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J-GLOBAL ID：200903057969101197

合成ガス製造用高速噴射方法および装置

Inventor： ヘルシュコーウィッツ フランク ,  デックマン ハリー ダブリュー. ,  レイノルズ ロバート ピー. ,  ゴナタス コンスタンチン ,  フルトン ジョン ダブリュー. ,  シェーンマン レオナルド ,  イトー ジャックソン
Applicant, Patent owner： エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー
Agent (1)： 河備 健二
Gazette classification：公表公報
Application number (International application number)：1998547105
Publication number (International publication number)：2001524919
Application date： Apr. 20, 1998
Publication date： Dec. 04, 2001
Summary：

【要約】メタンなどの軽質炭化水素ガスを部分酸化させて、こうしたガスを有用な合成ガスに転化し、回収および/または後続の炭化水素合成を行う新規なインジェクタ/反応器装置および効率的な方法。メタンなどの軽質炭化水素ガスおよび酸素または酸素含有ガス源は、予熱および加圧され、インジェクタを介して高速度で噴射されて、反応器の部分酸化領域に向かって開いているとともに、前記インジェクタの前面上に均一に離間配置された複数の混合ノズル部において所望の関連割合で互いとの混合物になり、前記インジェクタを介して圧力が降下した気体状プレミックスを生成する。該気体状プレミックスは、5ミリ秒未満の時間内に、好ましくは毎秒約25〜1000フィートの速度で部分酸化領域内に噴射され、その結果、前記気体状プレミックスは、該部分酸化領域内で反応し、部分酸化反応により生じたCO2、H2Oおよび熱の量が減少し、有用な合成ガスを生成、冷却および回収する。

Claim (excerpt)：

1.炭化水素を、水素および一酸化炭素を含む有用な合成ガスに部分酸化させる方法であって、 所望の割合の炭化水素ガスおよび酸素または酸素含有ガスの個々の流れを提供するステップであって、各々の流れが個々に高温高圧であるステップと、 複数の混合ノズルを有するインジェクタ手段を介して、互いの流れとの混合物になるように前記個々の流れを噴射して気体状プレミックスを生成するステップと、 前記気体状プレミックスが生成された後約5ミリ秒未満の時間内に、前記気体状プレミックスを前記複数のノズルから部分酸化反応領域に導入して前記有用な合成ガスを生成するステップと、および 前記合成ガスを回収するステップとを含む方法。 2.前記ガス混合物が、生成された後2ミリ秒未満の時間内に前記ガス混合物を導入するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 3.前記混合ノズルが、インジェクタ装置の前面下に凹設された混合カップであり、該混合カップ内に個々のガスオリフィスを介して前記ガス流が個々に導入されて衝突し、前記気体状プレミックスを生成することを特徴とする請求項1に記載の方法。 4.前記酸素ガスが、直径(DAX)の少なくとも1つの軸線方向のガスオリフィスから、運動量を有する少なくとも1つの軸線方向の流れとして噴射され、前記炭化水素ガスが、少なくとも1つの径方向のガスオリフィスから、運動量を有する少なくとも1つの径方向の流れとして噴射されて、前記軸線方向の流れの上で衝突し、前記気体状プレミックスを生成することを特徴とする請求項3に記載の方法。 5.前記径方向に噴射される流れの運動量対前記軸線方向の流れの運動量との比率が0.5〜4.0の範囲内であることを特徴とする請求項4に記載の方法。 6.前記酸素または酸素含有ガスが、1つの軸線方向の流れとして噴射され、前記炭化水素含有ガスが、2つの対向する多少径方向の流れとして噴射されることを特徴とする請求項4に記載の方法。 7.前記気体状プレミックスが、前記軸線方向の流れの前記ガスオリフィス直径(DAX)の約10倍以下の距離(L)にある場合、前記個々のガスの混合効率(Em)が少なくとも75%であることを特徴とする請求項4に記載の方法。 8.生成された前記気体状プレミックスを毎秒約25〜1000フィートの速度で前記部分酸化領域に供給するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 9.前記炭化水素ガス中の炭素原子数に対する酸素(O2)数の前記化学量論的モル比が0.3〜0.8対1であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 10.約25%の混合ノズルが、炭素原子1個当たりの酸素の化学量論的モル比が0.3対1より低いか、および/または0.8対1より高い気体状プレミックスを噴射して、大多数の混合ノズルより各々低温および/または高温で燃焼する少数のノズルを提供することを特徴とする請求項9に記載の方法。 11.前記気体状プレミックスの圧力が、個々のガス各々の流れの最低上流圧力より少なくとも1%低いことを特徴とする請求項1に記載の方法。 12.前記部分酸化領域が、触媒が存在しない状態で気相反応を提供することを特徴とする請求項1記載の方法。 13.前記部分酸化領域内における短い滞留時間後にガスを急速に冷却して、多成分合成ガスを製造するステップを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。 14.回収した合成ガスを、フィッシャー-トロプシュ反応を介してさらに処理し、液体炭化水素を製造するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 15.水素転化により前記液体炭化水素を反応させて、有用な生成物を製造するステップをさらに含むことを特徴とする請求項14記載の方法。 16.炭化水素ガスを部分酸化させて、こうしたガスを水素および一酸化炭素を含む有用なガスに転化する装置であって、インジェクタ手段と、部分酸化領域を有する反応器と、合成ガス回収手段とを備え、前記インジェクタ手段が、前記インジェクタ手段の前面上に離間配置される複数の混合ノズルに向かって開いている出口オリフィスを有する複数の分離した通路を備える多岐管を有しており、炭化水素ガスおよび酸素または酸素含有ガスの加熱および加圧済みの個々の流れを噴射し、前記複数の混合ノズル内において所望のモル比で互いの混合物になるように気体状プレミックスを生成し、該気体プレミックスが生成された後約5ミリ秒未満の時間内に、前記生成された気体状プレミックスを前記反応器の部分酸化領域内に供給し、前記気体状プレミックスを反応させて前記有用な合成ガスを製造し、前記合成ガス回収手段が、前記有用な合成ガスを回収する手段である装置。 17.部分酸化領域内における短い滞留時間後に前記ガスを急速に冷却して多成分合成ガスを製造する手段を備えることを特徴とする請求項16記載の装置。 18.前記の各混合ノズルが、運動量を有する酸素または酸素含有ガスの軸線方向の流れを可能にする直径(DAX)の下部オリフィスと、合計運動量を有する炭化水素の多少径方向の流れを可能にする対向する側部オリフィスとを備える円筒状混合カップを備えて、前記気体状プレミックスを生成することを特徴とする請求項16に記載の装置。 19.前記の対向する側部オリフィスが、互いに対して径方向に偏位しており、前記炭化水素ガスの多少径方向の流れが前記軸線方向の流れに接線状に衝突して、生成されたガス混合物を各々のカップ内で渦動させることを特徴とする請求項18に記載の装置。 20.前記インジェクタ手段が、前記個々のガスをガスオリフィスを介して、前記インジェクタ手段の前面に存在する前記混合ノズル内に供給するための複数の分離した通路の間もしくは内部に、および/または該通路を貫通して形成される複数の薄い金属プレートから組み立てられた多岐管を備えることを特徴とする請求項16に記載の装置。 21.前記多岐管が、装置の前面を形成する前記金属プレートの下および前記金属プレートに平行に存在する複数のガス通路を備え、熱交換により前記前面を冷却することを特徴とする請求項20記載の装置。

IPC (5)：

C01B 3/36 ,  B01F 5/06 ,  B01J 4/00 102 ,  F23D 14/22 ,  B05B 1/14 BBU

FI (5)：

C01B 3/36 ,  B01F 5/06 ,  B01J 4/00 102 ,  F23D 14/22 Z ,  B05B 1/14 BBU Z