系統(tǒng)穩(wěn)定的多種命名的溶劑的高的甲烷溶解度。將來(lái)基于砸的溶劑可以被利用，其將能夠經(jīng)歷羰基化。
[0050]在再循環(huán)環(huán)路32中，利用至少一種膜以選擇性除去非烴氣體特別地一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氫氣和氮?dú)鈱⒃试S增加的效率以及利用較少濃縮的氧氣來(lái)源。在多種膜材料中，在選擇性和滲透性方面，CO表現(xiàn)得與隊(duì)很相似。自19世紀(jì)80年代以來(lái)，用于從天然氣中分離二氧化碳的膜一直是可用的且通常包含醋酸纖維素、聚酰亞胺和全氟聚合物。氫氣分離膜包括稠密金屬、納米多孔無(wú)機(jī)材料、有機(jī)聚合物和基于質(zhì)子導(dǎo)電材料的稠密離子傳輸膜；由這些主要材料組的組合組成的復(fù)合材料也將變得更常見。
[0051]用于從再循環(huán)系統(tǒng)除去非烴氣體的合適的膜組件將理想地提供大于I的隊(duì)/014選擇性以便進(jìn)行基于吸收劑的洗滌系統(tǒng)的相同的二氧化碳除去功能。此外，COJPH2的選擇性應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于甲烷。經(jīng)過這些膜的壓力損失必須是最小的以便最小化在再循環(huán)系統(tǒng)中的再壓縮成本。此外，膜應(yīng)該具有大于6MPa的MAWP以適應(yīng)再循環(huán)系統(tǒng)的典型的操作條件。
[0052]雖然對(duì)于氮?dú)獠皇歉叨冗x擇性的，某些氮?dú)膺x擇性膜材料相對(duì)于甲烷的氮?dú)膺x擇性大于2。這些膜材料還擁有大于20的相對(duì)于甲烷的二氧化碳選擇性。這樣的膜模塊允許較大的選擇性作為對(duì)傳統(tǒng)的粗制的清洗流的替代方案。產(chǎn)生的滲透物流將包含大部分的甲烷，然而將在非烴氣體中富集，使得其將進(jìn)行與具有用于非烴氣體的增加的選擇性的清洗氣體流相同的功能，以便選擇性的清洗蒸氣可以仍然被用作用于另外的化學(xué)加工的潛在的燃料來(lái)源或原料。
[0053]雖然其中提供的主要價(jià)值是在再循環(huán)系統(tǒng)中將特別有問題的氮?dú)夂虲O與烴分離，但這些膜還在膜的滲透物側(cè)上以高選擇性分離其他的非烴氣體比如二氧化碳、氫氣和硫化氫。當(dāng)被留在再循環(huán)系統(tǒng)中時(shí)，這些非烴氣體抑制部分氧化反應(yīng)，但當(dāng)被除去時(shí)，可以被進(jìn)一步利用以增強(qiáng)氧化烴產(chǎn)物的總體收率。
[0054]另一個(gè)關(guān)注是迄今為止一直通過吸收工藝或清洗流除去的二氧化碳的累積。二氧化碳可以如下累積:在單次通過中，甲烷中的取決于再循環(huán)比率和氧氣與烴的比率的正常地按體積計(jì)小于60%的一部分被輸入氧氣來(lái)源中的一部分氧化為一氧化碳。在隨后的通過之后，如果沒有被除去，此一氧化碳的一部分被另外的輸入氧氣進(jìn)一步氧化為二氧化碳。這增加對(duì)有價(jià)值的氧氣的需求。如果氫氣余留在循環(huán)中，另外的氧氣可以被不適當(dāng)?shù)叵?，因?yàn)槠湓谝淮未┻^反應(yīng)器后將選擇性地轉(zhuǎn)化為水。因此，在本發(fā)明之前，烴混合物例如天然氣到液體含氧化合物的部分氧化工藝不是如期望的高效，這是由于氧氣的額外消耗和不需要的碳氧化物產(chǎn)生，這減少期望的氧化烴的收率。
[0055]從再循環(huán)環(huán)路中除去的非烴氣體部分可以在反應(yīng)器70中進(jìn)一步加工用于產(chǎn)生較高價(jià)值的產(chǎn)品，如下文另外描述。在另一次提煉中，一種或更多種分離的非烴氣體被轉(zhuǎn)化為可以被用作第一包含烴的氣體流的一部分的烴。
[0056]當(dāng)吸收洗滌器54與膜單元44 一起使用時(shí)，修改吸收劑的流速或洗滌器柱的操作溫度可以被使用以滿足最小的吸收要求。如果在極其低的吸收劑流速下操作是合意的，那么可以利用較低的溫度，例如，如在多種物理溶劑例如包含甲醇的那些中發(fā)生。應(yīng)理解的是，通常，洗滌器的吸收劑在可逆反應(yīng)中與一種或更多種非烴氣體反應(yīng)。如果在環(huán)境溫度下或在經(jīng)由典型的冷卻水可實(shí)現(xiàn)的溫度下操作是合意的，那么可以利用高流速，例如，用于O0C的流速的十倍的流速。在任一方案中，飽和的洗滌流體74和液體含氧化合物產(chǎn)物流78在閃蒸槽50中脫氣，且輕的醇在汽提器塔60中與醛和水部分地分離。在另一次提煉中，洗滌器使用水合甲醛作為吸收劑以除去硫化氫和/或二氧化硫。
[0057]有利地，反應(yīng)器70可以包括利用特別地包含氮?dú)狻錃?、一氧化碳?或二氧化碳的氣體主要地非烴流72的大量不同的工藝，用于合成較多有價(jià)值的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括但不限于甲醇、合成氣或其混合物、混合醇或高級(jí)同系物醇、醛、羧酸和酯、碳酸酯、氨等。這些合成工藝中的某些還可以包括作為反應(yīng)輸入物的產(chǎn)生的液體產(chǎn)物。
[0058]利于用于甲醇和其他含氧化合物的最佳選擇性的反應(yīng)條件如下:反應(yīng)混合物的組成在組合加熱的烴進(jìn)料流和包含氧氣的進(jìn)料流后應(yīng)該為從約I摩爾％至約10摩爾％的氧化劑、優(yōu)選地從約2摩爾％至約5摩爾%的氧化劑、并且最優(yōu)選地以約2.5摩爾%的氧化劑。在反應(yīng)器系統(tǒng)中的氣體總壓力應(yīng)該在從約5MPa至約lOMPa、優(yōu)選地從約5MPa至約9MPa的范圍中、并且最優(yōu)選地為約8MPa。反應(yīng)器系統(tǒng)壁的溫度應(yīng)該在從約600K到約900K、并且更優(yōu)選地從約723K到約823K的范圍中?？偡磻?yīng)器停留時(shí)間應(yīng)該在從約I秒至約40秒、更優(yōu)選地從約I秒至約10秒、并且最優(yōu)選地從約I秒至約2.5秒的范圍中。
[0059]對(duì)于連續(xù)操作，燃料(例如天然氣)和氧化劑通常被很好地混合。為了這個(gè)目的，提供混合室/反應(yīng)器用于徹底混合反應(yīng)組分且還用于誘導(dǎo)烷基(例如不限于甲基)自由基的產(chǎn)生兩者，所述烷基自由基然后被包含在來(lái)自混合室的輸出流中。就這一點(diǎn)而言，因此混合室在具有與用于進(jìn)行總反應(yīng)的管式流動(dòng)反應(yīng)器流體連通的注射式混合的逆向混合反應(yīng)室的反應(yīng)器系統(tǒng)中有效地提供注射式混合的逆向混合反應(yīng)室(“逆向混合反應(yīng)室”)?？梢员皇褂靡援a(chǎn)生這樣的逆向混合室的設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)在美國(guó)專利公布第20070166212號(hào)中陳述，其全部公開內(nèi)容特此通過引用并入。注射式混合的逆向混合反應(yīng)室具有從約0.05秒到約1.5秒(優(yōu)選地預(yù)期的空間時(shí)間(space-time)是約0.1秒)的對(duì)應(yīng)于包含燒徑的進(jìn)料流和包含氧氣的進(jìn)料流的組合的進(jìn)料速率的空間時(shí)間以便進(jìn)料可以被有效地混合且以便用于產(chǎn)生烷基自由基(例如不限于甲基自由基)的初始誘導(dǎo)期可以在注射式混合的逆向混合反應(yīng)室產(chǎn)物流(甲烷、氧氣、和甲基自由基)被進(jìn)料到管式流動(dòng)反應(yīng)器用于進(jìn)一步反應(yīng)成甲醇之前被調(diào)整。
[0060]在另一個(gè)變型中，注射式混合的逆向混合反應(yīng)室的設(shè)計(jì)使包含烷烴和氧氣的進(jìn)料流的注射式相互混合能夠湍流地將流攪動(dòng)在一起且能夠有效地湍流地?cái)噭?dòng)注射式混合的逆向混合反應(yīng)室。就這一點(diǎn)而言，甲基自由基的產(chǎn)生被認(rèn)為是動(dòng)力學(xué)步驟反應(yīng)組中的第一動(dòng)力學(xué)反應(yīng)步驟，所述動(dòng)力學(xué)步驟反應(yīng)組實(shí)現(xiàn)將甲烷直接氧化成甲醇(一種相應(yīng)的烷基含氧化合物)，且在管式流動(dòng)反應(yīng)器之前使用注射式混合的逆向混合反應(yīng)室使得用于獨(dú)立優(yōu)化此甲基自由基的誘導(dǎo)步驟的自由度成為可能。來(lái)源于C2-C4烷烴的其他自由基在可比較的條件下應(yīng)該通常具有比甲基自由基更短的誘導(dǎo)期。隨后的鏈支化動(dòng)力學(xué)子反應(yīng)(動(dòng)力學(xué)子反應(yīng)步驟)然后將甲基自由基和注射式混合的逆向混合反應(yīng)室產(chǎn)物流中的其他組分轉(zhuǎn)化為甲醇和其他產(chǎn)物；這些稍后的子反應(yīng)在已經(jīng)傳統(tǒng)地接收現(xiàn)有系統(tǒng)的摻合的但未反應(yīng)的甲烷(或其他烷烴)和氧氣的管式流動(dòng)反應(yīng)器環(huán)境中被最好地控制。
[0061]反應(yīng)器壁在反應(yīng)的化學(xué)環(huán)境中必須是惰性的。反應(yīng)器的建造材料必須是鋼優(yōu)選地不銹鋼以容忍必要的總壓力。在鋼表面減小甲醇選擇性的情況下，鋼優(yōu)選地涂覆有惰性涂層，例如Teflon?、或有機(jī)錯(cuò)。涂層的另外的實(shí)例包括但不限于Cotronics Resbond UltraTemp 904Zirconia Adhesive&Coating, Cerakote C-7300 Cerakote V~166、以及類似物。將Pyrex?或石英套筒插入到反應(yīng)器中也提供相對(duì)惰性的表面。
[0062]在另一個(gè)實(shí)施方案中，流動(dòng)限制擋板(帶有用于使流體通道成為可能的孔的隔板)是便利地軸向可移動(dòng)的以便可選擇的擋板位置可以被部署成在工藝運(yùn)行實(shí)例之前或在工藝運(yùn)行期間在注射式混合的逆向混合反應(yīng)室中定制配置有效的空間時(shí)間。
[0063]在另一個(gè)實(shí)施方案中，流量限制擋板進(jìn)一步接近便利地軸向可移動(dòng)的阻擋部件，以便可變的擋板(隔板)通道可以通過部分地阻擋在工藝運(yùn)行實(shí)例之前或在工藝期間在注射式混合的逆向混合反應(yīng)室中定制配置有效的空間時(shí)間的擋板(隔板)中的孔來(lái)界定；此特征提供用于操作控制的另外的自由度。
[0064]甲醇和其他含氧化合物可以在管式流動(dòng)反應(yīng)器的高溫下經(jīng)歷熱分解，導(dǎo)致產(chǎn)物損失。通過冷