制備乙炔的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤化工領(lǐng)域，具體地，涉及一種制備乙炔的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]乙炔是利用碳質(zhì)物料轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的基礎(chǔ)化工原料之一。工業(yè)乙炔的生產(chǎn)方法主要有電石法和烴類裂解法，其中，電石法工藝成熟，但污染嚴(yán)重能耗高。為了克服電石法生產(chǎn)所引起的不利后果，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)在利用等離子體裂解技術(shù)來生產(chǎn)乙炔的領(lǐng)域中展開了大量的研究。
[0003]等離子體是指處于電離狀態(tài)的物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的粒子(電子、負(fù)離子)數(shù)等于帶正電荷的粒子(正離子)數(shù)，通常與物質(zhì)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)并列，稱為物質(zhì)第四態(tài)。熱等離子體提供了一個能量集中、溫度很高的反應(yīng)環(huán)境。溫度為104°C?105°C的熱等離子體是目前地球上溫度最高的可用熱源。它不僅可以用來大幅度地提高反應(yīng)速率，而且還可借以產(chǎn)生常溫條件下不可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。用等離子體裂解技術(shù)制備乙炔，其反應(yīng)過程為毫秒級，射流速度在12米/秒量級的等離子體熱射流與物料接觸后，物料在數(shù)毫秒內(nèi)被急劇加熱并反應(yīng)，從而生成產(chǎn)物乙炔和少量其他小分子烴類。
[0004]利用等離子體裂解技術(shù)制備乙炔的工藝中，由于等離子體射流速度非?？欤锪吓c等離子體射流的混合、傳熱和熱解都需要一定的時間，因此如何使物料與等離子體能夠在極短的時間內(nèi)充分混合顯得尤為重要，因?yàn)槲锪吓c等離子體能否充分混合直接決定了物料的利用率和成品的產(chǎn)率。在現(xiàn)有技術(shù)中，所使用的物料主要是煤粉。然而，由于等離子體具有高溫、高焓、高速的特點(diǎn)，并且在等離子體和煤粉的混合通道的橫截面上具有一定的溫度和速度分布，即使將煤粉進(jìn)行加速也很難進(jìn)入等離子體射流中部的高溫區(qū)。而反應(yīng)不充分或者加熱不完全的煤粉就有可能附著在溫度相對較低的反應(yīng)器的內(nèi)壁面上，造成反應(yīng)器內(nèi)壁面的結(jié)焦和堵塞。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)中利用等離子體裂解技術(shù)制備乙炔的技術(shù)方案有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種制備乙炔的裝置，該裝置針對液體物料設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)物料與等離子體射流的瞬間充分混合，從而能夠有效提高物料的利用率和產(chǎn)品的產(chǎn)率。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種制備乙炔的方法，該方法包括:步驟1，將裂解反應(yīng)的反應(yīng)器所排放的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分流；步驟2，利用分流后的第一部分反應(yīng)產(chǎn)物所攜帶的熱量對液體物料進(jìn)行預(yù)熱，利用分流后的第二部分反應(yīng)產(chǎn)物所攜帶的熱量對氣體物料進(jìn)行預(yù)熱；以及步驟3，將經(jīng)過預(yù)熱的液體物料和氣體物料送入反應(yīng)器中以進(jìn)行裂解反應(yīng)。
[0008]優(yōu)選地，液體物料的預(yù)熱溫度為30°C至80°C，氣體物料的預(yù)熱溫度為80°C至120。。。
[0009]優(yōu)選地，用于輸送經(jīng)過預(yù)熱的液體物料和氣體物料的管路外部敷設(shè)有保溫層。
[0010]優(yōu)選地，液體物料是煤焦油。
[0011 ] 優(yōu)選地，液體物料在氣體物料的驅(qū)動下進(jìn)入所述反應(yīng)器中。
[0012]優(yōu)選地，分流后的第三部分反應(yīng)產(chǎn)物直接排出而不用于預(yù)熱液體物料和/或所述氣體物料。
[0013]優(yōu)選地，氣體物料為IS氣、氫氣、甲燒、乙燒和氮?dú)庵械囊环N或多種。
[0014]另一方面，本發(fā)明還提供一種制備乙炔的裝置，該裝置包括:反應(yīng)器，該反應(yīng)器用于使液體物料與高溫等離子射流相混合后發(fā)生裂解反應(yīng)；第一熱交換器和第二熱交換器，該第一熱交換器和第二熱交換器能夠利用反應(yīng)器排放的反應(yīng)產(chǎn)物分別對液體物料和氣體物料進(jìn)行預(yù)熱；以及送料單元，該送料單元用于將經(jīng)過預(yù)熱的液體物料和氣體物料送入到反應(yīng)器中以進(jìn)行裂解反應(yīng)。
[0015]優(yōu)選地，第一熱交換器和第二熱交換器分別包括用于進(jìn)行熱交換的高溫放熱管路和低溫吸熱管路；其中，第一熱交換器和第二熱交換器的高溫放熱管路均與反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物排放口相連通，并且第一熱交換器的低溫吸熱管路與用于輸送液體物料的管路相連通，第二熱交換器的低溫吸熱管路與用于輸送氣體物料的管路相連通。
[0016]優(yōu)選地，制備乙炔的裝置包括用于輸送經(jīng)過預(yù)熱的液體物料的液體支管，以及用于輸送經(jīng)過預(yù)熱的氣體物料的氣體支管，其中，液體支管的入口連接至第一熱交換器的低溫吸熱管路的出口，液體支管的出口連接至送料單元；氣體支管的入口連接至第二熱交換器的低溫吸熱管路的出口，氣體支管的出口連接至送料單元，并且液體支管和氣體支管的外壁上敷設(shè)有保溫層。
[0017]優(yōu)選地，送料單元包括送料總管，其中，液體支管的出口和氣體支管的出口連接至送料總管的入口，送料總管的出口連接至反應(yīng)器。
[0018]優(yōu)選地，送料總管包括管壁和由管壁圍合形成的管腔，其中，液體支管的出口和氣體支管的出口連接至送料總管的入口后均開口于管腔中，以使液體物料和氣體物料在管腔中混合，并且液體支管的出口比氣體支管的出口更靠近送料總管的出口。
[0019]優(yōu)選地，送料總管包括管壁和由管壁圍合形成的管腔，其中，氣體支管的出口連接至送料總管的入口后開口于管腔中，液體支管的出口連接至送料總管的入口后在管腔中延伸至送料總管的出口并開口于反應(yīng)器中。
[0020]優(yōu)選地，送料單元還包括儲料倉，該儲料倉串聯(lián)連接在液體支管的管路中并且靠近送料總管設(shè)置，以提高液體物料進(jìn)入送料總管時的壓力；其中，儲料倉的入口開設(shè)在儲料倉的頂部，儲料倉的出口設(shè)置在儲料倉的底部或者頂部；并且儲料倉的出口設(shè)置在儲料倉的頂部時，在儲料倉的出口至送料總管的入口之間的液體支管的管路上設(shè)置有進(jìn)料泵。
[0021]優(yōu)選地，送料單元的外壁上敷設(shè)有保溫層。
[0022]優(yōu)選地，制備乙炔的裝置還包括:第一流量控制閥，該第一流量控制閥的入口連接至產(chǎn)物排放口，出口連接至第一熱交換器的高溫放熱管路的入口 ；第二流量控制閥，該第二流量控制閥的入口連接至產(chǎn)物排放口，出口連接至第二熱交換器的高溫放熱管路的入口 ；以及余熱控制閥，該余熱控制閥的入口連接至產(chǎn)物排放口。
[0023]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種使用液體物料制備乙炔的方法和裝置。其中，利用反應(yīng)器排放的反應(yīng)產(chǎn)物分別對液體物料和氣體物料進(jìn)行預(yù)熱，使液體物料的溫度獲得大幅提升。藉此，可以降低液體物料的粘度、提高液體物料的流動性，使得液體物料與等離子體射流能夠瞬間充分混合，減少物料在反應(yīng)器的內(nèi)壁面上的聚集和堵塞的情況的發(fā)生，從而有效提聞物料的利用率和廣品的廣率。
[0024]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0025]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0026]圖1是未使用本發(fā)明的制備乙炔的方法和使用了本發(fā)明的制備乙炔的方法的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比圖；
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明的制備乙炔的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的送料單元的