相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年11月14日提交的美國申請?zhí)?2/079,654的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

背景技術(shù)：

合成氣(氫(h2))和一氧化碳(co)的混合物)可通過本領(lǐng)域眾所周知的方法從煤或甲烷(天然氣)中容易地產(chǎn)生并在世界各地被廣泛商業(yè)實踐。一些眾所周知的工業(yè)方法使用合成氣來生產(chǎn)各種含氧有機化學品。從合成氣催化產(chǎn)生烴的費-托(fischer-tropsch)催化方法最初在20世紀20年代被發(fā)現(xiàn)并開發(fā)，并在南非被多年用于生產(chǎn)汽油類烴作為汽車燃料。需要有效地實施費-托催化方法的反應(yīng)器和方法。

因此，本文公開了有效地實施費-托催化方法的反應(yīng)器和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文公開了一種反應(yīng)器，其包括：a)第一混合區(qū)、b)第一反應(yīng)區(qū)、c)第一冷卻區(qū)、d)第一h2o分離區(qū)、e)第二混合區(qū)、f)第二反應(yīng)區(qū)、g)第二冷卻區(qū)，和h)第二h2o分離區(qū)，其中第一混合區(qū)與第一反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第一反應(yīng)區(qū)與第一冷卻區(qū)流體連通，其中第一冷卻區(qū)與第一h2o分離區(qū)流體連通，其中第一h2o分離區(qū)與第二混合區(qū)流體連通，其中第二混合區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第二反應(yīng)區(qū)與第二冷卻區(qū)流體連通，且其中第二冷卻區(qū)與第二h2o分離區(qū)流體連通。

本文公開了一種生產(chǎn)烴的方法，其包括：a)提供本文公開的反應(yīng)器；b)將合成氣引入第一混合區(qū)中；c)使第一反應(yīng)區(qū)中的合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第一產(chǎn)物；d)冷卻第一冷卻區(qū)中的第一產(chǎn)物；e)從第一h2o分離區(qū)中的第一產(chǎn)物中除去至少一部分h2o；f)將第一產(chǎn)物引入第二混合區(qū)中；g)使第二反應(yīng)區(qū)中的第一產(chǎn)物中的未反應(yīng)合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第二產(chǎn)物；h)冷卻第二冷卻區(qū)中的第二產(chǎn)物；和i)從第二h2o分離區(qū)中的第二產(chǎn)物中除去至少一部分h2o。

將在下面的描述中闡述部分額外優(yōu)點，并且通過該描述，這些額外優(yōu)點將部分顯而易見，或者可通過實踐以下描述的各方面來了解。將通過所附權(quán)利要求中特別指出的化學組成、方法及其組合來實現(xiàn)并獲得以下所述的優(yōu)點。應(yīng)理解，上述一般描述和以下具體實施方式兩者僅是示例性和解釋性的，而不是限制性的。

附圖說明

并入并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出幾個方面，并與具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1示出本文公開的反應(yīng)器的示例設(shè)計。

圖2示出第一催化劑保持區(qū)的非限制視圖。

圖3示出第一催化劑保持區(qū)、第二催化劑保持區(qū)和一個冷卻區(qū)段的非限制視圖。

本發(fā)明的其它優(yōu)點將在下面的描述中部分列出，并且部分將由描述而變得顯而易見，或可以通過本發(fā)明的實踐來學習。本發(fā)明的優(yōu)點將借助在所附權(quán)利要求書中特別指出的要素和組合來實現(xiàn)和達到。應(yīng)理解，以上概述和以下詳述二者都僅為示例性和解釋性的，并且不限制要求保護的本發(fā)明。

具體實施方式

本文公開的是可用于所公開的方法的產(chǎn)物和組合物、可與所公開的方法的產(chǎn)物和組合物一起使用、可用于制備所公開的方法的產(chǎn)物和組合物或作為所公開的方法的產(chǎn)物和組合物的材料、化合物、組合物和組分。應(yīng)理解，當公開這些材料的組合、子集、相互作用、基團等時，雖然不能明確地公開這些化合物的每個各種個體和集體組合和排列的具體參考，但是每個都在這里被特別考慮并描述。例如，如果公開并討論了催化劑組分，并討論了該組分的多種替代固態(tài)形式，除非特別指出相反，否則特別考慮可能的催化劑組分和固體狀態(tài)形式的每個和每一個組合和排列。該概念適用于本公開的所有方面，包括但不限于制作和使用所公開的組合物的方法中的步驟。因此，如果存在可進行的各種附加步驟，應(yīng)理解，可用所公開方法的任何特定方面或各方面的組合來進行這些附加步驟中的每個，且每個這樣的組合都被具體預(yù)期且應(yīng)被考慮為公開。

1.定義

在本說明書和下面的權(quán)利要求書中，將參考將被定義為具有以下含義的多個術(shù)語：

須注意，如在說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，除非上下文另有明確規(guī)定，否則單數(shù)形式“一種/個(a/an)”和“該/所述(the)”包括復(fù)數(shù)指示物。因此，例如，對“催化劑”的參考包括催化劑的混合物。

范圍可在本文中表示為“一個特定值”，和/或“另一特定值”。當表示這樣的范圍時，另一方面包括從一個特定值和/或至另一個特定值。類似地，當各個值被表示為近似值時，通過使用先行詞“，”，應(yīng)理解，特定值形成另一方面。還應(yīng)進一步理解，每個范圍的端點對于另一端點而言都是顯著的，并且獨立于另一端點。

在說明書和權(quán)利要求書中，組合物或制品中的特定元素或組分的重量份的參考指示元素或組分與組合物或制品中的任何其它元素或組分(對其表達了重量份)之間的重量關(guān)系。因此，在含有2重量份組分x和5重量份組分y的化合物中，x和y以2:5的重量比存在，并且不管另外的組分是否包含在化合物中都以如此的比例存在。

除非相反地明確規(guī)定，否則組分的重量百分數(shù)基于其中包括組分的制劑或組合物的總重量。

如本文所使用，術(shù)語時空產(chǎn)率(“sty”)是指每單位時間/每體積催化劑產(chǎn)生的幾噸或kg的產(chǎn)物。

2.反應(yīng)器

用于從合成氣生產(chǎn)烴的費-托催化方法在本領(lǐng)域是已知的。如方案1所示，在費-托方法中可發(fā)生多個反應(yīng)，諸如費-托(ft)反應(yīng)、水煤氣變換反應(yīng)和氫甲烷化反應(yīng)。

方案1

ft反應(yīng)：nco+2nh2→(ch2)n+h2o

水煤氣變換反應(yīng)(wgs)：co+h2o→co2+h2

甲烷化co+h2→ch4+h2o

在目標是生產(chǎn)輕烴(c2-c5)的費-托方法中，不希望生產(chǎn)co2、ch4和重質(zhì)烴(c10+)。co2和h2o可不利地影響在費-托方法中使用的催化劑的性能(即活性和選擇性)。本文公開的反應(yīng)器和方法通過冷卻產(chǎn)物混合物并通過在一系列步驟中除去水(h2o)來最小化費-托方法中的不希望的反應(yīng)，從而促進催化劑活性和輕質(zhì)烴的生產(chǎn)。

本文公開的反應(yīng)器允許合成氣與適于進行費-托反應(yīng)的催化劑進行催化反應(yīng)。在每個催化過程之前，除去作為液體和/或蒸汽的不希望的h2o，從而增加合成氣至所需烴產(chǎn)物(諸如輕烴)的總轉(zhuǎn)化率。

本文公開了一種反應(yīng)器，其包括：a)第一混合區(qū)、b)第一反應(yīng)區(qū)、c)第一冷卻區(qū)、d)第一h2o分離區(qū)、e)第二混合區(qū)、f)第二反應(yīng)區(qū)、g)第二冷卻區(qū)，和h)第二h2o分離區(qū)，其中第一混合區(qū)與第一反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第一反應(yīng)區(qū)與第一冷卻區(qū)流體連通，其中第一冷卻區(qū)與第一h2o分離區(qū)流體連通，其中第一h2o分離區(qū)與第二混合區(qū)流體連通，其中第二混合區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第二反應(yīng)區(qū)與第二冷卻區(qū)流體連通，且其中第二冷卻區(qū)與第二h2o分離區(qū)流體連通。

一方面，反應(yīng)器還包括：i)第三混合區(qū)、j)第三反應(yīng)區(qū)、k)第三冷卻區(qū)，和l)第三h2o分離區(qū)，其中第二h2o分離區(qū)與第三混合區(qū)流體連通，其中第三混合區(qū)與第三反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第三反應(yīng)區(qū)與第三冷卻區(qū)流體連通，且其中第三冷卻區(qū)與第三h2o分離區(qū)流體連通。

一方面，反應(yīng)器還包括：m)第四混合區(qū)、n)第四反應(yīng)區(qū)、o)第四冷卻區(qū)，和p)第四h2o分離區(qū)，其中第三h2o分離區(qū)與第四混合區(qū)流體連通，其中第四混合區(qū)與第四反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第四反應(yīng)區(qū)與第四冷卻區(qū)流體連通，且其中第四冷卻區(qū)與第四h2o分離區(qū)流體連通。

一方面，混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)具有共同的縱向軸線，而h2o分離區(qū)與混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)不具有共同的縱向軸線。

一方面，反應(yīng)區(qū)可包括催化劑保持區(qū)。一方面，反應(yīng)區(qū)可包括第一一個或多個催化劑保持區(qū)，其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一內(nèi)表面，其中第一內(nèi)表面限定第一內(nèi)部空間，其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一縱向軸線，其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一端和第二端，其中第一內(nèi)表面從第一端向第二端朝第一縱向軸線成錐度，且其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都被構(gòu)造為進行費-托反應(yīng)。

另一方面，反應(yīng)區(qū)還可包括第二一個或多個催化劑保持區(qū)，其中第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第二內(nèi)表面，其中第二內(nèi)表面限定第二內(nèi)部空間，其中第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第二縱向軸線，其中所述第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一端和第二端，其中第二內(nèi)表面從第一端向第二端遠離第一縱向軸線成錐度，且其中第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都被構(gòu)造為進行費-托反應(yīng)。

又另一方面，反應(yīng)區(qū)可包括第一一個或多個催化劑保持區(qū)和第二一個或多個保持區(qū)，其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一內(nèi)表面，其中第一內(nèi)表面限定第一內(nèi)部空間，其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一縱向軸線，其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一端和第二端，其中第一內(nèi)表面從第一端向第二端朝第一縱向軸線成錐度，其中第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第二內(nèi)表面，其中第二內(nèi)表面限定第二內(nèi)部空間，其中第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第二縱向軸線，其中第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都具有第一端和第二端，其中第二內(nèi)表面從第一端向第二端遠離第一縱向軸線成錐度，且其中第一一個或多個催化劑保持區(qū)和第二一個或多個催化劑保持區(qū)中的每個都被構(gòu)造為進行費-托反應(yīng)。

一方面，第一冷卻區(qū)經(jīng)由第一連接器與第一h2o分離區(qū)流體連通。一方面，第一h2o分離區(qū)經(jīng)由第二連接器與第二混合區(qū)流體連通。一方面，第二冷卻區(qū)經(jīng)由第三連接器與第二h2o分離區(qū)流體連通。一方面，第二h2o分離區(qū)經(jīng)由第四連接器與第三混合區(qū)流體連通。一方面，第三冷卻區(qū)經(jīng)由第五連接器與第三h2o分離區(qū)流體連通。一方面，第三h2o分離區(qū)經(jīng)由第六連接器與第四混合區(qū)流體連通。一方面，第四冷卻區(qū)經(jīng)由第七連接器與第四h2o分離區(qū)流體連通。連接器可以是被構(gòu)造為至和自h2o分離區(qū)輸送產(chǎn)物的管。

應(yīng)理解，反應(yīng)器可包括附加區(qū)，諸如第五區(qū)、第六區(qū)、第七區(qū)、第八區(qū)、第九區(qū)、第十區(qū)、第十一區(qū)、第十二區(qū)、第十三區(qū)、第十四區(qū)、第十五區(qū)、第十六區(qū)、第十七區(qū)、第十八區(qū)、第十九區(qū)和第二十區(qū)。應(yīng)理解，諸如，例如第五區(qū)的區(qū)將包括本文所述的混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)、冷卻區(qū)和h2o分離區(qū)。

混合區(qū)(諸如，例如第一混合區(qū)、第二混合區(qū)、第三混合區(qū)和/或第四混合區(qū))可被構(gòu)造為允許混合氣體。例如，第一混合區(qū)可被構(gòu)造為允許混合氣體。在另一實例中，第二混合區(qū)可被構(gòu)造為允許混合氣體。在又另一實例中，第三混合區(qū)可被構(gòu)造為允許混合氣體。在又另一實例中，第四混合區(qū)可被構(gòu)造為允許混合氣體。例如，混合區(qū)可包括允許氣體混合的自由空間。

在本文所述的混合區(qū)中混合的氣體可包括h2和co。進氣與第一混合區(qū)的h2/co摩爾比可以是0.5-4。例如，h2/co摩爾比可以是1.0至3.0，諸如，例如1.5至3.0，或在另一實例中是1.5至2.5。應(yīng)理解，h2/co摩爾比可控制正在生產(chǎn)的烴的選擇性。例如，較低摩爾比可導(dǎo)致更高的c5+選擇性(在特定條件下)。消耗摩爾比通常是約1.0至約2.5，諸如例如約1.5至2.1，只要水氣變換反應(yīng)是活性的，該比例就增加，因此使用低于消耗的進氣比例將導(dǎo)致反應(yīng)期間穩(wěn)定的h2/co比例在可接受范圍內(nèi)(通常低于2)。

在本文所述的反應(yīng)區(qū)中，h2和co在費-托反應(yīng)中進行催化反應(yīng)。因此，反應(yīng)區(qū)，諸如第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)、第三反應(yīng)區(qū)和/或第四反應(yīng)區(qū)可包括一種或多種費-托催化劑。例如，第一反應(yīng)區(qū)可包括一種或多種費-托催化劑。在另一實例中，第二反應(yīng)區(qū)可包括一種或多種費-托催化劑。在又另一實例中，第三反應(yīng)區(qū)可包括一種或多種費-托催化劑。在又另一實例中，第四反應(yīng)區(qū)可包括一種或多種費-托催化劑。費-托催化劑在本領(lǐng)域中是已知的，并且可以例如是fe基催化劑和/或co基催化劑和/或ru基催化劑。在美國專利4,088,671和美國專利4,207,248中描述了這種催化劑，所述專利的全部內(nèi)容并入本文，具體涉及它們關(guān)于費-托催化劑的公開。

一方面，在每個反應(yīng)區(qū)中催化劑的量可以相同。另一方面，在每個反應(yīng)區(qū)中催化劑的量可以不同。例如，一些h2和co在每個反應(yīng)區(qū)中被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，因此減少隨后反應(yīng)區(qū)中的h2和co的量。因為較少h2和co存在以轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，所以每個隨后反應(yīng)區(qū)可能需要較少催化劑。例如，第二反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量可小于第一反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。在另一實例中，第三反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量小于第二反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。在又另一實例中，第四反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量小于第三反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。在又另一實例中，第三反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量小于第一反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。在又另一實例中，第四反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量小于第一反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。

每個反應(yīng)區(qū)的co轉(zhuǎn)化率可以是2至50體積％，諸如，例如3至40體積％，或6至15體積％(co的轉(zhuǎn)化率基于至該特定反應(yīng)區(qū)的進氣流)。應(yīng)理解，每個反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率可隨在每個先前反應(yīng)區(qū)消耗co而變化。

在反應(yīng)區(qū)中進行的費-托反應(yīng)產(chǎn)生熱量。本文所述的冷卻區(qū)，諸如，例如第一冷卻區(qū)、第二冷卻區(qū)、第三冷卻區(qū)和/或第四冷卻區(qū)被構(gòu)造為吸收并去除在反應(yīng)區(qū)中產(chǎn)生的一些熱量。例如，第一冷卻區(qū)可被構(gòu)造為吸收并去除熱量。在另一實例中，第二冷卻區(qū)可被構(gòu)造為吸收并去除熱量。在又另一實例中，第三冷卻區(qū)可被構(gòu)造為吸收并去除熱量。在又另一實例中，第四冷卻區(qū)可被構(gòu)造為吸收并去除熱量。

本文所述的冷卻區(qū)可包括能夠吸收并去除熱量的系統(tǒng)，諸如中間冷卻器系統(tǒng)。例如，第一冷卻區(qū)可包括中間冷卻器系統(tǒng)。在另一實例中，第二冷卻區(qū)可包括中間冷卻器系統(tǒng)。在又另一實例中，第三冷卻區(qū)可包括中間冷卻器系統(tǒng)。在又另一實例中，第四冷卻區(qū)可包括中間冷卻器系統(tǒng)。中間冷卻器系統(tǒng)可吸收并去除費-托反應(yīng)產(chǎn)生的熱量的至少30％、50％、70％或90％。

本文所述的h2o分離區(qū)，諸如，例如第一h2o分離區(qū)、第二h2o分離區(qū)，第三h2o分離區(qū)和/或第四h2o分離區(qū)可包括h2o吸收材料。一方面，第一h2o分離區(qū)可包括h2o吸收材料。一方面，第二h2o分離區(qū)可包括h2o吸收材料。一方面，第三h2o分離區(qū)可包括h2o吸收材料。一方面，第四h2o分離區(qū)可包括h2o吸收材料。

h2o吸收材料可以是例如膜或反應(yīng)性吸收劑。h2o吸收材料的非限制性實例包括超吸收聚合物。超吸收聚合物是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。

本文所述的h2o分離區(qū)，諸如，例如第一h2o分離區(qū)、第二h2o分離區(qū)、第三h2o分離區(qū)和/或第四h2o分離區(qū)可包括用以分離h2o的機械屏障，諸如膜。一方面，第一h2o分離區(qū)可包括用以分離h2o的機械屏障，諸如膜。一方面，第二h2o分離區(qū)可包括用以分離h2o的機械屏障，諸如膜。一方面，第三h2o分離區(qū)可包括用以分離h2o的機械屏障，諸如膜。一方面，第四h2o分離區(qū)可包括用以分離h2o的機械屏障，諸如膜。

一方面，本文所述的h2o分離區(qū)，諸如，例如第一h2o分離區(qū)、第二h2o分離區(qū)、第三h2o分離區(qū)和/或第四h2o分離區(qū)可包括用以分離h2o和h2o吸收材料的機械屏障，諸如膜。

機械屏障的非限制性實例是由樹脂或超吸收聚合物制成的膜。

一方面，反應(yīng)器包括第一、第二、第三或第四區(qū)之間的分隔器，諸如金屬板或片。因此，例如，可在第一冷卻區(qū)和第二混合區(qū)域之間存在分隔器。

如本文所述，不同區(qū)域，諸如混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)、冷卻區(qū)和h2o分離區(qū)在物理上是可區(qū)分的，并且在一些方面可由物理屏障分離。

一方面，反應(yīng)器是工業(yè)尺寸的反應(yīng)器。例如，反應(yīng)器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或10,000升的體積。例如，反應(yīng)器可具有1,000升至10,000升的體積。

現(xiàn)在參考圖1，其示出本文公開的反應(yīng)器的非限制示例方面。圖1示出具有第一混合區(qū)(102)(其包括用以允許氣體混合的自由空間)的反應(yīng)器(100)。第一混合區(qū)(102)與第一反應(yīng)區(qū)(104)流體連通，第一反應(yīng)區(qū)可包括適于進行費-托反應(yīng)的催化劑。第一反應(yīng)區(qū)(104)與第一冷卻區(qū)(106)流體連通，第一冷卻區(qū)可包括冷卻系統(tǒng)，諸如，例如中間冷卻器。第一冷卻區(qū)(106)與第一h2o分離區(qū)(108)流體連通，第一h2o分離區(qū)可包括用以分離h2o的h2o吸收材料和/或機械屏障，諸如膜。第一冷卻區(qū)(106)可經(jīng)由第一連接器(130)與第一h2o分離區(qū)(108)流體連通。第一h2o分離區(qū)(108)與第二混合區(qū)(110)流體連通，第二混合區(qū)包括用以允許氣體混合的自由空間。第一h2o分離區(qū)(108)可經(jīng)由第二連接器(132)與第二混合區(qū)(110)流體連通。第二混合區(qū)(110)與第二反應(yīng)區(qū)(112)流體連通，第二反應(yīng)區(qū)可包括適于進行費-托反應(yīng)的催化劑。第二反應(yīng)區(qū)(112)與第二冷卻區(qū)(114)流體連通，第二冷卻區(qū)可包括冷卻系統(tǒng)，諸如，例如中間冷卻器。第二冷卻區(qū)(114)與第二h2o分離區(qū)(116)流體連通，第二h2o分離區(qū)可包括h2o吸收材料。第二冷卻區(qū)(114)可經(jīng)由第三連接器(134)與第二h2o分離區(qū)(116)流體連通。第二h2o分離區(qū)(116)與第三混合區(qū)(118)流體連通，第三混合區(qū)包括用以允許氣體混合的自由空間。第二h2o分離區(qū)(116)可經(jīng)由第四連接器(136)與第三混合區(qū)(118)流體連通。第三混合區(qū)(118)與第三反應(yīng)區(qū)(120)流體連通，第三反應(yīng)區(qū)可包括適于進行費-托反應(yīng)的催化劑。第三反應(yīng)區(qū)(120)與第三冷卻區(qū)(122)流體連通，第三冷卻區(qū)可包括冷卻系統(tǒng)，諸如，例如中間冷卻器。第三冷卻區(qū)(122)與第三h2o分離區(qū)(124)流體連通，第三h2o分離區(qū)可包括h2o吸收材料。第三冷卻區(qū)(122)可經(jīng)由第五連接器(138)與第三h2o分離區(qū)(124)流體連通。第三h2o分離區(qū)(124)與第四混合區(qū)(126)流體連通，第四混合區(qū)包括用以允許氣體混合的自由空間。第三h2o分離區(qū)(124)可經(jīng)由第六連接器(140)與第四混合區(qū)(126)流體連通。第四混合區(qū)(126)與第四反應(yīng)區(qū)(128)流體連通，第四反應(yīng)區(qū)可包括適于進行費-托反應(yīng)的催化劑。第四反應(yīng)區(qū)(128)與產(chǎn)物收集區(qū)(142)流體連通。

現(xiàn)在參考圖2，其示出本文公開的反應(yīng)器的非限制示例方面。圖2示出具有第一內(nèi)表面(102)的第一催化劑保持區(qū)(200)。第一催化劑保持區(qū)(200)還具有第一縱向軸線(204)。內(nèi)表面(202)從第一端(206)至第二端(208)朝向第一縱向軸線(104)成錐度。第一催化劑保持區(qū)(200)也可具有第一外表面(210)，第一外表面(210)可以是本文所述的第二催化劑保持區(qū)的內(nèi)表面。

現(xiàn)在參考圖3，其示出本文公開的反應(yīng)器的非限制示例方面。圖3示出如本文公開的具有第一催化劑保持區(qū)和第二催化劑保持區(qū)的反應(yīng)器(300)。反應(yīng)器(300)的第一催化劑保持區(qū)具有第一內(nèi)表面(302)。第一催化劑保持區(qū)還具有第一縱向軸線(306)。內(nèi)表面(302)從第一端(310)至第二端(312)朝向第一縱向軸線(206)成錐度。反應(yīng)器(300)的第二催化劑保持區(qū)具有第二內(nèi)表面(304)。第二催化劑保持區(qū)具有第二縱向軸線(308)。內(nèi)表面(302)從第二催化劑保持區(qū)的第一端(314)至第二端(316)遠離第二縱向軸線(308)成錐度。反應(yīng)器(300)也可具有冷卻段(318)。

3.使用反應(yīng)器的方法

本文公開的反應(yīng)器可用于生產(chǎn)烴的方法。

本文公開了一種生產(chǎn)烴的方法，其包括：a)提供本文公開的反應(yīng)器；b)將合成氣引入第一混合區(qū)中；c)使第一反應(yīng)區(qū)中的合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第一產(chǎn)物；d)冷卻第一冷卻區(qū)中的第一產(chǎn)物；e)從第一h2o分離區(qū)中的第一產(chǎn)物中除去至少一部分h2o；f)將第一產(chǎn)物引入第二混合區(qū)中；g)使第二反應(yīng)區(qū)中的第一產(chǎn)物中的未反應(yīng)合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第二產(chǎn)物；h)冷卻第二冷卻區(qū)中的第二產(chǎn)物；和i)從第二h2o分離區(qū)中的第二產(chǎn)物中除去至少一部分h2o。

一方面，方法還包括：j)將第二產(chǎn)物引入第三混合區(qū)中；k)使第三反應(yīng)區(qū)中的第二產(chǎn)物中的未反應(yīng)合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第三產(chǎn)物；l)冷卻第三冷卻區(qū)中的第三產(chǎn)物；和m)從第三h2o分離區(qū)中的第三產(chǎn)物中除去至少一部分h2o。

一方面，方法還包括：n)將第三產(chǎn)物引入第四混合區(qū)中；o)使第四反應(yīng)區(qū)中的第三產(chǎn)物中的至少一部分未反應(yīng)合成氣進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第四產(chǎn)物；p)在第四冷卻區(qū)中冷卻第四產(chǎn)物；和q)從第四h2o分離區(qū)中的第四產(chǎn)物中除去至少一部分h2o。

一方面，方法還包括收集產(chǎn)物，諸如，例如第一產(chǎn)物、第二產(chǎn)物、第三產(chǎn)物或第四產(chǎn)物。

應(yīng)理解，本文所述的方法可包括額外的步驟，諸如第五區(qū)、第六區(qū)、第七區(qū)、第八區(qū)、第九區(qū)、第十區(qū)、第十一區(qū)、第十二區(qū)、第十三區(qū)、第十四區(qū)、第十五區(qū)、第十六區(qū)、第十七區(qū)、第十八區(qū)、第十九區(qū)，和第二十區(qū)。應(yīng)理解，區(qū)域(諸如，例如第五步驟)將包括如本文所述的引入、反應(yīng)、冷卻和h2o吸收步驟。

在第一混合區(qū)中引入合成氣可以是連續(xù)的。引入第一混合區(qū)的合成氣包括如本文公開的摩爾比的h2和co。第一反應(yīng)區(qū)中的至少一部分合成氣的催化反應(yīng)由費-托催化劑，諸如，例如fe基催化劑和/或co基催化劑和/或ru基催化劑進行。這種催化反應(yīng)是放熱的并產(chǎn)生熱量。由至少一部分合成氣的催化反應(yīng)產(chǎn)生的第一產(chǎn)物包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣。第一產(chǎn)物中的烴包括c2-c10烴，諸如c2-c6烴。h2o可以是液體和/或氣體形式。未反應(yīng)合成氣包括本文公開的摩爾比的h2和co，與引入第一混合區(qū)的合成氣相比，第一產(chǎn)物中h2和co的摩爾比可不同。然后將第一產(chǎn)物輸送至冷卻第一產(chǎn)物的第一冷卻區(qū)。第一產(chǎn)物的溫度可降低至少5％，諸如至少10％、20％或40％。冷卻后，將第一產(chǎn)物從冷卻區(qū)輸送至第一h2o分離區(qū)。從第一產(chǎn)物中除去第一產(chǎn)物中的一部分h2o。除去第一產(chǎn)物中至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。然后將第一產(chǎn)物引入第二混合區(qū)中。然后第一產(chǎn)物中的一部分未反應(yīng)合成氣可在第二反應(yīng)區(qū)中進行催化反應(yīng)。第二反應(yīng)區(qū)中的費-托催化劑可與第一反應(yīng)區(qū)中的費-托催化劑相同或不同。第二反應(yīng)區(qū)中的催化反應(yīng)產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第二產(chǎn)物。第二產(chǎn)物中的烴包括c2-c10烴，諸如c2-c6烴。第二產(chǎn)物中的h2o可以是液體和/或氣體形式。第二產(chǎn)物中的未反應(yīng)合成氣包括如本文公開的摩爾比的h2和co，第二產(chǎn)物中的h2和co的摩爾比可不同于第一產(chǎn)物中的h2和co的摩爾比，和引入第一混合區(qū)的合成氣中的h2和co的摩爾比。然后將第二產(chǎn)物輸送至冷卻產(chǎn)物的第二冷卻區(qū)。第二產(chǎn)物的溫度可降低至少5％，諸如至少10％、20％或40％。冷卻后，將第二產(chǎn)物從第二冷卻區(qū)輸送至第二h2o分離區(qū)。從第二產(chǎn)物中除去第二產(chǎn)物中的一部分h2o。除去第二產(chǎn)物中至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。

然后可將第二產(chǎn)物引入第三混合區(qū)中。然后第二產(chǎn)物中的一部分未反應(yīng)合成氣可在第三反應(yīng)區(qū)中進行催化反應(yīng)。然后第二產(chǎn)物中的一部分未反應(yīng)合成氣可在第三反應(yīng)區(qū)中進行催化反應(yīng)。第三反應(yīng)區(qū)中的費-托催化劑可與第一反應(yīng)區(qū)和/或第二反應(yīng)區(qū)中的費-托催化劑相同或不同。第三反應(yīng)區(qū)中的催化反應(yīng)產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第三產(chǎn)物。第三產(chǎn)物中的烴包括c2-c10烴，諸如c2-c6烴。第三產(chǎn)物中的h2o可以是液體和/或氣體形式。第三產(chǎn)物中未反應(yīng)合成氣包括如本文公開的摩爾比的h2和co，第三產(chǎn)物中的h2和co的摩爾比可不同于第一產(chǎn)物、第二產(chǎn)物中的h2和co的摩爾比和/或引入第一混合區(qū)的合成氣中的h2和co的摩爾比。然后將第三產(chǎn)物輸送至冷卻產(chǎn)物的第三冷卻區(qū)。第三產(chǎn)物的溫度可降低至少5％，諸如至少10％、20％或40％。冷卻后，將第三產(chǎn)物從第三冷卻區(qū)輸送至第三h2o分離區(qū)。從第三產(chǎn)物中除去第三產(chǎn)物中的一部分h2o。除去第三產(chǎn)物中至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。

然后可將第三產(chǎn)物引入第四混合區(qū)中。然后第三產(chǎn)物中的一部分未反應(yīng)合成氣可在第四反應(yīng)區(qū)中進行催化反應(yīng)。然后第三產(chǎn)物中的一部分未反應(yīng)合成氣可在第四反應(yīng)區(qū)中進行催化反應(yīng)。第四反應(yīng)區(qū)中的費-托催化劑可與第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)和/或第三反應(yīng)區(qū)中的費-托催化劑相同或不同。第四反應(yīng)區(qū)中的催化反應(yīng)產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第四產(chǎn)物。第四產(chǎn)物中的烴包括c2-c10烴，諸如c2-c6烴。第三產(chǎn)物中的h2o可以是液體和/或氣體形式。第四產(chǎn)物中的未反應(yīng)合成氣包括如本文公開的摩爾比的h2和co，第三產(chǎn)物中的h2和co的摩爾比可不同于第一產(chǎn)物、第二產(chǎn)物、第三產(chǎn)物中的h2和co的摩爾比和/或引入第一混合區(qū)的合成氣中的h2和co的摩爾比。然后將第四產(chǎn)物輸送至冷卻產(chǎn)物的第四冷卻區(qū)。第四產(chǎn)物的溫度可降低至少5％，諸如至少10％、20％或40％。冷卻后，將第四產(chǎn)物從第三冷卻區(qū)輸送至第三h2o分離區(qū)。從第四產(chǎn)物中除去第四產(chǎn)物中的一部分h2o。除去第四產(chǎn)物中至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。

一方面，引入第一混合區(qū)的合成氣的至少10％，諸如例如至少20％、30％、40％或50％被轉(zhuǎn)化為烴。

一方面，引入第二混合區(qū)的未反應(yīng)合成氣的至少10％，諸如，例如至少20％、30％、40％或50％被轉(zhuǎn)化為烴。

一方面，引入第三混合區(qū)的未反應(yīng)合成氣的至少10％，諸如，例如至少20％、30％、40％或50％被轉(zhuǎn)化為烴。

一方面，引入第四混合區(qū)的未反應(yīng)合成氣的至少10％，諸如，例如至少20％、30％、40％或50％被轉(zhuǎn)化為烴。

一方面，在步驟o)之后，引入第一混合區(qū)的至少50％、60％、70％或80％的合成氣被轉(zhuǎn)化為烴。

一方面，從第一產(chǎn)物中除去至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。

一方面，從第二產(chǎn)物中除去至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。

一方面，從第三產(chǎn)物中除去至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。

一方面，從第四產(chǎn)物中除去至少20％的h2o，諸如，例如除去至少30％、40％或60％的h2o。

在每個反應(yīng)循環(huán)中除去h2o使異構(gòu)體的產(chǎn)生最小化并延長了催化劑的壽命。

4.各方面

考慮到所述的催化劑和催化劑組合物及其方法和變化，在下文描述本發(fā)明的一些更特別描述的方面。然而，這些特別敘述的方面不應(yīng)被解釋為對包含本文所述的不同或更一般教導(dǎo)的任何不同權(quán)利要求具有任何限制效果，或者“特別”方面以某種方式受限，除了本文字面上使用的語言和公式的固有含義之外。

方面1：一種反應(yīng)器，其包括：a)第一混合區(qū)、b)第一反應(yīng)區(qū)、c)第一冷卻區(qū)、d)第一h2o分離區(qū)、e)第二混合區(qū)、f)第二反應(yīng)區(qū)、g)第二冷卻區(qū)，h)第二h2o分離區(qū)，其中第一混合區(qū)與第一反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第一反應(yīng)區(qū)與第一冷卻區(qū)流體連通，其中第一冷卻區(qū)與第一h2o分離區(qū)流體連通，其中第一h2o分離區(qū)與第二混合區(qū)流體連通，其中第二混合區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第二反應(yīng)區(qū)與第二冷卻區(qū)流體連通，且其中第二冷卻區(qū)與第二h2o分離區(qū)流體連通。

方面2：方面1的反應(yīng)器，其中反應(yīng)器還包括：i)第三混合區(qū)、j)第三反應(yīng)區(qū)、k)第三冷卻區(qū)，l)第三h2o分離區(qū)，其中第二h2o分離區(qū)與第三混合區(qū)流體連通，其中第三混合區(qū)與第三反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第三反應(yīng)區(qū)與第三冷卻區(qū)流體連通，且其中第三冷卻區(qū)與第三h2o分離區(qū)流體連通。

方面3：方面2的反應(yīng)器，其中反應(yīng)器還包括：m)第四混合區(qū)、n)第四反應(yīng)區(qū)、o)第四冷卻區(qū)，和p)第四h2o分離區(qū)，其中第三h2o分離區(qū)與第四混合區(qū)流體連通，其中第四混合區(qū)與第四反應(yīng)區(qū)流體連通，其中第四反應(yīng)區(qū)與第四冷卻區(qū)流體連通，且其中第四冷卻區(qū)與第四h2o分離區(qū)流體連通。

方面4：方面1-3中任一方面的反應(yīng)器，其中第一混合區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)被構(gòu)造為允許混合氣體。

方面5：方面2或3的反應(yīng)器，其中第三混合區(qū)被構(gòu)造為允許混合氣體。

方面6：方面3的反應(yīng)器，其中第四混合區(qū)被構(gòu)造為允許混合氣體。

方面7：根據(jù)方面1-6中任一方面的反應(yīng)器，其中第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)包括催化劑。

方面8：方面7的反應(yīng)器，其中第二反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量小于第一反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。

方面9：方面2-8中任一方面的反應(yīng)器，其中第三反應(yīng)區(qū)包括催化劑。

方面10：方面9的反應(yīng)器，其中第三反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量小于第二反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。

方面11：方面3-9中任一方面的反應(yīng)器，其中第四反應(yīng)區(qū)包括催化劑。

方面12：方面11的反應(yīng)器，其中第三反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量小于第四反應(yīng)區(qū)中的催化劑的量。

方面13：方面1-12中任一方面的反應(yīng)器，其中第一冷卻區(qū)和第二冷卻區(qū)包括中間冷卻器系統(tǒng)。

方面14：方面2-13中任一方面的反應(yīng)器，其中第三冷卻區(qū)包括中間冷卻器系統(tǒng)。

方面15：方面3-14中任一方面的反應(yīng)器，其中第四冷卻區(qū)包括中間冷卻器系統(tǒng)。

方面16：方面1-15中任一方面的反應(yīng)器，其中第一h2o分離區(qū)和第二h2o分離區(qū)包括h2o吸收材料。

方面17：方面2-16中任一方面的反應(yīng)器，其中第三h2o分離區(qū)包括h2o吸收材料。

方面18：方面3-17中任一方面的反應(yīng)器，其中第四h2o分離區(qū)包括h2o吸收材料。

方面19：方面1-18中任一方面的反應(yīng)器，其中第一冷卻區(qū)經(jīng)由第一連接器與第一h2o分離區(qū)流體連通。

方面20：方面1-19中任一方面的反應(yīng)器，其中第一h2o分離區(qū)經(jīng)由第二連接器與第二混合區(qū)流體連通。

方面21：方面1-20中任一方面的反應(yīng)器，其中第二冷卻區(qū)經(jīng)由第三連接器與第二h2o分離區(qū)流體連通。

方面22：方面2-21中任一方面的反應(yīng)器，其中第二h2o分離區(qū)經(jīng)由第四連接器與第三混合區(qū)流體連通。

方面23：方面2-22中任一方面的反應(yīng)器，其中第三冷卻區(qū)經(jīng)由第五連接器與第三h2o分離區(qū)流體連通。

方面24：方面3-23中任一方面的反應(yīng)器，其中第三h2o分離區(qū)經(jīng)由第六連接器與第四混合區(qū)流體連通。

方面25：方面3-24中任一方面的反應(yīng)器，其中第四冷卻區(qū)經(jīng)由第七連接器與第四h2o分離區(qū)流體連通。

方面26：一種生產(chǎn)烴的方法，其包括：a)提供權(quán)利要求1-25中任一項所述的反應(yīng)器；b)將合成氣引入第一混合區(qū)中；c)使第一反應(yīng)區(qū)中的合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第一產(chǎn)物；d)冷卻第一冷卻區(qū)中的第一產(chǎn)物；e)從第一h2o分離區(qū)中的第一產(chǎn)物中除去至少一部分h2o；f)將第一產(chǎn)物引入第二混合區(qū)中；g)使第二反應(yīng)區(qū)中的第一產(chǎn)物中的未反應(yīng)合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第二產(chǎn)物；h)冷卻第二冷卻區(qū)中的第二產(chǎn)物；和i)從第二h2o分離區(qū)中的第二產(chǎn)物中除去至少一部分h2o。

方面27：方面26的方法，其中方法還包括：j)將第二產(chǎn)物引入第三混合區(qū)中；k)使第三反應(yīng)區(qū)中的第二產(chǎn)物中的未反應(yīng)合成氣的至少一部分進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第三產(chǎn)物；l)冷卻第三冷卻區(qū)中的第三產(chǎn)物；和m)從第三h2o分離區(qū)中的第三產(chǎn)物中除去至少一部分h2o。

方面28：方面27的方法，其中方法還包括：n)將第三產(chǎn)物引入第四混合區(qū)中；o)使第四反應(yīng)區(qū)中的第三產(chǎn)物中的至少一部分未反應(yīng)合成氣進行催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生包括烴、h2o和未反應(yīng)合成氣的第四產(chǎn)物；p)在第四冷卻區(qū)中冷卻第四產(chǎn)物；和q)從第四h2o分離區(qū)中的第四產(chǎn)物中除去至少一部分h2o。

方面29：方面26-28中任一方面的方法，其中引入第一混合區(qū)的至少10％的合成氣被轉(zhuǎn)化為烴。

方面30：方面26-28中任一方面的方法，其中引入第二混合區(qū)的至少10％的未反應(yīng)合成氣被轉(zhuǎn)化為烴。

方面31：方面27-28中任一方面的方法，其中引入第三混合區(qū)的至少10％的未反應(yīng)合成氣被轉(zhuǎn)化為烴。

方面32：方面28的方法，其中引入第四混合區(qū)的至少10％的未反應(yīng)合成氣被轉(zhuǎn)化為烴。

方面33：方面28的方法，其中在步驟o)之后，引入第一混合區(qū)的至少10％的合成氣被轉(zhuǎn)化為烴。

方面34：方面26-33中任一方面的方法，其中從第一產(chǎn)物中除去至少20％的h2o。

方面35：方面26-34中任一方面的方法，其中從第二產(chǎn)物中除去至少20％的h2o。

方面36：方面27-35中任一方面的方法，其中從第三產(chǎn)物中除去至少20％的h2o。

方面37：方面28-36中任一方面的方法，其中從第四產(chǎn)物中除去至少20％的h2o。