煤、天然气等离子体热解制乙炔工艺及装置

摘要

本发明提供了一种煤、天然气等离子体热解制乙炔工艺及装置，其特征是在等离子反应器中采用多枪喷入等离子体和煤粉气流以及天然气保护气体，进行反应生成乙炔混合气，冷却、分离后，产品乙炔气储存，工作气返回到等离子发生器中再利用；喷入的天然气在等离子反应器壁面形成气体保护层，阻挡炭碎片在器壁上结焦，同时进行热解反应形成乙炔混合气；在该装置中设有循环水冷却套和换热器，自身热能得到了有效的利用。本发明相比现有技术，乙炔转化率提高了4％～6％，反应器效率提高了10％左右，反应装置连续运行时间提高了5倍以上，反应装置热效率提高了15％～25％。

主权项

1.一种煤、天然气等离子体热解制乙炔工艺，其特征是在等离子发生器(6)中由工作气体入口(2)通入工作气体后，对等离子发生器入口(18)施加以电源(1)，并以50～80m/s的速度喷入等离子反应器(7)中产生等离子体弧(25)，形成3000℃～8000℃的等离子场(28)；天然气管(16)中的天然气和煤粉气流管(15)中的煤粉气流经预热换热器(14)预热后，由天然气喷管(19)及煤粉气流喷管(17)将20～100μm的煤粉以4～6m/s的速度和50～90g/min的煤量喷入等离子反应器(7)中的热等离子场(28)进行反应，生成的乙炔混合气体在淬冷器(9)中经淬冷器水射流(27)对其进行快速冷却至300℃～600℃，再经水汽换热器(10)放热后进入气固分离器(23)进行气、固分离，分离出的炭黑进入封闭的水槽(12)中，分离出的乙炔混合气体经气固分离器气体出口(11)进入气体分离器(4)中进行再分离，分离出的乙炔气体产品经气体分离器出口(3)输出储存，分离出的氢气与氩气混合后循环进入等离子发生器(6)中进行再反应；冷却系统的冷却水经等离子发生器(6)上的循环冷却水套进口(5)进入冷却槽路中冷却等离子发生器(6)中的等离子阴阳极棒，吸收热量后的冷却水通过循环冷却水套出口(20)送出，再经水汽换热器入口(22)进入水汽换热器(10)中进行热交换，吸收热量后的150℃～250℃的蒸汽再经水汽换热器出口(21)送入预热换热器(14)中，预热天然气管(16)中的天然气和煤粉气流管(15)中的煤粉气流后，将120℃～225℃的水蒸汽通过预热换热器水蒸汽出口(13)送出再利用；天然气管(16)中的天然气预热后经天然气喷管(19)沿等离子反应器(7)的内壁面环形喷入，并在等离子反应器(7)的内壁面形成旋转筒状的天然气阻挡层(24)，同时不断喷入的天然气在热等离子场(28)的作用下，不断进行反应形成乙炔混合气体；