部分氧化液態或固態和/或氣態含烴燃料的方法
2023-05-01 13:30:11
專利名稱：部分氧化液態或固態和/或氣態含烴燃料的方法
技術領域：
本發明是關於使用多孔燃燒器部分氧化液態或固態和/或氣態含烴燃料的方法。
具體地說，本發明是關於部分氧化液態或固態和/或氣態含烴燃料的方法，其中含氧氣體、液態和固態含烴燃料和/或烴氣通過由同軸裝置的四個環形通道和一個中心通道組成的多孔燃燒器送到氣化區，在適合的條件下自然生成一種含合成氣的氣流。
含氧氣體通常是空氣或純氧氣或二者的混合氣體。為了控制氣化區的溫度，可向所述氣化區輸送調節氣(例如蒸汽或二氧化碳)。
合成氣是一種含一氧化碳和氫的氣體，例如，它被用作合成甲醇、氨或烴類的淨化的中等熱值燃料氣或用作原料，合成後生成氣態烴類和液態烴類，例如汽油、柴油、潤滑油和石蠟。
在本說明書和權利要求書中，所用的術語「氣態烴類」和「液態烴類」分別指在氣化器進料壓力和溫度下為氣態和液態的烴類。
一種已知的生產合成氣的方法是在一反應器中，使用一種含氧氣體於1000～1800℃溫度和0.1～5MPa壓力下，使某種粒狀固態燃料(例如煤、木炭或石油焦炭)部分氧化，其中粒狀固態燃料以粒狀固態燃料於某一氣體(例如惰性氣體或合成氣)中的分散體的形式，或以粒狀固態燃料於某一液體(例如殘油或水)中的分散體的形式送入反應器中。
除此之外，可通過部分氧化液態燃料(例如酒精或液態烴，特別是殘油)來生產合成氣。在反應器中，於1000～1800℃的溫度和0.1～8MPa的壓力下，使用一種含氧氣體使液態燃料部分氧化，其中流入該反應器的液態燃料用含氧氣體分解。
還有，也可在反應器中，於1000～1800℃的溫度和0.1～6MPa的壓力下，使用一種含氧氣體部分氧化氣態燃料(例如氣態烴類，特別是石油氣或天然氣)來生產合成氣。
在本說明書和權利要求書中，所用的術語「含氧氣體」指空氣、蒸汽和氧氣，術語「殘油」指採用分離方法(例如蒸餾或萃取)對原油、焦油砂、頁巖油或煤萃進行處理後留下的殘餘產品。
合成氣是在原油精煉廠中或其附近生產的，因為所生產的合成氣可直接用作生產中間餾分、氨、甲醇的原料，或用作一種燃料氣，例如用於加熱煉油廠的加熱爐，或更有效地用於點燃燃氣輪機，以便發電和供熱。此外，煉油廠的廢品也可以利用。
如果合成氣是通過部分氧化氣態燃料生產的，那麼也可使用煉油廠氣或作為合成過程中副產品而生成的氣態烴類。如果合成氣是通過部分氧化液態燃料而生產的，那麼可使用殘油和氧化劑來分解流入反應器的殘油。如果合成氣是通過氧化粒狀固態燃料生產的，則可使用分散在氣體、殘油淺水中的粒狀含碳物質。然而，為了獲得可用泵抽的淤漿，只能有一定限量的粒狀含碳物質與該液體混合。
然而，生產合成氣的上述諸法並不能提供大量的操作機動性，為了獲得可泵抽的淤漿，只有有限量的粒狀含碳物質可分散在該液體中另外，該合成氣的H2/CO比只有稍有變化，而不改變調節氣的量。
再有，已經知道通過將粒狀固態燃料、液態燃料和氣態燃料中至少兩種不同的燃料分別送到反應器中來生產合成氣，並且在反應器中使用一種含氧氣體使這些燃料部分氧化。
具體地說，本發明關於上述同步氣化方法，其中(重)殘油和烴氣(例如甲烷)適用作燃料，而其中的液態(或固態)和/或氣態烴類可以任何比率供給。在這種方法中，需要少量的調節劑和氧化劑，以便在合成氣中達到特定的H2/CO比率。
為了得到一種理想的氣化方法，確保液體的細霧化以及含氧燃料氣與調節劑的良好、迅速的接觸和混合是必要的。
本發明的一個目的在於提供一種部分氧化液態或固態和/或氣體含烴燃料的方法，其中所述液體就地細霧化或固體迅速分散。本發明的另一目的是提供一種使氧、燃料和調節劑良好和迅速地混合或接觸，並且防止預燃或火焰熄滅的部分氧化液態或固態和/或氣態含烴燃料的方法。
本發明的再一個目的是提供一種氣化方法，其中採用了一種壽命足夠長的燃料器，因而獲得了經濟的工藝條件(例如減少調節劑氣體的供給量以及減少碳和菸灰的生成)。
因此，本發明提供了一種使液態或固態和/或氣態含烴燃料部分氧化的工藝方法，其特徵在於它包括如下步驟通過由四個同軸環狀通道和一個中心通道組成的同軸燃燒器裝置將含氧氣體和含烴燃料輸送到氣化區，並在適宜的條件下自熱地生產含合成氣的氣流;所述工藝方法進一步包括如下步驟以50～150米/秒的相當高的速度，通過同軸裝置的第一和第三通道供給含氧氣體;以5～84米/秒的中等速度，通過中心通道和環繞中心通道的第四同軸通道輸送含烴氣體和/或調節氣;以0～15米/秒的相當低的速度，通過環繞第一同軸通道的第三同軸通道，供給液態或固態含烴燃料。
在本發明的一優選實施案中，各速度是在所述各通道通向氣化區的出口處測量的。速度的測量可以任何適合這一目的方式進行，不再詳述。
在本發明的另一優選實施案中，對於只供給少量的含烴氣體來說，經由中心通道供給的含烴氣和/或調節氣用相近速度的氧化劑代替。
在本發明的又一優選實施案中，所述調節劑為蒸汽或二氧化碳。本發明的另一優選實施案中氣化工藝是在0.1～12MPa的壓力下完成的。
由用以將氧氣、燃料和調節劑供給氣化區的環狀同軸通道裝置組成的多孔燃燒器也是公知的，這裡不再詳述。
通常，這種燃燒器包括帶有內冷卻流道的中空壁板。但是，為了阻擋燃料器操作時或加熱/熄火情況下的熱載荷，例如可緊緊靠近該燃燒器正壁的外表面鋪設或利用一個裝置懸置一個合適的陶瓷或耐高溫隔板。
根據本發明，為了達到細霧化和均勻混合的目的，可經過相應的通道以特定的速度向氣化區供給氧和燃料。
現參考如下實施例對本發明作更詳細的描述。
實施例試驗在下列條件下進行燃燒器規格
中心通道直徑52mm第一同軸通道的隙寬4.3mm第二同軸通道的隙寬3.0mm第三同軸通道的隙寬3.5mm第四同軸通道的隙寬5.7mm通入燃燒器的殘餘原料的規格C/H比1.41摩爾/摩爾密度 1000Kg/m3粘度0.1Kg/(m·s)表面張力 0.03Kg/s2通入燃燒器的含烴氣規格成分 50V%CH450V%C2H6溫度250℃通入燃燒器的氧化劑規格成分 99V%O21V%N2+Ar溫度250℃通入燃燒器的調節劑規格成分100V%蒸汽溫度250℃
在本發明的一優選實施案中，通過燃氣流將菸灰或其它含碳物質輸送到氣化區是值得稱道的。
另一種方式，可優先採用多孔燃燒器的同軸通道供給由氣化過程來的(縮濃的)水/菸灰淤漿，或另一種廢液流，象加有或未加有毒性物質的使用過的溶劑(例如用其它方法難以分解的二喔星)。
本發明的各種改型對於熟悉本技術的人員來說，從前面的描述中將看得很清楚。這些改型將包括在後附的權利要求書的範圍之中。
權利要求
1.一種部分氧化液態或固態和/或氣態含烴燃料的方法，其特徵在於所述方法由如下步驟組成通過由四個同軸環狀通道和一個中心通道組成的一個同軸燃燒器裝置，將含氧氣體和含烴燃料送到氣化區，在適宜的條件下自熱地產生一種含合成氣的氣流，所述方法進一步由如下步驟組成以50～150米/秒的相當高的速度，通過同軸裝置的第一和第三通道供給含氧氣體；以5～84米/秒的中等速度，通過中心通道和環繞中心通道的第四同軸通道供給含烴氣體和/或一種調節劑；以0～15米/秒的相當低的速度，通過環繞第一同軸通道的第二同軸通道供給液態或固態含烴燃料。
2.權利要求1中所述的方法，其特徵在於各速度是在通向氣化區的所述各同軸通道的出口處測量的。
3.權利要求1或2中所述的方法，其特徵在於所述調節劑是蒸汽或二氧化碳。
4.權利要求1～3中所述的方法，其特徵在於所述方法是在0.1～12MPa壓力下進行的。
5.權利要求1～4中任一項的方法，其特徵在於含氧氣體總質量流量的50±30%是通過所述第一同軸通道供給的，而剩餘的質量流量供給所述第三同軸通道。
6.權利要求1～5中任一項所述的方法，其特徵在於含烴氣體和/或調節劑的總質量流量的60±30%是通過中心通道供給的，而剩餘的質量流量供給所述第四通道。
7.權利要求1～6中任一項所述的方法，其特徵在於含氧氣體是以5～84米/秒的中等速度通過所述中心通道供給的。
8.權利要求1～7中任一項所述的方法基本上都在上文中參照實施例進行的。
9.前述權利要求中任一項所述的方法獲得的合成氣。
全文摘要
使用由一個中心通道和四個環繞該中心通道的同軸通道組成的多孔燃燒器部分氧化液態或固態和/或氣態燃料的方法。液態或固態燃料是通過第二同軸通道供給的，而氧化劑是通過第一同軸通道和第三同軸通道供給的。烴氣和/或調節劑是通過中心通道和第四同軸通道供給的。所有供料均有特定的質量流量分布和速度。液態或固態燃料與烴氣的質量比在0～1之間。
文檔編號B05B7/14GK1038259SQ8910162
公開日1989年12月27日 申請日期1989年2月9日 優先權日1988年2月9日
發明者弗蘭西斯科·約翰納亞諾爾多·馬丁斯 申請人:國際殼牌研究有限公司