本实用新型专利技术提供一种辐射管天然气部分氧化制合成气装置，包括天然气烧嘴、辐射管和用以支撑辐射管的支撑体，所述辐射管分为初始反应段和辐射段，所述辐射管的初始反应段发生天然气制合成气的反应，所述初始反应段与天然气烧嘴相连接，所述辐射段设置有合成气出口，所述天然气烧嘴设置有天然气进口和混合气体进口。本实用新型专利技术充分利用了制气过程中的热能，辐射管既是燃烧器又是气化反应装置，实现了一管双用，在制合成气的过程中又可作为加热其他物料或工件的热源，从而减小了能量浪费。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种辐射管天然气部分氧化制合成气装置，包括天然气烧嘴、辐射管和用以支撑辐射管的支撑体，所述辐射管分为初始反应段和辐射段，所述辐射管的初始反应段发生天然气制合成气的反应，所述初始反应段与天然气烧嘴相连接，所述辐射段设置有合成气出口，所述天然气烧嘴设置有天然气进口和混合气体进口。本技术充分利用了制气过程中的热能，辐射管既是燃烧器又是气化反应装置，实现了一管双用，在制合成气的过程中又可作为加热其他物料或工件的热源，从而减小了能量浪费。【专利说明】辐射管天然气部分氧化制合成气装置
本技术涉及一种天然气制合成气装置，尤其是涉及一种辐射管天然气部分氧化制合成气装置。
技术介绍
目前天然气制合成气装置利用天然气与氧气发生部分氧化反应，直接生成合成气，其合成气有效成分为CCHH2，合成气经激冷室和水洗塔处理之后，得到常温的合成气。以合成气在气基竖炉炼铁工艺的应用为例，合成气降为常温的目的是因为进气基竖炉炼铁装置之前，还原气要经过脱硫脱碳净化设备，净化时要求合成气温度为常温。现有天然气制合成气装置是由天然气与氧气、水蒸汽通过工艺烧嘴对喷入制合成气装置中，在制合成气装置的气化室内进行部分氧化反应，生成的粗合成气通过气化室下部的下降管进入制合成气装置洗涤冷却室，与洗涤冷却水沿洗涤冷却管并流而下，粗合成气被冷却后在洗涤冷却室的液位以下以鼓泡形式进行洗涤和进一步冷却，由洗涤冷却室上部空间出制合成气装置。出制合成气装置的粗合成气送水洗塔进一步经除盐水进行降温，同时进行清洗后送竖炉净化系统。现有的燃气辐射管燃烧器，燃气在密封的辐射管套管内燃烧后形成高温烟气，高温烟气在辐射管内流动，并通过受热的辐射管表面向外界辐射热量用于加热其他工件或物料。但是现有技术存在如下缺点:1、现有天然气制合成气装置较为复杂，其氧气管道、天然气管道和水蒸汽管道以及阀门要求较高，均需采用不锈钢材质。冷壁炉还必须有烧嘴冷却装置、炉本体水夹套冷却装置、合成气冷却室以及水洗塔，这套及其复杂而且对安全性要求都很高；2、气化炉的各种水冷保护装置，如水夹套和激冷水装置，都造成了能量的极大浪费；3、现有的燃气辐射管燃烧器只能作为热源，而没有其他作用。
技术实现思路
本技术提供了一种辐射管天然气部分氧化制合成气装置，解决了现有天然气气化方法只制气而对制气过程中的热能不能有效利用的问题，解决了现有合成气经过水洗后造成合成气中水分含量较大的问题，解决了现有天然气气化方法其装置较为复杂的问题，其技术方案如下所述:一种辐射管天然气部分氧化制合成气装置，包括天然气烧嘴、辐射管和用以支撑辐射管的支撑体，所述辐射管分为初始反应段和辐射段，所述辐射管的初始反应段发生天然气制合成气的反应，所述初始反应段与天然气烧嘴相连接，所述辐射段设置有合成气出口，所述天然气烧嘴设置有天然气进口和混合气体进口。所述辐射管初始反应段的长度至少为管径的5倍。所述辐射管初始反应段的外壁设置有用以维持反应所需高温的保温层，所述保温层内层采用耐火材料，外层采用保温砖。所述保温层内层采用刚玉砖。所述辐射管的内壁设置有高温陶瓷耐火焰套管，用以防止辐射管内壁直接接触高温火焰，从而保证辐射管不被烧坏。所述辐射管采用高温无缝钢管，有更好的密闭性。本技术通过采用小管径的辐射管，可实现制气装置的小型化。如果要大量产气，有两种方案:第一可以采用集数管方式，也就是采用多管并联捆绑在一起的方式制合成气；第二可采用按比例放大管道的方法，采用更粗的管道来生产合成气。本技术有如下特点:1、本辐射管天然气制合成气装置最关键的是既能作为燃烧器提供热源又能作为天然气制合成气的气化装置，且通过辐射把合成气温度降至常温，实现了一管双用；2、在辐射管初始反应段外加装保温层，以维持反应所需的高温；3、在辐射管内层安装高温陶瓷耐火焰套管，以保证辐射管不被烧坏；4、如果对合成气中一氧化碳和氢气的比例要求不高，可以用空气来代替氧气与水蒸气的混合气体进行反应；5、辐射管初始反应段长度至少为管径的5倍，辐射段长度依据现场实际情况而定。【专利附图】【附图说明】图1是本技术提供的辐射管天然气制合成气装置的结构示意图；图2是本技术应用在旋转床热解炉的示意图。【具体实施方式】本技术提供的辐射管天然气制合成气装置是以高温辐射管和专门设计的天然气烧嘴作为主要组成部分，同时兼具制合成气和加热物料的功能，从而实现了一管双用。图1即为辐射管天然气制合成气装置的示意图，如图1所示，所述辐射管天然气制合成气装置主要包括天然气烧嘴3、辐射管6、保温层I和用以支撑辐射管6的支撑墙体5，所述天然气烧嘴3设置有天然气进口 2和混合气体进口 4，所述辐射管6的末端设置有合成气出口 7。压力为0.3MPaG-0.4MPaG的常温天然气由天然气进口 2进入烧嘴，压力为0.3MPaG-0.4MPaG、温度为150_200°C的氧气和水蒸气的混合气体由混合气体进口 4进入烧嘴，且保证氧气与天然气的摩尔比为0.7-0.8，水蒸气与氧气的摩尔比为0.07-0.1。天然气和氧气、水蒸气的混合气进入烧嘴之后经点火枪点燃在辐射管6内燃烧，首先氧气经燃烧过程被完全消耗，并为下一步的反应提供热量，然后剩余的天然气在高温条件下(1200-1300°C)与生成的二氧化碳和水蒸气发生还原反应，最终生成主要成分为CO与H2的合成气。反应结束后，合成气温度仍高达1000°C以上，现有装置是把合成气送入激冷室进行冷却，然后再送入水洗塔进一步冷却并除去合成气中的水分，这个过程不但把高温合成气的热能浪费了，而且还增加了合成气中的水分含量。本装置的方法是让高温合成气流经辐射管6反应区后面的辐射段并向外界辐射能量，这部分辐射段可作为热源用于加热其他工件，经过一定长度的辐射管之后，合成气温度降至所要求的温度，且温度可通过辐射管长度来调节。以合成气在气基竖炉炼铁工艺的应用为例，经过这个过程合成气温度降低，并且无需激冷室和水洗塔的处理导致合成气中水分没有增加，然后直接送至竖炉的合成气净化系统进行净化，作为气基竖炉的原料气。还需要注意以下几点:由所述天然气烧嘴的混合气体进口进入的为氧气与水蒸汽的混合气体或者为空气。如果对合成气中一氧化碳和氢气的成分要求不高，可用空气代替氧气。温度和压力维持不变，空气与天然气的摩尔比控制在3.33-3.8，无需加入水蒸气。为了防止辐射管6的内壁直接接触高温火焰，需在辐射管6的内壁设置高温陶瓷耐火焰套管。所述辐射管6的初始反应段相当于天然气制合成气装置的气化室，初始反应段的长度可根据实际情况而定，但不应小于5倍的辐射管直径。为了保证初始反应段有足够高的反应温度，需在辐射管6外壁包裹保温层1，保温层I的内层采用刚玉砖，外层采用保温砖。为了使出初始反应段的合成气温度降至所要求的温度，需要有足够长的辐射段，图中辐射管只是一个示意图，实际生产中应根据具体的负荷大小给定不同的辐射管长度。图2是以旋转床热解炉为例，辐射管考虑采用逆流布置的示意图。如图2所示，天然气和氧气、水蒸气的混合气从3进入辐射管,经点燃后在辐射管6内发生部分氧化反应，并流经整个辐射管向外辐射热量，最后从7流出，整个过程中合成气自左向右流动，温度逐渐降低。物料从进口 9进入床体8，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种辐射管天然气部分氧化制合成气装置，其特征在于：包括天然气烧嘴、辐射管和用以支撑辐射管的支撑体，所述辐射管分为初始反应段和辐射段，所述辐射管的初始反应段发生天然气制合成气的反应，所述初始反应段与所述天然气烧嘴相连接，所述辐射段设置有合成气出口，所述天然气烧嘴设置有天然气进口和混合气体进口。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，韩希强，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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