线26基本径向布置。用于供应含氧料流的供送孔口 20基本平行于混合段14的中心轴线26布置。分配板24布置在混合段14和用于供应含烃料流的供送孔口 18之间。在以中心轴线26为中心的圆周方向上看时，分配板24将混合段14完全包围。
[0030]图2示出了处于理论展开状态的分配板24的图。分配板24具有用于分配含烃料流的孔口 28。孔口 28优选均匀分配地布置在分配板24中。这些孔口 28例如通过铣削而被引入到分配板24中。孔口 28例如采取细长孔或椭圆(卵形)的形式。孔口 28的任何这种形状的较长半轴都可以被布置成例如平行于分配板的高度，因此与分配板24的以中心轴线26为中心的外周方向成直角。另选地，孔口 28可以以非均匀分配方式布置在分配板24中。分配板24被构造成使得孔口 28的横截面面积的总和与分配板24的表面面积的比为0.1到0.4，优选为
0.2到0.3，甚至更优选从0.2到0.25，例如为0.225。
[0031]旋流式配流器22布置在用于供应含氧料流的供送孔口20和混合段14之间。混合段14因而毗连旋流式配流器22。旋流式配流器22至少部分地布置在分配板24内。为使含氧料流产生旋流，旋流式配流器22具有未详细示出的偏转板。旋流式配流器22具有从0.3到1的旋流数，优选从0.5到0.7的旋流数，甚至更优选0.55到0.65、例如0.6的旋流数。
[0032]如上所述，混合段14连接至混合扩散器16。更具体地说，混合段14连接至混合管30，该混合管30又连接至混合扩散器16。混合扩散器16可以具有小于8°、优选小于4°、甚至更优选小于2°例如1.5°的半开度角α。混合管30具有长度和直径。该长度和直径构造或固定成使得在通过在混合管3中用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的设备10的操作中含氧料流和含烃料流的混合物具有0.2马赫到1马赫、优选0.3马赫到0.9马赫、甚至更优选0.4马赫到0.8马赫、例如0.6马赫的流动速率。
[0033]下面描述根据本发明的通过用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的方法，该方法可以在设备10的情况下使用。将诸如天然气的烃和氧气分开预热，以作为起始气体并作为分开的料流提供。通过供送孔口 18将含烃料流供送至混合段14。因为供送孔口 18的上文具体描述的布置，含烃料流被相对于混合段14的中心轴线26基本径向地供送。通过供送孔口 20将含氧料流供送至混合段14。因为供送孔口 20的上文具体描述的布置，含氧料流被相对于混合段14的中心轴线26基本轴向地或平行地供送。含烃料流通过孔口 28穿过分配板24，并且因而均匀地分配到混合段14内。在混合段14内，含烃料流与通过供送孔口20供送到混合段14的含氧料流有力地混合。所供入的含氧料流在旋流式配流器22中通过偏转板而扭转或打漩，并因而确保在混合段14中与含烃料流良好的混合。旋流式配流器22具有从0.3到1的旋流数、优选从0.5到0.7的旋流数、甚至更优选0.55到0.65例如0.6的旋流数。换言之，旋流式配流器22的偏转板确保含氧料流具有带有所述旋流数的流动状态。
[0034]含烃料流和含氧料流的混合物然后进入混合管30内。因为如上所述的混合管30的长度和直径的特定比，混合管30中的该含烃料流和含氧料流的混合物具有从0.2马赫到1马赫、优选从0.3马赫到0.9马赫、甚至更优选从0.4马赫到0.8马赫、例如0.6马赫的流动速率。这种高流动速率确保了含烃料流和含氧料流的进一步快速且有效的分配或混合。
[0035]含烃料流和含氧料流的混合物从混合管30进入混合扩散器16。在混合扩散器16中，因为如上所述的混合扩散器16的横截面的变宽-在流动方向上看，该含烃料流和含氧料流的混合物经历流动速率的降低和动态压力的增加。该含烃料流和含氧料流的混合物然后从混合扩散器16最终到达具有燃烧空间的燃烧器块。在燃烧空间中，该含烃料流和含氧料流的混合物进行反应以进行乙炔的制备，然后通过骤冷单元快速冷却。
[0036]图3示出了用于在混合管30的圆周上相对于平均速率的局部速率的模拟的模拟结果。X轴32表示基于混合管30的圆周方向的相对位置，即相对于混合管30的3IX直径的位置X。y轴34示出了作为无量纲特征的局部速率与平均速率的比。曲线36示出了在如上所述的根据本发明的设备10和方法中在混合管30的圆周上存在的相对于平均速率的局部速率。基于曲线36，可以从图3中的曲线图推导出，局部速率与平均速率的比仅仅在值1.00周围略微变化。这意味着在混合管30的整个圆周上、即在混合管30的整个横截面面积内具有均匀的速率分布。因而，避免了旋流式配流器22下游的任何可能的分布不均。旋流式配流器22和混合单元12的横截面的设计也能防止混合单元12中的有害流体压力浪涌。这可以通过旋流式配流器22和分配板24的特殊设计来实现。
[0037]附图标记列表
[0038]10 设备
[0039]12 混合单元
[0040]14 混合段[0041 ] 16 混合扩散器
[0042]18 用于含烃料流的供送孔口
[0043]20 用于含氧料流的供送孔口
[0044]22 旋流式配流器
[0045]24 分配板
[0046]26 中心轴线
[0047]28 孔口
[0048]30 混合管
[0049]32 X轴
[0050]34 Y轴[0051 ] 36 曲线
[0052]α 半开度角。
【主权项】
1.一种通过利用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的设备(10)，该设备包括混合单元(12)、混合段和混合扩散器(16)，其中，所述混合单元(12)具有用于供应含烃料流的供送孔口(18)、用于供应含氧料流的供送孔口(20)、旋流式配流器和分配板(24)，其中，所述分配板(24)布置在所述混合段(14)和所述用于供应含烃料流的供送孔口(18)之间，其中，所述分配板(24)具有孔口(28)，其中，所述旋流式配流器(22)布置在所述用于供应含氧料流的供送孔口(20)和所述混合段(14)之间，其中，所述混合扩散器(16)连接至所述混合段(14)。2.根据前项权利要求所述的设备(10)，其中，所述混合段(14)基本是筒状的，其中，所述分配板(24)构造成使得在圆周方向上看时所述分配板(24)完全包围所述混合段(14)。3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，所述旋流式配流器(22)至少部分地布置在所述分配板(24)内。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，所述分配板(24)具有用于分配含烃料流的孔口(28)。5.根据前项权利要求所述的设备(10)，其中，所述孔口(28)以均匀或不均匀分布的方式布置在所述分配板(24)中。6.根据前项权利要求所述的设备(10)，其中，所述分配板(24)构造成使得所述孔口(28)的横截面面积的总和与所述分配板(24)的表面面积的比为0.1至0.4。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，所述用于供应含烃料流的供送孔口(18)相对于所述混合段(14)的中心轴线(26)基本径向地布置。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，用于供应含氧料流的供送孔口基本平行于该混合段(14)的中心轴线(26)布置。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，所述混合段(14)连接至具有长度和直径的混合管(30)，其中，所述长度和直径构造成使得在所述混合管(30)中在通过利用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的设备(10)的操作中所述含氧料流和所述含烃料流的混合物具有0.2马赫到1马赫的流动速率。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，所述旋流式配流器(22)具有0.3到1的旋流数。11.一种通过利用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的方法，包括混合单元(12)、混合段(14)和混合扩散器(16)，其中通过供送孔口(18)向该混合段(14)供送含烃料流，其中，通过供送孔口(20)向该混合段(14)供送含氧料流，其中，在所述混合段(14)和用于供送含烃料流的供送孔口(18)之间布置分配板(24)，其中，所述分配板(24)具有孔口(28)，其中，在用于供应含氧料流的供送孔口(20)和所述混合段(14)之间布置旋流式配流器(22)，其中，将混合扩散器(16)连接至所述混合段(14)。12.根据前项权利要求所述的方法，其中，将所述分配板(24)构造成使得所述孔口(28)的横截面面积的总和与所述分配板(24)的表面面积的比为0.1至0.4。13.根据前两项权利要求中任一项所述的方法，其中，相对于所述混合段(14)的中心轴线(26)基本径向地供送含烃料流，其中，基本平行于所述混合段(14)的中心轴线(26)供送含氧料流。14.根据前三项权利要求中任一项所述的方法，其中，所述混合管(30)具有长度和直径，所述长度和直径构造成这样进行通过利用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的方法，即，使含氧料流和含烃料流的混合物具有ο.2马赫到1马赫的流动速率。15.根据前四项权利要求中任一项所述的方法，其中，所述旋流式配流器(22)具有0.3至Ijl的旋流数。
【专利摘要】本发明涉及一种通过利用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的设备(10)，该设备包括混合单元(12)、混合段和混合扩散器(16)。所述混合单元(12)具有用于供应含烃料流的供送孔口(18)、用于供应含氧料流的供送孔口(20)、旋流式配流器和分配板(24)。所述分配板(24)布置在所述混合段(14)和所述用于供应含烃料流的供送孔口(18)之间。所述分配板(24)具有孔口(28)。所述旋流式配流器(22)布置在所述用于供应含氧料流的供送孔口(20)和所述混合段(14)之间。所述混合扩散器(16)连接至所述混合段(14)。本发明还涉及一种通过利用氧将烃部分氧化来制备乙炔和合成气体的方法。
【IPC分类】B01J4/00, C07C2/78, B01F5/00
【公开号】CN105492411
【申请号】CN201480047368
【发明人】M·科恩, M·鲁斯, P·伦茨, M·威卡瑞
【申请人】巴斯夫欧洲公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月28日
【公告号】EP3038998A1, US20160207767, WO2015028540A1