烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器制造技术

烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，包括混合区、反应区和淬冷区。在混合区，设置有旋流器和侧向进气栅，烃和氧气中的一股通过旋流器，另一股通过侧向进气栅，然后两股气流在混合区充分均匀混合，烃和氧气的混匀度达到99.9％。在反应区，设置烧嘴板和布置于烧嘴板上的烧嘴，混合气体通过烧嘴喷进反应区发生部分氧化反应。在淬冷区，设置内置构件实现冷壁操作，在内置构件外壁设置淬冷喷嘴，缩短裂解气淬冷所需淬冷介质喷射射程，保证对裂解气的淬冷效果，实现反应器生产能力达3万吨/年以上。

Large reactor for the production of acetylene and synthesis gas by partial oxidation of hydrocarbons

A large reactor for the production of acetylene and synthesis gas by partial oxidation of hydrocarbons, including mixing zone, reaction zone and quenching zone. In the mixed zone, equipped with cyclone and side air inlet gate, a hydrocarbon and oxygen in the cyclone, another by lateral intake gate, then the two streams in the mixed zone fully mixing, mixing 99.9% degree of hydrocarbon and oxygen. In the reaction zone, the burner plate is arranged and the burner is arranged on the burner plate. In the quenching area, set the built-in component to realize the cold wall operation, set the quenching nozzle in the outer wall of built-in component, shorten the pyrolysis gas quenching quenching medium jet required range, to ensure the quenching effect of pyrolysis gas, the reactor production capacity of more than 30 thousand tons / year.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种乙炔反应器装置，尤其涉及一种烃部分氧化制乙炔的大型反应器装置，属于化工领域，尤其天然气化工领域。
技术介绍
乙炔是最简单的炔烃，是一种重要的化工原料，用于制取醋酸、醋酸乙烯、乙烯基乙炔、丙烯酸、丁二烯、1,4-丁二醇等一系列化工产品，亦作为合成橡胶、合成纤维和塑料等材料的单体。作为烃类部分氧化制乙炔的代表，天然气部分氧化制乙炔联产合成气能够高效利用天然气、页岩气和煤层气等资源，是一条具有良好经济性的天然气化工技术。近年来，随着页岩气等资源的高效开采，天然气化工有了丰富的原料保障，天然气部分氧化制乙炔技术受到广泛关注。天然气在乙炔炉反应器中发生部分氧化过程，得到乙炔和合成气。天然气部分氧化制乙炔具有能耗低、污染小等优点，是欧美国家制乙炔的主要方法。我国乙炔产业仍以电石法为主，存在耗水量大、污染严重等不足。目前国内部分氧化制乙炔技术主要以国外引进为主，其乙炔炉均为生产能力7500t/a的多管立式炉，单体产能小，总产能也小。随着我国天然气化工的快速发展，天然气部分氧化制乙炔反应器的大型化是一个重要课题。
技术实现思路
专利技术人经研究分析总结认为，制约烃部分氧化制备乙炔和合成气反应器大型化的因素主要有两个：一是混合器中氧气和烃的混匀度，当乙炔产能增加时，氧气和烃通过混合器后的混匀度会有所下降，影响反应器的安全稳定运行。二是裂解气的淬冷效果，当乙炔产能增加时，裂解气的气量增大，淬冷喷嘴的有效射程下降，淬冷效果变差，影响乙炔收率。因此，专利技术人考虑通过改善乙炔反应器反应气的混匀度和裂解气的淬冷效果来提高单台乙炔反应器的产能。混合器和淬冷段是影响乙炔反应器放大的两大因素，本大型乙炔反应器设计中分别针对混合器和淬冷段建立可靠的实验和理论研究方法，通过实验测量和数值模拟相结合的方法对乙炔反应器反应气的混匀度和裂解气的淬冷效果进行了系统研究，得到本专利技术的烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器。本专利技术提供了一种烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，混合器设计强化氧气和烃的混合，保证氧气和烃的混匀度；以及淬冷段设置内置构件，多个淬冷喷嘴相向喷出液滴状淬冷介质与裂解气接触，缩短裂解气淬冷所需喷嘴射程，保证对裂解气的淬冷效果，提高烃部分氧化制备乙炔和合成气反应器产能，实现反应器大型化。根据本专利技术的一个方面，提供了一种烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，包括：混合区，具有烃进口和氧气进口，用于分别通入烃和氧气，烃和氧气实现均匀混合；反应区，烃和氧气的混合器在该区发生部分氧化反应，生成包含乙炔和合成气的裂解气；淬冷区，通过喷入淬冷介质实现对裂解气的快速淬冷；其特征在于：在混合区，设置有旋流器和侧向进气栅，烃和氧气中的一股通过旋流器，另一股通过侧向进气栅，然后两股气流混合；在淬冷区设置内置构件，用于减小裂解气快速淬冷所需淬冷喷嘴射程，使单台反应器生产能力达3万吨/年以上。进一步地，根据本专利技术实施例的大型反应器还包括烧嘴板，用于将混合区混匀后的烃和氧气通过烧嘴喷入反应区，其中烧嘴内壁设置有螺纹，螺纹为方形螺纹，螺纹深度为四分之一至二分之一壁厚，螺槽宽度为螺纹深度的1～3倍，螺纹与垂线的夹角10～30°。进一步地，烧嘴在烧嘴板上可以布置为多排，相邻排的烧嘴内壁螺纹方向相反，烧嘴之间填充有隔热材料。进一步地，根据本专利技术实施例的大型反应器，其中内置构件通过冷却介质实现冷壁操作，内置构件外壁设淬冷介质喷嘴，内置构件的横截面形状和反应器的横截面形状同为圆形或正六边形，内置构件的两端为类椎体形状，内置构件的横截面对向距离为反应室对向距离的三分之一到三分之二。进一步地，根据本专利技术实施例的大型反应器，旋流器包含有均匀布置的导流翼片，导流翼片个数为3、4或6个，导流翼片倾角10～45°。进一步地，根据本专利技术实施例的大型反应器，侧向进气栅是通过对圆筒开缝制成，沿圆筒周向均匀布置有多个栅缝，栅缝延长方向为圆筒的轴向，栅缝的开缝方向与开缝点与圆筒中心连线成确定角度，沿侧向进气栅的轴向布置多组栅缝，以及相邻组的栅缝之间开缝方向相反。进一步地，大型反应器还可以包括：多个烧嘴，用于向反应区喷射所述共混混合物，其中烧嘴内壁设置有螺纹。进一步地，烧嘴可以布置为多排，以及相邻排的喷嘴螺纹方向相反。进一步地，烧嘴之间可以填充有隔热材料。进一步地，可以在内置构件上设置有用于冷却内置构件的冷却装置。进一步地，内置构件的横截面形状和反应器的横截面形状可以同为圆形或正六边形。进一步地，内置构件的两端可以为类椎体形状。进一步地，旋流器可以包含有均匀布置的导流翼片。进一步地，侧向进气栅是通过对圆筒开缝制成，沿圆筒周向均匀布置有多个狭缝，狭缝延长方向为圆筒的轴向，狭缝的开缝方向与开缝点与圆筒中心连线成确定角度。进一步地，可以沿侧向进气栅的轴向布置多组栅缝，以及相邻组的栅缝之间开缝方向可以相反。进一步地，导流翼片(3)个数可以为3、4或6个，导流翼片(3)倾角10～45°。进一步地，螺纹可以为方形螺纹，螺纹深度可以为四分之一至二分之一壁厚，螺槽宽度为螺纹深度的1～3倍，螺纹与垂线的夹角10～30°。进一步地，内置构件的横截面对向距离可以为反应室对向距离的三分之一到三分之二。进一步地，内置构件上下段可以分别为六棱锥，棱与底面的夹角60～80°。根据本专利技术的另一方面，提供了一种烃部分氧化制乙炔的大型反应器，可以包括：混合区，包括混合器(5)、强混段(8)和扩散段(9)，混合器(5)具有氧气进口(1)和烃进口(2)，烃和氧气在混合区混合，得到共混混合物；反应区，布置有烧嘴(11)和反应室(15)，烧嘴将来自混合区的共混混合物喷入反应室(15)；淬冷区，具有淬冷介质喷嘴，用于喷入冷却介质对离开反应区进入淬冷区的裂解气进行冷却；其特征在于，混合器中设置有旋流器和侧向进气栅，通入氧气进口(1)的氧气和通入烃进口(2)的烃中的一股进气通过旋流器后进入混合器，另一股进气通过侧向进气栅后进入混合器，在淬冷区中心设置有用于减小淬冷所需喷嘴射程的内置构件。根据本专利技术另一方面，一种烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器可以包括：混合区，具有烃进口和氧气进口，用于分别通入烃和氧气，并将二者混合，得到共混混合物；反应区，共混混合物在其内部分氧化，生成包含乙炔和合成气的裂解气：淬冷区，用于通过喷入冷却介质对离开反应区的裂解气进行冷却；其特征在于：在混合区，设置有旋流器和侧向进气栅，烃和氧气中的一股通过旋流器，另一股通过侧向进气栅，之后出来的两股气流混合。根据本专利技术的另一方面，提供了一种烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，可以包括：混合区，具有烃进口和氧气进口，用于分别通入烃和氧气，并将二者混合，得到共混混合物；反应区，共混混合物在其内部分氧化，生成包含乙炔和合成气的裂解气：淬冷区，用于通过喷入冷却介质对离开反应区的裂解气进行冷却；其特征在于：在淬冷区中设置用于减小淬冷所需喷嘴射程的内置构件。根据本专利技术实施例的烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，在混合区，设置有旋流器和侧向进气栅，烃和氧气中的一股通过旋流器，另一股通过侧向进气栅，然后两股气流混合，从而氧气与烃类在混合器中混合效果得以强化，其在混合区出口混匀度能够达到99.9％，保证乙炔反应器在大产能下安全稳定运行。根据本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，包括：混合区，具有烃进口和氧气进口，用于分别通入烃和氧气，烃和氧气实现均匀混合；反应区，烃和氧气的混合气在该区发生部分氧化反应，生成包含乙炔和合成气的裂解气；淬冷区，通过喷入淬冷介质实现对裂解气的快速淬冷；其特征在于：在混合区，设置有旋流器和侧向进气栅，烃和氧气中的一股通过旋流器，另一股通过侧向进气栅，然后两股气流混合；在淬冷区设置内置构件，用于减小裂解气快速淬冷所需淬冷喷嘴射程。

【技术特征摘要】
1.一种烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，包括：混合区，具有烃进口和氧气进口，用于分别通入烃和氧气，烃和氧气实现均匀混合；反应区，烃和氧气的混合气在该区发生部分氧化反应，生成包含乙炔和合成气的裂解气；淬冷区，通过喷入淬冷介质实现对裂解气的快速淬冷；其特征在于：在混合区，设置有旋流器和侧向进气栅，烃和氧气中的一股通过旋流器，另一股通过侧向进气栅，然后两股气流混合；在淬冷区设置内置构件，用于减小裂解气快速淬冷所需淬冷喷嘴射程。2.根据权利要求1所述的烃部分氧化制备乙炔和合成气的大型反应器，其特征在于，还包括烧嘴板以及排布在烧嘴板上的烧嘴，用于将混合区混匀后的烃和氧气通过烧嘴喷入反应区，其中烧嘴内壁设置有螺纹。3.根据权利要求2所述的烧嘴，其特征在于，烧嘴内壁螺纹为方形螺纹，螺纹深度为四分之一至二分之一壁厚，螺槽宽度为螺纹深度的1～3倍，螺纹与垂线的夹角10～30°。4.根据权利要求2所述的烧嘴，其特征在于，烧嘴在烧嘴板上布置为多排，相邻排的烧嘴内壁螺纹方向相反，烧嘴之间填充有隔热材料。5.根据权利要求1的大型反应器，其特征在于，内置构件通过冷却介质实...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金福，唐强，靳辉，
申请(专利权)人：北京凯瑞英科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11