СИСТЕМА И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В РЕАКТОРЕ НА ОСНОВЕ КИСЛОРОД-ПРОВОДЯЩИХ МЕМБРАН

1. Способ регулирования температуры в многоступенчатом реакторе на основе реактивных кислород-проводящих мембран, включающий в себя этапы, на которых
вводят нагретый кислородсодержащий питательный поток в многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран, при этом нагретый кислородсодержащий питательный поток имеет температуру от приблизительно 800°C до приблизительно 1000°C;
пропускают нагретый кислородсодержащий питательный поток по поверхностям множества элементов из кислород-проводящих мембран в первой ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, где извлекают часть кислорода из нагретого кислородсодержащего питательного потока с получением первого остаточного потока с температурой, соответствующей или превышающей температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока;
вводят поток дополнительного охлаждающего воздуха в первый остаточный поток в многоступенчатом реакторе на основе кислород-проводящих мембран;
смешивают поток дополнительного охлаждающего воздуха с первым остаточным потоком в многоступенчатом реакторе на основе кислород-проводящих мембран с получением смешанного потока, имеющего температуру смешанного потока;
пропускают смешанный поток по поверхностям второго множества элементов из кислород-проводящих мембран во второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, где извлекают часть кислорода из смешанного потока с получением второго остаточного потока с температурой, превышающей температуру смешанного потока; и
выпускают поток, содержащий часть или весь второй остаточный поток, из многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран;
при этом температура нагретого кислородсодержащего питательного потока и температура смешанного потока отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
2. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором температура первого остаточного потока и температура второго остаточного потока отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
3. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором температура выпускаемого потока превышает температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока не более чем на 50°C.
4. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором температура первого остаточного потока превышает температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока не более чем на 50°C.
5. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором температура второго остаточного потока превышает температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока не более чем на 50°C.
6. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором температура второго остаточного потока превышает температуру смешанного потока не более чем на 50°C.
7. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором поток дополнительного охлаждающего воздуха является вторым потоком дополнительного охлаждающего воздуха, а смешанный поток является вторым смешанным потоком, имеющим температуру второго смешанного потока, при этом способ дополнительно включает этап, на котором вводят первый поток дополнительного охлаждающего воздуха в нагретый кислородсодержащий питательный поток с получением первого смешанного потока, имеющего температуру первого смешанного потока, причем температура первого смешанного потока и температура второго смешанного потока отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
8. Способ регулирования температуры по п. 7, в котором температура первого остаточного потока превышает температуру первого смешанного потока не более чем на 50°C.
9. Способ регулирования температуры по п. 7, в котором температура второго остаточного потока превышает температуру первого смешанного потока не более чем на 50°C.
10. Способ регулирования температуры по п. 7, дополнительно содержащий третью ступень многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, третий поток дополнительного охлаждающего воздуха, третий смешанный поток, образованный при смешивании третьего потока дополнительного охлаждающего воздуха со вторым остаточным потоком, и третий остаточный поток, при этом первый смешанный поток, второй смешанный поток и третий смешанный поток имеют значения температуры, отличающиеся друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
11. Способ регулирования температуры по п. 7, дополнительно содержащий третью ступень многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, третий поток дополнительного охлаждающего воздуха, третий смешанный поток, образованный при смешивании третьего потока дополнительного охлаждающего воздуха со вторым остаточным потоком, и третий остаточный поток, при этом первый смешанный поток, второй смешанный поток и третий смешанный поток имеют значения температуры, отличающиеся друг от друга в пределах приблизительно 25°C и превышающие температуру первого смешанного потока не более чем на 50°C.
12. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран представляет собой реактор риформинга на основе реактивных кислород-проводящих мембран.
13. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран представляет собой парогенератор с реактивными кислород-проводящими мембранами.
14. Способ регулирования температуры по п. 1, в котором многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран, представляет собой нагреватель технологического газа на основе реактивных кислород-проводящих мембран.
15. Многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран, содержащий
воздушный впуск, выполненный с возможностью приема нагретого кислородсодержащего питательного потока с температурой от приблизительно 800°C до приблизительно 1000°C;
первое множество элементов из кислород-проводящих мембран, содержащихся в первой ступени многоступенчатого реактора в сообщении по текучей среде с нагретым кислородсодержащим питательным потоком и выполненных с возможностью выделения кислорода из нагретого кислородсодержащего питательного потока путем переноса ионов кислорода при воздействии повышенной рабочей температуры и обусловленного протеканием реакции различия парциального давления кислорода по разные стороны первого множества элементов из кислород-проводящих мембран с получением обедненного по кислороду первого остаточного потока с температурой, превышающей температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока;
по меньшей мере, один инжектор охлаждающего воздуха, расположенный в реакторе на основе кислород-проводящих мембран ниже по потоку относительно первой ступени и выполненный с возможностью введения потока дополнительного охлаждающего воздуха в первый остаточный поток и получения смешанного потока, имеющего температуру смешанного потока;
второе множество элементов из кислород-проводящих мембран, содержащихся во второй ступени многоступенчатого реактора и расположенных ниже по потоку относительно первой ступени, при этом второе множество элементов из кислород-проводящих мембран находится в сообщении по текучей среде со смешанным потоком и выполнено с возможностью выделения кислорода из смешанного потока путем переноса ионов кислорода при воздействии повышенной рабочей температуры и обусловленного протеканием реакции различия парциального давления кислорода по разные стороны второго множества элементов из кислород-проводящих мембран с получением обедненного по кислороду второго остаточного потока с температурой, превышающей температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока; и
выпуск, расположенный ниже по потоку относительно второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран и выполненный с возможностью выпуска потока, содержащего часть или весь обедненный по кислороду второй остаточный поток, из многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран;
при этом температура первого остаточного потока и температура второго остаточного потока отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
16. Многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран по п. 15, в котором температура первого остаточного потока и температура второго остаточного потока отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
17. Многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран по п. 15, в котором температура первого остаточного потока превышает температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока не более чем на 50°C.
18. Многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран по п. 15, в котором температура второго остаточного потока превышает температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока не более чем на 50°C.
19. Многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран по п. 15, дополнительно содержащий
по меньшей мере один второй инжектор охлаждающего воздуха, расположенный в реакторе на основе кислород-проводящих мембран ниже по потоку относительно второй ступени и выполненный с возможностью введения второго потока дополнительного охлаждающего воздуха во второй остаточный поток и получения второго смешанного потока, имеющего температура второго смешанного потока; и
третье множество элементов из кислород-проводящих мембран, содержащихся в третьей ступени многоступенчатого реактора и расположенных ниже по потоку относительно второй ступени, при этом третье множество элементов из кислород-проводящих мембран находится в сообщении по текучей среде со вторым смешанным потоком и выполнено с возможностью выделения кислорода из второго смешанного потока путем переноса ионов кислорода при воздействии повышенной рабочей температуры и обусловленного протеканием реакции различия парциального давления кислорода по разные стороны третьего множества элементов из кислород-проводящих мембран с получением обедненного по кислороду третьего остаточного потока с температурой, превышающей нагретый кислородсодержащий питательный поток;
при этом температура первого смешанного потока и температура второго смешанного потока отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
20. Способ регулирования температуры в многоступенчатом реакторе на основе реактивных кислород-проводящих мембран, включающий в себя этапы, на которых
вводят нагретый кислородсодержащий питательный поток в многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран, при этом нагретый кислородсодержащий питательный поток имеет температуру от приблизительно 800°C до приблизительно 1000°C;
пропускают нагретый кислородсодержащий питательный поток по поверхностям множества элементов из кислород-проводящих мембран в первой ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, где извлекают часть кислорода из нагретого кислородсодержащего питательного потока с получением первого остаточного потока с температурой, соответствующей или превышающей температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока;
пропускают первый остаточный поток через первую жаропрочную воздухораспределительную решетку, расположенную вблизи дальнего конца первой ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран и выполненную с возможностью поддержания рабочей температуры в первой ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран и обеспечения протекания через нее первого остаточного потока;
пропускают первый остаточный поток по поверхностям второго множества элементов из кислород-проводящих мембран во второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, где дополнительно извлекают часть кислорода из первого остаточного потока с получением второго остаточного потока;
пропускают второй остаточный поток через вторую жаропрочную воздухораспределительную решетку, расположенную вблизи дальнего конца второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, и выполненную с возможностью поддержания рабочей температуры во второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран и обеспечения протекания через нее второго остаточного потока; и
выпускают поток, содержащий часть или весь второй остаточный поток, из многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран;
при этом рабочая температура в первой ступени и рабочая температура во второй ступени отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.
21. Многоступенчатый реактор на основе реактивных кислород-проводящих мембран, содержащий:
воздушный впуск, выполненный с возможностью приема нагретого кислородсодержащего питательного потока с температурой от приблизительно 800°C до приблизительно 1000°C;
первое множество элементов из кислород-проводящих мембран, содержащихся в первой ступени многоступенчатого реактора и в сообщении по текучей среде с нагретым кислородсодержащим питательным потоком и выполненных с возможностью выделения кислорода из нагретого кислородсодержащего питательного потока путем переноса ионов кислорода при воздействии повышенной рабочей температуры и обусловленного протеканием реакции различия парциального давления кислорода по разные стороны первого множества элементов из кислород-проводящих мембран с получением обедненного по кислороду первого остаточного потока с температурой, превышающей нагретый кислородсодержащий питательный поток;
первую жаропрочную воздухораспределительную решетку, расположенную вблизи дальнего конца первой ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран и выполненную с возможностью поддержания рабочей температуры в первой ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, и обеспечения протекания через нее первого остаточного потока;
второе множество элементов из кислород-проводящих мембран, содержащихся во второй ступени многоступенчатого реактора и расположенных ниже по потоку относительно первой ступени, при этом второе множество элементов из кислород-проводящих мембран находится в сообщении по текучей среде со смешанным потоком и выполнено с возможностью выделения кислорода из смешанного потока путем переноса ионов кислорода при воздействии повышенной рабочей температура и обусловленного протеканием реакции различия парциального давления кислорода по разные стороны второго множества элементов из кислород-проводящих мембран с получением обедненного по кислороду второго остаточного потока с температурой, превышающей температуру нагретого кислородсодержащего питательного потока;
вторую жаропрочную воздухораспределительную решетку, расположенную вблизи дальнего конца второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран и выполненную с возможностью поддержания рабочей температуры во второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, и обеспечения протекания через нее второго остаточного потока; и
выпуск, расположенный ниже по потоку относительно второй ступени многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран, и выполненный с возможностью выпуска потока, содержащего часть или весь обедненный по кислороду второй остаточный поток, из многоступенчатого реактора на основе реактивных кислород-проводящих мембран;
при этом рабочая температура в первой ступени и рабочая температура во второй ступени отличаются друг от друга в пределах приблизительно 25°C.