使用水雾的烃／氧工业气体混合器制造技术

含烃气体在气体混合器中在水雾的存在下与含氧气体混合。水雾围绕并且接触在含氧气流或含烃气流中夹带的粒子。通过起到用于由这种粒子与气体混合器内的结构的有力碰撞而导致的热的接收体的作用，水起到抑制和防止烃气在混合器中点燃的作用。水雾还起到熄灭由这种碰撞导致的点燃的作用。水雾可以以许多不同构造引入所述气体混合器中，包括经由喷嘴将雾喷射到烃气歧管或氧气歧管中，喷嘴邻近供氧管的末端安置于气体混合器内，和喷嘴共轴地安置于气体混合器中的供氧管内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用水雾的烃/氧工业气体混合器背景本专利技术总体涉及在用于含烃气体的气相部分氧化的系统中使用的气体混合器。本 专利技术具有有用性的场合的实例是用于环氧乙烷的工业生产的系统。化合物环氧乙烷(化学式C2H40)是用作在乙二醇(汽车防冻液的主要组分)和其 它化学品的生产中的中间体的重要工业化学品。环氧乙烷还用作用于食品和医学供给品的 消毒剂。其在室温是无色可燃气体，并且可以作为液体冷却和储存。环氧乙烷首先在第一次世界大战期间作为乙二醇和化学武器芥子气的前体实现 了工业重要性。在1931年，法国化学家Theodore Lefort发现了使用银作为催化剂直接从 乙烯和氧制备环氧乙烷的方法。自1940年以来，几乎所有工业生产的环氧乙烷都是使用此 方法制备的。在目前的工业过程中，当乙烯(CH2 = CH2)和氧(02)在处于200-300°C的银催化 剂上反应时制备环氧乙烷，所述银催化剂显示为担载于氧化铝上的大的Ag纳米粒子。典型 地，还包括化学改性剂如氯。使用的压力在l_2MPa的范围。此反应的化学方程为CH2 = CH2+l/202 — C2H40在环氧乙烷生产系统中，气体混合器用于就在存在银催化剂的反应室上游混合烃 和氧气流。气体混合器典型地以容器或管的形式构造。容器包括用于两种气体中的每一 种的入口歧管。容器有时构造有容纳烃气流的主外管和容纳氧流的内部同心管或“指状物 (fingers) ”。混合发生在内管终止的点，在该处流出指状物的氧气与在外管中流动的烃气 的主流会合。此基本设计描述于美国专利3，706，534中。该领域长期认为存在含烃气流(例如，含有例如与其它烃气混合的乙烯的气体的 流)在其在气体混合器中与氧气结合之处的点燃风险。点燃可以发生在当烃或氧气流中夹 带的粒子(例如一粒砂、锈末或管垢)撞击混合器中的金属表面，例如混合器的壁从而产生 火花时。如果火花在高度可燃区例如处于或接近两种气流混合的点在烃流中出现，则可以 发生点燃。点燃损坏气体混合器，并且还需要中断生产以抑制点燃，并且允许气体混合器在 重新开始生产之前冷却。可燃区域限于两种气体的混合区。含烃气体以及反应器进料共混 物低于02可燃性下限-即，过富而无法燃烧。该领域已经设计了多种气体混合器设计。设计中的一些特别涉及降低烃和 氧气流的点燃风险。除上述‘534专利以外，已知的现有技术还包括以下专利文献 U. S. 4，573，803 ；U. S. 3，702，619 ；U. S. 4，256，604 ；U. S 4，415，508 ；U. S. 6，657，079 ； U. S. 2003/0021182 ；U. S. 3，518，284 ；U. S. 4，390，346 ；U. S. 3，237，923 ；U. S. 3，081，818 ； U. S. 2，614，616 和 U. S. 6，840，256。其它感兴趣的现有技术包括英国专利GB 705，176和2，357，817 ；U. S. 5，336，791 ； 和 U. S. 4，393，817。概述在本公开内容的第一方面中，公开了用于含烃气体的气相部分氧化的工业生产系 统，其使用将含烃气体与含氧气体混合的方法。该方法包括提供用于将含氧气体与含烃气体混合的气体混合器，将水雾引入气体混合器中，和将氧气与含烃气体在水雾的存在下混 合。本专利技术可以应用于烃-空气混合器和富烃空气混合器。因此，术语“含氧气体”意在包 括总体含氧的气体的流，例如纯氧气或基本上纯氧气的流、空气的流，或富有氧气的空气的 流。在另一方面中，提供对用于含烃气体的气相氧化的工业生产系统的气体混合器的 改进。该改进是提供用于在气体混合器中产生水雾的装置，其中含氧气体和含烃气体在气 体混合器中在水雾的存在下混合。描述了若干用于产生水雾的装置的实例，包括将水雾喷 射到烃气歧管中的雾化器(喷嘴)、将水雾喷射到氧气歧管中的喷嘴，和在其末端具有产雾 喷嘴的水管，所述水管(1)同心地位于气体混合器中供给氧的氧管中，(2)沿氧管的侧面安 置，或(1)和(2)。附图简述附图说明图1是用于含烃气体的气相氧化的工艺生产系统的气体混合器的示意图，其显示 用于将水雾引入气体混合器中的装置的第一实施方案，该装置的形式为(1)将水雾喷射到 烃气歧管中的雾化器(喷嘴)和(2)同心地位于向气体混合器供给氧的氧管中的在其末端 具有产雾喷嘴的水管。图2是图1中所示的运送含烃气体的管中的一根的端视图，其显示氧管中的水管 和由雾化器提供的雾以及在水管末端的喷嘴。图3是气体混合器的第二实施方案的示意图，其特征在于运送水的水管和在其末 端的喷嘴，所述喷嘴在氧和含烃气体混合的混合点处产生雾。图4是图3的气体混合器的端视图，其显示邻近氧管和在氧管内同心安置的水管。图5是气体混合器的第三实施方案的示意图，其特征在于将水雾喷射到氧气歧管 中的雾化喷嘴。图6是图5的氧管的末端的详细横截面。详细描述在用于含烃气体的气相部分氧化如环氧乙烷的制备的工业生产系统中，烃和氧气 以安全可靠方式的混合是持续的问题，特别是在要混合的气体可能在混合过程中通过可燃 区的情况下。此公开内容的特征提供对气体混合器的改进和将点燃的可能性最小化的混合 气体的方法。两种气体的混合在水雾环境下进行。下面将相当详细地描述特征在于用于产生水雾环境的装置的气体混合器的若干 不同实施方案。这些实施方案示出适用于在特征在于低剪切共轴气体混合的气体混合器中 生产环氧乙烷的应用。然而，从所公开实施方案的变化当然是可能的，并且本专利技术可以在高 剪切气体混合器中实施，所述高剪切气体混合器例如在2007年12月14日提交的标题为氧 / 烃快速(高剪切)气体混合器(OXYGEN/HYDROCARBON RAPID (HIGH SHEAR) GAS MIXER)的 本专利技术人的共同待审的美国专利申请序列号61/007，790中所述的，该美国专利申请的全 部内容通过引用结合在此。在低剪切实施方案中，将水雾共轴地喷射到一个气流特别是高 纯度氧进料中，和/或备选地，在进入到第二气流中的进入点，特别是高纯度氧流进入到含 烃气流中的混合点包围一个气流。水雾环境的目的是通过下列方法降低两种气体初始混合的可燃气体包层 (envelope)的点燃可能性，或在会发生点燃的情况下将点燃熄灭在高可燃性气体包层的点处将足够量的小水滴引入气流中，从而提供增强的混合、任何夹带在烃流或氧流中的粒 子的表面润湿，和受热器(heat sink)，所述受热器用于传递在粒子仍然存在于可燃气流的 可燃区域中时从粒子冲击或粒子破裂产生的热。通常，气体混合器的特征在于雾化器(水 雾产生喷嘴)，所述雾化器设计为产生尺寸大约< 200微米SMD (沙得(Sauter)平均直径) 的水滴。此术语定义为具有与整个喷雾相同的表面积与体积比的滴直径。然而，液滴可以显 著更小，例如小至1微米。在高压下，例如在本公开内容类型的气体混合器中发现的，水雾 可以起到致密气体的作用，其与氧气移动到高可燃性区中并且起到点燃抑制剂的作用。用 于构造气体混合器和雾/烟雾发生装置的材料可以为不锈钢、蒙乃尔合金(Monel)、因科镍 合金(Inconel)或其它抗腐蚀和抗点燃的金属。这样的金属还可以用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
在用于含烃气体的气相部分氧化的工业生产系统中，一种用于将所述含烃气体与含氧气体混合的方法，所述方法包括下列步骤：提供气体混合器，所述气体混合器用于将所述含氧气体与所述含烃气体混合；将水雾引入到所述气体混合器中；和将所述含氧气体与所述含烃气体在所述水雾的存在下混合。

【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：哈维E安德烈森，克里斯托弗P克里斯坦森，查尔斯W利普，约翰R迈尔，托马斯J克林，维克多R菲伊，劳伦斯G布里顿，迈克尔J兰吉奇，迈克尔L哈钦森，
申请(专利权)人：陶氏技术投资有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]