[发明专利]分级膜氧化反应器系统

权利要求书

1.离子传输膜氧化系统，包含

(a)两个或更多个膜氧化级，每级包含反应域、氧化域、将反应 域和氧化域分隔开的一个或多个离子传输膜、反应气体入口区、反应 气体出口区、氧化气体入口区和氧化气体出口区；

(b)置于每对膜氧化级之间的级间反应气体流道，其中，级间 反应气体流道被配置为将每对膜氧化级中第一级的反应气体出口区 与该对膜氧化级中第二级的反应气体入口区流动连通，使级间反应气 体能够从第一级流至第二级；和

(c)一个或多个反应级间进料气体管线，每一管线都与任何级间 反应气体流道流动连通，或与接受级间反应气体的任何膜氧化级的反 应域流动连通。

2.权利要求1的系统，其包含置于任何反应域内和/或任何对膜 氧化级之间的级间反应气体流道中的一种或多种催化剂。

3.权利要求2的系统，其中一种或多种催化剂选自：氧化催化剂、 蒸汽重组催化剂、二氧化碳重组催化剂和水煤气变换催化剂。

4.权利要求1的系统，包含2至100级，包括端值。

5.权利要求1的系统，包含多于100级。

6.权利要求1的系统，包含压力容器，其中置有两个或更多个膜 氧化级。

7.权利要求6的系统，其中两个或更多个膜氧化级包含第一级和 最后一级，其中所述压力容器具有与第一级的反应气体入口区流动连 通的反应进料入口、与最后一级的反应气体出口区流动连通的产物气 体出口、与两个或更多个膜氧化级的氧化气体入口区流动连通的氧化 气体入口、与两个或更多个膜氧化级的氧化气体出口区流动连通的氧 化气体出口，和与置于任何两个邻近的膜氧化级之间的级间反应气体 流道流动连通的级间反应气体入口。

8.产生氧化产物气体的方法，包含

(a)提供离子传输膜氧化系统，所述系统包含

(1)两个或更多个膜氧化级，每级包含反应域、氧化域、将反 应域和氧化域分隔开的一个或多个离子传输膜、反应气体入口区、反 应气体出口区、氧化气体入口区和氧化气体出口区；

(2)置于每对膜氧化级之间的级间反应气体流道，其中级间反 应气体流道被配置为将每对膜氧化级中第一级的反应气体出口区与 该对膜氧化级中第二级的反应气体入口区流动连接，使级间反应气体 能从第一级流至第二级；和

(3)一个或多个反应级间进料气体管线，每一管线都与任何级 间反应气体流道流动连通，或与接受级间反应气体的任何膜氧化级的 反应域流动连通；

(b)向两个或更多个膜氧化级中第一级的反应气体入口区引入 一种或多种反应进料气体；

(c)向两个或更多个膜氧化级中任何氧化气体入口区引入氧化气 体；

(d)向置于邻近的膜氧化级之间的级间反应气体流道中，或向 接受级间反应气体的任何级的任何反应域中，引入反应级间进料气 体；和

(e)从两个或更多个膜氧化级中最后一级的反应气体出口区提取 氧化产物气体。

9.权利要求8的方法，其中第一反应进料气体包含甲烷，第二反 应进料气体包含蒸汽。

10.权利要求9的方法，其中反应级间进料气体和第一反应进料 气体提供作为同样的反应气流的一部分。

11.权利要求9的方法，其中反应级间进料气体和第一反应进料 气体由不同的来源获得。

12.权利要求11的方法，其中反应级间进料气体包含二氧化碳。