[发明专利]部分氧化方法及其中所采用的燃烧器

说明书

本发明涉及通过将气态碳氢化合物、液态碳氢质燃料或处于液态载体中的可泵送的固体碳质燃料之浆料部分地氧化的方法来制造含有H₂和CO的气体混合物例如合成气体、气体燃料和还原气体的改进的工艺方法和燃烧器。

已经应用过多种环形燃烧器，将进料液流引入到一种部分氧化气体发生器中。例如，美国专利No.3528930公开过一种单环筒形燃烧器，美国专利No.3758037和3847564公开过双环筒形燃烧器，而美国专利No.4443230和4525175则公开过三环筒形燃烧器。通过采用流逸气体的热传导来冷却燃烧器之表面则是美国专利No.4775314的主题。

使用一种燃烧器同时地将各种进给液流引入到一种部分氧化气体发生器(这里，又称为气化器)中，与燃烧器外表面接触的循环气体，其温度可达大约1700°F-3500°F。燃烧器通常要采用通入冷却液的冷却通道来进行冷却才能经受上述的高温。一种类型的冷却通道是围绕燃烧器之外径沿其长度缠绕的盘管。一种环形的冷却室提供对燃烧器端面的补充冷却。由于在合成气体发生器中热腐蚀环境的作用，在燃烧器喷嘴的金属中产生热应力开裂。而且，在燃烧器之端面易沉积灰尘。本发明的改进的燃烧器的设计克服了上述的和其他的问题。

本发明提供了一种改进的部分氧化方法和下流式燃烧器，用来将两股或三股独立的反应剂进料流同时引入到自流式部分氧化气体发生器中，以制造合成气体、气体燃料或还原气体。上述的独立的进料液流，对于三流路燃烧器来说包括下述的(1)、(2)和(3)，而对于两流路燃烧器则包括(2)和(3)，其中(1)是含有可任选地与降温剂(如H₂O)混合的含游离氧的气体，或可任选地与降温剂(如：H₂O)混合的碳氢化合物类气体或一部分产物循环气体的气态物质流；(2)是可任选地与降温剂混合的液态碳氢质燃料流，或处于液相(如：冷却水)中的可泵送的固态碳质燃料的浆流；(3)是可任选地与降温剂气体(如：蒸汽)混合的含游离氧的气体流。

本发明的目的可通过具有下述结构的燃烧器实现，即燃烧器的实施例可包括：一个中心导管和若干隔开的同轴导管，在这些导管之间形成向下流动的环形通道，其特征在于，上述的导管和环形通道的上游端是封闭的，而其下游端是敞开的；与每个导管的上游端连接的输入装置用来使反应剂进料液流或冷却液通过；一个同轴的喷嘴，它终止于各通道之下游端；一个多孔的陶瓷或多孔的金属冷却装置与上述燃烧器之下游端连接，其形状是薄壁的扁平圆盘形或者帽罩形；冷却液供给装置与上述多孔冷却装置连通；其中，上述多孔冷却装置包含一个整体的具有均匀组成、均匀壁厚和均匀孔隙率的多孔刚性材料，该材料包括多孔的内表面和外表面以及一个带有各种互相连接的孔的多孔芯部；因此上述的通过上述多孔的端部冷却装置的冷却液的流速是可控制的，上述的端部冷却装置具有一个中央孔，用来使上述反应剂进给液流自由通入反应区中；因此，上述的冷却液在压力下通过上述多孔冷却装置的孔，并且汽化，从而冷却上述燃烧器的喷嘴。

液态碳氢质燃料或固体碳质燃料之浆料与含游离氧的气体的均匀混合和雾化主要发生在反应区。但是，在一个实施例中，中心导管和/或第二导管的端部从燃烧器之端面向上游缩回，所以，上述的混合有一部分可能发生在外导管出口孔处或外导管出口孔之前。在此情况下，在燃烧器之整个出口处就保持着燃料与含游离氧气体(可任选地与降温剂混合的)的混合物的高的气团速度。采用本发明的燃烧器，可有利地总是提供含游离氧的气体的高速料流，以便与燃料流混合和雾化。含游离氧的气体的流速的可保持在或接近于一个最佳值，以便分散液态碳氢质燃料或固态碳质燃料之浆料。另外，保持反应剂流动模式的轴向对称。通过水的汽化可防止灰尘在燃烧器之端面沉积。可防止燃烧器喷嘴的应力开裂，并延长燃烧器的工作寿命。