ES2277962T3 - Procedimiento de reaccion quimica de dos corrientes de gas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para obtener un producto de reacción por reacción química de gases que se alimentan como dos corrientes de gas separadas a un espacio de reacción por medio de un quemador y que se hacen reaccionar químicamente en el espacio de reacción, imprimiéndose a cada una de las corrientes de gas un flujo vorticial antes de su entrada en el espacio de reacción, caracterizado porque los flujos vorticiales impartidos a las dos corrientes de gas son del mismo sentido y porque los flujos vorticiales de las dos corrientes de gas están orientados en la misma dirección en la zona de contacto de dichas dos corrientes de gas.

Description

Procedimiento de reacción química de dos corrientes de gas.

La invención concierne a un procedimiento para generar un producto de reacción por reacción química de gases que se alimentan a un espacio de reacción por medio de un quemador en forma de dos corrientes de gas separadas y que se hacen reaccionar químicamente en el espacio de reacción, imprimiéndose a las corrientes de gas un respectivo flujo vorticial antes de su entrada en el espacio de reacción. Un procedimiento de esta clase es conocido por los documentos US 4 988 287 y WO 99/39833.

En la combustión de un gas combustible con un gas que contiene oxígeno en quemadores de mezcla exterior, es decir, en quemadores en los que el gas combustible y el gas que contiene oxígeno no se premezclan, sino que se conducen por separado a una zona de mezclado y se encienden allí, es importante conseguir un intenso entremezclado del gas que contiene oxígeno y del gas combustible para acelerar la reacción de combustión química entre estos gases.

Por tanto, en el documento US 5,492,649 se propone impartir un vórtice al gas que contiene oxígeno antes de su entrada en la zona de mezclado. En este procedimiento se forma, bajo una fuerte turbulización del gas que contiene oxígeno, una zona de recirculación delante de la abertura de salida de dicho gas que contiene oxígeno. En otras palabras: Bajo un fuerte impulso de rotación del gas que contiene oxígeno, éste posee un perfil de flujo en el que se invierte la dirección de flujo en las proximidades del eje de flujo y se origina un flujo de retroceso. Debido al gradiente de velocidad de fuerte pendiente en la zona de transición entre el flujo de avance y el flujo de retroceso resultan unas intensas turbulencias que favorecen la reacción química entre el gas combustible y el gas que contiene oxígeno.

Sin embargo, en el marco de extensas investigaciones anteriores a la presente solicitud se ha visto que el flujo de retroceso en la zona axial succiona también gases de reacción calientes que llegan después a la abertura de salida del tubo de alimentación para el gas que contiene oxígeno. Los gases de reacción calientes atacan el tubo de alimentación del gas, de modo que resulta dañado este tubo de alimentación.

Por tanto, el cometido de la presente invención consiste en desarrollar un procedimiento de reacción química de gases en el que se eviten en lo posible daños en el quemador y la reacción química tenga lugar de la forma más eficiente y definida que sea posible.

Este problema se resuelve con un procedimiento de la clase citada al principio para la reacción química de gases, en el que los flujos vorticiales impartidos a las dos corrientes de gas son del mismo sentido y los flujos vorticiales de las dos corrientes de gas tienen la misma dirección en la zona de contacto de dichas dos corrientes de gas.

La turbulización según la invención conduce a un activo intercambio de masa radial entre las dos corrientes de gas y, por tanto, a un rápido mezclado. El chorro interior es concentrado por el chorro exterior, el cual, recíprocamente, es ensanchado por el chorro interior. Esta fuerte interacción entre ambos chorros produce un intenso y rápido mezclado.

En el chorro total no se presentan entonces zonas de reflujo en el área del quemador, de modo que el gas de reacción caliente se mantiene ampliamente apartado del tubo de alimentación de gas. Con el tubo de alimentación de gas entran en contacto directo únicamente los gases relativamente fríos aún no reaccionados. Se impide que el tubo de alimentación de gas resulte dañado por convección.

La invención permite un mezclado exactamente definible de las corrientes de gas implicadas. En el espacio de reacción en el que deberá tener lugar la reacción química, las condiciones de temperatura, de flujo y de composición del gas pueden adaptarse a la reacción química deseada. El ensanchamiento de la llama originada durante la reacción de las dos corrientes de gas es ajustable dentro de amplios límites por medio de la intensidad de los dos flujos vorticiales. Mediante el flujo vorticial según la invención se puede configurar la forma de la llama de una manera deliberada. Es posible así una adaptación óptima al tamaño del espacio de reacción. Asimismo, mediante una elección adecuada de la conducción del flujo se puede optimizar el tiempo de permanencia en el espacio de reacción.

Según la invención, se orientan los flujos vorticiales individuales de modo que discurran en el mismo sentido. En este caso, se amplifican los flujos vorticiales en el área de contacto de las dos corrientes de gas, con lo que se consigue un índice de vorticidad total relativamente alto. Esto tiene como consecuencia un fuerte ensanchamiento del chorro total. La velocidad a lo largo del eje del chorro se reduce en la zona de combustión. Debido a la velocidad reducida del chorro se incrementa el tiempo de permanencia de los reaccionantes en el espacio de reacción en comparación con los procesos de reacción conocidos en los que se somete a vórtice a lo sumo una de las corrientes de gas implicadas.

Además, con una intensidad de vórtice adecuada se puede generar un flujo de retroceso relativamente alejado de la punta del quemador. Este flujo conduce a un flujo de recirculación mediante el cual los gases permanecen más tiempo en el espacio de reacción y se hacen así reaccionar mejor. Particularmente en el caso de reacciones químicas que se desarrollan con lentitud, se consigue así una reacción completa de las corrientes de gas.

La topología de la llama se puede ajustar especialmente bien en el caso de una formación de vórtice en el mismo sentido. Se pueden elegir la longitud axial y la extensión radial de la llama y se pueden adaptar éstas tanto al espacio de reacción como a las condiciones de reacción. Además, el mezclado de las dos corrientes de gas en las proximidades de la punta del quemador no es tan intenso como en el caso de una formación de vórtice de los chorros en sentidos contrarios, con lo que se reduce la carga térmica de la punta del quemador.

Además, la formación de vórtice en el mismo sentido tiene la ventaja de que, para el índice de vorticidad total deseado, el vórtice de una de las dos corrientes de gas puede elegirse más bajo que el que es posible en el caso de una formación de vórtice en sentidos contrarios o en el caso de la formación de vórtice conocida en solamente una corriente.

Durante la generación de vórtice en una corriente de gas esta corriente de gas experimenta forzosamente cierta pérdida de presión. Esta pérdida de presión tiene que mantenerse lo más baja posible especialmente cuando la corriente de gas correspondiente esté disponible solamente a baja presión. En estas circunstancias, es ventajoso que la corriente de gas que se presenta a menor presión sea sometida a una menor formación de vórtice, mientras que la corriente que se presenta a mayor presión es sometida a una mayor formación de vórtice. No obstante, debido a la formación de vórtice en el mismo sentido en las dos corrientes es posible lograr el índice de vorticidad total deseado.

Preferiblemente, se utiliza un quemador con una cabeza de quemador y un tubo de alimentación de gas dispuesto en la cabeza del quemador, estando rodeado el tubo de alimentación de gas por un canal anular, encontrándose en el tubo de alimentación de gas y en el canal anular unos medios para generar un vórtice en un gas que circula por el tubo de alimentación de gas o por el canal anular, en cuyo quemador la pared del tubo de alimentación de gas termina en punta en su extremo de salida y los medios para generar un vórtice en el tubo de alimentación de gas o en el canal anular están retranqueados aguas arriba con respecto al extremo de salida en 0,1 a 10 veces, preferiblemente en 0,5 a 5 veces y de manera especialmente preferida en 0,5 a 2 veces el diámetro exterior de los medios para generar un vórtice.

Los daños ocasionados en la punta del quemador se pueden atribuir sustancialmente al flujo de retroceso de gases calientes. Se ha visto que una de las causas de tales flujos de retroceso reside en la construcción del extremo de salida del tubo de alimentación de gas. Según la invención, la pared del tubo de alimentación de gas termina en punta en el extremo de salida, es decir que su espesor de pared se reduce paulatinamente hasta un valor de casi cero.

Debido a esta forma de realización se reduce fuertemente el riesgo del desprendimiento de las corrientes de gas que salen del tubo de alimentación de gas y del canal anular en el área del extremo de salida de dicho tubo de alimentación de gas. Las venas de la corriente no se desprenden en el extremo de salida del tubo de alimentación de gas y no ocasionan remolinos que puedan conducir a una aportación no deseada de calor a la punta del quemador.

Ahora bien, a velocidades fuertemente diferentes de los gases alimentados a través del tubo de alimentación de gas y a través del canal anular se pueden desprender remolinos. Este efecto negativo se presenta también cuando se varíe la velocidad de uno de los gases implicados, tal como puede ocurrir, por ejemplo, bajo variaciones de carga.

Se ha visto ahora que, empleando cuerpos de vórtice en el tubo de alimentación de gas y en el canal anular, es decir, medios para generar un vórtice, el flujo se desprende parcialmente en el extremo de salida del tubo de alimentación de gas y se originan remolinos. Las investigaciones realizadas han arrojado el resultado de que la componente de movimiento rotativo impartida a las corrientes de gas durante la generación de vórtice presenta alternándose inmediatamente después de los cuerpos de vórtice unas áreas con mayor velocidad y otras áreas con menor velocidad. Es decir, tangencialmente a la dirección de flujo principal del gas se presentan periódicamente máximos y mínimos de velocidad. Estas variaciones de velocidad en el extremo de salida del tubo de alimentación de gas son causalmente responsables del desprendimiento no deseado del flujo.

Por tanto, los medios para generar un vórtice se retranquean preferiblemente con respecto al extremo de salida del tubo de alimentación de gas, es decir que se disponen aguas arriba con relación a éste. La distancia a la abertura de salida está comprendida entre 0,1 y 10 veces, preferiblemente entre 0,5 y 5 veces y de manera especialmente preferida entre 0,5 y 2 veces el diámetro interior del tubo de alimentación de gas. Se ha acreditado muy especialmente una distancia de 1,5 a 2,5 veces el diámetro exterior de los medios generadores de vórtice. De esta manera, se compensan las variaciones periódicas de velocidad anteriormente descritas y se origina en el extremo de salida un perfil de flujo con una velocidad periférica sustancialmente constante. Los medios generadores de vórtice en el canal anular son también retranqueados con respecto a la abertura de salida de dicho canal anular. Se ha manifestado aquí como favorable una distancia de 0,5 a 1 veces el diámetro exterior de los medios generadores de vórtice situados en el canal anular.

El tubo de alimentación de gas está construido preferiblemente de modo que se reduzcan su diámetro interior y/o su diámetro exterior en el área del extremo de salida. Debido a la variación del diámetro interior se puede influir sobre la velocidad de flujo del gas en el tubo de alimentación de gas. El diámetro exterior se aproxima de manera especialmente preferida al diámetro interior en las inmediaciones de la abertura de salida del tubo de alimentación de gas, de modo que se forma directamente un canto afilado en la abertura de salida. En este canto afilado se desprenden de manera definida las corrientes de gas que salen del tubo de alimentación de gas y del canal anular circundante, con lo que se impiden remolinos y turbulencias no deseados.

La pared exterior del canal anular está inclinada ventajosamente en la dirección de flujo hacia el eje del quemador en la zona del extremo de salida. De este modo, el gas que circula en el canal anular incide bajo cierto ángulo en el gas que sale centralmente del tubo de alimentación de gas, con lo que se favorece el mezclado de los dos chorros de gas.

Se ha manifestado como favorable extender la pared exterior del canal anular en la dirección de flujo hasta más allá del extremo de salida del tubo de alimentación de gas. Como se ha mencionado, los daños ocasionados en el tubo de alimentación de gas son provocados, por un lado, por convección de los gases calientes, pero, por otro lado, por radiación de calor de los gases de reacción calientes. Mediante la proyección de la pared exterior del canal anular hasta más allá de la abertura de salida del tubo de alimentación de gas se reduce el intervalo angular visible desde la abertura de salida del tubo de alimentación de gas. De este modo, se reduce la zona de forma cónica desde la cual puede llegar calor de radiación directamente al tubo de alimentación de gas, y se disminuye la carga térmica del tubo de alimentación de gas.

Preferiblemente, las corrientes de gas alimentadas a través del tubo de alimentación de gas y el canal anular se reúnen bajo un ángulo determinado para mejorar el mezclado de dichas corrientes. Después de que las dos corrientes se encuentran una con otra, la corriente exterior es ensanchada por la corriente central. Por tanto, la corriente exterior alimentada a través del canal anular se mueve primeramente hacia el eje del quemador y luego se aleja de dicho eje del quemador. Si este cambio de dirección se produce con demasiada rapidez, se pueden presentar remolinos que pueden conducir a un flujo de retroceso de gases calientes hacia el tubo de alimentación de gas. Por tanto, se conecta preferiblemente al canal anular en la dirección de flujo un casquillo de guía de forma anular cuya pared exterior discurre sustancialmente paralela al eje del quemador. La desviación de la corriente exterior se efectúa así con mayor suavidad, concretamente desde la dirección original hacia el eje del quemador hasta una dirección paralela a dicho eje del quemador y alejándose únicamente después de este eje del quemador.

Se conecta ventajosamente al canal anular o al casquillo de guía de forma anular una cámara mezcladora cuyo diámetro interior aumenta en la dirección de flujo. Mediante ésta se mantienen juntas las llamas y se fomenta la combustión.

Es favorable que los medios para generar un vórtice en el tubo de alimentación de gas y/o en el canal anular presenten canales de flujo que estén inclinados tangencialmente con respecto a la dirección de flujo. Esta versión de los medios de generación de vórtice se puede fabricar con facilidad; por ejemplo, se pueden fresar los canales. Mediante el ángulo de los canales de flujo se puede prefijar de manera sencilla la creación de vórtice en la corriente. La creación de vórtice puede efectuarse también por medio de chapas de guía, álabes de guía o paletas portantes correspondientemente dirigidas en el canal anular y/o en el tubo de alimentación de gas. Se preferirá esta versión especialmente cuando deba minimizarse la pérdida de presión originada por la creación de vórtice.

Preferiblemente, los medios de generación de un vórtice en el tubo de alimentación de gas y/o en el canal anular son regulables, de modo que se pueden generar flujos vorticiales de diferente intensidad. Mediante una elección adecuada del índice de vorticidad de las corrientes de gas implicadas, es decir, la intensidad de la creación de vórtice, se pueden adaptar las condiciones de flujo a la reacción química que se está desarrollando y a las cantidades de gas alimentadas. La zona de carga del quemador puede ser regulada y especialmente ampliada de esta manera.

Según la construcción de los medios de generación de un vórtice en el tubo de alimentación de gas, se tiene que, aparte del vórtice deseado, se origina también un flujo de retroceso más o menos fuerte en el extremo de estos medios de generación de vórtice. Este flujo de retroceso puede conducir a que se aspiren gases de reacción de calientes hacia la punta del quemador y ésta resulte dañada por ellos. Por tanto, se ha manifestado como favorable que los medios generadores de vórtice del tubo de alimentación de gas estén provistos de un ánima central. Como consecuencia de esta ánima, la vena de flujo central pasa sin impedimento por los medios generadores de vórtice dispuestos en el tubo de alimentación de gas. Un flujo de retroceso que se forme en el extremo de los medios generadores de vórtice es más que compensado por el flujo de gas central que discurre en forma sustancialmente rectilínea. Aguas abajo de los medios generadores de vórtice se forma de esta manera un flujo vorticial que no presenta tampoco en el centro componentes de flujo dirigidas hacia atrás en las proximidades de la cabeza del quemador. Se impide así con especial eficacia que se produzcan daños en la punta del quemador.

Preferiblemente, con el tubo de alimentación de gas están unidos unos medios para suministrar un gas que contiene oxígeno, especialmente oxígeno puro, y con el canal anular están unidos unos medios para suministrar un gas combustible. Ahora bien, es favorable la alimentación de un gas que contiene oxígeno a través del canal anular y de un gas combustible a través del tubo de alimentación de gas. En este caso, están conectados al tubo de alimentación de gas unos medios para suministrar un gas combustible y al canal anular unos medios para suministrar un gas que contiene oxígeno, especialmente oxígeno puro.

En una forma de realización preferida está prevista en el tubo de alimentación de gas y/o en el canal anular una paleta estabilizadora del flujo de gas. A altas velocidades diferenciales entre las dos corrientes de gas se pueden originar remolinos en la zona extrema de la tubería, sea el tubo de alimentación de gas o sea el canal anular, a través de la cual circula la corriente de gas más lenta, cuyos remolinos pueden provocar daños en la punta del quemador. Por tanto, se monta preferiblemente en la tubería en la que reina la menor velocidad de flujo una paleta que estabiliza el flujo. La paleta está configurada de modo que se incremente la velocidad de flujo en el canal que se forma entre dicha paleta y la pared que separa el tubo de alimentación de gas y el canal anular.

Ventajosamente, la paleta está retranqueada con respecto al extremo de salida del tubo de alimentación de gas o del canal anular. Esto tiene la ventaja de que la paleta se encuentra completamente dentro de una de las dos corrientes de gas. Debido a la corriente de gas, la paleta es enfriada especialmente en su extremo de aguas abajo y se impide que la mezcla de reacción caliente de las dos corrientes de gas entre en contacto con la paleta.

Ventajosamente, se prevén velocidades de flujo diferentes para las dos corrientes de gas implicadas, ya que se favorece así el mezclado de dichas dos corrientes de gas. Se ha manifestado como ventajoso que las velocidades de flujo de los gases se diferencien en al menos un 10%, preferiblemente al menos un 20%.

Las velocidades de flujo absolutas están comprendidas preferiblemente entre 30 y 200 m/s, de manera especialmente preferida entre 70 y 150 m/s, según sea la velocidad de la llama del gas en el estado actual. Se ha visto que a estas velocidades se pueden ajustar especialmente bien las condiciones de flujo después de la salida del quemador por medio del índice de vorticidad.

El índice de vórtice total viene definido por la relación entre la suma de las magnitudes de los impulsos tangenciales y la suma de los impulsos axiales. Este índice influye, entre otras cosas, sobre el ensanchamiento del chorro y representa así un parámetro decisivo mediante el cual se pueden regular la conducción de la llama y el tiempo de permanencia de los gases en el espacio de reacción. Preferiblemente, se ajusta el índice de vorticidad total de modo que esté comprendido entre 0,1 y 1,2, preferiblemente entre 0,2 y 0,7.

La invención es adecuada especialmente para la conversión química definida de materias de partida gaseosas en un producto de reacción. El empleo preferido del quemador no reside primordialmente en la generación de calor, sino en la realización de una reacción química definida de dos o más materias de partida gaseosas. Debido a la doble creación de vórtice, los gases pueden mezclarse de forma óptima en zonas exactamente definibles. En este caso, el ensanchamiento de la llama originada después de la salida de los gases del quemador y el tiempo de permanencia de los gases en el espacio de reacción pueden ajustarse dentro de amplios límites y adaptarse a la reacción química. La llama se puede acomodar así de forma óptima al espacio de reacción. La temperatura en el espacio de reacción y las distribuciones de velocidad de los gases implicados pueden ser calculadas y adaptadas a los desarrollos deseados del procedimiento. Se puede influir sobre la cinética de la reacción química.

Por tanto, el procedimiento según la invención se ha acreditado especialmente para la reacción química de un gas que contiene oxígeno con un gas que contiene sulfuro de hidrógeno, con hidrocarburos halogenados o aceites de pirólisis o con materias de bajo nivel de calorías. Especialmente en la gasificación de hidrocarburos que se hacen reaccionar a más altas temperaturas con oxígeno o con un gas que contiene oxígeno, se incrementa netamente el rendimiento de gasificación. En principio, la invención es ventajosa en todas las reacciones químicas que deban transcurrir lo más cerca posible del equilibrio químico.

En lo que sigue se explican la invención y otros detalles de la misma con más pormenor haciendo referencia a ejemplos de realización representados en los dibujos. Muestran en éstos:

La figura 1, una sección a través de una cabeza de quemador para poner en práctica el procedimiento según la invención y

La figura 2, una sección a través del cuerpo de vórtice utilizado para generar un vórtice en el flujo de gas dentro del tubo de alimentación de gas.

El quemador representado en la figura 1 posee una cabeza de quemador 1 con un ánima central en la que está dispuesto un tubo 2 de alimentación de gas. Con el tubo 2 de alimentación de gas está unido un suministro de oxígeno no mostrado. El tubo 2 de alimentación de gas está rodeado por un canal anular 3 al que está conectado un suministro de gas combustible que tampoco se ha representado en la figura. La cabeza 1 del quemador está provista, además, de un canal de refrigeración 14 para conducir un medio refrigerante, por ejemplo agua.

El tubo 2 de alimentación de gas que sirve para la aportación de oxígeno termina en forma ligeramente cónica en la zona extrema de aguas abajo, reduciéndose el diámetro interior y el diámetro exterior del tubo 2. En el extremo de salida 4 termina en punta la pared del tubo 2. El canal anular 3 está inclinado también con respecto al eje 5 del quemador en la zona extrema de aguas abajo. La pared exterior del canal anular 3 está proyectada hacia delante con respecto a la pared interior de dicho canal 3 y, por tanto, con respecto a la tubería 2 de alimentación de oxígeno en la medida de un trecho 6 cuya longitud corresponde hasta un diámetro interior del tubo 2 de alimentación de gas. De esta manera, se reduce el intervalo angular 7 que caracteriza el "campo de visión" del tubo 2 de alimentación de gas, con lo que se reduce el calor de radiación de los gases de reacción calientes que actúa sobre dicho tubo 2 de alimentación de gas.

El canal anular 3 lleva unido un casquillo de guía 8 cuya pared exterior discurre paralela al eje 5 del quemador. Aguas abajo del casquillo de guía 8, la pared exterior se inclina alejándose del eje 5 del quemador y forma una cámara de mezclado 9 con un diámetro interior creciente en la dirección de flujo. El gas combustible que circula en el canal anular 3 es ensanchado durante el funcionamiento del quemador por la corriente de oxígeno central. Por tanto, el gas combustible es conducido primeramente hacia el eje 5 del quemador debido a la conformación del canal anular 3 para alejarse del eje 5 del quemador después de abandonar el canal anular 3 en la cámara de mezclado 9 en forma de una mezcla de gas con el oxígeno. El casquillo de guía 8 garantiza que se efectúe suavemente el cambio de dirección del gas combustible. Debido a la desviación paulatina de la corriente de gas combustible se evitan delante de la abertura de salida 4 unos remolinos y turbulencias que pudieran tener como consecuencia un flujo de retroceso de gas caliente.

Para mejorar el entremezclado del gas combustible y del oxígeno se han dispuesto sendos cuerpos de vórtice 10, 11 tanto en la tubería 2 de alimentación de oxígeno como en el canal anular 3. Los cuerpos de vórtice 10, 11 están retranqueados con respecto a la abertura de salida 4 del tubo 2 de alimentación de gas. En la figura 2 se puede apreciar una vista en planta del cuerpo de vórtice 10 en la dirección de flujo. El cuerpo de vórtice 10 presenta, distribuidos por su perímetro, varios canales 12 del tipo de hendiduras que discurren oblicuamente al eje 5 del quemador, es decir que tienen una componente de dirección axial y una componente de dirección tangencial. El cuerpo de vórtice 11 del canal anular 3 es de construcción análoga. Debido a los canales 12 del tipo de hendiduras se impone al gas combustible y al oxígeno un flujo vorticial que conduce a un mezclado mejorado de los dos gases en la cámara mezcladora 9.

En el canal anular 3 están previstas unas paletas 15 estabilizadoras del flujo de gas. La paleta 15 está construida de modo que se incremente la velocidad de flujo en el canal que se forma entre dicha paleta 15 y la pared que separa el tubo 2 de alimentación de gas y el canal anular 3.

Se explicará la invención con más detalle todavía ayudándose del ejemplo de una reacción de Claus. Las instalaciones de Claus sirven para la producción de azufre elemental a partir de gas bruto que contiene sulfuro de hidrógeno. El gas bruto se quema en condiciones subestequiométricas en un llamado horno de Claus, de modo que se originan dióxido de azufre y azufre elemental. En el gas bruto alimentado a la reacción de Claus está contenido comúnmente también NH_{3}, el cual tiene que convertirse en el horno de Claus prácticamente por completo en N_{2} y H_{2} o H_{2}O. En caso contrario, el NH_{3} no convertido reacciona adicionalmente con SO_{2} y SO_{3} para producir sales difícilmente volátiles, las cuales conducen después, con el transcurso del tiempo, a obstrucciones en la instalación de Claus. En este caso, están amenazados especialmente los catalizadores en los reactores de Claus y los condensadores de azufre.

Para lograr una degradación fiable de NH_{3}, es necesario una temperatura de más de 1200ºC, teniendo que asegurarse que el NH_{3} se exponga también realmente a esta temperatura. Por este motivo, es ventajoso quemar el gas bruto con oxígeno o con aire enriquecido en oxígeno. En efecto, se aumenta así la temperatura de la llama y se favorece la descomposición del NH_{3}. Ahora bien, tiene que asegurase, además, un entremezclado muy bueno de los gases en la llama, ya que, en caso contrario, el NH_{3} podría recorrer parcialmente el horno de Claus sin llegar a entrar en contacto con oxígeno como reaccionante o sin recorrer la zona con temperatura suficientemente alta. En ambos casos, no se produciría la deseada conversión en N_{2} y H_{2}/H_{2}O.

El quemador hace posible ahora un entremezclado definido del gas bruto con oxígeno, un ensanchamiento suficientemente fuerte de la llama - de modo que en el horno de Claus completo puedan ajustarse las condiciones de temperatura necesarias - y la formación de condiciones de flujo en el horno que conduzcan a un tiempo de permanencia óptimo de los gases en dicho horno. Se garantiza así la reacción casi completa de NH_{3} en N_{2} y H_{2}/H_{2}O.

Claims (9)

1. Procedimiento para obtener un producto de reacción por reacción química de gases que se alimentan como dos corrientes de gas separadas a un espacio de reacción por medio de un quemador y que se hacen reaccionar químicamente en el espacio de reacción, imprimiéndose a cada una de las corrientes de gas un flujo vorticial antes de su entrada en el espacio de reacción, caracterizado porque los flujos vorticiales impartidos a las dos corrientes de gas son del mismo sentido y porque los flujos vorticiales de las dos corrientes de gas están orientados en la misma dirección en la zona de contacto de dichas dos corrientes de gas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las velocidades de flujo de las dos corrientes de gas se diferencian en al menos 10%, preferiblemente al menos 20%.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el índice de vorticidad total de los flujos vorticiales está comprendido entre 0,1 y 1,2, preferiblemente entre 0,2 y 0,7.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las velocidades de flujo de las corrientes de gas están comprendidas entre 15 y 200 m/s, preferiblemente entre 70 y 150 m/s.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se hacen reaccionar químicamente un gas que contiene oxígeno y un gas que contiene sulfuro de hidrógeno.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se hacen reaccionar hidrocarburos halogenados o aceites de pirólisis con un gas que contiene oxígeno.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se hacen reaccionar materias de bajo nivel de calorías con un gas que contiene oxígeno, especialmente con un gas que tiene un contenido de oxígeno de más de 30%.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se hacen reaccionar hidrocarburos con un gas que contiene oxígeno, especialmente para obtener negro de carbono.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se alimentan las corrientes de gas por medio de un quemador que presenta una cabeza de quemador (1) y un tubo (2) de alimentación de gas dispuesto en dicha cabeza del quemador, estando rodeado el tubo (2) de alimentación de gas por un canal anular (3), encontrándose en el tubo (2) de alimentación de gas y en el canal anular (3) unos medios (10, 11) para generar un vórtice en un gas que circula por el tubo (2) de alimentación de gas o por el canal anular (3), terminando en punta la pared del tubo (2) de alimentación de gas en el extremo de salida de éste y estando retranqueados los medios (10, 11) para generar un vórtice en el tubo (2) de alimentación de gas o en el canal anular (3), aguas arriba, con respecto al extremo de salida en 0,1 a 10 veces, preferiblemente en 0,5 a 5 veces y de manera especialmente preferida en 0,5 a 2 veces el diámetro exterior de los medios (10, 11) para generar un vórtice.