Способ неполного окисления углеводородного топлива

)5 Р 23 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕНТ(54) СПОСОБ НЕПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА(57) Изобретение относится к области энергетики, в частности к неполному окислению углеводородного топлива, Цель изобретения - повышение качества смешения топлива с кивлородсодержащим окислителем и получение в процессе неполного окисления синтез-газа, Способ неполного окисления углеводородного топлива осуществляют пуИзобретение относится к неполному окислению углеводородного топлива с применением многосопловой горелки,В частности, изобретение относится к неполному окислению углеводородного топлива, в соответствии с которым кислородсодержащий газ и углеводородное топливо подают в зону газификации через многосопловую горелку, включающую концентрическое устройство с двухпроходным или двухканальным подводом кислорода и двухпроходным или двухканальным подводом топлива, и при соответствующих условиях автотермически получают газовый поток, содержащий синтез-газ.Кислородсодержащий газ обычно представляет собой воздух или кислород, или(72) франситенс (М 1) Бюл, М 36ернэшнл Рисерч Маахтхаппи скус Иоханна Арнолдус Ма Ое Ж ал 1 766282 АЗ тем ввода в зону неполного окисления соосных примыкающих друг к другу центрального, а также первого, второго и третьего кольцевых газовых потоков, центральный и второй кольцевой из которых образованы кислородсодержащим окислителем, а первый кольцевой - углеродсодержащим топливом. Третий кольцевой поток образован упомянутым топливом и/или замедлителем, при этом его скорость на выходе в зону неполного окисления поддерживаютт 5-45 м/с этой скорости равны соответственно скорости центрального и второго кольцевого потоков окислителя, а скорость первого кольцевого потока топлива на входе в зону неполного окисления поддерживают равной 50 - 150 м/с, при этом окислитель и/или топливо предварительно смешивают с замедлителем, в качестве которого используют водяной пар или углекислый газ. 11 з.п,богащенный кислородом воздух. Для регуирования температуры в пределах зоны гаификации в нее подают замедлитель. Более конкретно, изобретение относится к способу, по которому в качестве топлива используются такие газы, как природный газ, газ нефтеперегонного завода, метан и тому подобные,В таких процессах необходимо обеспечить хорошее и быстрое смешение топлива и кислородсодержащего газа с тем, чтобы осуществить процесс газификации. Более того, в таких процессах продолжительность эксплуатации оборудования может быть увеличена путем снижения конвективного и радиационного теплового потоков черезподъем пламени без ухудшения характеристик процесса,Целью изобретения является осуществление неполного окисления углеводородного топлива, при котором быстрое и эффективное смешение реагентов достигается вне концентрического устройства, Целью изобретения является также осуществление неполного окисления углеводородного топлива, при котором энергия смешения кислорода и топлива обеспечивается за счет высокой скорости потока топлива. Еще одной целью изобретения является неполное окисление углеводородного топлива, при котором потери давления сведены к минимуму и при котором могут использоваться реакторы меньшей длины, поскольку эффективное время пребывания в реакторе поддерживают через уменьшение эффективной скорости горения и длины смешения по потоку за горелкой, Целью изобретения являетсятакже осуществление способа неполного окисления углеводородного топлива, при котором в зоне смешения относительно горячего синтез-газа из реактора с реагентами из третьего концентрического канала предотвращаются высокоэкзотермические реакцииПредлагаемый способ неполного окисления углеводородного топлива отличается тем, что осуществляют подачу кислородсодержащего газа и углеводородного газа в зону газификации через многосопловую горелку, содержащую концентрическое устройство из двух кислородных проходов или каналов и двух топливных проходов или каналов, автотермически при подходящих условиях получают газовый поток, включающий синтез-газ, дополнительно подают кислородсодержащий газ через центральный канал концентрического устройства с относительно низкой скоростью 5 - 45 м/с, подают углеводородное топливо через первый концентрический канал, охватывающий центральный канал с относительно высокой скоростью 50 - 150 м/с, подают кислородсодержащий газ через второй концентрический канал, охватывающий первый канал, с относительно низкой скоростью 5 - 45 м/с и подают углеводородное топливо и/или замедлитель через третий концентрический канал, окружающий второй канал, с относительно низкой скоро.стью 5 - 45 м/с.В предпочтительном варианте изобретения через указанный центральный канал подают 30 - 45 мас.кислородсодержащего газа и 10 - 20 мас./ топлива подают через третий концентрический канал, 4,44616,3672 55 0,336 3,798 84,05 7,37415,57 68,57 В другом предпочтительном вариантеизобретения соответствующие скорости измеряют на выходе из указанных соответствующих каналов в зону газификации,5 Измерение скорости может проводитьсялюбым приемлемым способом и подробноне описывается.В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобре 10 тения кислородсодержащий газ и/илитопливо содержит водяной пар или углекислый газ. В еще одном варианте воплощенияизобретения процесс газификации осуществляют при давлении 0,1 - 12 МПа.15 В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом изобретения углеводородное топливо представляет собой газ,например метан, природный газ или газнефтеперегонных заводов.20 Топливо и кислородсодержащий газ поступает в зону газификации через концентрическое устройство из двух кислородныхканалов или проходов и двух топливных каналов. Центральный канал для подачи кис 25 лорода (предпочтительно смешанный сзамедлителем) окружен первым кольцевымканалом для подачи топлива, Первый кольцевой канал окружен вторым кольцевым каналом для подачи кислорода30 (предпочтительно смешанный с замедлителем), а второй канал охватывается третьимкольцевым каналом для подачи топливаи/или замедлителя.Многосопловые горелки на основе уст 35 ройств из кольцевых концентрических каналов для подачи кислорода и топлива в зонугазификации известны, подробно не рассматриваются,В соответствии с изобретением кисло 40 род и топливо подают в зону газификациичерез соответствующие каналы с определенными низкими скоростями и при опреде, ленном массовом соотношении, чтобысвести к минимуму потерю давления, до 45 стичь быстрого и совершенного смешанияреагентов, эффективного времени пребывания в реакторе и подъема пламени.Далее изобретение описывается болееподробно в приводимых ниже примерах.50 Испытания проводили при следующихусловиях:а) топливо Пример 1 Пример 2Массовыйрасход, кг/с 3,172Плотность, кг/м 14,0Температура, К 673Состав, об.;4Окись углеродаУглекислый газМетанды 1,702 7,8326,474 3,286 0,310 0,698 Пример 1 Пример 2 20,03 7,334 0,12 0,4633 79,85 92,203 55,28 13,88 12,03 6,34 60 20 80 20 4,9 1600 теэ-газа, 35,6 2,061,0 1,4 40,45,254,30,1 Другие углеводороВодородАзотб) окислительМас. расходкислорода, кг/с 2,703 4,954Мас,расход пара, кг/с 0,3808 0,2207Плотность, кг/м 25,7 34,2Температура, К 519 534Состав, об.ВодаАзотКислородв) продуктСО+ , нмэ/деньсухой 600.10 1275.10г) геометрия горелки с торцовойстороны Пример 1 Пример 2Диаметр центральной трубы, мм 64,00Ширина щели1-го канала, мм 11,50Ширина щели 2-гоканала, мм 13,72Ширина щели 3-гоканала, мм 7,14Длина зоны макросмешения реагентовза торцом горелки, м 0,150 0,11д) распредлелениепотоков массы и скорости, отношение, мас,;Центральный канал(окислитель) 40 40Первый канал (топливо) 80 80Второй канал (окислитель) 60Третий канал (топливо) 20Скорость на выходе из соплаОкислитель из первогоканала, м/с 60Окислитель из второгоканала, м/с 20Топливо из третьегоканала, м/с 20 20е) реакторДавление, МПа 3,8Температура, К 1675ж) типичный состав сырого син об.; сухогоОкись углеродаУглекислый газВодородМетан Для специалистов в данной области очевидны различные модификации изобретения. Такие модификации входят в объем патентных притязаний. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения1, Способ неполного окисления углеводородного топлива, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эффективности, осуществляют подачу кислородсодержащего газа и углеводородного топлива взону газификации через многосопловую горелку, включающую концентричное устройство из двух проходов или каналов длякислорода и двух проходов или каналов длятоплива, и автотермически при соответствующих условиях получают газовый поток, содержащий синтез-газ, подачукислородсодержащего газа осуществляютчерез центральный канал концентрическогоустройства с относительно низкой скоростью 5 - 45 м/с; подачу углеводородного топлива осуществляют через первыйконцентрический канал, примыкающий кцентральному каналу, с относительно высокой скоростью 50 - 150 м/с; подачу кислородсодержащего газа осуществляют черезвторой концентрический канал, примыкающий к первому каналу, с относительно низкой скоростью 5 - 45 м/с; и подачууглеводородного топлива и/или замедлителя осуществляют через третий концентрический канал, примыкающий к второмуканалу, с относительно низкой скоростью5 - 45 м/с,2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что соответствующие скорости измерены на выходе из соответствующих концентрических каналов в зону газификации,3. Способ по пп, 1 или 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что углеводородное топливо- газ,4. Способ по и. 3, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что газ - природный газ или нефтезаВодской Газ,5. Способ по п.3, отл и ч а ю щи й с ятем, что газ - метан.6. Способ по любому из пп, 1 - 5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что кислородсодержащийгаз и/или топливо смешивают с замедлителем,7, Способпо п,6, отличающийсятем, что замедлитель - пар или углекислыйгаз.8, Способ по любому из пп. 1 - 7, о т л ич а ю щ и й с я тем, что процесс ведут придавлении 0,1 - 12,0 МПа.9. Способ по любому из пп, 1 - 8, о т л ич а ю щ и й с я тем, что через центральныйканал подают 30 - 45 мас.; кислородсодержащего газа.10, Способ по любому из пп. 1 - 9, о т л ич а ю щ и й с я тем, что через третий концентрический канал подают 10 - 20 мас./, топлива.1766282 Составитель О.СтаровероваРедактор Л Народная Техред М,Моргентал Корректор С.Лисина Заказ 3392" Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 11, Способ по любому из пп. 1 - 10 существенно как описан в тексте со ссылкой на примеры. 12. Синтез-газ, полученный в соответствии с любым предшествующим пунктом,