[發(fā)明專利]二次轉(zhuǎn)化方法和燃燒器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00803686.1
• 申請日: 2000-02-10
• 公開（公告）號: CN1340027A
• 公開（公告）日: 2002-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 詹弗蘭科·貝德蒂
• 申請（專利權）人: 卡薩爾化學股份有限公司
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38;C01B3/36;B01J8/02;F23D14/32;F23D14/58;F23D14/56
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王景林

應用領域

本發(fā)明涉及一種用于實施二次轉(zhuǎn)化反應的方法，該方法用于生產(chǎn)含氫和一氧化碳的氣體混合物，象例如用于氨和甲醇的合成氣體。

更確切地說，本發(fā)明集中在強烈吸熱的蒸汽轉(zhuǎn)化催化反應之前的放熱燃燒反應上。

尤其是，本發(fā)明涉及一種用于二次轉(zhuǎn)化的方法，該方法包括以下步驟：

通過燃燒器的進料管道將含氧的氣流送入燃燒室；

通過一外部限定到進料管道上的基本上是環(huán)形的通道將含烴的氣流送入燃燒室；

使含氧的氣流與含烴的氣流混合并反應，同時得到含氫和一氧化碳的氣流；

將含氫和一氧化碳的氣流送到一催化床，該催化床鋪設在燃燒室的下面，用于實施蒸汽轉(zhuǎn)化反應。

在下面說明和所附權利要求書中，術語“含氧的氣流”用來一般地表示一種助燃劑氣體，它除了含氧之外，還含有蒸汽及氮；而術語“含烴的氣流”用于表示一種可燃性氣體或過程氣體，它除了含有輕質(zhì)烴(例如C₁-C₄)之外，還含有氫、一氧化碳、二氧化碳和蒸汽。

可燃性氣體一般從一部分一次轉(zhuǎn)化法中得到，其中使烴類，例如象天然氣，粗汽油(naphtha)，液化石油氣(LPG)或煉油廠氣，及其混合物與水蒸汽反應。在該領域，這些氣體也叫做變換的氣體或轉(zhuǎn)化氣。

在下面的說明和所附權利要求書中，術語“含氫和一氧化碳的氣流”用來表示除了含有CO和H₂之外，還含有N₂、Ar和He的氣流。

本發(fā)明還涉及一種用于實施上述方法的燃燒器。

正如已知的，在合成氣體的生產(chǎn)領域，越來越感到需要一種在高產(chǎn)率情況下實施二次轉(zhuǎn)化反應的方法，該方法容易實施并且包括降低能耗和低的運行費用。

現(xiàn)有技術

為了答應這種要求，在該領域已經(jīng)提出了一些方法，其中在燃燒室中通過使氧與含烴的氣流混合來進行燃燒反應，一般變換的氣體從一次轉(zhuǎn)化部分中得到。

尤其是，按照這些方法，送到燃燒室的氧氣流分成許多股射流，它們在徑向上成數(shù)排分開，這些射流一般是從圓形收集器將一個放在另一個上，而烴流通過這些股射流的形成流動。

照這樣做，形成許多徑向火焰(每股射流各有一個火焰)，它們一般成圓形排分布，這些圓形排相對于過程氣體流動的方向?qū)⒁粋€放在另一個上，并因些即使在一縮小的空間如燃燒室空間中，也可以發(fā)生相當多量過程氣體的燃燒。

實際上，記住下面情況可能是有用的，即在用于二次轉(zhuǎn)化的裝置中，將在其中進行燃燒反應的燃燒室設置在限定在催化床上方的空間中，該催化床用于接下來的含一氧化碳和氫的燃燒過的氣體蒸汽二次轉(zhuǎn)化。

這是由于為了使這種裝置的產(chǎn)率最佳，使催化劑所占的空間達到最大，因而限制了過程氣體燃燒反應將要發(fā)生的空間。

盡管事實是將氧氣流分成許多排射流，它們一排放在另一排上并呈扇形方向定向，增加了烴在縮小空間中的燃燒，但按照現(xiàn)有技術所述的方法有各種缺點，這些缺點在下面著重指出的有：

多股徑向射流成圓形排分布，這些圓形排相對于烴的流動方向一個放在另一個上，這是在燃燒室中各試劑氣體，另外還與燃燒過的氣體不能充分混合的主要原因。這是非均勻燃燒的結果，這種情況使隨后的蒸汽轉(zhuǎn)化反應的產(chǎn)率變差，而有損于合成氣體的生產(chǎn)。

這個缺點主要是由于各股氧射流的非最佳的定位和定尺寸，因此吸入不同量的過程氣體和燃燒過的氣體，同時隨之形成不同的火焰，亦即，處于不同的溫度和組成條件下。

另外，這種現(xiàn)象在按照現(xiàn)有技術所述的方法中，可以因為含烴氣流的非均勻流速而進一步加重，該含烴氣流是在氧射流附近送到燃燒室中。

由于遠離這些射流的最佳尺寸，亦即，由于射流數(shù)量不夠和由于產(chǎn)生這些射流的噴嘴直徑過大，所以由送入燃燒室中的氧射流產(chǎn)生的過長火焰。

火焰的長度是用于最佳利用燃燒室的關鍵參數(shù)。太長的火焰會疊加到燃燒室的耐火材料襯里上及下面的催化劑上，因此會損傷二者。

由于火焰過長，所以在打算用于按照現(xiàn)有技術所述的方法用于二次轉(zhuǎn)化的裝置中，必須用比較高的頻率改變?nèi)紵业哪突鸩牧希S之造成維護和生產(chǎn)損失的高費用。另外，為了避免損壞催化劑，減少部分預定裝催化劑床的空間，以致有損于這種裝置用于生產(chǎn)合成氣體的的總產(chǎn)率。

氧氣流的高壓降，氧氣流除了用作燃燒反應中的助燃劑之外，以避免燃燒器損傷和迅速變壞為目的，作為預定進行燃燒反應的燃燒器壁冷卻劑是很重要的。