelreaktor zur Durchführung endothermer oder exothermer Gasphasenreaktionen
WO2008066082A1 (fr) 2006-12-01 2008-06-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Procédé permettant de produire une composition contenant de l'acroléine et de la glycérine
DE102007034715A1 (de) 2007-07-23 2009-01-29 Evonik Röhm Gmbh Reaktor zur Herstellung von Cyanwasserstoff nach dem Andrussow-Verfahren
RU2496717C2 (ru) 2007-11-13 2013-10-27 Басф Се Способ получения синильной кислоты
JP2009297607A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Yokogawa Electric Corp 化学反応装置
CN102361687B (zh) * 2009-01-21 2015-05-13 巴斯夫欧洲公司 用于非催化或均相催化反应的管束反应器
CN102348669A (zh) 2009-03-09 2012-02-08 株式会社日本触媒 氧化有机化合物的制造方法
JP5754000B2 (ja) 2009-09-25 2015-07-22 国立研究開発法人海上技術安全研究所 脱硝触媒の劣化予測方法、劣化対策方法、劣化対策システム及び排ガス処理システムの設計方法
MY162168A (en) 2010-01-22 2017-05-31 Basf Se Single-chamber vaporizer and use thereof in chemical synthesis
WO2011109807A2 (en) 2010-03-05 2011-09-09 Serenity Technologies, Inc. Method for imparting tarnish protection or tarnish protection with color appearance to silver, silver alloys, silver films, silver products and other non-precious metals

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101952201A (zh) * 2007-11-13 2011-01-19 巴斯夫欧洲公司 通过气态甲酰胺的催化脱水生产氢氰酸的改进方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201347841A (zh) 2013-12-01
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US10323191B2 (en) 2019-06-18
US20150122802A1 (en) 2015-05-07
CN104271232A (zh) 2015-01-07
EP2836297A1 (de) 2015-02-18
JP2015514004A (ja) 2015-05-18
JP6366570B2 (ja) 2018-08-01
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WO2013144140A1 (de) 2013-10-03

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