旋风反应器及利用旋风反应器生产可使用的副产物的方法
【专利摘要】一种用于生产可使用的副产物的旋风反应器，所述副产物作为可回收炉渣层的一部分，该反应器包括具有界定燃烧室的外壁的外壳；被构造成将反应物引入该反应器中的入口；被构造成使所述反应物在靠近该室的中心轴线的火焰区中燃烧的燃烧器；以及被构造成将所述可使用的副产物移出所述外壳的出口；其中，所述反应器被构造成使所述反应物的第一部分以放热反应方式在所述火焰区中燃烧；并且其中所述反应器被构造成使所述反应物的第二部分以吸热反应方式在靠近外壁处发生转化以生产作为炉渣层的一部分的副产物。
【专利说明】旋风反应器及利用旋风反应器生产可使用的副产物的方法
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年2月21日提交的美国临时专利申请第61/444，944号的权益和优先权，该临时专利申请的全部公开内容在此通过引用的方式引入。
【技术领域】
[0003]本申请基本上涉及使用经其他方式构造以产生热量和电能的反应器生产化学物质或材料。更具体而言，本申请涉及一种用于产生热量以及用于生产可用于不同用途(例如，用于碳化钙(CaC2)或其他化学物质的生产)的可使用的副产物的经改进的旋风反应器。
【背景技术】
[0004]CaC2是可用于制造其他有用的化合物(例如乙炔(C2H2))的基础化学物质，而乙炔通常用于工业有机化学中以生产其他化合物，例如氯乙烯或聚氯乙烯。例如，0&(:2可以与水按照下式反应形成乙炔:
[0005]CaC2+2 (H2O) — C2H2+Ca (OH) 2
[0006]存在许多不同的方式生产CaC2。例如，可通过加热石灰(例如氧化钙或CaO)和碳的混合物生产CaC2。CaC2也可以通过在电弧炉中当焦炭与氧化钙加热至1600至2100°C时发生的反应产生，其中一氧化碳为另一副产物，表示成如下反应:
[0007]Ca0+3C — CaC2+C0 [0008]CaC2也可以通过焦炭与氧化钙和氧气的直接反应产生，其中一氧化碳为副产物。通过下式从化学上说明该反应:
[0009]
【权利要求】
1.一种用于生产可使用的副产物的旋风反应器，所述副产物作为可回收的炉渣层的一部分，所述反应器包括: 外壳，其具有界定燃烧室的外壁； 入口，其被构造成将反应物引入所述反应器中； 燃烧器，其被构造成使所述反应物在靠近所述室的中心轴线的火焰区中燃烧；以及 出口，其被构造成将所述可使用的副产物移出所述外壳； 其中，所述反应器被构造成使所述反应物的第一部分以放热反应方式在所述火焰区中燃烧；并且 其中，所述反应器被构造成使所述反应物的第二部分以吸热反应方式在靠近所述外壁处发生转化以生产作为炉渣层的一部分的所述副产物。
2.如权利要求1所述的旋风反应器，其进一步包括第二入口，所述第二入口被构造成将流体引入所述室内以促进靠近所述外壳的外壁处的还原氛围以影响所述吸热反应。
3.如权利要求2所述的旋风反应器，其特征在于，所述第二入口将所述流体以相对于所述火焰区的方向的切向方向引入以在所述室中产生涡流。
4.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述外壳具有基本为圆柱形的形状，并且所述燃烧器靠近所述外壳的纵轴线设置以使所述火焰区基本沿所述纵轴线延伸。
5.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述反应器是针对气体分级而构造的，以使所述反应物的第一部分在氧化氛围中燃烧，所述氧化氛围与所述还原氛围隔开，所述反应物的第二部分在所述还原氛围中消耗。
6.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述副产物选自由碳化物、乙炔化物和镧系元素构成的组。
7.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述副产物选自由碳化钙、碳化锂、碳化钠、碳化钾、碳化铷、碳化铯、碳化鍅、碳化铍、碳化锶、碳化镁、碳化钡和碳化镭组成的组。
8.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述吸热反应在至少1600°C的温度下发生。
9.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述外壳的外壁包含耐火材料。
10.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其进一步包括管子，所述管子被构造成在其中运载流体以调节所述外壁的温度。
11.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其进一步包括第三入口，所述第三入口被构造成以可调节的速度将第二流体引入所述火焰区中。
12.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述炉渣层包括液态层和邻接该液态层设置的固体层。
13.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其进一步包括第二出口，所述第二出口被构造成将在所述室内产生的废气排放至所述室外。
14.如前述权利要求的任一项所述的旋风反应器，其特征在于，所述炉渣层包括促进添加剂、助熔剂添加剂和催化添加剂中的至少一种。
15.一种使用前述权利要求的任一项所述的旋风反应器生产可使用的副产物的方法，其中，所述方法包括: 将反应物经由入口引入所述反应器的外壳中； 使用燃烧器使所述反应物的第一部分以在火焰区中发生的放热反应方式燃烧； 使所述反应物的第二部分以吸热反应方式在靠近所述外壳的外壁处消耗，以生产作为炉渣层的一部分的副产物；以及 将包含所述副产物的炉渣层经由所述外壳中的出口移出； 其中，所述吸热反应在至`少1600°C的温度下发生。
【文档编号】B01J6/00GK103534021SQ201280019563
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年2月20日 优先权日:2011年2月21日
【发明者】W·拉塔, S·维尔斯特罗, M·塔吉特, V·米歇勒, R·贝林豪森, L·姆莱奇科, O·施吕特, H·莫亨 申请人:Lp雅米纳有限责任公司