一种等离子体热解煤制乙炔反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种等离子体热解煤制乙炔反应器，在反应器上安装多个等离子体发生器和多个煤粉输入喷嘴，等离子体发生器产生的高温电离气体与煤粉输入喷嘴喷出的煤粉在反应器内部混合形成煤粉气体混合反应物，在反应器壁上位于煤粉输入喷嘴下方安装多个固体粉末喷嘴，多个固体粉末喷嘴喷出的固体粉末在反应器内壁形成流动的固体粉末隔离层，流动的固体粉末隔离层围成热解反应通道，并且，流动的固体粉末隔离层的轴向流动方向与煤粉气体混合反应物的流动方向一致。本发明专利技术中，所述等离子体热解煤制乙炔反应器，减少了热能损耗，提高了反应效率并提高了乙炔收率，完全解决反应器壁结焦问题，并且可以保护反应器壁不被烧损。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体热解煤制乙炔反应器
本专利技术涉及反应器
，尤其涉及一种等离子体热解煤制乙炔反应器。
技术介绍
利用热等离子体或其它高温高能介质快速热解煤制乙炔是一种短流程、高效、低排放的乙炔生产工艺。由于等离子体的高温、高焓特点，等离子体热解煤粉制乙炔反应器的体积小，容易导致反应器壁面被烧损；同时由于反应区温度的不均匀性，导致反应效率低，且导致煤粉的升温过程不均匀，部分没有完全热解的高温煤粉颗粒不可避免在反应器壁面沉积和产生结焦，堵塞反应器，使反应难以持续进行。 为了保护反应器壁不被烧坏，反应器壁通常采用水冷进行保护，同时也可以防止反应器壁结焦。但是，由于反应器水冷器温度低，使反应区温度由内向外产生很大的温度梯度，温度难以均匀，且热损耗大，能量利用效率低，特别是只能减缓、而并不能完全阻止反应器壁结焦。 在防止反应器壁结焦方面，中国专利CN200610041033.6公开了一种采用将燃烧产生的高温气流从等离子体煤粉热解反应器的反应段入口处引入反应器反应段壁面，以形成高速高温气膜，带走飞向反应器的碳颗粒，降低煤粉颗粒在反应器壁面的沉积，从而降低反应器壁面结焦速度。但是对于较大或向壁面运动速度较高的颗粒，气膜不能阻止其碰撞反应器壁，且这种方法需要耗能，和/或产生氧化气氛，不利于乙炔生成。中国专利CN200820176634.2也采用了与上述类似的方法，所不同的是在等离子体煤粉热解反应器整个壁面四周开有切向气孔，通过气孔导入流体，在反应器表面旋转流动形成一层保护膜，防止高温碳粉颗粒在反应器壁面的沉积，但是，气膜的物理保护效果也难以满足要求，若采用氧化剂或蒸汽，则又会影响已乙炔的生成。以上方法虽然能降低反应器壁结焦速度，但实验结果表明一旦出现局部结焦，则结焦会迅速增加，很快会堵死反应器。 根据中国专利CN200610041033.6的记载，德国的AKAD WISS PHYS CHEM公司和德国HULS公司采用间断氧化方法消除反应器结焦，但是这种方法影响了反应器的连续运行。 因此，现有技术中存在反应器热损耗过大，反应区温度难以均匀问题，从而降低了反应效率和乙炔收率等，现有技术虽然在一定程度上解决了等离子体热解煤制乙炔反应器壁结焦问题，但是，在应用过程中产生了额外能耗，而且，现有技术中并不能完全解决反应器壁的结焦问题。
技术实现思路
基本
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种等离子体热解煤制乙炔反应器，可以对反应区保温从而减少热能损耗，提高反应区温度均匀性从而提高反应效率并提高了乙炔收率，并完全避免反应器壁结焦，保护反应器壁不被烧损。 本专利技术提出的一种等离子体热解煤制乙炔反应器，在反应器上安装多个等离子体发生器和多个煤粉输入喷嘴，等离子体发生器产生的高温电离气体与煤粉输入喷嘴喷出的煤粉在反应器内部混合形成煤粉气体混合反应物，煤粉气体混合反应物流入反应器的热解反应段升温并产生热解反应生成乙炔，在反应器上位于煤粉输入喷嘴下方安装多个固体粉末喷嘴，多个固体粉末喷嘴喷出的固体粉末在反应器内壁形成流动的固体粉末隔离层，流动的固体粉末隔离层围成热解反应通道，并且，流动的固体粉末隔离层的轴向流动方向与煤粉气体混合反应物的流动方向一致。 优选地，流动的固体粉末隔离层的净体积厚度为Imm彡d彡20mm，优选地，2mm ^ d ^ 1mm0 优选地，固体粉末的熔点在1000°C以上,优选地，固体粉末的熔点等于或高于煤粉熔点；固体粉末为煤粉热解反应后不含挥发份的含碳灰粉，或者，固体粉末为煤粉热解反应后碳被燃尽的煤灰。 优选地，固体粉末可通过气体介质输送至固体粉末喷嘴，或者，固体粉末可以加水搅拌成水粉浆并输送至固体粉末喷嘴。 优选地，多个固体粉末喷嘴倾斜插入反应器壁面，并且，多个固体粉末喷嘴的倾斜方向一致。 优选地，多个固体粉末喷嘴的轴线在反应器横截面的投影线与反应器横截面的径线之间形成夹角α，0° <α〈90°，优选地，10°彡α彡80°。 优选地，多个固体粉末喷嘴的轴线与反应器横截面之间形成夹角β，O。<β〈90。，优选地，10。彡 β 彡 80。。 优选地，固体粉末喷嘴的横截面形状为扁形，所述扁形为椭圆形、腰形或矩形，并且，其长轴与反应器的横截面基本平行。 优选地，多个固体粉末喷嘴的出口端面与反应器的内壁面平齐。 优选地，多个固体粉末喷嘴沿反应器壁周向均匀布置。 优选地，多个固体粉末喷嘴紧挨着煤粉输入喷嘴的下方。 本专利技术中，在反应器上位于煤粉输入喷嘴下方安装多个固体粉末喷嘴，多个固体粉末喷嘴喷出的固体粉末在反应器的内壁形成流动的固体粉末隔离层，流动的固体粉末隔离层围成热解反应通道，煤粉气体混合反应物在热解反应通道中进行反应。流动的固体粉末隔离层具有很好的绝热作用，对反应区进行保温，减少热能损耗；流动的固体粉末隔离层可以耐受高温，从而可以提高了反应区边缘温度而使反应区温度均匀性得到提高，进而提高反应效率和提高乙炔收率；高温气体与高温煤粉难以穿透流动的固体粉末隔离层到达反应器壁，保护反应器避免不被烧损，流动的固体粉末隔离层将撞向反应器壁的未完全热解的碳颗粒带走，从而完全保证反应器壁不产生结焦。 【附图说明】 图1为本专利技术提出的一种等离子体热解煤制乙炔反应器的结构示意图。 [0021 ] 图2为图1中A-A剖视图。 【具体实施方式】 如图1-图2所示，图1为本专利技术提出的一种等离子体热解煤制乙炔反应器的结构示意图，图2为图1中A-A剖视图。 参照图1-2，本专利技术提出的一种等离子体热解煤制乙炔反应器，在反应器上方安装多个电弧等离子体发生器I和多个煤粉输入喷嘴2，电弧等离子体发生器I产生的高温电离气体与煤粉输入喷嘴2喷出的煤粉进行混合形成煤粉气体混合反应物，然后下行流入反应器下方的煤粉升温热解反应段，在煤粉升温热解反应段煤粉快速加热升温气化并生成乙炔；在反应器上安装多个固体粉末喷嘴3，固体粉末喷嘴3位于多个煤粉输入喷嘴2下方，固体粉末输送至固体粉末喷嘴3,从固体粉末喷嘴4喷出的固体粉末在反应器的反应段内壁流动并形成流动的固体粉末隔离层B,流动的固体粉末隔离层B围成热解反应通道，并且，流动的固体粉末隔离层B的轴向流动方向与煤粉气体混合反应物的流动方向保持一致。 在热解反应过程中，固体粉末喷嘴4喷出固体粉末，固体粉末在输送介质带动作用、自身惯性作用、自动重力作用、煤粉气体混合反应物带动作用中一个或多个作用下，在反应器的热解反应段内壁流程形成流动的固体粉末隔离层，流动的固体粉末隔离层围成成煤粉升温热解反应通道，煤粉气体混合反应物在热解反应通道中进行加热气化反应，流动的固体粉末隔离层隔绝高温气体和高温煤粉混合反应物向反应器壁传热，减少了热能损耗，并且隔离层与反应区界面温度得到提高，从而提高反应区温度均匀性，进而提高反应效率并提高了乙炔收率；同时，高温气体与高温煤粉难以穿透固体粉末隔离层到达反应器壁，从而保护反应器壁不被烧损，飞向反应器壁的未完全热解煤粉被固体粉末隔离层截获并随着固体粉末隔离层流动而带出反应段，从而完全保证反应器壁不产生结焦。 在固体粉末喷嘴3的安装过程中，为了保证固体粉末隔离层位于煤粉气体混合反应物的外围以隔绝高温气体和高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体热解煤制乙炔反应器，在反应器上安装多个等离子体发生器(1)和多个煤粉输入喷嘴(2)，等离子体发生器(1)产生的高温电离气体与煤粉输入喷嘴(2)喷出的煤粉在反应器内部混合形成煤粉气体混合反应物，煤粉气体混合反应物流入反应器的热解反应段升温并产生热解反应生成乙炔，其特征在于，在反应器上位于煤粉输入喷嘴(2)下方安装多个固体粉末喷嘴(3)，多个固体粉末喷嘴(3)喷出的固体粉末在反应器内壁形成流动的固体粉末隔离层(B)，流动的固体粉末隔离层(B)围成热解反应通道，并且，流动的固体粉末隔离层(B)的轴向流动方向与煤粉气体混合反应物的流动方向一致。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体热解煤制乙炔反应器，在反应器上安装多个等离子体发生器(I)和多个煤粉输入喷嘴(2)，等离子体发生器(I)产生的高温电离气体与煤粉输入喷嘴(2)喷出的煤粉在反应器内部混合形成煤粉气体混合反应物，煤粉气体混合反应物流入反应器的热解反应段升温并产生热解反应生成乙炔，其特征在于，在反应器上位于煤粉输入喷嘴(2)下方安装多个固体粉末喷嘴(3)，多个固体粉末喷嘴(3)喷出的固体粉末在反应器内壁形成流动的固体粉末隔离层(B)，流动的固体粉末隔离层(B)围成热解反应通道，并且，流动的固体粉末隔离层(B)的轴向流动方向与煤粉气体混合反应物的流动方向一致。2.根据权利要求1所述的等离子体热解煤制乙炔反应器，其特征在于，流动的固体粉末隔离层的净体积厚度为Imm d ^ 20mm,优选地，2mm ^ d ^ 10mm。3.根据权利要求1所述的等离子体热解煤制乙炔反应器，其特征在于，固体粉末的熔点在1000°c以上，优选地，固体粉末的熔点等于或高于煤粉熔点；固体粉末为煤粉热解反应后不含挥发份的含碳灰粉，或者，固体粉末为煤粉热解反应后碳被燃尽的煤灰。4.根据权利要求3所述的等离子体热解煤制乙炔反应器，其特征在于，固体粉末可通过气体介质输送至固体粉末喷嘴(3)，或者，固体粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏维东，王城，张晓宁，夏维珞，陈瑭，廖梦然，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34