专利名称:冷却一种热析出气体的方法与设备的制作方法
本发明论述有关冷却一种含粘性颗粒之热析出气体的方法，这类颗粒当冷却时可失去其粘性。
热析出气体中的粘性颗粒将给要对这种析出气体作进一步处理的设备带来困难;这是因为沉积到例如墙壁上、阀门上或排出口上的此类不希望有的颗粒，会给处理工艺造成有害的影响。而且，这样的沉积物是极其不易消除掉的。
热析出气体有可能由于含碳质的材料燃烧不完全而产生;这时的析出气体所见之温度将在1000℃至1800℃的范围内。粘性颗粒可以是部分地或全部地呈熔融态，它们之中可以包含金属、盐类或灰尘，一般地说，这些颗粒在温度约低于800℃时会失去其粘性。
本发明之目的即在于提供一种使含粘性颗粒之析出气体冷却的方法而这样的颗粒会在冷却时失去其粘性的。
为此目的，依据本发明的这种方法中，包括使热析出的气体通过一冷却段，并在此析出的气体流中至少注入一股截头锥体式环状的冷却气体流，这股气流沿着析出气流的方向逐渐缩小。
上述环形的冷却气体流促使析出气体流过一混合区，在这里，析出气体由于它与冷却气体紧密混合而变冷。此混合区包括一个会聚的主要部和一个发散的辅助部，混合区本身由一个环形的回流区所包围，而该回流区使粘性颗粒与冷却段的壁部分隔开。
本发明另一项内容涉及到用来实施上述方法的一种设备，以依据本发明来使热析出气体冷却，此种设备包括有一个冷却段，能够连接到热析出气体出口部的入口导管，以及至少一个截头锥体状的冷却液导管，此导管在正常作业中沿析出气体通过此设备的方向逐渐变细，其中，截头锥体式冷却气体导管(或导管组)上圆形的出气开口(或开口组)开设在此设备内，而此截头锥体式的冷却气导管(或导管组)的入口部(或一组入口部)则与一冷却气源连通。
依据本发明的方法与设备，在下面将以举例的方式参照附图作较详细的描述，这里图1示意地表明具有一个截头锥体式冷却气体导管的设备之纵剖面;
图2示意地表明具有两个截头锥体式冷却气体导管的设备之纵剖面。
首先参看图1。依照本发明的此种设备包括有一个管状冷却段11取管状形式的一个入口导引装置，即入口导管12，以及一个截头锥体式的冷却气体导管13，它在朝上的方向逐渐变细。
冷却段11和入口导管12二者的壁部可由耐火材料或钢材一类的适当金属制成;截头锥体状的冷却气体导管13的管壁可由钢材一类适当的金属制成。
截头锥体式的冷却气体导管13连通到一根配有入口导管15的环形导管14上。
在上述设备运行期间，该设备的入口导管12连通到热析出气体的出口部(图中未示明)，而热析出气体通过冷却段11，在朝上方向(以箭头19标出)同此冷却段11的中央纵轴18相平行。此外，有冷却气体供给入口导管15，此股冷却气体在离开截头锥体式冷却气体导管13后，作为一束截头锥体式的环状冷却气流22，在箭头19指出的热析出气流的方向中逐渐变细。
上述之环状冷却气流22促使带粘性颗粒的热析出气体，流过为一回流区24所包围的混合区25。此混合区23包括有一个会聚的主要部分25，热析出气体在其中同冷却气体快速地混合;以及一个发散的辅助部分27，其中，混合与冷却是在一种湍流状态中完成。
在混合区23中辅助部分27的端部存在一个紧密接触区30;此紧密接触区30的下游处，温度已低到使热析出气体中的颗粒不再有粘性，从而这类颗粒将不再粘附到冷却段11的壁部上。
于回流区24内混合的析出气体与冷却气体将起到一种中介膜的作用，使冷却段11的壁部与混合区23内的粘性颗粒分离出来。
沿着紧密接触区30的下游，析出气体与冷却气体的混合物被通入一连接到对此析出气体作进一步加工的设备之导管内清除(有关设备与导管未在图中示明)。
本发明所述的设备可以用于冷却脱离开气化反应器的析出气体，在此反应器中，例如含碳质的材料氧化不完全。
可以指望，依据本发明的构制的设备也可用来冷却脱离开气化反应器的这类析出气体流体的和/(或)气态的经部分氧化的碳氧化合物。
如果此气化过程是在高压下进行，则依据本发明构制的此种设备应罩在一压力罐内(图中未示明)。
为了在正常作业中增加冷却路程的长度，而此冷却路程是在截头锥体式冷却气体导管之圆形出口与上述紧密接触区之间，本发明还提供了下述一种设备它包括有一个管状的冷却段36(参看图2)，后者的通道之横截面积大于入口导管37中通道的横截面积;此设备还包括有一个过渡段38连接着入口导管37与冷却段36，此过渡段可呈扁平形式，或在正常作业中析出气体通过该设备的方向上增宽。
上述设备还包括第一种截头锥体式的冷却气体导管41，它的圆形出口42是位于过渡段38附近的入口导管37之中，此截头锥体式的冷却气体导管41连通到一个具有入口导管46的环形导管45上。
为了进一步增加此冷却段的长度，该设备尚包括有第二种截头锥体式的冷却导管48，后者有一圆形开口49并且连通到一个带有入口导管51的环形导管50上。
上述截头锥体式的冷却气体导管41与48沿朝上方向逐渐变细，在正常作业中，析出气体即沿此方向通过设备。
在该设备正常运行期间，热析出气体供应到入口导管37，并沿朝上方向(以箭头55标明)通过冷却段。此外，有冷却气体46与51供应到入口导管46与51，这种气体以图中分别由对照数字56和57所指的，第一种和第二种截头锥体状环形气流的形式，离开此圆形开口42和49。
上述第一种截头锥体式环形气流56迫使热分析气体通过第一个混合区58，该混合区有一会聚部与发散部，由环形回流区59所包围，而第二种截头锥体状环形气流57则迫使析出气体与冷却气体混合物通过第二个混合区60，此混合物有一会聚部与发散部，并由环形回流区61所包围。
在第二个混合区60的下游端，这里的温度使得颗粒丧失其粘性，从而它们不再粘附到冷却段36的壁部，而前述气体混合物即由此处通到一设备(图中未示明)，对此析出气体作进一步加工。
上述冷却段的内径大小可以是入口导管内径的15至3倍。
在对照图1所描述的设备内，其中冷却段11的内径等于入口导管12的内径，此设备也能提供一第二种截头锥体式的冷却气体导管(图中未示明)，以便增加冷却段的长度。
为了改进其操作的灵活性，尚可为依据本发明的此种设备配制两个以上截头锥体式冷却气体导管，这类导管的圆形出口开设在设备内，而其出口导管则连通到冷却气体源。
为了在正常作业中防止有热的颗粒流过混合区，而接触到两个相续的环形开口间的冷却端之壁部上，这两个环形口之间的距离应在冷却端内径的1至4倍范围内。
在本发明的另一个实施例中，以上冷却段和入口导管的横截面可以取矩形或正方形。
为了增长颗粒在混合区中的滞流时间从获得良好的混合效果，冷却气体注入析出气体流中的速度应在5米/秒至100米/秒的范围内，更具体地说，应在20米/秒至60米/秒的范围内。
为了防止大量的相当稠密的冷却气体回流，进入此设备的热分析气体的速度应大于1米/秒。
截头锥体状冷却气体导管的合适厚度是在0.5毫米至10毫米的范围内。此截头锥体状冷却气体导管13的顶角63(参看图1)，或视作为注入角，可在0°到90°的范围内。为了减少截头锥体状的环形冷却气体流的回流风险，同时为了改进混合区中混合效果和获得最佳的冷却段长度，截头锥体式的冷却气体导管13的顶角63应在20°至70°之间。
为了进行定量的混合，引入动量流的一种无量纲的比值，这一动量流的比值定义作骤冷气体的动量流，它乃是冷却气体质量流(公斤/秒)乘以冷却气体注入的速度(米/秒)，再除以析出气体动量流的结果，亦即以析出气体的质量流(公斤/秒)再乘以析出气体进入此设备的速度。
为了获得良好的混合效果，上面定义的动量流应大于1，而最好是大于5。
权利要求
1.使一种含有粘性颗粒之热析出气体变冷的方法，此类颗粒在冷却时能丧失其粘性，此方法包括此以下内容让热析出气体通过-冷却段，在此析出气体流中至少注入一股截头锥体状的环形冷却气体流，这股气流在析出气体的流向中逐渐变细。
2.按照权项1所要求的方法，其中，热析出气体已由部分燃烧一种含碳质的材料而获得。
3.按照权项1或2所要求的方法，其中，通过一截头锥体式冷却气体导管的冷却气流在析出气体的流向中逐渐变细。
4.按照权项1至3中任何一项所要求的方法，其中，注入析出气体流中的冷却气体速度是在5米/秒至100米/秒的范围内。
5.按照权项1至4中任何一项所要求的方法，其中，热析出气体进入相应设备内的速度大于1米/秒。
6.按照权项1至5的任何一项所要求的方法，其中，上文中所定义的动量流比值大于1。
7.用来实施依据上述任何一项权项的冷却热析出气体方法的设备，此设备包括一冷却段，可连通到热析出气体出口的入口导管;至少一个这样的截头锥体状冷却气体导管，它在热析出气体于正常作业中通过此设备的方向上逐渐变细，其中，该截头锥体状冷却气体导管(或导管组)的圆形出口(或一组圆形出口)是开设于设备内的，而且这一截头锥体状的冷却气体导管(或导管组)的入口(或一组入口)可以连通到冷却气体源。
8.按照权项7中所要求的设备，其中，截头锥体状的冷却气体导管(或导管组)的顶角是在20°至70°的范围内。
9.按照权项7或8中所要求的设备，其中，经过冷却段之通道的横截面积大于经过入口导管之通道的横截面积，而且该设备还包括有使入口导管与冷却段相互连接的过渡段。
10.按照权项9中所要求的设备，其中的过渡段包括有这样一个壁部，在正常作业期间，该壁部在析出气体通过上述设备的方向上变宽。
专利摘要
按下述方式冷却一种带粘性颗粒之热析出气体，例如从一种燃烧不完全的含碳质材料而获得的带粘性颗粒之热析出气体，此种颗粒在变冷时会失去其粘性使此种热析出气体通过一冷却段(11)，同时在该热析出气体流中注入一股截头锥体状的冷却气体环形流(22)，这股环形流在析出气体的流向(29)中逐渐变细。
文档编号F28C3/02GK85104951SQ85104951
公开日1987年1月7日 申请日期1985年6月28日
发明者马瑟斯·马丽亚·万·凯塞尔, 肯德·里克斯·约翰纳斯·安东, 尼斯·哈塞纳克, 简·彼得 申请人:国际壳牌研究有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan