[其他]加压反应器的使用工艺及装置

说明书

本发明是关于受压反应器输入流体物料的方法。本发明还涉及能够实施这种输送过程的装置。从一个较具体方面讲：本发明的方法和装置涉及通过含碳淤浆的高压部分氧化的方法来制备含氢（H₂）和一氧化碳（CO）的气体产物，例如：合成气、还原气以及燃料气。

在本技术中，含碳淤浆高压部分氧化的工艺以及其中所使用的装置都是众所周知的。例如，参见美国专利4113，445;4，353，712以及4，443，230。在大多数实例中，含碳淤浆和含氧气体加入反应器中，该反应器在氧气存在下处于含碳淤浆的脱挥发份产物的挥发温度之上，通常约为2500°F（1370℃）。通过至少两种方法，就可把反应器加热到自动点火温度。该方法之一为：一个简单的预热燃烧器以外气密方式固定在反应器燃烧器的接口上。该预热燃烧器把燃料气体，例如：甲烷，输给反应器以产生足以加热反应器达到大约2000～2500℃（1090～1370℃）的高温，所采用的升温速度不能损害反应器的耐热材料。通常，上述升温速度约为40℃/hr～80℃/hr（44℃/hr～27℃/hr）。在预热步骤中，反应器保持在外界压力或较其稍微低一些的压力。低于外界的压力是合乎要求的，因为它可以使空气通过预热器和反应器之间的外气密性连接部位进入反应器，然后该空气用来燃烧燃料气体。在需要的预热温度达到之后，从反应器上换下预热燃烧器，代之以上工艺燃烧器。因为在更换时间里。反应器将逐渐会冷却下来，所以上述更换得尽可能地快。一般情况下，冷却到1800°F（980℃）的低温。如果反应器的温度仍处在适宜的温度范围内，含碳淤浆、含氧气体以及有或没有温度减缓剂被送进工艺燃烧器进行淤浆部分氧化。一开始输入淤浆就得把输入的含氧气体点燃，以使快速地把反应区加热达到反应区产生炉渣的温度之上。上述快速加热过程可对反应器的耐火材料产生热冲击。

然而，如果反应器的温度太低，那么就必须重新用预热器。由于装置重复更换造成加工时间浪费并且在花费额处的劳务费用，所以，这种更换是不合乎要求的。

把反应器加热到预期的温度范围所使用的两种方法中的另外一种仅要求使用工艺燃烧器;例如，参见美国专利4353，712中所公开的燃烧器。该种类型的工艺燃烧器提供用于含碳淤浆，含氧气体、燃料气体和/或温度减缓剂选择性地分别和同时进料的导管。当该工艺燃烧器用来作预加热反应器时，该燃烧器以适当的比例输入含氧气体以及燃烧气体以便充分燃烧。当反应器达到所期望的温度范围之后，燃料气体既可以被含碳淤浆完全取代也可以与淤浆共进料。如果采用共进料方式，那么通常要减少燃料气体的进料，以便只产生部分氧化作用。最初往反应器中输碳淤浆并且维持反应器的温度时，通常采用共进料方式，直至含碳淤浆/含氧气体进料操作状态的工艺操作条件平衡。

虽然仅仅使用工艺燃烧器操作方式不存在预加热器/工艺燃烧器操作方式的那种加工时间的浪费和额外人力投资的缺点，但是它自己不是没有缺点的。当仅使用工艺燃烧器操作方式时，完全环境压力氧化和高压部分氧化两种条件下很难保持火焰稳定性，并且还能降低工艺可靠性，该两种条件分别用于预加热和含碳淤浆部分氧化的工艺步骤。

在合成气工业中，某些人已经建议采用预加热燃烧器和工艺燃烧器并用的操作方式，其中后者能提供含碳淤浆、含氧气体、燃料气和/或温度减缓剂选择性的同时进料。虽然这种并用方式仍能产生由于工艺燃烧器更换预燃烧器而带来的工艺时间及劳务费用的浪费，但工艺燃烧器经选择的同时进料的特点，却减少了对上述讨论的反应器耐火材料的热冲击问题。通过输入燃料器气把反应气温度从它的冷却后温度提高到预定温度，接着采用含碳淤浆与燃料气同时给料的操作方式以达到减少热冲击的目的。含碳淤浆开始以低量进料，然后当燃料气的给料量随着反应器维持自身预定温度所须热量的逐渐减少至零而增加其它的进料量。由于开始以低速率供给含碳淤浆，所以有较少的淤浆液加热并蒸发，这样，反应器温度的下降极小。此外，在含碳淤浆进料的初期，燃料气的连续进料会导致向反应器加入热量。燃料气在部分氧化的条件下燃烧没有气体产物，（例如：二氧化碳）的污染问题。

由于在刚刚描述的程序中的工艺燃烧器使用有效，所以它必能以有效的方式把含碳淤浆和燃料气体物与它们各自的含氧气体物料一起提供给反应器。工艺效率要求含碳淤浆均匀地分散在含氧气体中并呈现高度的雾化状态，例如：液滴所具有的粒径约低于1000微米。均匀的分散和雾化都有利于保证充分燃烧并避免在反应区内产生局部的过热。