部分氧化方法及其中所采用的燃烧器技术

一种部分氧化方法和新型燃烧器用来同时地引入两股或三股单独的进料液流到一种自流的部分氧化气体发生器中以制造合成气体的气体燃料，或还原气体。反应剂进料流包括液态碳氢质燃料，或可泵送的固体碳质燃料的浆料，和含游离氧的气体例如空气或氧气。燃烧器包含中心导管和一组隔开的同中心轴线的导管，彼此间形成向下延伸的环形通道。本发明专利技术可防止燃烧器喷嘴开裂，可延长燃烧器工作寿命，并防止灰尘在燃烧器端面沉积。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过将气态碳氢化合物、液态碳氢质燃料或处于液态载体中的可泵送的固体碳质燃料之浆料部分地氧化的方法来制造含有H2和CO的气体混合物例如合成气体、气体燃料和还原气体的改进的工艺方法和燃烧器。已经应用过多种环形燃烧器，将进料液流引入到一种部分氧化气体发生器中。例如，美国专利No.3528930公开过一种单环筒形燃烧器，美国专利No.3758037和3847564公开过双环筒形燃烧器，而美国专利No.4443230和4525175则公开过三环筒形燃烧器。通过采用流逸气体的热传导来冷却燃烧器之表面则是美国专利No.4775314的主题。使用一种燃烧器同时地将各种进给液流引入到一种部分氧化气体发生器(这里，又称为气化器)中，与燃烧器外表面接触的循环气体，其温度可达大约1700°F-3500°F。燃烧器通常要采用通入冷却液的冷却通道来进行冷却才能经受上述的高温。一种类型的冷却通道是围绕燃烧器之外径沿其长度缠绕的盘管。一种环形的冷却室提供对燃烧器端面的补充冷却。由于在合成气体发生器中热腐蚀环境的作用，在燃烧器喷嘴的金属中产生热应力开裂。而且，在燃烧器之端面易沉积灰尘。本专利技术的改进的燃烧器的设计克服了上述的和其他的问题。本专利技术提供一种改进的部分氧化工艺和下吸式燃烧器，用来将两股或三股独立的反应剂进料流同时引入到自流的部分氧化气体发生器中，以制造合成气体、气体燃料或还原气体。上述的独立的进料液流，对于三流路燃烧器来说包括下述的(1)、(2)和(3)，而对于两流路燃烧器则包括(2)和(3)，其中(1)是含有与降温剂(如H2O)随意混合的含游离氧的气体，或与降温剂(如H2O)随意混合的碳氢化合物气体或循环气体产物这一部分的气态物质流，(2)是与降温剂随意混合的液态碳氢质燃料流，或处于液相(如冷却水)中的可泵送的固定燃料浆流，(3)是与降温剂气体(如蒸汽)混合的含游离氧的气体流。本专利技术按照权利要求1提供一种燃烧器。燃烧器的实施例可包含一个中心导管和若干隔开的同中心轴线的导管，在这些导管之间形成向下流动的环形通道，其特征在于，上述的导管和环形通道的上游端是封闭的，而其下游端是敞开的;入口装置与每个导管的上端连接，用来通过反应剂进料液流或冷却液;一个同中心轴线的喷嘴与各通道之下游端连接;一个多孔的陶瓷或多孔金属的冷却装置与上述燃烧器之下游端连接，其形状是薄壁的平圆盘形或者帽罩形;冷却液供给装置与上述多孔冷却装置连通;其中，上述多孔冷却装置包含一个整体的具有均匀成分、均匀型厚和均匀孔隙率的多孔刚性部件，包括多孔内表面和外表面以及一个带有各种互相连接的孔的多孔心部;因此上述的通过上述多孔喷嘴冷却装置的冷却液的流速是可控制的，上述的喷嘴冷却装置具有一个中央孔，用来自由通过上述反应剂进给液流到反应区中去;因此，上述的冷却液在压力下通过上述多孔冷却装置的孔，并且汽化，从而冷却上述燃烧器喷嘴。液态碳氢质燃料或固体碳质燃料之浆料与含游离氧的气体的内部混合和雾化主要发生在反应区。但是，在一个实施例中，中心导管和/或第二导管的端部是从燃烧器之端面向上游回缩的，所以，上述的混合有一部分可能发生在外导管出口孔处或外导管出口孔之前。在此情况下，在燃烧器之整个出口处就保持着燃料与含游离氧气体(与降温剂随意混合的)的混合物的高的体效应速度。采用本专利技术燃烧器，最好存在着含游离氧的气体的高速流，以便与燃料流混合和雾化。含游离氧的气体的流速的可保持在或接近于一个最佳值，以便分散液态碳氢质燃料或固态碳质燃料之浆料，并且保持反应剂流动模式的轴向对称。通过水的汽化可防止灰尘在燃烧器之端面沉积，可防止燃烧器喷嘴的应力开裂，延长燃烧器工作寿命。本专利技术的另一个实施例涉及如下的改进的部分氧化工艺在一种通过将进料液流部分氧化的方法制造含有H2、CO、CO2和在H2O、N2、A、CH4、H2S和COS中的至少一种物质的混合气体的连续工艺中，所述的进料液流包括一种处于液态载体中的可泵送的固体碳质燃料之浆料，或一种与降温剂随意混合的液态碳氢质燃料，和一种与降温剂随意混合的含游离氧的气体进给流;上述的部分氧化发生在自流气体发生器的反应区，其自燃温度大约为927℃-1927℃(1700°F-3500°F)，其压力范围大约为1-302巴(1-300大气压)，其中的改进在于(1)将含有处于液态载体中的固体碳质燃料或一种与降温剂(温度约为260℃(500°F)左右，速度约为0.3-15m/s(1-50英尺/秒)随意混合的液态碳氢质燃料的第一反应剂进给液流通过燃烧器的第一环形通道，其中，上述的燃烧器包含一个圆筒形中心导管，其中心轴线与燃烧器的中心轴线重合;一个无阻碍的收敛出口喷嘴，在中心导管的下游端发展成一个直圆筒部分，在其下游端有一个圆形出口孔;与上述中心导管的上端连接并将它封闭的封闭装置;与上述中心导管的上端连通的进给装置，用来引入速度约为20英尺/秒至声速的气态进料流，该进料流含有与降温剂(如H2O)随意混合的含游离氧的气体，或一种与降温剂(如H2O)随意混合的碳氢化合物气体或循环气体产物之一部分;一个第二导管与上述中心导管沿其长度同中心轴线，一个收敛的出口喷嘴在上述第二导管之下游端发展成一个带有圆形出口孔的直圆筒部分;用来径向地隔开上述中心导管和第二导管并在它们间形成第一环形通道的装置，所述环形通道在靠近下游端处发展成一个垂直的环形通道;封闭装置与上述第二导管和第一环形通道在它们的上游端连接并封闭它们，上述的中心导管通过上述第二导管的上游封闭端并与它们形成气密密封;入口装置与第二导管之上游端连通，用来引入上述第一反应剂进料流;一个外导管沿其长度与上述第二导管同中心轴线，径向地隔开上述第二导管和外导管并在它们间形成一条第二环形通道的装置，所以环形通道向着下游端发展成一个收敛的截头锥体部分;封闭装置与上述第二环形通道和外导管在它们的上游端连接并封闭它们，上述的第二导管通过外导管的封闭上游端并与它形成一气密密封，和入口装置与上述外导管的上游端连通，用来引入一种与降温剂随意混合的含游离氧的气体进给流到上述第二通道中，其流速为大约6m/s(20英尺/秒)至声速;独立的进料导管从外部与上述各入口装置连接;在每根上述进料导管上有流速控制装置，用来分别地控制通过上述进料导管的进料流速;带法兰的装置与上述外导管的外表面连接，用来在上述燃烧器之下游端向下通过气体发生器的顶部孔口时沿气体发生器的中心轴线对准上述燃烧器的纵向中心轴线;一个多孔陶瓷或多孔金属冷却装置与上述燃烧器的喷嘴连接;冷却液供给与排放装置与上述多孔冷却装置连通;其特征在于，上述多孔冷却装置包含一个具有均匀成分、均匀壁厚和孔隙率的多孔刚性部件，包括多孔内表面和外表面，以及一个带有各种互相连接孔的多孔心部;其中，通过上述多孔喷嘴冷却装置的上述冷却液的流速是可控制的，上述多孔喷嘴冷却装置含有一个中央孔，使上述进料液流自由流动到反应区内;至少有一部分上述冷却液在压力下通过上述多孔冷却装置的孔并且汽化，所述压力大约为0.07-42巴(1-600磅/英寸)，例如1.4-14.8巴(20-200磅/英寸2)，该压力大于上述气化器的压力;其特征还在于上述中心导管和第二导管的端部可以从外导管出口孔向上游收缩，或者可以端接到垂直于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来使含有液态碳氢质燃料或处于液体载体中可泵送的固体碳质燃料之浆料的反应剂燃料液流的部分氧化燃烧器，包含：一个导管和若干隔开的同轴导管，在这些导管之间形成向下延伸的环形通道，其中，所述导管和环形通道在其上游端封闭，而在它们的下游端敞开；与每个导管的上游端部连接用来通入反应剂进料液流或冷却液流的进口装置；一个端接在每条通道上下游端的同轴喷嘴；其特征在于：一个多孔的陶瓷或金属冷却装置与上述燃烧器的下游端连接；与上述多孔冷却装置呈流体连通的冷却液供给和排出装置；其中，上述的多孔冷却装置包含一种均匀结构、均匀壁厚和均匀孔隙率的部件包括多孔的内表面和外表面以及具有各种互相连接的孔洞的多孔心部；因此，通过上述多孔端部冷却装置的上述冷却液的流速是可控制的，而且，上述端部冷却装置含有一个使上述反应剂进料液流自由地通入反应区的中心孔，因此，至少有一部分上述冷却液在压力下依次通过上述多孔冷却装置的多孔内表面、多孔心部和多孔外表面，并且汽化，从而冷却了上述燃烧器之喷嘴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伯特布伦特，罗伯特J斯特拉西奥，米穗S纳佳，杰罗德S凯斯曼，
申请(专利权)人：德士古发展公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]