【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于合成气生产领域。本专利技术特别涉及一种用于部分氧化碳氢化合物的反应器和一种在启动期间和合成气生成期间操作所述反应器的方法。
技术介绍
1、术语“合成气”或“合成气体”用于描述含有h2和co以及少量co2和碳氢化合物(即ch4)的气体混合物。
2、合成气的生产能力一直在不断提高，而且由于其在化学工业中的广泛应用，如合成氨、尿素、甲醇及其衍生物，合成气的生产能力仍在不断提高。
3、目前市场上有几种合成合成气的技术，包括通过催化反应产生富含h2的合成气的蒸气重整sr(steam reforming)、通过非催化反应产生富含co的合成气的部分氧化pox(partial oxidation)以及结合催化蒸汽与co2重整反应的自热重整atr(autothermalreforming)。
4、pox是一种非催化技术，可用于在氧气存在下部分燃烧碳氢化合物以在高温下(例如1100℃和1400℃之间)产生合成气。
5、部分氧化则通常在反应器中进行，所述反应器包括耐火内衬压力容器和工艺燃烧器。耐火内衬压力容器限定了反应室，在所述反应室中发生部分氧化反应，而工艺燃烧器则配置为用于将包括燃料和氧化剂的试剂注入到在高温高压下运行的反应室中。
6、工艺燃烧器还设计和优化为将试剂作为单独的流供应给反应室，以在试剂接触时促进扩散火焰的形成。
7、pox反应器很少进行启动操作。但是，当启动操作发生时，必须将燃料引入反应室，并在贫燃火焰中与氧化剂(空气、氧气或富氧空气)燃烧，以使耐
8、通常情况下，在启动期间形成燃料贫乏而氧化剂丰富的火焰(贫燃火焰)，以预热耐火内衬容器至高于试剂的自燃温度。在此阶段，必须非常小心地逐渐升高火焰的温度，以避免耐火材料内衬受到过大的热应力。
9、遗憾的是，传统的工艺燃烧器不足以在反应室内形成贫燃火焰，也不适合在启动期间精确控制火焰的温度，因此必须配备专用的燃烧器。
10、专用的启动燃烧器可以是在启动阶段实际代替工艺燃烧器的独立部件，或者也可以布置在工艺燃烧器内部，随后在预热阶段完成后移出或退回。
11、启动燃烧器还应包括点燃装置，以便在耐火内衬压力容器的温度低于试剂的自燃温度时点燃试剂。例如从ep2085696a1中已知一种燃烧器，其包括在启动阶段使用的点火燃烧器。
12、pox反应器的典型启动顺序包括以下步骤：在pox反应器的反应室内设置专用的启动燃烧器，通过启动燃烧器向反应室供应空气和碳氢化合物以产生贫燃火焰，逐步提高热功率以将耐火内衬加热至约1100℃至1400℃，当达到上述温度时，将专用的启动燃烧器从反应室中移出或退回，并用工艺燃烧器替换(如果需要)专用的启动燃烧器，最后向燃烧器供给试剂，以产生用于合成气生产的扩散火焰。
13、从上述描述中可以清楚地看出，pox反应器的启动阶段并不是一个简单的操作，因为它涉及到启动燃烧器的引入和后期拆除，以及在某些情况下用启动燃烧器替代工艺燃烧器，反之亦然。此外，启动燃烧器无疑是一种昂贵的装置。
14、因此，鉴于上述考虑，提供一种具有燃烧器的改进式部分氧化反应器是非常可取的，所述燃烧器既可在启动期间使用，又可在合成气生成期间使用，具有显著优势。优选地，改进式反应器应当易于操作。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服现有技术的上述缺陷，即启动pox反应器所需操作的复杂性。
2、因此，本专利技术的一个方面是根据权利要求1所述的将碳氢化合物部分氧化为合成气的反应器。
3、反应器包括将反应室封闭的容器，用于在氧化剂存在的情况下部分氧化燃料；以及燃烧器，用于将燃料和氧化剂供给到所述反应室。燃烧器包括用于氧化剂的第一通道和用于燃料的第二通道，所述第一通道和所述第二通道彼此同轴布置。
4、燃烧器还包括点燃装置和火焰检测传感器。所述点燃装置和所述火焰检测传感器在燃烧器内能够在靠近反应室的启动位置和远离所述反应室的第二退回位置之间移动。
5、本专利技术的另一方面是操作根据权利要求10的上述反应器的方法。
6、方法包括以下步骤：调节在启动期间和合成气生成期间通过燃烧器组件供给到反应室的氧化剂和燃料的流量，以便在启动期间稳定贫燃火焰，在合成气生成期间则稳定扩散火焰。
7、有利的是，与传统的pox燃烧器相比，本专利技术的部分氧化反应器在制造上更为经济，因为它在启动时不需要设置专用的燃烧器。实际上，本专利技术的反应器设置有燃烧器组件，所述燃烧器组件能够在注入试剂的流量变化的情况下运行，并适用于在启动期间以及在合成气生成期间稳定反应室内的火焰。
8、此外，本专利技术的方法允许简化和加速pox启动程序，从而无需在专用的燃烧器和工艺燃烧器之间进行与切换相关的繁琐操作。
9、特别有利的是，在启动和合成气生成期间，反应器可以使用相同的燃烧器进行操作。在启动期间，优选地在大气压下逐渐升高耐火内衬容器的温度，以达到工作温度，在该温度下，用于生产合成气的进料在进入反应器后混合时由被热的耐火内衬点燃。
10、根据本专利技术的有益应用(interesting application)，向反应器供应包括轻质碳氢化合物(例如天然气或甲烷)的燃料以及包括氧气、富氧空气或空气的氧化剂。
11、在启动期间，优选地向反应器供应空气或富氧空气，而在合成气生成期间，则向反应器供应纯氧、空气或富氧空气，以便在启动期间形成贫燃火焰，在合成气生成期间形成富燃扩散火焰。
12、优选地，试剂通过两个分开的导管(即第一导管和第二导管)提供给反应室。氧化剂优选地通过第一导管供给到反应室，所述第一导管在其内部界定所述第一通道，而燃料则通过第二导管供给到反应室，所述第二导管将第二通道封闭。第一导管和第二导管彼此同轴布置，并且在所述第一导管和所述第二导管之间限定了第二通道。
13、优选地，燃烧器位于反应容器中心位置的反应室上方。第一导管和第二导管可以采用不同的形式和形状，但是根据有益应用，所述第一导管和所述第二导管是圆形的，因此所述第一导管和所述第二导管之间的通道是环形的。
14、本专利技术的反应器还设置有将火焰检测传感器和点燃装置封闭的中心导管。优选地，火焰检测传感器是紫外线(uv)传感器或热电偶，而点燃装置优选地是高能或低能的基于火花的点燃系统。火焰检测传感器设置有感测部分，以检测火焰是否已经在反应室内点燃。
15、与此不同，点燃装置则设置有点燃器尖端，所述点燃器尖端可以到达燃烧室内的适当位置，以便在启动期间点燃贫燃火焰。
16、根据本专利技术的特别有益的应用，点燃装置和火焰检测传感器能够沿着中心导管的纵向轴线移动，并且所述点燃装置和所述火焰检测传感器至少能够到达上述的启动位置和退回位置。
17、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于用氧化剂(3)将燃料(2)部分氧化成包含CO和H2的合成气体(4)的反应器(1)，所述反应器(1)包括：
2.根据权利要求1所述的反应器，还包括在其内部限定第一通道(9)的第一导管(8)、布置在第一导管(8)外部并与所述第一导管(8)同轴的第二导管(10)，其中第一导管(8)和第二导管(10)在所述第一导管(8)和所述第二导管(10)之间限定第二通道(11)。
3.根据权利要求2所述的反应器，还包括布置在第一导管(8)内的中心导管(12)，所述中心导管(12)将点燃装置(13)和火焰检测传感器(14)封闭。
4.根据权利要求3所述的反应器，其中点燃装置(13)和火焰检测传感器(14)能够沿着中心导管(12)的纵向轴线(50)在启动位置(30)和退回位置(31)之间移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中第一导管(8)和第二导管通过喷嘴(35、51)与反应室(6)连通，所述喷嘴(35、51)配置为将氧化剂(3)和燃料(2)引导并扩散到所述反应室(6)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的反应器
7.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中反应器(1)包括旋流装置(15)，所述旋流装置(15)布置在第一导管(8)内并且配置为向输送至反应室(6)的氧化剂(3)施加旋流运动，更优选地所述旋流装置(15)配置为在反应室的区域中提供氧化剂的回流循环。
8.根据前述权利要求中任一项所述的反应器，其中容器(5)是耐火材料内衬压力容器，并且其中第一导管(8)和第二导管(10)是圆形的，并且第二通道(11)是环形的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的反应器，其中火焰检测传感器(14)是紫外线传感器或热电偶，并且点燃装置是火花发生装置。
10.一种在启动期间和在合成气生成期间操作用于用氧化剂(3)将燃料(2)部分氧化为合成气体(4)的反应器的方法，所述反应器(1)包括：
11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中步骤b)中的氧化剂(3)包括空气或富氧空气，步骤h)中的氧化剂包括纯氧。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中：第一通道(9)封闭在第一导管中，第二通道封闭在第二导管中，第二导管(10)布置在第一导管(8)外部并与所述第一导管(8)同轴。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中步骤a)通过沿着中心导管(12)的纵向轴线(50)移动点燃装置(13)和火焰检测传感器(14)来执行，其中中心导管布置在第一导管内。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中步骤b)和步骤h)中的氧化剂以旋流运动的方式供应到反应室(6)，所述旋流运动优选在反应室(6)的区域中为氧化剂提供回流循环。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中步骤e)的目标温度在1100℃至1400℃之间。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于用氧化剂(3)将燃料(2)部分氧化成包含co和h2的合成气体(4)的反应器(1)，所述反应器(1)包括：
2.根据权利要求1所述的反应器，还包括在其内部限定第一通道(9)的第一导管(8)、布置在第一导管(8)外部并与所述第一导管(8)同轴的第二导管(10)，其中第一导管(8)和第二导管(10)在所述第一导管(8)和所述第二导管(10)之间限定第二通道(11)。
3.根据权利要求2所述的反应器，还包括布置在第一导管(8)内的中心导管(12)，所述中心导管(12)将点燃装置(13)和火焰检测传感器(14)封闭。
4.根据权利要求3所述的反应器，其中点燃装置(13)和火焰检测传感器(14)能够沿着中心导管(12)的纵向轴线(50)在启动位置(30)和退回位置(31)之间移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中第一导管(8)和第二导管通过喷嘴(35、51)与反应室(6)连通，所述喷嘴(35、51)配置为将氧化剂(3)和燃料(2)引导并扩散到所述反应室(6)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的反应器，其中燃烧器(7)还包括冷却装置(52)，其中所述冷却装置(52)包括布置为朝向和远离喷嘴(35、51)输送冷却介质(54)的多个导管(53)，所述冷却介质(54)优选为水。
7.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中反应器(1)包括旋流装置(15)，所述旋流装置(15)布置在第一导管(8)内并且配置为向输送至反应室(6)的氧化剂(3)施加旋流运动，更优选地所述旋流装置(15...
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