[發明專利]脈沖壓縮反應器和其操作方法

有效

• 申請號: 201880066912.5
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111212687B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: C·比舒維爾;A·C·德科克;H·L·派爾特;W·M·卡普曼
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J19/28;B01J3/03;B01J3/04
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務所 11494
• 代理人: 封新琴

脈沖壓縮反應器可以包括反應器殼體、彈簧活塞和驅動活塞。所述反應器殼體可以限定內部容積并且可以包括通向所述內部容積的第一通道和第二通道。所述彈簧活塞可以定位在所述內部容積內，其中所述彈簧活塞和所述反應器殼體至少部分地限定所述內部容積內的氣體彈簧緩沖室的周邊。所述驅動活塞可以定位在所述內部容積內，其中所述彈簧活塞、所述驅動活塞和所述反應器殼體至少部分地限定所述內部容積內的反應室的周邊。

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年10月24日提交的美國臨時申請序列號62/576,369的權益，所述美國臨時申請以全文引用的方式并入本文中

技術領域

本公開大體上涉及化學處理，并且更具體來說，涉及用于脈沖壓縮處理中的反應器設計和方法。

背景技術

一些反應可需要高溫和/或高壓。利用這些反應條件(即高溫和/或高壓)在制造特定化學產物時可能需要相對較高的成本。因此，需要改進的反應器和在這些反應器中形成化學產物的方法。

發明內容

根據本文公開的一個或多個實施例，脈沖壓縮反應器可適合于生產由于暴露于高溫和高壓而引起形成的化學產物。脈沖壓縮反應器可利用活塞通過減小室的容積來絕熱地壓縮室內的反應物。在壓縮反應物之后，脈沖壓縮反應器可將反應物減壓以形成產物。用于脈沖壓縮反應器的反應室可經歷非常高的溫度和壓力，如至少500℃的溫度和/或至少50MPa的壓力。在不受理論束縛的情況下，這些反應條件可允許形成不穩定的分子，如自由基，其在壓力降低時可形成產物分子，這有時稱為淬滅。脈沖壓縮反應器中的減壓可將不穩定的分子組分“凍結”成新的排列，由此形成產物化學物質。舉例來說，但不限于，脈沖壓縮反應器可用于由甲烷形成輕質烯烴，這類乙烯。甲烷在壓縮時可形成自由基，并且在膨脹時可凍結為乙烯。

本文已經確定脈沖壓縮反應器的操作中的幾個問題。不受限制地，脈沖壓縮反應器存在的問題包括不能安全啟動、連續操作和停止脈沖壓縮反應器；反應物和產物分子的混合；不能以高沖程速率控制脈沖壓縮反應器；和導致性能損失和/或氣體密封泄漏的活塞磨損。這些問題以及其它問題已經通過本文所述的脈沖壓縮反應器的實施例來解決。在不受理論束縛的情況下，據信本文公開的脈沖壓縮反應器和其操作方法克服這些已確定的問題中的至少一些。舉例來說，使用轉子和定子來控制流體流入脈沖壓縮反應器的氣體室可允許安全啟動、連續操作和停止。本文公開的脈沖壓縮反應器中轉子和定子的使用和/或多個活塞的使用還可允許脈沖壓縮反應器在反應物和產物氣體基本上不混合的情況下操作。另外，轉子和定子設計可允許以高沖程速率控制脈沖壓縮反應器。同樣，受控的旋轉速度，如轉子的非恒定角速度，可減少活塞的磨損。

根據一個或多個實施例，脈沖壓縮反應器可包含反應器殼體、彈簧活塞和驅動活塞。反應器殼體可限定內部容積并且可包含通向內部容積的第一通道和第二通道。彈簧活塞可定位在內部容積內，其中彈簧活塞和反應器殼體至少部分地限定內部容積內的氣體彈簧緩沖室的周邊。驅動活塞可定位在內部容積內，其中彈簧活塞、驅動活塞和反應器殼體至少部分地限定內部容積內的反應室的周邊。驅動活塞和反應器殼體可至少部分地限定內部容積內的主驅動室的周邊。脈沖壓縮反應器可為可操作的以穿過第一通道將反應物氣體接收到反應室中，穿過第二通道將驅動氣體接收到主驅動室中，和/或使由來自反應室的產物氣體形成的反應物氣體傳遞通過第一通道，所述接收驅動氣體使驅動活塞朝向彈簧活塞平移。

根據另一實施例，脈沖壓縮反應器可包含反應器殼體和一個或多個活塞。反應器殼體可包含轉子和定子。轉子可包含內部容積，其中轉子在反應器殼體的徑向軸線上旋轉轉子可包含與內部容積流體連通的至少第一通道。一個或多個活塞可定位在內部容積中并且適于在徑向軸線的方向上平移。當轉子在徑向軸線上旋轉時，第一通道可與定子中的一個或多個通道對準，以允許定子與內部容積之間的流體連通。