導(dǎo)致它 們之間直接接觸和相應(yīng)的傳熱。較熱的預(yù)熱的烴氣體的顯熱提供足夠能量來(lái)部分或全部地 克服氣化的潛熱。較冷的液體單質(zhì)溴的至少一些并且優(yōu)選大多數(shù)（如果非基本上所有）被 氣化，產(chǎn)生溴蒸氣與烴氣體的優(yōu)選干燥的、均相的氣體混合物，其為氣化方法和系統(tǒng)的所需 輸出物（output)。根據(jù)本實(shí)施方案，優(yōu)選將足夠量的液體單質(zhì)溴氣化以在烴氣體中接近或 達(dá)到溴蒸氣的飽和水平，這通過(guò)氣化方法和系統(tǒng)本身的操作溫度和壓力來(lái)確定。
[0028] 用于使液體單質(zhì)溴與熱的預(yù)熱的烴氣體混合和直接接觸以在烴氣體中氣化和優(yōu) 選飽和該液體溴的基本上任何方式在本發(fā)明的氣化方法和系統(tǒng)中均可具有實(shí)用性。用于使 液體單質(zhì)溴和熱的預(yù)熱的烴氣體直接接觸并且氣化該液體溴的方式一般稱為液體氣化單 元。在本文中具有實(shí)用性的具體示例性液體氣化單元包括具有順流或逆流氣體/液體流動(dòng) 的填充塔，其中較冷的液體單質(zhì)溴和更熱的預(yù)熱的烴氣體彼此直接接觸以加熱和氣化該液 體單質(zhì)溴。替代地，液體氣化單元可包括：（1)用于保持液體單質(zhì)溴的主要容器，（2)用于使 熱的預(yù)熱的烴氣體鼓泡通過(guò)液體單質(zhì)溴的機(jī)構(gòu)，從而使液體單質(zhì)溴和熱的預(yù)熱的烴氣體彼 此直接接觸以氣化溴，和（3)用于捕集主要容器中產(chǎn)生的溴蒸氣和烴氣體的所得均相氣體 混合物的頂部空間或次要容器。
[0029] 在任何情況下，液體氣化單元優(yōu)選不利用常規(guī)傳熱表面，以用定位在傳熱表面的 相對(duì)側(cè)上的傳熱介質(zhì)如蒸汽等等來(lái)間接加熱液體單質(zhì)溴。優(yōu)選地，液體氣化單元也不為了 在液體氣化單元中直接或間接加熱液體單質(zhì)溴而包括任何有源加熱裝置如燃燒器或其他 有源加熱元件。氣化液體溴所需的基本上所有熱優(yōu)選通過(guò)液體溴和熱烴氣體之間的直接 接觸來(lái)提供，所述烴氣體在與液體溴的隔離中已預(yù)熱至預(yù)熱溫度。通過(guò)說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)"間接加 熱"在本文定義為用于加熱流體的方式，其中在被加熱流體（如液體單質(zhì)溴）和加熱氣體 (如預(yù)熱的烴氣體）之間不存在直接接觸或流體連通，從而從加熱氣體間接傳熱至被加熱 流體。相反地，術(shù)語(yǔ)"直接加熱"在本文定義為這樣的用于加熱流體的方式：其中在被加熱 流體和加熱氣體之間存在直接接觸和流體連通，從而從加熱氣體直接傳熱至被加熱流體。
[0030] 將該烴氣體預(yù)熱至預(yù)熱溫度可在液體氣化單元上游的單獨(dú)氣體預(yù)熱單元中或在 上游氣體預(yù)熱單元中實(shí)現(xiàn)，所述上游氣體預(yù)熱單元與液體氣化單元集成，但在氣體預(yù)熱步 驟期間保持烴氣體與液體溴隔離。應(yīng)當(dāng)注意，進(jìn)入氣體預(yù)熱單元的烴氣體優(yōu)選不含氣態(tài)或 液態(tài)的水或溴。替代地，水和溴至多僅以極低濃度存在于烴氣體中。如此，氣體預(yù)熱單元內(nèi) 的環(huán)境優(yōu)選基本上不含水或溴以降低氣體預(yù)熱單元中構(gòu)造的材料的腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)或程度。
[0031] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，烴氣體可在氣體預(yù)熱單元中預(yù)熱的溫度（即氣體預(yù)熱溫 度）受鹵化引發(fā)溫度（或在所選鹵素為溴的情況下的溴化引發(fā)溫度）限制。鹵化引發(fā)溫度 為所選鹵素和加熱氣體之間（如溴和烴氣體之間）發(fā)生實(shí)質(zhì)反應(yīng)的最低溫度。當(dāng)已選擇液 體氣化單元中構(gòu)造的材料來(lái)經(jīng)受遠(yuǎn)超過(guò)鹵化引發(fā)溫度的操作溫度時(shí)，該實(shí)施方案是特別優(yōu) 選的。例如，如果液體氣化單元由（可操作地經(jīng)受高至約600°c的溫度）具有鎳或鎳合金包 層的碳素鋼制造，優(yōu)選選擇烴氣體預(yù)熱溫度以接近但不超過(guò)約300°C (其接近就大多數(shù)烴 氣體而言的溴化引發(fā)溫度的上限）。能夠經(jīng)受遠(yuǎn)超過(guò)鹵化引發(fā)溫度的操作溫度的在本文中 具有實(shí)用性的示例性鎳合金包層材料包括Hastelloy、Monel和Inconel。雖然由于其高成 本而與上述的示例性構(gòu)造的材料相比更不優(yōu)選，但鉭同樣適用于液體氣化單元的構(gòu)造，因 為其也具有經(jīng)受遠(yuǎn)超過(guò)鹵化引發(fā)溫度的操作溫度的能力。
[0032] 適用于液體氣化單元的構(gòu)造的其他替代性材料包括用纖維強(qiáng)化聚合物（FRP)或 非強(qiáng)化聚合物內(nèi)襯的碳素鋼?？梢杂米魈妓劁搩?nèi)襯的示例性聚合物包括聚四氟乙烯（PTFE) (常常稱為Teflon)、聚偏二氟乙稀（PVDF)(常常稱為Kymar)、全氟燒氧基（PFA)等等。然 而，構(gòu)造的上述聚合物材料比具有相對(duì)高的耐溫性的此前所述的構(gòu)造的材料更不合意，因 為本聚合物材料通常具有相對(duì)低的耐溫性并且一般不能經(jīng)受處于或超過(guò)鹵化引發(fā)溫度的 溫度。如此，當(dāng)使用這些構(gòu)造聚合物材料時(shí)，用于該方法的烴氣體預(yù)熱溫度在其上端被限制 到不大于約200°C或甚至不大于約150°C (其代表就這些聚合物材料的可操作溫度上限）。
[0033] 另外應(yīng)當(dāng)注意，在上述兩個(gè)實(shí)施方案中，烴氣體預(yù)熱溫度上限也可以在某種程度 上取決于液體氣化單元的操作壓力。
[0034] 同樣明顯的是，應(yīng)該選擇液體氣化單元中構(gòu)造的材料以使得它們能夠經(jīng)受液體氣 化單元中的實(shí)際操作溫度和壓力而無(wú)顯著劣化。相應(yīng)地，應(yīng)該選擇氣體預(yù)熱單元下游的液 體氣化單元的操作溫度和壓力以使得在到達(dá)溴化反應(yīng)器（如果溴化反應(yīng)器定位于液體氣 化單元下游）之前，在液體氣化單元或其后任何流體輸送線內(nèi)，在烴氣體和溴（無(wú)論液體或 蒸氣）之間無(wú)顯著反應(yīng)發(fā)生。
[0035] 本氣化方法和系統(tǒng)優(yōu)選在相對(duì)高的預(yù)熱和氣化溫度（即優(yōu)選在約200°C和約 300°C之間，并且更優(yōu)選在該范圍較高端內(nèi)）下以單個(gè)階段實(shí)施。在上文以舉例的方式描述 的液體氣化單元中使用具有相對(duì)高的耐溫性（即能夠經(jīng)受遠(yuǎn)超過(guò)上述高溫范圍的溫度）的 材料，實(shí)現(xiàn)該高溫實(shí)施方案。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，氣化方法和系統(tǒng)的本高溫實(shí)施方案的單階段操 作一般足以在其中產(chǎn)生的均相氣體混合物中實(shí)現(xiàn)所需溴濃度。
[0036] 然而，特別是當(dāng)氣體預(yù)熱和液體氣化步驟處于相對(duì)低的預(yù)熱和氣化溫度下（即小 于約200°C或甚至小于約150°C )時(shí)，氣化方法和系統(tǒng)可以替代地以多階段來(lái)實(shí)施。當(dāng)液體 氣化單元中的所用材料不能經(jīng)受超過(guò)上述低溫范圍的溫度時(shí)，優(yōu)選采用該低溫實(shí)施方案。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，氣化方法和系統(tǒng)的本低溫實(shí)施方案的多階段操作（與單階段操作相對(duì)）一 般是在其中產(chǎn)生的均相氣體混合物中實(shí)現(xiàn)所需溴濃度所必需的。
[0037] 根據(jù)低溫多階段實(shí)施方案，第一階段包含第一階段氣體預(yù)熱步驟和第一階段液體 氣化步驟。第一階段氣體預(yù)熱步驟包括在第一階段氣體預(yù)熱單元中將烴氣體預(yù)熱至第一階 段預(yù)熱溫度。第一階段液體氣化步驟包括將處于第一階段預(yù)熱溫度下的第一階段液體單質(zhì) 溴和烴氣體輸送到第一階段液體氣化單元中，其中液體溴和烴氣體彼此接觸。在第一階段 預(yù)熱溫度下的烴氣體的熱能將第一階段液體單質(zhì)溴的至少一部分蒸發(fā)為烴氣體，并同時(shí)維 持在液體氣化單元和其構(gòu)造的材料的溫度和壓力操作限度以內(nèi)。第一階段液體氣化單元中 溴蒸氣和烴氣體的所得第一階段氣體混合物的特征在于第一階段溴濃度。如果在第一階段 液體氣化單元中并非所有第一階段液體單質(zhì)溴被蒸發(fā)為烴氣體，則第一階段殘余液體單質(zhì) 溴還剩余在第一階段液體氣化單元中。
[0038] 將第一階段液體氣化單元中產(chǎn)生的第一階段氣體混合物和第一階段殘余液體單 質(zhì)溴（如果有的話）彼此分離。通過(guò)僅輸送第一階段氣體混合物至第二階段氣體預(yù)熱單元 并且將其中第一階段氣體混合物預(yù)熱至第二階段預(yù)熱溫度，進(jìn)行第二階段。第二階段氣體 預(yù)熱單元和任何后續(xù)階段氣體預(yù)熱單元優(yōu)選為由高度耐腐蝕材料如鎳或鎳合金構(gòu)造的熱 交換器（包括Hastelloy C或Inconel 600)，因?yàn)榈谝浑A段氣體混合物和任何后續(xù)階段氣 體混合物包括高腐蝕性溴蒸氣。然而，無(wú)需將過(guò)分昂貴的甚至更高度耐腐蝕的鉭用作本實(shí) 施方案的氣體預(yù)熱單元中構(gòu)造的材料。雖然第一階段氣體混合物和后續(xù)階段氣體混合物含 有溴蒸氣，但氣體混合物優(yōu)選基本上不含比單獨(dú)溴蒸氣造成顯著更大腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的水和液體 溴。
[0039] 在任何情況下，通過(guò)將處于第二階段預(yù)熱溫度下的第一階段氣體混合物以及可能 包括第一階段殘余液體單質(zhì)溴的全部或一部分的第二階段液體單質(zhì)溴輸送到其中液體溴 和氣體混合物彼此接觸的第二階段液體氣化單元中，進(jìn)行相應(yīng)的第二階段液體氣化步驟。 處于第二階段預(yù)熱溫度下的第一階段氣體混合物的熱能將第二階段液體單質(zhì)溴的至少一 部分蒸發(fā)至第一階段氣體混合物中，從而產(chǎn)生具有優(yōu)選基本上大于第一階段溴濃度的第二 階段溴濃度的溴蒸氣和烴氣體的第二階段氣體混合物。如果在第二階段液體氣化單元中并 非所有第二階段液體單質(zhì)溴被蒸發(fā)為烴氣體，則第二階段殘余液體單質(zhì)溴還剩余在第二階 段液體氣化單元中。
[0040] 將第二階段液體氣化單元中產(chǎn)生的第二階段氣體混合物和第二階段殘余液體單 質(zhì)溴（如果有的話）彼此分離。按基本上與上文所述相同的方式，按需要進(jìn)行多個(gè)附加階 段以實(shí)現(xiàn)具有所需最終溴濃度的最終均相氣體混合物。在許多情況下，所需最終溴濃度優(yōu) 選為烴氣體中溴的飽和水平。在任何情況下，在最終第n階段液體氣化步驟之后，第n階段 液體氣化單元中產(chǎn)生的溴蒸氣和烴氣體的第n階段氣體混合物具有優(yōu)選大于第n-1階段溴 濃度的第n階段溴濃度。
[0041] 本氣化方法和系統(tǒng)具有用于產(chǎn)生溴蒸氣和烴氣體的氣體混合物的特定實(shí)用性，所 述氣體混合物為用于將溴和烴氣體催化轉(zhuǎn)化為烷基溴和溴化氫的烷烴溴化反應(yīng)器的有用 進(jìn)料。氣化方法和系統(tǒng)的上述單階段和多階段實(shí)施方案均可以可操作地集成為綜合性氣 體-至_液體轉(zhuǎn)化方法。可將本氣化方法和系統(tǒng)集成至其中的示例性現(xiàn)有技術(shù)氣體-至-液 體轉(zhuǎn)化方法公開于以下各者：美國(guó)專利公開：（1)美國(guó)專利No. 7, 348, 464, 2008年3月25 日公開；（2)美國(guó)專利申請(qǐng)公開No. 20080275284,2008年11月6日公開；和（3)美國(guó)專利 申請(qǐng)公開No. 20110015458, 2011年1月20日公開。公開于這些專利公開的氣體-至-液 體轉(zhuǎn)化方法可易于修改以將本文的該氣化方法和系統(tǒng)并入。
[0042] 參照?qǐng)D1，示意性示出用于進(jìn)行綜合性氣體-至-液體轉(zhuǎn)化方法的示例性現(xiàn)有 技術(shù)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)注意，圖1基本上為與美國(guó)專利No. 7, 348, 464的圖2中所公開相同的氣 體-至-液體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。通過(guò)進(jìn)行包括溴氣化、烷烴溴化、烷基溴轉(zhuǎn)化、溴化氫分離、溴化氫 氧化、液體溴分離、液體產(chǎn)物脫水、液體產(chǎn)物分離、氣體再循環(huán)、液體產(chǎn)物回收的多個(gè)功能， 圖1的本系統(tǒng)將氣態(tài)較低分子量烷烴轉(zhuǎn)化為較重液體烴產(chǎn)物。
[0043] 使用圖1的系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)氣體-至_液體轉(zhuǎn)化方法為連續(xù)工藝，其以烷烴溴化 功能開始，特征在于以下。氣體返回線10與烷烴溴化反應(yīng)器14上游的液體返回線12相交 以混合兩條線路中的內(nèi)容物。所得混合物為兩相烴溴混合物，其包括來(lái)自氣體返回線10的 部分再循環(huán)氣體混合物和來(lái)自液體返回線12的液體單質(zhì)溴。在兩相烴-溴混合物引入烷 烴溴化反應(yīng)器14之前，兩相混合物通過(guò)常規(guī)溴氣化熱交換器16輸送。較冷的兩相混合物 在熱交換器16中接觸傳熱表面的一側(cè)，而較熱的流體傳熱介質(zhì)如蒸汽接觸熱轉(zhuǎn)移表面的 另一側(cè)，從而以常規(guī)間