Способ получения синтез-газа - RU2039699C1
Код документа: RU2039699C1
Описание
Изобретение относится к способу получения синтеза газа путем частичного окисления газа углеводородного топлива с использованием многосопловой горелки.
Известен способ получения синтез-газа путем неполного окисления жидкого углеводородного топлива в присутствии кислорода.
Недостаток способа невысокий выход продукта.
Цель изобретения увеличение выхода целевого продукта, а также увеличение ресурса работы горелки.
В качестве кислородсодержащего газа обычно используют воздух или чистый кислород или обогащенный кислородом воздух. Для регулирования температуры в зоне газификации можно подавать в нее нейтральный газ.
В качестве топлива можно использовать тяжелые остатки, получающиеся после перегонки жидкого топлива. В таких процессах необходимо обеспечить мелкое распыливание топлива, а также хорошее и быстрое контактирование или смешивание топлива с кислородсодержащим газом для обеспечения качественного процесса газификации.
В настоящем изобретении предлагается способ частичного окисления углеводородного топлива, который содержит стадии подачи кислородсодержащего газа и углеводородного топлива в зону газификации через концентричные три канала для окислителя и один канал для топлива в горелке; автотермического получения газообразного потока синтез-газа при соответствующих условиях; а также содержит стадии подачи кислородсодержащего газа по центральному каналу концентричного устройства при относительно малой скорости 21-42 м/с, подачи кислородсодержащего газа через первый концентричный канал, охватывающий центральный канал, с относительно высокой скоростью 60-120 м/с, подачи топлива через второй концентричный канал, охватывающий первый канал, с относительно низкой скоростью 3,0-3,8 м/с, а также подачи кислородсодержащего газа через третий концентричный канал, охватывающий второй канал, с относительно высокой скоростью 60-120 м/c.
В предпочтительном варианте реализации изобретения через центральный канал подают 5-40% по массе кислородсодержащего газа.
В другом варианте изобретения соответствующие скорости измеряются на выходе из соответствующих концентричных каналов в зоне газификации. Измерения скорости могут проводиться любым соответствующим способом и подробно не приводятся в описании.
В еще одном варианте кислородсодержащий газ включает пар или углекислый газ в качестве замедлителя. В другом варианте процесс газификации проводят при давлении 0,1-12 МПа.
Топливо и кислородсодержащий газ подают в зону газификации через концентричное горелочное устройство, содержащее три канала для окислителя и один канал для топлива. Центральный канал для подачи окислителя окружен первым кольцевым каналом для подачи окислителя. Первый кольцевой канал окружен вторым кольцевым каналом для подачи топлива, а второй канал окружен третьим кольцевым каналом для подачи окислителя.
Многоканальные горелки, содержащие кольцевые концентричные каналы для подачи окислителя и топлива в зону газификации, хорошо известны. Обычно такие горелки имеют полые стенки с промежуточными каналами для подачи охлаждающей жидкости. Однако такие горелки могут снабжаться, например, керамической или огнеупорной футеровкой, примыкающей к наружной поверхности фронтальной стенки горелки и выдерживающей тепловые нагрузки в процессе работы, а также при выведении горелки на режим или ее отключении.
Согласно настоящему изобретению окислитель и топливо подают в зону газификации по соответствующим каналам с определенными скоростями, обеспечивая хорошее распыливание топлива и смешение.
П р и м е р. Были проведены опыты при следующих условиях:
исходный продукт: плотность при 15оС, кг/м3 980-1018
вязкость на выходе из
канала, Па˙с 0,02-0,2 состав, мас. С 86,7-87,4
Н 10,2-10,8
S 1,26-1,39
N 0,3-0,5
зола 0,064 содержание
металлов,
ррm 252
Ni 82
Fe
27 углеродный остаток по Конрадсону, мас. 23
состав окислителя, об.
О2 99,05
N2 0,01
А2 0,94
Н2О
рабочие параметры:
топливо: массовый расход, кг/с 1,1-1,4
температура на входе в канал,оС 120-170 давление на
входе, МПа 3,6-3,7
скорость топлива на выходе из
канала, м/с 3,0-3,8 ширина щели, мм 3
кислородсодержащий газ:
отношение кислорода к топливу, кг/кг 1,0-1,3
отношение пара к топ- ливу, кг/кг 0,3-0,65 температура на входе,оС 210-220 давление на входе, МПа 3,6-3,7
распределение массовых расходов и скоростей, м/с:
центральный
канал (5-40%) 21-42
первый концентричный канал 60-120
третий концентричный канал 60-120 массовые расходы через первый и третий каналы распределены поровну;
реактор: давление,
МПа 0,1-12 температура,оС 1300-1450
Типичный состав неочищенного синтез-газа, об. сухого газа: СО2 5,3-9,1 Н2 0,1-0,3 О2 0,0-0,1 Н2
44,7-47,5 N2 0,1-0,4 СО 43,7-48,9 СН4
0,05-0,3
Неконвертированные углеродосодержащие продукты составляют приблизительно 0,3-4% от массы топлива. Эти продукты могут
вводиться в исходное сырье.
В предпочтительном варианте реализации изобретения ресурс работы горелки можно увеличить путем подачи инертного газа (газ, который не реагирует экзотермически), например СО2, СН4 и т.п. через четвертый концентричный кольцевой канал, охватывающий третий канал. Таким образом можно обеспечить подъем корня факела и уменьшить тепловой поток к горелке.
Реферат
Использование: для получения синтез-газа. Сущность: жидкое углеводородсодержащее топливо подвергают неполному окислению в присутствии кислорода. Кислород и топливо подают в зону окисления четырьмя потоками: через центральный канал и три концентричных канала горелки. Во второй концентричный канал подают топливо, имеющее удельный вес при 15°С 980-1018 кг/м3 и вязкость на выходе из канала 0,02 0,2 Па с, и его подают со скоростью 3,0 3,8 м/с, а кислород направляют в центральный, первый и третий концентричные каналы со скоростями 60 120, 21 - 42 и 60 120 м/с соответственно. 4 з.п. ф-лы.
