KR930011070B1 - 가압 반응기에의 사용을 위한 처리법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가압 반응기에의 사용을 위한 처리법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 처리 버너를 도시하는 수직 단면도.

제2도는 본 발명의 다른 처리 버너를 도시하는 수직 단면도.

제3도는 제1도의 선 2-3을 따라 취한 단면도.

제4도는 제2도는 선 4-4를 따라 취한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 처리 버너 14 : 탄소질 슬러리 공급 라인

19 : 절두 원추벽 20 : 원추면

22 : 중앙 배치 튜브 24 : 산소 함유 가스 공급 라인

25 : 환형도관 27 : 도관

28 : 하방 현수 튜브 29 : 도관

33 : 가속 영역 36, 40 : 연료 가스 도관

50, 52 : 연료 가스 공급 라인 56 : 물 배출 라인

110 : 처리 버너 112 : 중앙 튜브

113 : 탄소질 슬러리 도관 127 : 절두 원추 도관

130 : 가속영역 136, 138 : 연료가스 공급라인

142, 143 : 연료 가스 튜브 144 : 산소 함유 가스 공급 라인

145 : 환형공간 150 : 냉각수 공급 라인

152 : 연료 가스 도관 160 : 배출 라인

본 발명은 가압 반응기에 유체 공급물을 도입시키는 방법에 관한 것이다. 또한 한 본 발명은 그와 같은 도입을 성취할 수 있는 장치에 관한 것이다. 보다 특징적인 한 양산으로서 본 발명의 방법 및 장치는 탄소질 슬러리의 고압 부분 산화에 의해, H₂및 CO 함유 가스성 제품 즉 합성 가스, 환원 가스 및 연료 가스의 제조에 관한 것이다.

탄소질 슬러리의 가압된 부분산화에 사용되는 처리 및 장치는 본 기술분야에서 잘 알려져 있다. 예를 들어 미합중국 특허 제4,13,445호, 제4,353,712호 및 제4,443,230호에 기술되어 있다. 대부분의 경우 탄소질 슬러리 및 산소 함유 가스는, 보통 산소존재하의 탄소질 슬러리의 탈 휘발화 생성물의 온도 약 1370℃(2500℉)이상인 반응기로 공급된다. 반응기를 자동점화 온도까지 이르게 하는데도 적어도 2가지 방법에 의하여 달성될 수 있다. 한 방법으로서 간단히 예열 버너를 비기밀 방식으로 반응기 버너 포트에 부착하는 것이다. 이 예열 버너에는, 반응기 내화재료에 손상을 주지 않는 비율로 약 1090 내지 1370℃(2000 내지 2500℉)의 온도까지 반응기를 높여 주는데 필요한 충분한 화염을 발생하도록 연료가스 즉 메탄을 반응기에 도입하고 있다. 보통 이러한 비율은 약 4.4℃/시간 내지 27℃/ 시간(40℉/ 시간 내지 80℉/시간)범위이다. 이러한 에열 단계중에 반응기는 대기압 또는 그 보다 약간 낮은 압력으로 유지된다. 대기압보다 낮은 기압은 예열기 및 반응기간의 비기밀 연결을 통해 공기를 반응기로 들어가게 하므로 바람직하고, 이때 상기 공기는 연료 가스의 연소 사용에 유용하다. 소요의 예열온도가 달성한 후 예열 버너를 반응기로 부터 제거하고 처리 버너로 교체한다.

이러한 교체는 교체시간중 반응기가 냉각되는 한 가능한 빨리 이루어져야 한다. 980℃(1800℉)까지의 낮은 온도로의 냉각은 흔히 일어나고 있다. 만일 반응기 온도가 아직도 허용 온도 범위내에 있다면 탄소질 슬러리 및 산소 함유 가스는 온도 감속제가 있건 없건 슬러리의 부분 산화를 달성하기 위해 처리 버너를 통해 공급된다. 슬러리가 처음에 공급될 때 산소 함유 가스 공급은 반응 영역이 반응 영역에서 생성된 슬러그의 액체 온도 이상의 온도까지 급속히 되도록 설정되어야 한다. 이러한 급속한 가열은 반응기 내화재료에 열충격을 일으킨다.

그러나, 반응기 온도가 너무 낮으면 이때 예열기는 다시 교체되어 서어비스되어야 한다. 이러한 교체는 처리시간이 낭비되고 이중교체로 부가적인 인건비로 바람직하지 못하다.

반응기 온도를 바람직한 범위로 하는 두가지 방법중의 다른 것으로서는 처리 버너만을 사용하는 것이다. 예를 들어 미합중국 특허 제4,353,712호에 기술된 버너를 참조한다. 이러한 형태의 처리 버너는 탄소질 슬러리, 산호 함유 가스, 연료 가스 및 온도 감속재의 선택적이고 동시적인 공급을 위한 도관을 제공하고 있다. 처리 버너가 반응기를 예열하는데 사용될 대 버너는 완전한 연소를 달성하도록 적절한 비율로 산소 함유 가스 및 연료 가스를 공급한다. 반응기 온도가 요소의 범위내에 있는 후는 연소 가스는 탄소질 슬러리로 완전히 교체되거나 슬러리와 함께 공급될 수 있다. 공동 공급법이 사용될 때 보통 연료 가스 공급은 감소되어 부분적인 산화만이 일어나게 된다. 공동 공급은, 반응기에 탄소질 슬러리를 초기에 도입할 때 그리고 처리조건이 작업의 탄소질 슬러리/산소-함유 가스 공급법을 위해 평형될 때까지 반응기 온도를 유지할 때 사용된다.

작업의 처리 버너만의 방법은 예열 버너/처리버너 방법의 처리 시간의 낭비 및 부가적인 인건비의 어려움을 받지 않지만, 그 자체 결점이 없는 것이 아니다. 처리 버너만의 방법을 사용할 때 각각 예열 및 처리의 탄소질 슬러리 부분 산화 단계인 대기압 완전 산화 및 고압부분 산소 조건하에서의 화염 안정성의 유지가 어렵고 그 결과 처리 신뢰성이 낮아진다.

합성 가스 산업에 있어서 탄소질 슬러리, 산호 함유 가스, 연료 가스 및 온도 감속재의 선택적인 동시 공급을 제공할 수 있는 처리 버너 및 예열 버너의 조합을 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 조합은 아직도 처리 시간의 낭비 및 처리 버너에 의한 예열버너 교체에 드는 인건비가 수반되지만 처리 버너의 선택적인 동시 공급 특징이 반응기 내화재료에 전술한 열 충격을 감소시키는데 사용된다. 열 충격의 감소는 연료 가스 공급과 함께 반응기 온도를 그 냉각 온도로부터 소요의 온도까지로 하고 또 연료 가스와 함께 탄소질 슬러리를 동시에 공급함으로써 달성된다. 탄소질 슬러리 공급은 낮은 수준에서 출발하고 그 소요 온도를 유지하기 위하여 가열응 반응기에 의한 필요에 따라 연료 가스 공급이 점차 0으로 감소하는 동안 증가된다. 탄소질 슬러리를 낮은 비율로 초기에 공급함으로서 가열 및 증기와의 슬러리 액체가 작아지고 따라서 반응기 온도 강하의 최소화가 이루어진다.

게다가, 탄소질 슬러리 공급의 초기 기간중 연료 가스의 연속 공급으로 반응기에의 열의 부가가 이루어진다. 연료 가스는 부분 산화 조건하에서 연소되므로 가스 생성물의 CO₂에 의한 오염이 거의 없게 된다.

처리 버너에 있어서 각 산소 함유 가스 공급과 관련하여 탄소질 슬러리 및 연료 가스 공급을 효과적으로 반응기에 제공할 수 있어야 한다. 그 효율은 탄소질 슬러리가 산소 함유 가스에서 균일하게 분산되고 또 높은 분무화 상태 즉 약 1000 미크론 미만의 최대 액적 크기를 가지는 상태일 것을 요구하고 있다. 균일한 분산과 분무화는 적절한 연소의 보장과 반응영역에서의 과열점을 없게 한다.

본 발명은 산소 함유 가스에서의 탄소질 슬러리의 균일한 분산의 분문화를 제공하면서 3개 이상의 유체 공급흐름의 선택적이고 동시적인 공급을 반응영역에 제공할 수 있는 처리 버너를 제공하고 있다.

본 발명은 약 0.2에서 24MPa(15에서 3500Psig)범위의 압력, 보다 양호하기는 0.3MPa에서 24MPa(30에서 3500Psig)범위, 가장 양호하기는 10.4에서 17.3MPa(1500에서 2500Psig) 범위의 압력과 약 930에서 1930℃(1700에서 3500℉) 범위의 온도로 정상적으로 유지되는 반응 영역을 제공하는 용기에서 탄소질 슬러리의 부분 산화로 합성 가스, 연료 가스 또는 환원 가스의 제조에 사용되는 신규한 처리 버너를 제공하고 있다. 버너는 용기에 부착되고 따라서 탄소질 슬러리, 산소 함유 가스 및 임의의 온도 감속재가 버너를 통해 반응 영역으로 공급된다. 부가적으로 버너는 메탄과 같은 연료 가스를 반응영역에 공급하고 있다. 버너는, 이러한 모든 흐름을 선택적으로 동시적으로 취급할 수 있다.

그 독특한 형상 때문에 본 발명의 처리 버너는 고도로 분무화된 형태 즉, 약 100에서 600미크론 범위의 체적 메디안 액적 크기를 갖는 탄소질 슬러리를 반응 영역에 제공할 수 있다. 탄소질 슬러리는 고도로 분무화 될 뿐만 아니라, 슬러리와 가스가 반응 영역에 도입될 시 산소 함유 가스에 거의 균일하게 분산된다. 분산의 그와 같은 분무화 및 균일성을 제공할 수 있으므로 반응 영역에서는 향상되면서 매우 균일한 연소가 달성된다. 탄소질 슬러리와 산소 함유 가스의 분무화 또는 분산의 정도를 제공하지 못하는 종래의 처리 버너는 불균일한 연소, 과열점, 탄소 또는 CO₂와 같은 불필요한 부산물의 생산을 얻게 된다. 또, 균일한 분산 및 분무화가 노즐의 내부에서 일어난다는 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 노즐내에서 분산 및 분무화가 거의 완수되면 반응 영역에서 연소되기 전에 탄소질 슬러리의 분무화 정도의 보다 정확한 조절이 가능하다. 반응 영역에서 전부가 아닌 대부분의 분무화를 성취시키고자 하는 종래 노즐에서는 분무화 표면에 의해 제한되지 않은 반응 영역에서 계속적인 분무화가 강제적으로 일어날 때 입자 크기의 조절이 거의 이루어지지 않는다. 또, 반응영역에서 분무화 처리는 탄소질 슬러리와 산소 함유 가스의 연소와 함께 시간적으로 이루어져야 한다.

본 발명의 처리 버너의 다른 특징은 연료 가스를 반응 영역에 도입하는 것으로서 그 도입은 처리 버너의 외부에서 이루어진다. 연료 가스의 외부 도입에 의해 실현되는 잇점중의 하나는 연료 가스 화염이 버너면으로부터의 어떤 거리를 두고 유지된다는 점이다. 연료 가스 화염이 버너면 근처에 있다면 버너 손상이 일어날 수 있다. 산소 함유 가스가 O₂함량이 높을 때 가령 50%일 때 처리 버너 내부로부터의 연료 가스의 도입은, 높은 O₂분위기에서 대부분의 연료 가스 화염 전파가 매우 빠르므로 대단히 바람직스럽지 못하다. 따라서, 화염이 버너까지 전파하여 버너에 심한 손상을 일으킬 위험이 항상 존재한다.

H₂및 CO의 제조에 버너가 사용될 때 개량된 처리가 얻어진다. 약 0.2 내지 24MPa(15내지 3500Psig)범위의 압력과 약 930 내지 1930℃(1700 내지 3500℉)온도로 정상적으로 유지되는 반응 영역을 제공하는 용기에서 탄소질 슬러리의 부분적 산화로 H₂및 CO를 포함하는 가스의 제조방법에 있어서, 반응물질로서 탄소질 슬러리 및 산호 함유 가스를 상기 반응 영역에 도입하고 이때 탄소질 슬러리는 상기 함유 가스내에서 거의 균일하게 분산되고 상기 반응물이 상기 반응 영역에 들어가지 전에 분무화되며, 상기 반응 영역을 상기 온도로 유지하는데 필요한 연료 가스의 양을 상기 반응 영역에 도입하며 이때 상기 연료가스 및 들어오는 반응물의 혼합을 효율적으로 하기 위해 상기 반응 영역으로 들어온 후 상기 연료 가스는 반응물로 향해 도입되며, H₂및 CO를 포함하는 상기 가스를 만들기 위해 도입된 반응물을 상기 반응 영역내에서 부분산화롤 반응시키며, 도입된 연료 가스의 상기 양을 상기 도입된 산소 하유 가스 반응물의 적어도 일부와 부분산화로 반응시키는 것을 포함하고 있다.

제1도에 도시된 바와 같이 본 발명의 한 실시예에서 처리 버너는 중앙 원통형 산소 함유 가스흐름, 환형 탄소질 슬러리 흐름 및 절두 원추형 산소함유 가스 흐름을 제공하는 구조를 가진다. 이러한 흐름들은 서로 동심이면서 반경상으로 변위되어 있으므로 중앙 가스 흐름은 환형 탄소질 슬러리 흐름내에 있고 또 환형 탄소질 슬러리 흐름은 약 15°에서 약 75°범위의 각도로 절두원추형 산소 함유 가스 흐름과 교차하게 된다. 산소 함유 가스 흐름의 속도는 약 23m/s(75ft/s)에서 음속까지의 범위로서 약 0.3m/s(1ft/s)의 최소 속도를 가지는 슬러리 흐름보다 크다. 산소 함유 가스에서 탄소질 슬러리의 거의 균일한 분산은 흐름의 배치와 그 속도차이에 의해 달성된다. 절두원추 및 중앙 원통형 산소 함유 가스 흐름은 슬러리 흐름의 분산 및 초기 분무화를 성취하기 위해 환형 슬러리 흐름의 시어링을 제공한다. 분산 및 초기 분무에 이어, 슬러리 및 가스의 분산물이 가속 영역을 통과한다. 제1실시예의 경우와 같은 가속 영역은 절두원추 흐름의 정점 근처에 위치하는 하방 중공 직원주 도관이 구비될 수 있다. 본 실시예에 있어서 중공 원통형 도관은 환형 탄소질 슬러리 흐름과 중앙 원통형 및 절두원추형 산소 함유 가스 흐름의 조합 단면적보다 작은 단면적을 갖는다. 이러한 중공 원통형 도관의 작동 및 치수기준은 상술된 제1처리 버너 실시예의 중공 원통형 도관의 것과 동일하다.

제1처리 버너 실시예와 같이, 이 처리 버너는 반응 영역에서 탄소질 슬러리/산소 함유 가스 분산을 위해 반응 영역에 연료 가스를 공급한다. 이 연료 가스 분산은 처리 버너 외부에서 일어난다.

본 발명의 이 실시예는 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에의 개구를 가지는 중공 원통형 중앙 도관과, 상기 중앙 도관의 길이의 적어도 한 부분을 둘러싸고 이에 동축이며 그 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서의 개구를 가지는 제1환형 도관과, 상기 제1환형 도관의 길이의 적어도 한 부분을 둘러싸고 이에 동출이며 그 말단부에서 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서 개구를 가지는 제2환형 도관과, 상기 중앙 도관, 상기 제1환형 도관 및 상기 제2환형 도관의 조합 단면적보다 작은 단면적을 가지면서 그 근처 단부에서 상기 버너의 외측면상에 위치된 개구를 가지는 중공 원통형 가속 도관과, 그 정점에서 상기 가속 도관의 말단부를 연결하고 그 저부에서 상기 제2환형 도관의 근처 단부 의경을 연결하는 절두원추면 및 상기 버너의 외측면상에 위치된 포트와 유체 연결되는 적어도 하나의 가스 도관을 포함하는 버너를 제공한다.

산소 함유 가스내에 탄소질 슬러리의 균일한 분산을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 제2도에 도시된 바와 같이 1차 속도에 있는 산소 함유 가스의 절두원추형 흐름을 만드는 구조를 제공하는 처리 버너를 특징으로 한다. 다른 버너 구조는 원통형이고 2차 속도에 있는 탄소질 슬러리 흐름을 제공한다. 원통형 흐름은 그것이 산소 함유 가스의 절두원추형 흐름의 내면과 교차하도록 위치된다. 교차 각도는 양호가게는 약 15°에서 75°범위내이다. 절두원형통 흐름은 약 23m/s(75ft/s)에서 음속까지의 속도를 가지고 0.3에서 15m/s(1 내지 50ft/s)범위의 탄소질 슬러리 흐름의 양호한 속도보다 켜야한다.

원통형 탄소질 슬러리 흐름과 절두 원통형 산소 함유 가스를 교차시키고 드 흐름과 속도간에 차이를 둠으로써 본 발명의 처리 노즐에 의해 제공되는 거의 균일한 분산이 얻어진다. 절두 원추 흐름은 원통형 슬러리 흐름을 전단하고 적어도 분무화 한다는 것은 인정되고 있으나 본 발명의 처리 버너는 이 이론에 제한되고 있지는 않다.

소요의 균이한 분산이 얻어진 후 탄소질 슬러리는 처리 버너내에서 더욱 분무화된다. 이러한 분무화는 분산된 슬러리 및 가스가 통과하는 가속 영역을 제공함으로써 달성된다. 그와 같은 영역은 절두 원추형 흐름의 정점 근처에 구비되고 원통형 탄소질 슬러리 흐름 및 절두 원추형 산소 함유 가스 흐름의 조합 단면적보다 작은 단면적을 가지는 하방 중공 원통형 도관을 포함한다. 절두 원추 장점과 가속도관의 말단부의 접합 부위에서 측정된 압력 P₁은 가속 영역은 근처 단부의 바로 외부에서 측정된 압력 P₂보다 더 크게 유지된다. P₁-P₂압력차는 0.2와 10.4MPa(10과 1500Psi)사이에서 양호하게 유지된다. 유체역학의 법칙과 일정한 유량이라는 가정에 따라 두 흐름은 원통형 통과할 때 가속된다. 분산된 흐름의 가스부분은 슬러리 성분보다 빨리 가속되므로 슬러리 입자의 시어링을 일으켜 슬러리의 분무화가 더욱더 이루어진다. 원통형 가속도관의 길이 및 직경은 적어도 부분적으로는 분무화의 정도가 결정된다. 가속도관의 직경 및 길이는 P₁-P₂압력차, 슬러리 점성, 슬러리 및 가스의 온도, 온도 감속제의 존재, 슬러리 및 가스의 상대적인 양등에 의존된다. 서로 밀접된 많은 변수에 따라, 가속도관의 직경 및 길이의 경험적인 결정이 요구된다.

본 발명은, 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서의 개구를 가지는 중공 원통형 중앙 도관과, 상기 중앙 고관의 길이의 적어도 한 부분을 둘러싸고 이에 동축이며 그 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서의 개구를 가지는 제1환형 도관과, 상기 중앙 도관 및 상기 제1환형 도관의 조합 단면적보다 작은 단면적을 가지면서 그 근처 단부에서 상기 버너의 외측면상에 위치된 개구를 가지는 중공원통형 가속 도관과, 그 정점에서 상기 가속 도관의 말단부를 연결하고 그 저부에서 상기 제1환형 도관의 근처 단부 외경을 연결하는 절두 원추면 및 상기 버너의 외측면상에 위치된 포트와 유체 연결되는 적어도 하나의 가스도관을 포함하는 버너를 제공하고 있다.

본 발명의 처리 버너가 특히 유용한 무촉매 부분적 산화 처리에 의해, 내장물 내장 용기가 구비된 반응영역에서 생가스 흐름이 만들어진다. 처리 버너는 용기의 버너 포트에 일시적으로 또는 영적으로 설치될 수 있다. 영구 설치법은 예열 버너가 용기에 부가적으로 영구적으로 설치될 때 사용된다. 이 경우, 예열 버너는 초기 반응영역은 온도를 달성하기 위해 켜지고 그리고 꺼진다. 예열 버너가 꺼진 후 본 발명의 처리 버너가 이때 작동된다. 처리 버너의 일시적인 설치법은 예열 버너가 초기 가열후 제거되어 처리 버너로 교체되는 경우에 사용된다.

상술된 바와 같이 합성 가스, 연료 가스 또는 환원 가스를 탄소질 슬러리의 부분산화에 의해 제조할시, 보통 약 930에서 1930℃(1700에서 3500℉) 범위온도와 약 0.2에서 24MPa(15에서 3500Psig) 범위의 압력을 가지는 반응영역에서 일어난다. 전형적인 부분 산화 가스 발생 용기가 미합중국 특허 제2,809,104호에 기술되어 있다. 생산된 가스 흐름은 대부분의 경우 수소 및 일산탄소를 포함하여 다음 CO₂, H₂O, N₂, Ar, CH₄, H₂S 및 COS중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 생가스 흐름은 연료 및 사용되는 작업조건에 따라 미립의 검댕, 플래쉬 또는 슬랙과 같은 물질을 포함할 수 있다. 부분 산화 처리에 의해 만들어지고 생가스 흐름에서는 수반되지 않는 슬랙은 용기의 저부로 향해 거기서 연속적으로 제거된다.

본원에서 사용되는 ＂탄소질 슬러리＂라는 용어는 펌핑가능하고 보통 약 40 내지 80%의 교체함량을 가지며 또 이후에 언급되는 본 발명 처리노즐의 도관을 통해 통과할 수 있는 고체 탄소질 연료의 슬러리를 의미한다. 이러한 슬러리는 보통 액체 캐리어와 고체 탄소질 연료로 이루어진다. 액체 캐리어는 물, 액체 탄화수소 재료 또는 그 혼합물이다.

물이 양호한 캐리어이다. 캐리어로서 유용한 액체 탄화수소 재료로서, 액화 석유 가스, 석유증류 및 잔류물, 가솔린, 나프타, 케로젠, 원유, 아스팔트, 가스 오일, 잔유, 타르, 샌드 오일, 세일 오일, 석탄에서 뽑은 기름, 코울타르, 유체 촉매 분해 작업에서 나온 사이클 가스 오일, 코우크 또는 가스 오일의 펄프럴 추출물, 메탄올, 에탄올, 다른 알코올, 옥소 및 옥실합성으로부터의 부산물 산호 함유 액체 탄화수소의 그 혼합물 및 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소를 들 수 있다.

다른 액체 캐리어는 액체 이산화탄소가 있다. 이산화탄소가 액체형태로 있도록 하기 위해 압력에 따른 약 -55 내지 40℃(-67 내지 100℉) 범위의 온도로 처리 버너로 도입되어야 한다. 액체 CO₂가 사용될 때 약 40 내지 70중량% 고체 탄소질 연료부터 액체 슬러리를 포함하는 것이 가장 유리하다는 것이 보고되어 있다.

고체 탄소질 연료는 보통 석탄, 석탄코우트, 석탄차르, 석탄 액화 잔류물, 석유코우르, 오일세일로부터 나온 고체물중의 미림 검댕, 타르 샌드 또는 피치 등이다. 사용되는 석탄형태는 보통 제한 되지는 않지만 무연탄, 역청탄 및 갈탄이 사용된다. 다른 고체 탄소질 연료로는 예를 들어 잔채 부스러기, 탈수된 오물, 및 아스팔트 고무 및 고무 자동차 타이러를 포함하는 고무류 재료와 같은 반고체 유기재료가 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명 처리 버너에 사용되는 탄소질 슬러리는 펌핑 가능하고 처리 버너도관을 통해 통과할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 슬러리의 고체 탄소질 연료성분은 재료의 거의 모두가 ASTM E11-70C 체 표준 140mm(번호 14)를 통과하거나 적어도 80%가 ASTM E11-70C 체 표준 425mm(번호 40)를 통과하도록 미세하게 분쇄한다. 체 통과는 약 0 내지 40중량%의 수분함량을 가지는 고체 탄소질 연료로 측정된다.

본 발명의 처리 버너에 사용되는 산소 함유 가스는 공기, 산소가 풍부한 공기 즉 20몰% 산소 이상을 포함하는 공기 및 거의 순수한 공기일 수 있다.

전술한 바와 같이, 온도 감속재가 본 처리 버너에 사용될 수 있다. 이러한 온도 감속재는 통상 탄소질 슬러리흐름 및 산소 함유 가스흐름과 혼합하여 사용된다. 적절한 온도 감속재의 예로는 물, 증기, CO₂, N₂및 상기 부분산화에 의해 만들어진 재순환된 일부가스가 있다.

본 처리 버너의 외부로 배출되는 연료 가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 합성 가스, 수소 및 천연 가스와 같은 것을 포함한다.

본 발명 처리 버너의 높은 분산과 분무한 특징 및 사용상 만족을 주는 다른 특징 그리고 처리 버너 제조상의 경제성은 첨부도면을 참고한 양호한 실시예의 다음의 기술로부터 명백히 이해될 것이다.

제1도 및 제3도에 본 발명의 처리 버너(10)를 볼 수 있다. 처리 버너(10)는 부분 산화 합성 가스 반응기에 이용될 수 있는 포트를 통해 하방으로 통과하는 하류 끝에 설치된다. 처리 버너(10)는 반응기의 위 또는 옆에 있을 수 있어 그 위치는 반응기 형상에 의존된다. 처리 버너(10)는 전술한 바와 같이 영구히 설치된 예열 버너와 함께 사용되는냐 또는 예열 버너를 위해 교체물로서 사용되느냐에 따라 영구히 또는 일시적으로 설치될 수 있다. 처리 버너(10)의 설치 환형플랜지(48)의 사용으로 이루어질 수 있다.

처리 버너(10)는 그 상부에서 판(21)으로 닫혀 있으면서 그 하단부에서 좁아지는 절두 원추벽(26)으로 되어 있는 중앙 배치 튜브(22)를 가진다. 절두 완추벽(26)의 정점에서 가속영역(33)과 유체 연결되는 개구(35)가 존재한다. 그 하단부에서 가속 영역(33)은 개구(30)에서 끝난다. 도면에 도시된 실시예에서 가속영역(33)은 중공의 직원주형상의 영역이다.

판(21)의 구멍과의 기밀 관계로 탄소질 슬러리 공급라인(14)이 통과하고 있다. 탄소질 슬러리 공급 라인(14)은 그 하단부에서 분배기(16)의 상단부를 덮는 환형판(17)의 포트에 연결된다. 분배기(16)는 좁아지는 절두 원추 하부벽(19)을 가진다. 절두 원추벽(19)에는 환형 슬러리 도관(25)를 규정하는 하방 현수 튜브(28)가 존재한다. 튜브(28)의 내경은 최대한 범위에서 분배기(16)의 내경보다 작다. 분배기(16)를 사용함으로써 도관(25)의 저부에서 발견되는 개구로부터의 탄소질 슬러리의 흐름은 그 환형 범위에서의 거의 균일하다는 것이 알려졌다. 튜브(28)의 내벽과 튜브(23)의 외벽으로 규정되는 환형 도관(25)을 통과할 때 탄소질 슬러리가 받는 압력 강하가 분배기(16)의 환형 수평 횡단면 내부를 가로질러 측정된 슬러리의 최고 및 최저간의 압력차 보다 훨씬 크게 되도록 분배기(16)의 내경과 튜브(28)의 내경의 결정이 이루어진다.

만일 이러한 압력 관계가 유지되지 않는다면, 환형 도관(25)으로부터 불균일한 환형흐름이 생기고 그 결과 탄소질 슬러리가 절두 원추 산소 함유 가스 흐름과 접촉할 때 분산 효율의 손실이 생긴다는 것이 알려지고 있다.

환형 도관(25)의 내경 및 외경의 차는 슬러리에서 발견되는 탄소질 재료의 분말도에 적어도 부분적으로 의존된다. 환형 도관(25)의 직경차는 사용되는 슬러리에서 발견되는 탄소질 재료의 특수 크기로 막히게 하는 것을 방지할 정도로 충분히 커야 한다. 환형 도관(25)의 내경 및 외경의 차는 많은 적용의 경우 약 0.2 내지 2.5Cm(0.1 내지 1.0인치)의 범위내에 있다.

전범위에 걸쳐 거의 균일한 직경을 가지는 튜브(23)는 분배기(16) 및 하방 현수 튜브(28)의 길이 방향 축과 동축이다. 튜브(23)는 산소 함유 가스의 통로를 도관(27)을 제공하고 상류 및 하류끝에서 개방되고 하류 개구는 튜브(28)의 하류끝의 개구와 거의 같은 평면에 있다.

산소 함유 가스는 공급 라인(24)을 통해 처리 버너(10)에 공급된다. 산소 함유 가스의 부분은 튜브(23)의 개방 단부로 들어가 도관(27)을 통한다. 산소 함유 가스의 나머지는 튜브(22)의 내벽과 튜브(28)의 외벽으로 규정되는 환형 도관(31)을 통해 흐른다.

도관(31)을 통하는 가스는 절두 원추면(26)과 절두 원추면(20)으로 규정되는 절두 원추 도관을 통해 강제되어 가속화된다. 절두 원추면(20, 26)간의 거리는 탄소질 슬러리 도관(25)으로부터 흐르는 탄소질 슬러리를 효과적으로 분산시키기에 필요한 산소 함유 가스 속도를 제공하도록 될 수 있다. 예를 들어 산소 함유 가스가 약 61m/S (200ft/s)의 계산속도로 도관(27)을 통과하고 탄소질 슬러리가 약 2.44 m/S(8ft/s)의 속도로 환형 도관(25)을 통과하고 또 약 7.6Cm(0.3in)의 내.외경 차이를 가질때 산소 함유 가스는 약 61m/s (200ft/s)의 계산속도로 절두 원추 도관을 통과함이 밝혀졌다. 일반적으로 말해서 두 절두 원추면간의 거리는 약 0.13Cm 내지 2.4Cm(약 0.05 내지 0.94in)의 범위내이다. 이러한 흐름과 상대속도로 가속영역(33)의 높이 및 직경은 각각 17Cm(7in) 및 3.6Cm(1.4in)이다.

절두 원추면(26)은 약 15 내지 75의 범위내의 각도를 따라 튜브(28)의 연장 길이 방향축으로 수렴한다. 만일 각도가 가령 10와 같이 너무 작으면 산소 함유 가스는 면에 충격하는 많은 에너지를 소비한다. 그러나, 만일 각도가 너무 크면 얻어지는 시어가 최소화 된다.

관형 물 자켓(32)은 튜브(22)에 대해 동심적으로 위치된다. 물 자켓(32)은 최상단부에서 환형판(58)으로 닫혀 있다. 물 자켓(32)의 최하단부에는 환형물 통로(43)를 제공하는 안쪽 연장의 환형판(42)이 존재한다. 튜브(22)의 외벽과 물 자켓(32)의 내벽 사이에 있는 환형공간(39)내에는 3개의 연료 가스 도관(36, 40, 41)이 위치한다. 연료 가스 도관(36, 40, 41)에는 각 튜브(36a, 40a, 41a)가 제공되어 있다. 튜브(36a, 40a, 41a)는 제1도에 도시된 바와 같이 플랜지(42)의 구멍을 통과하고 있다. 연료 가스는 공급 라인(52, 50)에 의해 튜브(40a, 36a)를 통해 공급된다. 튜브(41a)용 공급라인은 도시되어 있지 않으나 다른 튜브에 사용되는 것과 동일하다.

제1도에 도시된 바와 같이, 연료 가스 도관(40, 36)(연료 가스 도관(41)의 것도 유사함)은 튜브(28)의 연장 길이 방향축 쪽으로 기울어져 있다.

도관 역시 등각도적으로 상기 동일축에 관해 반경상으로 등간격져 있다. 이러한 각도 및 간격은 개구(30)를 통한 탄소질 슬러리/산소 함유 가스 흐름에 이어 연료 가스를 그 분산속으로 균일하게 향하도록 될때 유리하다.

연료 가스 도관을 위한 각도 선택은 연료 가스가 버너면으로부터 충분하게 멀리 떨어져 도입되면서 그러나 연료 가스를 탄소질 슬러리/산호 함유 가스 흐름으로의 빠른 혼합 또는 분산을 방해하지 않게 하도록 이루어져야 한다. 일반적으로 말해서, 제1도에 도시된 바와 같이 각도 a₁및 a₂는 약 30°내지 약 70°의 범위에 있다.

버너셀(44)은 물 자켓(32)의 외벽으로부터 동심으로 설치되면서 반경상 외측에 배치된다. 버너셀(44)의 반경 외측 배치에 환형 물 도관(45)이 구비된다. 버너셀(44)의 상단부에는 물 배출 라인(56)이 위치한다. 제1도에 도시된 바와 같이, 물 공급 라인(54)을 통해 들어오는 물은 물 통로(43)와 환형 물 도관(45)을 통해 물 배출 라인(56)으로 나간다. 이러한 물의 흐름은 처리 버너(10)를 소요의 거의 일정한 온도로 유지하는데 사용된다.

버너셀(44)은 그 상단부에서 수밀 방식으로 환형 플랜치(60)에 의해 폐쇄되어 있다. 버너셀(44)은 그 최하단부에서 버너면(46)에 의해서 끝나게 된다.

작업시 처리 버너(10)는 반응영역을 약 810 내지 1379℃(1500 내지 2500℉)의 양호한 범위에 있는 온도로 해주는 예열상태를 이루는 반응영역에 이은 라인상에 오게 된다. 처리 버너(10)를 통해 반응영역으로 도입되는 공급물 흐름과 임의 온도 감속재의 상대 비율은, 탄소질 슬러리의 탄소와 연료 가스의 실제부분이 생성물 가스의 바람직한 CO 및 H₂성분으로 바뀌도록 그리고 적절한 반응영역 온도가 유지도록 주의 갚게 조절된다.

처리 버너(10)에 이온 공급물 흐름을 위한 반응기에서의 드웰시간은 약 1초 내지 약 10초가 된다.

산소 함유 가스는 그 O₂함량에 따른 온도로 처리 버너(10)로 공급된다. 공기의 경우, 온도는 대기 온도로부터 약 650℃(1200℉)로 될것이고, 순수 O₂의 경우 온도는 약 대기온도로부터 약 427℃(800℉)의 범위에 있다. 산소 함유 가스는 약 0.3 내지 24 MPa(약 30 내지 350Pisg)의 압력하에서 공급된다. 찬소질 슬러리는 약 대기 온도로부터 액체 캐리어의 약 포화온도 까지의 온도로 또 약 0.3 내지 24MPa(30 내지 3500PSig)의 압력하에서 공급된다.

소요의 온도 범위에서 반응 영역을 유지하는데 사용되는 연료 가스는 양호하게는 매탄으로서, 약 대기 온도에서 약 650℃(1200℉)의 온도와 또 약 0.3 내지 24MPa (30 내지 3500Psig)의 압력하에서 공급된다. 정량적으로는 탄소질 슬러리와, 연료 가스 및 산소 함유 가스는 약 0.9 내지 약 2.27 범위내의 탄소에 대한 자유 산소의 중량비를 제공하는 양으로 공급된다.

탄소질 슬러리는 약 0.3 내지 1.5m/s(0.1 내지 5ft/s)의 유량으로 공급 라인(14)을 통해 분배기(16)의 내부로 공급된다. 탄소질 슬러리 도관(25)의 작은 직경 때문에, 탄소질 슬러리의 속도는 약 0.3 내지 15m/s (1 내지 50ft/s)의 범위내까지 증가한다.

산소 함유 가스는 공급 라인(24)을 통해 공급되어 두 흐름, 즉 한 흐름은 가스 도관(27)을 통과하고 다른 것은 도관(29)에서 절두 원추형 흐름을 형성하고 있다. 산소 함유 가스 흐름은 다른 속도, 예를 들어 가스도관(27)을 통한 속도는 60m/s (200ft/s)로 될 수 있고 원추 도관(29)을 통한 속도는 90 m/s(300ft/s)로 될 수 있다.

전술한 바와 같이, 환형 탄소질 흐름은 탄소질 슬러리 도관(25)에 존재하고, 튜브(28)와 튜브(23)의 최하단 범위 바로 아래의 산소 함유 가스의 절두 원추형 흐름에 의해 교차된다. 도관(27)으로부터의 절두 원추형 산소 함유 가스 흐름에 의한 환형 탄소질 슬러리 흐름의 최종 시어링은 산소 함유 가스내에서 탄소질 슬러리의 거의 균일한 분산을 생기게 한다.

이때 최종 분산은, 약 100 내지 600 미크론 범위의 체적 메디안 액적 크기로 탄소질 슬러리를 분무화기키기에 충분한 속도로 산소 함유 가스를 가속시키도록 치수 및 형상이 정해진 가속 영역(33)을 통과한다.

버너 노즐(10)이 초기 작업될 때 연료 가스 공급율은 탄소질 슬러리 공급율보다 우세하다. 그러나, 탄소질 슬러리 공급이 증가됨에 따라 연료 가스 공급율은 감소된다. 연료 가스 공급으로부터 탄소질 슬러리 공급으로의 동시 발생적인 느린 변화는 연료 가스 공급이 완전히 정지될 때까지 계속된다. 반응영역 업셋이 일어나고 탄소질 슬러리 공급이 감소되면 연료 가스 공급은 반응영역을 소요의 온도범위내로 유지시키기에 충분한 양으로 되돌아오게 된다.

제2도 및 제4도에는 본 발명에 따른 다른 실시예(10)가 도시되어 있다. 처리 버너(110)는 상단부에서 판(114)으로 덮은 중앙 튜브(112)를 가진다. 또 튜브(112)의 상단부에는 탄소질 슬러리 공급 라인(122)가 위치한다. 튜브(112)는 최하부에서 감소된 직경(116)의 영역을 가지는 탄소질 슬러리 도관(113)을 내부에서 규정하고 있다. 최하부의 직경을 감소시킴으로써 탄소질 슬러리 공급은 약 03. 내지 15m/s(1 내지 50ft/s)의 속도로 가속된다. 감소된 직경의 영역 위의 튜브(112)를 위해 보다 큰 직경을 가짐으로써 튜브(112)의 막힘을 덜 받게 된다.

튜브(124)는 동심이고 튜브(12)의 외경보다 더 큰 내경을 갖는다. 튜브(124)는 제2도에 도시된 바와 같이 튜브(112)의 설치를 위한 구멍을 가지는 환형판(120)에 의해 그 상단부가 폐쇄되어 있다. 산소 함유 가스 공급 라인(144)이 튜브(124)의 상부근처에 구비된다.

튜브(124)는 그 하단부에서 좁아지는 절두 원추면(126)을 가진다. 이러한 도면은 제2도에 도시된 바와 같이 감소된 직경(116)을 규정하는 내면 아래의 점으로 연장한다. 절두 원추면(118)과 관련한 절두 원추면(126)은 산소 함유 가스의 통로를 위한 절두 원추 도관(127)을 제공한다. 절두 원추면(18, 126)면 간의 거리는 절두 원추 도관(127)을 통과할때 산소 함유 가스용의 소요의 속도에 의해 결정된다.

일반적으로 말해서, 두 절두 원추면간의 거리는 약 0.13 내지 2.4Cm(0.05 내지 0.95인치)의 범위내에 있다. 절두 원추 도관(127)을 통과할때 산소 함유 가스의 소요의 속도는 도관(113)을 나갈때의 탄소질 슬러리의 시어링에 영향을 준다. 이러한 시어링으로 산소 함유 가스에서의 탄소질 슬러리의 거의 균일한 분산이 생긴다.

절두 원추면은 약 15°내지 75°의 범위내의 각도를 따라 튜브(112)의 연장된 길이방향축으로 수렴한다. 각도가 가령 10°와 같이 너무 작으면 산소 함유 가스는 면에 충격하는 많은 에너지를 소비한다. 그러나, 만일 각도가 너무 크면 얻어지는 시어가 최소화 된다.

절두 원추면(126)의 정점에는 가속 영역(130)이 위치한다. 제2 및 제4도에 도시된 실시예에서 상기 가속 영역은 그 상단부에서 개구(131)와, 그 하단부에서의 개구(133)를 가지는 중공 직원주이다. 가속 영역(130)의 치수는 제1도 및 제3도의 실시예에 사용되는 가속 영역(33)의 것과 동일하다. 가속 영역에 탄화 텅스텐과 같은 내마모 라이닝을 구비시키는 것이 유리하다.

물 자켓(146)은 반경상 튜브(124)의 외벽으로부터 외측으로 위치하고 동심적으로 설치된다. 물 자켓(146)은 제2도에 도시된 바와 같이 튜브(124)의 통과 및 설치를 위해 구멍을 가지는 환형판(148)으로 그 상단부가 폐쇄되어 있다. 판(148)은 역시 연료 가스 공급 라인(136, 138)과 연료 가스 튜브(143)와 관련된 도시되지 않은 공급 라인의 통과 및 설치를 위해 사용되는 3개의 구멍을 가진다.

물 자켓(146)은 튜브(124)의 내벽과 외벽으로 규정되는 환형 공간(145)을 제공한다. 환형 공간(145)내에는 3개의-연료 가스 튜브(142, 143, 152)가 위치한다. 이러한 튜브는 각각 연료 가스 도관(142a, 143a, 152a)을 규정한다. 제2도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 연료 가스 튜브(142, 143, 152)는 튜브(112)의 연장된 길이 방향축 쪽 하방으로 각이져 있고 등각도전으로 또 등반간격으로 간격져 있다. 제2도 및 제4도에 도시된 실시예에 있어서 그와 같은 각도 및 간격의 목적은 제1도 및 제3도에 도시된 실시예의 연료 가스 튜브의 각도 설정의 것과 동일하다.

환형 공간(145)은 연료 가스 튜브를 포함할 분 아니라 물 자켓(146)의 상단부에 위치하는 냉각수 공급 라인(150)을 통해 공급되는 냉각수 통로용 도관을 제공 하는데 이용된다. 물 자켓(146)은 그 하단부에서 제2도에 도시된 바와 같이 물 통로(147)용으로 제공하는 환형판을 가진다. 연료 가스 튜브는 설치 목적용의 환형 플랜지(140)의 구멍을 통과한다.

저면(158)을 가지는 동심인 외부 버너셀(154)이 처리 버너(110)에 제공된다. 외부 버너셀(154)은 반경상 외측으로 위치되므로 튜브(146)의 내벽 및 외벽은 냉각수 도관(151)을 제공한다. 물 도곤(151)은 물 통로(147)에 의해 환형 공간(145)과 유체 연결된다. 따라서, 물 공급 라인(150)을 들어오는 물은 환형 공간(145)과 통로(147) 그리고 도관(151) 상부로 통과해 배출 라인(160)을 통해 폐쇄된다.

물 도관(151)은 그 상부에서 환형 플랜지(156)에 의해 폐쇄된다.

처리 버너(110)는 플랜지(162)에 의해 가스 발생기에 설치되므로 처리 버너(110)는 직접 반응영역을 배출시킨다. 처리 버너(110)의 설치되는 예열 버너를 위한 교체로서 사용되느냐 또는 영구 설치 예열 버너와 관련하여 사용되느냐에 따라 일시적 또는 영구적 방식으로 될 수 있다. 일시적 설치는 반응영역이 소요의 온범위까지 달한 후 예열 버너가 처리 버너(110)에 의해 교체될때 사용된다. 영구 설치는 예열 버너가 용기에 영구적으로 부착될때 사용된다.

작업시 처리 버너(110)는 반응영역을 약 810 내지 1370℃(1500 내지 2500℉)로 해주는 예열 상태를 이루는 반응영역에 이은 라인상에 오게 된다.

처리 버너에 이온 공급물 흐름을 위한 반응기에서의 드웰시간은 약 1 내지 10초이다. 처리 버너(110)로 공급되는 산소 함유 가스는 약 대기온도로부터 약 650℃(1200℉)까지의 온도 범위에 있고, 탄소질 슬러리는 약 대기온도로부터 캐리어 액체의 포화온도까지의 온도로 공급된다. 연료 가스는 약 대기온도로부터 약 650℃(1200℉)까지의 온도로 처리 버너(110)에 공급된다. 산소 함유 가스는 약 0.3 내지 24MPa(30 내지 3500Psig)의 압력하에서 공급된다.

연료 가스가 공급되는 압력은 약 0.3 내지 24MPa(30 내지 3500Psig)이다. 탄소질 슬러리, 연료 가스 및 산소 함유 가스는 약 0.9 내지 2.27범위의 탄소에 대한 자유 산소의 중량비를 제공 하기에 충분한 양으로 버너에 공급된다.

버너 노즐(110)이 초기에 작업될때 연료 가스 공급율을 탄소질 슬러리 공급율보다 우세하다. 연료 가스 공급이 감소됨에 따라 연료 가스 공급이 없거나 탄소질 슬러리 공급이 그 최대 비율로 될때까지 탄소질 슬러리 공급이 증가한다. 탄소질 슬러리를 전적으로 또는 부분적으로 방해하는 이유가 있다면 연료 가스 공급은 반응영역 온도의 유지에 도움되는 정도로 보게 된다.

탄소질 슬러리는 공급 라인(112)를 통해 약 0.3 내지 1.5m/s(0.1 내지 5ft/s)의 율로 공급된다. 탄소질 슬러리가 도관(113)을 통해 이동하여 튜브(112)의 감소된 직경부(116)와 만난다. 따라서, 탄소질 슬러리의 속도는 0.3 내지 1.5m/s(0.1 내지 5ft/s)의 범위로 증가된다. 탄소질 슬러리는 튜브(112)를 나와 절두 원추 도관(127)을 통해 제공되는 산소 함유 가스의 절두 원추형 흐름과 만난다. 이 절두 원추형 흐름은 약 23m/s(75ft/s) 내지 약 음파 속도 범위의 속도를 가진다. 탄소질 슬러리 흐름의 최종 시어링으로 산소 함유 가스내에서 균일하게 분산된다. 이때 분산된 혼합물은 도관(113)과 절두 원추 도관(127)의 단면부를 가지는 가속 영역(130)을 통과한다.

제1도 및 제3도의 실시예에 도시된 가속 영역의 경우와, 가속 영역(130)은 상부 개구(131) 보다 하부 개구(133)에서 더 낮은 압력을 가진다. 이러한 압력차는 산소 함유 가스를 가속화시켜 분산 혼합물이 가속 영역을 통과할때 분산된 탄소질 슬러리의 분무화를 일으킨다. 약 100 내지 600 미크론 범위의 분무가 얻어진다.

연료 가스는 처리 버너에 공급될 때 연료 가스 공급 라인(136, 138) 및 도시되지 않은 라인을 통해 공급된다.

Claims (13)

1. 약 0.2 내지 24MPa(15 내지 3500Psig) 범위의 압력과 약 930 내지 1930℃(170 내지 3500℉) 온도로 정상적으로 유지되는 반응 영역을 제공하는 용기에서 탄소질 슬러리의 부분적 산화로 H₂및 CO를 포함하는 가스 제조의 처리법에 있어서, 반응물질로서 탄소질 슬러리 및 산소 함유 가스를 상기 반응 영역에 도입하고 이때 탄소질 슬러리는 상기 산소 함유 가스내에서 거의 균일하게 분산되고 상기 반응물이 상기 반응영역에 들어가기 전에 분무화되며, 상기 반응 영역을 상기 온도로 유지하는데 필요한 연료 가스의 양을 상기 반응 영역에 도입하며 이때 상기 연료 가스 및 들어오는 반응물의 혼합을 효율적으로 하기 위해 상기 반응 영역으로 들어온 후 상기 연료 가스는 반응물로 향해 도입되며, H₂및 CO를 포함하는 상기 가스를 만들기 위해 도입된 반응물을 상기 반응 영역내에서 부분 산화로 반응시키며, 도입된 연료 가스의 상기 양을 상기 도입된 산소 함유 가스 반응물의 적어도 일부와 부분산화로 반응시키는 것을 특징으로 하는 처리법.
2. 제1항에 있어서, 상기 함유 가스에서의 상기 탄소질 슬러리의 거의 균일한 분산은 1차 속도에서의 상기 산소 함유 가스의 절두 원추형 흐름과 2차 속도에서의 상기 탄소질 슬러리의 동시에 원통형 흐름을 제공함으로써 이루어지고, 상기 탄소질 슬러리의 상기 원통형 흐름은 약 15°내지 약 75°범위의 각도로 상기 산소 함유 가스의 상기 절두 원추형 흐름의 내면과 교차하며, 상기 1차 속도는 약 23m/s(75ft/s)에서 약 음속까지의 범위이고 상기 2차 속도는 약 0.3에서 15m/s(1 내지 50ft/s) 범위인 것을 특징으로 하는 처리법.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄소질 슬러리 및 산소 함유 가스의 거의 균일한 분산은 1차 속도를 가지는 산소 함유 가스의 원통형 흐름과, 2차 속도를 가지는 상기 탄소질 슬러리의 환형 흐름 및 3차 속도를 가지는 상기 산소 함유 가스의 절두 원추형 흐름을 제공함으로써 이루어지며, 상기 흐름들은 거의 동심이고 반경상으로 배치 되므로 상기 원통형 흐름은 상기 환형 흐름내에 있고 상기 환형 흐름은 약 15°내지 약 75°의 각도로 상기 절두 원추형 흐름의 내면과 교차하며 이때 상기 2차 속도는 약 0.3 내지 15m/s(1ft/s) 내지 50ft/s)의 범위에 있고 상기 1차 및 3차 속도는 23m/s(75ft/s)의 범위에 있고 상기 1차 및 3차 속도는 23m/s(75ft/s) 내지 약 음파속도 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 처리법.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 탄소질 슬러리의 분무화는 거의 균일하게 분산된 반응물이 가속화되는 영역을 통해 상기 거의 균일한 반응물의 분산물을 통과시킴으로써 이루어지고, 상기 산소 함유 가스 성분은 거의 균일한 분산의 상기 탄소질 슬러리 성분보다 더 빠른 비율로 가속화되는 것을 특징으로 하는 처리법.
5. 제4항에 있어서, 상기 가속은 상기 영역을 가로질러 압력 강하를 제공함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 처리법.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 연료 가스는 적어도 두 흐름으로 상기 반응 영역에 도입되는 특징으로 하는 처리법.
7. 제1항에 있어서, 압력은 10.4에서 17.3MPa(1500 내지 2500Psig)까지 범위에 있는 것을 특징으로 하는 처리법.
8. 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서의 개구를 가지는 중공 원통형 중앙 도관과 상기 중앙 도관의 길이의 적어도 한 부분을 둘러싸고 이에 동축하며 그 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서의 개구를 가지는 제1환형 도관과, 상기 제1환형 도관의 길이의 적어도 한 부분을 둘러싸고 이에 동축이며 그 말단부에서 유체공급 수단과 그 근처 단부에서 개구를 가지는 제2환형 도관과, 상기 중앙 도관, 상기 제1환형 도관 및 상기 제2환형 도관의 조합 단면적보다 작은 단면적을 가지면서 그 근처 단부에서 상기 버너의 외측면상에 위치된 개구를 가지는 중공 원통형 가속 도관과, 그 정점에서 상기 가속 도관의 말단부를 연결하고 그 저부에서 상기 제2환형 도관의 근처 단부 외경을 연결하는 절두 원추면 및 상기 버너의 외측면상에 위치된 포트와 유체 연결되는 적어도 하나의 가스 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
9. 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서의 개구를 가지는 중공 원통형 중앙 도관과, 상기 중앙 도관의 길이의 적어도 한 부분을 둘러싸고 이에 동축하며 그 말단부에서의 유체 공급 수단과 그 근처 단부에서의 개구를 가지는 제1환형 도관과, 상기 중앙 도관 및 제1환형 도관의 조합 단면적보다 작은 단면적을 가지면서 그 근처 단부에서 상기 버너의 외측면상에 위치된 개구를 가지는 중공 원통형 가속 도관과, 그 정점에서 상기 가속 도관의 말단부를 연결하고 그 저부에서 상기 제1환형 도관의 근처 단부 외경을 연결하는 절두 원추면 및 상기 버너의 외측면상에 위치된 포트와 유체 연결되는 적어도 하나의 가스 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
10. 제8항에 있어서, 상기 버너의 외측면상의 개구 둘레에 등각도적으로 위치되고 등반경상으로 변위되는 적어도 2개의 포트가 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
11. 제9항에 있어서, 상기 중앙 도관의 근처 단부는 상기 절두 원추가 놓이는 면과 상기 절두 원추의 정점이 놓이는 면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 버너.
12. 제8항에 있어서, 상기 제1환형 도관의 근처 단부는 상기 절두 원추의 저부가 놓이는 면과 상기 절두 원추의 정점이 놓이는 면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 버너.
13. 제9항에 있어서, 상기 버너의 외측면상의 개구 둘레에 등각도적으로 위치되고 등반경상으로 변위되는 적어도 2개의 포트가 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.

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