加压反应器的使用工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种工艺燃烧器，用于同时和有选择地把含碳淤浆、含氧气体、燃料气以及任选的温度减缓剂加到部分加压氧化区．该燃烧器特点是，含碳淤浆的内均匀分散体引入含氧气体和高雾化分散性含碳淤料．工艺燃烧器另外特点是，从工艺燃烧器的外部，把燃料气的分散体引入含氧气体中．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于受压反应器输入流体物料的方法。本专利技术还涉及能够实施这种输送过程的装置。从一个较具体方面讲：本专利技术的方法和装置涉及通过含碳淤浆的高压部分氧化的方法来制备含氢（H2）和一氧化碳（CO）的气体产物，例如：合成气、还原气以及燃料气。在本技术中，含碳淤浆高压部分氧化的工艺以及其中所使用的装置都是众所周知的。例如，参见美国专利4113，445;4，353，712以及4，443，230。在大多数实例中，含碳淤浆和含氧气体加入反应器中，该反应器在氧气存在下处于含碳淤浆的脱挥发份产物的挥发温度之上，通常约为2500°F（1370℃）。通过至少两种方法，就可把反应器加热到自动点火温度。该方法之一为：一个简单的预热燃烧器以外气密方式固定在反应器燃烧器的接口上。该预热燃烧器把燃料气体，例如：甲烷，输给反应器以产生足以加热反应器达到大约2000～2500℃（1090～1370℃）的高温，所采用的升温速度不能损害反应器的耐热材料。通常，上述升温速度约为40℃/hr～80℃/hr（44℃/hr～27℃/hr）。在预热步骤中，反应器保持在外界压力或较其稍微低一些的压力。低于外界的压力是合乎要求的，因为它可以使空气通过预热器和反应器之间的外气密性连接部位进入反应器，然后该空气用来燃烧燃料气体。在需要的预热温度达到之后，从反应器上换下预热燃烧器，代之以上工艺燃烧器。因为在更换时间里。反应器将逐渐会冷却下来，所以上述更换得尽可能地快。一般情况下，冷却到1800°F（980℃）的低温。如果反应器的温度仍处在适宜的温度范围内，含碳淤浆、含氧气体以及有或没有温度减缓剂被送进工艺燃烧器进行淤浆部分氧化。一开始输入淤浆就得把输入的含氧气体点燃，以使快速地把反应区加热达-->到反应区产生炉渣的温度之上。上述快速加热过程可对反应器的耐火材料产生热冲击。然而，如果反应器的温度太低，那么就必须重新用预热器。由于装置重复更换造成加工时间浪费并且在花费额处的劳务费用，所以，这种更换是不合乎要求的。把反应器加热到预期的温度范围所使用的两种方法中的另外一种仅要求使用工艺燃烧器;例如，参见美国专利4353，712中所公开的燃烧器。该种类型的工艺燃烧器提供用于含碳淤浆，含氧气体、燃料气体和/或温度减缓剂选择性地分别和同时进料的导管。当该工艺燃烧器用来作预加热反应器时，该燃烧器以适当的比例输入含氧气体以及燃烧气体以便充分燃烧。当反应器达到所期望的温度范围之后，燃料气体既可以被含碳淤浆完全取代也可以与淤浆共进料。如果采用共进料方式，那么通常要减少燃料气体的进料，以便只产生部分氧化作用。最初往反应器中输碳淤浆并且维持反应器的温度时，通常采用共进料方式，直至含碳淤浆/含氧气体进料操作状态的工艺操作条件平衡。虽然仅仅使用工艺燃烧器操作方式不存在预加热器/工艺燃烧器操作方式的那种加工时间的浪费和额外人力投资的缺点，但是它自己不是没有缺点的。当仅使用工艺燃烧器操作方式时，完全环境压力氧化和高压部分氧化两种条件下很难保持火焰稳定性，并且还能降低工艺可靠性，该两种条件分别用于预加热和含碳淤浆部分氧化的工艺步骤。在合成气工业中，某些人已经建议采用预加热燃烧器和工艺燃烧器并用的操作方式，其中后者能提供含碳淤浆、含氧气体、燃料气和/或温度减缓剂选择性的同时进料。虽然这种并用方式仍能产生由于工艺燃烧器更换预燃烧器而带来的工艺时间及劳务费用的浪费，但工艺燃烧器经选择的同时进料的特点，却减少了对上述讨论的反应器耐火材料的热冲击问题。通过输入燃料器气把反应气温度从它的冷却后温度提高到预定温度，接着采-->用含碳淤浆与燃料气同时给料的操作方式以达到减少热冲击的目的。含碳淤浆开始以低量进料，然后当燃料气的给料量随着反应器维持自身预定温度所须热量的逐渐减少至零而增加其它的进料量。由于开始以低速率供给含碳淤浆，所以有较少的淤浆液加热并蒸发，这样，反应器温度的下降极小。此外，在含碳淤浆进料的初期，燃料气的连续进料会导致向反应器加入热量。燃料气在部分氧化的条件下燃烧没有气体产物，（例如：二氧化碳）的污染问题。由于在刚刚描述的程序中的工艺燃烧器使用有效，所以它必能以有效的方式把含碳淤浆和燃料气体物与它们各自的含氧气体物料一起提供给反应器。工艺效率要求含碳淤浆均匀地分散在含氧气体中并呈现高度的雾化状态，例如：液滴所具有的粒径约低于1000微米。均匀的分散和雾化都有利于保证充分燃烧并避免在反应区内产生局部的过热。本专利技术提供一个工艺燃烧器，它能把三种或三种以上的物料液流并同时并分别地提供给反应区，而同时又能在含氧气中使含碳淤浆均匀分散地雾化。本专利技术提供一种新型的工艺燃烧器，它用于通过一个容器中含碳淤浆的部分氧化作用来制备会成气、燃料气，或还原气体。该容器提供一个反应区，通常其压力范围保持在约15～3500PSig（0.2～24MPa），最佳约为1500～2500PSig（10.4～17.3MPa）并且其温度范围约为1700～3500℃（930～1930℃）。燃烧器安装在容器上，借此含碳淤浆、含氧气体以及温度减缓剂（任意选用）通过燃烧器被送进反应区。另外，燃烧器还提供给反应区一种燃料气，例如：甲烷，燃料器能够分别和同时处理所有这些物料液流。由于本专利技术的工艺燃烧器具有独特的外形所以它能够提供高度雾化形成的含碳淤浆给反应区，既含碳淤浆具有的体积平均液滴粒径范围约为100～600微米。在含碳淤浆和含氧气体进入反应区的时候，含碳淤浆不-->但被高度雾化，而且它也完全均匀地分散在含氧气体中。由于燃烧器能够使分散体雾化均匀，所以在反应区内使可获得十分均匀的燃烧。先有技术的工艺燃烧器不能保证含碳淤浆和含氧气体的雾化和分散度，由此它会产生不均匀燃烧，局部过热以及不希望得到的副产品（例如：碳或二氧化碳）的问题。均匀分散和雾化作用发生在喷嘴内部也是本专利技术一个重要的特征。含碳淤浆在喷嘴内充分进行分散和雾化后，在反应区内充分进行分散和雾化后，在反应区内燃烧之前，要严格控制含碳淤浆的雾化度。先有技术的喷嘴曾试图促进全部的，既使不是全部的，反应区内的雾化作用，但随着进一步的雾化作用被强迫发生在一个区域内（既反应区内），它们便不能控制粒径，按雾化标准讲这是无约束的。反应区内的雾化工艺也与含碳淤浆和含氧气体燃烧竞争时间有关。本专利技术的工艺燃烧器另外一个特点是，把燃料气送进反应区，并且燃料气从外部输入工艺燃烧器。燃料气的外部输入的益处之一是：燃料气的火焰能与燃烧器表面保持一定距离。如果燃烧气焰接近燃烧器表面的话，那么就会损坏燃烧器。如果含氧气体中的氧（O2）含量高比如50%的话，那么从工艺燃烧器的内部输入是完全不合乎要求的，因为在氧气含量高的燃料气的火焰扩展是非常快的。这样，就会存在由于燃烧器中火焰的扩展而造成燃烧器严重损坏的危险。当燃烧器用于制备H2和CO时，便可改善工艺。在通过容器中的含碳淤浆的部分氧化制备含H和CO气体的工艺中，该容器提供一个反应区，其压力范围通常维持在约15～3500PSig（0.2～24MPa）以及其温度范围约1700～3500°F（930～1930℃），改进之处包括：a.把作为反应物的含碳淤浆和含氧气体输入上述反应区，在上述反应物进入上述反应区之前，上述含碳淤浆被十分均匀地分散在含氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理含Ｈ↓〔２〕和ＣＯ气体的方法，该方法是在一个容器中部分氧化含碳淤浆，该容器具有通常维持在大约１５～３５００ｐｉｇ（０．２～２４ＭＰａ）范围内的压力和大约１７００～３５００°Ｆ（９３０～１９３０℃）温度下的反应区，其改进之处包括：（ａ）作为反应物，将一种含碳淤浆和一种含氧气体引入所述的反应区，所述的含碳淤浆在所述的含氧气体内大体均匀分散并且在所述的反应物进入反应区以前雾化；（ｂ）将需要量的燃料气引入所述的反应区以维持所述的反应区于所述的温度，在所述的燃料进入所述的反 应区之后，直接将所述的燃料气引入（ａ）的反应物，混合所述的燃料气和进入的反应物；（ｃ）通过部分氧气，使引进的反应物（ａ）在所述反应区内反应，制备所述的含Ｈ↓〔２〕和ＣＯ的气体，以及；（ｄ）通过部分氧化，使所述量的引入的燃料气（ｂ）与 至少一部分引进的含氧气体反应物（ａ）反应。

【技术特征摘要】
US 1985-4-16 723,7711、一种处理含H2和CO气体的方法，该方法是在一个容器中部分氧化含碳淤浆，该容器具有通常维持在大约15～3500pig(0.2～24MPa)范围内的压力和大约1700～3500°F(930～1930℃)温度下的反应区，其改进之处包括：(a)作为反应物，将一种含碳淤浆和一种含氧气体引入所述的反应区，所述的含碳淤浆在所述的含氧气体内大体均匀分散并且在所述的反应物进入反应区以前雾化；(b)将需要量的燃料气引入所述的反应区以维持所述的反应区于所述的温度，在所述的燃料进入所述的反应区之后，直接将所述的燃料气引入(a)的反应物，混合所述的燃料气和进入的反应物；(c)通过部分氧气，使引进的反应物(a)在所述反应区内反应，制备所述的含H2和CO的气体，以及；(d)通过部分氧化，使所述量的引入的燃料气(b)与至少一部分引进的含氧气体反应物(a)反应。2、根据权利要求1所述的方法，其中在所述含氧气体中的所述大体均匀的含碳淤浆的所述分散体如此实施：以第一速率提供一个所述含氧气体的截头圆锥体液流且以第二速率同时提供一个圆柱体液流，所述含碳淤浆的所述圆锥体液流以大约15°～75°范围内的角度在所述含氧气体的所述截头圆锥体液流的内表面相交会，其中所述的第一速率在大约75英尺/秒（23米/秒）到声速的范围内，而所述的第二速率在大约1～50英尺/秒（0.3～15米/秒）范围内。3、根据权利要求1所述的方法，其中所述大体均匀的所述含碳淤浆的分散体及所述含氧气是通过下述3款而实施：（1）所述含氧气体的圆柱体液流具有第一速率;（2）所述含碳淤浆的环形液流具有第二速率;以及（3）所述含氧气体的截头圆锥体液流具有第三速率;所述液流基本同心且径向排出，以便所述的圆柱体液流在所述的环形液流内且环形液流以大约15°～75°范围内的角度与所述截头圆锥体液流的内表面交会，其中所述的第二速率在大约1～5英尺/秒（0.3～15米/秒）范围内且所述的第一和第三速率在大约75英尺/秒（23米/秒）到声速范围内。4、根据权利要求1，2或3所述的方法，其中所述含碳淤浆的雾化是通过把所述的基本均匀的分散物穿径一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：查理斯W利普，道格拉斯D马里克，理查德A利，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]