[发明专利]分级膜氧化反应器系统

权利要求书

1.操作离子传输膜氧化系统的方法，其包含

(a)将一种或多种反应气体引入离子传输膜氧化系统的反应域，其中一种或多种反应气体至少包含甲烷和二氧化碳；

(b)将含氧气体引入离子传输膜氧化系统的氧化域；

(c)通过离子传输膜，使氧从氧化域渗透入反应域，并在所述反应域中使氧与反应气体中一种或多种组分反应；和

(d)维持流入反应域的反应气体中的二氧化碳分压小于二氧化碳分压的临界阈值p_CO2*，其中p_CO2*定义为：当二氧化碳分压高于该值时，离子传输膜中的材料会与二氧化碳反应并分解。

2.权利要求1的方法，其中所述离子传输膜氧化系统包括各自含有离子传输膜的多个反应器级，每级中的反应转化被控制，每级中的通过离子传输膜渗透的氧的量保持足够低，从而防止每级中的离子传输膜中过高的氧空位梯度，而与每级中的离子传输膜接触的二氧化碳的分压维持低于临界分压。

3.权利要求1的方法，其中所述离子传输膜氧化系统是反应分级膜氧化反应器系统。

4.权利要求3的方法，其中所述反应分级膜氧化反应器系统具有级间引入二氧化碳，其中控制该级间引入二氧化碳，使反应分级膜氧化反应器系统的所有级中的二氧化碳的分压都保持低于p_CO2*。

5.权利要求1的方法，其中在所述离子传输膜氧化系统中的总的期望的反应转化率是通过使用串联的多个反应器级而实现的，在其中操作每级，使每级中反应转化的程度控制在选定值，并且其中将一种或多种反应气体部分引入离子传输膜氧化系统的两个或更多级中。

6.权利要求5的方法，其中所述一种或多种反应气体包括来自下游合成转化过程的循环气体，其中循环气体被引入以增加总体反应气体转化率，这种循环气体提供在所述一种或多种反应气体中的二氧化碳。

7.权利要求6的方法，其中所述一种或多种反应气体包括来自下游合成转化过程的循环气体，以进一步控制离子传输膜氧化系统的选定级中的温度。

8.权利要求5的方法其中所述一种或多种反应气体包括来自下游合成转化过程的循环气体，以控制离子传输膜氧化系统的选定级中的温度，这种循环气体提供在所述一种或多种反应气体中的二氧化碳。