热等离子体裂解煤制乙炔的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种热等离子体裂解煤制乙炔的系统，所述系统包括：煤裂解单元，煤裂解单元具有煤进口、氢气进口以及第一混合物出口，煤裂解单元上设有用于向煤裂解单元内发射等离子体的等离子体发生器；碳化钙合成单元，碳化钙合成单元具有第一混合物进口、氧化钙进口以及第二混合物出口，第一混合物进口与第一混合物出口相连；冷却水解单元，冷却水解单元具有第二混合物进口、冷却水进口以及第三混合物出口，第二混合物进口与第二混合物出口相连；以及气‑固液分离单元，气‑固液分离单元具有第三混合物进口、混合气体出口以及固液混合物出口，第三混合物出口与第三混合物进口相连。本实用新型专利技术的热等离子体裂解煤制乙炔的系统，能够提高原煤转化率和乙炔收率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及乙炔生产
，具体而言，涉及一种热等离子体裂解煤制乙炔的系统。
技术介绍
相关技术中，对热等离子体裂解煤制乙炔工艺的研究，主要从乙炔收率角度出发，乙炔收率及比能耗是衡量热等离子体裂解制乙炔可行性的重要指标，而反应器结构又对乙炔收率及比能耗有显著影响。纵观所有等离子体煤制乙炔反应器，热等离子体煤制乙炔过程中，仅裂解煤中挥发分转化为乙炔，乙炔收率仅有20％-40％，原煤转化率低，占有50％以上的固体半焦没有参与反应，通过急冷后排出反应器。此部分固体半焦在煤制乙炔过程中没有转化利用，直接急冷后排出反应器，不仅能源转化效率低，而且带出的高温显热通过急冷过程没有在工艺过程中利用，系统能量利用率大大降低。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术提出一种提高原煤转化率以及乙炔收率的热等离子体裂解煤制乙炔的系统。根据本技术第一方面实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的系统，包括：煤裂解单元，所述煤裂解单元具有煤进口、氢气进口以及第一混合物出口，所述煤裂解单元上设有用于向所述煤裂解单元内发射等离子体的等离子体发生器；碳化钙合成单元，所述碳化钙合成单元具有第一混合物进口、氧化钙进口以及第二混合物出口，所述第一混合物进口与所述第一混合物出口相连；冷却水解单元，所述冷却水解单元具有第二混合物进口、冷却水进口以及第三混合物出口，所述第二混合物进口与所述第二混合物出口相连；以及气-固液分离单元，所述气-固液分离单元具有第三混合物进口、混合气体出口以及固液混合物出口，所述第三混合物出口与所述第三混合物进口相连。根据本技术实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的系统，能够提高原煤转化率以及乙炔收率。根据本技术的一些实施例，还包括：原煤破碎单元，所述原煤破碎单元具有原煤进口以及超细煤粉出口；以及煤粉干燥单元，所述煤粉干燥单元具有超细煤粉进口以及干
燥煤粉出口，所述超细煤粉进口与所述超细煤粉出口相连，所述干燥煤粉出口与所述煤进口相连。根据本技术的一些实施例，还包括：储氢单元，所述储氢单元用于向所述氢气进口通入氢气；气体净化分离单元，所述气体净化分离单元具有混合气体进口、氢气出口、以及燃气出口，所述混合气体进口与所述混合气体出口相连，所述氢气出口与所述储氢单元相连。优选地，所述煤裂解单元还具有第一载气进口，所述碳化钙合成单元还具有第二载气进口，所述气体净化分离单元具有载气出口，所述载气出口与所述第一载气进口、所述第二载气进口相连。根据本技术的一些实施例，还包括：氧化钙破碎单元，所述氧化钙破碎单元具有氧化钙原料进口和超细氧化钙粉出口，所述超细氧化钙粉出口与所述氧化钙进口相连。根据本技术的一些实施例，还包括：固液分离单元，所述固液分离单元具有固液混合物进口、排水口以及电石渣出口，所述固液混合物进口与所述固液混合物出口相连，所述排水口与所述冷却水进口相连。附图说明图1是根据本技术实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的系统的示意图。图2是根据本技术实施例的裂解煤制乙炔的方法的示意图。图3是根据本技术的一个具体实施例的裂解煤制乙炔的工艺流程示意图。附图标记：热等离子体裂解煤制乙炔的系统1000，煤裂解单元100，煤进口101，氢气进口102，第一混合物出口103，等离子体发生器104，第一载气进口105，碳化钙合成单元200，第一混合物进口201，氧化钙进口202，第二混合物出口203，第二载气进口204，冷却水解单元300，第二混合物进口301，冷却水进口302，第三混合物出口303，气-固液分离单元400，第三混合物进口401，混合气体出口402，固液混合物出口403，固液分离单元500，固液混合物进口501，排水口502，电石渣出口503，原煤破碎单元600，原煤进口601，超细煤粉出口602，煤粉干燥单元700，超细煤粉进口701，干燥煤粉出口702，气体净化分离单元800，混合气体进口801，氢气出口802，燃气出口803，载气出口804，氧化钙破碎单元900，氧化钙原料进口901，超细氧化钙粉出口902，储氢单元900a。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。下面参照图1至图3详细描述根据本技术实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的系统1000以及方法。如图1所示，根据本技术第一方面实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的系统1000包括：煤裂解单元100、碳化钙合成单元200、冷却水解单元300以及气-固液分离单元400。煤裂解单元100具有煤进口101、氢气进口102以及第一混合物出口103，煤裂解单元100上设有用于向煤裂解单元100内发射等离子体的等离子体发生器104。其中，第一混合物包括部分未参加煤裂解反应的氢气以及煤裂解反应生成的半焦、乙炔。碳化钙合成单元200具有第一混合物进口201、氧化钙进口202以及第二混合物出口203，第一混合物进口201与第一混合物出口103相连。其中，第二混合物包括未参加反应的氢气、乙炔以及碳化钙合成反应生成的碳化钙、乙炔、一氧化碳。冷却水解单元300具有第二混合物进口301、冷却水进口302以及第三混合物出口303，第二混合物进口301与第二混合物出口203相连。其中，第三混合物包括未参加反应的氢气、乙炔、一氧化碳以及冷却水解反应生成的电石渣、乙炔、水。气-固液分离单元400具有第三混合物进口401、混合气体出口402以及固液混合物出口403，第三混合物出口303与第三混合物进口401相连。其中，固液混合物包括电石渣和水，混合气体包括乙炔、氢气、一氧化碳。这样，煤、氢气与等离子体在煤裂解单元100内发生煤裂解反应并生成半焦和乙炔，含有半焦、乙炔以及氢气的第一混合物经煤裂解单元100的第一混合物出口103排出并进入碳化钙合成单元200的第一混合物进口201。半焦与氧化钙在碳化钙合成单元200中发生反应并生成碳化钙(电石)、一氧化碳和乙炔，含有碳化钙、一氧化碳、乙炔、氢气的第二混合物经碳化钙合成单元200的第二混合物出口203排出并进入冷却水解单元300的第二混合物进口301。碳化钙在冷却水解单元300中发生水解反应并生成乙炔和电石渣，含有电石渣、水、氢气、一氧化碳以及乙炔的第三混合物经冷却水解单元300的第三混合物出口303排出并进入气-固液分离单元400的第三混合物进口401，第三混合物中的气体与固液混合物在气-固液分离单元400中分离。由此，通过将煤裂解反应生成的焦炭通入碳化钙合成单元200中，以使焦炭与氧化钙
进一步发生反应生成乙炔，不仅提高了原煤的转化率，而且提高了乙炔的收率，同时，通过将反应后的碳化钙(电石)通入冷却水解单元300中发生反应，以使电石进一步发生反应生成乙炔，进一步提高了乙炔的收率。此外，由于焦炭与氧化钙的反应为强吸热反应，在碳化钙合成单元200内不仅能够实现裂解气的快速降温，而且能够回收高温焦炭的固体显热和裂解气的显热，无需再向碳化钙合成单元200内额外补充热量，提高热等离子体裂解煤制乙炔的系统1000的能量利用率。可以理解，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热等离子体裂解煤制乙炔的系统，其特征在于，包括：煤裂解单元，所述煤裂解单元具有煤进口、氢气进口以及第一混合物出口，所述煤裂解单元上设有用于向所述煤裂解单元内发射等离子体的等离子体发生器；碳化钙合成单元，所述碳化钙合成单元具有第一混合物进口、氧化钙进口以及第二混合物出口，所述第一混合物进口与所述第一混合物出口相连；冷却水解单元，所述冷却水解单元具有第二混合物进口、冷却水进口以及第三混合物出口，所述第二混合物进口与所述第二混合物出口相连；以及气‑固液分离单元，所述气‑固液分离单元具有第三混合物进口、混合气体出口以及固液混合物出口，所述第三混合物出口与所述第三混合物进口相连。

【技术特征摘要】
1.一种热等离子体裂解煤制乙炔的系统，其特征在于，包括：煤裂解单元，所述煤裂解单元具有煤进口、氢气进口以及第一混合物出口，所述煤裂解单元上设有用于向所述煤裂解单元内发射等离子体的等离子体发生器；碳化钙合成单元，所述碳化钙合成单元具有第一混合物进口、氧化钙进口以及第二混合物出口，所述第一混合物进口与所述第一混合物出口相连；冷却水解单元，所述冷却水解单元具有第二混合物进口、冷却水进口以及第三混合物出口，所述第二混合物进口与所述第二混合物出口相连；以及气-固液分离单元，所述气-固液分离单元具有第三混合物进口、混合气体出口以及固液混合物出口，所述第三混合物出口与所述第三混合物进口相连。2.根据权利要求1所述的热等离子体裂解煤制乙炔的系统，其特征在于，还包括：原煤破碎单元，所述原煤破碎单元具有原煤进口以及超细煤粉出口；以及煤粉干燥单元，所述煤粉干燥单元具有超细煤粉进口以及干燥煤粉出口，所述超细煤粉进口与所述超细煤粉出口相连，所述干燥煤粉出口与所述煤进口相连。3.根据权利要求1所述的热等离子体裂解...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭启海，丁力，肖磊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11