[發(fā)明專利]插入反應(yīng)器中或與反應(yīng)器組合的流體混合裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680041665.0
• 申請日: 2006-10-18
• 公開（公告）號: CN101304804A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·巴托利尼;L·巴西尼;A·瓜里諾尼;A·本納爾多;N·奧諾拉蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 艾尼股份公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C01B3/38;B01F5/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 范莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于混合兩種流體的裝置，優(yōu)選是混合烴燃料和氧化流體流(例如空氣、富氧空氣或氧氣)，該裝置能夠用于反應(yīng)器、插入反應(yīng)器中或與反應(yīng)器組合，還用于具有較短接觸時間的催化局部氧化處理中。

背景技術(shù)

較短接觸時間-催化局部氧化(SCT-CPO)是用于合成氣體(合成氣)的生產(chǎn)中的處理。在具有較短接觸時間的催化局部氧化中，烴燃料、氧化劑(空氣、富氧空氣或氧氣)和可選的蒸氣的預(yù)先混合流在從1至80ATM的壓力下和在低溫下(T＜400℃)供給熾熱的催化表面上。

用于較短接觸時間催化局部氧化處理中的試劑混合物可以是易燃的。為了避免引發(fā)和傳播火焰，因此優(yōu)選是在有限容積中、在低于火焰引發(fā)溫度的溫度和在比火焰延遲時間更短的時間內(nèi)進(jìn)行混合。在催化局部氧化中，當(dāng)預(yù)混合流的“冷”氣體到達(dá)處于高溫的催化劑時，優(yōu)選是使試劑氣體具有較高線性速率，以便限制熱量從催化表面往回傳播給氣體試劑流的現(xiàn)象。而且，當(dāng)氣體的線性速率也超過火焰?zhèn)鞑ニ俾蕰r，這也使火焰熄滅。

因此，在這種處理中，通常與需要在避免火焰反應(yīng)的情況下混合燃料流和氧化劑流的所有處理相同，混合系統(tǒng)的特征很關(guān)鍵。

各種文獻(xiàn)介紹了用于混合烴和氧化劑流的設(shè)備。

US2005/0095186要求保護(hù)一種裝置，其中，燃料和氧化劑由于燃料的切向運(yùn)動而進(jìn)行混合。在我們看來，該方法不會防止局部產(chǎn)生氧氣濃度梯度，這可能有危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈兛赡芤鸹鹧娣磻?yīng)。

US2004/0133057介紹了一種制造混合器的方法，該混合器能夠在安全狀態(tài)下混合氧化劑和燃料流，因?yàn)樵诹黧w保持湍流運(yùn)動時進(jìn)行混合，且因此只有微量的試劑緊密接觸，這樣，防止可能的火焰反應(yīng)傳播至整個混合物。在我們看來，該裝置不僅不容易制造和運(yùn)行，而且它還不能保證兩種流體流在混合器的出口處完全混合。

US2004/0067180介紹了一種包括微槽道的混合器，氧化劑和燃料分別供給該微槽道中。不過，它優(yōu)選是定位得靠近催化區(qū)域，在我們看來，這可能產(chǎn)生較大的熱量往回傳播的問題，同時可能引發(fā)火焰反應(yīng)。

US6726850要求保護(hù)一種CPO處理，其中，全部氧氣在多個反應(yīng)步驟中遞增地供給。該重力并沒有介紹注入裝置的幾何形狀，但是規(guī)定了烴混合物/氧氣的較短接觸時間(在第一步驟中小于10msec，在隨后步驟中小于1msec)。

US5883138要求保護(hù)一種裝置，增壓和預(yù)熱的試劑通過混合器從該裝置以較大動量注入，該混合器包括朝著催化區(qū)域開口的一系列槽道和孔。該專利公開了當(dāng)HC/O2混合的滯留時間長于9msec時，甲烷和氧氣混合物可能開始在氣相進(jìn)行不希望的非催化反應(yīng)。該專利也有與US2004/0067180相同的問題。

US6863867要求保護(hù)使用擴(kuò)散混合器組，這些擴(kuò)散混合器組布置成沿徑向和切向引入進(jìn)料。各混合器包括一系列的導(dǎo)管，這些導(dǎo)管從一端接收進(jìn)料，并在相對端釋放該進(jìn)料。這時，該專利并沒有介紹怎樣減少使得氧/烴比例落在可燃范圍內(nèi)的區(qū)域的形成。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)現(xiàn)了一種裝置，它利用兩個供給流中的一個的偏向(partialized)出口原理，這能夠克服已知技術(shù)的技術(shù)限制，滿足上述要求。

本發(fā)明的用于混合兩種流體、插入反應(yīng)器中或與反應(yīng)器組合的裝置基本包括以下區(qū)域：

第一供給區(qū)域，該第一供給區(qū)域裝備有用于使得第一流體能夠沿軸向方向進(jìn)入的裝置，該第一流體在工作狀態(tài)下可以是氣體；

下面的分配區(qū)域，該分配區(qū)域包含一束管，該束管優(yōu)選是平行于軸線，所述流體均勻分配至該束管內(nèi)部；

第二供給區(qū)域，該第二供給區(qū)域裝備有用于使得第二流體能夠進(jìn)入分配區(qū)域的裝置，該分配區(qū)域包含該束優(yōu)選平行的管，該裝置使得第二流體均勻分配至所述平行管的外部；

混合區(qū)域，該混合區(qū)域通過支承所述管的管板而與分配區(qū)域分開，該管優(yōu)選平行，所述管板有狹槽或開口，以便使第二流體沿軸向方向均勻排出至混合區(qū)域中，且所述平行管超過所述管板伸入混合區(qū)域中。

優(yōu)選是，平行管的最終部分裝備有用于使得軸向和/或徑向和/或橫向分配至混合區(qū)域中的流體的出口偏向的裝置。

延伸超過管板的所述平行管也可以為不同長度。

合適元件可以位于混合區(qū)域中并靠近管板，以便阻止任何可能的火焰的返回。

多孔元件可以置于混合區(qū)域中，恰好在管板下面，該多孔元件可以延伸超過所述管。

本發(fā)明的裝置可以位于反應(yīng)器的進(jìn)口處。