专利名称：：通过使用多孔燃烧器部分氧化液体含烃燃料制备合成气的方法
技术领域：
：本发明涉及通过使用多孔燃烧器部分氧化液体含烃燃料制备合成气的方法。
背景技术：
：在EP-A-759886中描述了这样的方法。该出版物描述了用于部分氧化液体含烃燃料例如油渣油的方法，其中将用作氧化剂的含氧气体和液体含烃燃料通过多孔(共环)燃烧器供应至气化区，所述多孔(共环)燃烧器包括与所述燃烧器的纵轴同轴的n个通道或管道的同心排列，其中n是〉3的整数，和其中在适合的条件下自热制备含合成气的气态物流。在EP-A-759886的方法中，将用作氧化剂的含氧气体、液体含烃燃料和緩和剂气体供应至具有6个通道的多孔(共环)燃烧器的分开的管道中。使燃料以8-12m/s的速度流过通道4，其中通道l是最里面的通道。使含氧气体以30-40m/s的速度流过通道l，和以80-120m/s的速度流过通道2和6。使緩和剂气体以25-35m/s的速度流过通道3和5。虽然EP-A-759886的方法涉及通过提升火焰远离燃烧器前部以避免燃烧器损害来改进燃烧器寿命，但仍存在改进的空间。已发现当使用该现有技术方法时，可延长燃烧器的操作。然而在一些情况下，例如当希望在更高的出口压力下操作燃烧器时或当处理具有高的挥发性组分含量的粘性烃原料或重质液体烃原料时，仍然会对燃烧器造成损害和燃烧器寿命缩短。粘性烃原料需要较高的进料温度以能够将原料通过进料管道供应至燃烧器。因为所形成的更高的温度，在靠近燃烧器顶端附近可能会发生原料的提前点火，从而导致跳闸收回(tripretraction)。
发明内容因此本发明的目的是提供一种其中进一步避免对燃烧器造成损害的方法。该目的通过下列方法实现。通过使用配有分开的通道排列的多孔燃烧器对烃原料进行部分氧化以制备氢和一氧化碳的混合物的方法，其中烃流过燃烧器的通道，氧化剂气体流过燃烧器的分开的通道，和其中用于烃原料的通道和用于氧化剂气体的通道被其中流过緩和剂气体的通道隔开，和其中緩和剂气体的出口速度大于氧化剂气体的出口速度。申请人发现与在现有技术方法条件下操作的燃烧器相比，通过实施本发明的方法观测到明显改进的寿会。此外，当实施本发明的方法时，观测到反应器中更小的温度波动。这表明存在更少的火焰模式变化。火焰模式的频繁变化表明操作中可能对燃烧器造成损害。虽然不希望局限于下述理论，但是申请人相信通过使用高速的緩和剂气体作为氧化剂气体和烃原料之间的分隔介质可以获得更稳定和对燃烧器更少损害的操作。緩和剂气体将破碎烃原料和用作緩和剂，从而避免在燃烧器顶端的再循环区中的反应。结果将是烃液滴仅在离燃烧器表面一定距离的位置与氧化剂气体接触。据信这将对对燃烧器(例如燃烧器顶端缩进部分)造成更小的损害。下文将对本发明及其优选实施方案进行进一步的描述。具体实施例方式在W0-A-9532148描述的方法中，用高速的氧化剂气体破碎烃原料。本发明的一个优点是由于在本发明的情况下，高速的气体物流即緩和剂气体从燃烧器排出的通道与烃原料从所述燃烧器排出的通道相邻，从而更有效地将液体烃原料破碎成小液滴。5本发明的另一优点是当在操作中改变烃原料的性质或当该过程的操作员希望影响燃烧速度时，该方法的弹性更大。例如如果希望更好地破碎烃原料，则简单增大緩和剂气体速度就足够了。如上所述，对于实施本发明而言，烃原料和緩和剂气体的相对速度是相关的。优选緩和剂气体的出口速度是烃原料的速度的至少5倍。优选烃原料的出口速度为2-40m/s和更优选为2-20m/s。緩和剂气体的出口速度优选为40-200m/s，更优选为40-150m/s和甚至更优选为60-120m/s。氧化剂气体的出口速度优选为30-150m/s，更优选30-70m/s和甚至更优选40-70m/s。优选相对较低的氧化剂气体速度，因为这将产生更少的噪音。申请人已发现由于高速緩和剂气体产生的雾化噪音比与高速氧化剂气体有关的燃烧噪音(这是例如WO-A-9532148的方法中的情况)低很多。在进入气化区的所述各管道的出口测量或计算各速度。氧化剂气体包括空气或(纯)氧或它们的混合物。纯氧的含义是纯度为95-100volW的氧。氧化剂气体优选包括所述纯氧和緩和剂气体的混合物。该緩和剂/氧混合物气体中緩和剂气体的含量优选为10-30wt%。优选使用蒸汽、水或二氧化碳或它们的组合作为緩和剂气体。更优选使用蒸汽作为緩和剂气体。緩和剂-纯氧混合物中存在一些緩和剂气体是有利的，因为它允许该过程的操作员通过降低緩和剂-纯氧混合物中緩和剂气体的含量和增大供应至用于緩和剂气体的通道的緩和剂气体的量而有利地增大现有燃烧器中緩和剂的速度，所述用于緩和剂气体的通道隔开用于烃原料的通道和用于氧化剂气体的通道。当烃原料的粘度增大和需要更高的速度以破碎所述粘性原料时，增大緩和剂气体的流量是有利的。緩和剂-纯氧混合物中存在一些緩和剂气体也是有利的，因为它允许该过程的操作员通过将供应至用于緩和剂气体的通道的緩和剂气体中的部分緩和剂气体改变方向至緩和剂-纯氧混合物而有利地降低现有燃烧器中緩和剂的速度，所述用于緩和剂气体的通道隔开用于烃原料的通道和用于氧化剂气体的通道。该緩和剂气体速度的降低导致相同原料形成更大的烃液滴，而这又产生更大的烟灰颗粒或在所得的一氧化碳和氢混合物中产生更多的烟灰颗粒。可以更容易地使更大的烟灰颗粒与气体分离。需要更多的烟灰颗粒以降低下游装置中结垢的趋势。通常，通过用水洗使烟灰颗粒与气体分离。已发现更容易通过如EP-A-1373441中所述的沉淀、湿式旋风分离器或沉降式离心机从含烟灰的水中除去更大的烟灰颗粒。优选在前述过程调整中保持总緩和剂气体和总纯氧相对总烃原料的物料通量基本不变。烃原料是在气化器进料压力和温度下含碳质组分的液体、乳液或可泵送浆液。碳质组分可以是例如丁烷、戊烷、己烷、天然汽油、煤油、粗柴油、石脑油、柴油燃料、原油、常压或真空渣油以及可能含有其它原子例如氧的烃；然而，其比例不会影响自持续燃烧。定义包括固体碳质燃料在前述液体烃中的浆液。优选的烃原料是重质原油渣油，其在将烃原料供应至燃烧器的温度下测量的运动粘度优选为1-3000cSt，优选1-1000cSt。该方法优选在配有多孔燃烧器的反应器容器中进行，该多孔燃烧器配有分开的共环通道的排列。燃烧器优选布置于该反应器容器的顶部。该容器本身优选是垂直取向的圆筒容器，其下端具有用于一氧化碳和氢的混合物的出口。取向的这些气化反应器是公知的，和在例如ChrisHigman和MaartenvanderBurgt的Gasification,ElsevierScience(USA),第5.4章，2003第128-147页进行了描述。多孔燃烧器配有分开的、优选共环通道的排列。这些燃烧器排列是z^知的，和例如在EP-A-545281或DE-0S-2935754中进行了描述。通常，这些燃烧器含有在燃烧器出口处的一定数目的切口和中空的带有内冷却流体(例如水)通道的壁构件。这些通道在燃烧器出口处可以汇集在一起或不汇聚在一起。代替包括内冷却流体通道，燃烧器可配有涂布于燃烧器(前)壁外表面之上或通过某种方式悬挂紧靠燃烧器(前)壁外表面的适合的陶瓷或耐火材料衬里，以耐受燃烧器操作或加热/停车状态期间的热负荷。有利地，一个或多个通道的出口可以是缩回的或突出的。7燃烧器优选具有4、5、6或7个通道。在优选实施方案中，燃烧器具有6或7个通道。在更优选的实施方案中，燃烧器具有7个通道，其中緩和剂气体以5-40m/s的速度流过最外面的通道。在其中通道数为7的实施方案中，优选下列物流流过以下列出的通道氧化剂流过最里面的通道1和通道2，緩和剂气体流过通道3，烂原料流过通道4，緩和剂气体流过通道5，氧化剂流过通道6，和緩和剂气体优选以5-40m/s的速度流过最外面的通道7。可替换地，通道数为6,其中合并上述燃烧器的通道1和2，或其中省略通道7。本发明的方法优选在100o-i80ox:的合成气产物出口温度下进行。所制备的一氧化碳和氢的混合物的压力优选为0.3-12MPa和优选3-8MPa。本发明的方法优选靠近原油炼厂或在原油炼厂中进行，因为可将所制备的合成气直接用作原料以制备氢、或作为燃料气体以例如加热炼厂的熔炉、或更有效地用于燃烧驱动燃气涡轮以发电和产热。可在加氢处理过程(例如加氢、加氢裂化、异构化-脱蜡或催化脱蜡类过程)中有利地使用通过上述过程制得的氢。可将所制备的一氧化碳和氢的混合物(有时也称为合成气)有利地用作原料以经费-托过程合成甲醇、氨或烃，后面的合成过程产生气态烃和液态烃，例如汽油、中间馏分油、润滑油和蜡。下面将参照下列实施例更详细地描述本发明。实施例将相同的原油渣油原料在6个月内供应入两个平行的和商业化操作的部分氧化反应器中。一个反应器根据本发明的使用具有7个通道的燃烧器的方法进行操作，如表l中所述；和另一个反应器根据包括具有5个通道的燃烧器的方法进行操作，如表，'中所述。表中，X表示氧和蒸汽的混合物，F表示渣油原料和S是纯蒸汽。里面的通道具有最小的"通道编号"。外面的通道具有最高的"通道编号"。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>结果在操作中连续监控两个气化反应器中的温度波动。图1中可以明显看出，根据本发明(线(a))操作的反应器中的温度波动比根据现有技术方法(线(b))操作的反应器的温度波动稳定得多。6个月后，通过目测检查发现本发明的方法操作的燃烧器未显示出任何明显的损害。权利要求1.通过使用配有分开的通道排列的多孔燃烧器对烃原料进行部分氧化以制备氢和一氧化碳的混合物的方法，其中烃流过燃烧器的通道，氧化剂气体流过燃烧器的分开的通道，和其中用于烃原料的通道和用于氧化剂气体的通道被其中流过缓和剂气体的通道隔开，和其中缓和剂气体的出口速度大于氧化剂气体的出口速度。2.权利要求1的方法，其中所述緩和剂气体的出口速度是烃原料的速度的至少5倍。3.权利要求1-2任一项的方法，其中所述烃原料的出口速度是2-40m/s。4.权利要求l-3任一项的方法，其中所述緩和剂气体的出口速度是40-200m/s。5.权利要求l-4任一项的方法，其中所述氧化剂气体的出口速度是30-150m/s。6.权利要求3的方法，其中所述緩和剂气体的出口速度是40-150m/s和氧化剂气体的出口速度是30-70m/s。7.权利要求1-6任一项的方法，其中所述多孔燃烧器具有4、5、6或7个通道。8.权利要求7的方法，其中所述多孔燃烧器具有7个通道，和其中所述緩和剂气体以5-40m/s的速度流过最外面的通道。9.权利要求l-8任一项的方法，其中所述緩和剂气体是蒸汽。10.权利要求1-9任一项的方法，其中所述烃原料是重质原油渣油，其在将所述径原料供应至燃烧器的温度下测量的运动粘度为1-3000cSt。11.权利要求l-10任一项的方法，其中所述氧化剂气体包括纯度为95-100vol。/d的纯氧和緩和剂气体的混合物，其中该緩和剂-纯氧混合物中所述緩和剂气体的含量为10-30wt°/。。…:一T,rf''12.权利妻求11的方法，其中通过降低緩和剂-纯氧混合物中緩和剂气体的含量和增大供应至用于緩和剂气体的通道的緩和剂气体的量来增大緩和剂气体的速度，所述用于緩和剂气体的通道隔开用于烃原料的通道和用于氧化剂气体的通道。13.权利要求11的方法，其中通过将供应至用于緩和剂气体的通道的緩和剂气体中的部分緩和剂气体改变方向至緩和剂-纯氧混合物而降低緩和剂气体的速度，所述用于緩和剂气体的通道隔开用于烃原料的通道和用于氧化剂气体的通道。14.权利要求12或13的方法，其中在前述过程调整中保持总緩和剂气体、总纯氧和总烃原料的物料通量基本不变。全文摘要本发明涉及一种通过使用配有分开通道排列的多孔燃烧器对烃原料进行部分氧化以制备氢和一氧化碳的混合物的方法，其中烃流过燃烧器的通道，氧化剂气体流过燃烧器的分开的通道，和其中用于烃原料的通道和用于氧化剂气体的通道被其中流过缓和剂气体的通道隔开，和其中缓和剂气体的出口速度大于氧化剂气体的出口速度。文档编号C01B3/36GK101489915SQ200780026520公开日2009年7月22日申请日期2007年7月12日优先权日2006年7月14日发明者J·C·德容申请人:国际壳牌研究有限公司