Способи перетворення алканів на відповідні вуглеводні в зонному реакторі

1. Спосіб перетворення алканів на відповідні вуглеводні в зонному реакторі, який здійснюють у практично неперфорованій камері, що має перший та другий кінці і включає: зону першого реагенту, розташовану на її першому кінці, зону другого реагенту, розташовану на її другому кінці, та зону реакції, розташовану центрально у практично неперфорованій камері між зоною першого реагенту та зоною другого реагенту; де у способі здійснюють етапи: a. забезпечують певну кількість галогеніду металу; b. розміщують цю певну кількість галогеніду металу в зоні першого реагенту камери; с. забезпечують певну кількість оксиду металу; d. розміщують цю певну кількість оксиду металу в зоні другого реагенту камери; e. забезпечують окиснювальний газ; f. вводять у контакт окиснювальний газ з галогенідом металу, з проходженням реакції і утворенням газоподібного галогеніду та оксиду металу; g. забезпечують певну кількість алкану; h. спрямовують алкан до зони реакції практично неперфорованої камери; і. вводять у контакт алкан з газоподібним галогенідом, одержаним на етапі (f), у зоні реакції з проходженням реакції і утворенням алкілгалогеніду; j. вводять у контакт алкілгалогенід, одержаний на етапі (і), з оксидом металу з проходженням реакції і утворенням неалканового вуглеводню та галогеніду металу; і 2 (19) 1 3 87509 4 зону другого реагенту, розташовану у практично ції та утворенням неалканового вуглеводню і галонеперфорованій камері на її другому кінці, та геніду металу. зону реакції, розташовану центрально у практично 14. Спосіб за п. 8, у якому каталізатор включає неперфорованій камері між зоною першого реагевизначений цеоліт. нту та зоною другого реагенту; 15. Спосіб перетворення алканів на відповідні вугзону першого каталізатора, розташовану у практилеводні в зонному реакторі, який здійснюють у чно неперфорованій камері між зоною першого камері, що має практично неперфоровані першу та реагенту та зоною реакції; і другу кінцеві секції та перфоровану центральну зону другого каталізатора, розташовану у практисекцію, і включає: чно неперфорованій камері між зоною реакції та зону першого реагенту, розташовану у практично зоною другого реагенту; неперфорованій першій кінцевій секції, де у способі здійснюють етапи: зону другого реагенту, розташовану у практично a. забезпечують певну кількість галогеніду металу; неперфорованій другій кінцевій секції, та центраb. розміщують цю певну кількість галогеніду метально розміщену зону реакції, розташовану в межах лу в зоні першого реагенту практично неперфороперфорованої центральної секції камери; ваної камери; де у способі здійснюють етапи: c. забезпечують певну кількість оксиду металу; a. забезпечують певну кількість галогеніду металу; d. розміщують цю певну кількість оксиду металу в b. розміщують цю певну кількість галогеніду метазоні другого реагенту камери; лу в зоні першого реагенту камери; e. забезпечують першу та другу кількості визначес. забезпечують певну кількість оксиду металу; ного каталізатора; d. розміщують цю певну кількість оксиду металу в f. розміщують першу кількість каталізатора у зоні зоні другого реагенту камери; першого каталізатора; e. забезпечують окиснювальний газ; g. розміщують другу кількість каталізатора у зоні f. вводять у контакт окиснювальний газ з галогенідругого каталізатора; дом металу, з проходженням реакції і утворенням h. забезпечують окиснювальний газ; газоподібного галогеніду та оксиду металу; і. вводять у контакт окиснювальний газ з галогеніg. забезпечують певну кількість алкану; дом металу, з проходженням реакції і утворенням h. спрямовують алкан через отвори центральної газоподібного галогеніду та оксиду металу; секції камери у зону реакції; j. забезпечують певну кількість алкану; і. вводять у контакт алкан з газоподібним галогеніk. спрямовують алкан до зони реакції практично дом, одержаним на етапі (f), у зоні реакції з прохонеперфорованої камери; дженням реакції і утворенням алкілгалогеніду; I. вводять у контакт алкан з газоподібним галогеніj. вводять у контакт алкілгалогенід, одержаний на дом, одержаним на етапі (і), у зоні реакції з прохоетапі (і), з оксидом металу з проходженням реакції дженням реакції і утворенням алкілгалогеніду; і утворенням неалканового вуглеводню та галогеm. спрямовують алкілгалогенід для входження у ніду металу; і контакт з каталізатором у зоні другого каталізатоk. виділяють неалкановий вуглеводень, одержаний ра і, таким чином, сприяють з'єднанню молекул на етапі (j), з камери. алкілгалогеніду; 16. Спосіб за п. 15, у якому галогенід, включаючи n. вводять у контакт алкілгалогенід, одержаний на галогенід металу на етапі (а), вибирають з групи, етапі (l), з оксидом металу з проходженням реакції яка складається з брому, хлору та йоду. і утворенням неалканового вуглеводню та галоге17. Спосіб за п. 15, у якому окиснювальний газ на ніду металу; і етапі (e) вибирають з групи, яка складається з кисо. виділяють неалкановий вуглеводень, одержаню та повітря. ний на етапі (n), з практично неперфорованої ка18. Спосіб за п. 15, у якому алкан на етапі (g) вимери. бирають з групи, яка складається з метану, етану, 9. Спосіб за п. 8, у якому галогенід, включаючи пропану, бутану та ізобутану. галогенід металу на етапі (а), вибирають з групи, 19. Спосіб за п. 15, у якому етап забезпечення яка складається з брому, хлору та йоду. алкану здійснюють шляхом забезпечення суміші 10. Спосіб за п. 8, у якому окиснювальний газ на принаймні з двох алканів. етапі (h) вибирають з групи, яка складається з кис20. Спосіб за п. 15, який додатково включає настуню та повітря. пні етапи: 11. Спосіб за п. 8, у якому алкан на етапі (j) вибивводять у контакт галогенід металу, одержаний на рають з групи, яка складається з метану, етану, етапі (j), з окиснювальним газом з проходженням пропану, бутану та ізобутану. реакції та утворенням газоподібного галогеніду та 12. Спосіб за п. 8, у якому етап забезпечення алоксиду металу, та вводять у контакт оксид металу, кану здійснюють шляхом забезпечення суміші одержаний на етапі (f), з алкілгалогенідом з прохопринаймні з двох алканів. дженням реакції та утворенням неалканового вуг13. Спосіб за п. 8, який додатково включає наступлеводню і галогеніду металу. ні етапи: 21. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що вводять у контакт галогенід металу, одержаний на спосіб здійснюють у камері, що має практично неетапі (n), з окиснювальним газом з проходженням перфоровані першу та другу кінцеві секції та перреакції та утворенням газоподібного галогеніду та форовану центральну секцію відповідно до п. 15, оксиду металу, та яка додатково включає: вводять у контакт оксид металу, одержаний на зону першого каталізатора, розташовану між зоетапі (і), з алкілгалогенідом з проходженням реакною першого реагенту та зоною реакції; і 5 87509 6 зону другого каталізатора, розташовану між зоною дженням реакції і утворенням неалканового вуглереакції та зоною другого реагенту; водню та галогеніду металу; де у способі додатково: m. спрямовують неалкановий вуглеводень, одерзабезпечують першу та другу кількості визначеножаний на етапі (l), до трубопроводу для приймання го каталізатора; розміщують першу кількість катапродукту; і лізатора у зоні першого каталізатора; розміщують n. виділяють неалкановий вуглеводень, одержадругу кількість каталізатора у зоні другого каталіний на етапі (l), з трубопроводу для приймання затора; причому каталізатор сприяє з'єднанню продукту. молекул алкілгалогеніду, одержаного в зоні реак24. Спосіб за п. 23, у якому галогенід, включаючи ції. галогенід металу на етапі (а), вибирають з групи, 22. Спосіб за п. 15, який додатково включає етап, яка складається з брому, хлору та йоду. на якому: 25. Спосіб за п. 23, у якому окиснювальний газ на забезпечують корпус, який має включену до нього етапі (e) вибирають з групи, яка складається з кискамеру, і ню та повітря. забезпечують певну кількість алкану у межах кор26. Спосіб за п. 23, у якому алкан на етапі (h) випусу, завдяки чому алкан з корпусу протікає через бирають з групи, яка складається з метану, етану, отвори камери у зону реакції. пропану, бутану та ізобутану. 23. Спосіб перетворення алканів на відповідні вуг27. Спосіб за п. 23, у якому етап забезпечення леводні в зонному реакторі, який здійснюють у алкану здійснюють шляхом забезпечення суміші корпусі, що має: принаймні з двох алканів. перший та другий кінці; 28. Спосіб за п. 23, який додатково включає настувідбивач у межах корпусу, який розділяє корпус на пні етапи: першу та другу зони; вводять у контакт галогенід металу, одержаний на теплообмінну рідину, яка значною мірою заповнює етапі (l), з окиснювальним газом з проходженням корпус; реакції та утворенням газоподібного галогеніду та реакційний трубопровід на одному кінці корпусу; оксиду металу, та вводять у контакт оксид металу, трубопровід для приймання окислювального газу одержаний на етапі (g), з алкілгалогенідом з прона другому кінці корпусу; ходженням реакції та утворенням неалканового трубопровід для приймання продукту на другому вуглеводню і галогеніду металу. кінці корпусу; 29. Спосіб перетворення алканів на відповідні вугпринаймні одну першу неперфоровану трубу, що леводні в зонному реакторі, який здійснюють у безперервно простягається від трубопроводу для реакторі, що має: приймання окислювального газу через першу зону першу практично неперфоровану камеру; корпусу до реакційного трубопроводу; другу практично неперфоровану камеру; принаймні одну другу неперфоровану трубу, що практично неперфоровану реакційну камеру; та безперервно простягається від реакційного трубопоршень у межах реакційної камери, який розділяє проводу через другу зону корпусу до трубопроводу реакційну камеру на першу та другу зони, і викодля приймання продукту; наний з можливістю пересування у межах реакційде у способі здійснюють етапи: ної камери для розширення та звуження першої та a. забезпечують певну кількість галогеніду металу; другої зон реакції відносно одна одної; b. розміщують цю певну кількість галогеніду метаде у способі здійснюють етапи: лу в першій трубі; a. забезпечують певну кількість галогеніду металу; с. забезпечують певну кількість оксиду металу; b. розміщують цю певну кількість галогеніду метаd. розміщують цю певну кількість оксиду металу у лу в першій практично неперфорованій камері; другій трубі; с. забезпечують певну кількість оксиду металу; e. забезпечують окиснювальний газ; d. розміщують цю певну кількість оксиду металу у f. спрямовують окиснювальний газ до трубопроводругій практично неперфорованій камері; ду для приймання окислювального газу і від труe. забезпечують окиснювальний газ; бопроводу для приймання окислювального газу у f. вводять у контакт окиснювальний газ з галогеніпершу трубу; дом металу з проходженням реакції у першій пракg. вводять у контакт окиснювальний газ з галогенітично неперфорованій камері, і утворенням газодом металу у першій трубі з проходженням реакції подібного галогеніду та оксиду металу; і утворенням газоподібного галогеніду та оксиду g. забезпечують певну кількість алкану; металу; h. спрямовують алкан у першу зону реакції реакh. забезпечують певну кількість алкану; ційної камери; і. спрямовують алкан до реакційного трубопровоі. вводять у контакт алкан з газоподібним галогеніду; дом, одержаним на етапі (f), у першій зоні реакції j. вводять у контакт алкан з газоподібним галогеніреакційної камери з проходженням реакції і утводом, одержаним на етапі (g), у реакційному труборенням алкілгалогеніду; проводі з проходженням реакції і утворенням алкіj. утворення алкілгалогеніду у першій зоні реакції лгалогеніду; реакційної камери, викликає переміщення поршня k. спрямовують алкілгалогенід, одержаний на етапі у межах реакційної камери, що забезпечує розши(j), до другої труби; рення першої зони реакції реакційної камери та l. вводять у контакт алкілгалогенід, одержаний на звуження другої зони реакції реакційної камери; етапі (j), з оксидом металу у другій трубі з прохоk. звуження другої зони реакції реакційної камери, в результаті переміщення поршня у реакційній 7 87509 8 камері, змушує утворений раніше алкілгалогенід 32. Спосіб за п. 29, у якому алкан на етапі (g) вивиходити з другої зони реакції у другу практично бирають з групи, яка складається з метану, етану, неперфоровану камеру; пропану, бутану та ізобутану. l. вводять у контакт утворений раніше алкілгалоге33. Спосіб за п. 29, у якому етап забезпечення нід з оксидом металу у другій практично неперфоалкану здійснюють шляхом забезпечення суміші рованій камері з проходженням реакції і утворенпринаймні з двох алканів. ням неалканового вуглеводню та галогеніду 34. Спосіб за п. 29, який додатково включає настуметалу; і пні етапи: m. виділяють неалкановий вуглеводень з другої вводять у контакт галогенід металу, одержаний на практично неперфорованої камери. етапі (l), з окиснювальним газом з проходженням 30. Спосіб за п. 29, у якому галогенід, включаючи реакції та утворенням газоподібного галогеніду та галогенід металу на етапі (а), вибирають з групи, оксиду металу, та вводять у контакт оксид металу, яка складається з брому, хлору та йоду. одержаний на етапі (f), з алкілгалогенідом з прохо31. Спосіб за п. 29, у якому окиснювальний газ на дженням реакції та утворенням неалканового вугетапі (e) вибирають з групи, яка складається з кислеводню і галогеніду металу. ню та повітря. Ця заявка є частковим продовженням згідно з 37 C.F.R. §1.63 Заявки з серійним номером 10/369,148, поданої 19 лютого 2003 p., яка на даний час перебуває у стані розгляду і яка є продовженням Заявки з серійним номером 10/114,579, поданої 2 квітня 2002 р., нині Патент США №6,525,230, яка є частковим продовженням Заявки з серійним номером 09/951,570, поданої 11 вересня 11, 2001 p., нині Патент США №6,462,243, яка заявляє пріоритет на основі попередньої заявки з серійним номером 60/284,642, поданої 18 квітня 2001 р. Цей винахід стосується зонних реакторів, зокрема, зонних реакторів, які застосовують у процесах перетворення алканів на спирти, етери, олефіни та інші вуглеводні. У Патенті США №6,462,243 описано спосіб перетворення алканів на їхні відповідні спирти та етери з застосуванням брому. Патент включає чотири описані в ньому варіанти втілення винаходу, кожен з яких стосується реактора, в якому бром реагує з алканом для утворення алкілброміду та гідроброміду, конвертера, в якому алкілбромід, утворений у реакторі, реагує з оксидом металу для утворення відповідного спирту або етеру, та багатьох інших окремих компонентів. Даний винахід включає зонні реактори, в яких кілька реакцій, описаних у патентній заявці, яка паралельно перебуває у стадії розгляду, здійснюються в одному резервуарі Таким чином, загальна складність системи для перетворення алканів на їхні відповідні спирти, етери, олефіни та інші вуглеводні значною мірою знижується. Крім того, теплота, яка утворюється у процесі реакцій, що відбуваються у конкретних зонах у межах резервуара, може використовуватися для сприяння реакціям, які відбуваються в інших зонах. Описано різні варіанти втілення винаходу. Згідно з першим варіантом втілення, зонний реактор включає протиструминну систему, в якій гази протікають у першому напрямку, а сполуки металів протікають у протилежному напрямку. Другий варіант втілення винаходу включає прямоструминну систему, в якій гази та сполуки металів рухаються в одному напрямку. Перших та другий варіанти втілення винаходу представляють безперервні системи на відміну від третього варіанта втілення винаходу, який представляє систему з нерухомим шаром, яка постійно функціонує. Згідно з третім варіантом втілення, сполуки металів залишаються нерухомими в межах резервуара, тоді як гази спрямовуються через резервуар спочатку в одному напрямку, а потім у протилежному напрямку. У представленому далі детальному описі винахід описується у зв'язку з перетворенням метану на метанол. Однак, як стане зрозуміло спеціалістам у даній галузі, винахід так само може бути застосований до перетворення етану та вищих алканів на їхні відповідні спирти, етери, олефіни та інші вуглеводні. У представленому далі детальному описі винахід також описується у зв'язку з застосуванням конкретного галіду, тобто, брому. Однак, як стане зрозуміло спеціалістам у даній галузі, винахід так само може бути застосований до перетворення алканів на їхні відповідні спирти, етери та інші вуглеводні з застосуванням інших галідів, які включають, зокрема, хлор та йод. Більш повне розуміння даного винаходу можна отримати з посиланням на представлений нижче детальний опис, взятий разом із супровідними фігурами, серед яких: Фіг.1 є схематичним поясненням протиструминного зонного реактора, яке охоплює перший варіант втілення винаходу; Фіг.1А є поясненням варіанта протиструминного зонного реактора з Фіг.1; Фіг.2 є схематичним поясненням прямоструминного зонного реактора, яке включає другий варіант втілення винаходу; Фіг.2А є поясненням варіанта прямоструминного зонного реактора з Фіг.2; Фіг.3 є схематичним поясненням зонного реактора з нерухомим шаром, яке охоплює третій варіант втілення винаходу; Фіг.3А є поясненням варіанта зонного реактора з нерухомим шаром з Фіг.3, Фіг.14 є схематичним поясненням зонного реактора, яке охоплює четвертий варіант втілення винаходу; Фіг.4А є виглядом у розрізі пристрою, який застосовують для практичного втілення варіанта втілення винаходу, показаного на Фіг.3; 9 87509 10 Фіг.4В є поясненням раннього етапу в роботі Зоні 2 та Зоні 3 відбуваються екзотермічні реакції; пристрою з Фіг.4А; таким чином, забезпечуються засоби відведення Фіг.4С є поясненням наступного етапу в роботі теплоти. пристрою з Фіг.4А; Поділ на зони не обов'язково є чітким, оскільки Фіг.4D є поясненням ще пізнішого етапу в рофізичного бар'єру між зонами не існує. Таким чиботі пристрою з Фіг.4А; ном, може відбуватися певне часткове перекриття Фіг.5 є схематичним поясненням застосування реакцій. Однак важливим елементом є те, що весь пристрою з Фіг.4А у перетворенні сумішей алканів кисень перетворюється на оксид металу у Зоні 1, а на хімічно споріднені продукти; отже, не залишається кисню для реакції з метаном Фіг.6А є виглядом у розрізі, який схематично у Зоні 2. У Зоні 2 інші броміди, тобто, вищі бромопояснює пристрій, який застосовують у практичвані різновиди, можуть утворюватися додатково ному втіленні варіанта втілення винаходу, який до метилброміду і в результаті утворювати продупояснюється на Фіг.3; кти, відмінні від метанолу, у Зоні 3, наприклад, Фіг.6В є схематичним поясненням застосуванрізні етери. Будь-які побічні продукти відокремлюня пристрою з Фіг.6А; ються від метанолу на різних етапах відокремленФіг.7 є схематичним поясненням пристрою, ня/очищення. Будь-який непрореагований метан у який застосовують у практичному втіленні варіанта Зоні 2 проходить через Зону 3 і рециркулює в Зоні втілення винаходу, показаного на Фіг.3; 2. Інші непрореаговані бромовані різновиди поверФіг.8 є виглядом у розрізі по лінії 8-8 на Фіг.7 у таються до Зони 2 або для реакції, або для пригнінапрямку стрілок; чення подальшого утворення вищих бромованих Фіг.9 є схематичним поясненням складової чарізновидів, забезпечуючи хімічну рівновагу. стини пристрою з Фіг.7; Зонний реактор працює по суті при атмосферФіг.10 є схематичним поясненням пристрою, ному тиску і при температурах приблизно до 750F. який застосовують у практичному втіленні варіанта Принципова перевага порівняно з традиційним втілення винаходу, який пояснюється на Фіг.3; процесом із застосуванням метанолу полягає у Фіг.11 є схематичним поясненням пристрою, простоті системи. Зонний реактор забезпечує синякий застосовують у практичному втіленні п'ятого тез метанолу в одному резервуарі, тоді, як традиваріанта втілення винаходу; ційний спосіб потребує кількох резервуарів для Фіг.12А є поясненням першого етапу в роботі утворення синтетичного газу з наступною каталіпристрою з Фіг.11; тичною реакцією. Крім того, зонний реактор праФіг.12В є поясненням наступного етапу в роцює при тиску, дещо вищому за атмосферний, боті пристрою з Фіг.11; тоді, як традиційний спосіб вимагає тиску до 200 Фіг.13А є схематичним поясненням першого атмосфер. етапу в роботі пристрою, який включає варіант Як стане зрозуміло спеціалістам у даній галузі, пристрою, який пояснюється на Фіг.11; зонні реактори згідно з даним винаходом можуть Фіг.13В є поясненням наступного етапу в розастосовуватися з етаном та вищими алканами боті пристрою з Фіг.13А; для одержання відповідних спиртів, етерів, олефіФіг.15А є схематичним поясненням першого нів та інших вуглеводнів. етапу в роботі пристрою, який включає варіант Зонний реактор також має переваги над багапристрою, який пояснюється на Фіг.11; і тоетапним процесом, у якому застосовують таку Фіг.15В є поясненням наступного етапу в росаму бромну хімію. Одна перевага полягає в тому, боті пристрою з Фіг.15А. що один етап замінює кілька етапів. Крім того, гаДаний винахід включає зонні реактори, в яких зоподібний бром залишається в одному резервуавідбуваються три послідовні хімічні реакції в окрері і не вимагає конденсації та повторного випарюмих зонах у межах одного резервуара. У Зоні 1 вання. кисень реагує з бромідом металу для утворення Фіг.1 показує протиструминну систему з застогазоподібного брому та відповідного оксиду метасуванням зонного реактора згідно з даним винахолу. Газоподібний бром із Зони 1 переходить до дом. У цьому варіанті втілення гази протікають Зони 2, у якій відбувається друга хімічна реакція. У угору через шар твердих речовин, який рухається Зоні 2 газоподібний метан вводять у проміжному донизу. Кисень вводиться у нижню частину резерпункті в резервуарі. Метан реагує з бромом із Зони вуара і реагує з бромідом металу для утворення 1 для утворення метилброміду та гідроброміду. газоподібного брому та відповідного оксиду метаОстанні гази проходять у Зону 3, в якій третя хімілу. Після цього етапу здійснюють регенерацію окчна реакція викликає реакцію метилброміду та сиду металу, який витрачається у Зоні 3. Бром із гідроброміду з оксидом металу для утворення меЗони 1 надходить до Зони 2, куди вводять газопотанолу та броміду металу. Метанол перетворюдібний метан. Метан реагує з бромом для утвоється на рідку фазу шляхом конденсації і видобурення метилброміду та гідроброміду. Останні два вається з резервуара реактора в рідкому стані. гази рухаються вгору до Зони 3, в якій свіжий окНадлишкові гази, здебільшого метан, відокремсид металу реагує з цими газами для утворення люються від видобутого метанолу і повертаються метанолу та броміду металу. Регенерований оксид до зонного реактора разом зі свіжим метаном. Окметалу із Зони 1 повертається до Зони 3, таким сид металу із Зони 1 переміщується до Зони 3, і чином, завершуючи цикл. переміщується з Зони 3 через Зону 2 до Зони 1, Реакція у Зоні 1 може вимагати теплоти. У татаким чином, завершуючи цикл. кому разі забезпечують відповідний пристрій для Реакції у Зоні 1 є ендотермічними; таким чиподачі теплоти. У Зоні 2 реакції є екзотермічними. ном, забезпечуються засоби подачі теплоти. У Теплоті з Зони 2 реактора дають збільшити тем 11 87509 12 пературу утворених газів. У Зоні 3 відбуваються товувати насоси для регулювання тиску, при якому реакції, які можуть вимагати відведення теплоти; відбувається реакція у межах кожного окремого таким чином, забезпечують відповідний пристрій резервуара. Застосування окремих резервуарів для відведення теплоти. також дозволяє використовувати клапани для заЗонний реактор з Фіг.1 включає єдиний резерпобігання витіканню з конкретного резервуара до вуар. Як показано на Фіг.1А, зонний реактор з Фіг.1 завершення в ньому реакції, а потім для сприяння також може включати резервуар, який має кілька переміщенню продуктів реакції до наступної зони. компонентів, прикріплених один до одного відповіФізичне відокремлення хімічних різновидів, дними кріпильними засобами. Це дозволяє знімаутворених під час роботи описаних авторами зонти компоненти резервуара для чищення та ремонних реакторів, здійснюють традиційними засобами, ту. з відновленням цінних продуктів та побічних проНа Фіг.2 показано прямоструминну систему з дуктів і поверненням інших корисних різновидів до застосуванням концепції зонного реактора. У цій відповідної зони для перетворення або забезпесистемі гази та тверді речовини переміщуються чення хімічної рівноваги. разом в одному напрямку. Крім того, тверді речоНа Фіг.4А схематично пояснюється пристрій вини зависають у потоці газу, і, таким чином, гази 20. Пристрій 20 включає неперфорований циліндр транспортують тверді речовини. Цей варіант вті22, виконаний з придатного металу, придатного лення поєднує етапи реакції з фізичним переміполімерного матеріалу, або і того, й іншого. Цищенням твердих речовин. Етапи хімічної реакції є ліндр 22 має закриті кінці 24 та 26. Канал 28 протакими, як описано для Фіг.1. ходить через кінець 24 циліндра 22, канал 30 проЗонний реактор з Фіг.2 включає єдиний резерходить через кінець 26 циліндра 22, і канал 32 вуар. Як показано на Фіг.2А, зонний реактор з Фіг.2 проходить до центральної частини циліндра 22 також може включати резервуар, який має кілька між його кінцями 24 та 26. компонентів, прикріплених один до одного відповіПристрій 20 також включає першу зону 34, педними кріпильними засобами. Це дозволяє знімарвісно заповнену галідом металу. Друга Зона 36, ти компоненти резервуара для чищення та ремонрозташована на протилежному кінці циліндра 22 ту. від Зони 34 є первісно заповненою оксидом метаФіг.3 показує систему з нерухомим шаром, яка лу. Третя центральна Зона 38, розташована у включає третій варіант втілення винаходу. Якщо центрі між першою Зоною 34 та другою Зоною 36 Фіг.1 та 2 показують безперервні системи, то Фіг.3 спочатку є порожньою. показує постійну систему. У системі з Фіг.3 бромід На Фіг.4В, Як показано перший етап у роботі металу/тверді оксиди залишаються нерухомими в пристрою 20. Кисень або повітря спрямовується у межах резервуара, а гази проходять через резерпершу Зону 34 через отвір 28. Кисень або кисень з вуар. Етап регенерації здійснюють на місці шляповітря реагує з галідом металу для утворення хом зворотного пропущення потоку газів через оксиду металу та галіду. Галід спрямовується з систему. Застосовані етапи та порядок, у якому першої Зони 34 у центральну Зону 38. вони здійснюються, описано на Фіг.3. Цей режим Одночасно з введенням кисню або повітря у роботи характеризується уникненням переміщенпершу Зону 34 через отвір 28 вибраний алкан ня твердих речовин, на відміну від варіантів втіспрямовується у центральну Зону 38 через отвір лення з Фіг.1 та 2. Крім того, завдяки точному 32. У межах центральної Зони 38 галід реагує з встановленню тривалості кожного етапу, теплота, алканом для утворення алкілгаліду та гал ід водвироблена у Зонах 2 та 3, принаймні частково моню. Алкілгалід та гал ід водню проходять від же підвищувати температуру шару. Потім, коли центральної Зони 38 до другої Зони 36 напрямок потоку змінюється на зворотний, і Зона 3 У межах другої Зони 36 алкілгалід та галід востає Зоною Зона 1, теплота, яка зберігається у дню реагують з оксидом металу для утворення твердих речовинах, може бути застосована для продуктів, які видобувають через канал 30. Реакція забезпечення теплоти реакції, яка вимагається у у межах другої Зони 36 також утворює галід метаЗоні 1. Таким чином, загальний ефект полягає у лу. прямій передачі теплоти від екзотермічної зони до Як показано на Фіг.4С, описані вище реакції у зони, в якій вона вимагається, без проходження першій Зоні 34, центральній Зоні 38 та другій Зоні через проміжний етап, такий, як утворення потоку. 36 тривають доти, доки практично весь галід меОднак, оскільки теплота, вироблена у Зонах 2 та 3, талу, який первісно перебував у першій Зоні 34, не може бути більшою за ту, що вимагається у Зоні 1, перетвориться на оксид металу. Одночасно пракможе бути необхідним відведення певної кількості тично весь оксид металу, який первісно перебував теплоти з системи. у другій Зоні 36, перетворюється на галід металу. Зонний реактор з Фіг.3 включає єдиний резерУ цей момент реакцію зупиняють і центральну зовуар. Як показано на Фіг.ЗА, зонний реактор з Фіг.3 ну 38 спорожнюють. також може включати резервуар, який має кілька Наступний етап у роботі пристрою 20 пояснюкомпонентів, прикріплених один до одного відповіється на Фіг.4D. Реакції, описані вище з посиландними кріпильними засобами. Це дозволяє зніманям на Фіг.4В, тепер змінюються на зворотні, з ти компоненти резервуара для чищення та ремонподачею кисню або повітря до другої Зони 36 чету. рез отвір 30. Кисень або кисень з повітря реагує з Як показано на Фіг.14, зонний реактор згідно з галідом металу у другій Зоні 36 для утворення даним винаходом також може включати окремі галіду та оксиду металу. Галід, одержаний після резервуари. Застосування окремих резервуарів, реакції у другій Зоні 36 проходить до центральної які утворюють зонний реактор, дозволяє викорисЗони 38, у якій він реагує з алканом, який прийма 13 87509 14 ється через отвір 32, для утворення алкілгаліду та частинам пристрою 20, показаного на Фіг.4A-4D галіду водню. Алкілгалід та галід водню, утворені включно і описаним вище з посиланням на них. після реакції у межах центральної зони, проходять Такі практично ідентичні складові частини познадо першої Зони 34, у якій вони реагують з оксидом чаються на Фіг.6А та 6В такими самими номерами металу, який у ній міститься, для одержання продля посилання, які ті, що використовувалися вище дукту та галіду металу. Реакції тривають доти, в описі пристрою 20, але відрізняються від них доки практично весь галід металу у другій зоні не позначкою (’). перетворюється на оксид металу, і доки практично Пристрій 50 відрізняється від пристрою 20 з весь оксид металу у межах першої Зони 34 не пеФіг.4A-4D включно тим, що циліндр 22' пристрою ретворюється на галід металу, і в цей час пристрій 50 включає додаткові зони 52 та 54 у ньому. Кожна 20 повертається до конфігурації з Фіг.4А. У цей з зон 52 та 54 приймає каталізатор, функція якого момент центральну Зону 38 спорожнюють і вищеполягає у сприянні з'єднанню молекул алкілгаліду, описаний цикл операцій повторюють. утвореного шляхом реакції, яка відбувається у З посиланням на Фіг.5 показано пристрій 40, межах центральної Зони 38', з утворенням, таким який застосовують у практичному втіленні третьочином, продуктів, які включають більшу кількість го варіанта втілення винаходу, який пояснюється атомів вуглецю, ніж це було б за інших обставин. В на Фіг.З і описується вище з посиланням на неї. оптимальному варіанті каталізатор, який міститься Багато складових частин пристрою 40 є ідентичу межах зон 52 та 54, є вибраним цеолітом. Однак ними за будовою та функціями складовим частикаталізатор, який приймається у межах зон 52 та нам пристрою 20, показаним на Фіг.4А-4В включно 54, також може включати галід/оксид металу. Які описаним вище з посиланням на них. Такі ідентищо галід/оксид металу застосовують у межах зон чні складові частини є позначеними на Фігурі 5 52 та 54, він в оптимальному варіанті включає інтакими самими номерами для посилання, як ті, що ший галід/оксид металу, порівняно з галівикористовувались у попередньому описі придом/оксидом металу, який застосовують у зонах строю 20. 34 та 36. Функціонування пристрою 50 відбуваєтьПристрій 40 включає перший та другий цилінся ідентично функціонуванню пристрою 20, як опидри 42 та 44. Кожен з циліндрів 42 та 44 за будосано вище, за винятком того, що присутність катавою та функціями є ідентичним циліндрові 22, полізатора у зонах 52 та 54 сприяє з'єднанню казаному на Фіг.4А -4D включно і описаному вище молекул алкілгаліду, утвореного в Зоні 38, з проз посиланням на них. Циліндр 42 приймає суміш дуктами. алканів, включаючи метан, етан, пропан та ін., З посиланням на Фіг.7, 8 та 9 показано причерез отвір 32 у ньому. Кілька реакцій, які відбустрій 60, який застосовують у практичному втіленні ваються у межах циліндра 42, утворюють продукти третього варіанта втілення винаходу, як показано та метан, які первісно видобувають через отвір 30. на Фіг.3 і описується вище з посиланням на неї. Метан, утворений в результаті реакцій, які відБудова та функціонування пристрою 60 є подібнибуваються у межах циліндра 42, відокремлюють ми у багатьох відношеннях до будови та функціовід продуктів, утворених в результаті реакцій у нування пристрою 50, показаного на Фіг.6А та 6В і межах циліндра 42, традиційними способами, таописаному вище з посиланням на них. кими, як дистиляція. Метан після цього спрямовуПристрій 60 включає барабан 62, який має пеється у циліндр 44 через отвір 32 у ньому. У межах вну кількість закріплених у ньому циліндрів 64. циліндра 44 метан перетворюється на продукти з Циліндри 64 є неперфорованими, за винятком застосуванням таких самих реакцій, як ті, що було того, що кожен циліндр 64 має центральну частину описано вище у зв'язку з пристроєм 20. Продукти, 66 яка є перфорованою. Алкан приймається у баутворені в результаті реакцій, які відбуваються у рабан 62 через впуск 68 і проходить від барабана межах циліндра 44, первісно видобувають через 62 у циліндри 64 через отвори, які складають їх отвір 30 у ньому. частину 66. Тиск алкану у межах барабана 62 підЯк стане зрозуміло з посиланням на предстатримують на достатньо високому рівні, таким чивлений вище опис функціонування пристрою 20, ном, щоб алкан проходив у циліндри 64 з одночафункціонування пристрою 40 триває доти, доки сним запобіганням витіканню з них продуктів практично весь галід металу, який первісно перереакції. бував у перших зонах 34 циліндрів 42 та 44, не Цліндри64 пристрою 60 далі пояснюються на перетворюється на оксид металу, і доти, доки Фігурі 9. Як вказано вище, кожен циліндр 64 є непрактично весь оксид металу, який первісно переперфорованим, за винятком його перфорованої бував у других зонах 36 циліндрів 42 та 44, не печастини 66. Циліндр 64 має торцеві стінки 68 та ретворюється на галід металу. У цей момент на70, розташовані на його на протилежних кінцях. прямок потоку через циліндри 42 та 44 змінюється Кожна з торцевих стінок 68 та 70 має призначений на зворотний. Тобто, кисень спрямовується у цилідля приймання кисню або повітря канал 72 та кандри 42 та 44 через канали 30, продукти та метан нал для вивантаження продукту 74. видобувають із циліндра 42 через канал 28, а проКожен циліндр 64 включає першу зону 76, яка дукти видобувають із циліндра 44 через канал 28. первісно містить галід металу, та другу зону 78, З посиланням на Фіг.6А показано пристрій 50, яка первісно містить оксид металу. Третя або який застосовують у практичному втіленні третьоцентральна зона 80 отримує галід через отвори, го варіанта втілення винаходу, який пояснюється які складають перфоровану частину 66 циліндра на Фіг.3 і описується вище з посиланням на неї. 64. Зони 82, розташовані між зонами 76 та 78, відБагато складових частин пристрою 50 є практично повідно, і зона 80 містять каталізатор. ідентичними за будовою та функціями складовим 15 87509 16 Каталізатор, який міститься у зоні 82, в оптичином, перетворюючи оксид металу, який у них мальному варіанті включає вибраний цеоліт. Каміститься, на галід металу і утворюючи продукти. талізатор також може включати галід/оксид метаПродукти приймаються у трубопровід 100 і видолу. У разі застосування галід/оксид металу в зонах буваються з нього через канал 112. 82 в оптимальному варіанті є іншим галіЯк вказано вище, реакція між киснем або кисдом/оксидом металу, порівняно з галідом/оксидом нем з повітря та галідом металу може бути ендометалу, який міститься у зонах 76 та 78. термічною. Натомість реакція алкілгаліду та галіду Функціонування пристрою 60 є практично іденводню з оксидом металу може бути екзотермічтичним функціонуванню пристрою 50, показаного ною. За певних обставин також окиснення галіду на Фіг.6А та 6В і описаного вище з посиланням на металу також може бути екзотермічною реакцією, них. Кисень або повітря первісно спрямовується у і/або реакція галіду/оксиду металу може бути енциліндр 64 через канал 72. Кисень або кисень з дотермічною. Теплообмінна рідину 94 у межах повітря реагує з галідом металу у межах зони 76 барабана 92 протікає навколо перегородки 102, як для утворення галіду та оксиду металу. Галід пропоказано стрілками 114, таким чином, здійснюючи ходить у центральну зону 80, в якій він реагує з теплообмін між екзотермічною реакцією та ендоалканом, який там міститься, для утворення алкілтермічною реакцією, а отже, в кожній досягається галіду та галіду водню. Алкілгалід та галід водню термодинамічна рівновага. проходять через каталізатор у межах зони 82, що Реакція кисню або кисню з повітря з галідом сприяє з'єднанню молекул, які включають алкілгаметалу у трубах 104 триває доти, доки практично лід, у молекули, які мають більшу кількість атомів весь галід металу не перетворюється на оксид вуглецю. Галід водню та щойно з'єднаний алкілгаметалу. Подібним чином реакція алкілгаліду та лід далі проходять у зону 78, в якій галід водню та галіду водню з оксидом металу у трубах 106 триз'єднаний алкілгалід реагують з оксидом металу, ває доти, доки практично весь оксид металу не який там міститься, для одержання продукту та перетворюється на галід металу. У цей момент води. Продукт та воду видобувають із циліндра 64 напрямок потоку через пристрій 90 змінюється на через випуск 74. зворотний, коли кисень або повітря приймаються Вищезгаданий процес триває доти, доки пракчерез канал 112, а продукти видобуваються через тично весь галід металу у межах зони 76 не переканал 108. творюється на оксид металу, і практично весь окЗ посиланням на Фіг.11, 12А та 12В показано сид металу у зоні 78 не перетворюється на галід пристрій 120, який застосовують у практичному металу. У цей момент напрямок потоку через цивтіленні у третьому варіанті втілення винаходу, ліндр 64 змінюється на зворотний, коли кисень або який пояснюється на Фіг.3 і описується вище з поповітря приймається через отвір 72 у торці 70 цисиланням на неї. Пристрій 20 включає бромувальліндра 64, а продукти та вода видобуваються чену камеру 122, яка розділяється на першу та другу рез отвір 74, утворений у торці циліндра 64. частини 124 та 126 поршнем 128. Клапан 130 виЗ посиланням на Фіг.10 показано пристрій 90, бірково регулює потік кисню або повітря, який приякий застосовують у практичному втіленні третьоймається через канал 132 у частину 124 камери, го варіанта втілення винаходу, який пояснюється або спрямовує потік продуктів назовні з пристроюй на Фіг.3 і описується вище з посиланням на неї. 120 через канал 134. Кисень або повітря, що надПристрій 90 включає барабан 92, який всередині ходить у пристрій 120 через канал 132 та клапан містить теплообмінну рідину 94. Барабан 92 також 130, проходить через канал 136 у камеру 138, яка включає бромувальний трубопровід 96, розташопервісно містить галід металу. У межах камери 138 ваний на одному його кінці, та пару трубопроводів кисень або кисень з повітря реагує з галідом метадля приймання кисню/вивантаження продукту 98 лу для утворення галіду та оксиду металу. Галід та 100, розташованих на його протилежному кінці. спрямовується з камери 138 через канал 140 у У межах барабана 92 у центрі розташовується частину 124 камери 122. перегородка 102. Певна кількість трубчастих канаАлкан приймається у частині 124 камери 122 лів 104 розташовується на одній стороні перегочерез канал 142, клапан 144 та канал 146. У межах родки 102 і проходить між трубопроводом для частини 124 алкан реагує з галідом, утвореним приймання кисню/вивантаження продукту 98 та шляхом реакції у межах камери 138, для утворенбромувальним трубопроводом 96. Певна кількість ня алкілгаліду та галіду водню. Під час реакції алтрубчастих каналів 106 проходить між трубопрокілгалід та галід водню змушують поршень 128 водом 96 та трубопроводом 100. рухатися вправо (Фіг.11). Цей процес триває доти, Труби 104 спочатку заповнюють галідом метадоки весь галід металу у межах камери 138 не лу. Кисень або повітря приймаються у трубопровід перетворюється на оксид металу, і поршень 128 98 через канал 108. Кисень або кисень з повітря не просувається до самого краю правого кінця реагують з галідом металу у трубах 104 для утво(Фіг.11) камери 122. рення галіду та оксиду металу. Галід спрямовуєтьНа початку щойно описаної процедури частися з труб 104 у трубопровід 96, у якому він реагує з на 126 камери 122 була заповнена алкілгалідом та алканом, який приймається у трубопровід 96 через галідом водню. Як стане зрозуміло спеціалістам у канал 110. даній галузі, присутність алкілгаліду та галіду водРеакція галіду з алканом у трубопроводі 96 ню у частині 126 зумовлюється протіканням кисню забезпечує алкілгалід та галід водню. Труби 106 або повітря через канал 148, клапан 150 та канал спочатку заповнюють оксидом металу. Алкілгалід 152 у камеру 154, яку первісно було заповнено та галід водню, утворені в результаті реакції у тругалідом металу. Реакція кисню або кисню з повітря бопроводі 96, проходять через труби 106, таким з галідом металу забезпечувала галід та оксид 17 87509 18 металу. Галід протікає через канал 156 у частину З посиланням на Фіг.13А та 13В показано при126 камери 122, в якій галід реагує з алканом, стрій 170. Усі складові частини пристрою 170 є прийнятим через канал 142, клапан 158 та канал ідентичними компонентам пристрою 120, показа160. У межах частини 126 камери 122 галід реагує ним на Фіг.11, 12А та 12В і описаним вище з посиз алканом для утворення алкілгаліду та галідом ланням на них. Такі подвійні складові частини поводню. Утворення алкілгаліду та галіду водню у значаються на Фіг.13А та 13В такими самими межах частини 126 камери 122 триває доти, доки номерами для посилання, як ті, що застосовувапрактично весь вміст камери 154 не перетворюлися в описі пристрою 120. ється з галіду металу на оксид металу. У пристрої 170 застосовуються подвійні камеЯк докладно показано на Фіг.12А, переміщенри 138 та 154 разом з подвійними компонентами, ня поршня 128 вправо штовхає алкілгалід та галід які регулюють потік матеріалів до камер 138 та 154 водню назовні з частини 126 камери 122 через і з них. Застосування подвійних камер 138 та 154 і канал 156 у камеру 154. У цей момент камера 154 подвійних компонентів, які є допоміжними до них, заповнюється оксидом металу. Алкілгалід та галід використовують для підвищення пропускної здатводню з частини 126 камери 122 реагують з оксиності пристрою 170 порівняно з показником придом металу у камері 154 для одержання продукту строю 120 і/або для врівноваження динаміки реакта води. Продукт та вода проходять через канал цій, які відбуваються у межах камер 138 та 154. 152, клапан 150 та канал 162 і видобуваються. З посиланням на Фіг.15А та 15В показано приКоли поршень 128 досягає правого кінця кастрій 172. Усі складові частини пристрою 172 є мери 122, практично вся кількість алкілгаліду та ідентичними компонентам пристрою 120, показагаліду водню витісняється з частини 126 камери ного на Фіг.11, 12А га 12В і описаного вище з по122 і перетворюється на продукт шляхом реакції з силанням на них. Такі подвійні складові частини оксидом металу у межах камери 154. На цей мопозначено на Фіг.15А та 15В такими самими номемент практично весь оксид металу у межах камери рами для посилання, як ті, що застосовувалися в 154 знову було перетворено на галід металу. Поописі пристрою 120. зиціонування клапана 150 змінюється на зворотне, У пристрої 172 застосовуються подвійні каметаким чином, впускаючи кисень або повітря у кари 122 разом з подвійними компонентами, які ремеру 154 через канал 148, клапан 150 та канал гулюють потік матеріалів до камер 122 і з них. За152. Тим часом позиціонування клапана 130 подістосування подвійних камер 122 та подвійних бним чином змінюється на зворотне, таким чином, компонентів, які є допоміжними до них, використосприяючи видобуванню продукту, утвореного в вують для підвищення пропускної здатності прирезультаті реакції алкілгаліду та галіду водню у строю 170 порівняно з показником пристрою 120 межах частини 124 камери 122 з оксидом металу у і/або для врівноваження динаміки реакцій, які відмежах камери 138. Таким чином, процес є безпебуваються у межах камер 122. рервним, з поршнем 128, який здійснює зворотноХоча на супровідних фігурах пояснювалися і у поступальні рухи у межах камери 122 для виштовпредставленому вище детальному описі описувахування утвореного раніше алкілгаліду та галіду лися оптимальні варіанти втілення винаходу, слід водню назовні через оксид металу, який міститься розуміти, що винахід не обмежується описаними у сполученій камері 138 або 154, для одержання варіантами втілення і допускає численні переконпродукту. фігурації, модифікації й заміни деталей та елементів без відхилення від сутності винаходу. 19 87509 20 21 87509 22 23 87509 24 25 87509 26 27 87509 28 29 87509 30 31 87509 32 33 87509 34 35 87509 36 37 87509 38 39 87509 40 41 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 87509 Підписне 42 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601