的氣體流的裝置。典型地，設(shè)備裝備有至少一種膜。
[0018]在另一個實(shí)施方案中，提供實(shí)施上文陳述的方法的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括:反應(yīng)器；第一包含烴的氣體供應(yīng)裝置，其用于將加熱的包含烴的氣體供應(yīng)到反應(yīng)器內(nèi)；用于將包含氧氣的氣體供應(yīng)至反應(yīng)器內(nèi)的裝置；任選地一種或更多種氧氣富集膜，其增加被供應(yīng)至反應(yīng)器內(nèi)的包含氧氣的氣體的氧氣含量；用于從產(chǎn)物流中分離和/或冷凝一種或更多種液體氧化烴的裝置；洗滌器和/或烴富集膜，其從產(chǎn)物流中除去非烴氣體；和用于在一個反應(yīng)循環(huán)后混合來自產(chǎn)物流的剩下的氣態(tài)烴產(chǎn)物與新鮮的第一加熱的包含烴的氣體流的裝置，系統(tǒng)具有至少一種膜。
[0019]如可以看出，根據(jù)本教導(dǎo)，將加熱的包含烴的氣體流和包含氧氣的氣體供應(yīng)到反應(yīng)器內(nèi)，其中在反應(yīng)區(qū)中在升高的溫度和壓力下進(jìn)行包含烴的氣體的氣相氧化。包含氧氣的氣體可以優(yōu)選地通過使空氣經(jīng)過一種或更多種膜以增加氧氣含量來制備。將反應(yīng)混合物冷卻并分離為氣體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物。氣體可以被凈化和/或經(jīng)過膜以選擇性地除去非烴氣體且然后在第二反應(yīng)循環(huán)之前返回到加熱的包含烴的氣體流中。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)的工藝相比，本發(fā)明是更高效且更有成本效益的。首先，PSA/VSA/冷-氧氣單元可以用顯著低成本的膜部分地或整體地替換以富集進(jìn)入系統(tǒng)的空氣。膜還可以在再循環(huán)環(huán)路(具有或不具有洗滌器)中存在，以另外除去氮?dú)夂蜐撛诘仄渌姆菬N氣體例如碳氧化物和/或氫氣。本發(fā)明的另外的特征是使用分離的碳氧化物和氫氣來合成有價值的氧化烴。通過這些裝置，碳效率被另外增強(qiáng)。當(dāng)使用固態(tài)膜時，可能有必要在與膜進(jìn)行接觸之前，通過洗滌出液體和/或通過冷凝隨后分離液體以除去液體氧化烴產(chǎn)物。這可以防止膜的任何污染，所述污染在其他情況下可能發(fā)生。在另一方面，在無洗滌或冷凝/分離步驟的情況下液體膜可以被潛在地使用。
[0021]新鮮的包含烴的進(jìn)料氣體還可以在接觸膜之前被引入到再循環(huán)流中。進(jìn)料在選擇性非烴除去系統(tǒng)(具有或不具有另外的洗滌器的膜)之前或之后被引入將取決于氣體的組成和非烴除去系統(tǒng)的選擇性。純的烴進(jìn)料將稀釋再循環(huán)流中的非烴氣體且減小它們的分壓。然而，一些進(jìn)料將包含通過洗滌/膜系統(tǒng)可分離的氣體。例如，提煉廠、石油化學(xué)品和焦炭生產(chǎn)氣體通常包含可以通過膜/洗滌系統(tǒng)被有利地分離且因此應(yīng)該在接觸膜/洗滌器之前但在再循環(huán)環(huán)路中的反應(yīng)器之后被引入的烯烴、氫氣和/或一氧化碳。
[0022]設(shè)備還具有用于將非氧化冷卻劑供應(yīng)至反應(yīng)器內(nèi)以在反應(yīng)的稍后階段與所述加熱的包含烴的氣體和所述包含氧氣的氣體的混合物直接混合以抑制甲醛的分解的機(jī)構(gòu)。冷卻劑用來抑制甲醛產(chǎn)物的氧化或分解并且在進(jìn)入交叉交換器之前調(diào)節(jié)產(chǎn)物氣體的溫度。然后，在被再循環(huán)回到包含烴的氣體流中之前，未反應(yīng)的烴氣體被加工以分離液體產(chǎn)物且選擇性地除去非烴氣體。
[0023]被認(rèn)為是本發(fā)明的特性的新穎的特征在所附的權(quán)利要求中特別地陳述。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)特定實(shí)施方案的以下的描述，將最好地理解本發(fā)明本身(關(guān)于其構(gòu)造和其操作方法兩者)連同其另外的目的和優(yōu)點(diǎn)。
[0024]附圖簡述
[0025]圖1示出用于根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備的一個實(shí)施例的工藝流程圖。
[0026]詳述
[0027]按照規(guī)定，本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施方案在本文中公開；然而，應(yīng)理解公開的實(shí)施方案僅僅例示可以以多種和可選擇的形式體現(xiàn)的本發(fā)明。附圖不必按比例；一些特征可以被放大或被最小化以示出特定組分的細(xì)節(jié)。因此，本文公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)該被理解為限制性的，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員不同地利用本發(fā)明的代表性的基礎(chǔ)。
[0028]在檢查本文陳述的本發(fā)明的描述中，必須考慮以下的定義和非限制性的指導(dǎo)方針。
[0029]在本文中使用的標(biāo)題(例如“背景”和“概述”)和任何副標(biāo)題在本發(fā)明的公開內(nèi)容中僅僅被意圖用于主題的一般組織而不被意圖限制本發(fā)明的公開內(nèi)容或其任何方面。特別地，在“背景”中公開的主題可以包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)的技術(shù)的各個方面且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的唯一的敘述。在“概述”中公開的主題不是詳盡無遺的或不是本發(fā)明或其任何實(shí)施方案的完整的范圍的完全的公開內(nèi)容。
[0030]在本文中引用的參考文獻(xiàn)不構(gòu)成對那些參考文獻(xiàn)是現(xiàn)有技術(shù)或具有與在本文中公開的本發(fā)明的可專利性的任何相關(guān)性的承認(rèn)。
[0031]在指示本發(fā)明的實(shí)施方案的同時，描述和特定的實(shí)施例被意圖用于僅僅例證的目的且不被意圖限制本發(fā)明的范圍。此外，具有陳述的特征的多個實(shí)施方案的敘述不被意圖排除具有另外的特征的其他實(shí)施方案或包含陳述的特征的不同組合的其他實(shí)施方案。
[0032]如本文所使用，措辭“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”指的是在某些情況下提供某些益處的本發(fā)明的實(shí)施方案。然而，其他的實(shí)施方案在相同或其他的情況下也可以是優(yōu)選的。此外，一個或更多個優(yōu)選實(shí)施方案的敘述不意味著其他實(shí)施方案是無用的，且不被意圖從本發(fā)明的范圍中排除其他實(shí)施方案。
[0033]如本文所使用，措辭“包括”及其變體被意圖是非限制性的，使得在清單中的物項(xiàng)的敘述不排除在本發(fā)明的組合物、材料、裝置和方法中也可以是有用的其他相似的物項(xiàng)。
[0034]在本文中描述的實(shí)施例和其他實(shí)施方案是示例性的且不被意圖限制描述本發(fā)明的組合物和方法的全部范圍。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行特定的實(shí)施方案、材料、組合物和方法的等效的變化、修改和變型，且具有大體上相似的結(jié)果。
[0035]實(shí)施方案涉及將至少一種烴直接氧化轉(zhuǎn)化為至少一種氧化烴。將甲烷直接氧化轉(zhuǎn)化為甲醇和含氧化合物是技術(shù)的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)化目標(biāo)。
[0036]在一個實(shí)施方案中，提供用于執(zhí)行用于將甲烷和/或天然氣部分氧化為氧化烴的總反應(yīng)的改進(jìn)的緊湊的反應(yīng)器系統(tǒng)?？傮w上，系統(tǒng)允許使天然氣和氧化劑的混合物在多種條件下經(jīng)過加熱的連續(xù)流動的反應(yīng)器系統(tǒng)以優(yōu)化甲醇的形成并且操控反應(yīng)器溫度、總壓力和燃料(例如不限于天然氣)與氧化劑的比率以控制反應(yīng)產(chǎn)物的相對量。反應(yīng)是烴燃料例如天然氣通過氧化劑例如氧氣、空氣、或其他合適的含氧化合物(優(yōu)選地空氣中的氧氣或最優(yōu)選地氧氣)的部分氧化?；旌衔锇罅窟^量的燃料(例如不限于天然氣)以防止過度氧化成非期望的產(chǎn)物例如二氧化碳和水。有利地，系統(tǒng)適合用于小的、單獨(dú)的天然氣來源(閑置天然氣(stranded gas))。
[0037]參考圖1，提供用于生產(chǎn)氧化烴例如甲醇的設(shè)備。關(guān)于包括選擇性膜的本實(shí)施方案的改進(jìn)適用于在美國專利第7，179，843號、第7，456，327號、第7，578，981號、第7，642，293號和第7，687，669號和公布的美國專利申請第20060204413號、第20060223892號、第200638283號、第20070100005號和第20070166212號中陳述的系統(tǒng)和方法，這些專利和專利申請的全部公開內(nèi)容通過引用特此并入。系統(tǒng)10包括用于氣相氧化包含烴的氣體的反應(yīng)器12。包含烴的氣體流13 (流經(jīng)閥門14和加熱器18)和包含氧氣的氣體流20被引入到反應(yīng)器12內(nèi)。在提煉中，包含烴的氣體流13包含一種或更多種CV5烷烴(例如甲烷、乙烷、丙烷等)。典型地，包含烴的氣體流13被加熱。應(yīng)理解的是，此加熱可以通過壓縮機(jī)對包含烴的氣體的作用提供。在提煉中，進(jìn)入反應(yīng)器12的包含氧氣的氣體流包含20體積％至100體積％之間的氧氣。在另外的提煉中，進(jìn)入反應(yīng)器12的包含氧氣的氣體流包含小于80體積％的氮?dú)?。在下文中詳?xì)解釋，包含氧氣的氣體優(yōu)選地具有大于30體積％的氧氣含量以及更優(yōu)選地大于80%的氧氣含量，以減少惰性氣體在再循環(huán)環(huán)路中的積聚。反應(yīng)器12還任選地接收用于在操作設(shè)備期間減少反應(yīng)產(chǎn)物的溫度的來自閥門14的猝滅的冷的包含徑的氣體流。
[0038]反應(yīng)器12與用于供應(yīng)壓縮的包含氧氣的氣體的壓縮機(jī)24流體連通。使用用于供應(yīng)壓縮氣體的壓縮機(jī)26也增加未加工的包含烴的氣體的壓力。部分28代表被配置成從包含烴的再循環(huán)氣體組分中選擇性地分離非烴氣體和產(chǎn)物的一種裝置或一組裝置。特別地，未加工的包含烴的氣體與來自被描繪成再循環(huán)環(huán)路32的非烴選擇性除去單