专利名称：蒸汽/天然气混合物在初级转化炉之后的加热及部分氧化方法
技术领域：
本发明涉及一种加热及部分氧化用于氨合成气体的未^H55热、预转化的 蒸 天然气^^的方法，其中气^(粗合成气体)沿流动方向在初级转化器后 被供给能量。
背景技术：
合成气的生产通过蒸汽转^ii行，通常伴随着大的热能一体化，这意-M
蒸汽转化器的余热可以在许多热交换器中用iMi行天然气、空*蒸，;^>热或 者生产蒸汽。在生产合成气的过程中，iW稍后的氨的合成非常重要，它们尽 可能高地为供给大气氮所需的空气预热。
大气氮的添加是与空气氧在一个所谓的次M^化器中进行的，其连接于初
^5^汽转化器之后。通过部分氧化来自初级转化器中的气体，气体组*部分 通过燃烧，但是大部^iii^斤达到的高平銜显度而^jt变化，即^^成气中残余 曱烷^*将实际达到明显小于1摩尔百分比("^:情况下在1050°C -1150°C以 上)。g加入催化剂加速平衡的形成。
在这个工艺步骤中重要的;1^分的气 #,持续温度升高时蒸汽转化活 性催化剂的存在，以i^t从残余沼气^i:(典型:10-14摩尔百分比)中通过甲烷的 分解及由于一氧^^和二氧^^存在的关系产生烟灰，以;5l7jO蒸汽的存在。
发明内容
本发明^M开始入手，其目的首M于，尽可^ia^烟灰的生成，其中 也可^^可变的添加物例如氮*氧气或者它们的混合物。
才M^开始所述方式的一种方法，^^、本发明的任务以这样的方i^决，即 在初级转化器后的能量供^tit^少一个在初^^化器的排气管中定位的多孔 燃烧器(Porenbre丽)直接进行。
在初^^化器后的待处理气体的流动5^圣中^fJ多孑L燃烧器有很多优点， 特别是可以完全和肖一个衬的A^器，如次M^化器。
，优点例如 -大的可调整I"生
-不依赖于粗合成气体入^ii;变的燃烧器火焰稳定性(由于自身的可燃气
体供给可能性)
-循环中只有氮^/蒸汽时也f魄动燃烧器
-可变的氮^氧^A其^^物的添加可能1"生 -短时间反应的可能f生，由此生成烟灰的危险更小 -静态^^器的催化剂:负责使气体平衡，减小强烈的温;l升高时形成烟灰 的危险
-在隔绝的加砌衬的管子中的静态混合器经才^i且合所具有的可更换性 (材料由金备粉尘^#久'1±#料构成，可能经铝涂层)
-可变的附加的催化剂^fM :例如直接用在燃烧器上的一种部分氧化催化 剂，然后一种蒸汽转4^^化剂
-所需的氧气量可以减小，已产生的粗合成气(氢气、 一氧4诚以及甲烷) 的消辨燃烧)减少，因为M加入或可以^f加AB烧^(例如甲烷)
-留存的残余沼^继续进行蒸汽转化。
^il里指出一些参考文献，它们至少提及了一点本发明的问题。DE-OS19 20001、 EP4 200 825-A1、 EP-876 993-A1或者US"6 730 285>A,涉及了合成气 的生产。来自于同一申请人的US"6746624-A指出了涂层的催化剂管，DE-198 39 782-A1等^旨出了在流动路径中的静态^^器。DE-10232 970-A1描述了一 种没有上述蒸汽转化的短时间特歹AIU匕。DE-102 39 Ul-Al^liJ了多孑L燃烧器 与燃料电池结合的4M。
本发明进一步的实施方^^4^^要求中给出，据此可以舰，能量供 ^it过多个定^^I成流动路径的初级转化器气体渝出管中的多孔燃烧器直接 进行。
还例如这^i殳计，除了通过可燃气体能量供^除了氧化剂氧^^卜也可 ^氮^p/或少量的二氧^^l和/或蒸汽。
借助于一种符合本发明的多孑L燃烧器可以大幅度地调节可燃气体的量，优 选过化学计量铋行。
通过多孑L燃烧器的^^也可以在气流中^^催^剂涂层的静态》'^^器，如
此，气流就可以通过该;^^器适当:W流，就^M^发明i殳计的一样。符合目的 的是，气^t过各自燃烧器后的静态;給器形雄流，纽第一^給H^本发 明具有部分氧^^化剂涂层，其它的混合器具有蒸汽转"^^化剂涂层。
本发明im定， 一种没有或略微预热的可燃气#>空气混^(特别是甲烷+ 空气M^给多孑ia烧器本身以ii行化学计量或过化学计量的运^亍。可燃气体';^^ 物必须##温度^#在燃点以下。
有利的是气体^^借助于多孔燃烧器加热到约iooo-c到uotrc的温度， 这样就能^4^防止合成气体中的烟灰^1:。
加热可以借助多^Hu^连接的多孑L燃烧器进行，其中按照本发明催化^^ M^连在中间的。
本发明进一步的实施方式中，气^^静态的濕合元件^或之间通过M 的特别是^^房状的、44l化剂的元件引导。
开始所提的任务才娥本发明特别通过一种设备解决，*#棘于，在转化 管的每个汇集管道中，在初级转化器后沿着气流的最后的管入口与传输管道的 接管之间设有至少一个多孑L燃烧器。
^匕实施方式中可以如jH^t，每个多孑L燃烧器西沐一^态;^^器，尤 其是在每个多孔燃烧器后面连接一^^态;^^器。
本发明的其它特征、细节和优点#^后面的描述以及借助附图得出。其中
图1 带有后接的积i且和按本发明的多孔燃烧器的初级转化器的原理^
图2带有汇集管及按本发明定位的多孔燃烧器的初级转化器的简化空间
图3至5带有不同设计的多孑L燃烧器的管局部放大图，以及
图6在汇集管ii^传输管道的i^度区域中多3U^烧器的定位图。 M实施方式
在图1中总#^用1标识的部^i殳备的主要的设^P分由用2标识的初级 转化器与转化管3(曱烷+蒸JWli管)和顶燃烧器4以及汇集管道S和至少一个 传输管道6构成，其中传输管iMA带有蒸汽鼓8的余热锅炉7M过热交换 器9最终至一lt/^^转换(CO/Shift) 10，其^ifei!E没有进一^^讨的必要。
6虚线示出的是一个必要时夕卜部的(绝热的)^化剂机架11。在传输管道6中
定位的多孑L燃烧器在图1中总体用12标明，它的供给元件用13标明，例如， 通过供给元件^HiM^给例如空气和曱烷并到最后时刻才混合，这里，如在图 l表明的，沿流动方向在每个多孔燃烧器12后设有催化的静态的混合器14。最 后在图1中i^示明一个输入管道15，通过它可向系统供给可能产生的蒸汽。
图2简化三^^绘了初级转化器2，其带有通过甲^r蒸》'^"入管道3a 供给的转化管3，顶燃烧器4和，烧室中导出废气的废气汇集器16和汇集管 道5以及一絲输管道6，其中设有多孑L燃烧器12。
图3至5只是部絲示出例如一^#输管道6的以6'才斜己的管，在其中安 装了总体以12才科己的多孔燃烧器。在图3描述的例子中多孑L燃烧器的头部以 16才斜己，是截锥形的，带有多孔的燃烧器壁17以及一个i^t流动方向定位的 带有沿气^^下游定位的盖板的朝,18。
带有燃烧器头部16的输入管道13有一个夕Nl5的隔离体19、 一个带有例如 含氧的气体20的冷空^T入管it^一个中心的内管21用于点火气M可燃气 体。
对于多孑L燃烧器共同的是，燃絲燃烧雜17中进行，亦即不可能雄。 这样的燃烧器的细节可以从例如DE"43 22 109-A或相应的EP~0 657 Oll-B中获悉。
在图3中也示出了带有一^L化剂涂层22的静态〉V給器14在管6中是怎 样定位的。它们仅仅^4i'lt^ft为折^^导^^描绘，它们可以是伊子形的， 诸如此类，对此不再进一步描述。静态的混合器可以例:i(魂过j琳lf 23组合成 多个或一个结构单元，如此，其可以从管6连同它的隔离涂层6"拉出来，这沬 详细地示出。这^it用于燃烧器的拆卸。
粗合成气体的流动方向是通过小的箭头24在附图中示出。燃烧器后的热合 成气体由箭头25标明。该合成气体含氮气、 一氧4诚、二勤械、氢气、水。
图4中用与图3类似的描^^ 烧器头部16a的一个变型实施例。
，多孔的燃烧雜17a的定^^"些不同，其构雄烧器的 板，位于内 部的# 18的定位也有些不同。B情;^与图3中的那些一致。
图4中展示的经催4^^层的静态混合器与部分伊形叶片22a有点不同并且 同样^U^目应的连接元件23组合成一个安装##架。
图5中展示的又是一个变型的实施例，特别是关于多孑L燃烧器16b的构型。 其^E设计成圆柱形的燃烧器头部，其中沿着吸^fc):辦的壁10b的M配设 一系列的静态》V^器22b。
t^在图6中展示了一个带有输入管道的多孑L燃烧器，它的燃烧器头部16 在所描述的例子中^A汇集管道5中，其带有转化管，在它的头端设有一根传 输管道6，其由于视图的缘#图纸平面转了90度。在图6中用细，，是 一个多孑L燃烧器头部16在该传输管道6中的定位，其可以通iW闭盖简单M ^p拆卸。封闭盖以26标明。
当然，在不离开^^更、想的情况下，本发明所述的实施例可在多方面进行 修改。这特别是对于多孑匕燃烧器的所有形式和它^#加热气体的气^3^圣中的 特殊定位是适用的。
权利要求
1.一种加热及部分氧化用于氨合成气体的未分开预热、预转化的蒸汽/天然气混合物的方法，其中气流(粗合成气体)沿气流方向在初级转化器后被供给能量，其特征在于，在初级转化器后的能量供给通过至少一个在初级转化器的气体输出管中定位的多孔燃烧器直接进行。
2. 如^U'J要求1的方法，^ft棘于，能量供驗过多个定^^初^t化器的构成气;;^f圣的气^r出管中的多孑L燃烧器直接进行。
3. 如4W要求1或2的方法，其特征在于，除了通过可燃气^￡#^量供 絲除了一种氧化剂(例如氧气)4^卜，气-Mi皮供给氮气，以适配于用于氨设备的合成气体。
4. 如W'J要求1或上i^K^要求中^-项的方法，^#棘于，气;j^皮 附加itk^给二氧^^和/或蒸汽。
5. 如^N要求l或上i^又利要求中4—项的方法，*#*于，多孑L燃 烧器关^转化的蒸^/天然气:^^以^i匕学计量的方^^行或在引入可燃 气体的情况下以过化学计量的方式运行。
6. :WWJ要求1或上^5U'漆求中^-项的方法，^#棘于，气;舰过 蒸汽转化W化剂涂层的静态齡器处旋流。
7. 如权利要求l或上i^5U'J要求中任一项的方法，其特征在于，气流通过 静态的^^器在各自燃烧器后旋流，其中^^器有一转分氧^#化剂涂层。
8. 如^U'J要求1或上i^K^要求中任一项的方法，《特机在于，向多孔 燃烧^#^"种没有或略賴热的可燃气体空气^^(特别是甲烷+空气)，以 进行化学计量或过化学计量的运行。
9. 如^5U'〗要求1或上^U'J要求中^""项的方法，^#棘于，通过多 孑匕燃烧##气体^^加热到约IOO(TC到1100。C的温度。
10. :MWJ要求1或上ii^U'漆求中^-项的方法，^ft棘于，通过带有 中间连接的催化^^级的多^H^连接的多孑L燃烧器进O热。
11.如^M'漆求1或上i^5U'溪求中^-"项的方法，^#棘于，气;純过 iM于静态、;a^元件^或之间的M的特别A^^房状的、用蒸汽转化H^化 剂(例女媒)涂层的元件引导。
12. 才娥权利要求l或上i^又利要求中^^项的方法，^#棘于，多孑L燃烧M为氧^;蒸汽燃烧器运转。
13. 如权利要求12所述的方法，^#絲于，对于在合成气体中氢~一氧^^的摩尔比大约为3，以一^Na免烟灰的量附加地';tVv二氧^^。
14. 一种设备，尤其;I^I于实施如前i^X^要求中^""项所述的方法，膽 棘于，在转化管(3)的每个汇集管it(5)中，在絲的管入口与传输管it(6) 的接管之间和/或在传输管道(6)中设有至少一个多孑L燃烧器(12)。15J^U'J要求14所述的设备，^#棘于，每个多孑L燃烧器(12)配设一个 静态的;^^器(14 )，尤其^^^一^^态的〉V^器。
全文摘要
本发明涉及一种加热和部分氧化用于氨合成气体的未分开预热的、预转化的蒸汽/天然气混合物的方法及设备，其中气流(粗合成气体)沿气流方向在初级转化器后被供给能量，建议一种解决方法，用此方法可尽量避免烟灰的形成，同时也存在可变地添加例如氮气和氧气或它们的混合物的可能性。根据此方法，在初级转化器后的能量供给通过至少一个在初级转化器的气体输出管道中定位的多孔燃烧器直接进行。
文档编号C01B3/02GK101184688SQ200680015821
公开日2008年5月21日 申请日期2006年2月16日 优先权日2005年5月10日
发明者E·格瓦尔, H·海德勒, J·约翰宁 申请人:犹德有限公司