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L'invention concerne un procédé pour la production, sans faire usage de catalyseurs, de gaz de synthèse (oxyde de carbone + oxygène) par la combustion partielle avec l'oxygène d'nydro- carbures aliphatiques gazeux concentrés, par exemple du méthane, ainsi qu'un brûleur pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le brevet italien N 446.318 de la même demanderesse décrit un procédé pour la production de gaz de synthèse à partir d'hydro- carbures aliphatiques gazeux et d'oxygène, dans lequel on fait réagir les hydrocarbures avec l'oxygène dans une première phase, en imprimant un mouvement de tourbillonnement à la masse gazeuse, et ensuite, dans une deuxième phase, on fait réagir les produits
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de réaction de la première phase, exclusivement aux dépens de la chaleur engendrée dans celle-ci, en présence de catalyseurs connus en soi, avec la caractéristique .que les hydrocarbures 'et l'oxygène sont, introduits ensemble dans le four de combustion, à l'aide d'ajutages communs, ou de brûleurs, si bien que déjà par suite de cette manière d'introduction,
on produit un tourbil- lonnement énergique des gaz introduits. Cette méthode d'introduc- tion dans le four de réaction, où la première phase a lieu, ce four étant contigu à une chambre de catalyse où la deuxième phase s'effectue, permet d'opérer, à la différence des tentatives pré- cédentes connues, avec des gaz (hydrocarbures et oxygène) prati- quement purs, c'est-à-dire non dilués, sans formation de noir de fumée.
La formation de noir de fumée et la transformation incom- plète dû méthane sont, en effet, les difficultés principales aux- quelles se sont heurtées jusqu'à présent toutes les tentatives d'appliquer industriellement les réactions connues en soi (re- présentées dans le cas du méthane par les équations suivantes), en utilisant des hydrocarbures pratiquement purs (95-100%) ou ne contenant pas de gaz inertes ou de vapeur. lère phase (exothermique).
(I) 2CH4 + O2 = 2CO + 4H2 (II) CH4 + 202 = CO2 + 2H2O phase (endothermique, aux dépens de la première).
(III) CH4 + H2O = CO + 3H2 (IV) CH4 + CO2 = 2CO + 2H2
On a maintenant trouvé, et cela forme l'objet de la présent invention, un perfectionnement de ce procédé, qui permet d'une manière surprenante d'opérer sans catalyseur, ainsi que d'éli miner la formation de noir de fumée.
et de réduire à une quantité négligeable la présence de méthane dans le produit (de l'ordre d 0,2 % en volume) et qui représente ainsi un progrès technique
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remarquable, sans compter l'avantage de pouvoir opérer avec une chambre de réaction ou un four de volume réduit, tout en présen- tant aussi l'avantage de pouvoir opérer à des températures éton- namment basses, c'est-à-dire d'environ 90000, toujours en utili- sant des hydrocarbures pratiquement purs à 95-100%, c'est-à-dire ne contenant pas de gaz inertes ou de vapeur.
La présente invention a, en outre, pour objet un dispositif perfectionné, et plus particulièrement un brûleur perfectionné à prémélange, utile pour réaliser le procédé en question.
Le procédé selon la présente invention est caractérisa essentiellement par un prémélange tout à fait intime, toujours hors de la chambre de réaction, par exemple de CH4 et 02' obtenu par la rencontre des courants gazeux, de sorte que les composantes efficaces des énergies cinétiques des deux gaz, c'est-à-dire les quote-parts des énergies cinétiques des débits gazeux se rappor- tant aux composantes de direction opposée des vitesses des deux gaz de réaction, soient égales et de préférence de l'ordre de 100-200 kg/Nm3 de CH4 ou des valeurs correspondantes, selon la formule e = mv2/2, si l'on utilise un autre hydrocarbure gazeux à la place du méthane. Sur ce principe se base aussi la construc- tion des brûleurs selon l'invention.
Ces brûleurs, étudiés parti- culièrement pour un fonctionnement à la pression atmosphérique, permettent d'obtenir les résultats de mélange parfait mentionnés, avec des valours négligeables, des pertes de charge de l'ordre de 500 Kg/m2.
Le mélange gazeux, se composant de Co, H2, CO2 et H2O, ave c des teneurs en CH4 résiduaire de l'ordre de 0,2 % vol. et sans noir de fumée, obtenu par ce procédé, a un rapport H2/CO d'envi- ron 2, et une teneur en CO2 qui peut être aussi de l'ordre de 1 % vol., et il peut être utilisé directement pour la production de méthanol ou de produits dérivant de la synthèse Fischer-Tropsh, sans qu'il soit nécessaire de le traiter dans un deuxième réacteur.
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Comme on le sait, un deuxième réacteur est toujours néces- saire pour la conversion du CO en hydrogène, ce cas se présentant dans l'utilisation du mélange gazeux pour la synthèse de l'ammo- niac;dans le deuxième réacteur, la réaction suivante a lieu :
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. - 0 2. + Ha (v) .
Comme mentionné ci-dessus, la possibilité d'obtenir, sans catalyseur et sans addition de vapeur, un mélange de gaz constitué d'une façon prédominante par du C0 + H2, avec des teneurs en CH4 de l'ordre de 0,2 % vol., sans formation de noir de fumée, par une combustion partielle avec de l'oxygène en utilisant des hydrocarbures satures (par exemple CH4)à l'état pratiquement pur (95-100% vol.), c'est-à-dire non dilués avec des gaz inertes ou de la vapeur et en opérant environ à 900 C, représente un fait absolument nouveau et surprenant, même par rapport au procédé du
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déjà ,-eja brevet italien N 446.318/mentionné, qui pourtant représentait déjà un fait nouveau et surprenant par rapport à l'état antérieur de la technique, comme déjà signalé ci-dessus.
Selon la présente invention, les deux gaz de réaction sont mélangés au préalable et introduits dans le four de réaction . à l'aide d'un ou plusieurs buûleurs, chacun se composant d'un mélangeur et d'un tuyau de sortie, Selon l'invention, le mélange doit résulter de la rencontre des deux courants gazeux et la di- rection des deux courants doit pouvoir assurer une valeur élevée de la composante de la vitesse utile pour la rencontre et aussi .pour la pénétration réciproque des courants,
En outre, on doit obtenir deux courants extrêmement minces, si bien qu'il soit possible d'atteindre une composition microsco- piquement uniforme du courant mélangé, pendant le temps de passage à travers le mélangeur-brûleur.
A l'aide de brûleurs pourvus de prémelangeurs expérimentaux pourvus d'éléments de construction variables (sections de sortie,
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etc..), on a étudie systématiquement l'influence qu'exercent sur le mélange les facteurs suivants : la vitesse (facteur cinétique), l'épaisseur et l'angle des deux courants gazeux croisés des gaz de réaction CH4 et 02 On a étudié en outre un mélangeur dans le- quel le mêlant des deux gaz est obtenu par opposition des deux courants gazeux tournant en sens inverse. Dans ce mélangeur, à l'aide d'une spirale, on imprime au début au courant d'hydrocar- bure (méthane) un mouvement de rotation, qui est ensuite arrête graduellement par l'injection en sens inverse de nombreux jets d'oxygène, sortant de trous dont l'axe est incliné, ménages dans la paroi du tuyau intérieur.
Si l'opposition entre les deux courants est parfaite, le mélange sort de la chambre sans mouvements prédominants @ de rotation. Le tuyau de sortie a la fonction de tranquilliser le .courant mélange, en ren- dant les courants partiels parallèles entre eux et à l'axe du tuyau, dans le but d'obtenir que la flamme se détache facilement et régulièrement et d'en empêcher des retours. On a ainsi trouvé que les éléments caractéristiques de l'efficacité du mélange sont, soit la valeur de la composante tangentielle de l'énergie pour les deux courants (énergie de rotation), soit 3 le temps de séjour du mélange dans le brûleur; au-delà d'une certaine limite de cette énergie, le deuxième élément devient prédominant sur le premier.
Sur la base de ces recherches, on a trouvé que par des. brûleurs réalisant le principe de prémélange exposé ci-dessus, et par des composantes efficaces des énergies cinétiques comme indique plus haut, on obtient le résultat désiré. @
La construction des brûleurs à prémélange suivant la pré- sente invention est illustrée schématiquement, à simple titre démonstratif et non limitatif, dans le dessin ci-annexé, dans lequel : la figure 1 représente, en,section longitudinale, une forme de réalisation d'un brûleur (tuyau de sortie) selon l'invention,
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et les figures 9 et 2' représentent deux coupes transversales, suivant les lignes correspondantes AA et BB de la fig. 1; la fig. 3 représente une forme de réalisation d'un premélangeur à courants croisés :
selon l'invention, tandis que la fig. 4 représente la coupe partielle selon la ligne AA de la fig. 3; la fig. 5 représente une vue en coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation du prémélangeur, à courants tournants, se- lon l'invention, dont la fig. 6 montre une coupe transversale selon la ligne AA de la fig. 5.
Le mélangeur selon les figures 3 et 5. respectivement est destiné à être appliqué au brûleur ou au tuyau de sortie de la f ig. 1.
Selon le dessin, le brûleur de la fig. 1 est constitué essentiellement d'un tuyau de sortie proprement dit, désigné par 1, qui peut être réuni par la bride 4 à la bride correspondante 2' du premelangeur (voir figures 3 et 5) d'où le mélange d'hydrocar- bure (par exemple méthane) et oxygène entre dans ce tuyau, dans le sens de la flèche dessinée.
Le tuyau 1 est pourvu, dans le premier tronçon d'un raccord latéral 3 et d'une bridqde sûreté 4, et à l'interieur il est divisé en chambres longitudinales de sortie par un cloisonnement b, par exemple comme représenté en coupe A-A (fig. ), tandis que dans un deuxième tronçon il y a un cloisonne- ment 6, lequel n'occupe toutefois pas toute la longueur du tron- çon et dont les diaphragmes sont déplacés par rapport à ceux du cloisonnement 5, comme représenté dans la coupe B-B (fig. 2').
Comme la figure l'indique clairement, le tuyau 1 est refroidi par une double chemise d'eau 7, l'entrée 8 et la sorie 9 pour l'eau de refroidissement étant disposées de manière à faire circuler celle- ci dans les deux sens et des deux côtés du diaphragme 10-
La figure 3 représente un mélangeur dans lequel les gaz de réaction, 02 et par exemple CH4, entrent respectivement par les deux embouchures évasées 11 et 12 raccordées au moyen des raccords
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13 et 14 aux deux tuyaux 15 et 16 situés en face l'un de-l'au- tre.
A travers les extrémités de ces deux tuyaux, lesdits gaz en- trent dans une chambre de mélange annulaire, delimitée par le man- chon 17, qui présente une rainure annulaire 18, et par le corps obturateur à double cône 19 en acier inoxydable, réglable au moyen d'une manette graduée pour varier les sections d'entrée de l'oxygène et par exemple du méthane respective ment, et par consé- quent la vitesse, l'épaisseur et l'angle de rencontre des deux courants gazeux, c'est-à-dire les composantes efficaces de l'éner- gie cinétique des courants gazeux, comme dit plus haut.
La pièce
19, en déviant les deux jets provenant- de deux conduites alignées et opposées 11-13"15 et 12-14-16, d'oxygène et de méthane res- pectivement, dans une conduite unique annulaire périphérique, pro- duit des composantes axiales opposées notables ; lesgaz mélangés passent dans le tuyau de sortie 1 (voir fig. 1) du brûleur à tra- vers le raccord 21, attaché au manchon 17.
Un autre type de mélangeur est représenté dans la fig.5, et il est constitué par un tuyau rectiligne d'entrée 22 pour le gaz à brûler, par exemple duméthane. Dans le, tuyau se trouve un corps ou noyau hélicoïdal 23 en acier inoxydable qui imprime une rotation hélicoïdale au courant de ce gaz, avec une vitesse plutôt élevée dans le plan tangentiel.
Le tuyau est pourvu d'un prolon gement avec une paroi 24 qui est perforée, sur des circonféren- ces successives, par une série de trous 25 distribués uniformé- ment le long de la paroi du tronçon de tuyau et ayant une incli- naison dans les'plans tangentiel et radial (pour favoriser un mélange énergique des deux gaz), à travers lesquels on insuffle tangentiellement l'oxygène qui arrive de 26 dans la chemise 27, de aorte que les composantes tangentielles des vitesses des deux gaz sont dirigées en sens contraire et que celles de l'un neutrali. sent le courant de l'autre gaz. Il est évident que même cette cons- truction de mélangeur permet de contrôler les facteurs reconnus
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essentiels pour la présente invention.
Comme déjà dit, le mélange entre dans le tuyau de sortie 1 (fig. 1) avec un mouvement prati- quement exempt de turbulence, comme il le faut pour avoir au bout du tuyau de sortie une flamme régulière. Ces types de mélan- geurs ont été expérimentés avec des vitesses variables entre 20 et 120 m/sec. (types de la fig. 3) et de 15 à 100 m/sec, (type de la fig. 5) et les pertes de charge ont été de 475 Kg/m2.
Pour donner une idée des dimensions à adopter, par exemple pour un débit de 300 Nm3/h de CH4' il suffira de dire que dans le mélangeur du type de la fig. 3, la section d'ensemble de passage des deux gaz sera par exemple de l'ordre d'environ 0,0015 m2 (en déplaçant l'obturateur 19, le rapport entre les sections de passage du CH4 et du O2 varie, mais la somme de ces sections ne varie pas); l'obturateur pourra avoir par exemple un angle de
55 à la base du cône. Avec un mélangeur du type de la fig. 5, de mélange le volume de la chambre/entrela première et la dernière circonfé- rence trouee pourra être par exemple environ 900-1750 cm3, les trous pourront avoir un diamètre de par exemple 4-5 mm et leur nombre total par exemple 40-80.
Le temps de séjour des gaz dans le brûleur pourra être d'en- viron 0,012 sec., et pour un débit de 300 Nm3/h de CH4 on aura * un débit d'environ 230 Nm3/h d'oxygène..
En général on peut dire que le rapport 02/CH4 sera pratique- ment compris entre 0,5 et 0,8 avec un rapport 02/CH4 de par exemple 0,72, dans lequel cas on n'a pas de production de noir de fumée; l'équation stoechiométrique pourra être résumée comme suit:
CH4 + 0,72 02 = 0,90 CO + 1,66 H2 + 0,10 CO2 + 0,34 H2O outre de petites quantités de CH4residuaire qui, comme on le sait, vol. sont de l'ordre de grandeur de 0,2 % par rapport au gaz sec. Dans ces conditions, la quantité de vapeur formée dans le gaz produit est environ égale à 10 % vol. Cette valeur tend à diminuer lors- qu'on marche avec un rapport 02/CH4 inférieur à 0,72.
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Le procédé décrit est réalisé à pression atmosphérique, mais on peut tout simplement l'appliquer aussi aux pressions plus élevées, auxquelles le gaz naturel est disponible, avec une dimi- nution remarquable des consommations d'énergie dans les synthèses de l'ammoniaque et du méthanol.
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The invention relates to a process for the production, without the use of catalysts, of synthesis gas (carbon monoxide + oxygen) by the partial combustion with oxygen of concentrated gaseous aliphatic hydrocarbons, for example methane, as well. than a burner for the implementation of this process.
Italian patent N 446,318 of the same applicant describes a process for the production of synthesis gas from gaseous aliphatic hydrocarbons and oxygen, in which the hydrocarbons are reacted with oxygen in a first phase, in imparting a swirling motion to the gaseous mass, and then, in a second phase, the products are made to react
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reaction of the first phase, exclusively at the expense of the heat generated therein, in the presence of catalysts known per se, with the characteristic. that the hydrocarbons' and the oxygen are, together introduced into the combustion furnace, to using common nozzles, or burners, so that already as a result of this manner of introduction,
a vigorous swirling of the gases introduced is produced. This method of introduction into the reaction furnace, where the first phase takes place, this furnace being contiguous to a catalysis chamber where the second phase takes place, makes it possible to operate, unlike the previous attempts. known, with gases (hydrocarbons and oxygen) practically pure, that is to say undiluted, without the formation of carbon black.
The formation of carbon black and the incomplete transformation of methane are, in fact, the main difficulties which have hitherto been encountered by all attempts to apply the reactions known per se (shown in the methane by the following equations), using hydrocarbons which are practically pure (95-100%) or which do not contain inert gases or vapor. 1st phase (exothermic).
(I) 2CH4 + O2 = 2CO + 4H2 (II) CH4 + 202 = CO2 + 2H2O phase (endothermic, at the expense of the first).
(III) CH4 + H2O = CO + 3H2 (IV) CH4 + CO2 = 2CO + 2H2
We have now found, and this forms the object of the present invention, an improvement of this process, which allows, surprisingly, to operate without a catalyst, as well as to eliminate the formation of carbon black.
and to reduce the presence of methane in the product to a negligible amount (of the order of 0.2% by volume) and which thus represents technical progress
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remarkable, without counting the advantage of being able to operate with a reaction chamber or an oven of reduced volume, while also having the advantage of being able to operate at surprisingly low temperatures, that is to say d about 90,000, still using hydrocarbons which are substantially 95-100% pure, that is, containing no inert gases or vapor.
The present invention further relates to an improved device, and more particularly to an improved premix burner, useful for carrying out the process in question.
The process according to the present invention is characterized essentially by a completely intimate premix, always outside the reaction chamber, for example of CH4 and 02 'obtained by the meeting of the gas streams, so that the effective components of the kinetic energies of the two gases, that is to say the proportions of the kinetic energies of the gas flow rates relating to the components of the opposite direction of the velocities of the two reaction gases, are equal and preferably of the order of 100-200 kg / Nm3 of CH4 or corresponding values, according to the formula e = mv2 / 2, if another gaseous hydrocarbon is used instead of methane. On this principle is also based the construction of the burners according to the invention.
These burners, specially designed for operation at atmospheric pressure, make it possible to obtain the perfect mixing results mentioned, with negligible values, pressure drops of the order of 500 kg / m2.
The gas mixture, consisting of Co, H2, CO2 and H2O, with residual CH4 contents of the order of 0.2% vol. and without carbon black, obtained by this process, has an H2 / CO ratio of about 2, and a CO2 content which can also be of the order of 1% vol., and it can be used directly for the production of methanol or of products derived from the Fischer-Tropsh synthesis, without it being necessary to treat it in a second reactor.
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As is known, a second reactor is always necessary for the conversion of CO into hydrogen, this case occurring in the use of the gas mixture for the synthesis of ammonia; in the second reactor, the following reaction takes place:
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. - 0 2. + Ha (v).
As mentioned above, the possibility of obtaining, without catalyst and without addition of steam, a gas mixture consisting predominantly of C0 + H2, with CH4 contents of the order of 0.2% vol., without the formation of carbon black, by partial combustion with oxygen using saturated hydrocarbons (e.g. CH4) in practically pure state (95-100% vol.), i.e. say undiluted with inert gases or steam and operating at around 900 C, represents an absolutely new and surprising fact, even compared to the process of
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already mentioned Italian patent N 446,318 / which, however, already represented a new and surprising fact compared to the prior state of the art, as already mentioned above.
According to the present invention, the two reaction gases are mixed beforehand and introduced into the reaction furnace. using one or more burners, each consisting of a mixer and an outlet pipe, According to the invention, the mixing must result from the meeting of the two gas streams and the direction of the two streams must be able to ensure a high value of the component of the useful speed for the encounter and also for the reciprocal penetration of the currents,
In addition, two extremely thin streams must be obtained so that it is possible to achieve a microscopically uniform composition of the mixed stream during the time of passage through the mixer-burner.
Using burners fitted with experimental premixers fitted with variable construction elements (outlet sections,
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etc.), we systematically study the influence exerted on the mixture by the following factors: the speed (kinetic factor), the thickness and the angle of the two crossed gas streams of the reaction gases CH4 and 02. furthermore studied a mixer in which mixing the two gases is obtained in opposition to the two gas streams rotating in opposite directions. In this mixer, with the help of a spiral, the stream of hydrocarbon (methane) is initially imparted a rotational movement, which is then gradually stopped by the injection in the opposite direction of numerous jets of oxygen. , emerging from holes whose axis is inclined, households in the wall of the inner pipe.
If the opposition between the two streams is perfect, the mixture leaves the chamber without predominant rotational movements. The outlet pipe has the function of tranquilizing the mixture current, by making the partial currents parallel to each other and to the axis of the pipe, in order to obtain that the flame is easily and regularly detached and from it. prevent returns. It has thus been found that the characteristic elements of the efficiency of the mixture are either the value of the tangential component of the energy for the two currents (rotational energy), or 3 the residence time of the mixture in the burner; beyond a certain limit of this energy, the second element becomes predominant over the first.
Based on this research, it was found that by. burners realizing the principle of premixing explained above, and by effective components of the kinetic energies as indicated above, the desired result is obtained. @
The construction of the premix burners according to the present invention is illustrated schematically, by way of illustration and without limitation, in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 represents, in longitudinal section, an embodiment of; a burner (outlet pipe) according to the invention,
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and Figures 9 and 2 'show two cross sections, along the corresponding lines AA and BB of fig. 1; fig. 3 shows an embodiment of a cross-flow premixer:
according to the invention, while FIG. 4 shows the partial section along line AA of FIG. 3; fig. 5 represents a view in longitudinal section of another embodiment of the premixer, with rotating flows, according to the invention, of which FIG. 6 shows a cross section along the line AA of FIG. 5.
The mixer according to Figures 3 and 5. respectively is intended to be applied to the burner or to the outlet pipe of fig. 1.
According to the drawing, the burner of fig. 1 consists essentially of a proper outlet pipe, designated by 1, which can be joined by the flange 4 to the corresponding flange 2 'of the premixer (see figures 3 and 5) from where the hydrocarbon mixture (eg methane) and oxygen enter this pipe, in the direction of the arrow drawn.
The pipe 1 is provided in the first section with a lateral connection 3 and a safety flange 4, and inside it is divided into longitudinal outlet chambers by a partition b, for example as shown in section AA ( fig.), while in a second section there is a partition 6, which however does not occupy the entire length of the section and whose diaphragms are displaced relative to those of the partition 5, as shown in the section BB (fig. 2 ').
As the figure clearly shows, the pipe 1 is cooled by a double water jacket 7, the inlet 8 and the outlet 9 for the cooling water being arranged so as to circulate the latter in both directions. and on both sides of the diaphragm 10-
FIG. 3 represents a mixer in which the reaction gases, 02 and for example CH4, enter respectively through the two flared outlets 11 and 12 connected by means of the fittings
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13 and 14 to the two pipes 15 and 16 located opposite one another.
Through the ends of these two pipes, said gases enter an annular mixing chamber, delimited by the sleeve 17, which has an annular groove 18, and by the double cone shutter body 19 in stainless steel, adjustable. by means of a graduated knob to vary the inlet sections of the oxygen and, for example, of the methane respectively, and consequently the speed, the thickness and the angle of meeting of the two gas streams, c ' that is, the effective components of the kinetic energy of gas streams, as mentioned above.
The room
19, by deflecting the two jets coming from two aligned and opposed pipes 11-13 "15 and 12-14-16, of oxygen and methane respectively, in a single peripheral annular pipe, produces axial components opposites; the mixed gases pass into the outlet pipe 1 (see fig. 1) of the burner through the connector 21, attached to the sleeve 17.
Another type of mixer is shown in fig.5, and it consists of a straight inlet pipe 22 for the gas to be burnt, for example methane. In the pipe is a helical body or core 23 made of stainless steel which imparts a helical rotation to the flow of this gas, with a rather high velocity in the tangential plane.
The pipe is provided with an extension with a wall 24 which is perforated, on successive circumferences, by a series of holes 25 distributed uniformly along the wall of the section of pipe and having an inclination in. the tangential and radial planes (to promote an energetic mixture of the two gases), through which the oxygen which arrives from 26 in the jacket 27 is tangentially blown, so that the tangential components of the speeds of the two gases are directed in the direction contrary and that of the neutral one. feels the flow of the other gas. It is evident that even this construction of a mixer makes it possible to control the recognized factors.
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essential for the present invention.
As already said, the mixture enters the outlet pipe 1 (fig. 1) with a movement practically free of turbulence, as is necessary to have a regular flame at the end of the outlet pipe. These types of mixers have been tested with variable speeds between 20 and 120 m / sec. (types of fig. 3) and from 15 to 100 m / sec, (type of fig. 5) and the pressure drops were 475 Kg / m2.
To give an idea of the dimensions to be adopted, for example for a flow rate of 300 Nm3 / h of CH4 ′, it will suffice to say that in the mixer of the type of FIG. 3, the overall cross section of the passage of the two gases will for example be of the order of about 0.0015 m2 (by moving the shutter 19, the ratio between the cross sections of the CH4 and of the O2 varies, but the sum of these sections does not vary); the shutter may for example have an angle of
55 at the base of the cone. With a mixer of the type of FIG. 5, for mixing the volume of the chamber / between the first and the last perforated circumference could be for example approximately 900-1750 cm3, the holes could have a diameter of for example 4-5 mm and their total number for example 40- 80.
The residence time of the gases in the burner may be around 0.012 sec., And for a flow rate of 300 Nm3 / h of CH4 we will have * a flow rate of around 230 Nm3 / h of oxygen.
In general we can say that the O2 / CH4 ratio will be practically between 0.5 and 0.8 with an O2 / CH4 ratio of for example 0.72, in which case there is no production of black of. smoke; the stoichiometric equation can be summarized as follows:
CH4 + 0.72 02 = 0.90 CO + 1.66 H2 + 0.10 CO2 + 0.34 H2O besides small amounts of residual CH4 which, as is known, vol. are of the order of magnitude of 0.2% relative to the dry gas. Under these conditions, the quantity of vapor formed in the gas produced is approximately equal to 10% vol. This value tends to decrease when walking with an O2 / CH4 ratio less than 0.72.
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The process described is carried out at atmospheric pressure, but it can quite simply be applied also to the higher pressures, at which natural gas is available, with a remarkable reduction in energy consumption in the syntheses of ammonia and gas. methanol.