RU99122745A

RU99122745A - Способ частичного окисления углеводородов и предназначенная для его осуществления горелка

Info

Publication number: RU99122745A
Application number: RU99122745/12A
Authority: RU
Inventors: Джанфранко Бедетти
Original assignee: Касале Кемикалз С.А.
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-08-10

Claims

1. Способ частичного окисления углеводородов, в котором поток содержащего углеводород газа подают в реакционную камеру и поток содержащего свободный кислород газа подают в реакционную камеру, отличающийся тем, что при его осуществлении предусмотрены следующие стадии: смешение и взаимодействие первой части потока содержащего свободный кислород газа с первым потоком газа, в котором содержатся газообразные продукты реакции, циркулирующие внутри реакционной камеры смешение второй части потока содержащего свободный кислород газа с потоком содержащего углеводороды газа в реакционной камере с получением потока газа, содержащего углеводороды и свободный кислород, которые по крайней мере частично смешаны друг с другом, смешение и взаимодействие потока газа, содержащего углеводороды и свободный кислород, которые по крайней мере частично смешаны друг с другом, со вторым потоком газа, в котором содержатся газообразные продукты реакции, циркулирующие внутри реакционной камеры, с получением потока газа, содержащего водород и моноксид углерода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток содержащего углеводороды газа и поток содержащего свободный кислород газа подают в реакционную камеру в виде по существу кольцевых струй с совпадающими друг с другом осями.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поток содержащего свободный кислород газа подают в реакционную камеру внутри потока содержащего углеводороды газа, который предпочтительно имеет большую скорость, чем поток содержащего свободный кислород газа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что доля второй части потока содержащего свободный кислород газа составляет от 10 - 90% от всего потока содержащего свободный кислород газа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость потока содержащего углеводороды газа, подаваемого в реакционную камеру, лежит в диапазоне 30 - 300 м/с, предпочтительно 60 - 180 м/с, а скорость потока содержащего свободный кислород газа, подаваемого в реакционную камеру, лежит в диапазоне 10 - 100 м/с, предпочтительно 20 - 60 м/с.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что при его осуществлении также предусмотрены следующие стадии: пропускание потока содержащего свободный кислород газа через первый по существу цилиндрический канал заданной длины, выполненный в горелке, которая проходит внутрь реакционной камеры, пропускание потока содержащего углеводороды газа через по существу кольцевое свободное пространство, образованное между первым каналом и вторым внешним по отношению к первому каналом, ось которого совпадает с осью первого канала, причем второй канал имеет большую, чем первый, длину, и образование внутри реакционной камеры между концами второго и первого каналов зоны перемешивания, в которой поток содержащего углеводороды газа смешивается с потоком содержащего свободный кислород газа, подачу потока содержащего углеводороды газа из по существу кольцевого свободного пространства в ту область зоны перемешивания, которая расположена рядом с внутренней стенкой второго канала, расширение и направление потока содержащего свободный кислород газа, вытекающего из первого канала, к внутренней стенке второго канала в зоне перемешивания, в результате чего в центральной зоне реакционной камеры происходит смешение и взаимодействие первой части потока содержащего свободный кислород газа с первым потоком циркулирующих в реакционной камере газообразных продуктов реакции, а вторая часть потока содержащего свободный кислород газа после ее смешивания с потоком содержащего углеводороды газа образует поток газа, содержащего углеводороды и свободный кислород, которые по крайней мере частично смешаны друг с другом.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что при его осуществлении также предусмотрены следующие стадии: пропускание потока содержащего свободный кислород газа через первый по существу цилиндрический канал заданной длины, выполненный в горелке, которая проходит внутрь реакционной камеры, пропускание потока содержащего углеводороды газа через по существу кольцевое свободное пространство, образованное между первым каналом и вторым внешним по отношению к первому каналом, ось которого совпадает с осью первого канала, пропускание потока содержащего водяной пар и/или инертные газы через по существу кольцевое свободное пространство, образованное между вторым каналом и третьим внешним каналом, ось которого совпадает с осью второго канала, подачу потока содержащего водяной пар и/или инертные газы в реакционную камеру в виде по существу кольцевой струи, внутри которой в зоне перемешивания проходит поток содержащего углеводороды газа и поток содержащего свободный кислород газа, направление потока содержащего углеводороды газа из по существу кольцевого свободного пространства в область зоны перемешивания, расположенную рядом с по существу кольцевой струей потока газа, содержащего водяной пар и/или инертные газы, расширение и направление в зоне перемешивания потока содержащего свободный кислород газа, вытекающего из первого канала, в направлении по существу кольцевой струи потока газа, содержащего водяной пар и/или инертные газы, в результате чего первая часть потока содержащего свободный кислород газа смешивается и вступает во взаимодействие с первым циркулирующим внутри реакционной камеры потоком содержащего газообразные продукты реакции газа в центральной зоне реакционной камеры, а вторая часть потока содержащего свободный кислород газа смешивается с потоком содержащего углеводороды газа с образованием потока газа, в котором содержатся углеводороды и кислород, которые по крайней мере частично смешены друг с другом.

8. Способ по пп.6 и 7, отличающийся тем, что поток содержащего кислород газа протекает через первый канал по винтовой траектории.

9. Способ по пп.6 и 7, отличающийся тем, что вторая часть потока содержащего кислород газа вступает в контакт с потоком содержащего углеводороды газа на выходе наружу из первого канала.

10. Горелка для частичного окисления углеводородов, имеющая первую по существу цилиндрическую трубу (20) определенной длины, которая образует внутри круглый канал (29), по которому поток содержащего свободный кислород газа подается в расположенную за горелкой реакционную камеру (16), и вторую трубу (21), внутри которой проходит первая труба, расположенная с ней на одной оси, и длина которой больше длины первой трубы и которая образует вместе с первой трубой расположенное внутри нее по существу кольцевое свободное пространство (30), через которое в реакционную камеру (16) подается поток содержащего углеводороды газа, отличающаяся наличием зоны (22) перемешивания, которая расположена между соответствующими концами (28, 34) первой и второй труб (20, 21) и в которой поток содержащего углеводороды газа смешивается с потоком содержащего свободный кислород газа, устройства (31) для направления потока содержащего углеводороды газа из по существу кольцевого свободного пространства (30) в ту часть зоны (22) перемешивания, которая расположена у внутренней стенки (27) второй трубы (21), и устройства (32) для расширения потока содержащего свободный кислород газа, вытекающего из первой трубы (20), и его направления в сторону расположенной в зоне (22) перемешивания внутренней стенки (27) второй трубы (21), в результате чего первая часть потока содержащего свободный кислород газа смешивается и вступает во взаимодействие с первым потоком, содержащим газообразные продукты реакции, циркулирующими внутри реакционной камеры, в центральной зоне камеры, а вторая часть потока содержащего свободный кислород газа смешивается с потоком содержащего углеводороды газа и образует вместе с ним поток газа, содержащего углеводороды и свободный кислород, которые по крайней мере частично смешаны друг с другом.

11. Горелка для частичного окисления углеводородов, имеющая первую по существу цилиндрическую трубу (20) определенной длины, которая образует внутри круглый канал (29), по которому поток содержащего свободный кислород газа подается в расположенную за горелкой реакционную камеру (16), и вторую трубу (21), внутри которой проходит первая труба, расположенная с ней на одной оси, которая образует вместе с первой трубой расположенное внутри нее и между трубами (20, 21) по существу кольцевое свободное пространство (30), через которое в реакционную камеру (16) подается поток содержащего углеводороды газа, отличающаяся наличием третьей трубы (43), которая охватывает снаружи расположенную с ней на одной оси вторую трубу (21) и образует вместе со второй трубой расположенное между ними и внутри третьей трубы по существу кольцевое свободное пространство (44), из которого в реакционную камеру (16) подается поток газа, содержащего водяной пар и/или инертные газы, и устройства (32) для расширения потока содержащего свободный кислород газа, вытекающего из первой трубы (20), и его направления в сторону потока содержащего углеводороды газа, вытекающего из второй трубы (21), в результате чего первая часть потока содержащего свободный кислород газа смешивается и вступает во взаимодействие с первым потоком, содержащим газообразные продукты реакции, циркулирующие внутри реакционной камеры, в центральной зоне камеры, а вторая часть потока содержащего свободный кислород газа смешивается с потоком содержащего углеводороды газа и образует вместе с ним поток газа, содержащего и углеводороды и свободный кислород, которые по крайней мере частично смешаны друг с другом.

12. Горелка по п.10, отличающаяся тем, что устройство (31) для направления потока содержащего углеводороды газа выполнено в виде кольцевого отверстия (31), поперечное сечение которого меньше поперечного сечения кольцевого свободного пространства (30) и которое расположено в плоскости конца (28) первой трубы (20) между свободным кольцевым пространством (30) и зоной (22) перемешивания.

13. Горелка по пп.10 и 11, отличающаяся тем, что устройство (32) для расширения и направления потока содержащего свободный кислород газа выполнено в виде расположенного у конца (28) первой трубы (20) ее участка (32), который расширяется наружу в направлении внутренней стенки (27) второй трубы (21) и образует на конце (28) отверстие (33) для выхода газа, диаметр которого больше диаметра внутреннего отверстия остальной части первой трубы (20).

14. Горелка по п.13, отличающаяся тем, что диаметр отверстия (33) для выхода газа в 1,25-10 раз, предпочтительно в 2-4 раза, превышает диаметр расположенного перед расширяющим поток газа участком (32) отверстия первой трубы (20).

15. Горелка по п.13, отличающаяся тем, что расширяющийся участок (32) первой трубы (20) выполнен скругленным.

16. Горелка по п.12, отличающаяся тем, что расширяющийся участок (32) проходит непрерывно от внутренней стенки (20А) первой трубы (20) до ее наружной стенки (20В) с постоянным углом наклона между цилиндрическим концом внутренней стенки (20А) и концом (28) наружной стенки (20В) или с переменным углом наклона, который плавно меняется от 0° у цилиндрического конца внутренней стенки (20А) до почти 90° на конце (28) наружной стенки (20В).

17. Горелка по п.16, отличающаяся тем, что угол наклона расширяющегося участка (32) лежит в диапазоне от 30° до 90°, предпочтительно от 45° до 80°.

18. Горелка по п.10, отличающаяся тем, что длина расположенной в зоне (22) перемешивания внутренней стенки (27) второй трубы (21) в 5-15 раз больше радиальной протяженности кольцевого отверстия (31), расположенного между первой и второй трубами (20, 21).

19. Горелка по п. 10, отличающаяся тем, что расположенная в зоне (22) перемешивания внутренняя стенка (27) второй трубы (21) имеет форму усеченного конуса, диаметр которого увеличивается к концу (34) стенки.

20. Горелка по п.10, отличающаяся тем, что угол наклона расположенной в зоне (22) перемешивания внутренней стенки (27) второй трубы (21) к продольной оси трубы лежит в диапазоне от 0° до 60°, предпочтительно от 10° до 30°.

21. Горелка по пп.10 и 11, отличающаяся наличием дополнительной трубы (38), которая расположена внутри первой трубы на одной оси с ней и имеет меньшую чем первая труба длину, внутреннее отверстие которой образует канал для подачи в реакционную камеру (16) в виде чисто осевого потока части потока содержащего свободный кислород газа.

22. Применение горелки по п.21 для подогрева реакционной камеры газогенератора за счет подачи через ее внутреннюю трубу (38) в реакционную камеру потока, содержащего топливо.