[发明专利]环形喷嘴及其使用方法

说明书

本发明是关于含有氢和一氧化碳的合成气体或燃料气的生产方法，它是在一空心自由流动的反应器中用含有游离氧的气体在液体载体里部分氧化固体含碳燃料的浆料而制得。更具体地说，本发明是关于将浆料与含氧气体混合，然后将此混合物通入反应器的一种改进了的燃烧器喷嘴。

已经开发了用于含碳物质气化的三种基本方法。它们是固定床方法，流化床方法，悬浮床或悬浮夹带床方法。与本发明有关的悬浮夹带床效率显著地受发生气化的部分氧化反应之前反应物混合程度的影响。在液体载体中由细分散含碳燃料构成的浆料与含氧气体相混合的情况下，很重要的一点是，将反应物均匀混合并雾化成很细的液滴，这时反应物被汽化，然后点火燃烧，从而形成气态产品。环型燃烧器喷嘴已被用来把浆料和含氧气体的混合物送入反应器。例如，美国专利No.4，364，744和No.4，443，230中所说明的环形燃烧器喷嘴。

已提出的有关这样的燃烧器喷嘴的问题包括混 合以使燃料和氧在混合物中达到适宜的分布，混合物的雾化，燃烧器喷嘴工作的稳定性，在反应器和燃烧器喷嘴中局部过热的减少，以及燃烧器喷嘴的机械磨损的减少。除了这些问题以外，还有当含有高浓度的分散固体的浆料通过燃烧器喷嘴时，也存在着堵塞或部分堵塞环形通道的倾向。

总的说来，本发明提供一种改进了燃烧器喷嘴及在与含有游离氧的气体相混合的液体载体中，通过部分氧化固体含碳燃料的浆料来制取含有氢和一氧化碳的合成气或燃料气混合物的方法，这部分氧化发生在一自由流动的空心反应器中。借助燃烧器喷嘴把浆料和含氧气体混合，雾化并通入反应器中。在大约927℃-大约1927℃的温度下和在0.1-24MPa压力下的反应器中生产气体。生产这种气体的方法和反应器在美国专利No.2，716，598;No.3，607，156;和No.3，607，157中概括地作了举例说明和叙述。所生产的原气体还含有另外的气体副产物，如氮，二氧化碳和硫化氢，以及颗粒物质，在最终使用产品气体之前通常需要另外进行处理以把它们除去。在反应器中与产品同时产生的可能还有无机的渣状副产物。

本发明的一个实施例提供了一种制取含有氢和一氧化碳的混合气的改进方法，它是在混有含有游离氧的气体相的液体载体中通过部分氧化固体含碳燃料的浆料而得，该部分氧化是在一自由流动的空心反应器中发生的，改进方法包括：

（a）把含有游离氧的第一气体流通过由燃烧器的中央导管所构成的第一通道，出口排放速度从大约23米/秒到大约音速，该燃烧器喷嘴包括一个彼此隔开的同心的围绕中央导管的第二和第三导管，这样在中央和第二导管之间构成一个第二环形通道，在第二和第三导管之间构成第三通道，这第一，第二和第三通道在上游端部是封闭的，其中为气体进料流和浆料进料流提供进口，并且在下游排放口处这些通道是开口的;

（b）同时以大约23米/秒-大约音速的出口排放速度把含有游离氧的第二气体流通过第三环形通道并以大约0.3-15米/秒的出口排放速度把浆料流通过第二环形通道;

（c）把浆料流喷射到喷嘴雾化器的会聚面上，由此通过浆料对会聚面的冲击作用以及第一和第二气体流的剪切作用，使浆料流与第一和第二气体流混合，结果产生一种由细分散的固体含碳燃料以及液体载体和含游离氧的气体所组成的均匀分散的雾化混合物;

（d）以大约30米/秒-大约音速的加快速度将混合物通过一个细长的出口孔，以便使该混合物在进入反应器之前进一步雾化;

（e）使反应器中的混合物起反应，以形成含有氢和一氧化碳的部分氧化气体混合物。