本发明专利技术提供一种转化炉，减少转化炉中的焦炉煤气及转化气体的压力损失，且与现有技术相比，提高转化气体的一氧化碳及氢的富集率。转化炉（１）利用氧化剂使干馏煤得到的焦炉煤气（３）不完全燃烧而生成转化气体（５），其中，具备在两端设有导入焦炉煤气（３）的导入口（１１）和排出转化气体（５）的排出口（１３）的筒状的反应流路（１５），反应流路（１５）包括自导入口（１１）扩展的扩径部（１９）、向排出口（１３）变窄的缩径部（２１）和夹在扩径部（１９）与缩径部（２１）之间的笔直的主体部（２３），扩径部（１９）的倾斜面上朝向反应流路（１５）的截面中心部设有多个向反应流路（１５）内喷出氧（２７）的氧化剂喷嘴（２９），使焦炉煤气（３）与氧（２７）均匀混合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对干馏煤得到的焦炉煤气进行转化而生成富含一氧化碳及氢的转化 气体的转化炉。
技术介绍
例如，在非专利文献1中，提出有对干馏煤得到的焦炉煤气进行转化而生成富 含一氧化碳及氢的转化气体的转化炉。根据该文献，从圆筒状的转化炉的切线方向导入 伴随氧的焦炉煤气，使转化气体的一氧化碳和氢富集。然而，由于形成回旋流，因此转 化炉中的焦炉煤气的压力损失变大。而且，在回旋流的作用下，焦炉煤气在转化炉内的 实际的流速下降，装置成为大型化。此外，在该文献中，从密闭圆筒状的转化炉的一端 的平板状的顶部导入伴随氧的焦炉煤气。然而，由于从顶部导入的焦炉煤气急速扩大而 形成旋涡，因此压力损失变大。相对于此，减少压力损失的结构的转化炉在专利文献1中提出。该文献中，在 立式转化炉的顶部设置焦炉煤气的导入口和自导入口扩展的扩径部，在扩径部的倾斜面 上设置多个向反应流路内喷出氧的喷嘴。由此，从转化炉的顶部中心导入焦炉煤气，利 用氧使焦炉煤气不完全燃烧而形成iioo°c i3oo°c，对焦炉煤气中的碳化氢进行热分解 而生成富含一氧化碳及氢的转化气体。此外，根据该文献，从转化炉的底部侧壁上设置 的排出口排出转化气体。另外，在专利文献2中，提出有如下的转化炉利用氧使热分解废弃物得到的 热分解气体不完全燃烧而形成为800°C以上，对热分解气体中的碳化氢进行热分解而生成 富含一氧化碳及氢的转化气体。该文献的转化炉与专利文献1相同地，从立式转化炉的 顶部中心导入热分解气体和氧而进行转化，从底部侧壁上设置的排出口排出转化气体。专利文献1 日本特开2000-273473号公报；专利文献2 日本特开2007-246620号公报。非专利文献 1: Masaki Onozaki, et al "Hydrogen production by the partialoxidation and steam reforming of tar from hot coke oven gas” Fuel Vol.85 (2006), p.143—149.然而，要求进一步提高转化气体的一氧化碳及氢的富集率。相对于此，专利文 献1、2的反应流路朝向排出口弯曲，因此存在该部分的转化气体的压力损失变大的问 题。进而，气体的流动在排出口附近成为偏流，碳化氢和氧的转化反应受损，因此在提 高转化气体的一氧化碳及氢的富集率方面还有余地。
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于，减少转化炉中的焦炉煤气及转化气体的压力损 失，并且与现有技术相比，提高转化气体的一氧化碳及氢的富集率。为了解决上述课题，本专利技术提供一种转化炉，其利用氧化剂使干馏煤得到的焦 炉煤气不完全燃烧而生成转化气体，所述转化炉的特征在于，具备筒状的反应流路，该筒状的反应流路的两端设有导入焦炉煤气的导入口和排出转化气体的排出口，反应流路 包括自导入口扩展的扩径部、朝向所述排出口变窄的缩径部和夹在扩径部与缩径部之间 的笔直的主体部，在扩径部的倾斜面上，朝向反应流路的截面中心部设有多个向反应流 路内喷出氧化剂的氧化剂喷嘴。由此，通过将扩径部形成为例如圆锥状或棱锥状，使导入的焦炉煤气的流动慢 慢扩展，不会产生旋涡等紊流，而被整流后的焦炉煤气向主体部引导。另一方面，由于 从倾斜面喷出氧化剂，因此将焦炉煤气与氧化剂混合，使焦炉煤气不完全燃烧。由此， 成为高温的焦炉煤气与氧化剂的混合体被导入主体部，焦炉煤气与氧化剂进一步均勻混 合，进行以不完全燃烧为热源的转化反应。生成的转化气体由于导入口与排出口同轴流 动，因此不会在主体部的流动中引起偏流地排出。因此，能够减少导入转化炉的焦炉煤 气及转化气体的压力损失，并且与现有技术相比，能够提高转化气体的一氧化碳及氢的 富集率。这种情况下，反应流路的中心轴与扩径部的倾斜面所成的角度优选为不超过 30°的角度。与此相反，倾斜角超过30°时，由于导入的焦炉煤气变宽而形成旋涡，因 此有可能妨碍主体部的均勻的流动。另一方面，倾斜角过小时，扩径部变长，转化炉大型化。另外，优选将主体部的流路截面形成为导入口的10倍以上的尺寸。由此，能够 使焦炉煤气的流速降低为十分之一以下，能够延长在反应流路中的滞留时间，因此能够 进一步促进转化反应。另外，优选将氧化剂喷嘴的中心轴相对于反应流路的中心轴偏心设置。由此， 能够在反应流路内形成回旋流，能够提高氧化剂的混合性，因此能够进一步促进转化反应。另外，优选使各氧化剂喷嘴的中心轴的延长线在比扩径部的下游端靠上游侧的 位置与从导入口导入的焦炉煤气流交叉。即，使氧化剂集中在反应流路的入口侧的扩径 部内，混合氧化剂与焦炉煤气。由此，能够促进反应流路的上游的扩径部中的焦炉煤气 的不完全燃烧，从而能够使反应流路内急速升温，促进转化反应。专利技术效果根据本专利技术，能够减少转化炉中的焦炉煤气及转化气体的压力损失，并且与现 有技术相比，能够提高转化气体的一氧化碳及氢的富集率。附图说明图1是本专利技术的实施方式的转化炉的侧剖面图。图2是图1的A-A线的向视图。图3是示出在反应流路内形成强回旋流时的气体的流动的图。图4是示出图1的温度计的位置的示意图。图5是示出反应流路内的温度分布的图。 图6是示出本专利技术的实施例的炉内最高温度与转化气体中的甲烷残存率的关系 的图。图7是示出比较例的反应流路的排出口侧的侧剖面图。图8是示出扩径部的倾斜角小时的焦炉煤气与氧的流动的图。符号说明1转化炉3焦炉煤气5转化气体11 导入口13 排出口15反应流路19扩径部21缩径部23主体部25倾斜面29氧化剂喷嘴具体实施例方式以下，基于实 施方式说明本专利技术。(实施方式)如图1、2所示，本实施方式的转化炉1导入干馏煤得到的焦炉煤气3，生成富含 一氧化碳及氢的转化气体5。转化炉1的外表面由钢板的壳体7覆盖，例如，通过圆筒状 的耐火材料9形成。转化炉1的筒的两端设有导入焦炉煤气3的导入口 11和排出转化气 体5的排出口 13。由此，形成圆筒状的反应流路15。在导入口 11中经由配管连接有未 图示的焦炭炉。在排出口 13中经由配管连接有未图示的气体精制设备。接下来，说明本实施方式的特征部的结构。反应流路15包括比导入口 11宽 的圆锥状的扩径部19 ；朝向排出口 13变窄的圆锥状的缩径部21 ；夹在扩径部19与缩径 部21之间的笔直的主体部23。扩径部19和缩径部21以对称结构形成为相同尺寸。扩径部19和缩径部21的 中心轴形成为与主体部23同心。扩径部19的倾斜角度例如反应流路15的中心轴17与 扩径部19的倾斜面25所成的角度Φ形成为不超过30°。夹在扩径部19和缩径部21之间的主体部23的流路截面例如形成为导入口 11的 10倍以上的尺寸。S卩，主体部23的内径为D，导入口 11的内径为Di时，主体部截面积 (^ D2/4)与导入口截面积(JiDi2/4)的比存在以下(式1)关系。(Ji D2/4) / ( π Di2/4) >10-(式 1)因此，主体部23和导入口 11的内径存在以下(式2)的关系。D>3.16Di …(式 2)以满足该(式2)方式，设计主体部23的内径D与导入口 11的内径Di。扩径部19的倾斜面25上设有多个(本实施方式中为四个)向反应流路15内喷 出氧化剂例如氧27的氧化剂喷嘴29本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种转化炉，其利用氧化剂使干馏煤得到的焦炉煤气不完全燃烧而生成转化气体，所述转化炉的特征在于，具备筒状的反应流路，该筒状的反应流路的两端设有导入所述焦炉煤气的导入口和排出所述转化气体的排出口，该反应流路包括自所述导入口扩展的扩径部、朝向所述排出口变窄的缩径部和夹在所述扩径部与所述缩径部之间的笔直的主体部，在所述扩径部的倾斜面上，朝向所述反应流路的截面中心部设有多个向所述反应流路内喷出所述氧化剂的氧化剂喷嘴。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤一教，谷田部广志，回信康，石贺琢也，
申请(专利权)人：巴布考克日立株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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