混合器/流動分布器相關申請的交叉引用本申請要求于2011年12月20日提交的U.S.S.N.臨時申請?zhí)?1/578,086和于2012年2月7日提交的EP申請?zhí)?2154200.5的標題為“混合器/流動分布器”的優(yōu)先權,該文獻的整個公開內(nèi)容引入本文供參考。技術領域本發(fā)明涉及混合器/流動分布器和它們的應用,例如在再生反應器中的應用。本發(fā)明涵蓋用于控制氧化,例如用于使反應器,例如再生性逆流反應器熱再生的方法和設備。
背景技術:燃燒可以用于使用于循環(huán)高溫化學的反應器,例如再生反應器再生。通常,再生反應器循環(huán)是對稱(反應化學與再生化學相同)或不對稱的(反應化學和再生化學不同)。一類不對稱再生反應器,例如用于熱解的那些,包括第一和第二區(qū),其中每個區(qū)包含至少一個再生床。在放熱氧化步驟中例如如下加熱該反應器(或再生):將燃料和氧化劑傳導至位于第一和第二區(qū)之間的混合-分布區(qū),在混合-分布區(qū)中混合和分布該燃料和氧化劑,使該燃料和氧化劑燃燒,然后將該燃燒產(chǎn)物傳導穿過第二區(qū)并離開反應器。在熱解步驟期間,將熱解原料傳導穿過第二區(qū),然后穿過第一區(qū),從而將該熱解原料熱解并將熱從第二區(qū)傳送到所述第一區(qū)。一些再生反應器將燃料和/或氧化劑直接地輸送至混合-分布區(qū),而沒有讓那些料流穿過所述第一或第二區(qū)。現(xiàn)有技術參考文獻公開了經(jīng)由穿入反應器系統(tǒng)的噴嘴、分布器或燃燒器將燃料和/或氧化劑導入,該反應器系統(tǒng)使用一般垂直于反應流向并通常穿過反應器容器側壁的裝置。例如,在常規(guī)Wulff裂化爐中的放熱步驟期間,空氣軸向流過再生體,并且經(jīng)由穿入爐子側面的噴嘴導入燃料,以與空氣(燃燒和釋放熱)在再生體之間的開放區(qū)中結合。再生反應器的一個特征是通過將產(chǎn)物熱直接地同流換熱(recuperating)到原料中而以高效率執(zhí)行反應。將燃料或氧化劑經(jīng)由在反應器以外的噴嘴、分布器或燃燒器徑向地導入是不利的,原因在于再生反應器系統(tǒng)不用來將該反應物料流預加熱。換言之,讓燃料和/或氧化劑的一些部分繞過再生反應器系統(tǒng)將降低反應器系統(tǒng)的效率。已經(jīng)嘗試經(jīng)由軸向布置在一個或多個再生床內(nèi)的導管將燃料和/或氧化劑引導至在再生反應器中間或在再生反應器中間附近的位置。例如,美國專利號4,240,805公開了使用軸向布置在再生床內(nèi)的管子將氧化劑(空氣)運載至在再生流路中間附近的位置。這將熱朝重整區(qū)輸送。最近,美國專利號7,815,873公開了經(jīng)由在第一區(qū)內(nèi)的基本上平行的流路將燃料和氧化劑提供給位于混合-分布區(qū)中的混合器-分布器。該混合-分布區(qū)位于第一和第二再生區(qū)之間,并且該混合器-分布器包括會聚和發(fā)散區(qū)以改進反應器的熱效率。希望進一步的改進。
技術實現(xiàn)要素:發(fā)明概述在一個實施方案中,本發(fā)明涉及再生方法,包括:(a)經(jīng)由至少一個第一導管傳導燃料和經(jīng)由至少一個第二導管傳導氧化劑,所述第一和第二導管位于反應器系統(tǒng)的同流換熱區(qū)(recuperationzone)中;(b)使所述燃料的至少一部分與所述氧化劑的至少一部分在混合-分布區(qū)中結合并反應以產(chǎn)生熱和第一反應產(chǎn)物,所述混合-分布區(qū)位于(i)所述反應器系統(tǒng)中和(ii)所述同流換熱區(qū)下游和反應區(qū)上游,所述混合-分布區(qū)包括具有MD≤15.0%,壓降≤0.3巴(絕對)和總燃料-氧化劑流量≥10.0kg/hr的混合器-分布器;和(c)將所述反應產(chǎn)物傳導穿過所述反應區(qū)并將所述熱的至少一部分從所述反應產(chǎn)物轉移至所述反應區(qū)。在又一個實施方案中,本發(fā)明涉及烴轉化方法,包括:(A)為反應器提供燃料和氧化劑,所述反應器包括至少一個混合器-分布器;(B)將所述燃料和氧化劑沿燃料-氧化劑流動方向轉移至所述混合器-分布器;(C)在所述混合器-分布器中混合和分布所述燃料-氧化劑流體并使所述氧化劑的至少一部分與所述燃料的至少一部分放熱反應以足夠?qū)⑺龇磻鞯闹辽僖徊糠旨訜嶂痢?00℃的溫度,所述混合器-分布器包括:(i)至少一個第一擋板和多個第一孔,所述第一擋板和多個第一孔布置在所述混合器-分布器中的第一位置;(ii)至少一個第二擋板和至少一個第二孔,所述第二擋板和第二孔位于所述混合器-分布器中的第二位置,其中(a)所述第一位置在所述第二位置的相對于燃料-氧化劑流體的上游,和(b)所述第一位置具有比所述第二位置更大數(shù)量的孔;和(iii)所述混合-分布區(qū)的內(nèi)邊界,所述內(nèi)邊界(a)與所述第一擋板的周邊和所述第二擋板的周邊連接或(b)與所述第一和所述第二擋板的周邊足夠接近以基本上防止所述燃料-氧化劑流體穿過所述混合-分布區(qū)除非經(jīng)由所述第一和第二孔;(D)沿基本上是所述燃料-氧化劑流動方向的反向的方向為加熱的反應器提供第一混合物,所述第一混合物包含烷烴;和(E)將所述第一混合物暴露于所述加熱的反應器中的≥800℃的溫度下并從所述反應器提取足夠的熱以將所述第一混合物的烷烴的至少一部分轉化成不飽和烴。附圖簡述圖1示意性地示出了本發(fā)明使用再生性逆流熱解反應器的一個實施方案。圖2示意性地示出了圖1的反應器7內(nèi)所選的燃料通道和氧化劑通道的位置。圖2A示意性地示出了反應器7的末端9,陰影區(qū)示出了燃料孔道14的近似位置。圖3A示意性地顯示了包括五個穿孔板的混合器-分布器。圖3B和3C示意性地示出了板1、3、4和5的穿孔當中的間隔和角度關系。圖4示意性地示出了板1-5的板表面積和總穿孔表面積。圖5示意性地示出了與板2相鄰設置的旋渦裝置。優(yōu)選實施方案的詳細描述本發(fā)明部分地基于這樣的觀察結果,即可以通過使用包括多個設置在混合-分布區(qū)內(nèi)的孔的混合器-分布器改進混合和分布效能。在一個實施方案中,混合器-分布器的孔包括多個對燃料和氧化劑的流動開放的空穴,所述空穴位于所述混合-分布區(qū)內(nèi)的或與所述混合-分布區(qū)緊鄰的一個或多個平面上。例如,空穴可以(i)位于混合-分布區(qū)內(nèi)的一個或多個板上,(ii)位于混合-分布區(qū)的邊界的一個或多個凸起上(例如,朝向該混合-分布區(qū)的中心部),或(iii)安排(i)和(ii)的組合。所述板和/或凸起可以例如,基本上平行,并且可以在所述混合-分布區(qū)內(nèi)間隔有基本上相等的板間間隔。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),使用包括下面所規(guī)定的孔安排的混合器-分布器與使用會聚-發(fā)散區(qū)的混合器-分布器,例如美國專利號7,815,873中描述的那些相比提供改進的混合和分布,尤其是在L:D比≤3.0,例如≤2.0,例如在0.5-1.5的范圍內(nèi)時。術語“L:D比”具有與美國專利號7,815,873中相同的意義,該文獻在此整體引入作為參考。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn),常規(guī)混合器-分布器,例如包括會聚-發(fā)散區(qū)的那些對(a)氣體流量改變,和(b)在(i)所述反應器組件和(ii)所述混合器-分布器組件之間的軸向失準敏感。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),包括孔排列的混合器-分布器(例如,呈多個基本上平行的穿孔板形式)對此種氣體流量改變和混合器-分布器失準明顯不那么敏感。在逆流再生式熱解反應器系統(tǒng)中使用所述混合器-分布器導致與使用常規(guī)混合器-分布器的反應器系統(tǒng)相比效率顯著增加。因為混合和流動分布得到改進,再生步驟使用比常規(guī)混合器-分布器更少的燃料和氧化劑來達到相同的反應器加熱量和反應器加熱均勻性。此外,當燃料和熱解原料從相同的烴源獲得時,在再生步驟期間更少的燃料用量使得更多烴可用于轉化成C2不飽和物,從而增加總產(chǎn)率。在一個實施方案中,混合-分布區(qū)設置在再生反應器系統(tǒng)的第一和第二反應器之間,其中每個反應器包括例如,至少一個再生床。包括多個孔的混合器-分布器設置在混合-分布區(qū)內(nèi)。混合-分布區(qū)可以具有合適的橫截面形狀以便用于再生反應器系統(tǒng),例如多邊形(三角形、矩形、五邊形、六邊形等),圓形,橢圓形等,包括它們的組合??卓梢允?,例如一個或多個擋板裝置中的穿孔,所述擋板裝置包括所述混合-分布區(qū)的邊界的多個板和/或凸起。所述擋板裝置基本上阻止反應物(例如,燃料和/或氧化劑)穿過混合-分布區(qū)的流動,除非經(jīng)由所述孔。這可以例如如下實現(xiàn):將擋板裝置的周邊接近于混合-分布區(qū)的內(nèi)邊界設置以便基本上阻止燃料和/或氧化劑經(jīng)由基本上避開混合器-分布器的至少一些孔的流程的流動。所謂的基本上阻止是指燃料和/或氧化劑的流量的少于10%(按重量計),例如<5%避開所述混合器-分布器的至少一些孔?,F(xiàn)將根據(jù)具有長度L和橫截面面積A的混合-分布區(qū)描述一個實施方案,其中(i)“長度”沿這樣的方向限定,該方向與燃料和氧化劑從上游到下游橫穿混合-分布區(qū)的平均流動平行,且"橫截面面積"相對于與L基本上垂直的平面限定?;旌?分布區(qū)13設置在再生性逆流反應器系統(tǒng),例如圖1所示的反應器系統(tǒng)內(nèi)?;旌?分布區(qū)的橫截面面積可以例如,(i)在L內(nèi)基本上恒定和/或(ii)基本上與第一反應器7和/或第二反應器1的橫截面面積相同,如圖1所示。區(qū)16和7各自包括至少一個再生床,其中術語"再生床"是指包含有效儲存和傳遞熱的材料的反應器床。在這個實施方案中,至少一個混合器-分布器設置在混合-分布區(qū)內(nèi),所述混合器-分布器包括至少兩個穿孔板。混合-分布區(qū)13的長度L通常取作區(qū)16和7的再生床中間的距離,即從區(qū)7中的再生床的下游端到區(qū)16中的再生床的上游端的距離,其中下游相對于燃料和氧化劑的流動。雖然按照設置在此種混合-分布區(qū)內(nèi)的穿孔板描述了本發(fā)明,但是本發(fā)明不限于此,并且該描述不希望阻止在本發(fā)明更寬范圍內(nèi)的其它實施方案,例如其中混合-分布區(qū)具有不同形狀,其中混合-分布區(qū)具有不規(guī)則的橫截面面積,其中至少一些孔不位于混合-分布區(qū)內(nèi)的板上等的實施方案。本發(fā)明不限于具有一個混合器-分布器的實施方案。例如,在一個實施方案中,第一反應器7是呈延伸的矩形體形式的蜂窩器,該矩形體具有基本上相等矩形橫截面的上游和下游面。蜂窩器包括面對面連接的四個部分S1-S4,所述部分各自是呈延伸的矩形體形式的蜂窩器,該矩形體具有基本上相等矩形橫截面的上游和下游面。在這個實施方案中,每個部分可以包括燃料通道和氧化劑通道。多個蜂窩器部分(如S1-S4中的部分)的使用促進對于大直徑反應器系統(tǒng)的應用。在一些實施方案中,每個部分在區(qū)域13中使用一個混合器以促進主要流過該部分中的通道的第一和第二反應物的混合。在那些實施方案中,可以存在與所存在的所述部分大致相同數(shù)目的混合器。在大直徑反應器中,所述部分的數(shù)目可以非常大,以數(shù)打或甚至數(shù)百來計算。例如,在一個實施方案中,反應器系統(tǒng)包括(i)包括100個部分的第一反應器和(ii)每個所述部分有一個混合器。對于本說明書和所附權利要求書來說,術語“穿孔板”是指具有對氣體的流動開放的孔的固體,所述固體具有厚度(“T”)、橫截面面積(“A”)、有效板直徑(“Dp”,其中Dp=2(A/π)1/2),且T/Dp之比≤1.0,例如≤0.5,例如≤0.2。板厚度T是與穿孔緊鄰的平均板厚度(或當與一個孔緊鄰的厚度不同于與另一個孔緊鄰的厚度時,是這些值的算術平均值)。例如,可以與板附接以便將該板定位在混合-分布區(qū)中的支撐裝置(例如,將板與混合-分布區(qū)的邊界連接的環(huán)和/或翼片)從板厚度中排除。板的特征中的一個或多個(例如穿孔的位置)可以適宜地參照中心軸描述。板的中心軸定義為基本上與所述板的將板的幾何中心(“重心”)截取的平面垂直的線,其中術語重心是指該物體的所有點的平均位置(一階矩)。例如,具有均勻密度的圓板的重心是在圓周中心處的點。兩個或更多個板可以按大致共軸的方式定位,其中術語“共軸”是指所述板的中心軸(i)緊密接近和(ii)基本上平行。在這上下文中,術語“緊密接近”是指板的中心軸由≤板的有效直徑(或當板具有不相等尺寸時,更小的板的有效直徑)的10%的距離隔離,例如≤5%。術語“基本上平行”是指與板的任何平面的截取角度差≤10°,例如≤5°。多個板的中心軸(稱作公共中心軸)是板的中心軸的最佳擬合(例如,數(shù)值平均)。在一個實施方案中,混合器-分布器包括兩個穿孔板。例如,混合器可以包括:(a)具有(i)橫截面面積Ap1、(ii)厚度Tp1和(iii)具有總橫截面面積Ah1的多個孔的第一板,和(b)第二板,所述第二板具有(i)橫截面面積Ap2,(ii)厚度Tp2和(iii)具有橫截面面積Ah2的一個基本上中心的孔。板2可以與同流動方向基本上正交并將混合-分布區(qū)13平分的平面(平面2)緊鄰設置,板1可以與(i)同平面2基本上平行并且(ii)設置在平面2的相對于燃料和氧化劑(當它們穿過混合-分布區(qū)時)的平均流動的上游的平面(平面1)緊鄰設置。平面1和2可以間隔以提供0.1-10.0,例如0.2-2.0,例如0.5-1.5的L:D比(對于這一實施方案的混合器-分布器),L是(對于這一實施方案)在區(qū)7中的再生床的下游端到區(qū)1中的再生床的上游端之間沿著中心軸測量的。任選地,板是基本上共軸的,比例Ap1:Ah1≥2.0且比例Ap2:Ah2≥1.5。Ah2任選地在Ah1的75.0%至Ah1的125.0%的范圍內(nèi),例如在Ah1的85.0%至Ah1的115.0%,例如Ah1的90.0%至Ah1的110.0%的范圍內(nèi)。雖然不希望受任何理論或模型的束縛,據(jù)信使Ah1和Ah2具有基本上相似的尺寸導致橫穿混合器-分布器的更低的壓降并減少孔當中反應物(燃料和氧化劑)流速的改變。位于板1上的孔(例如,穿孔)的總數(shù)任選地在位于板2上的孔的數(shù)目的2倍至8倍,例如3倍至6倍的范圍內(nèi)。對于具有有效直徑Dp的板,該板的厚度可以由關系T/Dp≤0.5,例如≤0.2決定。任選地,板2具有在Tp1的75.0%至Tp1的125.0%,例如Tp1的90.0%至Tp1的110.0%,例如Tp1的95.0%至Tp1的105.0%的范圍內(nèi)的厚度Tp2。任選地,板1的下游面與板2的上游面間隔距離Sp1-p2,其中Sp1-p2沿著混合器-分布器的中心軸測量并且在板1的Dp的5%-50%,例如5%-20%的范圍內(nèi)。當板1和2具有基本上相等的周長,Sp1-p2可以在0.25Sb-5.0Sb的范圍內(nèi),其中Sb等于Ah1除以板1的周長?;旌掀?分布器一般與混合-分布區(qū)共軸設置。當混合器-分布器的有效長度小于混合-分布區(qū)的有效長度,混合器-分布器任選地在該區(qū)中沿著中心軸為中心。任選地,Ap2在Ap1的75.0%至Ap1的125%,例如Ap1的85.0%至Ap1的115%,例如Ap1的90.0%至Ap1的110.0%的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,板1和2具有基本上相同的表面積和厚度,例如,它們是具有基本上相等的直徑和厚度的圓形或多邊形板。在圖3A-3C和圖4中所示的實施方案中,混合器-分布器包括多個穿孔板,例如至少兩個穿孔板。例如,混合器-分布器可以包括:(a)至少一個第一板,所述第一板具有橫截面面積Ap1并具有總橫截面面積Ah1的多個孔,其中Ap1:Ah1≥2.0;和(b)第二板,第二板具有(i)比第一板更少的孔,(ii)在大約75.0%·Ap1至125.0%·Ap1的范圍內(nèi)的橫截面面積Ap2,和(iii)具有橫截面面積Ah2的一個基本上中心的孔,其中Ah2在大約90%·Ap1至110.0%·Ap1的范圍內(nèi)。任選地,混合器-分布器還包括第三、第四和/或第五穿孔板。如圖3A所示,板3與板2的與板1相對的那面鄰接,板4與板3的與板2相對的那面鄰接設置,板5與板1的與板2相對的那面鄰接。任選地,構成混合器-分布器的板具有以下特征中的一個或多個:(i)所述板的至少一個具有多邊形、橢圓形、圓形橫截面;(ii)所述板中的至少兩個具有基本上相等的橫截面面積;(iii)穿過所述板中的每一個的孔(該孔包括穿孔)具有多邊形、橢圓形或圓形橫截面或它們的組合;(iv)所述板中的至少兩個具有基本上相同的厚度;(v)至少一個板的厚度不與其它板的那些相同;(vi)至少一個板具有基本上均勻的厚度;(vii)至少一個板具有基本上不均勻的厚度,例如當所述板中的一個或多個包括壓花穿孔,例如一個或多個孔的厚度不與板的厚度相同時;(viii)混合器-分布器包括至少三個具有基本上相等的間隔的板;(ix)混合器-分布器包括至少三個具有不相等間隔的板,例如當板1和2的間距(表示為圖3A中的Sp1-p2)不與板2和3的間距(表示為Sp2-p3)相同時;或(x)第二反應器1中的混合器的最下游板和再生材料的上游端之間的表示為Sz1的間距與第一反應器7中的第一上游板和再生材料的下游端之間的表示為Sz7的間距近似相等。混合器-分布器可以進一步包括額外的混合分布元件,例如板、旋渦裝置、流動集中器、流動擴張器等,如美國專利號7,815,873所述。任選地,混合器-分布器包括降低(例如阻止)燃料和/或氧化劑在避開板的孔的路徑中的流動的裝置。例如,混合器-分布器可以與混合-分布區(qū)13的內(nèi)壁緊鄰設置,以引導燃料和氧化劑朝向和穿過混合器-分布器流動,并且這基本上阻止這些氣體通過其它流路在區(qū)7和1之間的流動?,F(xiàn)將更詳細地描述混合器-分布器的一個實施方案,該混合器-分布器包括如圖3A所示安排的穿孔圓形板。雖然按照這一實施方案描述了混合器-分布器,但是本發(fā)明不限于此,并且本說明書不希望排除其它實施方案,例如具有更少板,非圓形橫截面面積的板,不相等厚度,非圓形孔,重疊孔,壓花孔等的那些。在一個實施方案中,第一板(“板1”)是具有橫截面面積Ap1和多個具有總橫截面面積Ah1的基本上圓形的孔的基本上圓形的板,其中Ap1:Ah1≥2.0。任選地,所述板具有以下性能中的一種或多種:所述板具有500mm2-5.0×106mm2,例如2000mm2-5.0×104mm2,例如3000mm2-3.0×104mm2的橫截面面積;所述板具有T/Dp≤0.3,例如在0.05-0.15的范圍內(nèi);所述板具有基本上均勻的厚度;每個孔具有橫截面面積≥0.01·Ap1,例如,0.01·Ap1-0.2·Ap1;所述板不含有這樣的孔,該孔具有在該板的平面上與板的中心軸相距小于0.1Dp的中心軸;該板的直徑在25mm-2,500mm,例如50mm-250mm,例如65.0mm-200.0mm的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,第一板包括多個不相重疊的、基本上圓形的孔,其中沒有孔設置在板的中心軸的0.1Dp內(nèi)。任選地,穿過板1的孔的數(shù)目等于穿過板2的孔的數(shù)目的“n”倍,其中n在2-20,例如3-6的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,孔的數(shù)目等于6。任選地,每個孔具有基本上相等的面積,如圖3B的右手面所示,并具有基本上相等的厚度。任選地,所述孔按圓形圖案等距,該圓形圖案具有半徑R1p1,如圖3C所示。R1p1一般經(jīng)選擇使得沒有孔與板的周邊重疊,并且可以例如,在0.05·Dp1-0.4·Dp1的范圍內(nèi)。間隔角α1可以由等距孔的數(shù)目和直徑測定。例如,當板1包括在3-9個范圍內(nèi)的多個等距不相重疊的孔時,α1可以在大約40.0°-大約120.0°的范圍內(nèi)。第二板(“板2”)是與第一板相鄰設置的基本上圓形的板,如圖3A所示。在一個實施方案中,第二板具有(i)在75.0%·Ap1至125.0%·Ap1,例如90.0%·Ap1至110%·Ap1的范圍內(nèi)的橫截面面積Ap2,和(ii)具有橫截面面積Ah2的一個基本上中心的圓形孔,其中Ap2:Ah2≥1.5。換言之,板2的中心孔可以具有與板的中心軸隔離(在該板的平面中)≤0.1Dp,例如≤0.05Dp,例如≤0.01Dp的中心軸。任選地,Ah2在75.0%·Ah1至125%·Ah1,例如85.0%·Ah1至115%·Ah1,例如90.0%·Ah2至110.0%·Ah1的范圍中。任選地,板2的厚度和橫截面面積與對板1規(guī)定的那些范圍相同。任選地,板2具有與板1基本上相同的厚度、厚度均勻性和橫截面面積。任選地,板2含有一個或多個額外的孔。額外的孔可以具有,例如,總橫截面面積≤0.6·Ah2。一般而言,板1具有比板2更大數(shù)目的孔,板2在混合器-分布器的板(例如,如圖3A所示的任選的板3、4和5的那些)當中具有更少數(shù)目的孔。在一個實施方案中,第三板(“板3”)是與板2相鄰設置的基本上圓形的板,如圖3A所示。板3具有橫截面面積Ap3和具有總橫截面面積Ah3的多個孔,其中Ap3:Ah3≥2.0。任選地,板3的性能,例如厚度、厚度均勻性、橫截面面積、孔數(shù)目/尺寸/幾何結構等與對板1規(guī)定的那些范圍相同。任選地,Ap3在75.0%·Ap1至125.0%·Ap1,例如90.0%·Ap1至110.0%·Ap1的范圍內(nèi),例如在0.10·Ap1至[Ap1+(0.02·Ap1)]的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,板3包括多個不相重疊的孔,其中沒有孔與在板的中心軸的0.1Dp內(nèi)的區(qū)域重疊。任選地,穿過板3的孔的數(shù)目等于穿過板2的孔的數(shù)目的“m”倍,其中m在2-20,例如3-6的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,板3具有六個基本上圓形的孔。任選地,每個孔具有基本上相等的橫截面面積,如圖3B的右手面所示,并具有基本上相等的厚度。任選地,所述孔按圓形圖案等距,該圓形圖案具有半徑R1p3,如圖3C所示。R1p3一般經(jīng)選擇使得沒有孔與板的周邊重疊,并且可以例如,在0.5·Dp3-0.4·Dp3的范圍內(nèi)。間隔角α3可以由等距孔的數(shù)目和直徑?jīng)Q定。例如,當板3包括六個等距的不相重疊的孔時,α3大致是60.0°。在一個實施方案中,板3與板1基本上相同(例如,n=m)。當板1和3各自包括多個等距孔時,板1和3的孔的圖案可以在相對旋轉位置內(nèi)對齊。在這樣的實施方案中,每個板可以具有不同的旋轉取向,其中旋轉圍繞著板的中心軸。一個板相對另一個板的相對旋轉位置適宜地參照包括公共中心軸的平面描述,并由公共中心軸作為邊界(僅存在于該軸的一面上)。這一參考面與每個板的交點提供公共的參考軸(“CRA”),顯示為圖3B中的水平線,由該參考軸可以測量旋轉角。板上孔的相對旋轉位置定義為參考軸和將該板的重心與同該參考軸最接近的孔的重心連接的輻射線之間的角度(“δ")。如果板具有處于基本上不同半徑的孔,則具有基本上相似半徑的每組孔可以具有它們自己的δ。當角度要求增加或扣除時,遵循如下慣例:與參考軸的正角在參考軸的沿著公共中心軸觀察時的逆時針面上,其中從板1的與板2相反的那面(即,如圖3A中所示從板5“上面”)觀察。在其中板1和3各自具有3至9(例如,6)個基本上等直徑的圓形孔和其中R1p1=R1p3=R1的一個實施方案中,板1和3的相對旋轉位置(δ1)相對于如圖3B所示的公共參考軸(水平繪制)在-30.0°至30.0°的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,混合器-分布器可以進一步包括任選的板4。如圖3A所示,板4是與板3相鄰設置的圓形板,使得板3在板4和2之間。在一個實施方案中,板4具有(i)橫截面面積Ap4,其中Ap4在75%·Ap1至125.0%·Ap1,例如90.0%·Ap1至110.0%·Ap1的范圍內(nèi),(ii)具有總橫截面面積Ah4的多個孔,其中Ap4:Ah4≥2.0,和(iii)多于板3的孔數(shù)目。任選地,板4的厚度和橫截面面積與對板3規(guī)定的那些范圍相同。任選地,板4具有與板2基本上相同的厚度、厚度均勻性和橫截面面積。任選地,板4的孔各自具有0.01·Ap4至0.2·Ap4的橫截面面積。任選地,所述板具有這樣的孔,該孔具有與板的中心軸重疊的橫截面面積。任選地,所述板具有這樣的孔,該孔具有基本上設置在該板的對稱軸上的中心。在一個實施方案中,板4具有基本上均勻的厚度T4并包括多個不相重疊的圓形孔,其中一個孔與板的中心軸基本上同軸設置。任選地,穿過板4的孔的數(shù)目等于穿過板3的孔的數(shù)目的“p”倍,其中p在≥2或≥3.0的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,板4具有19個基本上均勻厚度(基本上等于板的厚度)和基本上相等的橫截面面積的圓形孔,如圖3B的左手邊所示。當一個孔以板的對稱軸為中心時,其余孔可以例如,按第一和第二圓形圖案等距,第一圓形圖案具有半徑R1p4,且第二圓形圖案具有半徑R2p4,如圖3C所示。R1p4一般經(jīng)選擇使得沒有孔與板的中心孔重疊且R2p4經(jīng)選擇使得沒有孔與板4的周邊重疊。R1p4和R2p4各自可以例如在0.05·Dp4至0.4·Dp4的范圍內(nèi)。間隔角β4和γ4可以由如圖3C所示的等距孔的數(shù)目和直徑?jīng)Q定。當4至8(例如6)個等距的不相重疊的孔按R1p4等距時,β4可以例如在大約45.0°至大約90.0°的范圍內(nèi)。當8至16(例如,12)個等距不相重疊的孔按R2p4等距時,γ4可以例如在大約22.5°至大約45.0°的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,混合器-分布器可以進一步包括任選的板5。如圖3A所示,板5可以是與板1相鄰設置的圓形板,使得板1在板5和2之間。板5可以具有(i)橫截面面積Ap5,其中Ap5在0.10·Ap1至[Ap1+(0.02·Ap1)]的范圍內(nèi),(ii)具有總橫截面面積Ah5的多個圓形孔,其中Ap5:Ah5≥2.0,和(iii)比板1多的孔數(shù)目。任選地,板5的性能,例如厚度、厚度均勻性、橫截面面積、孔數(shù)目/尺寸/幾何結構等與對板4規(guī)定的那些范圍相同。在一個實施方案中,板5具有基本上均勻的厚度T5并包括多個不相重疊的孔,其中一個孔與板的中心軸基本上同軸設置。任選地,穿過板5的孔的數(shù)目等于穿過板1的孔的數(shù)目的“q”倍,其中q在≥2.0或≥3.0,例如3-6的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,板5具有19個基本上均勻厚度(基本上等于板的厚度)和基本上相等的橫截面面積的圓形孔,如圖3B的左手邊所示。當一個孔以板的對稱軸為中心時,其余孔可以例如,按第一和第二圓形圖案等距,第一圓形圖案具有半徑R1p5,且第二圓形圖案具有半徑R2p5,如圖3C所示。R1p5一般經(jīng)選擇使得沒有孔與板的中心孔重疊且R2p5經(jīng)選擇使得沒有孔與板5的周邊重疊。R1p5和R2p5可以各自例如在0.05·Dp5至0.4·Dp5的范圍內(nèi)。間隔角β5和γ5可以由如圖3C所示的等距孔的數(shù)目和直徑?jīng)Q定。當4至8(例如6)個等距的不相重疊的孔按R1p5等距時,β5可以例如在大約45.0°至大約90.0°的范圍內(nèi)。當8至16(例如,12)個等距不相重疊的孔按R2p5等距時,γ5可以例如在大約22.5°至大約45.0°的范圍內(nèi)。在其中板4和5各自具有兩個孔環(huán)的一個實施方案中,內(nèi)環(huán)具有6個且外環(huán)具有12個大致均勻間隔的孔,板4和5上的6孔內(nèi)環(huán)的相對旋轉位置(δ2)在相對于如圖3B所示的公共參考軸(CRA)(水平繪制)的-30.0°至+30.0°的范圍內(nèi),且板4和5上的12孔外環(huán)的相對旋轉位置(δ3)在相對于如圖3B所示的公共參考軸(CRA)(水平繪制)的-15.0°至+15.0°的范圍內(nèi)。板4和5上的兩個孔環(huán)可以具有0.0°至15.0°的相對于彼此的相對旋轉位置(|δ2-δ3|)。在一個實施方案中,板4和5上的兩個孔環(huán)具有12.0°至15.0°的相對于彼此的相對旋轉位置(|δ2-δ3|)。板4和5可以具有例如0.0°至30.0°的相對于板1和3的相對旋轉位置(|δ1–δ2|)。在一個實施方案中,板4和5相對于板1和3的旋轉位置(|δ1–δ2|)在0.0°至5.0°的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,板4和5相對于板1和3的旋轉位置(|δ1–δ2|)在25.0°至30.0°的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,板3相對于板4和板5相對于板1的旋轉位置如上面概括的那樣固定,但是板3-4對和板1-5對的相對旋轉位置不固定在任何特定值。在一個實施方案中,混合器-分布器還包括任選的旋渦裝置。此種旋渦裝置當使用時可以提供,例如,0.1-3.0,例如0.1-1.3的旋流數(shù)(aswirlnumber),旋流數(shù)可以使用J.M.Beer的燃燒空氣動力學(CombustionAerodynamics),第5章,KriegerPublishing,1983中描述的方法測定。雖然本發(fā)明的混合器-分布器對同流換熱器區(qū)7的床和區(qū)13的混合器-分布器之間的失準較不敏感,但是已經(jīng)觀察到,當將旋渦裝置設置在板1和板2(板1在板2的相對于第四混合物的平均流動方向的上游)之間時,可以進一步降低這種敏感性。當使用旋渦裝置時,燃料和氧化劑混合通過這些氣體的徑向流入由如圖5所示的旋渦葉片B界定的腔室而得到輔助。該旋渦葉片將燃料和氧化劑(和任何反應產(chǎn)物)徑向地向內(nèi)引導,同時賦予圓周速度。旋渦氣體穿過板2的孔,從而增加混合的量。雖然圖5中顯示為6個徑向傾斜翅片,但是可以使用不同數(shù)目的旋渦葉片(B),并且這些葉片可以按有效用于產(chǎn)生旋渦的其它形狀配置,條件是由旋渦產(chǎn)生設備(在這個實施方案中,旋渦葉片)產(chǎn)生的旋渦產(chǎn)生大約0.1-大約3.0,例如大約0.1-大約1.3的旋流數(shù),所述旋流數(shù)指定在板2的孔的進口處??梢允褂脗溥x的旋渦產(chǎn)生通道形狀,例如常規(guī)旋渦產(chǎn)生通道形狀,但是本發(fā)明不限于此。例如,可以在葉片之間使用螺旋形通道或空間??捎糜诨旌掀?分布器的旋渦裝置的實例示意性地顯示在圖5中。成形為達到所指出的旋流數(shù)的旋渦塊是與板2的上游表面等距緊鄰的。旋渦塊可以具有,例如,高度h1,其中h1≤Sp1-p2,其中Sp1-p2是板1和2的間距,如圖3A所示。相對的旋渦塊之間的最小距離是Di,其中Di≥跨越板2的中心孔的最小距離的1.0倍。擋板(例如,板6)可以設置在旋渦裝置的上游和板1的下游,如圖5所示。在一個實施方案中,旋渦塊沿著Di和外直徑Do之間等距的曲線等距,其中板6是具有外直徑Do和厚度h2的圓形板。任選地,板2、旋渦塊和板6以面對面接觸方式連接,彼此按序排列,如圖5所示。在一個實施方案中,混合器-分布器配置用來使其開放體積最小化,同時維持足夠的混合以混合(i)≥50.0wt%的第一反應物,例如≥75.0wt%,例如≥90.0wt%與(ii)≥50.0wt%,例如≥75.0wt%,例如≥90.0wt%的第二反應物,wt%基于輸送到區(qū)13的第一或第二反應物(視情況而定)的重量。術語“開放體積”是指混合器-分布器(包括任選的板3、4和5和任選的旋渦裝置,當使用它們時)的總體積,比混合器-分布器的材料結構的體積小。例如,混合器-分布器可以具有長度L和有效直徑D,其中(i)有效直徑D=2(A/π)1/2,和(ii)A是混合器-分布器的橫截面面積。在這個實施方案中,L和D經(jīng)選擇以達到燃料和氧化劑在區(qū)13內(nèi)的足夠混合和分布,同時使開放體積最小化。任選地,L/D在0.1-8.0,例如0.2-2.0,例如0.3-1.0的范圍內(nèi)。任選地,混合器-分布器具有是同流換熱器區(qū)7、反應區(qū)1和混合-分布區(qū)13的總體積的≤20.0%,例如≤15.0%,例如≤10.0%的總體積。對于現(xiàn)有技術混合器-分布器,例如美國專利號7,815,873的那些,混合器-分布器的總體積基于權衡以下情況選擇:(i)在混合-分布區(qū)中有效地混合燃料和氧化劑;(ii)橫穿在由混合器-分布器表示的(圓形或多邊形)機筒的端部表示的橫截面將總燃料和氧化劑的流動均勻地分布;和(iii)橫穿混合區(qū)提供較低壓降。本發(fā)明的混合器-分布器是改進,至少部分地是因為構成本發(fā)明混合器-分布器的穿孔板提供增強的燃料-氧化劑混合和這些氣體的流動分布,而不會顯著地增加壓降--尤其是在較小混合器-分布器L/D,例如0.2-2.0,例如0.3-1.0的范圍中。為了達到相同的混合、分布和壓降程度,現(xiàn)有技術混合器-分布器將要求比本發(fā)明的具有相同有效直徑D的混合器-分布器的長度L長≥10.0%,例如≥25.0%的混合器-分布器長度L。術語“混合有效性”(ME)是在區(qū)13內(nèi)且與區(qū)13緊鄰的第四混合物的氧化劑組分經(jīng)由氧化消耗的所述第四混合物的燃料組分的量(wt%),該wt%基于第四混合物的燃料組分的重量。任選地,ME≥75.0wt%,例如≥95.0wt%,例如≥99.0wt%。任選地,混合器-分布器具有≤0.3巴(絕對壓力),例如≤0.1巴,例如≤0.05巴的在燃料和氧化劑混合期間的壓降。任選地,混合器-分布器具有的在氧化和熱解階段期間的壓降是在這些階段期間反應器(區(qū)1、13和7)中的總壓降的≤50%,例如≤20%,例如≤10%。對于本發(fā)明混合器-分布器,混合-分布區(qū)的體積主要由穿孔板(上面規(guī)定)的厚度和板間間距決定。當混合器包括具有大致相同橫截面、橫截面面積、厚度、周長(P)和總孔表面積(Ah)的板時,板間間距一般在0.25SB-5.0SB的范圍內(nèi),其中SB等于Ah除以P。任選地,板間間距在0.05·Dp至0.50·Dp,例如0.05·Dp至0.20·Dp的范圍內(nèi)。任選地,板與床間距(Sz1,Sz7)在板間間距的100%至300%,例如100%至200%之間。任選地,L=T+I,其中T是板厚度之和(每個板厚度如上面所規(guī)定)且I是總間距,其是板間間距和板與床間距之和。任選地,總間距在混合-分布區(qū),例如三板混合器中的板間間距和板與床間距當中等分,板1和2的間距和板2和3的間距和Sz1和Sz7各自等于0.25×I。任選地,混合器-分布器的板大致以區(qū)13為中心,例如混合器-分布器上游板和第一反應器7中的再生材料的下游端之間的距離Sz7與混合器-分布器的下游板和第二反應器1中的再生材料的上游端之間的距離Sz1基本上相同。除對燃料-氧化劑混合有效之外,混合器-分布器還有效用于沿與區(qū)13中的燃料和氧化劑的平均流動方向垂直的方向?qū)怏w流動基本上均勻分布。術語“基本上均勻分布”是指軸向氣體速度在將混合器-分布器(區(qū)13)與區(qū)1或區(qū)7分離的橫截面面積內(nèi)的均勻性。軸向是垂直于將混合區(qū)13與區(qū)1或區(qū)7分離的平面的方向。通常,軸向平行于公共中心軸,并且在笛卡兒坐標中,在本文稱作“z”方向。分離性平面內(nèi)的橫截面面積的每個元素可以對于相關軸向速度進行評價,通過計算流體動力學或通過試驗測量進行。基本上均勻分布是指流動分布不均值(flowMaldistributionvalue)“MD”≤15.0%,例如≤10.0%,例如≤5.0%,其中MD等于(i)軸向速度的標準偏差(σvz)除以(ii)由與混合-分布區(qū)的下游端緊鄰的混合器-分布器的橫截面界定的平面中的平均軸向速度(|<vz>|),表示為%。σvz等于vz的偏差的平方根,所述偏差和|<vz>|通過測量至少100個近似等間距的點的軸向速度而測定;所述點位于混合器-分布器的橫截面內(nèi)的平面上,該橫截面與混合-分布區(qū)的下游端緊鄰。任選地,所述混合器-分布器還提供與所述混合-分布區(qū)的下游端近似的均勻溫度分布,由溫度差異度(“TV”)表征,其中TV≤60.0℃,例如在1.0℃-60.0℃,例如10.0℃-50.0℃的范圍內(nèi)。TV等于在混合器-分布器的橫截面面積內(nèi)測量的氣體溫度的標準偏差,該橫截面面積在與混合-分布區(qū)的下游端緊鄰的平面中。氣體溫度的標準偏差等于氣體溫度偏差的平方根,所述偏差通過測量近似等間距的至少100個點(位置)的溫度而測定;所述點位于混合器-分布器的橫截面內(nèi)的平面上,該橫截面與混合-分布區(qū)的下游端緊鄰。術語“偏差”如ExperimentsinModernPhysics,第10章:“TheElementsoftheTheoryofStatistics”,p.446;AcademicPress1966中所限定。應該理解,混合器-分布器可以繞著板2的橫截面基本上對稱,例如功能上基本相似于第一和第二混合物的逆流操作。雖然混合器-分布器的混合功能在逆流中不發(fā)揮工藝作用,但是混合器-分布器按逆流方向的構型受益于第一和第二混合物的基本上無阻的流動(例如,橫穿區(qū)13的低壓降),同時在第一和第二混合物朝向同流換熱器區(qū)7離開混合器-分布器區(qū)13時提供較均勻分布的第一和第二混合物。參數(shù)例如(i)MD、(ii)TV、(iii)混合器區(qū)中的第四混合物的氧化劑組分經(jīng)由氧化消耗的第四混合物的燃料組分的量、和(iv)在操作期間的混合器-分布器壓降至少部分地取決于燃料和氧化劑的質(zhì)量流量。雖然單個混合器-分布器(如圖3A-C和4所述)可以用作逆流反應器內(nèi)的唯一混合元件,但是可能希望使用多個這樣的并聯(lián)操作的混合器-分布器以減少由混合器-分布器中的每一個處理的反應器-系統(tǒng)體積的比例,尤其是在非常大的反應器系統(tǒng)中。這樣的多個混合器-分布器描述在例如美國專利號7,815,873中。當使用延伸的多個平行區(qū)段組(相對于第四混合物的平均流動方向)時,這些區(qū)段中的每一個可以包括例如,個體混合器-分布器例如上面描述的和圖3A-C、4和5中所示的那些。例如,個體混合器-分布器部分可以成形有六邊外部橫截面形狀以便容易以大陣列填充。混合器-分布器一般由能夠承受預期在反應區(qū)中經(jīng)歷的高溫的材料構造或制造。在一個實施方案中,混合器-分布器裝置由能夠承受溫度≥1.20×103℃,例如≥1.60×103℃,例如≥2.0×103℃的材料構造。例如,板1-3,任選的板4和5,任選的旋渦裝置和任選的擋板6中的一個或多個由陶瓷材料例如二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、氧化釔等中的一種或多種構造。反應器系統(tǒng)中的應用在一個實施方案中,混合器-分布器用于逆流再生床反應器系統(tǒng)。此種反應器系統(tǒng)可以用于操作(例如,連續(xù)地或半連續(xù)地)兩步非對稱循環(huán)反應,例如包括氧化(再生)步驟和吸熱反應步驟的循環(huán)。適合的反應器系統(tǒng)包括,美國專利申請公開號2007/0191664、美國專利號7,491,250;美國專利申請序列號61/349,464和美國專利申請公開號2007/0144940和2008/0142409中描述的那些,它們都全文通過參考引入本文。代表性逆流再生床反應器系統(tǒng)的實例描繪在圖1中。術語“反應器”是指用于化學轉化的設備和它們的組合,包括例如美國專利號7,943,808中公開的反應器組合和系統(tǒng),該文獻全文引入本文作為參考。反應器包括三個區(qū),第一(“同流換熱器”)區(qū)7、混合-分布區(qū)13和第二(“反應”)區(qū)16。區(qū)16和7各自包括至少一個再生床,其中術語“再生床”是指包含有效儲存和傳遞熱的材料的反應器床。在一個實施方案中,再生床包括基床或填充材料,例如玻璃或陶瓷珠或球體,金屬珠或球體,陶瓷(包括,氧化鋁、二氧化硅、氧化釔、氧化鋯等和它們的混合物)或金屬蜂窩器材料,陶瓷管,擠出整料(monolith),催化劑等。第一和第二反應器床可以具有相同形狀和尺寸,但是這是不要求的。在這個實施方案中,區(qū)13包括圖3A-C和4的混合器-分布器,包括任選的組件例如板3、4和5;旋渦裝置;擋板6等。在一個實施方案中,第一或第二反應器床中的至少一個包括蜂窩器整料。蜂窩器整料包括,例如擠出的多孔結構例如用于汽車催化轉化器等的那些。術語“蜂窩器”是指具有在其中設置的多個流路或通道的固體,蜂窩器通道具有通道長度(T),通道橫截面面積(A),有效通道直徑(Dpsg,Dpsg=2(A/π)1/2),且T/Dpsg之比≥1.0,例如≥10.0?;旌掀?分布器的孔的相似的T/Dpsg<1.0,這種特征可用于將混合器-分布器的板與區(qū)16和7的蜂窩器區(qū)分。雖然蜂窩器可以具有圓形橫截面,但是這是不要求的,并且該術語不限于任何特定的整體結構、形狀或拓撲結構。在其中使用蜂窩器整料的實施方案中,該蜂窩器整料據(jù)認為能夠?qū)崿F(xiàn)低壓力損失轉移同時提供接觸時間和傳熱。為了吸熱,例如熱解步驟將該反應器系統(tǒng)加熱,其中該吸熱步驟使用的熱的至少一部分由氧化步驟提供。在圖1的實施方案中,加熱可以在放熱反應區(qū)域2063中進行,該區(qū)域可以例如設置在與第一反應器7的下游端11緊鄰的第一點和與第二反應器16的下游端18緊鄰的第二點之間;“下游”在這種情況下是相對于燃料和氧化劑的平均流動。至少一個混合器-分布器位于區(qū)13中,例如圖5的混合器-分布器。一般將第一反應物(包含例如燃料)和第二反應物(包含例如氧化劑例如空氣)引導至與板5的上游面緊鄰的位置(“上游”相對于反應器中第一和第二反應物的平均流動方向)。第一和第二反應物分布和混合,例如當它們穿過板5的孔時,然后將總反應物連同任何氧化產(chǎn)物一起傳導穿過板1-4的孔,以便第二反應物的組分的進一步混合、分布和反應。氧化步驟一般導致反應器系統(tǒng)溫度分布圖中的高溫區(qū),高溫區(qū)的至少一部分位于區(qū)域2063中。溫度分布圖示意性地顯示為圖1中的類似于高斯(Gaussian)的形狀。氧化步驟因此包括以下特征:(i)通過將燃燒熱的至少一部分傳遞到第一反應器7的端部11下游的反應器系統(tǒng)將區(qū)13和第二反應器16加熱和(ii)將通過第一反應器上游區(qū)域(上游相對于第一和第二反應物的流動)中的第一和第二反應物回收的顯熱的至少一部分朝第一反應器的下游區(qū)、區(qū)域13或第二反應器中的一個或多個傳遞以使反應器系統(tǒng)熱再生。因此,溫度分布圖的右手和左手邊緣中的每一個的至少一段從它們的起始位置在氧化步驟開始時向下游平移,如圖1中箭頭21和8所示。在加熱反應器系統(tǒng)后,氣體橫穿反應器系統(tǒng)的流動方向?qū)τ跓峤獠襟E進行反向。熱解步驟在熱解步驟開始的時候,反應區(qū)16處于高溫且同流換熱器區(qū)7處于比反應區(qū)16更低的溫度。經(jīng)由導管2046將第一混合物(反應物原料,例如熱解原料)引導進入反應區(qū)16的第一端18。在圖1的實施方案中,熱解區(qū)2064可以例如設置在與第二反應器16的上游端18緊鄰的第一點和與第一反應器7的下游端9緊鄰的第二點之間;“上游”和“下游”相對于第一混合物的平均流動。不言而喻的是,本發(fā)明可以在沒有精確界定(a)區(qū)域2063和2064的邊界的情況下實踐。雖然區(qū)域2063(放熱反應區(qū)域)與熱解區(qū)2064至少部分地共同延伸,但是區(qū)域2063的上游端(“上游”相對于第四混合物的平均流動)一般與其中足夠的燃料和氧化劑結合以產(chǎn)生放熱反應的位置緊鄰。區(qū)域2063的下游(相對于第一混合物的平均流動)端一般與第二反應器16的下游端緊鄰,如圖1所示,但是這是不要求的,并且在至少一個實施方案中,區(qū)域2063的下游端設置在遠下游,例如在導管2066中。在由圖1表示的實施方案的至少一個中,熱解區(qū)2064的上游端與第二反應器16的上游端18緊鄰。熱解區(qū)2064的下游端可以例如,與第一反應器7的下游端9緊鄰。任選地,在熱解期間從反應器系統(tǒng)提取的主要量(例如,>50%)的熱產(chǎn)生在區(qū)域2064的與區(qū)域2063共同延伸的部分中。熱解可以例如在高強度熱解條件下進行。就包含烴的原料例如第一混合物的熱解而言,術語“高強度”是指熱解操作條件導致原料烴的≥10.0wt%轉化成乙炔,基于原料中烴的總重量。熱解可以在熱力熱解條件,例如高強度熱力熱解條件下進行,其中術語“熱力熱解”是指熱解使用的熱的<50.0%如下提供:(a)使熱解原料放熱反應,例如通過使氧化劑與第一混合物的烴和/或氫氣發(fā)生放熱反應和/或(b)使熱解原料與氣態(tài)和/或液態(tài)燃燒產(chǎn)物接觸而將熱解原料加熱。術語“熱力熱解反應器”是指這樣的熱解反應器,其中熱解使用的熱的≥50.0%由來自反應器組件(例如與反應器連接的固體表面例如管狀物或床材料)的傳熱提供;任選地,熱解使用的熱的≥80.0%或≥90.0%由此種傳熱提供。在一個實施方案中,將第一混合物引導至熱解階段206,其中將它暴露到在熱力熱解條件,例如高強度熱力熱解條件下的溫度≥1.20×103℃中,以將第一混合物的至少一部分轉化成第二混合物。將第二混合物的至少一部分,例如包含C2不飽和物、分子氫和飽和烴的氣相部分傳導離開反應器系統(tǒng),例如,到任選的升級階段。第二混合物的可燃不揮發(fā)性部分的一部分可以保留在階段206中,例如作為沉積物。在一個實施方案中,熱解在高強度熱力熱解條件下進行,例如通過將第一混合物暴露到大約1.40×103℃至大約2.30×103℃,例如大約1.45×103℃至大約1.80×103℃的溫度中保持≤大約0.3秒,例如≤0.05秒的停留時間。任選地,停留時間≤0.05秒,例如≤0.02秒。任選地,第一混合物的≥25.0wt%(例如≥50.0wt%或≥75.0wt%)達到≥1.40×103℃,例如大約1.50×103℃至大約1.675×103℃的峰值裂解氣體溫度,基于第一混合物的重量。術語“峰值裂解氣體溫度”是指當本體熱解料流氣體穿過熱解反應器(例如,裂化區(qū)或輻射區(qū))時,由它們達到的最高溫度。本領域技術人員將領會,與隔板緊鄰的溫度可以更高,并且可以在一些無限小邊界層中,實際上接近固體溫度。然而,這里涉及的熱解溫度應該認為是本體氣體溫度,其是能通過不與固體材料接觸的設備(例如熱電偶)測量的溫度。在一個實施方案中,進行熱解,使其持續(xù)足以使第一混合物的≥50.0wt%,例如≥75.0wt%,例如≥90.0wt%(基于該第一混合物的重量)暴露到熱解條件下保持停留時間≤大約0.3秒,例如≤0.05秒的持續(xù)時間(t1)。在一個實施方案中,t1≤20.0秒,例如≤10.0秒,例如≤5.0秒。任選地,t1在0.1秒至10.0秒的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,熱解步驟包括以下條件中的一種或多種:第一混合物達到峰值裂解氣體溫度≥1.40×103℃,例如1.45×103℃至2.20×103℃,例如1.50×103℃至1.90×103℃,或1.60×103℃至1.70×103℃;總壓力≥1.0巴(絕對壓力),例如1.0巴至大約15巴,例如2.0巴至10.0巴;停留時間(在高強度條件期間)≤0.1秒,例如≤5.0×10-2秒,例如≤5.0×10-3秒和/或0.1秒至10.0秒的t1。繼續(xù)參照圖1,第一混合物從反應器系統(tǒng)提取熱,而導致第二混合物由第一混合物通過熱解的衍生。隨著這一步驟進行,溫度分布圖中的移轉發(fā)生,例如溫度分布圖的右手邊的至少一段移轉(為了說明目的,該段示意性地由虛線邊界涵蓋),該移轉的方向由箭頭17指示。這種移轉的量可能受例如,反應器系統(tǒng)的傳熱特性影響。將第二混合物的至少一部分,例如氣相中的部分從第二反應器的下游端20傳導至第一反應器7的上游端11,并經(jīng)由與下游端9緊鄰的導管2065傳導離開第一反應器,如所示。在熱解開始的時候,第一反應器7具有比第二反應器16小的溫度。隨著第二混合物橫穿第一反應器7,第二混合物被淬火(quenched)(例如,冷卻)至接近第一反應器下游端9的溫度。隨著第二混合物在第一反應器7中淬火,溫度分布圖的左手邊的至少一段向第一反應器7的下游端9移動,如箭頭19指示,對于說明目的,該段示意性地由虛線邊界涵蓋。在由圖1表示的實施方案的至少一個中,熱解區(qū)2064的上游端與第二反應器16的上游端18緊鄰。熱解區(qū)2064的下游端與第一反應器7的下游端9緊鄰。因為淬火加熱了第一反應器7,所以氧化步驟任選地包括將第一反應器冷卻,例如以使溫度分布圖的左手邊的至少一段朝著離開第一反應器7的端部9移動,如圖1中的箭頭8示意性顯示?,F(xiàn)將更詳細地描述可用于熱解步驟的第一混合物,和可以衍生自第一混合物的第二混合物。第一混合物在一個實施方案中,第一混合物包含烴并且任選地還包含分子氫和/或稀釋劑。烴的類型不是關鍵的;例如,烴甚至可以包括烴非揮發(fā)物,包括在熱解反應器的入口處存在的溫度、壓力和組成條件下不在氣相里的那些。在一個實施方案中,烴衍生自一種或多種源材料,例如天然氣、石油等。包含烴的源材料的實例包括以下物質(zhì)中的一種或多種:衍生自石油的烴;合成氣(包含一氧化碳和氫氣的混合物);甲烷;含甲烷的料流,例如煤層甲烷、生物氣、伴生氣體、天然氣和它們的混合物或組分;合成原油;頁巖油;或衍生自植物或動物質(zhì)的烴料流。適合的烴源材料包括美國專利號7,943,808和7,544,852中描述的那些,所述文獻全文引入本文供參考。第一混合物可以衍生自熱解上游的源材料(一種或多種),但是這是不要求的。例如,在一個實施方案中,將衍生自第一源材料的烴和衍生自第二源材料的氫氣分開地傳導至熱解反應器,將所述烴和氫氣結合以產(chǎn)生與熱解反應器緊鄰(例如在熱解反應器內(nèi))的第一混合物。任選地,烴具有(或衍生自一種或多種源材料,該源材料具有),例如6.0wt%-25.0wt%,8.0wt%-20.0wt%(例如,不是天然氣),或20.0wt%-25.0wt%(例如,天然氣)的氫含量。任選地,第一混合物還包含稀釋劑,例如≥1.0wt%的稀釋劑,基于第一混合物的重量。適合的稀釋劑(其可以是稀釋劑混合物)包括以下物質(zhì)中的一種或多種:分子氫,含氧化合物,例如水,氮氣(N2),硫化氫,C4+硫醇,胺,胺的混合物,非烴非揮發(fā)物(不論可燃與否),包括耐火無機物,例如耐火含氧化合物,惰性氣體(包括惰性氣體混合物)等。在一個實施方案中,第一混合物包含≤10.0wt%稀釋劑。在一個實施方案中,第一混合物包含≤2.0份/百萬重量份(ppmw)的得自所有來源的不燃性非揮發(fā)物(例如,灰;ASTMD-189)的總量,基于所述第一混合物的重量,例如≤1.0ppmw。任選地,第一混合物包含≤5wt%的得自所有源的可燃性非揮發(fā)物(例如,焦油、瀝青烯,ASTMD-6560)在第一混合物中的總量,基于第一混合物中的第一烴的重量,例如≤1.0wt%,例如≤100.0ppmw或≤10.0ppmw,只要可燃性非揮發(fā)物的存在不導致≥2.0ppmw(例如,≥1.0ppmw),基于第二混合物的重量。在一個實施方案中,第一混合物具有以下性能中的一種或多種:(i)第一混合物中的分子氫的至少15.0wt%(基于第一混合物中的分子氫的總重量)是衍生自第二混合物或其一種或多種產(chǎn)物的分子氫。在另一個實施方案中,第一混合物包含≥50.0ppm硫,基于第一混合物的重量。在一個實施方案中,第一混合物具有以下組成:(a)第一混合物包含(i)≥10.0wt%烴,例如≥25.0wt%烴和(ii)≥1.0wt%分子氫,例如≥15.0wt%分子氫,重量百分率基于第一混合物的重量和/或(b)第一混合物包含(i)≥0.10摩爾%的烴,例如0.10摩爾%-90.0摩爾%和(ii)≥0.01摩爾%的分子氫,例如0.01摩爾%-90.0摩爾%,摩爾百分率基于第一混合物的摩爾數(shù)。第二混合物在一個實施方案中,第二混合物包含≥1.0wt%的不飽和物和≥1.0wt%的可燃性非揮發(fā)物,基于第二混合物的重量。任選地,第二混合物還包含以下物質(zhì)中的一種或多種:氫氣、甲烷、乙烷或稀釋劑,任選地還包含苯、具有≥3個碳原子的烷屬烴(異-、環(huán)-和/或正-)等。在一個實施方案中,第三混合物衍生自一個或多個升級/處理階段中的第二混合物,例如,通過將第二混合物與氫氣、甲烷和/或可燃性非揮發(fā)物中的一種或多種分離。在另一個實施方案中,第三混合物包含第二混合物,基本上由第二混合物組成,或由第二混合物組成,例如第二混合物的在再生性逆流熱解反應器的下游端處于氣相中的那部分。通過熱解由第一混合物制備第二混合物是吸熱反應,其從熱解反應器系統(tǒng)收回熱。當連續(xù)地或半連續(xù)地循環(huán)反應器系統(tǒng)時,通過在插入的氧化步驟期間產(chǎn)生的熱替換由熱解步驟使用的熱的至少一部分,其中反應器系統(tǒng)的一個循環(huán)包括氧化步驟和熱解步驟?,F(xiàn)將更詳細地根據(jù)圖1和2描述氧化(再生)步驟。氧化步驟再生必須將熱從(i)混合-分布區(qū)13和任選地(ii)同流換熱器區(qū)7傳遞到反應區(qū)16,以使反應器系統(tǒng)熱再生用于熱解步驟。通過將第一和第二反應物,例如燃料和氧化劑混合和分布與區(qū)13緊鄰產(chǎn)生第四混合物(再生氣體,例如燃燒氣體)。將第一反應物(包含燃料)經(jīng)由導管305引導至同流換熱器區(qū)7。將第二反應物(包含氧化劑)經(jīng)由導管3051引導至同流換熱器區(qū)7。任選地,第一分布裝置(D1)可以用于將第一反應物傳導進入燃料通道14和/或第二分布器裝置(例如,充氣間206B)可以用于將第二反應物傳導進入氧化劑通道15,燃料通道和氧化劑通道設置在同流換熱器區(qū)7內(nèi)。因為燃料和氧化劑通道是基本上獨立的流路(例如,彼此之間幾乎沒有或沒有流體連通),所以第一和第二反應物的混合一般直到區(qū)13才發(fā)生,其中第一和第二反應物組合而產(chǎn)生第四混合物。經(jīng)由充氣間206A和導管2066將至少部分地衍生自第四混合物的燃料組分的至少一部分的氧化的第五混合物傳導離開反應器系統(tǒng)。第一和第二反應物離開同流換熱器區(qū)7,并在區(qū)13中組合而產(chǎn)生第四混合物。通過保持這些反應物在區(qū)13的上游基本上分離(上游相對于第一和第二反應物的平均流動),將(i)從同流換熱器區(qū)朝再生器區(qū)輸送的和(ii)在放熱反應期間釋放的熱朝反應器系統(tǒng)的對熱解有好處的區(qū)域引導。術語“基本上分離”是指通過與區(qū)13上游的第二反應物的氧化劑組分反應消耗第一反應物的燃料組分的≤50.0wt%,例如≤25.0wt%,基于輸送到分布器(D1)的第一反應物的燃料組分的重量。這樣,從第四混合物的燃料和氧化劑組分的反應釋放的熱的大部分直到氣體已經(jīng)從同流換熱器區(qū)7離開進入混合-分布區(qū)13才會產(chǎn)生。任選地,同流換熱器區(qū)7的通道14和15基本上平行于燃料和氧化劑的平均流動方向取向。例如,通過由擠出蜂窩器整料、填料、起皺材料的堆疊層等構成的再生床提供此類通道。當同流換熱器區(qū)7包括填充床或泡沫整料(未顯示)時,這些床材料應該配置用來保持第一和第二反應物基本上分離。徑向分散和第一反應物-第二反應物混合的量可以如美國專利號7,815,873所述測量和/或計算。圖2示意性地示出了反應器系統(tǒng)和其流動分布器的另一個視圖。分布器D1(用來將燃料引導進入通道14)具有與通道14對齊的多個孔(顯示為圖1和2中的小箭頭)。充氣間206B提供氧化劑進入通道15的流動。D1的孔可以與孔道15的開口對齊,但是不密封到該開口。通過不將D1的孔“密封”到通道14,則通道14和15可以在逆流或反應循環(huán)期間使用,從而提高系統(tǒng)的總效率。這種“開放”的分布器(D1)還可以用于包括多個熱解反應器系統(tǒng)的實施方案,例如,其中反應器/同流換熱器床移動(例如,旋轉)進入或離開氣體料流的那些。圖2A示意性地示出了反應器7的端視圖,其中陰影區(qū)代表分布器D1(用來將燃料引導進入通道14)的近似位置。在氧化步驟期間,第一和第二反應物經(jīng)過同流換熱器區(qū)7,將得自先前熱解步驟的儲存在同流換熱器區(qū)中的熱的至少一部分提取。然后將加熱的反應物引導進入?yún)^(qū)13,如圖1和2所示。混合器-分布器裝置通過將從同流換熱器區(qū)7排出的第一和第二反應物結合產(chǎn)生第四混合物,然后分布該第四混合物,尤其是該第四混合物的燃料和氧化劑組分以在反應區(qū)16上游的反應器系統(tǒng)的橫截面內(nèi)達到更均勻氧化。該第四混合物的氧化劑組分與(i)第四混合物的燃料組分和(ii)位于該反應器系統(tǒng)中的可燃性非揮發(fā)物反應而產(chǎn)生第五混合物,該第五混合物可以進一步包含未反應的第四混合物,如果有的話。在這個實施方案中,氧化步驟的總持續(xù)時間t2大于或等于第二反應器從氧化提取足夠的熱以實現(xiàn)熱解步驟所需要的時間。換言之,進行氧化步驟這樣的持續(xù)時間,該持續(xù)時間大于或等于足以使溫度分布圖的峰朝足以加熱熱解區(qū)2064以使第一混合物在熱解步驟期間暴露到溫度≥1.20×103℃下的第二反應器移動的時間。t2的值取決于因素例如階段206中使用的反應器的幾何結構,反應器的傳熱特性和制造反應器的材料,和熱解步驟需要的熱的量。任選地,t2在0.1秒至10.0秒的范圍內(nèi)。在一個實施方案中,t2大于或等于將熱解區(qū)2063加熱至這樣的溫度所需要的時間,該溫度足以使第一混合物的≥50.0wt%,例如≥75.0wt%,例如≥90.0wt%在熱解步驟期間暴露至溫度≥1.20×103℃下,重量百分率基于第一混合物的重量。在一個實施方案中,t2≤20.0秒,例如≤10.0秒,例如≤5.0秒。應該理解的是,流動控制裝置(例如,閥門、旋轉反應器床、止回閥、通氣縫、限流器、定時系統(tǒng)等中的一種或多種)可以用于控制氣體流流、動作、定時和使流動系統(tǒng)之間的物理床在第一、第二、第四和第五混合物之間交替,和一個或多個所述步驟之間當使用時的任選的吹掃氣。適合的噴霧器、分布器等公開在美國專利號7,815,873中;該文獻全文引入本文作為參考。雖然本發(fā)明與常規(guī)噴霧器、分布器、充氣間等在階段206中的使用不矛盾,但是本發(fā)明不限于此?,F(xiàn)將更詳細地描述第四和第五混合物。第四混合物第四混合物包含第一和第二反應物。第一反應物可以包含,例如≥10.0wt%燃料,基于第一反應物的重量,例如≥50.0wt%燃料。第二反應物可以包含,≥10.0wt%氧化劑,基于第二反應物的重量,例如≥20.0wt%氧化劑。所述燃料可以衍生自用于使第一混合物衍生的相同源材料。任選地,所述燃料具有與第一混合物基本上相同的組成。燃料和氧化劑可以與美國專利號7,943,808中公開的那些相同。任選地,燃料衍生自以下物質(zhì)中的一種或多種,包含以下物質(zhì)中的一種或多種,基本上由以下物質(zhì)中的一種或多種組成,或由以下物質(zhì)中的一種或多種組成:氫氣,CO,甲烷,含甲烷的料流例如煤層甲烷,生物氣,伴生氣體,天然氣和它們的混合物或組分等。使第一反應物的燃料組分和第二反應物的氧化劑組分放熱反應提供熱解所使用的熱的至少一部分,例如熱解所使用的熱的≥50%,例如≥75%,或≥95%。必要時,補充熱可以通過例如燃燒器或加熱爐,例如在反應器外面但是與其熱連通的加熱爐提供給再生性逆流熱解反應器。第一和第二反應物在再生性逆流熱解反應器內(nèi)混合而產(chǎn)生第四混合物,當該第四混合物橫穿熱解反應器的至少一部分時,燃料和氧化劑則例如通過氧化反應例如燃燒而反應。第一反應物包含燃料,例如分子氫,合成氣(CO和H2的混合物),或烴,例如≥10.0wt%烴(包括其混合物),或≥50.0wt%烴,或≥90.0wt%烴,基于第一反應物的重量。第二反應物包含氧化劑,例如分子氧。第二反應物中的氧化劑的量和用來產(chǎn)生第四混合物的第一和第二反應物的相對量可以按照第二反應物中使可燃性非揮發(fā)物在反應器系統(tǒng)中氧化所需要的氧化劑的量(“X”)和使第一反應物的燃料組分基本上化學計量氧化所需要的量(“Y”)規(guī)定。在一個實施方案中,第四混合物中氧化劑的總量是Z(X+Y),其中Z在0.8-10.0,例如1.0-3.0的范圍內(nèi)且量X和Y基于摩爾。當Z>1.0時,可以使用過量的氧化劑,例如以便如美國專利號7,943,808中所公開那樣緩和氧化步驟期間的反應溫度,和/或以便在反應器系統(tǒng)內(nèi)輸送熱。第四混合物一般在設置于第一反應器的孔道下游的混合-分布區(qū)中產(chǎn)生。雖然第四混合物定義為第一反應物和第二反應物的組合,組合的料流一般包括由位于第一反應器的通道中的可燃性非揮發(fā)物的氧化產(chǎn)生的物質(zhì)。任選地,該組合料流還包含由第一和第二反應物在第一反應器的一個或多個孔道中,或其上游的位置中由于第一和第二反應物的多根并合(comingling)而反應產(chǎn)生的物質(zhì)。一般而言,多根并合的量小,如美國專利號7,943,808中公開那樣。第四混合物中的氧化劑的量超過使基本上全部的第四混合物的燃料組分氧化所需要的量可能是有好處的,例如,以便(i)使位于反應器系統(tǒng)的在第一反應器孔道下游的區(qū)域中的可燃性非揮發(fā)物氧化,(ii)使在第四混合物的燃料組分氧化期間的溫度緩和和/或(iii)將熱在反應器系統(tǒng)的在混合-分布區(qū)下游的區(qū)域內(nèi)傳遞。過量氧的所需量可以如下提供:提高氧化劑在第二反應物中的相對量和/或提高第二反應物在第四混合物中的相對量。任選地,第四混合物還包含稀釋劑,例如≥1.0wt%的稀釋劑,基于第四混合物的重量。適合的稀釋劑(可以是稀釋劑混合物)包括以下物質(zhì)中的一種或多種:例如,含氧化合物(水、二氧化碳等),不燃性物質(zhì)例如分子氮(N2)和燃料雜質(zhì)例如硫化氫。在一個實施方案中,第四混合物包含≤96.0wt%稀釋劑,例如50.0wt%-95.0wt%稀釋劑,基于第四混合物的重量。在一個實施方案中,將稀釋劑作為第二反應物的組分提供給第四混合物。例如,第二反應物可以包含60.0摩爾%-95.0摩爾%稀釋劑和5.0摩爾%-30.0摩爾%氧化劑,基于第二反應物的摩爾數(shù),例如當?shù)诙磻锸强諝鈺r。任選地,第二反應物具有0.5-20.0,例如4.0-12.0的稀釋劑與氧化劑的質(zhì)量比。第二反應物(和第四混合物)進一步包含稀釋劑可能是有好處的,例如以便(i)緩和第四混合物的燃料組分氧化期間的溫度和/或在反應器系統(tǒng)內(nèi)傳熱。在一個實施方案中,第一反應物包含≥90.0wt%分子氫,基于第一反應物的重量且第二反應物包含≥90.0wt%空氣,基于第二反應物的重量。當?shù)诙磻靼?0.0wt%空氣時,基于第二反應物的重量,則由它們制備的第四混合物可以包含,例如≥1.0wt%分子氧,例如5.0wt%-25.0wt%,例如7.0wt%-15.0wt%,≥0.1wt%燃料,例如0.2wt%-5.0wt%,重量百分率基于第四混合物的重量,第四混合物的其余部分是分子氮稀釋劑,例如≥50.0wt%稀釋劑,例如60.0wt%-94.50wt%稀釋劑,基于第四混合物的重量。在一個實施方案中,在氧化步驟期間第四混合物的質(zhì)量流量是第一混合物在熱解步驟期間的流量的≥1.0倍,例如是第一混合物在熱解步驟期間的流量的1.0-6.0倍。第五混合物第五混合物包含(i)衍生自第四混合物的燃料和氧化劑彼此之間和與反應器內(nèi)的可燃性非揮發(fā)物的放熱反應的產(chǎn)物,任選的(ii)稀釋劑,當稀釋劑存在于第四混合物中時,和/或(iii)未反應的燃料和氧化劑。當燃料和氧化劑的放熱反應涉及烴燃燒時,或當稀釋劑存在于第四混合物中(例如N2或H2S)時,第五混合物可以包含二氧化碳,并可以進一步包含硫氧化物、氮氧化物等。實施例實施例1為再生性逆流熱解反應器裝備本發(fā)明的混合器-分布器。反應器是圓柱對稱的并具有下表中,參照圖3A-3C和圖4規(guī)定的尺寸?;旌掀?分布器具有五個具有基本上相同直徑和厚度的圓形板,這些值也規(guī)定在表1中。板的孔是具有如圖4所示的數(shù)目和排列的圓孔,并具有規(guī)定的直徑和間距。表1尺寸值床直徑mm95.3總反應器長度mm609同流換熱器床(第一反應器)長度mm209熱解床(第二反應器)長度mm314混合器區(qū)長度mm86.4板與板間間距mm9.53板5與床間距mm10.8板4與床間距mm10.8板厚度mm5.41板4,5空穴尺寸mm12.9板1,3空穴尺寸mm19.6板2空穴尺寸mm52.1δ2deg-15δ1deg15板4,5R1mm20.1板4,5R2mm40.0板1,3R1mm29.2在氧化步驟期間,第四混合物在反應器同流換熱器區(qū)的下游產(chǎn)生,該第四混合物包含1.2wt%分子氫(燃料),12.7wt%分子氧(氧化劑)和86.1wt%氮氣(稀釋劑),基于第四混合物的重量。在1.172巴(絕對壓力;2.3psig)的進料壓力下,燃料速率是2.96×10-4Kg/s且氧化劑速率是0.024Kg/s。混合器-分布器將第一和第二反應物混合而產(chǎn)生第四混合物并將該第四混合物分布而提供流過第二反應器的較均勻氣流,該第二反應器呈蜂窩器整料形式。使用板3和4使流體在該蜂窩器整料內(nèi)均勻地再分布。觀察到減少板1和2之間的空穴重疊改進了燃料和氧化劑的混合?;旌掀?分布器具有0.8巴的壓降,和5.7%的MD,70%的TV和98.3wt%的ME。實施例2提供再生性逆流反應器,該反應器與實施例1的反應器相同,不同之處在于用美國專利號7,815,873圖6的混合器-分布器代替該實施例的混合器-分布器。使用如實施例1中規(guī)定的相同原料和條件操作燃燒步驟。該混合器-分布器具有等于大約9.2%的MD。討論使用本發(fā)明的混合器-分布器(實施例1)提供優(yōu)于現(xiàn)有技術中的混合器(實施例2)的改進的混合-分布性能,表明第四混合物的分布得到改進,而導致更有效的氧化步驟。特別地,實施例1的混合器-分布器具有(i)顯著減小的MD和(ii)與實施例2的混合器-分布器的那些相同或更好的壓降、TV和ME值。