氧气与可燃气体高效、安全混合的方法与流程

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氧气与可燃气体高效、安全混合的方法与流程

本发明涉及一种氧气与可燃气体高效、安全混合的方法。



背景技术:

氧气与可燃气体混合过程广泛存在于氧化反应、富氧燃烧以及合成氨等过程,比如乙烯催化氧化制环氧乙烷工艺中,乙烯、甲烷等可燃气体与氧气按一定比例混合后,进入反应器。常见的可燃气体如乙烯、甲烷等在氧气中有较大的爆炸极限范围,气体混合过程要穿越可燃气体爆炸极限,如果两种气体不能快速高效混合,在局部形成浓度过高区域时存在发生燃爆的危险。

目前多数气体混合装置采用射流混合技术(如cn101848759a,cn104084065a),即氧气与可燃气体并流或错流接触,氧气通过喷嘴或小孔高速射流进入可燃气主体中,通过射流卷吸效应完成气气混合。这类射流气体混合装置结构简单,容易操作,但两股气体在较大空间内靠并流或错流接触混合很不充分,其后的自然发展阶段不能保证气体达到分子水平混合。此外,完成混合后的可燃气体与氧气通常进入反应器或燃烧室,目前的气体混合装置大都没有采取阻火防爆措施,使得热点或火焰有可能返入气体混合装置造成燃爆事故。

本发明有针对性的解决了该问题。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是现有技术中混合效率较低、不安全的问题,提供一种新的氧气与可燃气体高效、安全混合的方法。该方法用于氧气与可燃气体混合中,具有混合高效、安全的优点。

为解决上述问题,本发明采用的技术方案如下:一种氧气与可燃气体高效、安全混合的方法,氧气由进气管进入各分布支管,分布支管数量最少为2根,在水平面内对称均匀分布且与氧气进气管垂直,氧气分布支管下表面开有若干等径、等间距小孔,氧气经由分布支管从各射流小孔喷出,进入气体混合空间;可燃气体由分布在气体混合空间周围的进 气管进入,进气管的数量至少为2个,在水平面内均匀分布,可燃气体与氧气形成错流流动;氧气进气管上端设有电机转动装置,能够带动整个氧气分布装置旋转,使射流进入气体混合空间的氧气形成旋流流场,旋流扰动对混合空间的气体起到搅拌作用,促进气体混合达到分子水平;气体混合空间内的混合气体经过阻火区进入气体出口,阻火区内填充阻火材料,避免下游热点反串入气体混合空间,同时混合气体出口管径缩小,以提高出口处混合气体速度,阻止下游火焰向气体混合装置传播,实现高效、安全的气体混合过程。

上述技术方案中,优选地,所述氧气分布支管的开孔率为0.2%~0.8%。

上述技术方案中,优选地,所述电机转动装置转速为1000~2000rpm(转/分钟)。

上述技术方案中,优选地,所述阻火装置内填充金属丝网、波纹或多孔形阻火材料。

上述技术方案中,优选地,所述阻火区与气体混合空间的高度之比为0.2~0.5。

上述技术方案中,优选地,所述混合气体出口管径与气体混合空间的直径之比为0.4~0.6。

目前的氧气混合装置一般采用射流混合技术,利用氧气的射流卷吸来实现与可燃气体的混合,混合效果不能达到分子水平,本发明在射流混合基础上增加了旋转装置,氧气形成的旋流流场促进了气体扰动是气体混合达到分子水平。此外,本发明在气体出口增加了阻火装置,能够有效防止下游热点、火焰反串入气体混合装置,取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为氧气与可燃气体混合装置的整体示意图;

图2为氧气分布装置俯视图。

图1、图2中,1为可燃气体进口;2为氧气进气管;3为电机转动装置;4为氧气分布支管;5为射流小孔;6为气体混合空间;7为阻火区;8为混合气体出口。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述,但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示,气体混合装置包括氧气进气与分布装置、可燃气体进口、圆柱形混合空间、阻火装置以及混合气体出口组成。在气体混合空间周围均匀设置2个可燃气体进气管1,可燃气体由此进入气体混合空间6,与氧气形成错流流动。氧气进气与分布装置包括氧气进气管2、与之相连的电机转动装置备3、氧气分布支管4以及支管上的射流小孔5,如 图2氧气分布装置俯视图所示,氧气分布支管4设置于氧气进气管2的底部并与之垂直,分布支管的数量为2根,支管在水平面内呈轴对称分布,支管的下表面开有若干等间距、等径圆孔。氧气由氧气进气管2进入各氧气分布支管4,由支管上的射流小孔5喷出,电机转动装置3带动整个氧气进气与分布装置旋转,从而使氧气以旋流状态进入气体混合空间6,旋流扰动和射流卷吸共同促进氧气与可燃气体发生混合,并最终达到分子混合水平。混合气体经过阻火区7并由混合气体出口8加速进入下游设备,阻火材料抑制可燃性混合气体在混合装置内发生燃烧,出口段的加速作用能够防止下游火焰回传到混合装置内。

所述氧气分布支管的开孔率为0.2%。所述电机转动装置转速为1500rpm。所述阻火装置内填充金属丝网阻火材料。所述阻火区与气体混合空间的高度之比为0.3。所述混合气体出口管径与气体混合空间的直径之比为0.4。

【实施例2】

按照实施例1所述的条件和步骤,在气体混合空间周围均匀设置4个可燃气体进气管1,氧气分布支管的数量为4根。所述氧气分布支管的开孔率为0.36%。所述电机转动装置转速为1200rpm。所述阻火装置内填充波纹形阻火材料。所述阻火区与气体混合空间的高度之比为0.4。所述混合气体出口管径与气体混合空间的直径之比为0.48。

【实施例3】

按照实施例1所述的条件和步骤,在气体混合空间周围均匀设置6个可燃气体进气管1,氧气分布支管的数量为6根。所述氧气分布支管的开孔率为0.45%。所述电机转动装置转速为1000rpm。所述阻火装置内填充波纹形阻火材料。所述阻火区与气体混合空间的高度之比为0.2。所述混合气体出口管径与气体混合空间的直径之比为0.52。

【实施例4】

按照实施例1所述的条件和步骤,在气体混合空间周围均匀设置8个可燃气体进气管1,氧气分布支管的数量为8根。所述氧气分布支管的开孔率为0.6%。所述电机转动装置转速为1600rpm。所述阻火装置内填充波纹形阻火材料。所述阻火区与气体混合空间的高度之比为0.35。所述混合气体出口管径与气体混合空间的直径之比为0.56。

【实施例5】

按照实施例1所述的条件和步骤,在气体混合空间周围均匀设置4个可燃气体进气管1,氧气分布支管的数量为4根。所述氧气分布支管的开孔率为0.8%。所述电机转动装置转速为2000rpm。所述阻火装置内填充波纹形阻火材料。所述阻火区与气体混合空间的高度之比为0.5。所述混合气体出口管径与气体混合空间的直径之比为0.6。

【比较例】

现有技术中,采用射流混合的设备内部,气体达到均匀混合时在气体射流方向需要0.5-1.0m距离,该段区域内浓度分布不均匀,存在发生燃爆的危险。设备出口处氧气浓度分布不是恒定值,而是在10%范围内波动。常规混合方法没有阻隔防爆措施,无法防止下游火焰的反串。

本发明在射流混合基础上增加了旋转装置,氧气形成的旋流流场促进了气体扰动是气体混合达到分子水平,在射流方向上只需0.1-0.5m即可完全混合,且出口处浓度分布均一。此外,本发明在气体出口增加了阻火区,能够有效防止下游热点、火焰反串入气体混合装置,取得了较好的技术效果。

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