專利名稱：使用水霧的烴/氧工業(yè)氣體混合器的制作方法
使用水霧的烴/氧工業(yè)氣體混合器背景本發(fā)明總體涉及在用于含烴氣體的氣相部分氧化的系統(tǒng)中使用的氣體混合器。本 發(fā)明具有有用性的場合的實(shí)例是用于環(huán)氧乙烷的工業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)。化合物環(huán)氧乙烷(化學(xué)式C2H40)是用作在乙二醇(汽車防凍液的主要組分)和其 它化學(xué)品的生產(chǎn)中的中間體的重要工業(yè)化學(xué)品。環(huán)氧乙烷還用作用于食品和醫(yī)學(xué)供給品的 消毒劑。其在室溫是無色可燃?xì)怏w，并且可以作為液體冷卻和儲(chǔ)存。環(huán)氧乙烷首先在第一次世界大戰(zhàn)期間作為乙二醇和化學(xué)武器芥子氣的前體實(shí)現(xiàn) 了工業(yè)重要性。在1931年，法國化學(xué)家Theodore Lefort發(fā)現(xiàn)了使用銀作為催化劑直接從 乙烯和氧制備環(huán)氧乙烷的方法。自1940年以來，幾乎所有工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷都是使用此 方法制備的。在目前的工業(yè)過程中，當(dāng)乙烯(CH2 = CH2)和氧(02)在處于200-300°C的銀催化 劑上反應(yīng)時(shí)制備環(huán)氧乙烷，所述銀催化劑顯示為擔(dān)載于氧化鋁上的大的Ag納米粒子。典型 地，還包括化學(xué)改性劑如氯。使用的壓力在l_2MPa的范圍。此反應(yīng)的化學(xué)方程為CH2 = CH2+l/202 — C2H40在環(huán)氧乙烷生產(chǎn)系統(tǒng)中，氣體混合器用于就在存在銀催化劑的反應(yīng)室上游混合烴 和氧氣流。氣體混合器典型地以容器或管的形式構(gòu)造。容器包括用于兩種氣體中的每一 種的入口歧管。容器有時(shí)構(gòu)造有容納烴氣流的主外管和容納氧流的內(nèi)部同心管或“指狀物 (fingers) ”?；旌习l(fā)生在內(nèi)管終止的點(diǎn)，在該處流出指狀物的氧氣與在外管中流動(dòng)的烴氣 的主流會(huì)合。此基本設(shè)計(jì)描述于美國專利3，706，534中。該領(lǐng)域長期認(rèn)為存在含烴氣流(例如，含有例如與其它烴氣混合的乙烯的氣體的 流)在其在氣體混合器中與氧氣結(jié)合之處的點(diǎn)燃風(fēng)險(xiǎn)。點(diǎn)燃可以發(fā)生在當(dāng)烴或氧氣流中夾 帶的粒子(例如一粒砂、銹末或管垢)撞擊混合器中的金屬表面，例如混合器的壁從而產(chǎn)生 火花時(shí)。如果火花在高度可燃區(qū)例如處于或接近兩種氣流混合的點(diǎn)在烴流中出現(xiàn)，則可以 發(fā)生點(diǎn)燃。點(diǎn)燃損壞氣體混合器，并且還需要中斷生產(chǎn)以抑制點(diǎn)燃，并且允許氣體混合器在 重新開始生產(chǎn)之前冷卻?？扇紖^(qū)域限于兩種氣體的混合區(qū)。含烴氣體以及反應(yīng)器進(jìn)料共混 物低于02可燃性下限-即，過富而無法燃燒。該領(lǐng)域已經(jīng)設(shè)計(jì)了多種氣體混合器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中的一些特別涉及降低烴和 氧氣流的點(diǎn)燃風(fēng)險(xiǎn)。除上述‘534專利以外，已知的現(xiàn)有技術(shù)還包括以下專利文獻(xiàn) U. S. 4，573，803 ；U. S. 3，702，619 ；U. S. 4，256，604 ；U. S 4，415，508 ；U. S. 6，657，079 ； U. S. 2003/0021182 ；U. S. 3，518，284 ；U. S. 4，390，346 ；U. S. 3，237，923 ；U. S. 3，081，818 ； U. S. 2，614，616 和 U. S. 6，840，256。其它感興趣的現(xiàn)有技術(shù)包括英國專利GB 705，176和2，357，817 ；U. S. 5，336，791 ； 和 U. S. 4，393，817。概述在本公開內(nèi)容的第一方面中，公開了用于含烴氣體的氣相部分氧化的工業(yè)生產(chǎn)系 統(tǒng)，其使用將含烴氣體與含氧氣體混合的方法。該方法包括提供用于將含氧氣體與含烴氣體混合的氣體混合器，將水霧引入氣體混合器中，和將氧氣與含烴氣體在水霧的存在下混 合。本發(fā)明可以應(yīng)用于烴-空氣混合器和富烴空氣混合器。因此，術(shù)語“含氧氣體”意在包 括總體含氧的氣體的流，例如純氧氣或基本上純氧氣的流、空氣的流，或富有氧氣的空氣的 流。在另一方面中，提供對用于含烴氣體的氣相氧化的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的氣體混合器的 改進(jìn)。該改進(jìn)是提供用于在氣體混合器中產(chǎn)生水霧的裝置，其中含氧氣體和含烴氣體在氣 體混合器中在水霧的存在下混合。描述了若干用于產(chǎn)生水霧的裝置的實(shí)例，包括將水霧噴 射到烴氣歧管中的霧化器(噴嘴)、將水霧噴射到氧氣歧管中的噴嘴，和在其末端具有產(chǎn)霧 噴嘴的水管，所述水管(1)同心地位于氣體混合器中供給氧的氧管中，(2)沿氧管的側(cè)面安 置，或(1)和(2)。附圖簡述

圖1是用于含烴氣體的氣相氧化的工藝生產(chǎn)系統(tǒng)的氣體混合器的示意圖，其顯示 用于將水霧引入氣體混合器中的裝置的第一實(shí)施方案，該裝置的形式為(1)將水霧噴射到 烴氣歧管中的霧化器(噴嘴)和(2)同心地位于向氣體混合器供給氧的氧管中的在其末端 具有產(chǎn)霧噴嘴的水管。圖2是圖1中所示的運(yùn)送含烴氣體的管中的一根的端視圖，其顯示氧管中的水管 和由霧化器提供的霧以及在水管末端的噴嘴。圖3是氣體混合器的第二實(shí)施方案的示意圖，其特征在于運(yùn)送水的水管和在其末 端的噴嘴，所述噴嘴在氧和含烴氣體混合的混合點(diǎn)處產(chǎn)生霧。圖4是圖3的氣體混合器的端視圖，其顯示鄰近氧管和在氧管內(nèi)同心安置的水管。圖5是氣體混合器的第三實(shí)施方案的示意圖，其特征在于將水霧噴射到氧氣歧管 中的霧化噴嘴。圖6是圖5的氧管的末端的詳細(xì)橫截面。詳細(xì)描述在用于含烴氣體的氣相部分氧化如環(huán)氧乙烷的制備的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，烴和氧氣 以安全可靠方式的混合是持續(xù)的問題，特別是在要混合的氣體可能在混合過程中通過可燃 區(qū)的情況下。此公開內(nèi)容的特征提供對氣體混合器的改進(jìn)和將點(diǎn)燃的可能性最小化的混合 氣體的方法。兩種氣體的混合在水霧環(huán)境下進(jìn)行。下面將相當(dāng)詳細(xì)地描述特征在于用于產(chǎn)生水霧環(huán)境的裝置的氣體混合器的若干 不同實(shí)施方案。這些實(shí)施方案示出適用于在特征在于低剪切共軸氣體混合的氣體混合器中 生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的應(yīng)用。然而，從所公開實(shí)施方案的變化當(dāng)然是可能的，并且本發(fā)明可以在高 剪切氣體混合器中實(shí)施，所述高剪切氣體混合器例如在2007年12月14日提交的標(biāo)題為氧 / 烴快速(高剪切)氣體混合器(OXYGEN/HYDROCARBON RAPID (HIGH SHEAR) GAS MIXER)的 本發(fā)明人的共同待審的美國專利申請序列號(hào)61/007，790中所述的，該美國專利申請的全 部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。在低剪切實(shí)施方案中，將水霧共軸地噴射到一個(gè)氣流特別是高 純度氧進(jìn)料中，和/或備選地，在進(jìn)入到第二氣流中的進(jìn)入點(diǎn)，特別是高純度氧流進(jìn)入到含 烴氣流中的混合點(diǎn)包圍一個(gè)氣流。水霧環(huán)境的目的是通過下列方法降低兩種氣體初始混合的可燃?xì)怏w包層 (envelope)的點(diǎn)燃可能性，或在會(huì)發(fā)生點(diǎn)燃的情況下將點(diǎn)燃熄滅在高可燃性氣體包層的點(diǎn)處將足夠量的小水滴引入氣流中，從而提供增強(qiáng)的混合、任何夾帶在烴流或氧流中的粒 子的表面潤濕，和受熱器(heat sink)，所述受熱器用于傳遞在粒子仍然存在于可燃?xì)饬鞯?可燃區(qū)域中時(shí)從粒子沖擊或粒子破裂產(chǎn)生的熱。通常，氣體混合器的特征在于霧化器(水 霧產(chǎn)生噴嘴)，所述霧化器設(shè)計(jì)為產(chǎn)生尺寸大約< 200微米SMD (沙得(Sauter)平均直徑) 的水滴。此術(shù)語定義為具有與整個(gè)噴霧相同的表面積與體積比的滴直徑。然而，液滴可以顯 著更小，例如小至1微米。在高壓下，例如在本公開內(nèi)容類型的氣體混合器中發(fā)現(xiàn)的，水霧 可以起到致密氣體的作用，其與氧氣移動(dòng)到高可燃性區(qū)中并且起到點(diǎn)燃抑制劑的作用。用 于構(gòu)造氣體混合器和霧/煙霧發(fā)生裝置的材料可以為不銹鋼、蒙乃爾合金(Monel)、因科鎳 合金(Inconel)或其它抗腐蝕和抗點(diǎn)燃的金屬。這樣的金屬還可以用于最高速度區(qū)和氣體 分布管中。本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用是直接氧化環(huán)氧乙烷工藝混合器，其將處于中間壓力( 20 巴)的氧與含有乙烯和其它氣體的再循環(huán)的烴氣混合。氧壓力在約 26巴運(yùn)行。本發(fā)明 可以類似地用于其它使用純氧或富氧空氣的部分氧化工藝。此公開內(nèi)容的特征將氧/烴混合工藝重新限定，以降低在氧_烴流的混合完成之 前，在將氧注入富烴流中的點(diǎn)的下游一定距離處存在的高度可燃?xì)怏w包層中點(diǎn)燃的可能 性。本發(fā)明通過在下列情況下混合氣體而完成此內(nèi)容在表現(xiàn)為致密氣體的細(xì)微水霧的存 在下，并且最優(yōu)選在1-15微米SMD的液滴尺寸的存在下，從而提供用于散逸夾帶在烴或氧 氣流中的粒子的沖擊能的受熱器，或在會(huì)發(fā)生點(diǎn)燃的情況下將點(diǎn)燃熄滅。本發(fā)明特別可用 于在環(huán)氧乙烷工藝中將氧混入含乙烯的循環(huán)氣中。本公開內(nèi)容的方法和氣體混合器不同于現(xiàn)有技術(shù)，原因在于其將細(xì)微水霧直接并 且同時(shí)引入氧流和烴流中的一個(gè)或兩個(gè)中。理想地，霧由尺寸處于200微米或小于200微 米的水滴形成，以潤濕隨一個(gè)或多個(gè)氣流行進(jìn)的任何粒子的表面，以降低濕粒子在混合裝 置壁上的沖擊能和/或起到點(diǎn)燃抑制劑的作用。為了火焰抑制目的的水噴射通常用于各種 應(yīng)用如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和油井火災(zāi)中，然而，還沒有找到特定地將點(diǎn)燃源的發(fā)生最小化并且抑 制初始火焰發(fā)展的所述類型的應(yīng)用。本公開內(nèi)容的特征滿足本領(lǐng)域中長期以來的需要，原因在于其允許將氧注入富烴 氣流中，同時(shí)將點(diǎn)燃混合物的可能性最小化。該優(yōu)點(diǎn)對于通常在部分氧化工藝如環(huán)氧乙烷 生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的其中氣體混合發(fā)生在高壓(例如20巴)的應(yīng)用的范圍特別顯著。實(shí)施例1圖1是特征在于在含烴氣體與含氧氣體會(huì)合處的水霧環(huán)境的氣體混合器的示意 圖。氣體混合器10包括烴氣歧管12，其接收來自源的沿入口管14的含烴如乙烯的循環(huán)氣。 盡管在實(shí)施例1中乙烯是具有商業(yè)意義的烴氣體，但通常將其控制為在壓載氣(ballast gas)如甲烷或氮?dú)鈨?nèi)約20-35體積％。一根或多根管16與烴氣歧管12連接。氣體混合發(fā) 生在管16中。管起到用于氣體混合器10的混合室的作用?；旌蠚怏w收集在第二歧管18 中。氣體混合器10的特征在于用于在管16中產(chǎn)生水霧的裝置。特別地，設(shè)置向霧化 器22供水的供水管線20。霧化器22產(chǎn)生細(xì)微的水霧。在一個(gè)實(shí)施方案中，霧化器設(shè)計(jì)為 產(chǎn)生尺寸為約200微米以下的水滴。閥24安置在霧化器22的下游。管26運(yùn)送由霧化器 22產(chǎn)生的霧，其安裝在烴氣歧管12中。因此，在烴氣歧管12中產(chǎn)生細(xì)微的霧或煙霧，液滴在28表示。將在歧管12中產(chǎn)生的霧混合并且運(yùn)送到管16中，因而存在于管16中的含烴 氣流中。通過氧氣歧管36將氧供給到氣體混合器。在本領(lǐng)域中有時(shí)稱為“指狀物”的氧管 38與歧管36連接。氧管38位于烴管16內(nèi)。氧從歧管36流入管38中并且流出管38的遠(yuǎn) 側(cè)開口末端。混合器10還包括與水源連接的水歧管30，其向水霧管32的近端供給水。烴管16 中的每一根具有位于其內(nèi)部的一根或多根氧管38，并且每一根氧管具有共軸地在其內(nèi)部 的水霧管32，如圖1中所示。噴嘴34安置在管32的遠(yuǎn)端。噴嘴34優(yōu)選為產(chǎn)生細(xì)微水滴 的錐體的豬尾(Pig-tail)型噴嘴。備選地，噴嘴為空心圓錐壓力旋渦噴嘴(hollow cone pressure swirl nozzle)。噴嘴34的尖端鄰近氧管38的遠(yuǎn)端安置，或略微朝向氧管38的 遠(yuǎn)端安置，如圖1中所示。在運(yùn)行中，含烴氣體進(jìn)入歧管12，在那里其分到一根或多根獨(dú)立的管16中。含氧 流，優(yōu)選純氧，進(jìn)入歧管36，在那里所述流分到一根或多根管38中，所述管38小于管16并 且與管16同心。同心管38沿外管16延伸一定距離，該距離如通過工程計(jì)算確定為對于其 中含氧氣體與富烴氣體混合的混合區(qū)的混合和分離最優(yōu)。另外，水流進(jìn)入歧管30。歧管30 可以安置在氧歧管36內(nèi)部。歧管30與一根或多根水管32的近端連接。水管32直徑小于 氧管38并且同心地安置于氧管38內(nèi)，它們在管16中同心。每一根氧管38具有一根安置 于其中的水管32。在管32的末端固定霧化噴嘴34，其被設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生液滴大小為約200 微米以下的細(xì)微水霧。噴嘴34在管32的末端處大約與管38的末端一致地并且在管16的 末端之前終止，從而使得含氧氣體在與管16中的富烴氣體混合時(shí)通過細(xì)微水霧。如以上指出的，除了注入氧流的水霧以外，通過一個(gè)或多個(gè)霧化噴嘴22將水引入 烴歧管12中使得細(xì)微水霧與烴流混合。隨任一氣流行進(jìn)的粒子被霧潤濕，從而降低粒子在 其撞擊管16或管38的表面時(shí)的沖擊能。霧還提高離開粒子的傳熱并且在應(yīng)當(dāng)發(fā)生點(diǎn)燃的 情況下熄滅點(diǎn)燃。含氧/水/烴的氣體混合物再次集中于歧管18中以轉(zhuǎn)移到下游水移除 處理站(processing station)，之后進(jìn)入位于更下游的反應(yīng)器中。圖2是圖1中所示運(yùn)送含烴氣體的管16中的一個(gè)的端視圖，其中霧(由液滴28A 表示)存在于含烴氣流中。該圖還顯示共軸安置在氧管38內(nèi)的水管32和由位于水管32 的末端的噴嘴34提供的霧28B。盡管在圖2中每根烴管16有三根氧管，但這當(dāng)然可以例如 根據(jù)氣體混合器中烴管16的尺寸和數(shù)目變化。下游水移除處理站可以使用壓力容器塔將離開混合氣流的水聚結(jié)。例如，此容器 可以是在典型加工方案中靠近的C02移除塔的組成部分?；厥盏乃梢赃^濾以移除粒狀物 質(zhì)并且再循環(huán)回到圖1的供水中。還設(shè)計(jì)類似于圖1的霧化器22的噴嘴34以產(chǎn)生約200微米以下SMD的液滴尺寸。 在一個(gè)可能的實(shí)施方案中，噴嘴34和/或22設(shè)計(jì)為產(chǎn)生尺寸為1-20微米SMD的水滴，從 而產(chǎn)生微米大小的液滴霧。在圖1的實(shí)施方案的變化中，水管32位于管16中，但是不在氧管內(nèi)。而是水管鄰 近氧管38安置使得在水管32的末端的噴嘴34將水霧導(dǎo)入混合區(qū)中，在那里氧氣與含烴氣 體在管16中混合。實(shí)施例2
圖3是結(jié)合了本發(fā)明的水霧特征的氣體混合器的第二實(shí)施例的示意圖。在此實(shí)施方案中，富烴氣體從歧管供給到起到用于氣體混合器10的混合室的作 用的單一容器或管16中。在此實(shí)施方案中，含烴氣體不被分到多根平行的管如之前實(shí)施方 案中的管16中，而是圍繞位于容器16內(nèi)的一根或多根運(yùn)氧管38流動(dòng)。與實(shí)施例1中相 同，含氧氣體，優(yōu)選高純度氧，進(jìn)入歧管36，在那里氣體的流分到一根或多根管38中。氧管 具有遠(yuǎn)側(cè)開口末端，通過其氧氣流出氧管38。氣體混合器10的特征在于用于在管或容器16中產(chǎn)生水霧的裝置。具體地，水進(jìn) 入歧管30A，在那里水被分到管32A中。管32A在其末端具有噴嘴34，用于產(chǎn)生液滴尺寸小 于約200微米SMD的水霧。水還進(jìn)入水歧管30B，在那里水被分到多個(gè)水霧管32B中，所述 水霧管32B小于氧管38并且同心地安置于氧管38中。在管32B的末端固定能夠產(chǎn)生液滴 尺寸小于約200微米的細(xì)微水霧的霧化噴嘴34。噴嘴34在管32B的末端處與管38的末 端一致地終止，從而使得含氧氣體在與富烴氣體混合時(shí)通過細(xì)微水霧。水管32A緊鄰氧管 38并且平行于氧管38，并且以如圖4中所示的圖案散布在管38之間。為每三根或四根氧 氣噴射管38提供一個(gè)水霧發(fā)生管32A。隨任一氣流行進(jìn)的粒子被霧潤濕，從而降低粒子在其撞擊管32、38或容器16的表 面時(shí)的沖擊能。含氧/水/烴的氣體混合物轉(zhuǎn)移到下游水移除設(shè)備，之后進(jìn)入位于更下游 的反應(yīng)器中。在此實(shí)施方案中多個(gè)水霧化器的使用改善體系的運(yùn)行可靠性。實(shí)施例3圖5中示出本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案。在此實(shí)施方案中，將氧氣供給到氧氣歧管 36。含烴氣體經(jīng)由入口 14供給到起到氣體混合器中混合室作用的管16。氣體混合器10的特征在于用于在管16中產(chǎn)生水霧的裝置。在此實(shí)施方案中，由 與水供給(water supply) 20連接的一系列兩個(gè)以上霧化噴嘴22在氧歧管36中產(chǎn)生細(xì)微 水霧，優(yōu)選液滴尺寸為約200微米或低于約200微米。噴嘴22圍繞歧管36的圓周布置，并 且將水霧噴射到歧管36中。閥24和管段26將噴嘴22連接到歧管36。氧進(jìn)入歧管36的 有霧的環(huán)境，在那里潤濕的氧水霧被分到一個(gè)或多個(gè)平行的氧管38中。富烴氣體從側(cè)面入口 14進(jìn)入氣體混合器10并且在平行于管38的方向上流入容 器16中?？梢栽O(shè)置導(dǎo)流板62以提供含烴氣體的軸流。當(dāng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)時(shí)，這些起到橫跨管 16的橫截面的均衡循環(huán)氣的流動(dòng)分布的作用。設(shè)置支撐體60以支撐氧管38并且防止管 38的震動(dòng)。濕的氧氣離開管38的遠(yuǎn)側(cè)開口末端并且與富烴氣體混合。隨任一氣流行進(jìn)的 粒子被霧潤濕，從而降低粒子在其撞擊外部包覆管16或氧管38的表面時(shí)的沖擊能。霧還 提高離開粒子的傳熱并且在會(huì)發(fā)生點(diǎn)燃的情況下熄滅點(diǎn)燃。確定管38的長度以將停留時(shí) 間最小化并且減少流動(dòng)漩渦。在圖6中將氧管38中的一根的遠(yuǎn)端64單獨(dú)并且以橫截面顯 示。管38在噴射混合區(qū)66中噴出氧/水霧，在噴射混合區(qū)66中氧氣與流過管38的外周 表面上的含烴氣體混合。噴嘴22優(yōu)選設(shè)計(jì)為產(chǎn)生尺寸在約200微米SMD或低于約200微米SMD的液滴。用于實(shí)施例1-3的設(shè)計(jì)的合適噴嘴是豬尾型噴嘴，可商購自BETE FogNozzle, Inc.，Greenfield，MA，或 Spraying Systems Co.，Wheaton IL?？梢允褂闷渌鼑娮欤?旋式針閥(spiral pintle)噴嘴、空心圓錐壓力旋渦噴嘴和超聲霧化噴嘴。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于產(chǎn)生水霧的水的溫度為環(huán)境溫度。在一個(gè)備選實(shí)施方案中，將水加熱至高于環(huán)境。例如，將水加熱至含烴氣流的溫度。在E0生產(chǎn)情況下，烴循環(huán)氣 流的溫度典型介于約35-40攝氏度和65-70攝氏度之間。向噴射噴嘴供給的水可以處于環(huán) 境溫度，或是已加熱至介于35和70攝氏度之間的溫度的水。 盡管目前具體描述了優(yōu)選實(shí)施方案，但是在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下，可以 進(jìn)行從所公開的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)的變化。所有涉及本發(fā)明范圍的問題應(yīng)當(dāng)參照后附權(quán)利要 求確定。
權(quán)利要求
在用于含烴氣體的氣相部分氧化的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，一種用于將所述含烴氣體與含氧氣體混合的方法，所述方法包括下列步驟提供氣體混合器，所述氣體混合器用于將所述含氧氣體與所述含烴氣體混合；將水霧引入到所述氣體混合器中；和將所述含氧氣體與所述含烴氣體在所述水霧的存在下混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體混合器包括烴氣歧管，并且其中所述引 入步驟包括將水霧供給到所述烴氣歧管的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述水霧由一個(gè)或多個(gè)噴嘴形成，所 述一個(gè)或多個(gè)噴嘴設(shè)計(jì)為產(chǎn)生尺寸處于約200微米SMD或小于約200微米SMD的液滴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述含氧氣體通過安置于所述氣體 混合器內(nèi)的多根氧管引入到所述氣體混合器中，并且其中還將所述水霧通過多根水霧管引 入到所述氣體混合器中，所述水霧管的近端與水源連接，并且外圍端具有噴嘴，其中多根氧 管中的每一根具有同心地位于其中的水霧管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述含氧氣體通過安置于所述氣體 混合器內(nèi)的多根氧管引入到所述氣體混合器中，并且其中還將所述水霧通過多根水霧管引 入到所述氣體混合器中，所述水霧管的近端與水源連接，并且外圍端具有噴嘴，其中所述水 霧管鄰近所述氧管位于所述氣體混合器內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括從所述混合的烴氣和氧氣 回收水的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述含烴氣體包括含乙烯的氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣體混合器包括接收含氧氣體的 流的氧氣歧管，并且其中所述引入步驟包括將水霧向所述氧氣歧管供給的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述水霧通過一個(gè)或多個(gè)噴嘴形成，所述一個(gè)或 多個(gè)噴嘴設(shè)計(jì)為產(chǎn)生尺寸處于約200微米SMD或小于約200微米SMD的液滴。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的方法，其中所述氧歧管通過多根氧管與混合室 連接，所述氧管將含氧氣體和所述霧傳導(dǎo)至所述混合室，在所述混合室將所述含烴氣體引 入到所述混合室中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3或6-10中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括下列步驟在多根氧管中將所述含氧氣體傳導(dǎo)至所述氣體混合器的混合室中，并且其中所述引入步驟包括下列步驟(1)提供多根水霧管，所述水霧管的近端與水源連 接，并且外圍端具有噴嘴，(2)將水霧管同心地安置于所述氧管的每一根內(nèi)，和(3)引導(dǎo)水 通過所述水霧管并且用所述噴嘴產(chǎn)生水霧。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述噴嘴選自由下列各項(xiàng)組成的噴嘴的組螺 旋式針閥噴嘴、豬尾噴嘴、空心圓錐壓力旋渦噴嘴和超聲霧化噴嘴。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中所述氧管具有遠(yuǎn)側(cè)開口末端，氧 氣通過所述遠(yuǎn)側(cè)開口末端流出所述氧管，并且其中所述噴嘴在鄰近所述氧管的遠(yuǎn)端的位置 位于所述氧管內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括在多根氧管中將所述含氧氣體 傳導(dǎo)到所述氣體混合器的混合室中的步驟，并且其中將所述水霧通過多根水霧管引入到所述氣體混合器中，所述水霧管的近端與水源 連接，并且外圍端具有噴嘴，其中所述水霧管鄰近所述氧管位于所述混合室內(nèi)。
15.在用于含烴氣體的氣相部分氧化的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的氣體混合器中，改進(jìn)包括提供用于在所述氣體混合器中產(chǎn)生水霧的裝置，其中在所述氣體混合器中將含氧氣體 與所述含烴氣體在所述水霧的存在下混合。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的改進(jìn)，其中所述氣體混合器還包括烴氣歧管、水供給、與所 述水供給連接的水霧產(chǎn)生裝置，并且其中所述水霧產(chǎn)生裝置產(chǎn)生向所述烴氣歧管供給的水 霧。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的改進(jìn)，其中所述水霧產(chǎn)生裝置設(shè)計(jì)為產(chǎn)生尺 寸處于約200微米SMD或小于約200微米SMD的液滴。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)，其中所述氣體混合器還包括多根位于所述氣體混合器內(nèi)的氧管，所述含氧氣體通過所述多根氧管引入到所述氣體 混合器中，并且其中所述用于產(chǎn)生水霧的裝置包括多根水霧管，所述水霧管的近端與水源連接，并且 外圍端具有噴嘴，其中所述多根氧管的每一根具有同心地位于其中的水霧管。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)，其中所述氣體混合器還包括多根位于所述氣體混合器內(nèi)的氧管，所述含氧氣體通過所述多根氧管引入到所述氣體 混合器中，并且其中所述用于產(chǎn)生水霧的裝置包括多根水霧管，所述水霧管的近端與水源連接，并且 外圍端具有噴嘴，其中所述水霧管鄰近所述氧管安置于所述氣體混合器內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-19中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)，所述改進(jìn)還包括從所述混合的烴氣和 氧氣回收水的處理站。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-19中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)，其中所述含烴氣體包括含乙烯的氣體。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-22中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)，其中所述氣體混合器還包括接收氧氣 的流的氧氣歧管，并且其中所述用于產(chǎn)生水霧的裝置包括水霧產(chǎn)生裝置，所述水霧產(chǎn)生裝 置產(chǎn)生水霧并且將所述水霧供給到所述氧氣歧管中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的改進(jìn)，其中所述水霧產(chǎn)生裝置設(shè)計(jì)為產(chǎn)生尺寸處于約200 微米SMD或小于約200微米SMD的液滴。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的改進(jìn)，所述改進(jìn)還包括多根氧管，所述氧管將所述氧歧管 與混合室連接，所述氧管將含氧氣體和所述霧從所述氧歧管傳導(dǎo)至所述混合室。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的改進(jìn)，其中所述氣體混合器還包括混合室；多根氧管，所述多根氧管將氧氣傳導(dǎo)到所述氣體混合器的所述混合室中；其中所述用于產(chǎn)生水霧的裝置包括多根水霧管，所述水霧管的近端與水源連接，并且 外圍端具有噴嘴；其中水霧管同軸地位于所述氧管的每一根內(nèi)；并且其中引導(dǎo)水通過所述水霧管并且通過所述噴嘴產(chǎn)生水霧。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的改進(jìn)，其中所述噴嘴選自由下列各項(xiàng)組成的噴嘴的組螺 旋式針閥噴嘴、豬尾噴嘴、空心圓錐壓力旋渦噴嘴和超聲霧化噴嘴。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或權(quán)利要求26所述的改進(jìn)，其中所述氧管具有遠(yuǎn)側(cè)開口末端，氧 氣通過所述遠(yuǎn)側(cè)開口末端流出所述氧管，并且其中所述噴嘴在鄰近所述氧管的遠(yuǎn)端的位置 位于所述氧管內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的改進(jìn)，其中所述氣體混合器還包括 混合室；和多根氧管，所述多根氧管將含氧氣體傳導(dǎo)到所述氣體混合器的所述混合室中； 其中所述用于產(chǎn)生水霧的裝置包括多根水霧管，所述水霧管的近端與水源連接，并且 外圍端具有噴嘴；其中所述水霧管鄰近所述氧管位于所述混合室內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中用于產(chǎn)生所述水霧的水處于環(huán)境溫度。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中將用于產(chǎn)生所述水霧的水加熱至高 于環(huán)境溫度的 溫度。
31.根據(jù)權(quán)利要求15-28中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)，其中用于產(chǎn)生所述水霧的水處于環(huán)境溫度。
32.根據(jù)權(quán)利要求15-28中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)，其中將用于產(chǎn)生所述水霧的水加熱至 高于環(huán)境溫度的溫度。
全文摘要
含烴氣體在氣體混合器中在水霧的存在下與含氧氣體混合。水霧圍繞并且接觸在含氧氣流或含烴氣流中夾帶的粒子。通過起到用于由這種粒子與氣體混合器內(nèi)的結(jié)構(gòu)的有力碰撞而導(dǎo)致的熱的接收體的作用，水起到抑制和防止烴氣在混合器中點(diǎn)燃的作用。水霧還起到熄滅由這種碰撞導(dǎo)致的點(diǎn)燃的作用。水霧可以以許多不同構(gòu)造引入所述氣體混合器中，包括經(jīng)由噴嘴將霧噴射到烴氣歧管或氧氣歧管中，噴嘴鄰近供氧管的末端安置于氣體混合器內(nèi)，和噴嘴共軸地安置于氣體混合器中的供氧管內(nèi)。
文檔編號(hào)C07D301/08GK101848760SQ200880115018
公開日2010年9月29日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者克里斯托弗·P·克里斯坦森, 勞倫斯·G·布里頓, 哈維·E·安德烈森, 托馬斯·J·克林, 查爾斯·W·利普, 約翰·R·邁爾, 維克多·R·菲伊, 邁克爾·J·蘭吉奇, 邁克爾·L·哈欽森 申請人:陶氏技術(shù)投資有限公司