專利名稱：：從輕質(zhì)氣體生產(chǎn)液體產(chǎn)物的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明總地涉及輕質(zhì)氣體諸如二氧化碳和/或甲烷轉(zhuǎn)化成烴和/或液體含氧化合物。本發(fā)明更特別地涉及從輕質(zhì)氣體諸如二氧化碳和/或甲烷通過反應物的高剪切接觸來生產(chǎn)液體含氧化合物和/或烴的設備和方法。
背景技術(shù)：
：由—f二氧化碳排放增加對環(huán)境的影響，由二氧化碳排放增加所造成的全球變暖效果成為科學家和政府主要關(guān)心的問題。作為能量和熱來源的化石燃料的使用的增加是二氧化碳排放增加的主要原因?；剂系娜紵且粋€放熱過程，其中被釋放的能量通常用于加熱和/或被轉(zhuǎn)化成其它形式的能量諸如機械能。烴的氧化在化學反應諸如乙烯気化、FischerTropsch和其它反應中也是常見的。從烴燃燒得到的排出物根據(jù)烴組成的不同而異，但主要是二氧化碳和水。向大氣中釋放大量的二氧化碳被認為是對環(huán)境造成有害影響的原因，并且一直已來不斷地努力來減少二氧化碳排放，從而幫助減輕這些有害影響。解決二氧化碳排放的有害的環(huán)境影響的可行方案將導致二氧化碳排放的凈減少。隔絕二氧化碳的技術(shù)可消耗大量的能量，在很多情況下，所述能量來自化石燃料，從而導致二氧化碳凈減少很小或不存在，或者更糟糕的是，二氧化碳生成發(fā)生凈增加?？稍倮枚趸家陨捎袃r值的產(chǎn)物諸如燃料或化學原料的方法在降低所聲稱的二氧化碳對全球變暖的影響方面將具有較大的益處。開發(fā)將二氧化碳轉(zhuǎn)化成液體燃料(其可被運輸和/或用作精煉廠加工或石油化學加工的原料)的方法另外是有益的。甲烷是在工業(yè)中使用的有機反應中的重要砌塊，以及是重要的燃料來源。天然氣的甲烷含量可從約40體積％到約95體積％不等。天然氣的其它組分可包括乙烷、丙垸、丁垸、戊烷(和重質(zhì)烴)、硫化氫、二氧化碳、氦氣和氮氣。液態(tài)天然氣的密度為0.415，沸點為-162'C。因此，不易適合作為液體進行運輸，除了在具有低的表面:體積比的極大罐中進行海上運輸之外。天然氣的大規(guī)模應用通常要求復雜的和廣泛的管路系統(tǒng)。大部分已知的天然氣儲量與很難接近的偏遠油田有關(guān)。對于許多的這些偏遠油田，鋪設管道以將天然氣運潛在用戶在經(jīng)濟上是不可行的。通過將氣體轉(zhuǎn)化成液體而從偏遠地區(qū)經(jīng)濟地運輸甲烷長期以來一直是工業(yè)中所尋求的目標。通過水蒸氣重整將甲垸間接轉(zhuǎn)化成甲醇以生成合成氣作為第一步，然后進行甲醇的催化合成是公知方法。除了該兩步間接合成法的技術(shù)復雜性和高成本之外，甲醇產(chǎn)物還具有有限的市場，因此該方法似乎并未提供利用來自偏遠油田的天然氣的切實可行的方法。在美國專利No.3,894,107(Butter等人)中提供了用于將甲醇催化轉(zhuǎn)化成汽油的有效手段的方法。盡管汽油市場相對于甲醇市場而言較大，并且盡管這一方法目前在新西蘭被應用，但是其復雜并且其可行性似乎限于其中汽油替代來源的供應成本高的地點。在氣相中進行甲垸部分氧化形成液體化合物(諸如甲醇或乙醇)的努力獲得有限的成功，因為在控制所牽涉的自由基過程方面存在困難。因為甲醇比甲烷具有更大的反應性，因此不可避免地通過二次燃燒不希望地形成CO和C02。盡管已經(jīng)報告了用于甲烷部分氧化形成甲醇的多種催化劑，主要是金屬氧化物，但是所述反應要求高溫，并且所報道的甲醇收率基于甲垸計算一般低于10%。用于甲烷轉(zhuǎn)化成甲醇的間接方法已由Bjermm在美國專利No.6,380,444中；由Periana在美國專利No.5,233,113中；和由Chang在美國專利No.4,543,434中進行報道。用于這些方法的總反應體系采用了少量的自由基引發(fā)劑(酸)，其將從甲垸剝奪氫原子，以產(chǎn)生甲基和少量的酸。一些專利已經(jīng)闡述了可以在單一步驟中，使用VIII族貴金屬催化劑(諸如鉑或鈀)和強無機酸諸如硫酸將甲烷轉(zhuǎn)化成為酸式硫酸甲酯(methylbisulfate)。其它專利描述了在甲烷轉(zhuǎn)化成甲醇中不使用催化劑的方法(例如，歐洲專利No.1,558,353)。含有氯和其它鹵素的酸也以類似方式被用于將甲烷轉(zhuǎn)換成甲醇和其它液體。這些方法傾向于遭遇高溫腐蝕的問題，產(chǎn)生相對低收率的甲醇，并產(chǎn)生不希望有的副產(chǎn)物oRichards的美國專利申請7,282,603公開了甲烷轉(zhuǎn)化成甲院磺酸、甲醇和其它化合物的無水方法，并提供了一些過去的將甲垸轉(zhuǎn)化成甲醇的方法的綜述。Richards的方法避免了水的使用或產(chǎn)生，并采用自由基引發(fā)劑化合物諸如鹵素氣體或馬歇爾酸(Marshall'sacid)以生成甲基自由基。目前用于從甲垸生產(chǎn)液體的方法和生產(chǎn)設備通常受到各種制約因素的影響，諸如質(zhì)量流和產(chǎn)物收率，以及工廠規(guī)模和能量消耗要求。因此，著眼于本領域，需要有效的和經(jīng)濟的用于將二氧化碳和/或低分子量烷烴、特別是甲垸轉(zhuǎn)化成有價值的產(chǎn)物從而可減少二氧化碳向環(huán)境排放的方法和系統(tǒng)和/或從而可將包含二氧化碳和/或甲垸的輕質(zhì)氣體物流轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)物的系統(tǒng)和方法。溫室氣體問題通過本文所公開的通過采用高剪切反應器使二氧化碳轉(zhuǎn)化成烴和/或含氧化合物的系統(tǒng)和方法得以解決。這些系統(tǒng)和方法將使得液體含氧化合物的選擇性和產(chǎn)率以及甲烷和/或二氧化碳的轉(zhuǎn)化有所增加，同時允許采用經(jīng)濟上有利的操作溫度、壓力和/或反應時間的條件。概述本文公開了用于改善輕質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化成烴和/或有機含氧化合物的高剪切系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法可用于生產(chǎn)適于驅(qū)動常規(guī)的燃燒引擎的烴或烴混合物或適于進一步的工業(yè)加工或其它商業(yè)用途的烴。本文公開的方法還可生成中間產(chǎn)物諸如甲醇或二甲醚。在一實施方案中，.全過程包括選自二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁垸、戊垸及其組合的氣體轉(zhuǎn)化成碳數(shù)大于2的烴、優(yōu)選C5-do烴和/或含氧化合物諸如甲醇。在其它情況中，該方法包括使用高剪切技術(shù)用于甲烷(可獲得的天然氣的主要組分)直接轉(zhuǎn)化成液體烴，主要的有機含氧化合物和其它液體。有機含氧化合物產(chǎn)物主要可包括醇。在實施方案中，有機含氧化合物產(chǎn)物包括甲醇。在實施方案中，甲醇和二氧化碳被轉(zhuǎn)化成包括乙醇的有機含氧化合物產(chǎn)物。本公開提供了，使用至少一個高剪切反應器裝置，通過提供反應物的密切接觸和促進多相反應物之間的化學反應，使反應器原料離解形成自由基，從包含二氧化碳和/或至少一種Cl-C5烴的輕質(zhì)氣體生產(chǎn)烴和/或含氧化合物的系統(tǒng)和方法。得到的氫和/或氧自由基與二氧化碳和/或垸烴反應，得到包含烴和/或含氧化合物的產(chǎn)物。高剪切裝置制造了有利的反應，而該反應可能不利于使用常規(guī)的反應器和操作條件(即，當基于總條件計算的AG是正的)。在一個實施方案中，該方法包括向高剪切反應器內(nèi)提供水和二氧化碳氣體。在高剪切反應器系統(tǒng)內(nèi)，水和二氧化碳可被離解成組分。然后，所述組分重組合，以生成包含更高碳數(shù)(即，C2+，優(yōu)選C5-C1())的烴和/或含氧化合物的產(chǎn)物。該方法包括采用至少一個外部高剪切裝置來為生產(chǎn)含氧化合物和/或烴作準備，不需要大體積反應器。在實施方案中，加入水用來幫助進行存在于容器10中的有機物的水蒸汽脫除。8本公開的另一個方面是從二氧化碳和/或甲烷以及氫來源諸如簡單烴或其它烴來源生產(chǎn)烴和/或含氧化合物的方法。水還可任選地或額外地作為游離的氫和羥基自由基的來源存在。在該方法的實施方案中，氫來源選自水、低級烷烴及其組合。該反應可采用已知充當脫氫催化劑的催化化合物進行催化。在實施方案中，氫來源可以是氣體，例如氫氣，或在HSD40中從簡單氣態(tài)烷烴離解的氫，并且管道21內(nèi)的液體可以是載體諸如聚乙二醇。根據(jù)某些實施方案，提供了從二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁垸、戊烷和甲醇的一種或多種輕質(zhì)氣體生產(chǎn)包括選自C2+烴、含氧化合物及其組合中至少一種的產(chǎn)物的方法，該方法包括形成輕質(zhì)氣體在液體物料中的分散體，其中該分散體至少部分地使用高剪切力而被形成，并且其中液體物料和輕質(zhì)氣體中至少一種是氫來源。形成分散體可包括產(chǎn)生具有約O.l到約1.5微米的平均直徑的輕質(zhì)氣體氣泡。在實施方案中，氣體氣泡具有小于約0.4微米的平均直徑。在一些實施方案中，使用至少一個高剪切裝置產(chǎn)生高剪切力。至少一個高剪切裝置可包含至少一個發(fā)生器，該發(fā)生器包括定子和互補的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子和定子可以約0.02毫米到約3毫米的最小間隙分隔開。在實施方案中，形成分散體包括大于5.0m/s(1000ft/min)的轉(zhuǎn)子尖端速度。在實施方案中，形成分散體包括大于20m/s(4000ft/min)的轉(zhuǎn)子尖端速度。在實施方案中，至少一個高剪切裝置包含至少兩個發(fā)生器。形成分散體可包括使輕質(zhì)氣體和液體物料的混合物經(jīng)歷大于約20,000s"的剪切速率。該高剪切裝置在分散體形成期間可在轉(zhuǎn)子尖端處產(chǎn)生至少約1034.2MPa(150,000psi)的局部壓力。高剪切裝置在分散體形成期間的能量消耗可大于1000W/m3。在從輕質(zhì)氣體生產(chǎn)包括選自C2+烴、含氧化合物及其組合中至少一種的產(chǎn)物的方法的一些實施方案中，分散體還包含催化劑。催化劑可包括釕。催化劑可包括三氯化釕七水合物。該方法還可包括將分散體9引入到包含催化劑床的固定床反應器中。催化劑固定床可包含羰合釕。本文還公開了用于生產(chǎn)包括選自液體含氧化合物、C2+烴及其組合中至少一種的產(chǎn)物的方法，該方法包括使包含輕質(zhì)氣體(包括二氧化碳、甲烷或二者)和液體介質(zhì)的流體混合物經(jīng)歷大于20，000s"的剪切速率，以產(chǎn)生輕質(zhì)氣體在液體連續(xù)相中的分散體，其中分散體至少部分地使用至少一個高剪切裝置而被形成，所述的至少一個高剪切裝置被配置為產(chǎn)生輕質(zhì)氣體氣泡在液體介質(zhì)中的分散體，并將分散體引入到反應器中，從所述反應器中除去包括選自液體含氧化合物、C2+烴及其組合中至少一種的產(chǎn)物。該方法還可包括將反應器產(chǎn)物分離成氣體物流以及包含液體產(chǎn)物的液體產(chǎn)物物流，以及將至少一部分氣體物流再循環(huán)到外部高剪切裝置。在實施方案中，分散體具有平均直徑為約0.1到約1.5微米的氣泡。在一些實施方案中，分散體具有平均直徑小于1微米的氣泡。分散體在大氣壓力下可穩(wěn)定歷時至少約15分鐘。在實施方案中，高剪切裝置包括至少兩個發(fā)生器。分散體還可包含至少一種催化劑。本文還公開了用于將包括二氧化碳、甲烷、乙垸、丙烷、丁垸或其組合的氣體轉(zhuǎn)化成包括選自液體含氧化合物、C2+烴及其組合中至少一種的產(chǎn)物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少一個高剪切混合裝置和被配置用于向所述高剪切混合裝置遞送包含輕質(zhì)氣體和液體介質(zhì)的混合物的泵，所述高剪切混合裝置包含至少一個發(fā)生器，該發(fā)生器包含以剪切縫隙分隔開的轉(zhuǎn)子和定子，其中剪切縫隙是轉(zhuǎn)子和定子之間的最小距離，并且其中高剪切混合裝置能夠產(chǎn)生大于22.9m/s(4,500ft/min)的轉(zhuǎn)子尖端速度。該系統(tǒng)還可包含在至少一個高剪切裝置和泵之間被布置的反應器，該反應器包括產(chǎn)物出口和被配置為從至少一個高剪切裝置的分散體出口接收分散體的進口。該至少一個高剪切裝置可包含至少兩個發(fā)生器。由一個發(fā)生器提供的剪切速率可大于由另一個發(fā)生器提供的剪切速率。至少一個高剪切混合裝置可被配置用于產(chǎn)生輕質(zhì)氣體氣泡在包括液體介質(zhì)的液相中的分散體；其中分散體具有平均直徑小10于400納米的氣泡。該至少一個高剪切混合裝置能夠產(chǎn)生至少40.1m/s(7,900ft/min)的轉(zhuǎn)子尖端速度。該系統(tǒng)可包含至少兩個高剪切混合裝置。該系統(tǒng)的一些實施方案使得借助于外部加壓高剪切反應器的使用，有可能從包括二氧化碳、甲烷、乙垸、丙烷、丁垸、戊垸、甲醇或其組合的氣體生產(chǎn)有機液體產(chǎn)物，不需要大體積反應器。上述方法或系統(tǒng)的某些實施方案可能比其它可能的方法和系統(tǒng)提供了更優(yōu)的時間、溫度和壓力條件，并且其潛在地增加多相工藝的速率。上述方法或系統(tǒng)的某些實施方案通過在更低的溫度和/或壓力下進行操作從而潛在地提供總成本降低，相對于所消耗的每單位催化劑提供了增加的產(chǎn)物，縮短了反應時間，和/或降低了資金和/或操作成本。這些和其它的實施方案和可能的優(yōu)點在下文的詳細說明和附圖中變得顯而易見。為了更詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選方案，現(xiàn)在將參見附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明所公開的、包括外部高剪切分散的實施方案的多相反應系統(tǒng)的圖解。圖2是用于所述系統(tǒng)的實施方案中的多級高剪切裝置的縱向截面圖。注釋和命名本文使用的術(shù)語"分散體"是指液化的混合物，該液化混合物包含至少兩個不易混合和溶解在一起的可區(qū)分的物質(zhì)(或"相")。本文使用的"分散體"包括"連續(xù)"相(或"基質(zhì)")，在該連續(xù)相中保持有另一個相或物質(zhì)的非連續(xù)的小滴、氣泡和/或粒子。因此，術(shù)語分散體可能是指包括懸浮在液體連續(xù)相中的氣泡的泡沫，其中第一液體的小滴分散在整個的包括與該第一液體不混溶的第二液體的連續(xù)相中的乳液，和其中整個分布有固體粒子的連續(xù)液相。本文使用的術(shù)語"分散體"包括其中整個分布有氣泡的連續(xù)液相，其中整個分布有固體粒子(例如固體催化劑)的連續(xù)液相，其中整個分布有第二液體小滴的第一液體連續(xù)相(第二液體實質(zhì)上不溶于該連續(xù)相)，和其中整個分布有固體粒子、不溶混的液滴和氣泡中的任一項或其組合的液相。因此，分散體有時可作為均勻混合物存在(例如液/液相)，或作為非均勻混合物存在(例如氣/液、固/液、或氣/固/液)，根據(jù)被選擇用于組合的材料的性質(zhì)的不同而異。本文使用的術(shù)語"含氧化合物"是指已加有氧的物質(zhì)。例如，該術(shù)語是指任何含氧的烴，諸如適于驅(qū)動燃燒引擎的高辛烷值汽油或柴油，以及是指有時作為汽油添加劑被使用以減少在燃料燃燒期間所產(chǎn)生的一氧化碳的含氧燃料。術(shù)語"含氧化合物"包括但不限于，醛諸如甲醛，甲酸甲酯，和甲酸，以及基于醇的含氧化合物，所述醇包括甲醇，乙醇，異丙醇，正丙醇，正丁醇，2-乙基已醇，呋喃甲醇，苯甲醇，異丁醇和汽油級叔丁醇(GTBA)。本文使用的術(shù)語"簡單烷烴"和"低分子量垸烴"是指低碳數(shù)烷烴，包括甲垸、丙垸和丁烷，其在室溫和大氣壓力下呈氣態(tài)。本文使用的術(shù)語"輕質(zhì)氣體"是指包括二氧化碳、含1-5個碳原子的簡單烷烴或其組合的氣體。詳細描述綜述。牽涉液體、氣體和固體的化學反應速率根據(jù)接觸時間、溫度和壓力的不同而異。當希望不同相的兩種或更多種原材料(例如固體和液體；液體和氣體；固體、液體和氣體)發(fā)生反應時，控制反應速率的限制因素之一牽涉反應物的接觸時間。在非均相催化反應的情況下，存在另外的速率限制因素從催化劑表面除去已反應的產(chǎn)物從而允許該催化劑催化另外的反應物。反應物和/或催化劑的接觸時間通常通過混合得以控制，所述混合操作提供在化學反應中所牽涉的兩種或更多種反應物的接觸。包括如本文所述的外部高剪切裝置或混合器的反應器組件使得有可能降低傳質(zhì)限制，從而使得反應更密切地接近動力學極限。當反應速率加速時，停留時間可被縮短，從而增加可獲得的處理量。產(chǎn)物收率因高剪切系統(tǒng)和方法而被增加。作為替代，如果現(xiàn)有方法的產(chǎn)物收率可被接收，那么通過并入合適的高剪切來縮短所需的停留時間使得可使用比傳統(tǒng)方法更低的溫度和/或壓力。本發(fā)明利用創(chuàng)新技術(shù)從輕質(zhì)氣體諸如二氧化碳和/或簡單垸烴生產(chǎn)包含烴和/或液體含氧化合物的有機產(chǎn)物。輕質(zhì)氣體與液體介質(zhì)密切混合。輕質(zhì)氣體和液體介質(zhì)中至少一種充當氫來源。氫來源可為，例如，水和/或烴。高剪切反應器裝置和任選的催化劑可使反應物離解形成自由基，允許這些自由基重新組成包含烴和含氧化合物的產(chǎn)物。該系統(tǒng)包括利用高剪切技術(shù)將二氧化碳(主要的溫室氣體)和/或簡單烷烴轉(zhuǎn)化成包含液體烴、有機含氧化合物或其組合的產(chǎn)物。本文所公開的借助于二氧化碳和/或輕質(zhì)氣體的多相轉(zhuǎn)化和脫氫催化劑生產(chǎn)烴和/或液體含氧化合物的方法和系統(tǒng)采用了外部高剪切機械裝置，以提供化學成分在高剪切裝置中在受控環(huán)境下的快速接觸和混合。至少一個高剪切裝置的使用減少了對反應的傳質(zhì)限制，從而增加傳質(zhì)速率并使反應能夠更密切地接近動力學極限來進行，并且還產(chǎn)生局部的非理想的狀態(tài)，這些狀態(tài)使得基于吉布斯自由能理論預測時不能發(fā)生的反應得以發(fā)生。從輕質(zhì)氣體生產(chǎn)液體的系統(tǒng)。現(xiàn)在參考圖1來描述從輕質(zhì)氣體生產(chǎn)烴和/或液體含氧化合物的高剪切系統(tǒng)，圖1是借助于輕質(zhì)氣體的轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)有機含氧化合物/烴的代表性高剪切系統(tǒng)100的工藝流程圖。代表性系統(tǒng)的基礎組件包括外部高剪切混合裝置(HSD)40、容器10和泵5。如圖1所示，高剪切裝置40位于容器/反應器10以外。這些組件中的每一個在下文中被更詳細描述。管道21連接至泵5用于引入液體介質(zhì)。管道13將泵5連接至HSD40，以及管道18將HSD40連接至容器10。一個或多個管道可被連接至管道13用于引入反應性氣體(例如，二氧化碳和/或甲垸氣體)。例如，在圖1的實施方案中，管道22和23連接至管道13?；蛘?，管道22和/或23可連接至HSD40的進口。管道17可連接至容器10用于除去未反應的反應物氣體和/或反應產(chǎn)物氣體。產(chǎn)物出口管道16連接至容器10用于從容器10除去液體。在實施方案中，如果需要，產(chǎn)物管道16可連接至管道21或管道13，以提供多程操作。在該方法的一些應用中，另外的組件可被并入在容器10、外部高剪切裝置40和泵5之間，這在閱讀了下文關(guān)于生產(chǎn)有機產(chǎn)物的高剪切方法的說明后變得顯而易見。例如，高剪切系統(tǒng)100還可包括冷凝器30，壓縮機50，給料泵4，高壓泵6，或其組合。如圖1所示，根據(jù)需要，高剪切系統(tǒng)IOO還可包括一個或多個附加的泵，諸如給料泵4，增壓泵6，或其它泵。換熱器可位于整個系統(tǒng)100中。在實施方案中，控溫裝置位于容器10內(nèi)，或位于系統(tǒng)100內(nèi)的管道上。例如，在圖l的實施方案中，換熱器H1與容器IO連接，換熱器H2位于管道21上，和換熱器H3位于管道13上。換熱器可位于容器10的管道16上并且可用于調(diào)節(jié)離開容器10的反應產(chǎn)物的溫度。高剪切混合裝置。外部高剪切混合裝置(HSD)40，有時也被稱為高剪切裝置或高剪切混合裝置，被配置用于經(jīng)由管道13接收迸口物流，所述進口物流包含液體介質(zhì)和可分散的輕質(zhì)氣體?；蛘撸琀SD40可被配置用于經(jīng)由分開的進口管道(未示出)接收單獨液體和氣體反應物物流。盡管在圖1中僅僅示出了一個高剪切裝置，但是可理解的是，該系統(tǒng)的一些實施方案可具有以串聯(lián)流或并聯(lián)流方式布置的兩個或更多個高剪切混合裝置。HSD40是一種機械裝置，其采用一個或多個包括轉(zhuǎn)子/定子組合的發(fā)生器，每個轉(zhuǎn)子/定子組合在定子和轉(zhuǎn)子之間具有縫隙。在每個發(fā)生器組中，在轉(zhuǎn)子和定子之間的縫隙可以是固定的或是可調(diào)節(jié)的。HSD40的配置方式為使得其能夠在流過該高剪切裝置的反應混合物中產(chǎn)生亞微米級的和微米級的氣泡。高剪切裝置包括外殼或外罩，從而可控制反應混合物的壓力和溫度。高剪切混合裝置基于它們混合流體的能力，一般被分為三大類。混合是一種使流體內(nèi)的粒子或非均相物質(zhì)的尺寸減小的過程。對于混合的程度或充分性的一個量度是混合裝置產(chǎn)生的、使流體粒子碎裂的每單位體積的能量密度?；诒贿f送的能量密度將這些類型分類。具有足夠的能量密度從而一致性地產(chǎn)生具有在亞微米至50微米范圍內(nèi)的粒子尺寸的混合物或乳液的三類工業(yè)混合器包括均化閥系統(tǒng)、膠體磨和高速混合器。在第一類被稱為均化閥系統(tǒng)的高能量裝置中，待處理的流體在極高壓下被泵送通過狹隙閥進入壓力更低的環(huán)境中?？玳y壓差以及所得的渦流和空化作用將流體內(nèi)的任何粒子進行破碎。這些閥系統(tǒng)最常被用在乳的均化中并且可獲得在亞微米至約1微米范圍內(nèi)的平均粒子尺寸。在能量密度系列的相對端，是被稱為低能量裝置的第三類裝置。這些系統(tǒng)通常具有在待處理流體的儲器中以高速旋轉(zhuǎn)的槳或流體轉(zhuǎn)子，所述流體在許多更常見的應用中是食品。當在被處理流體中大于20微米的平均粒子尺寸可被接收時，這些低能量系統(tǒng)通常被使用。就被遞送至流體的混合能量密度而言，介于低能量裝置和均質(zhì)閥系統(tǒng)之間的是膠體磨和其它的高速轉(zhuǎn)子-定子裝置，其被分在中間能量裝置類別中。典型的膠體磨構(gòu)造包括錐形的或碟形的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子以被密切控制的轉(zhuǎn)子-定子縫隙與互補的液冷式定子分隔開，該轉(zhuǎn)子-定子縫隙通常為0.0254毫米至10.16毫米(0.001-0.40英寸)。轉(zhuǎn)子通常由電動馬達通過直接傳動或帶機構(gòu)進行驅(qū)動。因為轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，所以其在轉(zhuǎn)子的外表面和定子的內(nèi)表面之間泵送流體，并且在縫隙中產(chǎn)生的剪切力對流體進行處理。許多經(jīng)過適當調(diào)節(jié)的膠體磨在被處理流體中15實現(xiàn)0.1-25微米的平均粒子尺寸。這些能力使得膠體磨適合于許多應用，所述應用包括膠體和油/水基乳化處理，諸如化妝品、蛋黃醬或硅氧垸/銀汞齊形成所需的乳化處理，以及屋頂焦油混合。尖端速度是轉(zhuǎn)子尖端在每單位時間內(nèi)運行的圓周距離。因此，尖端速度是轉(zhuǎn)子直徑和旋轉(zhuǎn)頻率的函數(shù)。尖端速度(例如，單位是米/分鐘)可如下計算由轉(zhuǎn)子尖端記錄的圓周距離2;tR(其中R是轉(zhuǎn)子的半徑(例如，單位是米))乘以旋轉(zhuǎn)頻率(例如，單位是轉(zhuǎn)數(shù)/分鐘即rpm)。例如，膠體磨可具有超過22.9m/s(4500ft/min)的尖端速度，并且該尖端速度可超過40m/s(7900ft/min)。對于本公開的目的，術(shù)語"高剪切"是指能夠達到超過5.1m/s(1000ft/min)的尖端速度并且需要外部機械驅(qū)動的動力裝置以驅(qū)動能量進入要起反應的產(chǎn)物的物流內(nèi)的機械式轉(zhuǎn)子定子裝置(例如膠體磨或轉(zhuǎn)子-定子分散器)。例如，在HSD40中，可實現(xiàn)超過22.9m/s(4500ft/min)的尖端速度，并且可實現(xiàn)超過40m/s(7卯0ft/min)的尖端速度。在一些實施方案中，HSD40在至少22.9m/s(4500ft/min)的尖端速度下能夠遞送至少300L/h。功耗可為約1.5kW。HSD40將高的尖端速度與極小剪切縫隙相結(jié)合以在被處理的材料上產(chǎn)生顯著的剪切。剪切量將根據(jù)流體粘度的不同而異。因此，在高剪切裝置操作期間在轉(zhuǎn)子尖端處產(chǎn)生局部的高壓和高溫區(qū)域。在一些情況中，局部高壓為約1034.2MPa(150,000psi)。在一些情況中，局部高溫為約50(TC。在一些情況中，這些局部壓力和局部溫度的升高可持續(xù)數(shù)納秒或皮秒。通過測量馬達能量(kW)和流體輸出(L/min)可估算進入流體的能量輸入近似值(kW/L/min)。如上所述，尖端速度是與一個或多個產(chǎn)生被施加于反應物上的機械力的旋轉(zhuǎn)部件的末端有關(guān)的速度(ft/min或m/s)。在實施方案中，HSD40的能量消耗大于1000W/m3。在實施方案中，HSD40的能量消耗在約3000W/m3至7500W/m3的范圍內(nèi)。剪切速率是尖端速度除以剪切縫隙寬度(在轉(zhuǎn)子和定子之間的最小間隙)。在HSD40中產(chǎn)生的剪切速率可大于20,000s—1。在一些實施方案中，剪切速率為至少40,000s"。在一些實施方案中，剪切速率為至少lOO,OOOs.1。在一些實施方案中，剪切速率為至少500,000s"。在一些實施方案中，剪切速率為至少1,000,000s—1。在一些實施方案中，剪切速率為至少1,600,000s'1。在實施方案中，由HSD40產(chǎn)生的剪切速率為20,000s"至100,000s—1。例如，在一個應用中，轉(zhuǎn)子尖端速度為約40m/s(7900ft/min)并且剪切縫隙寬度是0.0254毫米(O.OOl英寸)，產(chǎn)生1,600,000s"的剪切速率。在另一個應用中，轉(zhuǎn)子尖端速度為約22.9m/s(4500ft/min)并且剪切縫隙寬度為0.0254毫米(O.OOl英寸)，產(chǎn)生約901,600s"的剪切速率。在使得至少一部分輕質(zhì)氣體被轉(zhuǎn)化為包含C2+烴、含氧化合物或其組合的有機產(chǎn)物的條件下，HSD40能夠?qū)⑤p質(zhì)氣體分散或轉(zhuǎn)運進入與該輕質(zhì)氣體通常不混溶的主要液相(連續(xù)相)中。液體介質(zhì)可包含至少一種氫來源(例如簡單液體烴或水》在實施方案中，液體介質(zhì)還包含催化劑。在實施方案中，HSD40包括膠體磨。合適的膠體磨例如由IKAWorks,Inc.Wilmington,NC禾卩APVNorthAmerica,Inc.Wilmington,MA生產(chǎn)。在一些情況下，HSD40包括IKAWorks,Inc的DispaxReactor0高剪切裝置包含至少一個產(chǎn)生被施加于反應物上的機械力的旋轉(zhuǎn)部件。高剪切裝置包含以一定間隙分隔開的至少一個定子和至少一個轉(zhuǎn)子。例如，轉(zhuǎn)子可以是錐形的或碟形的并且可與具有互補形狀的定子隔開。在實施方案中，轉(zhuǎn)子和定子二者都包括多個周邊間隔的齒。在一些實施方案中，一個或多個定子是可調(diào)節(jié)的，從而在每個發(fā)生器(轉(zhuǎn)子/定子組)的轉(zhuǎn)子和定子之間獲得所需的剪切縫隙。在轉(zhuǎn)子和/或定子的齒之間的凹槽可在交替階段交替改變方向用于增加的渦流。每個發(fā)生器可由任何被配置用于提供必要旋轉(zhuǎn)的合的驅(qū)動系統(tǒng)所驅(qū)動。在一些實施方案中，在定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切縫隙寬度)為約0.0254毫米(O.OOl英寸)至約3.175毫米(0.125英寸)。在某些實施方案中，在定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切縫隙寬度)為約1.52毫米(0.060英寸)。在某些構(gòu)造中，在轉(zhuǎn)子和定子之間的最小間隙(剪切縫隙)為至少1.78毫米(0.07英寸)。由高剪切裝置產(chǎn)生的剪切速率可隨著沿流通道的縱向位置而變化。在一些實施方案中，轉(zhuǎn)子被設定為在與轉(zhuǎn)子的直徑和所需的尖端速度相稱的速度下旋轉(zhuǎn)。在一些實施方案中，高剪切裝置在定子和轉(zhuǎn)子之間具有固定的間隙(剪切縫隙寬度)?；蛘?，高剪切裝置具有可調(diào)節(jié)的間隙(剪切縫隙寬度)。在一些實施方案中，HSD40包括單級分散室(即單一的轉(zhuǎn)子/定子組合，單一發(fā)生器)。在一些實施方案中，高剪切裝置40是多級串聯(lián)的分散器并且包括多個發(fā)生器。在某些實施方案中，HSD40包含至少兩個發(fā)生器。在其它實施方案中，高剪切裝置40包含至少三個高剪切發(fā)生器。在一些實施方案中，高剪切裝置40是多級混合器，憑借其，剪切速率(其如上所述與尖端速度成正比并與轉(zhuǎn)子/定子縫隙寬度成反比)沿流通道的縱向位置而改變，這在下文中進一步描述。在一些實施方案中，外部高剪切裝置的每一級都具有可互換的混合工具，提供了靈活性。例如，IKAWorks,Inc.Wilmington,NC和APVNorthAmerica,Inc.Wilmington,MA的DR2000/4DispaxReactor⑧包括三級分散模塊。該模塊可包括最多三個轉(zhuǎn)子/定子組合(發(fā)生器)，每一級具有細、中等、粗糙和超細的選擇。這使得可產(chǎn)生具有所需氣泡尺寸(例如輕質(zhì)氣體氣泡)的狹窄分布的分散體。在一些實施方案中，每一級采用超細發(fā)生器進行操作。在一些實施方案中，發(fā)生器設備中的至少一個具有大于約5.0毫米(0.20英寸)的轉(zhuǎn)子/定子最小間隙(剪切縫隙寬度)。在備選實施方案中，發(fā)生器組中的至少一個具有大于約1.78毫米(0.07英寸)的最小轉(zhuǎn)子/定子間隙?，F(xiàn)在參見圖2，提供了合適的高剪切裝置200的縱向截面。圖218中的高剪切裝置200是包括三級轉(zhuǎn)子-定子組合的分散裝置。高剪切裝置200是包括三級或轉(zhuǎn)子-定子組合220、230和240的分散裝置。轉(zhuǎn)子-定子組合可被非限制性地稱為發(fā)生器220、230、240或級。三個轉(zhuǎn)子/定子組合或發(fā)生器220、230和240沿著驅(qū)動軸250串連對準。第一發(fā)生器220包括轉(zhuǎn)子222和定子227。第二發(fā)生器230包括轉(zhuǎn)子223和定子228。第三發(fā)生器240包括轉(zhuǎn)子224和定子229。對于每個發(fā)生器，轉(zhuǎn)子由輸入250進行可旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動并且圍繞軸260按箭頭265所示方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)方向可與箭頭265所示方向相反(例如圍繞旋轉(zhuǎn)軸260以順時針方向或反時針方向旋轉(zhuǎn))。定子227、228和229被固定接合至高剪切裝置200的壁255。如上所述，每個發(fā)生器具有剪切縫隙寬度，該剪切縫隙寬度是在轉(zhuǎn)子和定子之間的最小距離。在圖2所示的實施方案中，第一發(fā)生器220包括第一剪切縫隙225;第二發(fā)生器230包括第二剪切縫隙235;以及第三發(fā)生器240包括第三剪切縫隙245。在具體實施方案中，剪切縫隙225、235、245具有的寬度為約0.025毫米至約10.0毫米?；蛘撸摲椒òú捎闷渲锌p隙225、235、245具有在約0.5毫米至約2.5毫米范圍內(nèi)的寬度的高剪切裝置200。在某些情況中，剪切縫隙寬度被保持在約1.5毫米?；蛘?，剪切縫隙225、235、245的寬度對于發(fā)生器220、230、240而言是不同的。在某些情況中，第一發(fā)生器220的剪切縫隙225的寬度大于第二發(fā)生器230的剪切縫隙235的寬度，第二發(fā)生器230的剪切縫隙235的寬度又大于第三發(fā)生器240的剪切縫隙245的寬度。如上所述，各級發(fā)生器可互換，提供了靈活性。高剪切裝置200可被配置為使得剪切速率將沿著流260的方向在縱向逐漸增加。發(fā)生器220、230和240可包括粗糙、中等、細和超細的特征。轉(zhuǎn)子222、223和224以及定子227、228和229可為有齒設計。每個發(fā)生器可包括兩組或更多組轉(zhuǎn)子-定子齒。在實施方案中，轉(zhuǎn)子222、223和224包括超過IO個的、圍繞每個轉(zhuǎn)子的周邊被周邊間隔的轉(zhuǎn)子齒。在實施方案中，定子227、228和229包括超過10個的、圍繞每個定子的周邊被周邊間隔的定子齒。在實施方案中，轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑為約i2厘米。在實施方案中，轉(zhuǎn)子的直徑為約6厘米。在實施方案中，定子的外徑為約15厘米。在實施方案中，定子的外徑為約6.4厘米。在一些實施方案中，轉(zhuǎn)子的直徑為60毫米和定子的直徑為64毫米，提供了約4毫米的間隙。在某些實施方案中，三級中的每一級釆用包括剪切縫隙為約0.025毫米到約4毫米的超細發(fā)生器進行操作。對于其中固體粒子將被發(fā)送通過高剪切裝置40的應用，可選擇適當?shù)募羟锌p隙寬度(在轉(zhuǎn)子和定子之間的最小間隙)用于適當減小粒子尺寸和適當增加粒子的表面積。在實施方案中，這對于通過剪切和分散粒子來增加固體催化劑的表面積是有利的。高剪切裝置200被配置用于在進口205處從管道13接收反應物物流。反應混合物包含作為可分散相的氣體和作為連續(xù)相的液體介質(zhì)。物料物流還可包括粒狀固體催化劑組分。進入進口205的物料物流按序被泵送經(jīng)過發(fā)生器220、230，然后經(jīng)過240，從而形成分散體。分散體經(jīng)由出口210(和圖1所示的管道18)離開高剪切裝置200。每個發(fā)生器的轉(zhuǎn)子222、223、224相對于固定的定子227、228、229以高速旋轉(zhuǎn)，提供高剪切速率。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將流體(諸如進入進口205的物料物流)向外泵送經(jīng)過剪切縫隙(并且，如果存在的話，經(jīng)過在轉(zhuǎn)子齒之間的間距和在定子齒之間的間距)，產(chǎn)生局部化的高剪切條件。在流體所流過的剪切縫隙225、235和245內(nèi)(并且，當存在時，在轉(zhuǎn)子齒和定子齒之間的縫隙內(nèi))，被施加于流體上的高剪切力對流體進行處理并產(chǎn)生分散體。產(chǎn)物分散體經(jīng)由高剪切出口210(和圖1所示的管道18)離開高剪切裝置200。產(chǎn)生的分散體具有小于約5微米的平均氣泡尺寸。在實施方案中，HSD40產(chǎn)生具有低于約1.5微米的平均氣泡尺寸的分散體。在實施方案中，HSD40產(chǎn)生具有小于l微米的平均氣泡尺寸的分散體；優(yōu)選氣泡的直徑為亞微米級。在某些情況中，平均氣泡尺寸為約0.1微米至約201.0微米。在實施方案中，HSD40產(chǎn)生具有小于400納米的平均氣泡尺寸的分散體。在實施方案中，HSD40產(chǎn)生具有小于iOO納米的平均氣泡尺寸的分散體。高剪切裝置200產(chǎn)生在大氣壓力下能夠保持被分散歷時至少約15分鐘的、包括被分散的氣泡的分散體。不束縛于任何理論，在乳液化學中已知的是，在液體中被分散的亞微米粒子或氣泡主要通過布朗運動效應進行運動。在由高剪切裝置200產(chǎn)生的產(chǎn)物分散體中的氣泡可具有通過固體催化劑粒子(如果存在)的界面層的更大移動性，從而通過增強非均相反應混合物中的反應物的轉(zhuǎn)運而進一步幫助和加速轉(zhuǎn)化反應。在某些情況中，高剪切裝置200包括IKA⑧Works,Inc.Wilmington,NC禾卩APVNorthAmerica,Inc.Wilmington,MA白勺DispaxReactor?？色@得具有不同的進口/出口接頭、馬力、尖端速度、輸出rpm和流速的幾種型號。高剪切裝置的選擇將根據(jù)處理量要求和在離開高剪切裝置200的出口210的管道18(圖1)內(nèi)的分散體中的所需的粒子或氣泡的尺寸的不同而異。例如，IKA⑧型號DR2000/4，包括皮帶傳動，4M發(fā)生器，PTFE密封圈，進口法蘭25.4毫米(l英寸)清潔夾鉗，出口法蘭19毫米(％英寸)清潔夾鉗，2HP功率，7900rpm的輸出速度，約300-700L/h的流量(水)(根據(jù)發(fā)生器的不同而異)，9.4-41m/sec(1850ft/min到8070ft/min)的尖端速度。容器。當被分散后，分散體經(jīng)由高剪切裝置出口分散體管道18離開高剪切裝置40并被引入容器10中。容器IO可包括任何類型的容器，其中多相反應可被波及到此以進行上述的轉(zhuǎn)化反應。例如，可串連或并聯(lián)地使用連續(xù)攪拌罐或半連續(xù)攪拌罐反應器或一個或多個間歇式反應器。在一些實施方案中，容器10是塔式反應器。在一些應用中，容器10管式反應器，在一些其它的應用中，容器10是管式反應器或多管式反應器。21可預見有許多反應器進口物流，其中之一如圖l所示(管道3)。一個進口管道可連接至容器10用于在使用非均相催化劑操作系統(tǒng)期間接收催化劑溶液或漿料。在實施方案中，向容器10內(nèi)注射水用來幫助水蒸汽脫除存在于容器10內(nèi)的有機物。以這種方式，一部分有機產(chǎn)物可隨著水蒸汽被脫除并在管道17而非在管道16中離開容器10。容器10可包括用于排出氣體的排離管道17，和用于產(chǎn)物物流的出口產(chǎn)物管道16。在實施方案中，容器IO包括多個反應器產(chǎn)物管道16。只要存在合適的時間、溫度與壓力條件，將發(fā)生二氧化碳和/或簡單烴向有機含氧化合物/烴的轉(zhuǎn)化。在這種意義上講，如果溫度與壓力條件合適的話，氫化可在圖1的流程圖中的任一點處發(fā)生。通過高剪切系統(tǒng)100進行的反應可包括其中催化劑作為反應混合物的另一種組分處于相同相中的均相催化反應和牽涉固體催化劑的非均相催化反應。當采用被循環(huán)的催化劑時，反應更可能在圖1所示的容器10以外的點處發(fā)生。盡管如此，通常希望使用離散的反應器/容器10，從而允許增加停留時間，攪拌和加熱和/或冷卻，以及分離和回收揮發(fā)性反應產(chǎn)物和再循環(huán)未反應的氣體。因此，在一些實施方案中，高剪切系統(tǒng)100還包括位于至少一個高剪切裝置下游的容器10，其中該容器的進口流體連接至高剪切裝置的分散體出口。當使用固定床反應器10時，反應器/容器IO可變成反應發(fā)生的主要場所。容器10出口管道16可流體連接至管道21，例如，經(jīng)由管道20與管道21流體連接，用于將管道16內(nèi)包含液體產(chǎn)物的一部分內(nèi)容物再循環(huán)到HSD40?；蛘撸谝恍嵤┓桨钢?，單獨的出口管道可將容器10連接至管道21。在圖1中，高剪切系統(tǒng)100被配置用于管道16中一部分內(nèi)容物的再循環(huán)。該構(gòu)造是例如便于多程操作的一個構(gòu)造。反應器IO可包括一個或多個以下組件攪拌系統(tǒng)，控溫設備，壓力測量儀器，溫度測量儀器，一個或多個注射點，和液面調(diào)節(jié)器(未示出)，這是反應容器設計領域已知的。如圖l的實施方案所示，容器io還可包括攪拌系統(tǒng)31;加熱和/或冷卻設備Hl，壓力測量儀器，溫度測量儀器，或其組合。例如，攪拌系統(tǒng)31可包括馬達驅(qū)動式混合器?？販卦O備H1可包括，例如，加熱罩或冷卻盤管?；蛘?，在一些實施方案中因為大部分轉(zhuǎn)化反應可在HSD40內(nèi)發(fā)生，因此在一些情況中，容器IO可主要起到儲存容器的作用。雖然一般不太希望，但是在一些應用中可省略容器10，特別是如果多個高剪切裝置/反應器被串連使用時，如下文進一步描述。傳熱裝置。除了上述的反應器10的加熱/冷卻設備之外，用于加熱或冷卻工藝物流的其它的外部或內(nèi)部傳熱裝置也被涵蓋在圖1所示的實施方案的變體內(nèi)。例如，可經(jīng)由本領域技術(shù)人員已知的內(nèi)部傳熱裝置向容器10提供溫度控制。還考慮了使用外部加熱和/或冷卻傳熱裝置。用于一種或多種這種傳熱裝置的一些合適的位置為位于泵5和HSD40之間，位于HSD40和反應器IO之間，以及當系統(tǒng)100以多程方式操作時位于容器10和泵5之間。這種傳熱裝置的一些非限制性實例是本領域已知的殼式、管式、板式和盤管式換熱器。在圖1的高剪切系統(tǒng)100的實施方案中，在整個系統(tǒng)中使用三個傳熱裝置來控制溫度。使用傳熱裝置H1來控制容器10內(nèi)產(chǎn)物的溫度。使用位于管道21上的傳熱裝置H2來控制管道21內(nèi)的溫度。使用傳熱裝置H3來控制管道13的溫度并從而控制到達HSD40的進口物料物流的溫度。加熱/冷卻裝置的使用和構(gòu)造是為了實施所需反應的目的，并且可如本領域技術(shù)人員已知那樣發(fā)生改變。泵/冷阱。泵5被配置用于連續(xù)操作或半連續(xù)操作，并且可以是任何適當?shù)谋盟脱b置，其能夠提供大于202.65kPa(2個大氣壓)的壓力，或者提供大于303.975kPa(3個大氣壓)的壓力，從而使得受控物流流過HSD40和系統(tǒng)100。例如，Roper1型齒輪泵，RoperPumpCompany(CommerceGeorgia)DaytonPressureBoosterPump型號2P372E,DaytonElectricCo(Niles，IL)是一個適當?shù)谋谩１玫乃薪佑|部分可包括不銹23鋼，例如316不銹鋼。在所述系統(tǒng)的一些實施方案中，泵5能夠提供大于約2026.5kPa(20個大氣壓)的壓力。在實施方案中，泵5產(chǎn)生液體介質(zhì)12的約0.5到約l加侖/分鐘的流速。在實施方案中，泵5產(chǎn)生液體介質(zhì)12的約1加侖/分鐘的流速。除了泵5之外，在圖1所示的系統(tǒng)內(nèi)還可包括一個或多個另外的高壓泵(未示出)。例如，增壓泵，其可類似于泵5，可被包括在HSD40和反應器10之間，用于助推壓力進入容器10。在圖l的實施方案中，高剪切系統(tǒng)100還包括用于推助壓力進入容器10的高壓泵6。當泵6作為增壓泵被并入時，泵5可用作節(jié)流泵/節(jié)流閥以降低對高剪切裝置的壓力，從而降低高剪切裝置的磨損。作為另一個實施例，壓縮機型泵可位于管道17和HSD40之間，用于將來自容器IO的氣體再循環(huán)到高剪切裝置的進口。作為另一個實例，補充的給料泵，其可能類似于泵5，可被包括在內(nèi)，用于將額外的反應物或催化劑引入到容器10中。例如，在圖1的實施方案中，使用補充的給料泵4將額外的原材料經(jīng)由注射管道3引入到容器io內(nèi)。催化劑和補充液根據(jù)需要可定期或不斷地經(jīng)由給料泵4和注射點3被加入到高剪切系統(tǒng)100內(nèi)。如圖1所示，高剪切系統(tǒng)IOO還可包括冷阱，例如，在冷凝器30內(nèi)，或被布置到再循環(huán)管道17上。冷阱用來將再循環(huán)氣體17提取到冰冷卻器接收器中，從該冰冷卻器接收器中，在管道25內(nèi)的氣體通過管道被輸送到壓縮機50，以經(jīng)由管道15被注入高剪切裝置40內(nèi)。冷凝器30包括用于冷凝產(chǎn)物(例如任何含氧化合物和/或烴)的出口管道24和用于再循環(huán)氣體物流的出口管道25。在實施方案中，冷凝器30的冷阱用來從循環(huán)泵或壓縮機50上游的再循環(huán)管道17中主要除去醇。再循環(huán)管道15可流體連接至管道13，用于將輕質(zhì)氣體再引入到HSD40，如圖1所示。通過輕質(zhì)氣體的轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)有機產(chǎn)物?，F(xiàn)在將參考圖1來討論高剪切系統(tǒng)100的操作。如圖1的高剪切系統(tǒng)100的實施方案中所示，在實施方案中，系統(tǒng)ioo包括兩個或更多個可分散的氣體物流。例如，在一些實施方案中，高剪切系統(tǒng)100包括可分散的氣體管道22和可分散的氣體管道23。在進行輕質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化成有機產(chǎn)物的操作中，可分散的輕質(zhì)氣體物流經(jīng)由管道和/或管道23被引入到系統(tǒng)100中，并且在管道13內(nèi)與液體物流合并。管道22和/或管道23內(nèi)的可分散的氣體，管道15內(nèi)的經(jīng)過壓縮的再循環(huán)流體以及管道21內(nèi)的液體介質(zhì)被單獨地或者作為混合物流的形式被引入到外部高剪切裝置40內(nèi)。如圖1所示，在實施方案中，在管道22和/或管道23內(nèi)的可分散的氣體物流被引入到液體介質(zhì)(其可包含氫來源或者氫來源和催化劑)內(nèi)并且合并的氣體/液體(或氣體/液體/固體)物流被引入到HSD40內(nèi)。被引入到HSD40內(nèi)的可分散的氣體包括輕質(zhì)氣體。要在HSD40內(nèi)被分散的輕質(zhì)氣體可包括甲烷、二氧化碳或其組合。因為天然氣來源經(jīng)常包括另外的氣體組分，因此經(jīng)由管道22禾U/或管道23被引入到管道13內(nèi)的輕質(zhì)氣體還可包含最多約10%的另外的氣體組分。另外的氣體組分可為，例如，乙垸，丙垸，丁烷，戊烷，甲醇或其組合。在一些實施方案中，輕質(zhì)氣體包括乙烷、丙烷、丁烷或其組合，并且在管道23內(nèi)的輕質(zhì)氣體包括二氧化碳。在特定實施方案中，輕質(zhì)氣體包括甲烷。在實施方案中，可分散的輕質(zhì)氣體包括二氧化碳。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括二氧化碳和甲垸。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括甲烷:二氧化碳比率為2:1的甲烷和二氧化碳。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括二氧化碳、氫氣和一氧化碳。在實施方案中，輕質(zhì)氣體被連續(xù)地供給到管道13內(nèi)。在實施方案中，可分散的輕質(zhì)氣體的進料速率大于約50cc/min?；蛘?，可分散的輕質(zhì)氣體的進料速率大于約80cc/min?；蛘撸煞稚⒌妮p質(zhì)氣體的進料速率大于約2300cc/min。液體介質(zhì)可為多種類型。在管道21內(nèi)的液體介質(zhì)可包括至少一種氫來源。至少一種氫來源可選自水、烴及其組合。在實施方案中，液25體介質(zhì)選自水，低分子量液體烷烴，石蠟油及其組合。石蠟油可為經(jīng)過加氫處理的石油衍生油諸如由ChevronProductsCompany提供的Paralux油，或合成石蠟油。合適的合成石蠟油包括例如聚a-烯烴(API)IV類基礎油以及氫化裂化/氫化異構(gòu)化(API)m類基礎油。這類(IV)基礎油包括諸如低重量聚乙烯丙烯組分的油。石化公司已開發(fā)了在加壓下在氫氣存在下使原料催化轉(zhuǎn)化成高質(zhì)量的III類礦物潤滑油的方法。另外，可獲得GTL(氣體-對-液體)合成III類基礎原料。液體介質(zhì)還可包含溴化鋰。液體介質(zhì)經(jīng)過理想地選擇，從而使得其組分在高剪切裝置40內(nèi)的條件下不在顯著程度上急驟蒸發(fā)，而是仍保持為液體。在一些實施方案中，液體介質(zhì)包括聚乙二醇(PEG)。在實施方案中，液體介質(zhì)和催化劑在引入到容器IO之前混合。例如，石蠟油和催化劑(如果使用的話)可最初被進料到容器10內(nèi)，然后密封單元。在實施方案中，催化劑被加入到處于攪拌的燒杯內(nèi)的液體介質(zhì)中。在其它實施方案中，液體介質(zhì)和催化劑被單獨地引入并且經(jīng)由反應器攪拌器31在容器10內(nèi)被混合。對于特定的應用，如果希望的話，可向容器IO加入另外的反應物，例如，經(jīng)由給料泵4和容器10進口管道3加入。可預見存在許多個容器10進口管道。高剪切系統(tǒng)100然后可被密封并將容器10排氣。在實施方案中，容器10用氧氣吹掃。例如，可經(jīng)由反應器氣體管道17抽真空。在排氣后，可將可分散的輕質(zhì)氣體注入高剪切系統(tǒng)100內(nèi)直到容器10內(nèi)的壓力達到所需的壓力范圍為止。在實施方案中，將可分散的輕質(zhì)氣體引入到高剪切裝置40內(nèi)直到在容器10內(nèi)獲得206.8kPa(30psi)的壓力為止。然后，高剪切裝置40可投入運行，繼續(xù)經(jīng)由例如攪拌系統(tǒng)31的反應器攪拌，和開始在整個高剪切系統(tǒng)100內(nèi)高剪切泵送反應器流體。此時，系統(tǒng)可以是沒有通風孔的閉合回路。在實施方案中，將可分散的輕質(zhì)氣體直接進料到HSD40內(nèi)，而不是與液體介質(zhì)在管道13內(nèi)合并。泵5可工作從而將液體介質(zhì)泵送通過管道21，并建立壓力以及對HSD40給料，提供貫穿整個高剪切裝置(HSD)40和高剪切系統(tǒng)100的受控流。在一些實施方案中，泵5增加HSD進口物流的壓力到大于202.65kPa(2個大氣壓)，或者大于約303.975kPa(3個大氣壓)。用這種方法，高剪切系統(tǒng)100可將高剪切與壓力相結(jié)合以增強反應物的密切混合。在泵送后，輕質(zhì)氣體和液體介質(zhì)在HSD40內(nèi)混合，HSD40用來產(chǎn)生輕質(zhì)氣體在液體介質(zhì)中的細分散體。在HSD40中，輕質(zhì)氣體和液體介質(zhì)被高度分散，從而使得形成輕質(zhì)氣體的納米氣泡、亞微米級氣泡和/或微米級氣泡，用于出色地溶解在溶液中和用于增強反應物混合。例如，可使用分散器IKA⑧型號DR2000/4，其是被配置為具有串連對準的三組轉(zhuǎn)子-定子的高剪切、三級分散裝置，可用來獲得可分散的輕質(zhì)氣體在液體介質(zhì)中的分散體。例如，轉(zhuǎn)子/定子組合可如圖2所示被配置。經(jīng)過合并的反應物經(jīng)由管道13進入高剪切裝置并進入第一級轉(zhuǎn)子/定子組合。第一級的轉(zhuǎn)子和定子可分別地具有周邊間隔的第一級轉(zhuǎn)子齒和定子齒。離開第一級的粗分散體進入第二級轉(zhuǎn)子/定子組合。第二級轉(zhuǎn)子和定子也可分別地包括周邊間隔的轉(zhuǎn)子齒和定子齒。離開第二級的氣泡尺寸被減小的分散體進入第三級轉(zhuǎn)子/定子組合，該第三級轉(zhuǎn)子/定子組合可包括分別具有轉(zhuǎn)子齒和定子齒的轉(zhuǎn)子和定子。該分散體經(jīng)由管道18離開高剪切裝置。在一些實施方案中，剪切速率沿著流方向260在縱向逐漸增加。例如，在一些實施方案中，在第一級轉(zhuǎn)子/定子組合中的剪切速率大于在隨后的一級或多級中的剪切速率。在其它實施方案中，剪切速率沿著流動方向大體上是恒定的，在每一級內(nèi)的剪切速率大體上是相同的。HSD40的轉(zhuǎn)子可被設定為在與轉(zhuǎn)子直徑轉(zhuǎn)子和所需的尖端速度相稱的速度下旋轉(zhuǎn)。如上所述，高剪切裝置(例如膠體磨或齒緣分散器)在定子和轉(zhuǎn)子之間具有固定間隙或者具有可調(diào)節(jié)的間隙。在該方法的一些實施方案中，通過高剪切裝置的操作，反應物的轉(zhuǎn)運阻力被降低，從而使得反應速度提高超過約5%。在該方法的一些實施方案中，通過高剪切裝置的操作，反應物的轉(zhuǎn)運阻力被降低，從而使得反應速度提高超過約5倍。在一些實施方案中，反應速度超過至少10倍。在一些實施方案中，反應速度超過約10至約ioo倍。在一些實施方案中，HSD40在至少4500ft/min的尖端速度下遞送至少300L/h，并且尖端速度可超過7900ft/min(40m/s)。功耗可為約1.5kW。盡管測量在HSD40內(nèi)的旋轉(zhuǎn)剪切單元或旋轉(zhuǎn)件的尖端處的瞬時溫度和壓力是困難的，但據(jù)估計，在空化條件下，從密切混合的反應物可見局部溫度超過500°C以及壓力超過500kg/cm2。高剪切混合獲得微米級或亞微米級的輕質(zhì)氣體氣泡的分散體。在一些實施方案中，獲得的分散體具有低于約1.5微米的平均氣泡尺寸。因此，經(jīng)由管道18離開HSD40的分散體包括微米級和/或亞微米級的氣泡。在一些實施方案中，平均氣泡尺寸為約0.4微米至約.5微米。在一些實施方案中，獲得的分散體具有低于1微米的平均氣泡尺寸。在一些實施方案中，平均氣泡尺寸小于約400納米，并且有時候可為約100納米。在許多實施方案中，分散休能夠在大氣壓力下保持被分散歷時至少15分鐘。當被分散后，所得的氣體/液體或氣體/液體/固體分散體經(jīng)由管道18離開HSD40并且進入反應器10,如圖1所示。在管道18內(nèi)的分散體在特定的應用中根據(jù)需要在進入容器IO之前可任選地經(jīng)歷進一步的加工(加熱/冷卻)。由于反應物在進入容器IO之前的密切混合，大部分的化學反應可在HSD40內(nèi)發(fā)生。因此，在一些實施方案中，反應器/容器10可主要用于加熱和從未反應的輕質(zhì)氣體和任何產(chǎn)物氣體中分離產(chǎn)物液體。作為替代或者另外，容器IO可充當其中生成大部分有機產(chǎn)物的初級反應容器。例如，在實施方案中，反應器10是包含催化劑固定床的固定床反應器。28催化劑。如果使用催化劑來促進轉(zhuǎn)化反應，則催化劑可作為漿料或催化劑物流經(jīng)由例如管道3被引入到容器10中。作為替代或另外，催化劑可在系統(tǒng)ioo中的別處被添加。例如，催化劑漿料可被注射到管道21內(nèi)。在一些實施方案中，系統(tǒng)100包括閉合的漿料回路，并且管道21可包含從管道16再循環(huán)的液體介質(zhì)、液體產(chǎn)物和/或催化劑。該方法因此還可包括使用氫化催化劑。催化劑可以是表1中所列的MR催化劑中的一種，并且進一步在下文的實施例3中進行討論。表l:催化劑<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>在實施方案中，使用了催化劑MR-34-18或MR-34-18VII。催化劑可包含鐵、釕、鋨、鈷、銠、銥、鎳、鑭、鈀和鉑或其組合中的至少一種。在特定的實施方案中，催化劑包括釕。催化劑可包括羰合釕，其亦稱十二羰基合三釕[Ru3(CO)u]。在實施方案中，使用單一催化劑。在實施方案中，使用超過一種的催化劑。例如，如下文實施例2-4所討論的，根據(jù)該公開可使用十二羰基合三釕和MR-34-18VII。在實施方案中，催化劑包括鈀-二氧化硅。在實施方案中，催化劑使水和/或烴諸如簡單垸烴脫氫，從而產(chǎn)生游離的氫和羥基自由基(在水的情況下)。氫自由基然后使二氧化碳去氧以形成一氧化碳，一氧化碳然后自由地與游離的氫或其它含碳自由基反應。本公開的系統(tǒng)和方法將高剪切和可能的空化作用結(jié)合，以產(chǎn)生不僅有助于產(chǎn)生游離的氫自由基而且可能產(chǎn)生游離的羥基自由基并且甚至可能使二氧化碳直接去氧的條件。在所公開的方法的一些實施方案中，輕質(zhì)氣體和水接觸使水離解的催化劑和/或接觸使二氧化碳和/或垸烴離解的催化劑。這種催化劑一般地用在水煤氣變換反應。水煤氣變換(WGS)反應是公知的催化反應，該反應尤其用于通過CO與水蒸氣(H20)根據(jù)以下的化學計量進行化學反應產(chǎn)生氫氣。CO+H20—C02+H2,(1)其中該反應一般使用催化劑。用于該反應的典型的催化劑基于氧化鐵與鉻在高溫下(約35(TC)的組合或銅和鋅材料在較低溫度下(約200°C)的混合物。脫氫催化劑還包括許多催化復合材料，其包括鉑族組分和選自錫組分、鍺組分、錸組分及其混合物的改性劑金屬組分。例如，有關(guān)的31美國專利Nos.3,632,503、3,755,481和3,878,131公開了包含在多孔載體材料上被承載的鉑族組分、錫組分和鍺組分的催化劑。包括錸的化合物由于它們的脫氫性質(zhì)也是公知的。根據(jù)反應條件和催化劑選擇性而異，可從輕質(zhì)氣體和水通過本文所公開的方法和系統(tǒng)直接生成簡單醇諸如甲醇。在高剪切條件下釋放的氧可用來與所生成的其它自由基反應以生成簡單醇。從甲醇可生成二甲醚。然后二甲醚可直接用作染料或與普通燃料混合。用于包含二氧化碳的輕質(zhì)氣體的方法的總體化學和能量平衡如式2-10所示。式2-9的反應熱從相應的生成熱計算。對于-CH2-單元，生成熱被計算作為辛烷生成熱的八分之一。6H20(1)—6H2(g)+302(g)1.710kJ電能(2)H20(1)—H++OH-(3)2C02(g)+2H2(g)—2CO(g)+2H20(g)86.2kJ熱(4)2CO(g)+4H2(g)—2CH3OH(g)-181.6kJ熱(5)2CH3OH(g)—CH3OCH3(g)+H20(g)-24kJ熱(6)CH3OCH3(g)—2(-CH2-)(g)+H2。(g)-llOkJ熱(7)2C02(g)+2H2(g)—202(g)+2(—CH2—)(1)-229kJ熱平衡(8)4H20(g)—4H20(1)-176kJ冷凝熱(9)2H20(1)+2C02(g)—302(g)+2(—CH2--)(1)1305kJ能量平衡(10)不束縛于任何理論，式8顯示了在C02去氧步驟即步驟4-7后被認為發(fā)生的所有反應的平衡方程和所生成的烴的總量。式9顯示了在工藝中可被再循環(huán)的生成水的冷凝熱。步驟2-6的總化學平衡和所計算的工藝的總能量消耗如式io所示。容器/反應器10可以連續(xù)流或半連續(xù)流的方式操作，或者可以間歇方式操作。使用加熱和/或冷卻設備(例如加熱器Hl)和溫度測量儀器32使容器IO的內(nèi)容物保持在指定的反應溫度。容器內(nèi)的壓力可使用合適的壓力測量儀器進行監(jiān)控，并且容器內(nèi)反應物的水平面可使用液面調(diào)節(jié)器(未示出)進行控制，采用本領域技術(shù)人員已知的技術(shù)進行。使用例如攪拌系統(tǒng)31對內(nèi)容物進行連續(xù)攪拌或半連續(xù)攪拌。在實施方案中，管道16內(nèi)的至少一部分反應混合物(包括液體介質(zhì)、液體產(chǎn)物和任選的催化劑)被再循環(huán)到HSD用于多程操作。管道16可通過管道20流體連接至管道21，用于將管道16的至少一部分內(nèi)容物再循環(huán)到HSD40。如圖1所示，傳熱裝置H2可用來控制管道21的溫度。在容器10內(nèi)的未反應的輕質(zhì)氣體與任何其它的氣體一起經(jīng)由氣體管道17離開容器10。如圖1所示，在實施方案中，從容器IO頂部空間被回收的氣體可經(jīng)過冷凝器30。從容器10中抽出反應器氣體可借助于例如壓縮機50進行。冷凝器30可包括冷卻盤管和冷阱。得自冷凝器30的未冷凝氣體可經(jīng)由管道25被引入到壓縮機50中。被壓縮氣體可經(jīng)由例如管道15被再循環(huán)。管道15可獨立地將被壓縮材料從壓縮機50注射到HSD40中，或進入管道13、管道22和/或管道23中。離開冷凝器30的冷凝的液體產(chǎn)物24從系統(tǒng)中被抽取。在管道24內(nèi)的冷凝的液體包含反應產(chǎn)物，該反應產(chǎn)物可以本領域任何已知方式被利用，例如，進行銷售或者被轉(zhuǎn)化成各種其它的化學產(chǎn)物。溫度。在一些實施方案中，使用所公開的方法包括借助于外部高剪切裝置40進行反應物混合，允許輕質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化成包含含氧化合物、烴或其組合的有機產(chǎn)物。高剪切裝置40內(nèi)的溫度希望低于液體介質(zhì)的閃點。在實施方案中，反應溫度小于22(TC。在一些實施方案中，操作條件包括約IOO'C到約23(TC的溫度。在一些實施方案中，溫度為約30。C到約40。C。在一些實施方案中，溫度為約16(TC到180°C。在一些特定的實施方案中，反應溫度為約155"C到約160°C。在實施方案中，產(chǎn)物組成分布隨著容器10內(nèi)溫度的改而改變，并且可調(diào)節(jié)反應器溫度以獲得所需的產(chǎn)物組成分布。在增加的溫度下，可生成更大量的更低分子量的材料，而在更低的溫度下，可生成更大量的更高分子量的材料。壓力。在一些實施方案中，容器10內(nèi)的反應壓力為約202.65kPa(2個大氣壓)到約5.6MPa-6.1MPa(55-60個大氣壓)。在一些實施方案中，反應壓力為約810.6kPa到約1.5MPa(8個大氣壓到約15個大氣壓)。在實施方案中，容器IO在大氣壓力下或接近大氣壓力下操作。在實施方案中，反應壓力小于約6895kPa(1000psi)?；蛘?，在一些實施方案中，操作壓力小于約3445kPa(500psi)。在實施方案中，操作壓力小于約3100kPa(450psi。在一些實施方案中，操作壓力小于約1030kPa(150psi)。在有些情況下，希望進一步增加輕質(zhì)氣體的轉(zhuǎn)化程度。增加反應壓力使反應速率增加，但是也使構(gòu)成反應器、管路和設備以及輔助裝置的機械零件的磨損程度增加。由外部高剪切混合所提供的優(yōu)異的溶解和/或分散可允許降低操作壓力，同時保持或甚至增加產(chǎn)物生成。多程操作。如圖1所示，可能希望使容器10的內(nèi)容物或其一部分第二次通過HSD40。在該情況下，管道16如所示那樣連接至管道21，從而使得管道16的內(nèi)容物的至少一部分從容器10被再循環(huán)并且通過泵5被泵送進管道13中，并從而進入HSD40內(nèi)?？蓪㈩~外的輕質(zhì)氣體注射到管道13內(nèi)，或者可直接將額外的輕質(zhì)氣體加入到高剪切裝置內(nèi)(未示出)。在其它實施方案中，在管道16內(nèi)的液體的一部分被再循環(huán)到高剪切裝置40之前，管道16內(nèi)的產(chǎn)物可進行進一步的處理(例如從中排出液體產(chǎn)物)d在一些實施方案，可能希望使液體介質(zhì)和包含二氧化碳和/或垸烴的可分散氣體在二次通過HSD40期間經(jīng)過高剪切裝置40，然后將任選的催化劑加入到管道13內(nèi)。多個髙剪切混合裝置。在一些實施方案中，兩個或更多個高剪切裝置如HSD40或以不同方式被配置的高剪切裝置被串連對準，并被用于進一步增強反應。它們可以間歇方式或連續(xù)方式進行操作。在一些其中希望單程或"一回"方法的情況中，使用多個串聯(lián)的高剪切裝置可能是有利的。例如，在實施方案中，在管道18內(nèi)的出口分散體可被供給到第二高剪切裝置內(nèi)。當多個高剪切裝置40串連操作時，可將額外的輕質(zhì)氣體注射到每個高剪切裝置內(nèi)的進口物料物流中。盡管一般不太希望，但是在其中多個高剪切裝置串連操作的實施方案中，可忽賂容器IO。在一些實施方案中，多個高剪切裝置40并聯(lián)操作，并且得自它們的出口分散體被引入到一個或多個容器10中。產(chǎn)物/下游處理。氣體經(jīng)由氣體管道17從容器IO中被排出。在管道17內(nèi)的氣體可包含未反應的輕質(zhì)氣體，H2，以及含氧化合物和/或烴產(chǎn)物。經(jīng)由反應器氣體出口n被排出的氣體可經(jīng)過進一步的處理并且其組分被再循環(huán)。例如，可使用冷阱30進行冷凝和從氣體管道17中排出任何產(chǎn)物含氧化合物和/或烴，它們離開容器IO位于再循環(huán)氣體管道17中。經(jīng)由管道24離開冷凝器30的冷凝物物流可主要包含醇。在實施方案中，在管道24內(nèi)的液體產(chǎn)物冷凝物物流包含甲醇。在實施方案中，在管道24內(nèi)的液體產(chǎn)物冷凝物物流包括大于50%的甲醇。在實施方案中，在管道24內(nèi)的液體產(chǎn)物冷凝物物流包括大于65%的甲醇。在實施方案中，在管道24內(nèi)的液體產(chǎn)物冷凝物物流包括約68%的甲醇。在實施方案中，甲醇和二氧化碳被轉(zhuǎn)化成包含乙醇的有機含氧化合物產(chǎn)物。在一些應用中，經(jīng)由管道25從冷阱30中被排出的未轉(zhuǎn)化的輕質(zhì)氣體被回收并被注射(直接或間接)返回到高剪切裝置40內(nèi)。在管道16內(nèi)的一部分產(chǎn)物可從容器10中被排出。在管道16內(nèi)的有機產(chǎn)物除了液體介質(zhì)之外，還包含液體含氧化合物、烴或其組合。產(chǎn)物物流可主要包含在反應期間生成的烴以及液體介質(zhì)。例如，在實施方案中，在管道16內(nèi)的產(chǎn)物包含在聚乙二醇中的烴。在其中乙垸、丁烷、丙垸和戊垸存在于輕質(zhì)氣體的應用中，在管道16內(nèi)得到的產(chǎn)物可包含比當使用甲烷和二氧化碳時具有更高碳數(shù)的產(chǎn)物。在這種情況下，經(jīng)由管道16被排出的產(chǎn)物可包含更大量的混合的含氧化合物和醛。從產(chǎn)物管道16和/或冷凝物管道24被回收的、包含含氧化合物和/或烴的液體產(chǎn)物然后可被用作燃料或被用作其它化學工藝的原料，如本領域技術(shù)人員已知的。例如，通過該方法生成的甲醇可充當制備甲醛的工藝物料。使用從甲垸生產(chǎn)的液體增強油的采收。低API(粘性)油由于流動性差通常很難采收。目前使用各種技術(shù)來幫助采收API，包括C02、蒸汽和水注射。在鉆取石油中，得自井的天然氣通常用于對井再次增壓以便增強石油的采收。然而，天然氣注射幾乎不能幫助采收在井空間內(nèi)很難移動的低API油。本文公開的系統(tǒng)和方法可用于從產(chǎn)油井中采收石油原油，并特別地用于增加井下油(例如重油)的采收。通過本文所公開的系統(tǒng)和方法，甲烷氣可在井位原地被轉(zhuǎn)化成液體，并用于提高油的采收。在本公開的一實施方案中，得自井口或以其它方式被獲得的天然氣(包含甲烷)通過本文所公開的系統(tǒng)和方法被轉(zhuǎn)化成液體，該液體被注射到井內(nèi)以增強其中的重質(zhì)油料沉積物的采收。在實施方案中，由包含甲垸氣體得到的、并離開系統(tǒng)100位于管道16禾n/或24內(nèi)的有機含氧化合物和其它液體產(chǎn)物被用于提高油的采收。系統(tǒng)100可被裝配到移動式滑道安裝單元上。這種單元可允許氣體轉(zhuǎn)化在偏遠的地方進行，并且過量的氣體可迅速蒸發(fā)?？墒褂酶蟮膯卧?，在其中回收重質(zhì)石油的更大沉積物。輕質(zhì)氣體的轉(zhuǎn)化。在實施方案中，大于約80%的輕質(zhì)氣體經(jīng)由所36公開的方法被轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，并且任何剩余的未轉(zhuǎn)化的輕質(zhì)氣體存在于反應器的頂部空間和/或溶解在液體產(chǎn)物中。在一些實施方案中，大于約90%的輕質(zhì)氣體被轉(zhuǎn)化成有機產(chǎn)物。在一些實施方案中，基本上所有的輕質(zhì)氣體被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。在實施方案中，基本上所有的輕質(zhì)氣體經(jīng)由閉合回路系統(tǒng)的多程操作被轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物。在一些實施方案中，輕質(zhì)氣體包括二氧化碳，并且二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大于約60%。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括二氧化碳并且二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大于約80%。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括二氧化碳并且二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大于約90%。在實施方案中，使用閉合回路系統(tǒng)，在經(jīng)由管道22和/或23的可分散氣體中被進料的基本上所有的二氧化碳被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括甲垸并且甲垸的轉(zhuǎn)化率大于約60%。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括甲垸并且甲垸的轉(zhuǎn)化率大于約80%。在實施方案中，輕質(zhì)氣體包括甲烷并且甲烷的轉(zhuǎn)化率大于約卯％。在實施方案中，使用閉合回路系統(tǒng)，并且被進料到高剪切系統(tǒng)100內(nèi)的基本上所有的甲垸被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。在某些實施方案中，有機含氧化合物的收率大于烴的收率。在實施方案中，有機含氧化合物的收率大于約50%。在一些實施方案中，含氧化合物的收率大于約70%。特征。位于管道18內(nèi)的、在高剪切裝置40內(nèi)產(chǎn)生的分散體中，微米級和/或亞微米級的輕質(zhì)氣體氣泡的表面積的增加導致輕質(zhì)氣體的轉(zhuǎn)化更快和/或更完全。如上所述，另外的優(yōu)點可以是能夠在更低溫度和更低壓力下操作容器10，導致節(jié)約操作成本和/或投資成本。本發(fā)明的優(yōu)點包括但不限于，循環(huán)時間更快，處理量增加，生產(chǎn)成本減少和/或資本消耗減少，這是由于設計了更小的反應器，禾tl/或在更低溫度和/或更低壓力下操作反應器，以及可能減少催化劑。通過HSD40施加的反應物混合的增強可能使得從輕質(zhì)氣體顯著37地生產(chǎn)有機產(chǎn)物。在一些實施方案中，混合的增強導致工藝物流的處理量增加。在一些實施方案中，高剪切混合裝置被并入到已確立的工藝中，從而使得產(chǎn)量增加(即處理量更大)。與試圖通過簡單地增加反應器壓力來提高轉(zhuǎn)化率的一些現(xiàn)有方法相反，由外部高剪切混合所提供的出色的溶解和接觸使得在許多情況下總操作壓力降低，同時保持或甚至增加產(chǎn)物產(chǎn)量。盡管不希望束縛于特定的理論，但是相信高剪切混合的水平或程度足夠增加傳質(zhì)速率，并且還產(chǎn)生局部的非理想的狀態(tài)，這些狀態(tài)使得基于吉布斯自由能理論預測時不會發(fā)生的反應得以發(fā)生。局部的非理想狀態(tài)被認為在高剪切裝置內(nèi)發(fā)生，導致溫度和壓力增加，認為最顯著的增加是局部壓力.在高剪切裝置內(nèi)，壓力和溫度的增加是瞬間的和局部的，并且當離開高剪切裝置時迅速地恢復回到本體或平均系統(tǒng)條件。在一些情況中，高剪切混合裝置誘導具有足夠強度的空化作用，從而使反應物中一種或多種離解形成自由基，其可加強化學反應或使得反應在比通常所需的嚴格程度更低的條件下發(fā)生。空化作用還通過產(chǎn)生局部湍流度和液體微循環(huán)(聲流)而增加輸送過程的速率。關(guān)于在化學/物理加工應用中采用空化現(xiàn)象的綜述提供于Gogate等人的"Cavitation:Atechnologyonthehorizon,"CurrentScience91(No.1):35-46(2006)。在這種非理想狀態(tài)下，二氧化碳和/或烷烴可被離解；以及水和/或簡單烷烴分子被轉(zhuǎn)化成自由基。然后允許自由基重新組合形成烴和含氧化合物。在HSD40中，垸烴經(jīng)過脫氫和/或二氧化碳經(jīng)過去偶可能借助于至少一種合適的催化劑的幫助，以形成反應性的自由基化合物。本文所公開的系統(tǒng)和方法在通過使用高剪切所提供的非理想狀態(tài)下，為將輕質(zhì)氣體實質(zhì)上無排放地轉(zhuǎn)化成有價值的產(chǎn)物作準備。在一些實施方案中，本文所述的系統(tǒng)和方法使得可比先前不使用外部高剪切裝置40的可能方法進行更小和/或更低的資本密集方法的設計。本公開的方法的某些實施方案的可能的優(yōu)點是比現(xiàn)有方法具有降低的生產(chǎn)成本和增加的產(chǎn)量。38通過本文所公開的系統(tǒng)和方法的實施方案獲得的代表性數(shù)據(jù)在下文的實施例1-5中被提供。實施例實施例l:催化劑制備方法上表1中的催化劑MR-34-18在500ml燒杯中制備，使用9克鎢酸銨(99.9。/。純度，得自Sigma-AldrichCo.,St.Louis，MO)禾卩1克硝酸鑭(FisherChemicals,Co.，F(xiàn)airLawn,NJ)，其被溶解在200mL的70-80°C的去離子水中。在單獨的燒杯中，將硝酸鈷(II)六水合物(得自Sigma-AldrichCo.99%純度)溶解在70。C的水中。然后將兩個溶解的鹽溶液合并，并加入30克的氧化錳(IV)(reagentplus，純度為99%，得自Aldrich)，加入lOmL的氫氧化銨(A.C.S.試劑級，得自Sigma-AldrichCo.)以實現(xiàn)堿性pH。將混合物在8(TC加熱并將形成的糊狀物轉(zhuǎn)移到玻璃板中并在被保持在12(TC的烤箱中加熱2-3小時，這樣作導致在氧化錳上形成涂層或薄層。將經(jīng)千燥的催化劑置于坩堝中用于煅燒。在煅燒期間用大氣空氣不斷地吹掃煅燒爐。熔爐最初被設定在30(TC歷時30分鐘，然后斜線升溫到55(TC并歷時2小時。然后將爐溫斜線升溫到86(TC并歷時24小時。然后將煅燒爐冷卻到室溫并從煅燒爐中取出催化劑。將催化劑在研缽中碾碎并在7噸下壓縮以及通過#10目篩(約2微米和0.0661英寸)進行分級。然后將顆粒在惰性條件下在IOO(TC捏合8小時。在冷卻到室溫后，該催化劑準備在反應器中使用。催化劑MR-34-18的XRD顯示了存在以下的金屬氧化物Mn203=MnO+Mn02;Na2W04=Na20+W03;MnW04=MnO+W03;和CoMn204-CoO+Mn02。還鑒定了其它相，諸如MnW04和可能還鑒定了Na2W04。使用其它的原材料來生產(chǎn)具有如表l中所示組成(即原子比)的催化劑。這些包括七鉬酸銨[(NH4)6M07024，4H20]，還稱為鉬酸銨四水合物。實施例2-4:甲烷轉(zhuǎn)化在36天內(nèi)進行實驗，用來評價采用本文所公開的系統(tǒng)和方法進行的含氧化合物和液體烴的生產(chǎn)。所述試驗的實驗記錄在本文中作為附件A被提供。在實驗期間，容器IO的溫度當開始時為15(TC到在實驗的最后一天時為約80°C。當容器IO溫度是80-10(TC時，在7500RPM下的功率儀消耗是0.15KW/h。在冷阱30啟動期間，功耗是0.17KW/h。當溫度達到146X:時，功耗下降到0.14KW/h。在高剪切裝置40上的104Hz(13500RPM)的最大剪切下，在冷PEG上的功耗是0.27KW/h。當溫度為約8(TC到IO(TC時，功耗是0.24-0.25KW/h。在實施例2-5的整個實驗中，除非另有說明，否則氣體混合物是345kPa(50psig)并且包括2:1體積比的甲垸:二氧化碳。輕質(zhì)氣體的最好轉(zhuǎn)化在容器10溫度為約85。C到90。C時被觀察到。實施例2:使用羰合釕進行2:1的甲烷:二氧化碳的高剪切反應將冷阱如圖1所示置于系統(tǒng)100內(nèi)。將五(5)克三羰合釕在125°C溶解在Vi升的PEG中。將該羰合釕/PEG加入到1升PEG中。在試驗開始三小時后，將羰合釕/PEG溶液注射到容器10中，歷時1小時。從冷阱液體24回收液體產(chǎn)物MBM-33-B(液體)并分析二醇類。結(jié)果如表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table>實施例3:使用羰合釕進行2:1的甲烷:二氧化碳的高剪切反應從冷阱氣體25中取得樣品MBM34-2，從容器10產(chǎn)物液體16中取得樣品34-l，以及樣品34-PEG是純的聚乙二醇的樣品。分析了所得物的烴和二醇，結(jié)果如表3所示。表3:MBM34-1,MBM34-2和MBM34PEG試驗方法組分MBM34-1反應器液體MBM34-2冷阱氣體MBM34-PEG純的PEG苯2.72甲苯3.51EPATO-15通過乙基苯7.55GCMS測量的在空氣間-和對-二甲苯8.81中的揮發(fā)性有機化合苯乙烯1.09物，nL鄰-二甲苯9.171,3,5-三甲基苯2.681,2,4-三甲基苯5.74SW-8468015D不可吹掃的有機化合物，mg/kg乙醇BRL*BRL甲醇BRLBRL正丙醇BRL-------BRL叔丁醇BRLBRL乙二醇2780BRLSW-8468015M二醇，二乙二醇2721627353mg/kg三乙二醇152328165424四乙二醇4029444306881,2,4-三甲基苯0.4600.1631,3,5-三甲基苯0.1280.097乙基苯0.1390.329間-和對-二甲苯0.5740.509SW-8468260B揮發(fā)性有機化合物,mg/kgMEK0.2100.490萘BRLBRL正丁基苯BRLBRL正丙基苯0.059鄰-二甲苯0.2490.097二甲苯甲苯0.1310.70142表3:MBM34-1，MBM34-2和MBM34PEG試驗方法組分MBM34-1反應器液體MBM34-2冷阱氣體MBM34-PEG純的PEGTX1005總石油烴，mg/kg1457497>C12-C2835311950>C28-C35BRL------BRL共計C6-C3549882447TX1006總石油烴，mg/kg脂族(>C12-C16)BRLBRL脂族(>C16-C21)BRLBRL芳族(C8-C10)342.049339.020芳族(C10-C12)1569.5641229.302芳族(C12-C16)994.041866.937芳族(C16-C21)1566.368BRL*BRL:低于可記錄極限從冷阱液體24中取得樣品MBM-34D和MBM-34F，參見本文隨附的附件A的描述。樣品的分析結(jié)果如表4所示。表4:MBM34-1,MBM34-2和MBM34試驗方法組分MBM34-D冷阱MBM34-F冷阱SW-8468015D不可吹掃的有機化合物，mg/L乙醇146125甲醇20202884正丙醇13.920.9叔丁醇BRI^BRLSW-8468015M二醇，mg/L乙二醇1136313147二乙二醇3475231944三乙二醇5141754701四乙二醇64274104596SW-8468260B揮發(fā)性有機化合物，mgZL1，2，4-三甲基苯0.258BRL1，3，5-三甲基苯BRLBRL乙基苯BRLBRL間-和對-二甲苯0.260BRLMEK11.64.29萘0.156BRL正r基苯BRLBRL43表4:MBM34-1，MBM34-2和MBM34<table>tableseeoriginaldocumentpage44</column></row><table>*BRL:低于可檢測極限實施例4:在石蠟油中使用鈀二氧化硅催化劑進行2:1的甲垸:二氧化碳和單獨的甲烷的高剪切反應從冷阱24中取得樣品MBM-35B水和MBM35-TagA水，參見本文隨附的附件A的描述。樣品的分析結(jié)果如表5所示。表5:MBM35-B水和MBM35-TagA水試驗方法組分MBM35-B冷阱液體MBM35-TagA冷阱液體SW-8468015D不可吹掃的有機化合物，mg/L2-丙醇BRL*BRL乙醇26482036異丁醇66.941.4甲醇11471602正丁醇881828正丙醇14881180仲丁醇474447叔丁醇58.472.5SW-8468015M二醇，mg/L乙二醇27612846二乙二醇28424747三乙二醇25684367四乙二醇7741644SW-8468260B揮發(fā)性有機化合物，mg/L1,2,4-二甲基苯BRLBRL.U,5-三甲基苯BRLBRL乙基苯BRLBRL間-和對-二甲苯BRLBRLMEK386783荼BRLBRL正丁基苯BRLBRL正丙基苯BRLBRJL鄰-二甲苯BRXBRL二甲苯BRLBRL甲苯BRLBRLTX1005總石油徑，mg/LC6-C)215561255>C12-C2836552460>C28-C359311418共計C6-C3561425133TX1006總石油烴，mg/L脂族(>C6-C8)BRLBRL脂族(>C8-C10)38.461.7脂族(>C10-C12)92.2121.7脂族(>C12-C16)549.3387.745<table>tableseeoriginaldocumentpage46</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage47</column></row><table>*BRL:低于可檢測極限實施例5:高剪切乙烷轉(zhuǎn)化對于該實施例，使用的設備構(gòu)造與實施例2-4中所用的設備構(gòu)造相同。容器IO上的攪拌器在1000RPM下工作。高剪切裝置40在13,500RPM下工作。容器IO保持在15(TC和345kPa(50psi)下。將六升熔融的、數(shù)均分子量Mn為850-950的聚乙二醇(SigmaAldrich)與2千克的鈀催化劑(0.5重量％Pd，由Si02承載)和5克的十二羰基合三釕(SigmaAldrich)—起置于容器10中。啟動所有三個加熱器(H1，H2，H3)，齒輪泵5和HSD40。將系統(tǒng)IOO關(guān)閉并用C02吹掃三次，并啟動氣體壓縮機(從容器10的頂部抽取氣體到HSD40的進口管道22中)。將包含約2:1的流量比的乙烷和C02的氣體物料引入到容器10的頂部。在向容器10中注射和不注射1升的水下進行類似的操作。在12小時后，終止實驗并從冷阱30中取得樣品并進行分析。結(jié)果如表7所示，MBM39-A得自未注射水的試驗，和MBM39-W得自注射水的試驗。表7:MBM39-A和MBM39-AW冷阱液體試驗方法<table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table>實施例6:高剪切丙烷轉(zhuǎn)化使用與實施例5類似的條件和設備，用丙烷氣體代替乙垸進行試驗。在向容器10中注射和不注射1升的水的下進行類似的操作。在12小時后，終止實驗并從冷阱30取得樣品并進行分析。結(jié)果如表8所示，MBM39-B得自未注射水的試驗，和MBM39-BW得自注射水的試驗。表8:MBM39-B和MBM39-BW冷阱液體試驗方法組分MBM39-BMBM39-BWSW-8468015D不可吹掃的有機化合物，mg/L2-丙醇BRL*BRL乙醇56947.1異丁醇BRLB虹甲醇5949482正丁醇BRJLBRL正丙醇96.5BRL仲丁醇BRLBRL叔丁醇BRLBRLSW-8468015M二醇，mgZL乙二醇152291282二乙二醇222702937三乙二醇71122679四乙二醇51371648SW-8468260B揮發(fā)性冇機化合物，mg/L1,2,4-三甲基苯1.38BRLm-&p-二甲苯0.606BRLMEK19.953.6乙酸甲酯3.408BRL萘1.79BRJL鄰-二甲苯0.527BRL二甲苯1.133BRLTX1005總石油烴，mg/LC6-C12BRLBRL>C12-C28229152351>C28-C35BRLBRL共計C6-C35229152351*BRL:低于可檢測極限實施例7:高剪切丁垸轉(zhuǎn)化49使用與實施例5類似的條件和設備，用丁烷氣體代替乙垸進行試驗。在試驗期間，將1升的水注射到容器10中以幫助進行存在的有機物的蒸汽脫除。分析結(jié)果如表9所示。表9:MBM39-CW冷阱液體<table>tableseeoriginaldocumentpage50</column></row><table>*BRL:低于可檢測極限盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選方案，但是可由本領域技術(shù)人員對其進行修飾而不脫離本發(fā)明的精神和教導。本文所述的實施方案只是示例性的，而非限制性的。本文所公開的本文的許多變體和修飾是可能的并處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。當清楚表明數(shù)值范圍或限制時，這些表述范圍或限制應被理解為包括落入所明確表述的范圍或限制內(nèi)的相同數(shù)量級的疊代范圍和限制(例如約1至約10，包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。關(guān)于權(quán)利要求中任何要素使用的術(shù)語"任選"是指題述要素是需要的或者是不需要的。二種選擇意在被涵蓋在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。使用更上位概念諸如包括、包含、具有等，應被理解為對更狹義的術(shù)語諸如由…組成、基本上包含、實質(zhì)上包含等的支持。因此，本發(fā)明的保護范圍不受上述說明書的限制，而是只受權(quán)利要求書的限制，該保護范圍包括權(quán)利要求所述主題的所有的等價體。每個權(quán)利要求作為本發(fā)明的實施方案被并入本說明書中。因此，權(quán)利要求書是進一步的描述并且是本發(fā)明的優(yōu)選方案的附加。本文引用的所有的專利、專利申請和出版物的公開作為參考并入木文，并入程度為它們?yōu)楸疚乃龅哪切┨峁┝耸纠缘摹⒊绦蛏系幕蚱渌敿毜难a充。附件A:實施例2-4的實驗記錄第l天使用甲烷和氧氣和少量氫(約h2的CO,和甲垸，經(jīng)過調(diào)節(jié)器)進行試驗。7:00取6升的聚乙二醇取1升并向PEG中加入135克的MR34，該MR34已經(jīng)過碾碎，并將所有6升加入到容器/反應器10中。注意，加入總共5i/2升，其余的1'/2升用于后面的注射。7:20使用壓縮機50啟動泵5以將容器IO抽真空。用氧氣吹掃。7:25在0.17KW/h剪切。7:35溫度5rC。繼續(xù)用氧氣吹掃。7:40在冷凝器30上的頂部凸緣處發(fā)生泄漏。管道停止運行。.9:15維修結(jié)束。啟動在線泵5。9:20在容器10中布置68.9(10psig)的氧氣。在6(TC啟動甲烷。9:27容器10，75°C，壓力為276kPa(40psig)。9:45容器10，溫度U6。C，壓力為310kPa(45psig)。所有三個加熱器H1、H2和H3全部啟動。11:10溫度153。C，345kPa(50psig)。11:30抽出3袋氣體試樣MBM-32-l。溫度185。C，172kPa(25psig)。11:35關(guān)閉一個加熱器。溫度192。C，345kPa(50psig)。12:00現(xiàn)在將試驗改為只注射C02和甲烷氣。溫度168。C，壓力0kPa(0psig)。PM開始注射含有羰合釕的混合物。12:00取得樣品MBM-32B(在羰合釕之前)。12:00取得新鮮的聚乙二醇800毫升并加入5克的羰合釕并將其加熱到125'C以使其溶解。然后將其注射到反應器中并用800毫升新鮮聚乙二醇沖刷。在1小時內(nèi)注射到反應器中。l:00羰合釕注射結(jié)束。開始將C02+甲烷投放到反應器中。1:00容器10，148。C，壓力為0kPa(0psig)。啟動兩個加熱器。樣52品甲烷氧氣MBM-32-A。1V4小時樣品。2:10溫度14rC，276kPa(40psig)。啟動兩個加熱器。3:10抽出樣品MBM-32C。容器10，溫度146。C，壓力為345kPa(50psig)。需要4K分鐘使壓力從414kPa-276kPa(60-40psig)。8:00關(guān)閉加熱器。溫度I5(TC，414kPa(60psig)。8:25溫度U2。C，345kPa(50psig)。0.14KW/h。第2天MBM-33:繼續(xù)MBM-32，不同之處在于從容器10到壓縮機50進口之前加入串聯(lián)的冷凝器30。9:30泵5，剪切裝置，混合器31串連。溫度39t:。所有3個加熱器全部啟動。功率0.16KW/h。9:40將5袋(IO磅)冰放入冷凝器30(圓筒)中，被浸沒。9:48溫度77。C，壓力379kPa(55psig)。11:00檢驗分離罐中的液體。11:00溫度95T，啟動l個加熱器。檢查沸點聚乙二醇。>20(TC。升高熱開關(guān)，所有三個加熱器啟動。12:30溫度146。C，壓力345kPa(50psig)，0.15KW/h。抽出氣體樣品MBM-33-lTag。12:45從冷阱抽出液體樣品。MBM-33-A。送到實驗室。2:45溫度146°C，壓力345kPa(50psig)，0.14KW/h，啟動2個加熱器。將得自冷阱的樣品MBM-33-B送到實驗室。3:30溫度126。C，壓力345kPa(50psig)，0.15KW/h。抽出反應器樣品MBM-33-C。MBM-33-B樣品用于Dr.Anthony。8:30當天關(guān)閉運行。第3天在MBM-33后繼續(xù)MBM-348:35啟動C02+甲烷。53溫度26。C。啟動時容器1的壓力為OkPa(Opsig)，0.16KW/h。12:00溫度15(TC。抽出液體的樣品送到實驗室。3:55關(guān)閉運行。溫度109。C，壓力345kPa(50psig)。第6天:星期一繼續(xù)MBM-34。7:25啟動泵5，啟動剪切40，將冰置于冷阱30中。功率0.17KW/h。AM容器10的壓力為13.8kPa(2psig)，溫度18°C。啟動所有三個加熱器。繼續(xù)注射C02+氫氣。8:00溫度102。C，壓力345kPa(50psig)，0.15KW/h。仍然加熱。啟動所有三個加熱器。9:00達到最佳的溫度150°C，壓力345kPa(50psig)，0.15KW/h。注意啟動2K個加熱器以保持150°C。1:25溫度15。C，壓力345kPa(50psig)，0.14KW/h。PM注水之前從冷阱抽出樣品。水之前的TagMBM-34-B。開始注入水，極低速率，以觀察效果。l:30燒杯中有1850mL水。2:01燒杯中有1799mL水。消耗51mL。3:30關(guān)閉運行。溫度120°C。第7天:使用CO,+甲烷繼續(xù)MBM-34。今天進料H，O、甲烷、CO，。7:00溫度78。C。在燒杯中開始注水1600mL。7:10溫度79。C。功率0.15KW/h。10:40不啟動加熱器。溫度79。C，壓力345kPa(50psig)，燒杯中剩有900mL水。功率0.15KW/h1:00PM共計水1400mL，泵退出，啟動加熱以確保沒有水。l:25溫度132。C。取出500mL液體。功率0.14KW/h。壓力345kPa(50psig)。得自冷阱液體的150mL樣品，標記為-TagMBM-34-D。2:30溫度158°〇，壓力345kPa(50psig)，冰溶解，關(guān)閉加熱器。54第8天:繼續(xù)MBM-34。AM3'/2升聚乙二醇-將其注入容器IO管道3中。向容器10的頂部附加額外的9(T仰角以充當擋板，從而減少二醇遺留物進入冷阱30。9:15啟動泵5，啟動剪切40，60Hz。將所有管道用C02吹掃通過反應器進口3。9:25將加熱器H1、H2、H3啟動一目標溫度IO(TC，壓力345kPa(50psig)。功率0.16KW/h。溫度21。C，壓力345kPa(50psig)。10:55每小時注入900毫升的聚乙二醇。注意l.將純的聚乙二醇送到實驗室。2.氣體樣品MBM34-2。3.反應器樣品MBM34-111:15溫度102。C，壓力345kPa(50psig)，功率0.15KW/h。只啟動1個加熱器2:00溫度100。C，壓力345kPa(50psig)，功率0.15KW/h。排空冷阱30-tagMBM-34-E第9天繼續(xù)MBM-34。7:10啟動泵5，剪切40和壓縮機50。AM溫度19°C。7:50溫度98。C，壓力345kPa(50psig)，啟動1K個加熱器。功率儀0.15KW/h。冷阱30上的壓力為283kPa(41psig)。l:30溫度98°C，壓力352kPa(51psig)，啟動1K個加熱器。功率儀0.15KW/h。PM3:30關(guān)閉運行。第12天繼續(xù)MBM-34:增加剪切超過60赫茲。8:00AM在線剪切功率0.16KW/h，在60Hz。9:40溫度100。C。60Hz增加至lj104Hz，0.15KW/h，壓力345kPa(50psig)。9:45剪切機40上的壓力為104Hz。功率0.15KW/h。55注意功率儀0.26KW/h，在104Hz。10:20104Hz，0.25KW/h，溫度95。C,壓力345kPa(50psig)。10:3095°C。24KW/h，104Hz,反應器壓力345kPa(50psig)，冷阱壓力289.6kPa(42psig)。12:00功率0.24KW/h，反應器壓力345kPa(50psig)，溫度95°C，冷阱30壓力282.7kPa(41psig)。PM3:10略超過l個加熱器，溫度95。C，功率0.23KW/h，反應器壓力345kPa(50psig)。3:30關(guān)閉運行。第13天繼續(xù)MBM-34。7:05啟動系統(tǒng)-在最大104Hz下的剪切40，啟動泵5，啟動混合器31，容器10溫度25。C，壓力137.9kPa(20psig)。AM供應氣體C02+甲垸。功率0.26KW/h。l:25功率0.23KW/h，啟動1%個加熱器。容器10壓力345kPa(50psig)，104Hz.PM從冷阱30抽出樣品。冰袋中的TagMBM-34-F。3:30關(guān)閉運行。第14天繼續(xù)MBM-34。7:40啟動剪切泵5。AM今天目標溫度120°C。9:05溫度為120°C，氣體攝取非常小。使溫度降到95'C。9:05溫度lirC，功率0.23KW/h,容器10壓力345kPa(50psig)。10:00溫度達到85°C-90°C。在高剪切下的氣體利用最好。11:5579°C-80°C，P/2個加熱器，壓力345kPa(50psig)。功率0.24KW/h。3:30PM關(guān)閉運行-今天排出極少的液。第15天繼續(xù)MBM-34。7:00啟動溫度20°C，壓力137.9kPa(20psig)。AM啟動加熱器一目標溫度80°C。高剪切104Hz。10:20溫度SO。C，容器10壓力345kPa(50psig)，功率0.23KW/h。第16天繼續(xù)MBM-34。2:00PM盡可能高地升高溫度。3:00溫度135'C，關(guān)閉加熱器，排空冷阱30接收器。3:30關(guān)閉運行。第17天繼續(xù)MBM-34。7:00啟動泵5，啟動剪切機40—104Hz。AM溫度25。C。今天的目標溫度是80°C。7:35溫度80。C，功率0.23KW/h，壓力345kPa(50psig)。1:00PM溫度80。C，壓力345kPa(50psig)，功率0.23KW/h。2:30使用3個加熱器將溫度升高到13(TC直到將甲醇蒸出進入冷阱30。第18天繼續(xù)運行一整天。第19天繼續(xù)運行一整天。第20天完成MBM34:運行一整天。中午泵密封泄漏。停工-排空容器10。替換軸和密封。第29天MBM35:CO，和甲烷。在500mLSK4類油中混合195克的鈀二氧化硅(Pd/Si)。第30和31天不斷地混合PdSi/4類油混合物，在整個周末，在1800RPM下，得到細催化劑(60小時)。第32天繼續(xù)MBM35。8:15在容器10中放置3升SK油并加入含有含有催化劑的500mLSK。AM啟動混合器31和泵5，以實現(xiàn)剩余的7升油的添加。8:25泵剪切處于最大105Hz并且啟動所有三個加熱器。目標溫度是20(TC。保持從冷阱30吹掃氣體。8:30所有氣體啟動，管道溫度38"C。8:30功率儀0.24KW/h。功率儀累加26KW。壓縮機50在線。8:40完成在冷阱30的頂部從容器10吹掃氣體。溫度是5(TC。8:55溫度是65'C。從容器10的夾套送水。功率是0.24KW/h。啟動所有三個加熱器HI,H2,H3。9:15容器10溫度是IO(TC。9:20容器10溫度是109°C。功率是0.24KW/h。10:05關(guān)閉加熱器-溫度155°C。10:12啟動加熱器。關(guān)閉壓縮機以升高溫度到200°C。溫度是137°C。10:22溫度是144。C。10:35儀表上的甲烷讀數(shù)是2300.5sccm。儀表上的002讀數(shù)是185.5CFM。溫度是159°C。10:45溫度是165°<3。功率儀讀數(shù)是0.23KW/h。10:50C02的累加讀數(shù)是96370。12:15溫度是186'C。換到新的甲烷桶。功率是0.23KW/h。PM累加讀數(shù)是27KW.I:00溫度是183。C。2:00甲垸桶在1700。溫度是197"C。功率0.23KW/h。累加功率是27KW.2:20溫度是20rC。功率是0.23KW/h。甲烷讀數(shù)是2300.8SCCM.CO2是200CFM。第33天繼續(xù)MBM35.9:15AM從冷阱抽出樣品-Tag:MBM35-A。第35天繼續(xù)MBM35.9:20AM抽出氣體樣品-Tag:MBM35-1。9:30從冷阱抽出樣品--Tag:MBM35-B水。從反應器抽出樣品--Tag:MBM35-B油。第36天完成MBM35.8:45AM抽出冷阱樣品—Tag:MBM35-D。抽出反應器樣品-Tag:MBM35-E。抽出氣體樣品-Tag:MBM35-2。關(guān)閉運行。59權(quán)利要求1.從包括二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和甲醇中一種或多種的輕質(zhì)氣體生產(chǎn)選自C2+烴、含氧化合物及其組合中至少一種的產(chǎn)物的方法，該方法包括形成輕質(zhì)氣體在液體物料中的分散體，其中該分散體至少部分地使用高剪切力被形成，并且其中液體物料和輕質(zhì)氣體中至少一種是氫來源。2.權(quán)利要求1的方法，其中形成分散體包括產(chǎn)生具有約0.1到約1.5微米的平均直徑的輕質(zhì)氣體的氣泡。3.權(quán)利要求l的方法，其中形成分散體包括使輕質(zhì)氣體和液體物料的混合物經(jīng)歷大于約20,000s"的剪切速率。4.權(quán)利要求1的方法，其中高剪切力使用至少一個高剪切裝置被產(chǎn)生，該高剪切裝置包含至少一個發(fā)生器，該發(fā)生器包含定子和互補的轉(zhuǎn)子。5.權(quán)利要求4的方法，其中形成分散體包括大于5.0m/s(1000ft/min)的轉(zhuǎn)子尖端速度。6.權(quán)利要求4的方法，其中至少一個高剪切裝置在分散體形成期間在轉(zhuǎn)子的尖端處產(chǎn)生至少約1034.2MPa(150,000psi)的局部壓力。7.權(quán)利要求4的方法，其中至少一個高剪切裝置在分散體形成期間的能量消耗大于1000W/m3。8.權(quán)利要求l的方法，其中分散體還包含催化劑。9.權(quán)利要求8的方法，其中催化劑包括釕。10.權(quán)利要求1的方法，還包括將分散體引入到包含催化劑床的固定床反應器中。11.生產(chǎn)包括選自液體含氧化合物、C2+烴及其組合中至少一種的產(chǎn)物的方法，該方法包括使包含包括二氧化碳、甲烷或二者的輕質(zhì)氣體和液體介質(zhì)的流體混合物經(jīng)歷大于20,000s"的剪切速率以產(chǎn)生輕質(zhì)氣體在液體連續(xù)相中的分散體，其中該分散體至少部分地使用至少一個高剪切裝置被形成，該至少一個高剪切裝置被配置為產(chǎn)生輕質(zhì)氣體的氣泡在液體介質(zhì)中的分散體；和將分散體引入到反應器中，包括選自液體含氧化合物、C2+烴及其組合中至少一種的產(chǎn)物從該反應器中被排出。12.權(quán)利要求11的方法，還包括將反應器產(chǎn)物分離成氣體物流和包含液體產(chǎn)物的液體產(chǎn)物物流；和l將至少一部分氣體物流再循環(huán)到外部高剪切裝置。13.權(quán)利要求ll的方法，其中分散體中的輕質(zhì)氣體氣泡的平均氣泡直徑為約0.1到約1.5微米。14.權(quán)利要求ll的方法，其中分散體還包含至少一種催化劑。15.將包括二氧化碳、甲垸、乙垸、丙烷、丁烷或其組合的輕質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化成包括選自含氧化合物、C2+烴及其組合中至少一種的產(chǎn)物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少一個高剪切混合裝置，該高剪切混合裝置包含至少一個發(fā)生器，該發(fā)生器包含以剪切縫隙分隔開的轉(zhuǎn)子和定子，其中剪切縫隙是在轉(zhuǎn)子和定子之間的最小距離，并且其中高剪切混合裝置能夠產(chǎn)生大于22.9m/s(4,500ft/min)的轉(zhuǎn)子尖端速度；和泵，其被配置用于將包含輕質(zhì)氣體和液體介質(zhì)的混合物遞送到高剪切混合裝置。16.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，還包括被布置在至少一個高剪切混合裝置和泵之間的反應器，該反應器包含產(chǎn)物出口和被配置為從至少一個高剪切裝置的分散體出口接收分散體的進口。17.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中至少一個高剪切裝置包含至少兩個發(fā)生器。18.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中由一個發(fā)生器提供的剪切速率大于由另一個發(fā)生器提供的剪切速率。19.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中至少一個高剪切混合裝置被配置用于產(chǎn)生輕質(zhì)氣體氣泡在包括液體介質(zhì)的液相中的分散體；其中分散體具有平均氣泡直徑小于400納米的氣泡。20.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，包含至少兩個高切剪混合裝置。全文摘要本發(fā)明提供了通過形成輕質(zhì)氣體在液體物料中的分散體而從包括二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和甲醇中一種或多種的輕質(zhì)氣體生產(chǎn)包括選自C₂₊烴、含氧化合物及其組合中至少一種的產(chǎn)物的方法，其中分散體至少部分地使用高剪切力被形成并且其中液體物料和輕質(zhì)氣體中至少一種是氫來源。還提供了用于實施所述方法的系統(tǒng)。文檔編號C07C31/04GK101687176SQ200880021961公開日2010年3月31日申請日期2008年6月25日優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日發(fā)明者易卜拉西姆·巴蓋爾扎德,格雷戈里·博爾西格,阿巴斯·哈桑,阿齊茲·哈桑,雷福德·G·安東尼申請人:Hrd有限公司