公开了用于混合第一气体和第二气体的装置，其包括：ｉ）用于供给第一气体的线性第一管（１），所述第一管包括在上游端用于第一气体的入口（２），并且所述第一管在下游端逐渐变细以形成喷嘴（３），和ｉｉ）用于供给第二气体的线性第二管（５），所述第二管包括在上游端用于第二气体的入口（５）、在喷嘴上游第一管的外表面周围形成环隙的第一部分（６）、以及在第一管（１）的喷嘴（３）周围形成夹套的且形成相对于环隙膨胀的横截面（８）区域的第二部分（７）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于气体的混合装置本专利技术涉及用于混合第一气体和第二气体、且特别是含烃气体和含氧气体的装置。许多已知工艺中需要混合烃和含氧气体。许多这些工艺中，形成的混合物可以是 处于可燃状态下，其含义是如果该混合物与适宜的火源接触时将燃烧。燃料_氧气混合物 的可燃性，即使在可燃范围之内也是可以变化。由此，接近化学计量组成的燃料-氧气混合 物具有比接近于可燃极限的或者主要是富燃料的那些混合物更高的燃烧速度。特别地，这 种混合物容易点燃且产生将快速地经过可燃混合物传播的更稳定的火焰。这些接近化学计 量的混合物也可以导致在点燃之后产生相当大的压力和温度，且火焰仅可以通过取出反应 物而熄灭。需要有效的时间来混合燃料和氧气以及在该混合过程期间可以形成的多种混合 物。由此，期望使更高反应性的、接近化学计量的、可燃混合物的存在最小化，甚至在其中名 义上混合的组合物处于可燃状态之外或者在可燃范围之内但是具有较低燃烧速度性能的 混合物中。许多其它因素可以提高可燃上限，降低维持燃烧所需的氧数量，且扩大潜在可燃 气体混合物的范围，包括例如空气之外纯氧的使用、升高的温度和压力。由此期望快速且有效的混合，且高效混合器的目的是使高反应性富氧气体混合物 的体积最小化。自动热裂解工艺是用于生产烯烃的已知工艺，其中将烃和含氧气体混合并随后使 其与催化剂接触。烃在催化剂之上部分地燃烧，且产生的热用于驱动烃进料脱氢为烯烃。 EP-A-0332289中描述了这种工艺的实例。期望在接触催化剂之前均勻地混合和预热烃和含氧气体。但是，用于自动热裂解 工艺的烃和含氧气体的混合物是可燃的。由此，期望降低混合气流在反应器中的停留时间， 且特别地，通常期望，尤其是压力升高时，在显著小于1秒、通常显著小于IOOms之内混合烃 和含氧气体并使它们与催化剂接触。WO 2004/074222描述了用于烯烃自动热裂化的反应器，且特别地提供了使得 能够进行自动热裂化工艺的反应器设计，其中将气态反应物单独地预热、混合并随后与 适宜催化剂接触。WO 2004/074222描述了用于以均勻方式混合第一和第二气态反应物 (优选地烃和含氧气体)的两种具体布局。这些设计中之一涉及具有多个导管的管中管 (tube-in-tube)布局，每个导管中提供在喷嘴中终止的注射管，第一气体经过喷嘴离开到 导管中的第二气体中。现已发现，特定设计提供了在第一气体和第二气体的混合方面的仍进一步改进。特别地，本专利技术提供了用于混合第一气体和第二气体的混合装置，该混合装置包 括i)用于供给第一气体的线性第一管，所述第一管包括在上游端用于第一气体的入 口，并且所述第一管在下游端逐渐变细以形成喷嘴，所述喷嘴在用于第一气体的出口处具 有小于IOmm2的内面积的开口且在经过所述第一管供给第一气体中提供压降，和ii)用于供给第二气体的线性第二管，所述第二管包括在上游端用于第二气体的入口，在喷嘴上游第一管的外表面周围形成环隙的第一部分，该环隙的长度为5 50mm 和横截面积是喷嘴开口面积的2 10倍，且其作用为在经过所述第二管供给第二气体中提 供压降，和在第一管的喷嘴周围形成夹套的第二部分，且其形成相对于环隙膨胀的横截面面 积，和其中a)布置该喷嘴和环隙，使得在供给第一和第二气体中产生的压降比例为2 1 1 2，b)喷嘴的外锥面相对于第一管纵轴的角度小于12°，和c)第二部分中第二管直径的任意变化相对于第二管纵轴小于12°。典型地，该混合装置包括多个本文中所定义的且串联提供的线性第一和第二管， 优选地至少100、更优选地至少500、且最优选地至少1000个第一和第二管(总计)。该混 合装置通常包含小于10000个第一和第二管(总计)。每个线性第一管和相关的线性第二 管可以认为是“一对”。对管优选地彼此均勻地间隔，最优选地使得第二线性管的出口具有 规则节距，优选地正方形节距或三角形节距。使用时，这样在第一和第二管的下游提供了混 合气体的均勻分布。使用时，依据本专利技术的混合装置提供了许多优点。首先，较小尺寸的每个线性第一 和第二管相对于更大设计提供了更有效的混合。该混合也在线性第一管的出口处以基本上 平行的方式发生，且较小尺寸的喷嘴和环隙避免了混合气体中的涡流运动。涡流气体可以 导致滞留或部分滞留区且提高总体停留时间。由此，本专利技术提供了获得快速且均勻混合气体同时使混合区中湍流和不稳定性最 小化的混合装置设计。并不期望受到理论显示，认为对于喷嘴锥面角度和管尺寸变化的限制对于保持平 坦流动而言是重要的。对于管尺寸变化的限制特别地排除比较急剧的变化，包括“阶梯”变 化，已发现其导致流动分离和流动中震荡。特别地，已通过实时CFD模拟确立了流动分离或流动再循环可能是设备中流动不 稳定性的根源。一些情形下这点可能导致混合物组成的实质性变化，导致在富燃料和贫燃 料组合物之间的快速震荡，这点是明显不期望的，因为这样可能导致短期的高气体温度或 反应熄灭。在具有多个管的优选实施方式中，使用大量的小尺寸管而非更少量的大管，容许 混合较大体积的可燃气体，同时减少每个管中潜在地可燃的混合物，这样限制了管内爆炸 的潜在量级。本专利技术的管尺寸也确保了每个管高的线性流速，这样可以将轻微的火焰传播 情形“吹”到管之外，防止了任意火焰的回流。本专利技术混合装置的一部分(i)包括用于供给第一气体的线性第一管，所述第一管 包括在上游端用于第一气体的入口，并且其在下游端逐渐变细以形成喷嘴，所述喷嘴在用 于第一气体的出口处具有小于IOmm2的内面积的开口且在经过所述第一管供给第一气体中 提供压降。喷嘴的关键特征是较小的喷嘴开口以及喷嘴外锥面相对于第一管纵轴的角度小于 12°。优选地，喷嘴包括仅一个开口，且提供其使得经过该线性第一管流动的气体在轴 向上离开线性第一管的末端。更优选地，喷嘴外锥相对于第一管纵轴的角度小于7°。喷嘴开口的内面积优选地小于5mm2，例如0. 5 5mm2，最优选地1 3mm2 (0. 5 5mm2内面积对应于大约0. 8 2. 5直径的圆)。喷嘴开口的内面积应当小于该线性第一管 除喷嘴处之外的内横截面积。较小的喷嘴开口由此在线性第一管中设置压降。该压降范围 典型地为0. 1 4巴(10 400kPa)、优选为0. 3 3巴(30 300kPa)。除了为了使线性第一管位于线性第二管之内线性第一管的外部尺寸/直径必须 在任意特定位置均小于线性第二管的内径的事实之外，线性第一管的确切外对于本专利技术并 不是关键的。除喷嘴区域之外，即线性第一管在喷嘴处外表上逐渐变细的地方，通常线性第 一管的外径为2. 0 10. 0mm。外径可以沿着线性第一管的长度(除喷嘴处之外)变化。优 选地，线性第一管外径的任意变化产生相对于线性第一管纵轴的角度小于12°，更优选地 小于7°。在喷嘴出口处外径尽可能地接近于内径，即在这一点管的厚度尽可能小。实践中， 在出口处管厚度可以为0. 2 0. 5mm,即喷嘴开口的外径比内径大0. 4 1. 0mm。内径也可以沿着线性第一管的长度(除喷嘴处之外)变化。该管不必在内部逐渐 变细，使得小于IOmm2的内面积仅在对应于第一气体出口的线性第一管末端处发生，且可以 具有短长度(例如1 2mm)的钻孔，其内面积对应于开口面积，且随后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于混合第一气体和第二气体的混合装置，该混合装置包括：ｉ）用于供给第一气体的线性第一管，所述第一管包括在上游端用于第一气体的入口，并且所述第一管在下游端逐渐变细以形成喷嘴，所述喷嘴在用于第一气体的出口处具有小于１０ｍｍ↑［２］的内面积的开口且在经过所述第一管供给第一气体中提供压降，和ｉｉ）用于供给第二气体的线性第二管，所述第二管包括在上游端用于第二气体的入口，在喷嘴上游第一管的外表面周围形成环隙的第一部分，该环隙的长度为５～５０ｍｍ和横截面积是喷嘴开口面积的２～１０倍，且其作用为在经过所述第二管供给第二气体中提供压降，和在第一管的喷嘴周围形成夹套的第二部分，且其形成相对于环隙膨胀的横截面面积，并且其中：ａ）喷嘴和环隙的尺寸使得在供给第一和第二气体中产生的压降比例为２∶１～１∶２，ｂ）喷嘴的外锥面相对于第一管纵轴的角度小于１２°，和ｃ）第二部分中第二管直径的任意变化产生相对于第二管纵轴角度小于１２°的斜面或锥面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：TJ赫斯克斯，RP林兹特德特，IAB赖德，
申请(专利权)人：英尼奥斯欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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