用于燃烧两种类型的气体的高架火炬系统技术方案

本发明专利技术涉及一种合成气生产设备中的高架火炬系统，用于对合成气生产和/或合成气处理中产生的具有至少两种不同的一氧化碳含量(CO含量)的废气进行热处置，特别是用于将热的合成气和冷的低温一氧化碳同时燃除或燃烧。根据本发明专利技术，该高架火炬系统包括：(a)垂直于水平方向布置并且由第一材料制成的第一废气管、以及用于将具有第一CO含量的废气进送到该第一废气管的进料导管，(b)垂直于水平方向布置并且由第二材料制成的第二废气管、以及用于将具有第二CO含量的废气进送到该第二废气管的进料导管，(c)其中，该第一废气管和该第二废气管同轴布置，并且在其上端开口通向公共燃烧器。

【技术实现步骤摘要】
用于燃烧两种类型的气体的高架火炬系统
本专利技术涉及一种合成气生产设备中的高架火炬系统，用于对合成气生产和/或合成气处理中产生的具有至少两种不同的一氧化碳含量(CO含量)的废气进行热处置，特别是用于将热的合成气和冷的低温一氧化碳同时燃除或燃烧。本专利技术进一步涉及一种用于燃烧在合成气生产设备中获得的两种类型的气体的方法。
技术介绍
气体火炬(简称火炬)是一种用于对在能量或材料方面是不可利用的或不能利用的可燃气体进行燃除、即有意燃烧的装置。当预计会产生大量不连续的这种气体时会经常使用气体火炬，例如在启动和惰转程序以及生产故障期间可以是这种情况。气体火炬通过燃烧将废气组分转变为相对不利于环境且破坏气候的二氧化碳。气体火炬的重要部件是实际的燃烧器(即用于点燃气体的一个或多个引燃器)、用于供应要燃除的气体的管、可选的支撑结构、以及用于火炬的安全操作的控制和安全装置。除了很少遇到的地面火炬外，目前所使用的最常见类型的火炬系统是高架火炬。在这些系统中，将包含燃烧器的火炬头安装在火炬系统的在地面或架设表面上方一定高度的上端处，这样减少了对地面或对架设基底的热辐射并且改善要燃除的污染物或其燃烧产物的分散轮廓。进料管被配置为是升流管。升流管、燃烧器和可选的支撑结构的整体通常被称为火炬塔、或简称为火炬，术语的区别没有被明确定义。在API标准521和537中描述了火炬系统的现有技术。原则上有以下几种类型的高架火炬：a)自支撑式火炬塔通常用于相对较低的结构高度，其具有受限的架设空间或地面面积。其通常仅限于一个火炬塔或一根升流管。其结构高度可以达到100m。通常不需要用于分离冷凝物的专用液体沉降器。b)拉绳或拉线支撑的火炬塔通常需要比自支撑式或吊杆支撑式火炬塔更多的地面面积。其结构高度可以达到250m。火炬通常限于一根升流管，并且通常需要特定的液体沉降器。c)具有支架或三脚架作为支撑装置的火炬塔仅适合于相对较小、简单的火炬。d)具有钻塔状支撑构架或支撑框架的吊杆火炬由于支出较大而仅在相对较大的火炬塔的情况中使用，自支撑式构造在这种情况下是不可行或不可能的，而拉绳支撑的火炬塔由于可用架设空间而不可能使用。非常高的结构高度是可以的。一些吊杆设计使得可以降低火炬塔和火炬头以进行检查和维护。如果出于空间原因而将多个火炬塔安装在同一吊杆(称为多火炬吊杆)上，这是特别有用的。通常需要专用的液体沉降器来分离出冷凝物。所述类型的火炬系统不仅用于石油化工设备而且还用于合成气生产设备，以便通过燃烧来对临时无法在工艺链中进一步处理或暂时没有其他处置可能性的气体产物流或废气流进行处置。合成气是在各种合成反应中使用的含有氢气和碳氧化物的气体混合物。合成气生产工艺的技术细节在例如以下书籍中进行了全面描述：Ullmann的工业化学百科全书(EncyclopaediaofIndustrialChemistry)，第六版，1998电子版(ElectronicRelease)，关键词“气体生产”。粗合成气的生产(例如通过蒸汽转化、自热转化或含烃进料的部分氧化)之后，通常是用于通过在所谓的CO冷箱中进行低温气体分馏来去除不期望的气体组分(例如甲烷)的多个工艺步骤。在这种情况下，可以通过比如甲烷洗涤、部分冷凝和CO洗涤等子步骤来获得作为纯产物的一氧化碳、或具有经调节的氢气/一氧化碳比(H2/CO)的合成气流。由于低温气体分馏而将纯CO产物作为低温气流从CO冷箱中排出。在合成气生产设备中，典型地需要对合成气(20℃至300℃)和低温CO(-180℃)进行燃烧，以便在整个合成气体生成设备或其各部分发生故障或计划停机的情况下来保护合成气生产设备、以及便于通过燃烧来对临时无法在工艺链中进一步处理或暂时没有其他处置可能性的气体产物流或废气流进行处置。对于在实践中用于使合成气和低温CO(CO气体)燃烧的高架火炬系统而言，迄今存在各种技术方案，这些技术方案的构造尤其取决于要燃烧的合成气的H2/CO比。当设备的主要产物是具有高H2/CO比的合成气或仅是氢气时，可以在合成气生产设备中使用第一种类型(类型1)的火炬系统。在这种情况下，必须在火炬系统中处理的少量CO气体可以通过小型外部升流管(该升流管由耐腐蚀材料制成，例如高合金钢，比如不锈钢)输送，并且在主火炬塔的外部向上引导到由碳钢(C钢)制成的主火炬塔的上端。输送来自低温气体分馏的低温CO气体的管特别优选地是由全奥氏体不锈钢制成，因为非合金和低合金钢在CO气体的典型低温下是极脆的，这极大地增加了失效的可能性，尤其是当存在周期性机械应力时(例如由于风、压力脉冲等导致塔的摆动)。与非合金和低合金钢相比，全奥氏体不锈钢具有非常高的低温韧性。因此其在非常低的温度下具有类似于室温下的韧性行为。使用这种具有低温韧性的材料的关键因素不是CO含量而是气体温度；作为指导，通常必须在-50℃以下的温度下来选择具有低温韧性的高合金材料。在主火炬塔的上端处，合成气和CO气分别在专门针为特定气体而设计的专用燃烧器中燃烧。为了补偿由于主火炬塔和CO升流管使用不同结构材料而产生的不同的热膨胀以及高压降，在升流管的构造中必须确保足够数量和尺寸的膨胀弯管。这种结构导致主火炬塔要承受附加载荷，这限制了在必须更换吊杆火炬之前自支撑式系统的最大可能总高度。类型1的火炬的优势在于，考虑到要燃除或燃烧的气体，可以在对废气中存在的污染物进行销毁的最大安全性和性能方面来优化每个燃烧器。为了确保例如污染物的高降解度或高焚化度，并且同时防止火焰从燃烧器喷头上脱离，许多火炬系统的出口速度不应超过25m/s至30m/s。在合成气的情况下，这个值可以大于150m/s。第二种类型(类型2)的高架火炬系统类似于类型1，但是包含组合式燃烧器构造，其中将来自低温气体分馏的冷的富CO气体以与合成气相同的水平注入到公共主燃烧器中。当合成气生产设备中生产的合成气的H2/CO比降低到合成气含有的CO比氢气更多的程度时，专用CO燃烧器变得太大而无法除主燃烧器之外也安装在火炬塔的上端处。因此，类型2的组合式燃烧器构造则具有优势。然而，这种结构在CO气流成为主干流时就受到了限制，其结果是CO升流管变得太大和太重。另外，在同时燃烧合成气的个别情况下，将CO气体额外注入公共燃烧器中会产生局部气体速度，这些局部气体速度会引起火焰从燃烧器喷头脱离的危险。与合成气的流量相比，在具有流量非常大的CO气体的情况下，使用第三种类型(类型3)高架火炬系统。与类型1的情况一样，在此为每个火炬气流设置专门设计的专用燃烧器。这种构造的缺点是需要稳定的支撑构架，例如吊杆设计的支撑构架，以便能够承受由两个完全分开的进料导管和燃烧器系统引起的增加的负载。这还需要更大的结构面积。总体上，因此可以说，仍然需要一种简单构造的高架火炬系统，该系统允许来自合成气生产设备的多种类型的气体(例如CO气以及H2/CO比较宽的合成气)被依次燃除、优选地同时燃除，从而安全地进行热处置。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种新颖的高架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成气生产设备中的用于对合成气生产和/或合成气处理中产生的具有至少两种不同的一氧化碳含量(CO含量)的废气进行热处置的高架火炬系统，包括：/n(a)垂直于水平方向布置并且由第一材料制成的第一废气管、以及用于将具有第一CO含量的废气进送到该第一废气管的进料导管，/n(b)垂直于水平方向布置并且由第二材料制成的第二废气管、以及用于将具有第二CO含量的废气进送到该第二废气管的进料导管，/n(c)其中，该第一废气管和该第二废气管同轴布置，并且在其上端开口通向公共燃烧器。/n

【技术特征摘要】
20200113 EP 20020019.41.一种合成气生产设备中的用于对合成气生产和/或合成气处理中产生的具有至少两种不同的一氧化碳含量(CO含量)的废气进行热处置的高架火炬系统，包括：
(a)垂直于水平方向布置并且由第一材料制成的第一废气管、以及用于将具有第一CO含量的废气进送到该第一废气管的进料导管，
(b)垂直于水平方向布置并且由第二材料制成的第二废气管、以及用于将具有第二CO含量的废气进送到该第二废气管的进料导管，
(c)其中，该第一废气管和该第二废气管同轴布置，并且在其上端开口通向公共燃烧器。


2.根据权利要求1所述的高架火炬系统，其特征在于，其以自承式方式被建造和架设。


3.根据权利要求1或2所述的高架火炬系统，其特征在于，该第一废气管和该第二废气管具有圆形截面，并且该第二废气管作为内管同轴地在作为外管的该第一废气管的内部延伸，在该内管的外部与该外管的内部之间形成径向均匀间隔开的环状空间。


4.根据权利要求3所述的高架火炬系统，其特征在于，该内管和外管的布置可以通过多个间隔件实现，在每种情况下，至少两个、优选地至少三个间隔件径向地布置在该高架火炬系统的特定高度处并且被紧固到该外管的内部或该内管的外部。


5.根据权利要求4所述的高架火炬系统，其特征在于，这些间隔件被配置为是位于与该紧固点相反的端部处的滑动轴承。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的高架火炬系统，其特征在于，该外...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥·柯西亚，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR