制备乙炔和合成气的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种通过用氧气部分氧化烃而制备乙炔和合成气的方法，该方法包括首先分别预热包括含烃料流和含氧料流的起始气体，然后将其在混合区中混合，且在其流经燃烧器区段后，使其在燃烧空间中反应，然后快速冷却产物，所述方法的特征在于：所述燃烧器区段的燃烧空间侧上的表面被清洁气流所覆盖，并将该清洁气流借助多个孔引导通过所述燃烧器区段，其中所述燃烧器区段的有效表面区域与该燃烧器区段中用于清洁气流的这些孔的数目的平均比值为5-100cm2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备乙炔和合成气的方法和装置专利技术描述本申请通过引用并入于2010年11月11日提交的美国临时申请61/412，406。本专利技术涉及一种通过在反应器中部分氧化烃而制备乙炔和合成气的改进方法，其中将含烃料流和含氧料流供入所述反应器中；还涉及一种用于实施本专利技术方法的装置。部分氧化烃的高温反应通常在由混合单元、燃烧器和骤冷单元构成的反应器系统中进行。在高温范围内实施该部分氧化的一个实例是通过部分氧化烃而制备乙炔和合成气。这描述于例如 DE875198、DE1051845、DE1057094 和 DE4422815 中。这些文献阐述了通常用于BASF-Sachsse_Bartholom6乙炔法中的混合器/燃烧器区段/燃烧空间/骤冷组合，在下文中，当指该组合时，简称为“反应器”。在该方法中，将原料如天然气和氧气分开加热通常至高达600° C。在混合区中，使反应物强力混合，并在流经燃烧器区段之后进行放热反应。在这些情况下，燃烧器区段由特定数目的平行通道 构成，其中可燃性氧气/天然气混合物的流速高于火焰速率(反应速率、转化速率)以防止火焰侵入混合空间。对金属燃烧器区段进行冷却以经受热应力。根据在混合空间中的停留时间，由于所述混合物的有限热稳定性，产生过早引燃和再次引燃的风险。此处，术语“引燃延迟时间”或“引发时间”用于指可燃混合物不经历任何显著内部热变化的时间。引发时间取决于所用的烃类型、混合状态、压力和温度。其决定了反应物在混合空间内的最大停留时间。反应物如烃、液化气或石油醚(由于合成方法中的提高的产率和/或能力，其使用特别合乎需要)的特征在于相对高的反应性，且因此具有短引发时间。用于目前生产规模的乙炔燃烧器的特征在于其在燃烧空间中具有圆柱形几何形状。燃烧器区段优选具有六角形设置的通道孔。例如，在一个实施方案中，在直径约500_的圆形基底横截面上以六角形设置有127个内径为27_的孔。所用的通道直径通常为约19-27mm直径。其中使形成乙炔的部分氧化反应的火焰稳定的下游燃烧空间同样具有圆柱形横截面，水冷却且就外观而言对应于短管(例如直径为180-533mm且长度为380-450mm)。在燃烧空间侧上的燃烧器区段表面的高度处，将所谓的辅助氧气供入反应空间中。这确保了火焰稳定并因此确保火焰根部的限定距离和因此通过骤冷单元确保反应开始与反应终止的限定距离。由燃烧器区段和燃烧空间构成的整个燃烧器借助法兰悬挂于具有相对大横截面的骤冷容器的顶部。在燃烧空间的排出面高度处，在其圆周外侧将骤冷喷嘴安装在一个或多个骤冷分布器环中，所述环借助或不借助雾化介质将骤冷介质(例如水或油)雾化，并注入以与主要流动方向近似呈直角地离开燃烧空间的反应气体中。该直接骤冷的任务是极其快速地将反应流冷却至约100° C (水骤冷)和200° C (油骤冷)，从而冻结进一步的反应，尤其是所形成的乙炔的分解。骤冷射流的范围和分布理想地使得在最短时间内实现基本均匀的热分布。用于目前生产规模的乙炔燃烧器的特征在于燃烧空间的圆柱形几何形状。借助扩散器将原料预混并经由呈六角形设置的通道孔供入燃烧器区段中以避免反混。在已知方法中，将原料在具有相对大容积和高预热温度的混合扩散器中预混。所述工业方法不仅形成乙炔，而且必不可少地形成氢气、一氧化碳和烟灰。在火焰前段形成的烟灰颗粒可作为核粘合至所述燃烧器区段的燃烧空间侧上的表面，其然后导致焦炭层的生长、沉积和烧结(anbackung)，这对所述方法的效率产生不利影响。在用油和水骤冷的现有生产方法中，这些沉积物通过在燃烧器区段的燃烧空间侧上的表面区域中借助推料单元(Stocherreinrichtung)机械清洁而定期清除。为此,必须对推料单兀进行复杂控制(Ullmann，s Encyclopediaof Industrial Chemistry,第 5 版，第Al卷，第97-144页)，此外，该机制的具体使用时间受到燃烧空间中的热应力的限制。不乏避免在燃烧器区段的燃烧空间侧表面上的焦炭层焙烧的缺点的尝试。例如，DE2307300的教导公开了在最高温度和骤冷位置之间的区域中向反应器中注入气态物质(权利要求1)。这旨在导致使所添加的气体与自由基发生反应，从而旨在减少焦炭的形成(说明书第8页第2段)。DE3904330A1描述了一种通过热分解乙炔而制备乙炔黑的方法。在该方法(其明显不同于制备乙炔的方法(例如不存在部分氧化))中提及任选引入惰性气流。DE1148229描述了一种操作热解室以处理烃的方法，其中提供用蒸汽清洁，并推测壁的冷却导致水幕(权利要求1)。没有给出与实施清洁的方式有关的进一步信息。所述方法并非部分氧化(POx)，所引入的清洁介质为液态水，且未提供氧化剂(例如氧气)与清洁介质的额外混合。此外，仅在所述热解室的轴向剖面的最多一个位置处注入清洁介质。DE2007997描述了推测反应室内壁上的油膜如何防止结焦(第2页第I段)。然而，燃烧空间中的油膜自 身就倾向于结焦。因此，由于该挑战，可排除含烃(矿物)油作为清洁介质。然而，所引文献中所公开的防止或减少不希望的焦炭形成的方法就制备乙炔的方法的有效性而言是不令人满意的。例如，正如所述的那样，一些文献涉及条件完全不同且不具有适用性的其他反应。例如，本专利技术方法中的部分氧化就特性而言非常必须:停留时间起着特别主要的作用，反应的终止必须非常精确，且外来物质的添加(包括例如清洁气体或氧化剂)可使反应非常快速地进行(就其位置以及速率而言)，因此导致产率损失。此外，通常就所要解决的技术问题而言，现有技术仅涉及工业构造的一般性描述。此外，现有技术涉及解释在区划燃烧空间的侧表面上结焦，而非在燃烧器区段的燃烧空间侧表面(其通常垂直于这些侧表面)上结焦。此外，没有给出与流体动力学和反应技术有关且基于此可使清洁介质有效最少化且因此可使操作成本最低并优化产物收率的几何结构规格。因此，本专利技术的目的是寻找一种部分氧化烃的改进方法，其以就工艺技术而言的简单方式抑制了在燃烧器区段的燃烧空间侧的表面上烧结和沉积的物料，从而无需机械清洁该燃烧器区段的燃烧空间侧的表面，且因此无需借助经受高热应力且难以控制的机械推料单元定期清除。因此，已发现了一种通过用氧气部分氧化烃而制备乙炔和合成气的方法，该方法包括首先分别预热包括含烃料流和含氧料流的起始气体，然后将其在混合区中混合，在其流经燃烧器区段后，使其在燃烧空间中反应，然后快速冷却产物，其中所述燃烧器区段的燃烧空间侧上的表面被清洁气流所覆盖，并将该清洁气流借助数个孔引导通过所述燃烧器区段，其中所述燃烧器区段的有效表面区域与该燃烧器区段中用于清洁气流的这些孔的数目的平均比值为5-100cm2。本专利技术方法可适用于通过部分氧化制备乙炔和/或合成气的公知方法中。合适的烃原料优选包括链烷烃、链烯烃、天然气、石油醚，及其与例如CO2、合成气的混合物。所述含氧气体可例如经由氧气或者包含氧气和例如C02、H20、N2和/或稀有气体的混合物提供。附图说明图1显示了本专利技术燃烧器的细节。这显示了具有两种孔的燃烧器区段⑴的燃烧空间侧上的表面，其能将料流供入燃烧空间中。显示孔(2)用于供应原料混合物，且孔(3)用于供应清洁气体，其中保持所述用于清洁气体的孔的自由横截面小于用于原料混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：M·鲁斯，D·格罗斯施密德特，P·伦茨，M·威卡瑞，H·诺豪瑟尔，K·R·埃尔哈特，C·魏歇特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：
国别省市：