裂解炉及有机物裂解方法技术

本发明专利技术涉及有机物裂解领域，公开了裂解炉及有机物裂解方法，该裂解炉包括：炉管，所述炉管包括MoSi2；电极，所述电极与所述炉管的外壁相连。该裂解炉能够利用所述电极产生短路电流，从而加热通入所述炉管中的流体，通过电压和电流控制裂解炉管的管壁温度，从而能够控制流体裂解反应的深度。流体裂解反应的深度。流体裂解反应的深度。

【技术实现步骤摘要】
裂解炉及有机物裂解方法


[0001]本专利技术涉及有机物裂解领域，具体涉及裂解炉及有机物裂解方法。

技术介绍

[0002]工业乙烯裂解炉一般采用燃料气(主要是甲烷)和空气混合燃烧产生的 高温火焰以及高温烟气对炉管进行加热。在此过程中，会产生大量的一氧化 碳和二氧化碳气体。而常用的裂解炉一般采用传统的电加热方式，利用给电 阻丝通电产生的热量，对炉管周围的空气、耐火砖等进行加热，然后空气、 耐火砖进一步对炉管进行加热，这中间有很大一部分热量是电阻丝直接辐射 给炉管，这种加热方式的热效率比较低，只有不到50％的热量作用到了裂解 反应本身。另外，传统的金属裂解炉管直接通电，可能导致裂解气带电，操 作安全性变差，炉管内壁容易结焦，影响导热。
[0003]
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的二氧化碳排放量大，裂解炉安 全性差、易结焦和热效率低的技术问题，提供裂解炉及有机物裂解方法。
[0005]本专利技术的专利技术人在实验中意外发现，MoSi2材质炉管在空气中高温氧化， 内外表面形成SiO2涂层，外表面不导电，中间的基体导电，直接通短路电流 后，热量利用率高，损失少，可以达到很高的温度，管壁轻松超过1000℃， 裂解的选择性更广，内壁不易结焦，而且在加热过程中不产生二氧化碳，性 能优于传统裂解炉。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种裂解炉，该裂解炉包括：
[0007]炉管，所述炉管包括MoSi2；
[0008]电极，所述电极与所述炉管的外壁相连。
[0009]本专利技术第二方面提供一种有机物裂解方法，将有机物通入上述裂解炉中 进行裂解。
[0010]本专利技术提供的裂解炉，该裂解炉能够利用所述电极产生短路电流，从而 加热通入所述炉管中的流体，通过电压和电流控制裂解炉管的管壁温度，从 而能够控制流体裂解反应的深度。
[0011]该裂解炉具有以下优势：
[0012](1)使用清洁能源电力作为裂解反应供热源，可以大大减少裂解过程 中的碳排放；
[0013](2)本专利技术的裂解炉在裂解过程中不需要燃烧含有碳、氮和硫的物质， 因此可以减少二氧化碳、氮氧化物和硫化物的排放；
[0014](3)直接通电，热量利用率高，损失少；
[0015](4)裂解的选择性更广，内壁不易结焦，而且在加热过程中不产生二 氧化碳，性能优于传统裂解炉。
附图说明
[0016]图1是本专利技术一个优选实施方式的裂解炉的结构示意图；
[0017]图2是本专利技术对比例1
‑
4中有机物裂解装置的结构示意图。
[0018]附图标记说明
[0019]100液体质量流量计、200气体质量流量计、300预热设备、400裂解 炉、500急冷设备、600水冷设备、700冰冷设备、800缓冲设备、900增 湿设备、1000湿式气体流量计、401炉管、402电极、403温度检测设备、 404保温层
具体实施方式
[0020]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这 些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各 个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点 值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视 为在本文中具体公开。
[0021]本专利技术第一方面提供一种裂解炉，参考图1，该裂解炉包括：
[0022]炉管401，所述炉管401包括MoSi2；
[0023]电极402，所述电极402与所述炉管401的外壁相连。
[0024]本专利技术中，所述炉管401优选为以MoSi2为主要成分的导电陶瓷，具体 地，将交流电直接通到炉管401的管壁上，利用短路电流产生的热量来加热 管内的流体，利用所述电极产生短路电流，从而加热通入所述炉管中的流体， 通过电压和电流控制裂解炉管的管壁温度，从而能够控制流体裂解反应的深 度。其中，由于MoSi2电阻大，为了产生适合裂解需要的热量，交流电优选 为高压流交流电。
[0025]具体地，炉管401直接通过电极402与电源连接并在电源开启时被加热， 当化学混合物处于炉管401的内部，所述化学混合物被加热，从而产生化学 反应。所述短路电流来源于变压器，通过电极与裂解炉管相连。通过调控施 加于炉管401的电功率来将炉管401加热至预定的温度，以使炉管401内部 的流体产生裂解反应。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，为提高裂解炉的热效率，所述炉管401的 长径比优选为5
‑
2000。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，为了保证电流产生的热量能够有效的专递 给内部的流体，所述炉管401的管壁厚度优选为0.1
‑
30mm。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，为保证MoSi2材质的力学性能。所述MoSi2的粒度优选为不大于10微米，更优选为不大于8微米。
[0029]本专利技术中，由于MoSi2室温脆性较大，1300℃以上高温强度不足，尤其 是蠕变抗力比较低。MoSi2合金化可以改善该缺点，添加Al、Mo、Re、Cr、 Ta、V、Nb、Mg、W可以改善其力学性能。另外，通过各种强化手段如在 MoSi2中添加一些陶瓷增强剂，从而不同程度地改善MoSi2材料的强韧性， 优选地，所述增强剂选自ZrO2、SiC、TiB2、HfB2、ZrB2、TiC和A12O3中 的至少一种。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，为保证复合材料的力学性能，所述增强剂 的粒度不大于5微米，更优选为不大于4微米。
[0031]优选地，为了保证复合材料的力学性能以及导电性能，所述MoSi2与所 述增强剂
的体积比为1
‑
9：1。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，所述炉管401由MoSi2与任选的增强剂依 次通过热处理和成型获得，热处理的条件包括：在氧化气氛中于1400
‑
1600℃ 下处理2
‑
10小时。具体地，炉管401经过制粉、配混、真空炼泥、挤压、 干燥、烧结、生膜、机加工、上电极等步骤制备得到。优选地，陶瓷材料在 机加工成型前，需要经过空气加热预处理(即生膜)，预处理温度1400
‑
1600℃， 时间2
‑
10小时。
[0033]在本专利技术的一些实施方式中，所述裂解炉还包括温度检测设备103，所 述温度检测设备103设置在所述炉管的下游端。本专利技术对温度检测设备103 的具体形式不做限定，只要能够检测炉管401内流体的温度即可。例如可以 为热电偶。另外，本专利技术中，根据相关估算，以石脑油为例，每克石脑油大 约需要200J的热量进行裂解。我们根据MoSi2的电阻率、炉管的横截面积、 长度，可以计算出炉管的电阻。由此，可以推算出，通过炉管电流的范围， 保证提供足够的热量进行裂解反应。利用PLC精确控制变压器的电流，可 以让本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裂解炉，其特征在于，该裂解炉包括：炉管，所述炉管包括MoSi2；电极，所述电极与所述炉管的外壁相连。2.根据权利要求1所述的裂解炉，其特征在于，所述炉管的长径比为5
‑
2000。3.根据权利要求1或2所述的裂解炉，其特征在于，所述炉管的管壁厚度为0.1
‑
30mm。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的裂解炉，其特征在于，所述MoSi2的粒度不大于10微米。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的裂解炉，其特征在于，所述炉管还包括增强剂。6.根据权利要求5所述的裂解炉，其特征在于，所述增强剂的粒度不大于5微米；和/或，所述MoSi2与所述增强剂的体积比为1
‑
9：1；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王申祥，王国清，郏景省，张利军，王红霞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：