装有带孔实心构件的用于制备合成气的喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及用于制备合成气的反应器中的喷嘴，该喷嘴可以将至少两种流体分别送入反应区域中，其中一种流体作为可燃物，而另一种流体则为助燃物。其特征在于该喷嘴含有其内有深度不同孔的实心构件，这些孔的一端通到反应器，而另一端则根据送入孔中的流体，或者通到可燃物的送气装置，或者通到助燃物的送气装置。用烃的部份氧化法实施合成气的制备。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用以化学反应器中的喷嘴，特别是用于合成气的制备。该喷嘴可以把多种流体分别送入反应区域中。本专利技术的喷嘴尤其可用于烃的部份氧化工艺中，通过火焰燃烧最终制备合成气。这类方法已经由Texaw、Chell等所采用。这里所指的合成气，是H2、CO的混合物，以及N2、CO2、水蒸汽等的混合物。具有上述用途的反应器是由喷嘴和燃烧室所组成的，气体的骤冷装置也可以是反应器的组合部件，燃烧以后还可以在反应器中装填料、催化剂或其他物质。本专利技术的喷嘴可以通入气态、液态、悬浮固体状态的可燃物质，也可以通入空气、氧气或富氧空气的助燃物质。另外，还可以把不同比例的水蒸汽加入到助燃物质中，或经常是加入到可燃物质中。所加入的气体可以或多或少进行预热，预热可以提高反应器的效率。例如最佳反应器效率可以通过用天然气、空气和水蒸汽、其中O2/C比例为0.6-0.65，并通过加压操作取得，当预热超过500℃时，H2O/C比例影响不大，为0.05-3，在1附近最好，加入水蒸汽可以减少碳黑的形成。对于某些特殊用途，O2/C比例可以小于0.6，也可以大于0.65(例如直至1)。这种现代化工艺可以在压力下进行，该压力可以达到80巴。该燃烧为完全绝热反应。其理论反应如下但该燃烧总是伴随有不同比例CO2和H2O的形成。实际上可以采取局部地超过绝热平衡反应温度。如果使用纯氧，可以使局部温度达到1500℃。通常，这些喷嘴为管式或更复杂的形式。最简单的喷嘴工艺是两根同心管。在这种情况下，管的尺寸(几十毫米)大大超过火焰前端的厚度。所以为了达到热力学平衡，还必须有必不可少的较长的停留时间(1秒至几秒)，因此，该反应器在燃烧气循环时具有强烈的波动区域。管子越多越可保证气体的均匀性，但是管子越多就带来工业上的复杂性。另外，在陶瓷工业中用这些管子会带来棘手的问题。如果没有进行再冷却的话，金属管子受到再循环热气体细粒的冲击，因此，其寿命要受到影响。本专利技术提供了可以避免这些缺陷的有孔的喷嘴。这种喷嘴具有深度不同的孔，这些孔深根据所需送入的流体的性质而定。这种喷嘴可以由单一构件、或几个构件并列或重迭构成。这些构件可以是金属、陶瓷或其他耐火材料制成。另外，本专利技术可以比较容易地实现大量的孔洞，而用多根管子(就数量而言)是棘手的。本专利技术还可以使用大尺寸的喷嘴，它也可以将喷嘴头部两种以上的流体送入反应区域中。在合成气体的情况下，这就可以灵活地进行补充物的调节，但也可用于其他的用途，例如当两种不同孔通入可燃物质和阻燃物质时，可以较佳地控制火焰的形状、性质或构成。同样，本专利技术也可以用第三种孔送入第三种物质，该第三种物质也可用于在火焰中进行反应。本专利技术也可简单地保证喷嘴不漏热。另外，本专利技术的喷嘴比较容易制造，因为它由几个构件组成，而且这种喷嘴在使用陶瓷材料构件组成时具有很好的高温性能。本专利技术的喷嘴可以用于直接预热流体。本专利技术的喷嘴在使用金属部件时也可以容易地进行冷却。本专利技术的喷嘴可以比较完善地将氧气和甲烷反应生成合成气体。本专利技术的喷嘴还可用在1987年12月18日申请的欧洲专利申请87，402，929，1所叙述的方法和装置中。因而，本专利技术涉及一种用于制备合成气的反应器的喷嘴，该喷嘴至少可以将两种流体分别送入反应区域，其中一种流体为可燃物质，而另一种为助燃物质。该喷嘴的特征在于它含括一个实心构件，实心构件有深度不同的孔，孔的一端通到反应器，而另一端则按照由所需孔送入的流体，或通到可燃物的传送流体装置，或通到助燃物的传送流体装置。以上用于通入同一流体的至少一组孔，可以同一深度通到相应的传送流体装置中。其中一个传送流体装置可有由实心构件一个面的部份面所限定的容积。其中一个传送流体装置可以有将渠道相互间进行连接的网络、至少有一些用于通入同一流体的孔横穿实心构件。该渠道网络可以包括一些将渠道在实心构件中部附近连接起来的通道。该实心体构件可以含有几个相互重迭的元件。这些元件中的至少一个可以含有用于至少加入某些通入流体的沟槽或切槽。该实心构件还可以含有用于循环载热流体和冷却流体的管路。至少有些孔是通过钻孔实现的。该喷嘴还可以含有陶瓷材料。本专利技术可以由下列几个不限制本专利技术的实施例和附图能更清楚地加以阐述，并显示出其优越性，附图说明如下-图1为可以把两种流体分别独自送入反应区域中的喷嘴的简图;-图2为当送入三种流体的喷嘴的简图;-图3为喷嘴将两种流体送入反应器时，并有循环冷却流体回路的简图;-图4和图5为喷嘴含有至少两个元件和沟槽的情况;-图6、7和8为含有由结头所组装成的至少两个元件的喷嘴;-图9、10、11和12为含有三个元件的喷嘴，这些元件可以将三种不同的流体送入反应区域;-图13为一个整体铸造的喷嘴，该喷嘴可以将三种流体送入反应区域;-图14为一个容易实施的整体喷嘴。图1中的标号1为一个喷嘴的组合体。该喷嘴含有容器2、容器中放置有实心构件3，在该实心构件中有作为气体通道的各种孔。在图1中，实心构件含有通入第一流体的孔4和通入第二流体的孔5。反应气体通过这些孔送入到反应区域10中。在图1的情况下，容器2的下部为园锥台形6，它和实心构件3之间形成了室7，室7实际上就是第一流体孔4的传送流体室。通过管道8将第一流体流入室7中。当然室7也可以是不同于园锥台形的其他形状。在图1中实心构件3是放置在支座9上的。在图1中该支座9是由园锥台形室7的上部周面构成的。通第一流体的孔4贯穿实心构件3，因此流体就可在这园锥台形室7和反应区域10中流动。通第二流体的孔5，由反应区域10延伸到中间部位11。在图1中，显然孔5全部中止于中间部位11的同一高度上。用渠道或者横孔12把这些孔5进行彼此连通。当然，这些横孔12不与通入第一流体的孔4相通。在图1中，横孔12与室13相连通，特别是当容器2为园柱形时，该横孔可以为环状。用管道14把第二流体加入到室13中。可以通过密封连接或焊接以及将实心构件3在容器2中进行精确安装，来确保输送第一流体的环路和输送第二流体的环路之间的隔绝密封。图2显示了与前面实施例不同的另一例子，在该实施例中有加入第三流体的孔15。孔15是由与室13同一类型的室17传送流体，不过室17所处的位置与室13的位置不同。孔15中止于与中间室13的中线11不同的中线16上。室17通过中间渠道或横孔18与孔15相连通。当然，第一、第二和第三流体的环路彼此间并不交叉，但是，这三个环路都通到反应区域10中。标号19表示将第三流体送入到室17的送气管。同样，可以通过密封连接或焊接以及将实心构件3在容器2中进行精密安装，来确保这三个不同环路之间的隔绝密封。标号20表示固定实心构件3的夹板。图3所示的喷嘴与图1喷嘴的不同处是再装一个冷却系统。图1、图2和图3中的相同部件的标号是相同的。渠道或者孔21是横向通道，它们不与反应区域相通。这些渠道可用来循环载热流体或冷却流体。该循环流体可以冷却或加热实心构件。用管道22可以把载热流体加入到渠道21中，管道23用以将孔21中的循环载热流体排出。载热流体的孔可由送气室进行送气，而从另一个室进行抽空，这两个室是不同的，以便在实心构件3中确定有载热流体的循环。当然，载热流体的环路不与其他流体的环路相通。实心构件3可以只用一个整体元件组成，也可用多个重迭的元件组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备合成气的反应器中的喷嘴，其中可以分别将至少两种流体通入到一个反应区域中，这两种流体之一为可燃物质，另一种为助燃物质，其特征在于它含有一个实心构件，在该实心构件中有一些深度不同的孔，这些孔的一端通入反应器，而另一端则根据该孔所要通入的流体情况，或是通入到可燃物质的传送流体装置中，或是通入到助燃物质的传送流体装置中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗加图，米歇尔莫蒂，阿兰弗吉尔，
申请(专利权)人：法国石油公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]