專利名稱：可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合器，并涉及用于制造混合氣體的方法。
背景技術(shù)：
可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體被用于多種反應(yīng)過程。例如，已知通過將作為可燃?xì)怏w的烴類氣體例如甲烷與助燃?xì)怏w例如氧混合得到的混合氣體用于制造一氧化碳和氫的歧化反應(yīng)。還已知通過將包括氫的可燃?xì)怏w與包括氧的載氣混合得到的混合氣體用于制造過氧化氫的氧化反應(yīng)，并進(jìn)一步用于用過氧化氫使烯烴環(huán)氧化的環(huán)氧化反應(yīng)。作為可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w的混合設(shè)備，例如，已知有具有向其提供可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合容器的混合設(shè)備，其中混合容器填充有填料，以形成許多窄的氣體通道，并增加流過混合容器的氣體的流動(dòng)速度(參見JP2009-29680A)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題當(dāng)通過傳統(tǒng)的混合設(shè)備混合可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w時(shí)，存在著在混合過程中可能發(fā)生燃燒反應(yīng)的擔(dān)心，并存在著燃燒反應(yīng)蔓延的擔(dān)心。為了實(shí)現(xiàn)更為安全的混合，要求有即使發(fā)生燃燒反應(yīng)也不擔(dān)心燃燒反應(yīng)蔓延的混合設(shè)備。問題的解決手段在這種情況下，作為發(fā)明人對(duì)可燃?xì)怏w(或易燃性氣體)和助燃?xì)怏w(或幫助易燃性氣體燃燒的氣體)的混合設(shè)備加以勤勉思慮的結(jié)果，完成本發(fā)明如下。在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于混合可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合器，所述混合器包括管狀混合部，所述管狀混合部在具有可燃?xì)怏w供給口的一端和具有混合氣體排出口的另一端之間延伸；和助燃?xì)怏w供給管，所述助燃?xì)怏w供給管在管狀混合部的一端和另一端之間插入到管狀混合部內(nèi)，在其末端處關(guān)閉，并且在其鄰近末端側(cè)面(juxta-tip lateral)部分處具有至少一個(gè)助燃?xì)怏w供給口；其中在鄰近末端側(cè)面部分處助燃?xì)怏w供給管的中心軸大體平行于管狀混合部的縱向。在上述混合器中，管狀混合部的縱向可以大體平行于助燃?xì)怏w供給口的孔徑面 (aperture plane)0在上述混合器中，額外地或另外可選地，助燃?xì)怏w供給管在末端和鄰近末端側(cè)面部分之間具有大體流線形的外部形狀。在本發(fā)明另一方面，提供一種用于制造混合氣體的方法，所述方法包括使用根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的混合器；
從位于管狀混合部一端處的可燃?xì)怏w供給口將可燃?xì)怏w供給至管狀混合部內(nèi)；從助燃?xì)怏w供給口將助燃?xì)怏w供給至管狀混合部內(nèi)；在助燃?xì)怏w供給口和管狀混合部的另一端之間混合可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w；從位于管狀混合部另一端處的混合氣體排出口排出由此得到的混合氣體。在上述用于制造混合氣體的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，該方法進(jìn)一步包括控制可燃?xì)怏w向管狀混合部內(nèi)的供給，使得助燃?xì)怏w供給口處的可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度不小于可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度。關(guān)于本發(fā)明的用于制造混合氣體的方法，可燃?xì)怏w可以包括氫，助燃?xì)怏w可以包括氧?？扇?xì)怏w可以進(jìn)一步包括丙烯，和/或可以進(jìn)一步包括惰性組分。發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，提供了一種更為安全的混合器，所述混合器可以在一濃度范圍內(nèi)迅速進(jìn)行混合，以便盡管將可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w混合在一起但仍然防止燃燒反應(yīng)的蔓延。


圖1顯示了本發(fā)明一實(shí)施方案中的混合器；圖1(a)示意性地顯示了混合器的橫截面視圖；圖1(b)示意性地顯示了圖1(a)中X區(qū)的橫截面放大視圖；圖1(c)顯示了與圖 1(b)對(duì)應(yīng)的視圖，并示出鄰近末端側(cè)面部分處助燃?xì)怏w供給管的中心軸C(在圖1(b)和 (c)中，助燃?xì)怏w供給管通過省略其穿過管狀混合部的插入部分而顯示為透視圖)。圖2顯示了 5重量份丙烯和1. 7重量份氫的可燃?xì)怏w(丙烯+H2)、助燃?xì)怏w(氧， O2)和惰性的氣體(氮，N2)的等邊三角坐標(biāo)圖。圖3示意性地顯示了比較例中的混合器的橫截面部分放大視圖。圖4顯示了本發(fā)明另一實(shí)施方案中的混合器；圖4(a)示意性地顯示了混合器的橫截面視圖；圖4(b)示意性地顯示了圖4(a)中X區(qū)的橫截面放大視圖(在圖4(b)中，助燃?xì)怏w供給管通過省略其穿過管狀混合部的插入部分而顯示為透視圖)。以下參考數(shù)字或標(biāo)記表示如下元件1,1'，61…管狀混合部Ia----端Ib…另一端Ic…漸縮部分2…可燃?xì)怏w供給口3…混合氣體排出口4，64…助燃?xì)怏w供給管4a，64a...末端4b…鄰近末端側(cè)面部分如…末端和鄰近末端側(cè)面部分之間的部分5，65…助燃?xì)怏w供給口10，10'…混合器D1，D2...內(nèi)徑X…丙烯+H2 (可燃?xì)怏w的可燃性組分)100體積％
Y…& (助燃?xì)怏w)100體積％？…N2 (可燃?xì)怏w的惰性組分)100體積％A…化學(xué)計(jì)量組成B…極限氧濃度AB線…化學(xué)計(jì)量組成線C…爆炸下限(O2)D…爆炸上限(O2)BC線，BD線…爆炸極限E…要供給的可燃?xì)怏w的組成EY線…操作線F，G…極限濃度H…化學(xué)計(jì)量組成線和操作線的交點(diǎn)實(shí)施方案描述(實(shí)施方案1)現(xiàn)將參考圖1對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方案的混合器和用于制造混合氣體的方法進(jìn)行描述。參考圖1 (a)，在該實(shí)施方案中混合器10設(shè)置有在一端Ia和另一端Ib之間延伸的管狀混合部1 ；和在管狀混合部1的一端Ia和另一端Ib之間插入到管狀混合部1內(nèi)的助燃?xì)怏w供給管4。管狀混合部1是用于將可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w在其中混合的部件，并在一端Ia處具有可燃?xì)怏w供給口 2，和在另一端Ib處具有混合氣體排出口 3。管狀混合部1可以是任意形狀的，只要其在相對(duì)的Ia端和Ib端具有連續(xù)主體即可。管狀混合部1可以具有任意的橫截面形狀和橫截面積，但附圖中作為所述實(shí)施方案示出的管狀混合部1具有大體圓形的橫截面。助燃?xì)怏w供給管4如圖1 (a)所示在管狀混合部1的一端Ia和另一端Ib之間插入到管狀混合部1內(nèi)，并如圖1(b)所示，在其末端如處關(guān)閉，并且在其鄰近末端側(cè)面部分 (末端附近的側(cè)面部分)處具有至少一個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5。如圖1(c)所示，在鄰近末端側(cè)面部分4b處助燃?xì)怏w供給管4的中心軸C(圖1 (c)中的點(diǎn)線虛線(dashed-dotted line) 所示)大體平行于管狀混合部1的縱向。優(yōu)選的是，管狀混合部1的縱向(貫穿一端Ia和另一端Ib的方向)大體平行于助燃?xì)怏w供給口 5的孔徑面。例如，助燃?xì)怏w供給管4如圖 1(a)所示在管狀混合部1的一端Ia和另一端Ib之間插入到管狀混合部1內(nèi)，并可以如圖 1 (c)所示彎曲，使得在鄰近末端側(cè)面部分4b處助燃?xì)怏w供給管4的中心軸C大體平行于管狀混合部1的縱向，優(yōu)選與管狀混合部1同軸，由此一個(gè)或多個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5的孔徑面可以大體平行于管狀混合部1的縱向。一個(gè)或多個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5的數(shù)目可以是至少一個(gè)，但優(yōu)選兩個(gè)或更多個(gè)，以實(shí)現(xiàn)快速混合。當(dāng)有多個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5時(shí)，這些助燃?xì)怏w供給口 5優(yōu)選均勻地位于鄰近末端側(cè)面部分4b的外周。而且，優(yōu)選的是，助燃?xì)怏w供給管4在末端如和鄰近末端側(cè)面部分4b之間的部分如處具有大體流線形的外部形狀(外形)，如圖1(b)所示。助燃?xì)怏w供給管4可以具有不同于該部分如的任意合適的橫截面形狀和橫截面積，但附圖中作為所述實(shí)施方案示出的助燃?xì)怏w供給管4具有大體圓形的橫截面。通常，助燃?xì)怏w供給管4可以裝配有用于控制流過其中的助燃?xì)怏w的流動(dòng)速率的控制閥(附圖未示出)，但這對(duì)于本實(shí)施方案并非必需。使用混合設(shè)備10，將可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w混合在一起?？扇?xì)怏w是包括能夠通過與氧反應(yīng)來燃燒的組分(下文稱作“可燃性組分”)的任何氣體。例如，可燃性組分是氫、包括烯烴的烴類化合物以及它們至少兩種的混合物等。除可燃性組分之外，可燃?xì)怏w還可以進(jìn)一步包括惰性組分，例如氮、水分等。助燃?xì)怏w是包括氧的任何氣體。例如，助燃?xì)怏w是
氧氣、空氣等。使用可燃?xì)怏w輸送裝置(附圖未示出)例如離心式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)、容積式壓縮機(jī)(volume compressor)、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)等，將可燃?xì)怏w從位于一端Ia處的可燃?xì)怏w供給口 2供給至管狀混合部1內(nèi)。另外，將助燃?xì)怏w從助燃?xì)怏w供給口 5通過助燃?xì)怏w供給管4供給至管狀混合部1內(nèi)。以該方式供給的可燃?xì)怏w在管狀混合部1內(nèi)流動(dòng)，當(dāng)可燃?xì)怏w經(jīng)過助燃?xì)怏w供給管4的鄰近末端側(cè)向部分4b的外周時(shí)，與從助燃?xì)怏w供給口 5供給的助燃?xì)怏w相聚在一起。最后，從位于管狀混合部1的另一端Ib處的混合氣體排出口 3，得到可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體。在附圖中，可燃?xì)怏w用標(biāo)有箭頭的虛線(dotted line) 表示，助燃?xì)怏w用標(biāo)有箭頭的點(diǎn)線虛線(dashed-dotted line)表示；混合氣體用箭頭狀白線表示。同時(shí)，如圖3所示，當(dāng)助燃?xì)怏w供給管64是在其末端6 處開放的總管時(shí)，在助燃?xì)怏w供給口 65周圍(末端6 邊緣的下游側(cè))通過可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合形成渦流(在圖3中用螺旋形圖案示意性示出)。該渦流傾向于抑制可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的迅速混合。相反，根據(jù)本實(shí)施方案，由于助燃?xì)怏w供給管4在鄰近末端側(cè)面部分4b處設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5，通過可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合，在一個(gè)或多個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5處不會(huì)形成渦流(參見圖1(b))。結(jié)果，盡管可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w一起混合，混合可以在燃燒反應(yīng)的蔓延得以防止的濃度范圍內(nèi)迅速進(jìn)行，因此很難造成燃燒反應(yīng)的發(fā)生和蔓延，并且實(shí)現(xiàn)了更高的安全性。而且，優(yōu)選地在該實(shí)施方案中，管狀混合部1的縱向大體平行于一個(gè)或多個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5的孔徑面，并因此可以更加迅速地在一個(gè)或多個(gè)助燃?xì)怏w供給口( 處進(jìn)行混合。而且，優(yōu)選地在該實(shí)施方案中，助燃?xì)怏w供給管4在末端如和鄰近末端側(cè)面部分4b 之間的部分4c處具有流線形的外部形狀，并因此可以有效地防止在末端如處形成渦流，因此可以使得燃燒反應(yīng)的發(fā)生和蔓延更加難于造成。此外，在該實(shí)施方案中，優(yōu)選地控制(或調(diào)節(jié))可燃?xì)怏w向管狀混合部內(nèi)的供給， 使得助燃?xì)怏w供給口 5處的可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度不小于可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度。通過以該方式進(jìn)行控制，即使發(fā)生燃燒反應(yīng)，可燃?xì)怏w以不小于燃燒速度的流動(dòng)速度流動(dòng)，因此可以有效地防止燃燒反應(yīng)蔓延。由于“助燃?xì)怏w供給口處的可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度”不小于可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度，即使在助燃?xì)怏w的濃度被視為相對(duì)較高的助燃?xì)怏w供給口 5的附近，燃燒反應(yīng)的發(fā)生和蔓延也傾向于受到抑制。助燃?xì)怏w的濃度越小越優(yōu)選，因?yàn)辄c(diǎn)燃傾向于越困難。助燃?xì)怏w供給口 5處的可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度可以基于所用管狀混合部1的大小和形狀、助燃?xì)怏w供給口 5在管狀混合部1中的位置等來計(jì)算，并可以通過改變來自可燃?xì)怏w供給口 2的可燃?xì)怏w的供給速率(或量)來進(jìn)行控制。
可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度基于混合氣體的組成來計(jì)算。具有某種組成的混合氣體的燃燒速度可根據(jù)已知的球彈技術(shù)(spherical bomb technique)測量， 該技術(shù)描述于"The Burning Velocity Measurement by Means of the Spherical Bomb Technique (通過球彈技術(shù)測量燃燒速度)，，，Tadao TKENO 和 iToshio IIJIMA, Bulletin of the Institute of Space and Aeronautical Science (空間航空科學(xué)協(xié)會(huì)快 艮)，東京大學(xué)，17(1B)，第沈1-272頁，1980。通常，將制備成具有某種組成的混合氣體裝入球彈內(nèi)并點(diǎn)燃；測量壓力隨時(shí)間的變化；由測量結(jié)果計(jì)算燃燒(或灼燒)速度。管狀混合部1的另一端Ib處的可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的組成被視作等于通過將供給的可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w組合產(chǎn)生的組成。在管狀混合部1中在助燃?xì)怏w供給口 5的上游側(cè)(圖1 (a)至(c)中的左側(cè))的氣體組成通常等于供給的可燃?xì)怏w的組成。從微觀尺度的角度而言，助燃?xì)怏w供給口 5下游側(cè)的氣體組成可以取決于流動(dòng)條件(或混合條件)而變化。當(dāng)可燃?xì)怏w不包括惰性組分時(shí)，可以應(yīng)用具有“化學(xué)計(jì)量”組成的燃燒速度作為 “可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度”。“化學(xué)計(jì)量組成”在此是指關(guān)于可燃?xì)怏w中的可燃性組分和助燃?xì)怏w中的氧兩種組分的組成，其中氧以使可燃性組分燃燒所必需的理論量存在。隨著助燃?xì)怏w與可燃?xì)怏w逐漸混合，混合過程中的氣體組成從對(duì)應(yīng)于所供給可燃?xì)怏w的可燃性組分的一種組成朝向?qū)?yīng)于所供給助燃?xì)怏w中氧含量的另一組成移動(dòng)。然后，預(yù)計(jì)當(dāng)氣體組成達(dá)到化學(xué)計(jì)量組成時(shí)，獲得最大燃燒速度，因?yàn)檠鹾壳『锰幱谑箍扇夹越M分燃燒所必需的比例。因此，當(dāng)“在助燃?xì)怏w供給口處的可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度”不小于化學(xué)計(jì)量組成處的燃燒速度時(shí)，燃燒反應(yīng)的蔓延應(yīng)當(dāng)認(rèn)為被充分防止。當(dāng)可燃?xì)怏w包括惰性組分時(shí)，可以應(yīng)用具有某種組成的燃燒速度。在可燃?xì)怏w的可燃性組分、助燃?xì)怏w的氧和可燃?xì)怏w的惰性組分的三組分(體積％)等邊三角坐標(biāo)圖中， 所述某種組成位于化學(xué)計(jì)量組成線和“操作線”的交點(diǎn)處，在上述化學(xué)計(jì)量組成線上可燃性組分和氧形成化學(xué)計(jì)量組合物?！安僮骶€”在此指的是指示所供給可燃?xì)怏w中可燃性組分和惰性組分的組成的點(diǎn)和指示所供給助燃?xì)怏w中氧含量的點(diǎn)之間的線。隨著助燃?xì)怏w與可燃?xì)怏w逐漸混合，氣體組成在跟蹤操作線的同時(shí)，從指示所供給可燃?xì)怏w中可燃性組分和惰性組分的組成的點(diǎn)朝向指示所供給助燃?xì)怏w中氧含量的點(diǎn)移動(dòng)。然后，預(yù)計(jì)當(dāng)氣體組成達(dá)到化學(xué)計(jì)量組成時(shí)，獲得最大燃燒速度。因此，當(dāng)“在助燃?xì)怏w供給口處的可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度”不小于在此化學(xué)計(jì)量組成處的燃燒速度時(shí)，燃燒反應(yīng)的蔓延應(yīng)當(dāng)認(rèn)為被充分防止。在下文中，用于測定“可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度”的混合氣體的組成更具體地參考圖2進(jìn)行描述。圖2顯示了 5重量份丙烯和1. 7重量份氫(丙烯哄)的可燃?xì)怏w、助燃?xì)怏w(氧， O2)和惰性氣體(氮為)的等邊三角坐標(biāo)圖。在X點(diǎn)處，丙烯+H2 = 100體積在Y點(diǎn)處， O2 = 100體積％ ；在Z點(diǎn)處，N2 = 100體積％。當(dāng)使用5重量份丙烯和1. 7重量份氫的混合氣體作為可燃?xì)怏w的可燃性組分時(shí)， 可燃性組分和氧(沒有氮)的化學(xué)計(jì)量組成在圖2中位于點(diǎn)A處(丙烯+H2 = 22. 2體積
O2 = 77. 8體積％ )。通過向該混合氣體中逐漸加入氮作為惰性組分，組成在保持可燃性組分和氧的化學(xué)計(jì)量組成的同時(shí)從點(diǎn)A跟蹤AZ線朝向點(diǎn)Z移動(dòng)。隨著氮的比例變得足夠高， 不會(huì)發(fā)生爆炸。在該極限處的氧濃度被稱作極限氧濃度，并且在圖2中由點(diǎn)B(丙烯+H2 =2.3體積％;02 = 8.0體積％)示出。AB線是化學(xué)計(jì)量組成線。另一方面，在沒有氮的條件下，當(dāng)氧濃度太低或太高時(shí)，不會(huì)發(fā)生爆炸。這些極限處的氧濃度被稱作爆炸下限(O2)和爆炸上限(O2)，并且分別由點(diǎn)C (丙烯+H2 = 49. 5體積％;02 = 50 . 5體積％ )和點(diǎn)D (丙烯 +H2 = 2. 3體積％ ;02 = 97 . 7體積％ )示出。BC線和BD線是爆炸的邊界，由點(diǎn)B、C和D包圍起來的區(qū)域是爆炸范圍。當(dāng)可燃?xì)怏w由形式為5重量份丙烯和1. 7重量份氫的混合氣體的可燃性組分組成且不包括惰性組分時(shí)，可燃性組分和氧的化學(xué)計(jì)量組成在圖2中位于點(diǎn)A處。使用氧氣( =100體積％ )作為助燃?xì)怏w，并將其與上述可燃?xì)怏w逐漸混合，混合過程中的氣體組成跟蹤XY線(N2 = 0體積％ )從點(diǎn)X朝向點(diǎn)Y移動(dòng)。預(yù)計(jì)當(dāng)氣體組成達(dá)到點(diǎn)A的化學(xué)計(jì)量組成時(shí)，獲得最大燃燒速度。因此，應(yīng)用具有點(diǎn)A組成的混合氣體的燃燒速度作為“可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度”。當(dāng)可燃?xì)怏w由形式為5重量份丙烯和1. 7重量份氫的混合氣體的可燃性組分以及惰性組分氮?dú)饨M成時(shí)，出于說明的目的，假定所供給可燃?xì)怏w的組成處于點(diǎn)E (丙烯+H2 = 6. 9體積％ ;02 = 1. 7體積％ ;N2 = 91. 4體積％ )。使用氧氣(O2 = 100體積％ )作為助燃?xì)怏w，并將其與上述可燃?xì)怏w逐漸混合，混合過程中的氣體組成跟蹤EY線從點(diǎn)E朝向點(diǎn)Y 移動(dòng)。預(yù)計(jì)當(dāng)氣體組成達(dá)到點(diǎn)H的化學(xué)計(jì)量組成時(shí)，獲得最大燃燒速度。點(diǎn)H是作為操作線的EY線和作為化學(xué)計(jì)量組成線的AB線的交點(diǎn)。點(diǎn)F和點(diǎn)G是作為操作線的EY線分別與BC線以及與BD線的交點(diǎn)，并且點(diǎn)F和點(diǎn)G是指極限濃度(當(dāng)具有點(diǎn)E組成的氣體與具有點(diǎn)Y組成(O2 = 100體積％)的氣體混合時(shí)燃料濃度的上限和下限)。因此，應(yīng)用具有點(diǎn) H組成的混合氣體的燃燒速度作為“可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度”。當(dāng)其他組分用于可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w時(shí)，也將參考以上說明確定“可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度”，并可以通過使用可燃?xì)怏w輸送裝置控制混合條件，使得 “助燃?xì)怏w供給口處的可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度”不小于“可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度”。結(jié)果，即使發(fā)生燃燒反應(yīng)，由于可燃?xì)怏w以不小于燃燒速度的流動(dòng)速度流動(dòng)，可燃?xì)怏w吹熄(blows out)燃燒反應(yīng)，因此燃燒反應(yīng)的蔓延可以被有效防止。由于這種防止燃燒反應(yīng)蔓延的效果顯著，變得可以降低可燃?xì)怏w和/或助燃?xì)怏w中惰性氣體的含量比，因此提高每體積(或空間)混合氣體的制造效率。而且，填料變得并非必需，或者其量可以降低，因此變得可以提高每體積混合氣體的制造效率，并降低混合氣體制造過程中從可燃?xì)怏w和/或助燃?xì)怏w的供給壓力的壓力損失。該實(shí)施方案中的混合器顯示出比裝有填料的傳統(tǒng)混合器更小的壓力損失，因此它更為有效，用于驅(qū)動(dòng)可燃?xì)怏w輸送裝置的成本傾向于得到降低。但是，控制可燃?xì)怏w向管狀混合部內(nèi)的供給使得助燃?xì)怏w供給口 5處可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度不小于可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度，并不是本實(shí)施方案所必需的。如上所述制備的混合氣體可以用于任何應(yīng)用。盡管本實(shí)施方案不受限制，當(dāng)一種或多種烯烴和氫用于可燃?xì)怏w、并且氧用于助燃?xì)怏w時(shí)，由此產(chǎn)生的混合氣體可以由氫和氧產(chǎn)生過氧化氫，因此混合氣體可以用于一種或多種烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)。因此，當(dāng)使用丙烯作為烯烴時(shí)，可以產(chǎn)生環(huán)氧丙烷。
上文中，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行描述，但本實(shí)施方案可以有各種變化。例如，助燃?xì)怏w供給管4在末端如和鄰近末端側(cè)面部分4b之間的部分如處在圖1中顯示成具有大體上流線形的外部形狀，這是最優(yōu)選的形狀。但是，助燃?xì)怏w供給管4可以具有其他的外部形狀，例如，錐形或棱錐形，如圓錐、三棱錐、四棱錐；具有圓頂?shù)淖冃五F形或棱錐形； 具有圓形側(cè)面邊緣的其他變形錐形或棱錐形；和旋轉(zhuǎn)體，例如半球。(實(shí)施方案2)現(xiàn)將參考圖4對(duì)本發(fā)明另一實(shí)施方案的混合器和用于制造混合氣體的方法進(jìn)行描述。該實(shí)施方案是上文所述的實(shí)施方案1的變化，除非另外說明，與實(shí)施方案1類似的說明適用于該實(shí)施方案。關(guān)于該實(shí)施方案中的混合設(shè)備10'，如圖4(a)所示，漸縮部分Ic在助燃?xì)怏w供給口 5存在的位置與管狀混合部1'的一端Ia附近的位置之間形成，使得在助燃?xì)怏w供給口 5位置處管狀混合部1 ‘的橫截面積小于在管狀混合部的一端Ia附近的位置處管狀混合部 1'的橫截面積。在管狀混合部具有大體圓形的橫截面的情況下，在管狀混合部的一端Ia附近的位置處管狀混合部1'的內(nèi)徑Dl大于在助燃?xì)怏w供給口 5位置處管狀混合部1'的內(nèi)徑 D2。如圖4(a)所示，位于漸縮部分Ic上游側(cè)(一端Ia —側(cè))的大體圓柱形的部分和位于漸縮部分Ic下游側(cè)(另一端Ib —側(cè))的大體圓柱形的部分可以基本上同軸排列，并且漸縮部分Ic具有平頭圓錐的形狀，以形成這些大體圓柱形的部分之間的連續(xù)連接。在助燃?xì)怏w供給口 5的位置處管狀混合部1'的內(nèi)徑D2在附圖中顯示成等于位于漸縮部分Ic下游側(cè)的大體圓柱形部分的內(nèi)徑，但本實(shí)施方案并不限于此。另外在該實(shí)施方案中，如圖4(b)所示，助燃?xì)怏w供給管4在其末端如處是關(guān)閉的，并且在鄰近末端側(cè)面部分4b處具有至少一個(gè)助燃?xì)怏w供給口 5。而且，助燃?xì)怏w供給管 4優(yōu)選在末端如和鄰近末端側(cè)面部分4b之間的部分如處具有大體上流線形的外部形狀。根據(jù)本發(fā)明，使可燃?xì)怏w在助燃?xì)怏w供給口 5的位置處流動(dòng)通過更小的橫截面積，從而可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度得到進(jìn)一步提高。在該情形下，可燃?xì)怏w輸送裝置的負(fù)荷得以進(jìn)一步降低，同時(shí)在助燃?xì)怏w供給口 5處可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度被有效控制成不小于可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合氣體的燃燒速度。另外可選地，當(dāng)保持可燃?xì)怏w輸送裝置的操作條件時(shí)，由于可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度增加，可以更加可靠地防止燃燒反應(yīng)的蔓延。該實(shí)施方案也可以與實(shí)施方案1類似地變化。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明，提供一種更為安全的混合器，所述混合器可以在一濃度范圍內(nèi)進(jìn)行迅速混合，以便盡管將可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w混合在一起但可防止燃燒反應(yīng)的蔓延。本申請要求2009年9月30日提交的名稱為“可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w混合器”的日本專利申請?zhí)?009-2^847的優(yōu)先權(quán)。該申請的內(nèi)容通過對(duì)其引用而以其全部內(nèi)容結(jié)合在本文中。
9
權(quán)利要求
1.一種用于混合可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合器，所述混合器包括管狀混合部，所述管狀混合部在具有可燃?xì)怏w供給口的一端和具有混合氣體排出口的另一端之間延伸；和助燃?xì)怏w供給管，所述助燃?xì)怏w供給管在所述管狀混合部的所述一端和所述另一端之間插入到所述管狀混合部內(nèi)，在其末端處關(guān)閉，并且在其鄰近末端側(cè)面部分處具有至少一個(gè)助燃?xì)怏w供給口；其中在所述鄰近末端側(cè)面部分處所述助燃?xì)怏w供給管的中心軸大體平行于所述管狀混合部的縱向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中所述管狀混合部的縱向大體平行于所述助燃?xì)怏w供給口的孔徑面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合器，其中所述助燃?xì)怏w供給管在所述末端和所述鄰近末端側(cè)面部分之間具有大體流線形的外部形狀。
4.一種用于制造混合氣體的方法，所述方法包括使用根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的混合器；從位于所述管狀混合部的所述一端處的所述可燃?xì)怏w供給口將可燃?xì)怏w供給至所述管狀混合部內(nèi)；從所述助燃?xì)怏w供給口將助燃?xì)怏w供給至所述管狀混合部內(nèi)；在所述助燃?xì)怏w供給口和所述管狀混合部的所述另一端之間混合所述可燃?xì)怏w和所述助燃?xì)怏w；從位于所述管狀混合部的所述另一端處的所述混合氣體排出口排出由此得到的混合氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制造混合氣體的方法，所述方法進(jìn)一步包括控制所述可燃?xì)怏w向所述管狀混合部內(nèi)的供給，使得所述助燃?xì)怏w供給口處的所述可燃?xì)怏w的流動(dòng)速度不小于所述可燃?xì)怏w和所述助燃?xì)怏w的所述混合氣體的燃燒速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于制造混合氣體的方法，其中所述可燃?xì)怏w包括氫，并且所述助燃?xì)怏w包括氧。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于制造混合氣體的方法，其中所述可燃?xì)怏w進(jìn)一步包括丙火布。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于制造混合氣體的方法，其中所述可燃?xì)怏w進(jìn)一步包括惰性組分。
全文摘要
一種用于混合可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合器(10)包括管狀混合部(1)，其在具有可燃?xì)怏w供給口(2)的一端(1a)和具有混合氣體排出口(3)的另一端(1b)之間延伸；和助燃?xì)怏w供給管(4)，其在管狀混合部(1)的一端(1a)和另一端(1b)之間插入到管狀混合部(1)內(nèi)，在其末端(4a)處關(guān)閉，并且在其鄰近末端側(cè)面部分(4b)處具有至少一個(gè)助燃?xì)怏w供給口。在鄰近末端側(cè)面部分(4b)處助燃?xì)怏w供給管(4)的中心軸大體平行于管狀混合部(1)的縱向。
文檔編號(hào)B01F3/02GK102574076SQ20108004354
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者宮田榮三郎, 島田直樹, 波多野亮 申請人:住友化學(xué)株式會(huì)社