KR970002887B1 - 탄화수소 함유 연료의 부분 산화 방법 및 그로부터 얻어진 합성 가스 - Google Patents
탄화수소 함유 연료의 부분 산화 방법 및 그로부터 얻어진 합성 가스 Download PDFInfo
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Abstract
내용없음
Description
본 발명은 멀티-오리피스 버어너(multi-orifice burner)를 사용하여 탄화수소함유 연료(fuel)를 부분 산화시키는 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 산소함유 가스 및 탄화수소함유 연료를 2개를 연료통로(passages) 또는 채널 및 2개의 산소통로 또는 채널의 동심형(concentric) 배열로 구성된 멀티-오리피스 버어너를 통해 가스화 지대에 공급하고, 적절한 조건하에서, 합성가스를 함유하는 가스상 흐름(stream)을 자열적으로(auto-thermically)생성시키는, 탄화수소함유 연료의 부분 산화방법에 관한 것이다.
산소함유 가스는 대개 공기 또는 순수한 산소 또는 이들의 혼합물이다. 가스화 지대에서의 온도조절을 위해 조절제(moderator) 가스를 상기 지대에 공급할 수 있다.
더욱 특히, 본 발명은, 가스, 예컨대 천연가스, 정유(refinery) 가스, 메탄 등의 연료로서 적합한, 앞에 기술한 바와 같은 방법에 관한 것이다.
그러한 방법에서 탁월한 가스화 공정을 얻기 위해, 연료 및 산소함유 가스의 우수하고 빠른 접촉 및 혼합을 보장하는 것이 필요하다.
더구나, 그러한 방법에서, 공정성능을 손상시키지 않는 플레임-리프트(flame-lift)를 통한 대류 및 복사의 열-플럭스(flux)의 감소에 따라, 장치의 수명이 연장될 수 있다.
본 발명의 목적은 동심형 배치의 바깥쪽에서 반응물의 빠르고도 균일한 혼합이 얻어지는, 탄화수소함유 연료의 부분 산화방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고속의 연료흐름(flow)에 의해 산소 및 연료의 혼합에너지를 얻게 되는 탄화수소함유 연료의 부분 산화방법을 제공하는 것이다.
본 발병의 또 다른 목적은, 버어너면(burnerface) 하류 부분의 혼합거리 및 버어너 속도의 효과적인 감소를 통하여, 효과적인 반응기 잔류 시간이 유지되도록 하므로써, 반응기 길이가 보다 짧아질 수 있고 압력손실이 최소가 되는 탄화수소함유 연료의 부분 산화방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 또 다른 목적은, 반응기에서 나온 비교적 뜨거운 합성가스(syngas)가 제3동심형 채널에서 나온 반응물과 혼합되는 지역에서, 너무 큰 발열반응이 일어나지 않도록 탄화수소함유 연료의 부분 산화방법을 제공하는 것이다.
그러므로 본 발명은, 산소함유 가스 및 탄화수소함유 연료를 2개의 산소통로 또는 채널 및 2개의 연료통로 또는 채널의 동심형 배치를 포함하는 멀티-오리피스 버어너를 통해 가스화 지대에 공급하고, 합성가스를 함유하는 가스상 흐름을 적절한 조건하에서 자열적으로 생성시키는 단계들을 특징으로 하는 것으로, 5-45m/초의 비교적 낮은 속도로 동심형 배치의 중심채널을 통해 산소함유 가스를 공급하고; 50-150m/초의 비교적 높은 속도로 중심채널을 에워싼 제1동심형 채널을 통해 탄화수소함유 연료를 공급하며; 5-45m/초의 비교적 낮은 속도로 제 1채널을 에워싼 제 2 동심형 채널을 통해 산소함유 가스를 공급하고; 5-45m/초의 비교적 낮은 속도로 제2채널을 에워싼 제3동심형 채널을 통해 탄화수소함유 연료 및/또는 조절제를 공급하는 단계들이 포함되어 있는, 탄화수소함유 연료를 부분 산화시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 유리한 실시양태에서, 산소함유 가스의 30-45 질량(mass)%를 상기 중심채널을 통해 공급하고, 연료의 10-20 질량%를 제3동심형 채널을 통해 공급한다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시양태에서, 각각의 속도는 가스화 지대로의 상기 각각의 채널의 출구(outlet)에서 측정된다. 속도촉정은 목적에 적합한 어느 방법으로도 실행될 수 있으므로 자세히 기술하지는 않을 것 이다.
본 발명의 보다 또 다른 유리한 실시양태에서, 산소함유 가스 및/또는 연료는 조절제로서 이산화탄소 또는 증기를 함유한다. 본 발명의 보다 또 다른 유리한 실시양태에서, 가스화 방법은 0.1-l2MPa 압력에서 실행된다.
본 발명의 보다 또 다른 유리한 실시양태에서, 탄화수소함유 연료는 가스, 예컨대 메탄, 천연가스 또는 정유가스이다.
연료 및 산소함유 가스는 2개의 산소통로 및 2개의 연료통로의 동심형 배치를 통해 가스화 지대에 공급된다. 산소(유리하게는 조절제와 혼합됨) 공급을 위한 중심채널은 연료공급을 위한 제1고리모양의(annular)채널에 의해 둘러싸여진다. 상기 제1고리모양 채널에 의해 둘러싸여지고, 상기 제2고리모양 채널은 연료 및/또는 조절제 공급을 위한 제3고리모양 채널에 의해 둘러싸여진다.
산소 및 연료를 가스화 지대로 공급하기 위한 고리모양의 동심형 채널이 배치된 멀티-오리피스 버어너는 그와 같이 공지되어 있으며, 그 기계의 세부 묘사는 기술하지 않겠다.
본 발명에 따라 산소 및 연료는 낮은 압력손실, 빠르고 균일한 반응물의 혼합, 효과적이고 오랜 반응기 잔류 시간 및 플레임 리프트를 얻기 위해 특별한 질량 분배 및 특정의 낮은 속도로 각각의 채널을 통해 가스화 지대에 공급된다.
이제 본 발명은 하기 실시예들을 참고로 하여 더 자세히 기술될 것이다.
시험들은 하기 조건하에서 실행되었다.
전술한 바로부터 본 발명의 여러 수정이 당업자들에게는 명확할 것이다. 그러한 수정은 계류된 청구항의 범위내에 속할 것이다.
Claims (10)
- 산소함유 가스 및 탄화수소함유 연료를, 2개의 산소통로 또는 채널 및 2개의 연료통로 또는 채널의 동심형 배치를 포함하여 구성되는 멀티-오리피스 버어너를 통해 가스화 지대에 공급하고, 적절한 조건하에서, 합성가스를 함유하는 가스상 흐름을 자열적으로 생성시키는 단계들을 특징으로 하는 것으로서, 5-45m/sec의 비교적 낮은 속도로 동심형 배치의 중심채널을 통해 산소함유 가스를 공급하고; 50-150m/sec의 비교적 높은 속도로 중심채널을 에워싼 제1동심형 채널을 통해 탄화수소함유 연료를 공급하며; 5-45m/sec의 비교적 낮은 속도로 제1채널을 에워싼 제2동심형 채널을 통해 산소함유 가스를 공급하고; 5-45m/sec의 비교적 낮은 속도로 제2채널을 에워싼 제3동심형 채널을 통해 탄화수소함유 연료, 조절제, 또는 이들의 혼합물을 공급하는 단계들을 포함하여 구성되는, 탄화수소함유 가스상 연료를 부분 산화시키기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 각각의 속도가, 가스화 지대로의 상기 각 동심형 채널들의 출구에서 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄화수소함유 연료가스가 천연가스 또는 정유가스인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 가스가 메탄인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소함유 가스 또는 연료, 또는 이들 모두가 조절제와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 조절제가 증기 또는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 0.1-12MPa 압력에서 공정이 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제l항 또는 제2항에 있어서, 산소함유 가스의 30-45 질량%가 상기 중심채널을 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 연료의 10-20 질량%가 상기 제3동심형 채널을 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에서 청구된 바와 같은 방법에 의하여 얻은 합성가스.
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