[发明专利]含烃燃料的部分氧化方法

说明书

本发明涉及采用多孔燃烧器部分氧化含烃燃料的方法。

具体地讲，本发明涉及部分氧化含烃燃料的方法，在所述方法中，含氧气体和含烃燃料通过由同心安置的2个氧气通道和2个燃料通道构成的多孔燃烧器供给，进入气化段，在适当的条件下自热生产含有合成气的气流。

所述含氧气体通常是空气或纯氧或其混合物。为了控制气化段的温度，可向气化段供给调节气。

更具体地讲，本发明涉及如上所述的方法，在该方法中，合适的燃料为气体，例如天然气，炼厂气，甲烷等诸如此类。

在气化工艺过程中，有必要确保燃料和含氧气体良好的和快速的接触或混合，以得到优越的气化方法。

此外，在不影响工艺性能下用火焰升举（flame-lift）降低对流和幅射热通量，可以延长该工艺过程中设备的使用寿命。

本发明的一个目的是提供一种部分氧化含烃燃料的方法，在该方法中实现了在同心装置外面反应物的迅速和均匀混合。

本发明的第二个目的是提供一种部分氧化含烃燃料的方法，在该方法中氧和燃料的混合能量是由高速燃料流提供的。

本发明的第三个目的是提供一种部分氧化含烃燃料的方法，在该方法中经降低有效燃烧器速度和燃烧器表面下游的混合距离，保持了有效的反应器停留时间，因而使得压力损失降至最小，且使较短的反应器长度成为可能。

本发明的第四个目的是提供一种部分氧化含烃燃料的方法，在该方法中防止了在来自反应器的较热的合成气与来自第三个同心通道的反应物混合的区域发生高度放热的反应。

因此，本发明提供了一种部分氧化含烃燃料的方法，其特征在于包括如下步骤：通过由同心安置的2个氧气通道和2个燃料通道构成的多孔燃烧器向气化段供给含氧气体和含烃燃料，和在适当条件下自热生产含有合成气的气流;还包括经同心装置的中心通道以较低的速度（5-45米/秒）供给含氧气体，经环绕于中心通道的第一同心通道以较高的速度（50-150米/秒）供给含烃燃料，经环绕于第一通道的第二同心通道以较低的速度（5-45米/秒）供给含氧气体，以及经环绕于第二通道的第三同心通道以较低的速度（5-45米/秒）供给含烃燃料和/或调节气。

在本发明有利的实施方案中，30～45%（重量）的含氧气体是经所述中心通道供给的，10～20%（重量）的燃料是经第三同心通道供给的。

在本发明另一有利的实施方案中，上述各速度是在各自的通道进入气化段的出口处测得。速度的测量可以用任何适用于此目的方式进行，此处不加详述。

在本发明又一有利的实施方案中，含氧气体和/或燃料含有做为调节气的蒸汽或二氧化碳。在本发明又一有利的实施方案中，气化过程在压力为0.1～12MPa下进行。

在本发明又一有利的实施方案中，含烃燃料是一种气体，例如甲烷、天然气或炼厂气。

燃料和含氧气体经同心安置的2个氧气通道和2个燃料通道送入。用于供应氧气（最好混有调节气）的中心通道周围环绕着用于供应燃 料的第一环形通道。所述第一环形通道周围环绕着用于供应氧气（最好混有调节气）的第二环形通道。所述第二环形通道周围环绕着用于供应燃料和/或调节气的第三环形通道。

由同心安排的环形通道构成的向气化段供应氧气和燃料的多孔燃烧器如上所述，其机械结构此处不需详述。

根据本发明，通过各自的通道以特定的低速度和特定的质量分布向气化段供应氧气和燃料，以获得低压力降、反应物快速且均匀的混合、有效长的反应器停留时间和火焰升举（flame    lift）。

下面将参照实例对本发明加以详述。

在下述条件下进行了试验：

a）燃料    实例1    实例2

质量流速（公斤/秒）    3.172    4.446

密度（公斤/米³） 14.0 16.3

温度（K）    673    672

组成（体积%）

CO    7.374    0.336

CO₂15.57 3.798

CH₄68.57 84.05

其它烃类    1.702    7.832

H₂6.474 3.286

N₂0.310 0.698

b）氧化剂    实例1    实例2

氧质量流速（公斤/秒）    2.703    4.954

蒸汽质量流速（公斤/秒）    0.3808    0.2207