PT85471B - Processo para a oxidacao parcial de um combustivel contendo hidrocarboneto - Google Patents

Processo para a oxidacao parcial de um combustivel contendo hidrocarboneto Download PDF

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Description

DESCRIÇÃO
DA
PATENTE DE INVENÇÃO
N.° 85 471
REQUERENTE: SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ
B.V.,holandesa, com sede em Carel van By landtlaan 30, 2596 HR The Hague, Holanda.
EPÍGRAFE: PROCESSO PARA A OXIDAÇÃO PARCIAL DE UM
COMBUSTÍVEL CONTENDO HIDROCARBONETO
INVENTORES: Franciscus Johanna Arnoldus Martens e Hendrikus Johannes Antonius Hasenack.
Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.
Reino Unido em 5 de Agosto de 1986 sob o n?. 8619076.
INPI. MOO. 113 RF 18732
MEMÓRIA DESCRITIVA
Resumo
Processo para a oxidação parcial de combustível usando um queimador de mu 11i-orificios compreendendo um canal central e três canais concêntricos rodeando o canal central. 0 combustível é fornecido através
SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V.
PROCESSO PARA A OXIDAÇAO PARCIAL DE UM COMBUSTÍVEL CONTENDO HIDROCARBONETO do segundo canal concêntrico a uma velocidade específica: o oxigénio é fornecido através dos outros canais com distribuição e velocidades de fluxo de massa específicos.
invento relaciona-se com um processo para a oxidação parcial de um combustível contendo hidrocarboneto usando um queimador com mu 11i-orificios.
Em particular, o invento relaciona-se com um processo para oxidação parcial de um combustível contendo hidrocarboneto em que um gás contendo oxigénio e um combustível contendo hidrocarboneto são fornecidos a uma zona de gaseificação através de um queimador de orifício quádruplo compreendendo um dispositivo concêntrico com 3 passagens ou canais de oxigénio e 1 passagem ou canal de com bustível, e em que é produzida em condições apropriadas auto-térmicamente uma corrente gasosa contendo o gás da síntese.
gás contendo oxigénio é usualmente ar ou oxigénio puro ou uma sua mistura. A fim de controlar a temperatura na zona de gaseificação pode ser fornecido à referida zona um gás moderador.
Em particular, o invento relaciona-se com um processo tal como foi atrás descrito, em que um líquido é apropriado como um combustível.
Mais em particular, é apropriado para ser usado como combustível uma matéria prima residual (pesada).
Nesses processos é necessário assegurar uma fina atomização do combustível e bom e rápido contacto ou mistura do combustível e do gás contendo oxigénio a fim de se obter um excelente processo de gaseificação.
Constitui um objectivo deste invento proporcionar um processo para oxidação parcial de um combustível contendo hidrocarboneto em que se obtem in situ uma fina atomização do combustível. Constitui um outro objectivo do invento proporcionar um processo para oxidação parcial
-4de um combustível contendo hidrocarboneto em que se obtem uma boa e rápida mistura ou contacto do oxigénio e do combustível e em que é evitada a pré-ignição ou um retrocesso da chama.
i Constitui um outro objectivo do invento proporcionar um processo para gaseificação dos resíduos (pesados) em que são conseguidas condições económicas do processo (por exemplo redução do fornecimento do gás moderador j e redução da produção de fuligem) com um tempo de duração :! do queimador suficientemente longo(mais longo que 8.000 • horas de funcionamento).
:: 0 invento proporciona assim um processo para oxidação parcial de um combustível contendo hiI drocarboneto caracterizado pelos passos de fornecimento de um gás contendo oxigénio e de um combustível contendo hidrocarboneto a uma zona de gaseificação através de um disposih tivo de queimador concêntrico com 3 passagens ou canais de i oxigénio e uma passagem ou canal de combustível, e produção ; autotérmicamente de uma corrente gasosa contendo o gás de síntese em condições apropriadas, e compreendendo ainda os passos de fornecimento de gás contendo hidrogénio através do canal central do dispositivo concêntrico a uma velocidade relativamente baixa de 21-42 m/seg; fornecimento de gás con| tendo oxigénio através do primeiro canal concêntrico envol|| vendo o canal central a uma velocidade relativamente elevada de 60-120 m/seg; fornecimento de combustível através do segundo canal concêntrico envolvendo o primeiro canal a uma velocidade relativamente baixa de 3,0-3,8 m/seg; e fornecimento do gás contendo oxigénio através do terceiro canal concêntrico envolvendo o segundo canal a uma velocidade relativamente elevada de 60-120 m/seg.
-5Numa execução vantajosa do invento a 40 por cento da massa do gás contendo oxigénio é fornecida através do referido canal central.
ί Numa outra execução vantajosa do inί vento as respectivas velocidades são medidas à saída dos respectivos canais concêntricos para a zona de gaseificação. A medição da velocidade pode ser feita de qualquer modo apropriado para este fim e não será descrita em detalhe.
Ainda numa outra execução vantajosa do invento o gás contendo oxigénio contem vapor ou dióxido de carbono como moderador. Ainda numa outra execução vantajosa do invento o processo de gaseificação é realizado a uma pressão de 0,1-12 MPa.
combustível e o gás contendo oxigénio são fornecidos à zona de gaseificação através de um dispositivo de queimador concêntrico com 3 passagens de oxigénio e 1 passagem de combustíve1.Um canal central para fornecimento de oxigénio é rodeado por um primeiro canal anular li i para fornecimento de oxigénio. 0 referido primeiro canal |! anular é rodeado por um segundo canal anular para fornecimento do combustível e o referido segundo canal é rodeado j por um terceiro canal anular para fornecimento de oxigénio.
Queimadores com mu 11i-orificios com; preendendo dispositivos de canais concêntricos anulares para fornecimento de oxigénio e de combustível para zonas de gaseificação são em si conhecidos e não serão descritos em deta1he .
-6; Usualmente esses queimadores compreendem porções de parede ôcas com passagens internas de fluido de arrefecimento.Contudo, o queimador pode por exemplo ser provido de um revestimento cerâmico ou à prova de fogo aplicado sobre ou suspenso de um modo intimamente adjacente à superfície exterior da parede anterior do queimador para resistir à onda de calor durante a operação ou situações de aquecimento/paragem do motor do queimador.
j De acordo com o invento o oxigénio j e o combustível são fornecidos para a zona de gaseificação j através dos respectivos canais a velocidades especificas a fim de se obter uma boa atomização e mistura.
P 0 invento será agora descrito mais li detalhamente tendo como referência o exemplo que se segue.
Exemp1 o
Foram realizados testes nas condições que se seguem: a ) Matér ia prima
gravidade especifica a 15 degr.C (Kg/m ) viscosidade à saída do canal(Pa.s) 980-1018 0,02-0,2
composição C % peso 86,7 - 87,4
H 10,2 -10,8
S 1,26 -1,39
N 0,3 -0,5
cinza 0,064
conteúdo típico metal V ppm 252
Ni ppm 82
Fe ppm 27
resíduo carbono conradson % peso 23
composição oxigénio
0£ % vol 99,05
N in 2 0,01
Ar ” 0,94
h2o
Condições de operação matéria prima (combu st í ve1)
f1uxo da massa (Kg/s) 1,1 1,4
temperatura fornecimento ao canal
(grau C. ) 120 - - 170
pressão fornecimento (MPa) 3,6 - 3,7
velocidade na saida canal do
combustive1(m/s ) 3,0 - 3,8
largura abertura resu1tante(mm) 3 gás contendo oxigénio relação oxigénio/combustíve1 (Kg/Kg) relação vapor/comtust í ve 1 ( Kg/Kg ) temperatura fornecimento da mistura (grau C.)
1,0 - 1,3
0,3 - 0,65
210 - 220 pressão fornecimento (MPa)
3,6 -3,7
Distribuição do fluxo da massa e ve1oc idade canal central, 5-40 massa por cento primeiro canal concêntrico terceiro canal concêntrico em que a massa que flue através do
- 42 m/s
- 120 m/
- 120 m/ primeiro e terceiro canal é distribuída de um modo uniforme
reactor
pressão (MPa) 0,1 - 12
temperatura (grau c.: ) 1300 - 1450
Composição típica de não refinado sem gás 8 vol seco
co2 - 5,3 - 9,1
h2s = 0,1 - 0,3
°2 = 0,0 - 0,1
h 2 - 44,7 - 47,5
n2 - 0,1 - 0,4
co - 43,7 - 48,9
CH4 = 0,05 - 0,3
produtos contendo carbono não convertidos cerca de 0,3-4% em peso do combustível, podem ser adicionados à matéria prima.
1' h
Numa execução vantajosa do invento o tempo de duração do queimador pode ser aumentado fornecendo um gás inerte (um gás que não reage exotérmicamente) tal como P^O, CO2, CH4, etc., através de um quarto canal anular concêntrico rodeando 0 terceiro canal. Deste modo pode ocorrer uma subida da chama e 0 fluxo de calor pode diminuir.

Claims (8)

  1. ; Tornar-se-ão aparentes para os especialistas desta técnica várias modificações do presente invento a partir da descrição anterior. Pretende-se que essas modificações se situem no âmbito das reivindicações apensas.
    Η. - Processo para oxidação parcial de um combustível contendo hidrocarboneto caracterp zado pelos passos de fornecimento de um gás contendo oxigénio e de um combustível contendo hidrocarboneto para uma zona de gaseificação através de um dispositivo de queimador concêntrico com 3 passagens ou canais de oxigénio e 1 passagem ou canal de combustível, e de produção auto-térmica de uma corrente gasosa contendo o gás de síntese em condições apropriadas, e compreendendo ainda os passos de fornecimento de gás contendo oxigénio através do canal central do d i_s positivo concêntrico a uma velocidade relativamente baixa de 21-42 m/seg; fornecimento de gás contendo oxigénio através do primeiro cara.! concêntrico rodeando o canal central a uma velocidade relativamente elevada de 60-120 m/seg; fornecimento de combustível através do segundo canal concêntrico rodeando o primeiro canal a uma v? 1ocιdade relativamente baixa de 3,0-3,8 m/seg; e fornecimento de gás contendo oxigénio através do terceiro canal concêntrico rodeando o segundo canal a uma velocidade relativamente elevada de 60-120 m/seg .
  2. 23. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as respectivas velocidades serem medidas à saída dos referidos respectivos canais concêntricos para a zona de gaseificação.
  3. 3ê. - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado por o combustível contep do hidrocarboneto ser um liquido.
  4. 4a. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3 caracterizado por o gás contendo oxigénio conter um moderador.
  5. 5- . - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o moderador ser vapor ou dióxido de carbono.
  6. 6- . - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5 caracterizado por o processo ser realizado a uma pressão de 0,1-12 MPa.
  7. 7- . - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6 caracterizado por 5 a 40 por cento da massa do gás contendo oxigénio ser fornecida através do referido canal central.
  8. 8- . - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-7 caracterizado pela fase de fornecimento de um gás inerte (um gás que não reage exotérm i c amen_
    I te) através de um quarto canal concêntrico rodeando o referido terceiro canal.
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