[其他]用火焰生产合成气的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用火焰生产合成气的方法和装置。

碳氢化合物，例如天然气，在缺氧气氛下燃烧将导致形成一氧化碳（CO）、氢（H₂），以及二氧化碳（CO₂）和水（H₂O）。

例如，如果在绝热平衡状态一摩尔甲烷与0.7摩尔氧燃烧，得到54.9%摩尔的氢（H₂），31.6摩尔的一氧化碳（CO），1.7%摩尔的二氧化碳（CO₂）和11.7摩尔的水（H₂O）。

然而，由充分的燃烧过程，存在有两性碳氢化合物，形成的CO和H₂减少，而CO₂和H₂O增多。已进行了减少这种现象的试验，如果反应器的壁面是绝热的（反应器的形状不允许有散热损失），向CO和H₂的转变情况会更好。

对于O/C比接近1.5摩尔/摩尔的情况没有什么主要问题，但对于此比率较低情况下，就需要予热气体。在碳氢化合物比甲烷重的情况下，积炭的形成可以限制O/C比的降低。

本发明提供了一种特别是在准确运行条件下，例如在当有碳氢化合物而不是甲烷存在下运行时或当给反应器送入空气而不是氧气时，而C/O比较低的条件下，避免反应器出口形成积炭的方法和装置。

本发明的装置使得在缺少气态助燃剂或氧化剂（例如氧气或加氧空气或空气）的环境条件下，燃烧燃料来获得或产生合成气成为可能。

该装置包括将燃料和一部分助燃剂送入反应器的第一设备，将另一部分助燃剂送入反应器的第二设备，该第二设备包括至少一个多孔壁。

这个多孔壁限定了至少反应器的一部分。

该多孔壁可以大体限定出反应器的反应区。

该多孔壁可以大体具有圆柱体形状，在这个圆柱体的一端可装有送入燃料和一部分助燃剂的第一设备，在圆柱体的另一端是封闭的。

该圆柱体可包括一个排放流出的导管。

来自第一设备的气体由于反应器中存在有偏转壁，其方向发生变化，至少这个偏转壁的一部分是多孔的，用来输入一部分助燃剂。

本发明的装置可包括由至少两部分形成的反应器，在第一部分的一端，与第一供给设备相对的位置上，具有至少一个出口孔，而反应器的第二部分围绕着这一端，同时留出走气体的通道空间。在这种情况下，偏转壁相当于与反应器第一部分的出口孔相对的位置上的反应器第二部分壁面的部分。

反应器的第二部分可大体围绕着或包封住反应器的整个第一部分。

多孔壁可有一个面，即并非限定了反应器的那个面，由密封的外壳所包围，该外壳本身包括有助燃剂供给设备。

多孔壁可由一种具有绝热性好的材料制成，和/或可包括一种具有催化性质的材料，例如氧化锆或锆氧土。

第一供给设备可包括有数根管子，并可分别将所述燃料和一部分助燃剂运送给反应器。

上述不同的反应区可以一个单独的多孔构件或以多块多孔构件来形成，也就是说包括有数块可堆放起来的分构件。

这些堆放起来的分构件可有孔口和/或沟槽和/或榫舌。

本发明还涉及一种在缺乏燃料的助燃剂，该助燃剂是气态的情况下，进行燃烧来产生或获得合成气的方法。

根据这种方法，燃料和一部分助燃剂由第一供给设备送入反应器，而另一部分可燃气体通过带有限定所述反应器性质的多孔壁送入。

一种变化的方法是通过多孔壁送入一种反应催化剂。

另一种变化的方法是由第一供给设备送入的助燃剂在性质上和/或成分上可不同于所述第二供给设备送入的助燃剂，然而，最好它们是同样的。

在一个实施例中，反应器具有双重的多孔表层（由耐火材料或陶瓷材料制成），通过该表层送入助燃剂，例如氧气或加氧或不加氧的空气，或是生产期间使用的其它气体（蒸汽）。

在本发明的一个特定实施例中，碳氢化合物和氧气分别由燃烧器送入，而氧气和蒸汽的混合物由多孔壁送入。

现有技术可由1985年燃烧科学和技术42卷165-183页上发表的M.Kitano和Y.Otsuka的文章“Suppression    Effects    of    stretching    flow    on    soot    emission    from    laminar    diffusion    flames”一文以及美国专利4618451号来说明。

本发明特别适宜于产生一氧化碳（CO）和氢（H₂）。