УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТИЛЕНА И СИНТЕЗ-ГАЗА Российский патент 2018 года по МПК C07C11/24 C07C2/82 C07C2/78 C01B3/36 

Настоящее изобретение касается улучшенного устройства и улучшенного способа получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов в реакторе, причем при реализации этого способа в реактор подают поток, содержащий углеводород, а также поток, содержащий кислород.

Высокотемпературные реакции для частичного окисления углеводородов обычно проводят в реакторной системе из смесительного блока, блока горелок, камеры сгорания и устройства резкого охлаждения. В качестве примера такого частичного окисления в области высоких температур можно назвать получение ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов. Он описан, например, в DE 875198, DE 1051845, DE 1057094 и DE 4422815.

В этих документах разъяснены обычно применяемые в ацетиленовом процессе BASF (Заксе-Бартоломе) комбинации смесителя, блока горелок, камеры сгорания и устройства резкого охлаждения, в дальнейшем (если упоминается комбинация), упрощенно называемые «реактором».

Исходные вещества, как, например, природный газ и кислород, при этом нагревают по отдельности, обычно до температуры вплоть до 600°С. В смесительной зоне реагенты интенсивно перемешивают, а после прохождения через блок горелок вызывают их экзотермическую реакцию в камере сгорания (топочной камере). В этих случаях блок горелок состоит из определенного числа параллельных каналов, в которых скорость течения способной воспламеняться смеси кислорода и природного газа выше, чем скорость распространения пламени (скорость реакции, скорость пламени, скорость преобразования); с целью предотвращения прорыва пламени в смесительное пространство. Металлический блок горелок охлаждают, чтобы он выдерживал термическую нагрузку. В зависимости от длительности пребывания в смесительном пространстве возникает опасность преждевременного или обратного воспламенения, поскольку термическая стабильность смесей ограничена. Здесь употребляется термин «запаздывание зажигания» или, соответственно, «время индукции», в смысле того временного промежутка, за который способная воспламеняться смесь не претерпевает существенных внутренних термических изменений. Время индукции зависит от вида используемых углеводородов, от состояния смеси, от давления и температуры. Она определяет максимальную длительность пребывания реагентов в смесительном пространстве. Такие реагенты как водород, сжиженный газ или легкий бензин, применение которых в процессе синтеза особо желательно ввиду повышения выхода и/или производительности, отличаются сравнительно высокой реакционной способностью и, соответственно, малым временем индукции.

Применяемые при нынешних масштабах производства ацетиленовые горелки характеризуются цилиндрической формой камеры сгорания. Предпочтительно, чтобы блок горелок имел расположенные гексагонально сквозные сверленые отверстия. В одной из форм исполнения на основном сечении диаметром ок. 500 мм гексагонально располагаются, например, 127 сверленых отверстий в каждом случае внутренним диаметром 27 мм. Диаметры отдельных сверленых отверстий или каналов, как правило, составляют приблизительно 19-27 мм. Следующая за ним камера сгорания, в которой стабилизируется пламя формирующей ацетилен реакции частичного окисления, также имеет цилиндрическое сечение, она охлаждается водой и соответствует по внешнему виду короткой трубе (диаметром, например, 180-533 мм и длиной 380-450 мм). На высоте поверхности блока горелок, обращенной к камере сгорания, в реакционное пространство подают так называемый вспомогательный кислород. Благодаря этому обеспечивают стабилизацию пламени и, следовательно, заданное расстояние от корней факела и, соответственно, начала реакции до прерывания реакции устройством резкого охлаждения. Вся горелка, состоящая из блока горелок и камеры сгорания, подвешивается в емкости резкого охлаждения, имеющей большее сечение, на фланце сверху. На высоте плоскости выхода из камеры сгорания за пределами ее окружности на одном или нескольких распределительных кольцах устройства резкого охлаждения установлены сопла резкого охлаждения, которые распыляют (с помощью распыляющей среды или без таковой) средство резкого охлаждения, например воду или масло, и выдувают (ее) приблизительно перпендикулярно основному направлению течения реакционных газов, покидающих камеру сгорания. Это прямое резкое охлаждение имеет задачу чрезвычайно быстро охладить реагирующий поток приблизительно до 100°С (резкое охлаждение водой) и 200°С (резкое охлаждение маслом) так, чтобы последующие реакции, т.е., в частности, разложение образовавшегося ацетилена, были «заморожены». При этом в идеальном случае дальнобойность и распределение струй резкого охлаждения подобраны так, чтобы в максимально короткое время достигать максимально возможно равномерного распределения температур.

Применяемые при настоящих масштабах производства ацетиленовые горелки характеризуются цилиндрической формой камеры сгорания. Используемые компоненты предварительно смешивают с помощью диффузора и, избегая обратного подмеса, подают в блок горелок через расположенные гексагонально сквозные сверленые отверстия. В известных способах работы предварительное смешивание используемых компонентов осуществляют в смесительном диффузоре - в относительно большом объеме и при высоких температурах предварительного нагрева.

В описанных промышленных способах кроме ацетилена образуются в основном водород, монооксид углерода и сажа. Частицы сажи, образующиеся во фронте пламени, могут, играя роль затравки, прилипать к поверхности блока горелок со стороны камеры сгорания, где откладываются, запекаются и нарастают слои кокса, что постоянно ухудшает эффективность способа.

В существующих способах производства с масляным и водяным резким охлаждением эти отложения периодически счищают механическим способом с обращенной к камере сгорания поверхности блока горелок с помощью устройства, исполняющего функции кочерги или колосникового лома. Это устройство требует трудоемкого управления (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Volume Al, pages 97 - 144), а кроме того, время применения механизма ограничено термической нагрузкой в камере сгорания.

Попытки избежать недостатка, состоящего в припекании слоев кокса к обращенной к камере сгорания поверхности блока горелок не перестают предприниматься. Так, в теоретическом изложении патента DE 2307300 раскрыто впрыскивание газообразного вещества в реактор в области между максимальной температурой и местом резкого охлаждения. Это должно приводить к реакции между добавленными газами и свободными радикалами, за счет чего должно уменьшиться коксообразование.

В заявке DE 3904330 Al описан способ получения ацетиленовой сажи путем термического разложения ацетилена. В этом способе, который существенно отличается от способа получения ацетилена (например, отсутствует частичное окисление), упоминается, что при необходимости вводят поток инертного газа.

Патент DE 1148229 описывает способ эксплуатации камер расщепления для обработки углеводородов, причем предусмотрено промывание водяным паром, а охлаждение стенки должно вызывать формирование водяной завесы (пункт 1). Более подробные данные о способе реализации промывки не приведены. Представленный способ не является частичным окислением (РОх), в качестве средства промывки вводят жидкую воду, а дополнительное подмешивание окислителя (например, кислорода) к средству промывки не предусматривается. Кроме того, средство промывки на осевом протяжении камеры расщепления впрыскивают самое большее лишь в одном месте.

В патенте DE 2007997 изложено, как масляная пленка на внутренней стенке реакционной камеры должна препятствовать коксообразованию. Однако масляная пленка в камере сгорания сама по себе склонна к коксообразованию. Поэтому содержащее углеводороды масло (минеральное) при имеющихся вызовах можно исключить как средство промывки.

Раскрытые в указанных публикациях способы предотвращения или же ослабления нежелательного коксообразования, однако, неудовлетворительны с точки зрения эффективного применения в способе получения ацетилена. Так, некоторые тексты, как пояснено выше, касаются других реакций, где условия совершенно отличны, и применимость в других условиях (пригодность к переносу) отсутствует. Так, имеющее место при реализации способа согласно изобретению частичное окисление очень сложно по своим показателям: особо значительную роль играет длительность пребывания, обрыв реакции должен осуществляться очень точно, а добавление посторонних веществ, как, например, промывочного газа или окислителя, может очень быстро сдвинуть реакцию как в пространстве, так и по скорости и в результате привести к ухудшению выхода.

Несмотря на преимущества, которые обеспечивают эти устройства, по-прежнему существует возможность улучшений. Как упомянуто выше, реагенты протекают через блок горелок по каналам или сверленым отверстиям, при этом в итоге в камере сгорания они вступают в экзотермическую реакцию между собой. Этот участок блока горелок также называют перфорированной горелочной плитой. Так, для стабилизации фронта реакции частичного окисления, который формируется во время синтеза ацетилена по Заксе-Бартоломе, при реализации существующего способа в камеру сгорания либо же, соответственно, в реакционное пространство по отдельным трубопроводам для кислорода в предварительно заданных положениях вдоль перфорированной горелочной плиты вводят вспомогательный кислород. Эти трубопроводы подводят снаружи от перфорированной горелочной плиты в радиальном направлении. Поэтому из-за того что выходные отверстия трубопроводов для кислорода находятся на различных расстояниях от образующей перфорированной горелочной плиты, длина трубопроводов для кислорода получается различной. Из-за этого падение давления в отдельных трубопроводах для кислорода, запитывание которых осуществляют из общего резервуара, варьирует. Если различие в длине трубопроводов для кислорода получается слишком велико, то распределение кислорода по перфорированной горелочной пластине оказывается неправильным, из-за чего ни стабильность пламени, ни желательный выход более не обеспечиваются.

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство и способ для получения ацетилена и синтез-газа, которые по меньшей мере в основном уменьшают описанные выше недостатки. В частности, устройство согласно изобретению пригодно для того, чтобы избежать неправильного распределения кислорода по перфорированной горелочной плите.

При этом основная мысль настоящего изобретения состоит в том, чтобы в дальнейшем подавать вспомогательный кислород не по отдельным трубопроводам, а вводить его в реакционное пространство с помощью отдельного распределительного кольца через промежуточное пространство по отдельным сверленым отверстиям или каналам, причем с точки зрения механики потоков промежуточное пространство сконструировано так, что оно обеспечивает равномерное распределение по снабжаемым через него сверленым отверстиям.

Устройство согласно изобретению для получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом включает в себя реактор. Реактор включает блок горелок с камерой сгорания для получения ацетилена, дополнительное пространство, выполненное в блоке горелок, и кольцевидное пространство, которое окружает дополнительное пространство. В блоке горелок имеются сверленые отверстия для подачи потока смеси из углеводородов и кислорода в камеру сгорания и сверленые отверстия для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания. Сверленые отверстия для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания соединены с дополнительным пространством. Дополнительное пространство соединено с кольцевидным пространством.

Кольцевидное пространство может окружать дополнительное пространство. Например, кольцевидное пространство концентрическим образом окружает дополнительное пространство. Кольцевидное пространство можно изготовить по существу кругообразным. Следует учитывать, что такая кругообразная конструкция образуется на изображении в разрезе перпендикулярно прохождению центральной оси или центральной линии кольцевидного пространства. В общем случае кольцевидное пространство выполнено цилиндрическим, и ось цилиндра определяет центральную ось или центральную линию. Дополнительное пространство может отделяться от кольцевидного пространства стенкой. Для соединения сверленых отверстий для подачи потока кислорода с кольцевидным пространством стенка может иметь отверстия. Отверстия могут равномерно распределяться в стенке вдоль окружности блока горелок. Площадь сечения отверстий может быть больше, чем у сверленых отверстий для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания. Отношение суммы площадей сечения отверстий к площади сечения кольцевидного пространства может составлять от 0.05 до 1, например, 0.15. Кольцевидное пространство может соединяться с подводящим трубопроводом для подачи вспомогательного кислорода. Сверленые отверстия для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания могут распределяться в блоке горелок равномерно или неравномерно. Отношение сумы площадей сечения сверленых отверстий для подачи потока кислорода в камеру сгорания к площади сечения камеры сгорания может составлять от 0.0001 до 0.1, например, 0.015.

Способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, согласно изобретению, включает в себя следующие этапы. Исходные газы, в состав которых входит поток, содержащий углеводороды, и поток, содержащий кислород, сначала предварительно подогревают отдельно друг от друга, затем разогревают в зоне смешивания, после протекания через блок горелок запускают реакцию в камере сгорания, а затем резко охлаждают. При этом в блоке горелок выполнены сверленые отверстия и дополнительное пространство. Дополнительное пространство соединено со сверлеными отверстиями и кольцевидным пространством, которое окружает дополнительное пространство. Дополнительное пространство выполнено так, что поток вспомогательного кислорода из кольцевидного пространства подается в камеру сгорания по сверленым отверстиям равномерно распределенным.

Кольцевидное пространство может окружать дополнительное пространство. Например, кольцевидное пространство окружает дополнительное пространство концентрически. Кольцевидное пространство может соединяться с дополнительным пространством по нескольким отверстиям таким образом, что вспомогательный кислород подается в дополнительное пространство из кольцевидного пространства равномерно распределенным. Отверстия могут располагаться так, что вспомогательный кислород из кольцевидного пространства подается в дополнительное пространство в радиальном направлении. Кольцевидное пространство можно запитывать из подводящего трубопровода для подачи вспомогательного кислорода.

Смесительный блок, блок горелок, камера сгорания и устройство тушения реализуют. В качестве примера такого частичного окисления в области высоких температур можно назвать получение ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов. Он описан, например, в патентах DE 875198, DE 1051845, DE 1057094 и DE 4422815.

В этих документах разъяснены обычно применяемые в ацетиленовом процессе BASF (Заксе-Бартоломе) комбинации смесителя, блока горелок, камеры сгорания и устройства резкого охлаждения, ниже (если упоминается комбинация), упрощенно называемые «реактором».

Под зоной смешивания или смесительным блоком реактора в рамках настоящего изобретения следует понимать тот участок реактора, в котором разогретые по отдельности исходные вещества, как, например, природный газ и кислород, интенсивно перемешивают.

Под блоком горелок реактора в рамках настоящего изобретения подразумевают ту область реактора, через которую протекают разогретые и перемешанные исходные компоненты. При этом перемешанные исходные компоненты протекают в каналах или сверленых отверстиях.

Если не указано иное, то в рамках настоящего изобретения выражения «канал» и «сверленое отверстие» используют как синонимы. Под понятием сверленого отверстия в рамках настоящего изобретения подразумевают круглый или не круглый пробой в детали.

Под камерой сгорания реактора в рамках настоящего изобретения подразумевают ту область реактора, в которую после протекания через блок горелок попадают разогретые и перемешанные исходные компоненты и происходит их экзотермическая реакция. Поскольку в рамках настоящего изобретения в качестве исходных компонентов применяют углеводород и кислород, то при этой экзотермической реакции образуется в основном ацетилен. В качестве побочных продуктов образуются водород, монооксид углерода и, в небольших количествах, сажа.

Под площадью сечения в рамках настоящего изобретения подразумевают площадь поверхности, открытой при сечении. При этом плоскость сечения проходит перпендикулярно оси симметрии той детали, площадь сечения которой рассматривается. Например, площадь сечения отверстия - это размер той площади, которую можно получить при сечении перпендикулярно воображаемой оси симметрии через центр отверстия. Площадь сечения кольцевидного пространства - это та площадь, которую можно определить при сечении перпендикулярно центральной линии, параллельно которой пространство имеет кольцевидную форму. Площадь сечения блока горелок - это та площадь, которую можно определить при сечении перпендикулярно центральной линии, простирающееся параллельно направлению максимальной протяженности блока горелок. При этом направление максимальной протяженности - это направление, параллельное оси цилиндра блока горелок, поскольку оно обычно выполнено цилиндрическим. Поскольку блок горелок, в частности, изготовлен с симметрией вращения, то направление максимальной протяженности параллельно оси вращения блока горелок либо же, соответственно, оболочки горелок.

Под равномерным узором в рамках настоящего изобретения подразумевают узор, который состоит из различных элементов в заранее установленном симметричном или равномерном порядке. Иными словами, элементы, повторяясь, располагаются на месте на фиксированных расстояниях друг от друга.

Прочие дополнительные подробности и признаки настоящего изобретения следуют из приводимого ниже описания предпочтительных примеров исполнения, которые схематически представлены на чертежах.

Показано:

Фигура 1 изображение устройства для получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом в поперечном разрезе.

Формы реализации изобретения

На фигуре 1 представлено изображение в поперечном разрезе устройства 10 для получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом. Устройство 10 включает реактор 12. Реактор 12 содержит блок горелок 14 с не изображенной в подробностях камерой сгорания для получения ацетилена. Блок горелок выполнен цилиндрическим, так что он имеет центральную линию 16, которая соответствует оси цилиндра цилиндрической формы. Кроме того, реактор 12 содержит дополнительное пространство 18. Дополнительное пространство 18 выполнено в блоке горелок 14. Кроме того, реактор 12 содержит кольцевидное пространство 20. Кольцевидное пространство 20 окружает дополнительное пространство 18. Например, кольцевидное пространство 20 концентрически окружает дополнительное пространство 18. В примере исполнения, показанном на фигуре 1, кольцевидное пространство 20 выполнено по существу кругообразным, если учитывать изображение в разрезе на фигуре 1. На самом деле при рассмотрении в трех измерениях кольцевидное пространство 20 выполнено цилиндрическим. Плоскость сечения фигуры 1 проходит через блок горелок 14 перпендикулярно центральной линии 16. Камера сгорания на изображении в разрезе на фигуре 1 находится под плоскостью чертежа, так что она закрыта блоком горелок 14 и поэтому не видна на фигуре 1.

Блок горелок 14 включает сверленые отверстия 22 для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания. Сверленые отверстия 22 для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания расположены в блоке горелок 14 равномерно. В примере исполнения, показанном на фигуре 1, сверленые отверстия 22 для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания размещены аналогично углам квадрата вокруг центральной линии 16, так что центральная линия 16 проходит через центральную точку квадрата. Приведено более подробное описание этого размещения на примере четырех самых внутренних относительно центральной линии 16 сверленых отверстий 22 для подачи потока смеси углеводородов и кислорода к камере сгорания. Центральные точки этих четырех самых внутренних сверленых отверстий 22 образуют квадрат, причем центральная линия 16 проходит через центр квадрата. Соответственно, расстояние между центрами двух непосредственно соседних сверленых отверстий 22, то есть сверленых отверстий 22 на концах стороны квадрата, в √2 раза больше, чем расстояние между центрами двух сверленых отверстий 22, которые расположены друг напротив друга, причем центр квадрата находится между ними, то есть сверленых отверстий 22 на концах диагонали квадрата. Остальные сверленые отверстия 22 размещены аналогичным образом, так что четыре сверленых отверстия 22 образуют своими центрами соответствующий квадрат.

Блок горелок 14 дополнительно включает сверленые отверстия 24 для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания. Сверленые отверстия 24 для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания соединены с дополнительным пространством 18. Сверленые отверстия 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания также расположены в блоке горелок 14 равномерно. В качестве альтернативы сверленые отверстия 24 для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания могут распределяться неравномерно. В случае примера исполнения, показанного на фигуре 1, сверленые отверстия 24 для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания размещены в промежуточных пространствах между сверлеными отверстиями 22 для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания. При этом самое внутреннее сверленое отверстие 24 размещено относительно центральной линии 16 таким образом, что центральная линия 16 проходит через центр самого внутреннего сверленого отверстия 24. Сверленые отверстия 24 размещены аналогично углам квадрата, со сверлеными отверстиями 22 для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания между ними. Приведено подробное описание этой сборки в качестве примера четырех сверленых отверстий 24. Центральные точки этих четырех сверленых отверстий 24 образуют квадрат, причем центр сверленого отверстия 22 совпадает с центром квадрата. Соответственно, расстояние между центрами двух непосредственно соседних сверленых отверстий 24, то есть сверленых отверстий 24 на концах стороны квадрата, в V2 раза больше, чем расстояние между центрами двух сверленых отверстий 24, которые расположены друг напротив друга, причем центр сверленого отверстия 22 либо же, соответственно, квадрата находится между ними, то есть сверленых отверстий 24 на концах диагонали квадрата. Остальные сверленые отверстия 24 размещены аналогичным образом, так что четыре сверленых отверстия 24 образуют своими центрами соответствующий квадрат.

Дополнительное пространство 18 соединено с кольцевидным пространством 20. Например, дополнительное пространство 18 отделено от кольцевидного пространства 20 стенкой 26. Для соединения сверленых отверстий 24 для подачи потока кислорода с кольцевидным пространством 20 в стенке 26 имеются отверстия 28. Отверстия 28 размещаются в стенке 26 вокруг центральной линии 16, например, равномерно вдоль окружности блока горелок 14. В показанном на фигуре 1 примере исполнения предусмотрены 4 отверстия 28, которые размещены с равномерными промежутками вдоль окружности блока горелок 14, то есть на расстоянии в 90° применительно к кругообразной конструкции кольцевидного пространства 20. Как показано на фигуре 1, отверстия 28 размещены так, что вспомогательный кислород из кольцевидного пространства 20 можно подавать в дополнительное пространство 18 в радиальном направлении относительно центральной линии 16. Площадь сечения отверстий 28 больше, чем у сверленых отверстий 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания. Площадь сечения сверленых отверстий 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания - это площади сверленых отверстий 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания перпендикулярно центральной линии 16 либо же, соответственно, параллельно плоскости чертежа фигуры 1. При этом площадь сечения отверстия 28 - это площадь отверстия 28 в плоскости, параллельной центральной линии 16, либо же, соответственно, перпендикулярно плоскости чертежа фигуры 1, либо же, соответственно, перпендикулярно направлению течения кислорода, подаваемого через отверстие 28. Отношение суммы площадей сечения отверстий 28 к площади сечения кольцевидного пространства 20 может составлять от 0.05 до 1, предпочтительно - от 0.1 до 0.4, а еще более предпочтительно - от 0.1 до 0.2, например, 0.15. При этом площадь сечения кольцевидного пространства 20 - это площадь кольцевидного пространства 20 в плоскости, параллельной центральной линии 16, либо же, соответственно, перпендикулярно плоскости чертежа фигуры 1, либо же, соответственно, перпендикулярно направлению течения кислорода, протекающего через кольцевидное пространство 20. Отношение суммы площадей сечения отверстий 24 для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания 16 к площади сечения блока горелок 14 может составлять от 0.0001 до 0.1, предпочтительно - от 0.05 до 0.01, а еще более предпочтительно - от 0.02 до 0.01, например, 0.015. При этом площадь сечения блока горелок 14 - это площадь блока горелок 14 перпендикулярно к центральной линии 16 либо же, соответственно, параллельно плоскости чертежа фигуры 1.

Кольцевидное пространство 20 соединено с подводящим трубопроводом 30 для подачи вспомогательного кислорода. Подводящий трубопровод 30 запитывают, например, из не изображенного в подробностях резервуара (источника), который можно выполнить в виде трубопровода для кислорода. Резервуар (источник) представляет собой, например, жестко установленный трубопровод для кислорода из воздухоразделительной установки. Благодаря этому при подаче вспомогательного кислорода из кольцевидного пространства 20 в дополнительное пространство 18 невозможна утечка из кольцевидного пространства 20 в дополнительное пространство 18 большего количества вспомогательного кислорода, чем попадает из резервуара в кольцевидное пространство 20 по подводящему трубопроводу. Таким образом, благодаря этой геометрической особенности конструкции удается избежать колебаний давления в кольцевидном пространстве 20. Необходимо в явном виде подчеркнуть, что с кольцевидным пространством 20 может соединяться больше одного подводящего трубопровода 30.

Следовательно, вспомогательный кислород из кольцевидного пространства 20 сначала подают в дополнительное пространство 18, где вспомогательный кислород равномерно распределяется, поскольку в противоположность известным устройствам нынешнего уровня техники его не подают по трубопроводам. Так как сечение отверстий 28 в каждом случае больше, чем у сверленых отверстий 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания, при подаче вспомогательного кислорода из дополнительного пространства 18 по сверленым отверстиям 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания из дополнительного пространства 18 в камеру сгорания не может уйти больше вспомогательного кислорода, чем попадает в дополнительное пространство 18 из кольцевидного пространства 20 через отверстия 28. Таким образом, благодаря этой геометрической особенности конструкции удается избежать колебаний давления в дополнительном пространстве 18. Таким образом дополнительное пространство 18 с точки зрения механики потоков сконструировано таким образом, что оно обеспечивает равномерное распределение по снабжаемым через дополнительное пространство 18 сверленым отверстиям 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания. Соответственно, удается избежать колебаний давления, а стабильность пламени и желательный выход улучшаются.

Ниже описан способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом согласно изобретению. В основе способа лежит принцип процесса БАСФ для получения ацетилена по Заксе-Бартоломе, поэтому касающиеся его подробности не приведены, а вместо этого дана ссылка на указанные выше печатные работы, содержание которых в том, что касается способа получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, включено в настоящий текст посредством ссылки.

В состав исходных газов входят поток, содержащий углеводороды, например поток природного газа, и поток, содержащий кислород, как, например, поток чистого кислорода. Сначала эти исходные газы предварительно подогревают отдельно друг от друга. Затем предварительно нагретые исходные газы разогревают в зоне смешивания, которая не показана более подробно. Разогретые и перемешанные исходные газы протекают через блок горелок 14 по сверленым отверстиям 22 для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания и таким образом попадают в камеру сгорания. Кроме того, в кольцевидное пространство 20 по подводящему трубопроводу 30 подают вспомогательный кислород из резервуара. Затем вспомогательный кислород поступает через отверстия 28 в стенке 26 в дополнительное пространство 18. Поскольку предусмотрены несколько отверстий 28, которые размещены с распределением по стенке 26, вспомогательный кислород подают в дополнительное пространство 18 с нескольких направлений. Так как вспомогательный кислород, в отличие от известных устройств нынешнего уровня техники, не проводят по трубопроводам, этот вспомогательный кислород равномерно распределяется в дополнительном пространстве 18. Этому способствуют также отверстия 28, которые размещены так, что вспомогательный кислород из кольцевидного пространства 20 подают в дополнительное пространство 18 в радиальном направлении относительно центральной линии 16. Затем вспомогательный кислород поступает из дополнительного пространства 18 в камеру сгорания по сверленым отверстиям 24 для подачи вспомогательного кислорода в камеру сгорания. После протекания по блоку горелок 14 исходные газы вступают в камере сгорания в реакцию, а затем их резко охлаждают с помощью устройства резкого охлаждения. Кроме того, в кольцевидное пространство 20 по подводящему трубопроводу 30 подают вспомогательный кислород, так что при изъятии вспомогательного кислорода из кольцевидного пространства 20 в дополнительное пространство 18 идет его (вспомогательного кислорода) постоянная подача.

Следовательно, вспомогательный кислород из кольцевидного пространства 20 сначала подает в дополнительное пространство 18, где кислород равномерно распределяется. Через сверленые отверстия 24, выполненные в блоке горелок 14, кислород вводят в камеру сгорания. При этом дополнительное пространство 18 с точки зрения механики потоков сконструировано таким образом, что оно обеспечивает равномерное распределение по снабжаемым через него сверленым отверстиям 24. Соответственно, удается избежать колебаний давления, а стабильность пламени и желательный выход улучшаются.

Список условных обозначений

10 Устройство

12 Реактор

14 Блок горелок

16 Центральная линия

18 Дополнительное пространство

20 Кольцевидное пространство

22 Сверленые отверстия

24 Сверленые отверстия

26 Стенка

28 Отверстия

30 Подводящий трубопровод.

Предложенное изобретение относится к устройству для получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, включающему в себя реактор, причем реактор содержит блок горелок с камерой сгорания для получения ацетилена, дополнительное пространство, выполненное в блоке горелок, и кольцевидное пространство, которое окружает дополнительное пространство, причем блок горелок включает сверленые отверстия для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания и сверленые отверстия для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания, причем сверленые отверстия для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания соединены с дополнительным пространством, причем дополнительное пространство соединено с кольцевидным пространством, причем дополнительное пространство отделено от кольцевидного пространства стенкой, причем стенка оснащена отверстиями для соединения сверленых отверстий для подачи потока вспомогательного кислорода с кольцевидным пространством, причем кольцевидное пространство соединено по меньшей мере с одним подводящим трубопроводом для подачи вспомогательного кислорода. Также изобретение относится к способу получения ацетилена. Предложенное изобретение позволяет избежать неправильного распределения кислорода по перфорированной горелочной плите. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, включающее в себя реактор (12), причем реактор (12) содержит блок горелок (14) с камерой сгорания для получения ацетилена, дополнительное пространство (18), выполненное в блоке горелок (14), и кольцевидное пространство (20), которое окружает дополнительное пространство (18), причем блок горелок (14) включает сверленые отверстия (22) для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания и сверленые отверстия (24) для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания, причем сверленые отверстия (24) для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания соединены с дополнительным пространством (18), причем дополнительное пространство (18) соединено с кольцевидным пространством (20), причем дополнительное пространство (18) отделено от кольцевидного пространства (20) стенкой (26), причем стенка (26) оснащена отверстиями (28) для соединения сверленых отверстий (24) для подачи потока вспомогательного кислорода с кольцевидным пространством (20), причем кольцевидное пространство (20) соединено по меньшей мере с одним подводящим трубопроводом (30) для подачи вспомогательного кислорода.

2. Устройство по п. 1, причем кольцевидное пространство (20) концентрически окружает дополнительное пространство (18).

3. Устройство по п. 1 или 2, причем кольцевидное пространство (20) выполнено, по существу, кругообразным.

4. Устройство по п. 3, причем отверстия (28) равномерно распределены в стенке (26) вдоль окружности блока горелок (14).

5. Устройство по п. 1 или 2, причем отверстия (28) имеют большую площадь сечения, чем сверленые отверстия (24) для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания с кольцевидным пространством (20).

6. Устройство по п. 1 или 2, причем отношение суммы площадей сечения отверстий (28) к площади сечения кольцевидного пространства (20) составляет от 0,05 до 1.

7. Устройство по п. 1 или 2, причем сверленые отверстия (24) для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания распределены в блоке горелок (14) равномерно или неравномерно.

8. Устройство по п. 1 или 2, причем отношение суммы площадей сечения сверленых отверстий (24) для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания к площади сечения блока горелок (14) составляет от 0,0001 до 0,1.

9. Способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, причем исходные газы, включающие поток, содержащий углеводороды, и поток, содержащий кислород, сначала предварительно подогревают по отдельности друг от друга, затем разогревают в зоне смешивания, после прохождения через блок горелок (14) их подвергают реакции в камере сгорания, а затем быстро охлаждают, причем в блоке горелок (14) выполнены сверленые отверстия (24) и дополнительное пространство (18), причем дополнительное пространство (18) соединено со сверлеными отверстиями (24) и кольцевидным пространством (20), которое окружает дополнительное пространство (18), причем дополнительное пространство (18) выполнено так, что поток вспомогательного кислорода из кольцевидного пространства (20) подают через сверленые отверстия (24) в камеру сгорания с равномерным распределением.

10. Способ по п. 9, причем кольцевидное пространство (20) концентрически окружает дополнительное пространство (18).

11. Способ по п. 9 или 10, причем кольцевидное пространство (20) соединено с дополнительным пространством (18) через несколько отверстий (28) таким образом, что вспомогательный кислород подают в дополнительное пространство (18) из кольцевидного пространства (20) с равномерным распределением.

12. Способ по п. 9 или 10, причем кольцевидное пространство (20) соединено с дополнительным пространством (18) через несколько отверстий (28), которые расположены так, что вспомогательный кислород из кольцевидного пространства (20) подают в дополнительное пространство (18) в радиальном направлении.

13. Способ по п. 9 или 10, причем кольцевидное пространство (20) питают по меньшей мере из одного подводящего трубопровода (30) для подачи вспомогательного кислорода.