气体发生装置及用它产生气体的方法制造方法及图纸

具有根据部分氧化反应使原料烃和氧于高温下反应，产生由一氧化碳和氢构成的混合气的部分氧化器３，和利用该燃烧器３产生的混合气进行驱动的汽轮机５，将上述汽轮机５产生的动力用作有效输出功率。本发明专利技术，可使设备小型化，同时基本建设费用廉价，而且易于移设和将来增大气体发生量。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
气体发生装置及用它产生气体的方法本专利技术是关于根据部分氧化法，由碳化氢和氧产生氢和一氧化碳混合气的气体发生装置，以及用它产生气体的方法。过去作为制氢方法，惯用电解水法和部分氧化法，利用水蒸汽改质法进行制造氢。水蒸汽改质法是将天然气、LPG、粗汽油等烃类和水蒸汽作原料进行水蒸汽改质反应。然而，上述水蒸汽改质法必须将使用的催化剂加热到900℃，而且，原料和水蒸汽反应后产生的煤灰堆积在催化剂表面上，使催化剂失效。而且由于是吸热反应，必须不断地由外部进行加热。为此，一般将反应管取为4英寸管，就有几十个，甚至几百个。因此，反应装置造得非常大，并成为建设费用居高的原因。原料必须以气态供入反应管内，其问题是只能使用粗汽油以上的轻质油。作为可使用以廉价重质油为原料的方法，是根据部分氧化法进行制造氢气的方法。部分氧化反应是用相当于原料中的烃完全燃烧所需氧量的30～40％的氧量使原料燃烧，按下式(1)反应，生成主要由H2和CO形成的混合气体。利用CO转化器使这种混合气进行CO转化后，吸收去除CO2，及利用PSA法，经过除杂的各种精制工艺制造氢气。...(1)利用上述部分氧化法制造氢气等的气体发生装置，如图12所示，备有燃烧器40、CO转化器41和高压锅炉42。这样，从输送管道43将原料烃、蒸汽、氧送入燃烧器40内，以1100～1300℃的高温，燃烧、反应，产生的混合气体在高压锅炉42内冷却后，送入CO转化器41内，在此处进行CO转化。通过管线45将水送入高压锅炉42内，利用燃烧器40产生的热，由高压锅炉42制造高压蒸汽，由蒸汽轮机44转换成电力，将上述热量以动力形式进行回收。图中46是将高压蒸汽送入蒸汽轮机44的输送管线。然而，上述气体发生装置，由于是利用燃烧器40产生的热量获得动力(即、由燃烧器40产生的高温混合气和水在高压锅炉42内进行热交换产生高压蒸汽，再将该高压蒸汽送往蒸汽轮机44，以驱动它，将它的轴功率作为动-->力输出)，所以需要大规模的高压锅炉42、大容量蒸汽轮机44、管线45、46等。一般当计划产生数万m3/h的氢气时，该高压锅炉42的规格，直径为4-5m、高为20-30m。因此，装置本身就非常之大，从而大大提高了设备费用和建设费用等基本建设费用，而且事故频率也增加。带来的问题是对于设备的转移和将来增大气体发生量等，都不可能容易进行。本专利技术的目的是于以上情况，提供一种气体发生装置，使设备小形化、同时基本建设费用低，而且易于转移和将来增大气体发生量，以及使用该装置产生气体的方法。为了达到上述目的，本专利技术的第一要点是，气体发生装置包括：利用部分氧化反应，在高温下使原料烃和氧反应，产生由一氧化碳和氢构成的混合气的燃烧器，用该燃烧器产生的混合气体进行驱动的汽轮机，并把该汽轮机产生的动力作出有效输出功率。本专利技术的第二要点是气体发生方法，即，将原料烃和氧送入燃烧器内，通过该燃烧器内的部分氧化反应，高温下使原料烃和氧反应，产生主要由一氧化碳和氢形成的混合气体，由该燃哓器产生的混合气体驱动汽轮机，将该汽轮机产生的动力作为有效输出功率加以利用。即，本专利技术的气体发生装置包括根据部分氧化反应，在高温下使原料烃和氧反应而产生主要由一氧化碳和氢形成混合气体的燃烧器，和由该燃烧器产生的混合气进行驱动的汽轮机。这样，本专利技术的这种气体发生装置，由于利用燃烧器产生的混合气气流驱动汽轮机，所以不需要过去为冷却燃烧器产生的混合气所必需的大型高压锅炉42，汽轮机自身也没有必要使用大容量的蒸汽轮机44。因此，使设备小型化，不仅获得基本建设费用的降低，而且设备转移和增设等容易进行。而且，根据本专利技术的气体发生方法，利用具有上述优良效果的气体发生装置，由燃烧器产生主要由一氧化碳和氢形成的混合气体，并能利用这种混合气体驱动汽轮机。另外，本专利技术中供给部分氧化反应的氧，可以提供纯氧，也可以供给空气和空气中的氧进行反应。本专利技术中，将燃烧器和汽轮机连接没置时，由燃烧器出来的混合气气流可直接旋转汽轮机，几乎没有气流损失，效率很好。解决了设备小型化，而且转移和增设都很容易。本专利技术中，将压缩机和汽轮机形成一个整体，利用汽轮机的动力驱动压缩机，将上述汽轮机产生的动力和上述汽轮机驱动压缩机的动力之差作为有效输-->出功率加以利用时，可以将汽轮机产生的动力用作压缩机的动力，从而降低电力费等运行费用。本专利技术中，设有将经过汽轮机的混合气中的一氧化碳和水蒸汽反应转化成氢和二氧化碳的转化器时，燃烧器中产生的混合气可由转化器进行转化，从而可制得高浓度的氢。以下根据附图说明本专利技术的实施形态。图1是本专利技术一实施形态的气体发生装置结构示意图。图中，3是燃烧器、通过由制氧装置1供氧管线12，接收供给的由上述制氧装置1制造的O2气，同时接收通过燃料供应管线14由燃料箱8供给的原料烃。该燃烧器3包括喷射原料烃和O2气进行燃烧的燃烧部2，和将在该燃烧部2产生的高温高压气体进行整流的整流部7，与该整流部7连接设置由燃烧器3排出气流进行驱动的汽轮机5。上述整流部7设有导入水或水蒸汽的导入管15。该导入管15可分成数根，每根的端部设有数个喷咀9、10。第1喷咀9设置在上述整流部7的燃烧部2一侧，根据需要，通过由上述第1喷咀9注入水或水蒸汽，可将燃烧温度控制在适当的温度范围内。在上述整流部7的汽轮机5一侧设有第2喷咀10，通过由第2喷咀10注入水或水蒸汽，根据需要控制汽轮机5入口处气流的温度，同时进行汽轮机5内(主要是叶片)的洗涤。这样，在燃烧器3内使原料烃和O2气在高温下进行部分氧化反应，根据上式(1)的反应，生成主要由CO和H2构成的混合气。上述第1和第2喷咀9、10，可以根据需要设置，并不是特别需要。13a是将汽轮机5排出的混合气体和水蒸汽同时排出的气体排出管路。上述汽轮机5与通过汽轮机5旋转驱动的发电机6连接，将由汽轮机5产生的动力转化成电力，作为有效输出功率加以利用。上述气体发生装置，例如，可按如下方式使用。首先，将由制氧装置1制造的O2气以规定的压力供入燃烧器3的燃烧部2内，同时，将来自燃料箱8的原料烃供入上述燃烧部2内。在该燃烧器3内，原料烃和O2进行上述式(1)的反应，生成主要由CO和H2构成的混合气。这时，由第1喷咀9注入的水或水蒸汽将燃烧器3的整流部7内冷却到某种程度，调节到适宜部分氧化反应的温度范围，同时，水蒸汽和轻反应，提供增产-->CO和H2的作用。将上述燃烧器3产生的混合气及水蒸汽送入汽轮机5内，驱动汽轮机5。通过该汽轮机5的旋转驱动发电机6，汽轮机5的有效输出功率作为电力输出利用。这时，通过由第2喷咀10注入的水或水蒸汽，降低由燃烧器3排出气流的温度，从而提高了汽轮机5的寿命。由于汽轮机5与燃烧器3连接设置，所以几乎没有气流损失，效率很好。根据上述气体发生装置，由于不需要大型的高压锅炉等，并能将由汽轮机5得到的有效输出功率作为电力输出。图2是本专利技术第2实施形态的气体发生装置结构示意图。该装置包括将由汽轮机5排出的混合气和水蒸汽进行CO转化的CO转化器4。在该CO转化器4中，设有供蒸汽管线11、可根据需要导入蒸汽。同样，在该CO转化器4内，由汽轮机5排出的气流和填充的催化剂接触，上述气流中的CO和H2O按下式(2)反应，生成CO2和H2。13是排出CO转化的富本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体发生装置，其特征是具有根据部分氧化反应，高温下使原料烃和氧反应，产生主要由一氧化碳和氢形成的混合气的燃烧器，和利用该燃烧器产生的混合气进行驱动的汽轮机，将上述汽轮机产生的动力作为有效输出功率加以利用。

【技术特征摘要】
JP 1997-6-9 151073/97;JP 1997-6-26 170655/971、一种气体发生装置，其特征是具有根据部分氧化反应，高温下使原料烃和氧反应，产生主要由一氧化碳和氢形成的混合气的燃烧器，和利用该燃烧器产生的混合气进行驱动的汽轮机，将上述汽轮机产生的动力作为有效输出功率加以利用。2、根据权利要求1记载的气体发生装置，其特征是将燃烧器和汽轮机连接设置。3、根据权利要求1记载的气体发生装置，其特征是将压...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野明，木山洋，宫本笃，菊池延尚，
申请(专利权)人：大同北产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]