[发明专利]具有供给燃烧器的次级进气通道的初级转化器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在提高的压力下用水蒸汽催化转化 (katalytischen Reformierung)碳氢化合物的反应器，借其制造合成 气体。这种类型的合成气体例如用于制造氨、氢和甲醇。

背景技术

用水蒸气催化转化碳氢化合物的反应器长久以来是已知 的并且已知有许多的实施形式。在大型设施中已实现一种结构形式， 其中采用了一种顶部点火的(deckengefeuerter)箱式炉，它包括一些 垂直竖立的反应管或裂解管(Spaltrohre)。其中成行设置各裂解管。 用形成输入气体的过程气体从上向下流过各管。输入气体在此经受一 种所谓裂解过程。

排气口温度通常处在850℃和以上。过程气体在下面的区 域内(在加热炉之内或之外)聚集在所谓排气口收集器中。在位于各 管行之间的“窄道”中设置一些垂直向下燃烧的燃烧器。该区域称为 炉箱。产生的烟气从上向下流过加热炉并且通过处在底面上的所谓烟 气道排走。在炉箱中的温度平均处在1000至1250℃。为了绝热和为 了保护免受通过加热占优势的高温，炉壁内衬以一个耐火的保护层。

通过加热炉加热的反应室通常具有大量气密封闭的竖直 管，它们成行设置并且适用于装满催化剂。这些管用作过程控制并且 具有一些用于向反应室供给待转化的碳氢化合物和加热到650℃的水 蒸汽的装置以及一些用于从反应室排出转化的合成气体的装置。

在其中设置多个点火设备的炉室在该室的下面的区域内 具有一个用于聚集烟气的空腔和大量基本上水平设置的、相互平行并 垂直于各竖直的管延伸的由砌砖构成的烟道，用以排出烟气。这些砌 砖的烟道在侧面具有开口，以便能够从炉室排出烟气。通常由砌砖材 料制造烟道。

WO2005/018793A1描述了一种典型的加热炉系统和用于 在提高的压力下用水蒸汽将碳氢化合物催化转化成合成气体的方法。 为了更好地均化烟气流和为了使点火均匀地温度分布，采用了烟道的 外壁的一种特殊的结构。WO2006/119812A1描述一种典型的加热炉 系统和用水蒸汽将碳氢化合物催化转化成合成气体的方法，包括供给 氧气，以便匹配化学计算和一种特殊的后接的细孔燃烧器，以便避免炭 烟形成。

全部描述的转化系统共同具有一个点火装置，它包括大量 设置在过程控制的反应管之间的燃烧器、利用通过炉室引导的转化管 加热炉室。用于炉室点火的燃烧器通常经由一些分开的通道被供以可 燃气体和空气。在此分开地由空气供给实施可燃气体向燃烧器室的供 给。气体供给穿过耐火的炉内衬或直接在其之前进入燃烧器室。在至 今采用的结构中，通过一个节流阀或一个类似构成的用于调整空气供 给的气体流量的装置控制用于燃烧器的可燃气体-空气-比例。经由该 装置可以控制燃烧器点火继而控制加热炉温度。这种结构虽然是有效 的，但却带来了缺点，即可能对向燃烧器的局部的空气供给的控制不 好并且有些地方导致可燃气体与空气的比例不合理。

氧气-可燃气体-比例在技术上可以通过所谓的λ值来描 述。在使用氧气与可燃气体的一种化学计算的克分子比时，人们得到 一个1.0的λ值。在采用一种按化学计算的较少的氧分量的燃烧比时， 人们得到一种低于1.0的λ值。在采用一种按化学计算的较高的氧分量 的燃烧比时，人们得到一种高于1.0的λ值。因此当λ值为1.0时，燃 烧是最好的。在传统的结构中，在各个燃烧器上人们得到一些可以根 据运行条件波动的和具有暂时提高的值的λ值。

这对燃烧过程产生不利的影响。结果可能是相对于转化过 程的周转量总体上较高的可燃气体消耗量。在燃料变化时，空气供给 只能困难地按改变的化学计算进行调整。由此可能暂时导致火焰温度 不期望地升高并且以增加的空气流入导致NO_x类型的氮氧化物的强烈 形成。氮氧化物作为有害物质在大气中促成酸雨。

发明内容

因此本发明的目的是，找到一种可能性，如下改善向燃烧 器系统的空气供给，即在过程的整个持续时间上向燃烧器的空气供给 最好是可调整的。这改善了可燃气体燃烧，继而改善了转化过程的可 燃气体产率。在各个燃烧器上应该随时调整最佳的λ值，以便火焰温度 总是具有只是需要的水平。由此可以明显地减少或完全排除形成有害 的氮氧化物。