專利名稱：制備乙炔和合成氣的方法和裝置的制作方法
制備乙炔和合成氣的方法和裝置發(fā)明描述本申請(qǐng)通過(guò)引用并入于2010年11月11日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/412，406。本發(fā)明涉及一種通過(guò)在反應(yīng)器中部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的改進(jìn)方法，其中將含烴料流和含氧料流供入所述反應(yīng)器中；還涉及一種用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置。部分氧化烴的高溫反應(yīng)通常在由混合單元、燃燒器和驟冷單元構(gòu)成的反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行。在高溫范圍內(nèi)實(shí)施該部分氧化的一個(gè)實(shí)例是通過(guò)部分氧化烴而制備乙炔和合成氣。這描述于例如 DE875198、DE1051845、DE1057094 和 DE4422815 中。這些文獻(xiàn)闡述了通常用于BASF-Sachsse_Bartholom6乙炔法中的混合器/燃燒器區(qū)段/燃燒空間/驟冷組合，在下文中，當(dāng)指該組合時(shí)，簡(jiǎn)稱為“反應(yīng)器”。在該方法中，將原料如天然氣和氧氣分開(kāi)加熱通常至高達(dá)600° C。在混合區(qū)中，使反應(yīng)物強(qiáng)力混合，并在流經(jīng)燃燒器區(qū)段之后進(jìn)行放熱反應(yīng)。在這些情況下，燃燒器區(qū)段由特定數(shù)目的平行通道 構(gòu)成，其中可燃性氧氣/天然氣混合物的流速高于火焰速率(反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化速率)以防止火焰侵入混合空間。對(duì)金屬燃燒器區(qū)段進(jìn)行冷卻以經(jīng)受熱應(yīng)力。根據(jù)在混合空間中的停留時(shí)間，由于所述混合物的有限熱穩(wěn)定性，產(chǎn)生過(guò)早引燃和再次引燃的風(fēng)險(xiǎn)。此處，術(shù)語(yǔ)“引燃延遲時(shí)間”或“引發(fā)時(shí)間”用于指可燃混合物不經(jīng)歷任何顯著內(nèi)部熱變化的時(shí)間。引發(fā)時(shí)間取決于所用的烴類型、混合狀態(tài)、壓力和溫度。其決定了反應(yīng)物在混合空間內(nèi)的最大停留時(shí)間。反應(yīng)物如烴、液化氣或石油醚(由于合成方法中的提高的產(chǎn)率和/或能力，其使用特別合乎需要)的特征在于相對(duì)高的反應(yīng)性，且因此具有短引發(fā)時(shí)間。用于目前生產(chǎn)規(guī)模的乙炔燃燒器的特征在于其在燃燒空間中具有圓柱形幾何形狀。燃燒器區(qū)段優(yōu)選具有六角形設(shè)置的通道孔。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，在直徑約500_的圓形基底橫截面上以六角形設(shè)置有127個(gè)內(nèi)徑為27_的孔。所用的通道直徑通常為約19-27mm直徑。其中使形成乙炔的部分氧化反應(yīng)的火焰穩(wěn)定的下游燃燒空間同樣具有圓柱形橫截面，水冷卻且就外觀而言對(duì)應(yīng)于短管(例如直徑為180-533mm且長(zhǎng)度為380-450mm)。在燃燒空間側(cè)上的燃燒器區(qū)段表面的高度處，將所謂的輔助氧氣供入反應(yīng)空間中。這確保了火焰穩(wěn)定并因此確?；鹧娓康南薅ň嚯x和因此通過(guò)驟冷單元確保反應(yīng)開(kāi)始與反應(yīng)終止的限定距離。由燃燒器區(qū)段和燃燒空間構(gòu)成的整個(gè)燃燒器借助法蘭懸掛于具有相對(duì)大橫截面的驟冷容器的頂部。在燃燒空間的排出面高度處，在其圓周外側(cè)將驟冷噴嘴安裝在一個(gè)或多個(gè)驟冷分布器環(huán)中，所述環(huán)借助或不借助霧化介質(zhì)將驟冷介質(zhì)(例如水或油)霧化，并注入以與主要流動(dòng)方向近似呈直角地離開(kāi)燃燒空間的反應(yīng)氣體中。該直接驟冷的任務(wù)是極其快速地將反應(yīng)流冷卻至約100° C (水驟冷)和200° C (油驟冷)，從而凍結(jié)進(jìn)一步的反應(yīng)，尤其是所形成的乙炔的分解。驟冷射流的范圍和分布理想地使得在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)基本均勻的熱分布。用于目前生產(chǎn)規(guī)模的乙炔燃燒器的特征在于燃燒空間的圓柱形幾何形狀。借助擴(kuò)散器將原料預(yù)混并經(jīng)由呈六角形設(shè)置的通道孔供入燃燒器區(qū)段中以避免反混。在已知方法中，將原料在具有相對(duì)大容積和高預(yù)熱溫度的混合擴(kuò)散器中預(yù)混。所述工業(yè)方法不僅形成乙炔，而且必不可少地形成氫氣、一氧化碳和煙灰。在火焰前段形成的煙灰顆粒可作為核粘合至所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面，其然后導(dǎo)致焦炭層的生長(zhǎng)、沉積和燒結(jié)(anbackung)，這對(duì)所述方法的效率產(chǎn)生不利影響。在用油和水驟冷的現(xiàn)有生產(chǎn)方法中，這些沉積物通過(guò)在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面區(qū)域中借助推料單元(Stocherreinrichtung)機(jī)械清潔而定期清除。為此,必須對(duì)推料單兀進(jìn)行復(fù)雜控制(Ullmann，s Encyclopediaof Industrial Chemistry,第 5 版，第Al卷，第97-144頁(yè))，此外，該機(jī)制的具體使用時(shí)間受到燃燒空間中的熱應(yīng)力的限制。不乏避免在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)表面上的焦炭層焙燒的缺點(diǎn)的嘗試。例如，DE2307300的教導(dǎo)公開(kāi)了在最高溫度和驟冷位置之間的區(qū)域中向反應(yīng)器中注入氣態(tài)物質(zhì)(權(quán)利要求1)。這旨在導(dǎo)致使所添加的氣體與自由基發(fā)生反應(yīng)，從而旨在減少焦炭的形成(說(shuō)明書(shū)第8頁(yè)第2段)。DE3904330A1描述了一種通過(guò)熱分解乙炔而制備乙炔黑的方法。在該方法(其明顯不同于制備乙炔的方法(例如不存在部分氧化))中提及任選引入惰性氣流。DE1148229描述了一種操作熱解室以處理烴的方法，其中提供用蒸汽清潔，并推測(cè)壁的冷卻導(dǎo)致水幕(權(quán)利要求1)。沒(méi)有給出與實(shí)施清潔的方式有關(guān)的進(jìn)一步信息。所述方法并非部分氧化(POx)，所引入的清潔介質(zhì)為液態(tài)水，且未提供氧化劑(例如氧氣)與清潔介質(zhì)的額外混合。此外，僅在所述熱解室的軸向剖面的最多一個(gè)位置處注入清潔介質(zhì)。DE2007997描述了推測(cè)反應(yīng)室內(nèi)壁上的油膜如何防止結(jié)焦(第2頁(yè)第I段)。然而，燃燒空間中的油膜自 身就傾向于結(jié)焦。因此，由于該挑戰(zhàn)，可排除含烴(礦物)油作為清潔介質(zhì)。然而，所引文獻(xiàn)中所公開(kāi)的防止或減少不希望的焦炭形成的方法就制備乙炔的方法的有效性而言是不令人滿意的。例如，正如所述的那樣，一些文獻(xiàn)涉及條件完全不同且不具有適用性的其他反應(yīng)。例如，本發(fā)明方法中的部分氧化就特性而言非常必須:停留時(shí)間起著特別主要的作用，反應(yīng)的終止必須非常精確，且外來(lái)物質(zhì)的添加(包括例如清潔氣體或氧化劑)可使反應(yīng)非?？焖俚剡M(jìn)行(就其位置以及速率而言)，因此導(dǎo)致產(chǎn)率損失。此外，通常就所要解決的技術(shù)問(wèn)題而言，現(xiàn)有技術(shù)僅涉及工業(yè)構(gòu)造的一般性描述。此外，現(xiàn)有技術(shù)涉及解釋在區(qū)劃燃燒空間的側(cè)表面上結(jié)焦，而非在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)表面(其通常垂直于這些側(cè)表面)上結(jié)焦。此外，沒(méi)有給出與流體動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)技術(shù)有關(guān)且基于此可使清潔介質(zhì)有效最少化且因此可使操作成本最低并優(yōu)化產(chǎn)物收率的幾何結(jié)構(gòu)規(guī)格。因此，本發(fā)明的目的是尋找一種部分氧化烴的改進(jìn)方法，其以就工藝技術(shù)而言的簡(jiǎn)單方式抑制了在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)的表面上燒結(jié)和沉積的物料，從而無(wú)需機(jī)械清潔該燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)的表面，且因此無(wú)需借助經(jīng)受高熱應(yīng)力且難以控制的機(jī)械推料單元定期清除。因此，已發(fā)現(xiàn)了一種通過(guò)用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的方法，該方法包括首先分別預(yù)熱包括含烴料流和含氧料流的起始?xì)怏w，然后將其在混合區(qū)中混合，在其流經(jīng)燃燒器區(qū)段后，使其在燃燒空間中反應(yīng)，然后快速冷卻產(chǎn)物，其中所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面被清潔氣流所覆蓋，并將該清潔氣流借助數(shù)個(gè)孔引導(dǎo)通過(guò)所述燃燒器區(qū)段，其中所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與該燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的這些孔的數(shù)目的平均比值為5-100cm2。本發(fā)明方法可適用于通過(guò)部分氧化制備乙炔和/或合成氣的公知方法中。合適的烴原料優(yōu)選包括鏈烷烴、鏈烯烴、天然氣、石油醚，及其與例如CO2、合成氣的混合物。所述含氧氣體可例如經(jīng)由氧氣或者包含氧氣和例如C02、H20、N2和/或稀有氣體的混合物提供。

圖1顯示了本發(fā)明燃燒器的細(xì)節(jié)。這顯示了具有兩種孔的燃燒器區(qū)段⑴的燃燒空間側(cè)上的表面，其能將料流供入燃燒空間中。顯示孔(2)用于供應(yīng)原料混合物，且孔(3)用于供應(yīng)清潔氣體，其中保持所述用于清潔氣體的孔的自由橫截面小于用于原料混合物的孔的自由橫截面。所述孔優(yōu)選具有圓形橫截面，但也可使用其他幾何形狀。由圖1可看出，就區(qū)域部分而言，應(yīng)認(rèn)為用于清潔氣體的孔數(shù)優(yōu)選超過(guò)用于原料混合物的孔數(shù)。參照?qǐng)D1，也可解釋術(shù)語(yǔ)“燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域”。這為其中所示的陰影區(qū)域。其由所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的初始表面區(qū)域減去由于用于原料混合物的孔而缺少的區(qū)域部分得到。根據(jù)本發(fā)明，孔(3)的數(shù)目可相對(duì)于所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面部分而變化。例如，可特別理想地在外壁附近(即所述燃燒空間的邊界壁，其通常與所述燃燒器區(qū)段的表面成直角)提供更高密度的用于清潔氣體的那些孔(3)，從而通過(guò)提高清潔氣體供應(yīng)而抵消該相對(duì)冷區(qū)域附近(其中存在增大的焦炭形成風(fēng)險(xiǎn))中的不希望的結(jié)焦作用。在這種情況下，在邊緣區(qū)域中供應(yīng)的清潔氣體的體積流速可優(yōu)選為清潔氣體平均體積流速的1.2-10倍(可容易地通過(guò)考慮經(jīng)由所有孔3的所有清潔氣體進(jìn)料的平均值而確定)。此處，邊緣區(qū)域應(yīng)理解為意指燃燒空間徑向尺寸外部的約10-20%(在圓形橫截面的情況下，該尺寸對(duì)應(yīng)于直徑)。為了確定“燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的這些孔數(shù)目的平均比值”，進(jìn)行總體評(píng)估。在這種情況下，該比值由燃燒器區(qū)段的總有效表面區(qū)域(燃燒空間側(cè))與用于清潔介質(zhì)的孔的總數(shù)得到。該平均比值為5-lOOcm2，優(yōu)選為5-50cm2。正如已在上文所述的那樣，該比值可在燃燒器區(qū)段的表面區(qū)域上變化。因此，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行清潔的燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面包括所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域(燃燒空間側(cè))減去由于用于清潔氣體的孔而缺少的區(qū)域部分。根據(jù)本發(fā)明，防止了煙灰在該表面上結(jié)焦和生長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明，用于該目的的清潔氣流經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料管線供應(yīng)至燃燒器區(qū)段中的相應(yīng)孔，并在所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面處排出。本發(fā)明方法的一個(gè)主要目的是使引入的清潔料流量最小化，從而防止顯著偏離原料的化學(xué)計(jì)量比(這可降低乙炔產(chǎn)率)。此外，出于經(jīng)濟(jì)可行性的原因，應(yīng)降低清潔介質(zhì)的用量。同時(shí)，此處在防止在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面結(jié)焦中應(yīng)保持高效率。為了獲得該效果，應(yīng)在所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上確?；揪鶆虻那鍧嵞?。設(shè)計(jì)方案的一個(gè)實(shí)例可參見(jiàn)圖2。這再次顯示了本發(fā)明裝置的細(xì)節(jié)。這顯示具有用于供應(yīng)原料混合物的孔⑵和用于供應(yīng)清潔氣體的孔⑶的燃燒器區(qū)段⑴的燃燒空間側(cè)的表面。這些孔⑶的末端(即朝向燃燒空間(6)的一端)通過(guò)用于清潔氣體的分布器設(shè)備⑷相連。箭頭(5)表示清潔氣體的分布方向。在優(yōu)選實(shí)施方案 中，將所添加的大部分清潔氣體沿燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面平行傳導(dǎo)。此處，理想的比例為20-100體積％，特別是70-100體積％。此處，可能特別理想的是將離開(kāi)所述分布器設(shè)備的清潔氣流借助優(yōu)選均勻設(shè)置在所述分布器外圓周上的多個(gè)開(kāi)孔相對(duì)于進(jìn)料管線的中心軸而言徑向分布，這確保了清潔氣體在所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上均勻(優(yōu)選平行)分布。在這種情況下，分布器設(shè)備優(yōu)選具有至少3個(gè)用于排出清潔氣體的開(kāi)孔，但此處通常存在顯著更多的開(kāi)孔以獲得(徑向)分布的良好均化效果。由于該特定設(shè)置，清潔膜與待清潔的燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面直接且均勻連接，這是最有效的防止煙灰顆粒滲入該壁中的方式。此外，所述清潔膜相對(duì)于待清潔的燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面平行流出將進(jìn)入的煙灰顆粒沿用于供應(yīng)原料混合物的孔的方向傳輸，且它們?cè)谄渲挟a(chǎn)生的火焰中轉(zhuǎn)化，根據(jù)本發(fā)明，這同樣也有助于防止在燃燒區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上燒結(jié)。在所述清潔氣體的添加中，優(yōu)選添加0.05-lm3 (STP) /小時(shí).孔，更優(yōu)選
0.1-0.6m3(STP)/小時(shí).孔。這些值首先由清潔介質(zhì)的高排出速率且因此其高動(dòng)量(50-200m/s)的本發(fā)明規(guī)格決定，其次由有限的排出孔(直徑約0.1-1mm)的生產(chǎn)規(guī)格、清潔介質(zhì)的最小量的經(jīng)濟(jì)要求和原料化學(xué)計(jì)量比的僅最小的波動(dòng)的工藝有關(guān)規(guī)格決定。在這些前體下，發(fā)現(xiàn)清潔孔的密度為5-lOOcm2/孔是理想的。在優(yōu)選實(shí)施方案中，所述清潔氣體就所述燃燒器區(qū)段的全部有效表面區(qū)域而言，可以以不同量供應(yīng)，其中優(yōu)選在燃燒空間的邊界壁附近供應(yīng)較高的量。這能進(jìn)一步減少煙灰沉積，因?yàn)樵谙鄬?duì)較冷區(qū)域如所述邊界壁的附近的結(jié)焦傾向較高。對(duì)分布器設(shè)備(4)的構(gòu)造而言，不同構(gòu)造是可能的。例如，可使用球形、金字塔形、圓錐形或立方體幾何形狀。例如，金字塔幾何形狀可能也是特別理想的，此時(shí)塔尖與燃燒空間方向?qū)?zhǔn)。通過(guò)所述分布器設(shè)備中的小孔的合適設(shè)置，可相應(yīng)地引入清潔氣體。例如，通過(guò)在所述分布器設(shè)備中適當(dāng)設(shè)置這些小孔，可考慮相對(duì)于燃燒器區(qū)段表面而言主要為平行流動(dòng)的方案的優(yōu)選要求。通常，這些小孔的尺寸應(yīng)保持最小，同時(shí)還應(yīng)注意所給的清潔氣體壓力。根據(jù)本發(fā)明，分布器體(4)的多個(gè)或全部排出開(kāi)孔緊鄰待清潔的燃燒器區(qū)段表面(也可參見(jiàn)例如圖2)。`在本發(fā)明的方法中，根據(jù)所用的清潔介質(zhì)，所希望的清潔原理可基于兩種不同的機(jī)理，二者也可聯(lián)合起作用，從而導(dǎo)致特定的協(xié)同增效作用。第一種為如上文所述的流動(dòng)邊界層的純脈沖式清潔。這導(dǎo)致避免了固體焦炭/煙灰顆粒的滲入以及煙灰/焦炭層的粘附和生長(zhǎng)。清潔膜在清潔表面(燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面)上的速率優(yōu)選應(yīng)盡可能高，以防止循環(huán)出反應(yīng)區(qū)的煙灰顆粒粘附至所述表面。第二，清潔介質(zhì)可在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面附近產(chǎn)生氧化性氣氛，這借助存在于所述清潔介質(zhì)中的氧化劑通過(guò)轉(zhuǎn)化/燃燒/氧化可能的雜質(zhì)而防止煙灰/焦炭的生長(zhǎng)/粘附，或者使其形成減緩至出于動(dòng)力學(xué)原因而防止固相形成的程度。根據(jù)本發(fā)明，可使用任何清潔介質(zhì)以產(chǎn)生清潔脈沖，優(yōu)選氧氣。清潔介質(zhì)的溫度優(yōu)選在500° C以下，更優(yōu)選為100-300° C。就此而言，所述溫度與清潔介質(zhì)進(jìn)入燃燒空間的入口溫度有關(guān)。在上述氧化性清潔作用的情況下，對(duì)于給定工藝技術(shù)邊界條件而言，優(yōu)選的清潔氣體為潛在氧化性介質(zhì)，優(yōu)選蒸汽、氧氣、C02、CO及其混合物以及與其他惰性組分的混合物。也可理想地使用空氣作為清潔介質(zhì)。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選構(gòu)造中，燃燒空間的內(nèi)壁額外被清潔氣流所覆蓋。這使得所述方法的總體效率進(jìn)一步提高，這是因?yàn)橐部捎纱擞行У窒摫诘慕Y(jié)焦。合適的清潔介質(zhì)基本與上述原料相同。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種適于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置。這包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括具有用于乙炔生產(chǎn)的燃燒空間的燃燒器區(qū)段，所述燃燒器區(qū)段具有用于供應(yīng)清潔氣流以清潔所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面的孔，所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與該燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的這些孔的數(shù)目的平均比值為5-lOOcm2。本發(fā)明方法可防止在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上結(jié)殼，這可避免機(jī)械清潔操作，例如使用推料單元。因此以長(zhǎng)效方式確保任意相關(guān)尺寸且導(dǎo)致麻煩的固體顆粒不進(jìn)入氣流中。在本發(fā)明方法的優(yōu)選構(gòu)造中，這可使得在反應(yīng)后借助下游熱交換器回收所述氣體中所存在的大部分熱量。在這種情況下，優(yōu)選將該獲得的能量用于產(chǎn)生蒸汽。優(yōu)選地，用于產(chǎn)生蒸汽的大部分熱量可由此由所產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體回收。合適的熱交換器例如為管殼式熱交換器。此處，不同于常規(guī)方法，優(yōu)選在反應(yīng)后不將所述氣流冷卻(驟冷)至100° C(在水驟冷中)或200° C(在油驟冷中)，而是快速冷卻至600-1000° C。這不會(huì)導(dǎo)致乙炔由于進(jìn)一步反應(yīng)而使產(chǎn)率發(fā)生任何顯著損失。隨后，將該熱產(chǎn)物氣體供入熱交換器中，在其中將所述氣體進(jìn)一步冷卻。釋放出的能量用于熱回收。所述熱交換器優(yōu)選為蒸汽鍋爐，其中所述產(chǎn)物氣體進(jìn)一步間接冷卻，且在第二側(cè)產(chǎn)生蒸汽，所述蒸汽然后可商業(yè)應(yīng)用或者用于操作目的。這顯著提高了本方法的效率。本發(fā)明方法構(gòu)造中的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于，可在下游直接連接熱交換器，這是因?yàn)樵谶@種情況下不存在導(dǎo)致問(wèn)題的固體沉積物。除了將在產(chǎn)物氣體的冷卻中所釋放出的能量用于產(chǎn)生蒸汽之外，還存在在所述制備乙炔和合成氣的方法過(guò)程中使用該能量的其他機(jī)會(huì)。該工藝方案無(wú)法經(jīng)濟(jì)地在現(xiàn)有方法中實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)樵诂F(xiàn)有機(jī)械清潔方法的清潔期間，煙灰和焦炭片與燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面剝離，沿?zé)峤粨Q器的方向傳輸并對(duì)其造成機(jī)械或摩擦破壞 或?qū)⑵渫耆虿糠侄氯Ｅc此相比，根據(jù)本發(fā)明可完全抑制焦炭和煙灰在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上沉積。本發(fā)明方法提供了一種在通過(guò)部分氧化制備乙炔和/或合成氣中有效減少或者甚至防止在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上的結(jié)殼和焦炭燒結(jié)的操作簡(jiǎn)單且有效的方式。由于上述本發(fā)明特征，此處已可使用相對(duì)少的清潔氣流有效防止結(jié)殼，而不對(duì)所述反應(yīng)的效率造成持久損害。此時(shí)，在優(yōu)選實(shí)施方案中，可有利地在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面的各區(qū)域中添加不同量的清潔氣體供應(yīng)，這進(jìn)一步提高了效率。通過(guò)適當(dāng)選擇清潔介質(zhì)，不僅可產(chǎn)生基于清潔料流脈沖的“純清潔操作”，而且任選還優(yōu)選產(chǎn)生可進(jìn)一步減少沉積物的氧化性氣氛。
實(shí)施例此處，借助實(shí)施例考慮現(xiàn)有技術(shù)的用于乙炔合成的燃燒器區(qū)段/燃燒空間/驟冷(“標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器”)的操作與本發(fā)明的具有燃燒器區(qū)段的反應(yīng)器操作之間的比較。實(shí)施例1出于測(cè)試目的，在常規(guī)軸向和徑向火焰穩(wěn)定化下操作標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器。燃燒空間構(gòu)造為水冷式。
所用具有燃燒器的反應(yīng)器直徑延伸至180mm。燃燒器區(qū)段構(gòu)造有具有19個(gè)內(nèi)徑為27mm且呈六角形設(shè)置的孔。所述標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器以及下文所述的所有反應(yīng)器均在這些反應(yīng)條件下操作: 天然氣體積流速:600m3 (STP) /h籲氧氣流與天然氣流的比值=0.62 所述氣體的預(yù)熱溫度:550° C
.乙炔(體積):6.4體積％在所給測(cè)試條件下，在操作約20小時(shí)后，在出現(xiàn)火焰穩(wěn)定性問(wèn)題之后，所述標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器必須停車。當(dāng)檢查所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面時(shí)，可發(fā)現(xiàn)在所述標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器中在燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上產(chǎn)生厚度為數(shù)厘米的焦炭層。可測(cè)得燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上的焦炭層生長(zhǎng)速率為2mm/h。

實(shí)施例2為了進(jìn)行對(duì)比，使用具有燃燒器區(qū)段的本發(fā)明反應(yīng)器，其中所述燃燒器區(qū)段被清潔氣流所覆蓋，其中所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與該燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的孔數(shù)目的平均比值為7cm2。借助分布器設(shè)備平行于所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面且相對(duì)于該燃燒器區(qū)段中用于供入清潔氣流的孔的中心軸而言徑向地供應(yīng)90%清潔氣流。根據(jù)本發(fā)明，所述清潔氣流由氧氣構(gòu)成。在具有燃燒器區(qū)段的本發(fā)明反應(yīng)器的操作期間，在20小時(shí)的操作時(shí)間內(nèi)，在所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上不存在沉積物。因此，所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面上的焦炭層的生長(zhǎng)速率為Omm/h。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的方法，包括首先分別預(yù)熱包括含烴料流和含氧料流的起始?xì)怏w，然后將其在混合區(qū)中混合，且在其流經(jīng)燃燒器區(qū)段后，使其在燃燒空間中反應(yīng)，然后快速冷卻產(chǎn)物，其中所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面被清潔氣流所覆蓋，并將該清潔氣流借助數(shù)個(gè)孔引導(dǎo)通過(guò)所述燃燒器區(qū)段，其中所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與該燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的這些孔的數(shù)目的平均比值為5-lOOcm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與該燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的這些孔的數(shù)目的平均比值為5-50cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中借助分布器設(shè)備使傳導(dǎo)通過(guò)所述孔的清潔氣流偏轉(zhuǎn)，從而使得70-100體積％的所供應(yīng)清潔氣流與所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面平行傳導(dǎo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中將離開(kāi)所述分布器設(shè)備的清潔氣流相對(duì)于供料管線的中心軸而言徑向分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中所述清潔氣流就所述燃燒區(qū)段的全部有效表面區(qū)域而言以不同量供應(yīng)，其中較高的量在所述燃燒空間的邊界壁的附近供應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中所用清潔介質(zhì)為蒸汽、氧氣或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其中所述燃燒空間的內(nèi)壁額外被清潔氣流所覆至JHL ο
8.一種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法的裝置，其包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括具有用于乙炔生產(chǎn)的 燃燒空間的燃燒器區(qū)段，所述燃燒器區(qū)段具有用于供應(yīng)清潔氣流以清潔所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面的孔，所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與該燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的這些孔的數(shù)目的平均比值為5-lOOcm2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過(guò)用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的方法，該方法包括首先分別預(yù)熱包括含烴料流和含氧料流的起始?xì)怏w，然后將其在混合區(qū)中混合，且在其流經(jīng)燃燒器區(qū)段后，使其在燃燒空間中反應(yīng)，然后快速冷卻產(chǎn)物，所述方法的特征在于所述燃燒器區(qū)段的燃燒空間側(cè)上的表面被清潔氣流所覆蓋，并將該清潔氣流借助多個(gè)孔引導(dǎo)通過(guò)所述燃燒器區(qū)段，其中所述燃燒器區(qū)段的有效表面區(qū)域與該燃燒器區(qū)段中用于清潔氣流的這些孔的數(shù)目的平均比值為5-100cm2。
文檔編號(hào)F23D14/62GK103249669SQ201180058369
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者M·魯斯, D·格羅斯施密德特, P·倫茨, M·威卡瑞, H·諾豪瑟爾, K·R·埃爾哈特, C·魏歇特 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司