CN214183012U - 用于由烃生产乙炔的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于由烃生产乙炔的反应器。所述反应器包含混合器、燃烧器单元、反应室和骤冷室并且另外包含如下的气流分配器：其直接安装在燃烧器单元上或者安装在混合器和燃烧器单元之间。所述分配器构型为通过中心圆锥体和内侧壳刚性互连的径向肋状物的形式。径向肋状物的外部末端是自由的。所述反应器实现了燃烧器单元、反应室和整个反应器操作的稳定化，工业噪声、反应器振动的降低以及乙炔生产能力的提高。

Description

用于由烃生产乙炔的反应器

本实用新型申请要求2020年8月3日在乌克兰知识产权局提交的在先乌克兰实用新型专利申请No.U202004985的优先权，将其完全引入本文作为参考。

技术领域

本实用新型涉及反应器，并且具体地，设计用于通过烃的热氧化热解而由烃生产乙炔的反应器。

最有效地其可在化学工业中使用。

背景技术

RU专利No.2087185(下文中也称作文献1)公开了一种用于乙炔生产的反应器，其包含混合器、燃烧器单元、反应室、骤冷室(通过水快速冷却)和安装在骤冷室中的轴套(套管，bushing)分配器。

骤冷室构型(预制，perform)为与反应器共轴地竖直安装的外部和内部轴套并且通过水冷却。而且，内部轴套分配器被制成装备有喷嘴的管状形式(管套管)，水通过其供应至骤冷室的上部部分。

反应器如下操作：天然气和氧气的输出流进入混合器，在混合器中它们被混合成均匀的甲烷-氧气混合物，所述甲烷-氧气混合物进入穿孔有通道的燃烧器单元并且进一步地进入到反应室中，在反应室中其被点燃以形成包含乙炔和其它反应产物的热解反应气体。反应室中获得的热解气体进入骤冷室，在骤冷室中主要的柱形气流被转换成旋流并且通过与来自内部管状轴套分配器的喷嘴的水接触而发生热解气体的第一阶段骤冷。

该现有反应器在混合器与燃烧器单元的交界处具有在混合器的流动面积和燃烧器通道的流动面积之间的突然下降并且燃烧器单元的上部部分具有平坦表面，导致在燃烧器单元通道的入口处甲烷-氧气混合物的不均匀分布，该混合物向反应室中的不均一供应，不稳定的混合物燃烧，显著的噪声、反应器振动和其在乙炔生产率方面的降低。

燃烧器单元的上部部分的平坦表面导致从混合器出来的甲烷-氧气混合物的强劲流在该表面上的锋利的正面碰撞、该流的动能的部分损失以及反应器阻力的增加。

UA专利No.55857(下文中也称作文献2)也公开了一种用于乙炔生产的反应器，该反应器包含装备有具有短渐缩管的短圆柱形(圆筒形)嵌件的扩散器并且该反应器包含燃烧器单元，甲烷-氧气混合物通过所述燃烧器单元进入反应区。

在该具有短渐缩管的短圆柱形嵌件中进行甲烷-氧气混合物的外围流的加速以及气体混合物的速度曲线的对准。但是该设计也未导致消除在短渐缩管和燃烧器单元通道的交界处横截面的快速变化，并且未消除燃烧器单元的上部部分的平坦表面对反应器操作的影响并且其具有文献1中公开的现有反应器的以上缺点。

在技术本质和所实现的结果方面与所提出的反应器设计最接近的对应物是如在V.N.Antonov,А.S.Lapidus,Acetylene production,Publishing House Chemistry,1970,p.192,fig.V-29b(下文中也称作文献3)中公开的用于由烃生产乙炔的反应器，该反应器包含混合器、燃烧器单元、反应室和骤冷室。

混合器由圆柱形芯位于其内部的圆柱形壳构成，所述圆柱形芯具有用于将天然气和氧气均匀混合的孔。

燃烧器单元穿孔有通道，气体以高的速度通过所述通道。燃烧器单元的表面的上部部分是平的。

混合器中获得的甲烷-氧气混合物遍布燃烧器单元的通道分布；该混合物在出口处被点燃并且进入反应室，在反应室中形成包含乙炔的热解气体。

为了防止所得乙炔的分解，将热解气体在骤冷室中通过水骤冷。

与文献1和2中公开的反应器类似，文献3中公开的反应器原型也在混合器和燃烧器单元交界处具有流动面积的突然下降，并且燃烧器单元具有平坦的上部表面并且因此未提供：

-在燃烧器单元通道的入口处甲烷-空气混合物的均匀分布；

-甲烷-空气混合物向反应室的均匀流动和供应；

-甲烷-空气混合物的稳定燃烧。

反应器操作的特征在于反应器高的阻力水平，显著的工业噪声、振动和不稳定的乙炔生产能力。

因此，需要能够克服现有反应器的以上缺点的改进的用于由烃生产乙炔的反应器。

实用新型内容

本实用新型基于改进设计用于由烃生产乙炔的反应器的任务；利用新型元件即甲烷-空气混合物流分配器的引入、其新的位置、该新型元件与现有反应器部件的相互作用以及其新的执行形式(运行方式)，该改进的反应器将提供在燃烧器单元通道的入口处甲烷-空气混合物流的可能的均匀分布，甲烷-空气混合物向反应室的均匀流动和供应，稳定燃烧，反应器阻力、工业噪声、振动和不稳定的乙炔生产能力的减小。

该申请任务以如下方式解决：除了现有的烃至乙炔反应器中包括的混合器、燃烧器单元、反应室和骤冷室之外，根据本实用新型的反应器补充(进一步装备)有直接安装在燃烧器单元上或者混合器和燃烧器单元之间的作为如下的气流分配器：通过中心圆锥体和内侧壳刚性互连的V型径向肋状物，因此外部的肋状物末端是自由的。

将所述气流分配器包括在乙炔反应器中以及将其在甲烷-空气混合物流下游直接安装在燃烧器单元上或者安装在混合器和燃烧器单元之间以及其执行形式将导致：

-甲烷-空气混合物从混合器到燃烧器单元的平稳过渡。由于分配器在其出口处的流动面积与燃烧器单元通道的流动面积一致，分配器与平坦的燃烧器单元表面重叠，这消除了气流对燃烧器单元表面的冲喷(flush blow)；

-甲烷-空气混合物流在燃烧器单元通道的入口处以及遍布燃烧器单元通道和反应室截面的均匀分布；

-反应器阻力降低；

-甲烷-空气混合物燃烧稳定性提高。

本实用新型的技术效果是，燃烧器单元、反应室和整个反应器操作的稳定化，反应器阻力、工业噪声、振动的降低和反应器乙炔生产能力的提高。

所提出的乙炔反应器设计包括混合器、气流分配器、燃烧器单元、反应室和骤冷室。

混合器包括(或由其组成，consist of)：圆柱形主体，其具有设计用于将天然气和空气均匀混合的内侧的穿孔的圆柱形壳。

气流分配器设计成通过中心圆锥体和内侧壳刚性互连的V型径向肋状物，因此外部的肋状物末端是自由的。

对于所提出的反应器设计，存在两种气流分配器选项：

-其直接在燃烧器单元上；

-其在混合器和燃烧器单元之间。

燃烧器单元具有穿孔通道。

反应通道衬有防火砖并且是水冷却的。

骤冷室位于反应区出口处并且对于骤冷，设计成使用多个具有喷嘴的水平管来供水。

附图说明

所提出的反应器设计通过附图说明：

图1表示甲烷-空气混合物流分配器直接安装在燃烧器单元上的反应器的竖直截面。

图2表示气流分配器的轴测投影。

具体实施方式

图1中示出了具有气流分配器的反应器，其包括：

混合器1；直接安装在燃烧器单元3上的分配器2；反应室4；骤冷室5；径向肋状物6；中心圆锥体7；内侧壳8；通道9。

该反应器如下操作：将输出的天然气和空气流供应至混合器1并且混合成均匀的甲烷-空气混合物，该甲烷-空气混合物进一步地被供应至分配器2，在分配器2中该混合物流被分成多个较小流，所述较小流穿过通道9并且进一步地被供应至燃烧器单元3、反应室4，在那里它们燃烧并且产生包含乙炔的热解反应气体。该混合物燃烧由经由燃烧器单元中的校准孔(在图上未示出)供应的稳定化氧气所支持。所产生的热解反应气体到达骤冷室5，在骤冷室5中气体通过与来自室5的管喷嘴的水接触而被从温度1450°С快速冷却至100°С。

结果，发现，甲烷-空气混合物从混合器平稳地过渡至燃烧器单元；甲烷-空气混合物流在燃烧器单元通道的入口处以及遍布燃烧器单元通道和反应室截面均匀地分布，即，燃烧器单元、反应室和整个反应器的操作被稳定化；反应器阻力降低；并且甲烷-空气混合物燃烧稳定性提高。另外，还发现，工业噪声和振动降低，并且反应器乙炔生产能力提高。

在分配器位于混合器1和燃烧器单元3之间的情况下，反应器以与(其中分配器直接安装在燃烧器单元上的)以上情况类似地操作。观察到了与以上情况类似的结果。

Claims (6)

1.用于由烃生产乙炔的反应器，其包含混合器、燃烧器单元、反应室和骤冷室，其特征在于，反应器另外装备有如下的气流分配器：其直接安装在燃烧器单元上或者安装在混合器和燃烧器单元之间，并且构型为通过中心圆锥体和内侧壳刚性互连的V型径向肋状物的形式，并且径向肋状物的外部末端是自由的。

2.如权利要求1中所述的反应器，其特征在于，燃烧器单元具有穿孔通道。

3.如权利要求2中所述的反应器，其特征在于，燃烧器单元具有拥有平坦表面的上部部分，并且在分配器的出口处的流动面积与燃烧器单元通道的流动面积一致。

4.如权利要求1中所述的反应器，其特征在于，混合器包括：圆柱形主体，其具有设计用于将天然气和空气均匀混合的内侧的穿孔的圆筒形壳。

5.如权利要求1中所述的反应器，其特征在于，反应通道衬有防火砖并且是水冷却的。

6.如权利要求1中所述的反应器，其特征在于，骤冷室位于反应区出口处并且对于骤冷，设计成使用多个具有喷嘴的水平管来供水。

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