熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：煤裂解單元，煤裂解單元具有煤進(jìn)口、氫氣進(jìn)口以及第一混合物出口，煤裂解單元上設(shè)有用于向煤裂解單元內(nèi)發(fā)射等離子體的等離子體發(fā)生器；碳化鈣合成單元，碳化鈣合成單元具有第一混合物進(jìn)口、氧化鈣進(jìn)口以及第二混合物出口，第一混合物進(jìn)口與第一混合物出口相連；冷卻水解單元，冷卻水解單元具有第二混合物進(jìn)口、冷卻水進(jìn)口以及第三混合物出口，第二混合物進(jìn)口與第二混合物出口相連；以及氣?固液分離單元，氣?固液分離單元具有第三混合物進(jìn)口、混合氣體出口以及固液混合物出口，第三混合物出口與第三混合物進(jìn)口相連。本實(shí)用新型的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，能夠提高原煤轉(zhuǎn)化率和乙炔收率。
【專利說明】
熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及乙炔生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種熱等離子體裂解煤制乙 炔的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 相關(guān)技術(shù)中，對(duì)熱等離子體裂解煤制乙炔工藝的研究，主要從乙炔收率角度出發(fā)， 乙炔收率及比能耗是衡量熱等離子體裂解制乙炔可行性的重要指標(biāo)，而反應(yīng)器結(jié)構(gòu)又對(duì)乙 炔收率及比能耗有顯著影響。縱觀所有等離子體煤制乙炔反應(yīng)器，熱等離子體煤制乙炔過 程中，僅裂解煤中揮發(fā)分轉(zhuǎn)化為乙炔，乙炔收率僅有20 %-40%，原煤轉(zhuǎn)化率低，占有50 %以 上的固體半焦沒有參與反應(yīng)，通過急冷后排出反應(yīng)器。此部分固體半焦在煤制乙炔過程中 沒有轉(zhuǎn)化利用，直接急冷后排出反應(yīng)器，不僅能源轉(zhuǎn)化效率低，而且?guī)С龅母邷仫@熱通過急 冷過程沒有在工藝過程中利用，系統(tǒng)能量利用率大大降低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí) 用新型提出一種提高原煤轉(zhuǎn)化率以及乙炔收率的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)。
[0004] 根據(jù)本實(shí)用新型第一方面實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，包括:煤裂 解單元，所述煤裂解單元具有煤進(jìn)口、氫氣進(jìn)口以及第一混合物出口，所述煤裂解單元上設(shè) 有用于向所述煤裂解單元內(nèi)發(fā)射等離子體的等離子體發(fā)生器;碳化鈣合成單元，所述碳化 鈣合成單元具有第一混合物進(jìn)口、氧化鈣進(jìn)口以及第二混合物出口，所述第一混合物進(jìn)口 與所述第一混合物出口相連;冷卻水解單元，所述冷卻水解單元具有第二混合物進(jìn)口、冷卻 水進(jìn)口以及第三混合物出口，所述第二混合物進(jìn)口與所述第二混合物出口相連；以及氣-固 液分離單元，所述氣-固液分離單元具有第三混合物進(jìn)口、混合氣體出口以及固液混合物出 口，所述第三混合物出口與所述第三混合物進(jìn)口相連。
[0005] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，能夠提高原煤轉(zhuǎn)化率 以及乙炔收率。
[0006] 根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，還包括:原煤破碎單元，所述原煤破碎單元具有原 煤進(jìn)口以及超細(xì)煤粉出口；以及煤粉干燥單元，所述煤粉干燥單元具有超細(xì)煤粉進(jìn)口以及 干燥煤粉出口，所述超細(xì)煤粉進(jìn)口與所述超細(xì)煤粉出口相連，所述干燥煤粉出口與所述煤 進(jìn)口相連。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，還包括:儲(chǔ)氫單元，所述儲(chǔ)氫單元用于向所述氫氣 進(jìn)口通入氫氣;氣體凈化分離單元，所述氣體凈化分離單元具有混合氣體進(jìn)口、氫氣出口、 以及燃?xì)獬隹?，所述混合氣體進(jìn)口與所述混合氣體出口相連，所述氫氣出口與所述儲(chǔ)氫單 元相連。
[0008] 優(yōu)選地，所述煤裂解單元還具有第一載氣進(jìn)口，所述碳化鈣合成單元還具有第二 載氣進(jìn)口，所述氣體凈化分離單元具有載氣出口，所述載氣出口與所述第一載氣進(jìn)口、所述 第二載氣進(jìn)口相連。
[0009] 根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，還包括:氧化鈣破碎單元，所述氧化鈣破碎單元具 有氧化鈣原料進(jìn)口和超細(xì)氧化鈣粉出口，所述超細(xì)氧化鈣粉出口與所述氧化鈣進(jìn)口相連。
[0010] 根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，還包括：固液分離單元，所述固液分離單元具有固 液混合物進(jìn)口、排水口以及電石渣出口，所述固液混合物進(jìn)口與所述固液混合物出口相連， 所述排水口與所述冷卻水進(jìn)口相連。
【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)的示意圖。
[0012] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的裂解煤制乙炔的方法的示意圖。
[0013] 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例的裂解煤制乙炔的工藝流程示意圖。 [0014]附圖標(biāo)記：
[0015]熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)1000，
[0016]煤裂解單元100,煤進(jìn)口 101，氫氣進(jìn)口 102,第一混合物出口 103,等離子體發(fā)生器 104,第一載氣進(jìn)口 105，
[0017] 碳化鈣合成單元200，第一混合物進(jìn)口 201，氧化鈣進(jìn)口 202，第二混合物出口 203， 第二載氣進(jìn)口 204，
[0018] 冷卻水解單元300，第二混合物進(jìn)口 301，冷卻水進(jìn)口 302，第三混合物出口 303，
[0019] 氣-固液分離單元400，第三混合物進(jìn)口 401，混合氣體出口 402，固液混合物出口 403，
[0020] 固液分離單元500，固液混合物進(jìn)口 501，排水口 502，電石渣出口 503，
[0021 ]原煤破碎單元600，原煤進(jìn)口 601，超細(xì)煤粉出口 602，
[0022]煤粉干燥單元700，超細(xì)煤粉進(jìn)口 701，干燥煤粉出口 702，
[0023] 氣體凈化分離單元800，混合氣體進(jìn)口 801，氫氣出口 802，燃?xì)獬隹?803，載氣出口 804，
[0024] 氧化鈣破碎單元900,氧化鈣原料進(jìn)口 901，超細(xì)氧化鈣粉出口 902，
[0025] 儲(chǔ)氫單元900a。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過 參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新 型的限制。
[0027] 下面參照?qǐng)D1至圖3詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔 的系統(tǒng)1000以及方法。
[0028] 如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型第一方面實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng) 1000包括:煤裂解單元100、碳化f丐合成單元200、冷卻水解單元300以及氣-固液分離單元 400 〇
[0029] 煤裂解單元100具有煤進(jìn)口 101、氫氣進(jìn)口 102以及第一混合物出口 103,煤裂解單 元100上設(shè)有用于向煤裂解單元100內(nèi)發(fā)射等離子體的等離子體發(fā)生器104。其中，第一混合 物包括部分未參加煤裂解反應(yīng)的氫氣以及煤裂解反應(yīng)生成的半焦、乙炔。
[0030] 碳化鈣合成單元200具有第一混合物進(jìn)口 201、氧化鈣進(jìn)口 202以及第二混合物出 口203,第一混合物進(jìn)口201與第一混合物出口 103相連。其中，第二混合物包括未參加反應(yīng) 的氫氣、乙炔以及碳化鈣合成反應(yīng)生成的碳化鈣、乙炔、一氧化碳。
[0031] 冷卻水解單元300具有第二混合物進(jìn)口 301、冷卻水進(jìn)口 302以及第三混合物出口 303,第二混合物進(jìn)口301與第二混合物出口203相連。其中，第三混合物包括未參加反應(yīng)的 氫氣、乙炔、一氧化碳以及冷卻水解反應(yīng)生成的電石渣、乙炔、水。
[0032] 氣-固液分離單元400具有第三混合物進(jìn)口 401、混合氣體出口 402以及固液混合物 出口 403，第三混合物出口 303與第三混合物進(jìn)口 401相連。其中，固液混合物包括電石渣和 水，混合氣體包括乙炔、氫氣、一氧化碳。
[0033]這樣，煤、氫氣與等離子體在煤裂解單元100內(nèi)發(fā)生煤裂解反應(yīng)并生成半焦和乙 炔，含有半焦、乙炔以及氫氣的第一混合物經(jīng)煤裂解單元1〇〇的第一混合物出口 103排出并 進(jìn)入碳化鈣合成單元200的第一混合物進(jìn)口 201。半焦與氧化鈣在碳化鈣合成單元200中發(fā) 生反應(yīng)并生成碳化鈣（電石）、一氧化碳和乙炔，含有碳化鈣、一氧化碳、乙炔、氫氣的第二混 合物經(jīng)碳化鈣合成單元200的第二混合物出口 203排出并進(jìn)入冷卻水解單元300的第二混合 物進(jìn)口 301。碳化鈣在冷卻水解單元300中發(fā)生水解反應(yīng)并生成乙炔和電石渣，含有電石渣、 水、氫氣、一氧化碳以及乙炔的第三混合物經(jīng)冷卻水解單元300的第三混合物出口 303排出 并進(jìn)入氣-固液分離單元400的第三混合物進(jìn)口 401，第三混合物中的氣體與固液混合物在 氣-固液分離單元400中分離。
[0034]由此，通過將煤裂解反應(yīng)生成的焦炭通入碳化鈣合成單元200中，以使焦炭與氧化 鈣進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生成乙炔，不僅提高了原煤的轉(zhuǎn)化率，而且提高了乙炔的收率，同時(shí)，通 過將反應(yīng)后的碳化鈣（電石)通入冷卻水解單元300中發(fā)生反應(yīng)，以使電石進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng) 生成乙炔，進(jìn)一步提高了乙炔的收率。此外，由于焦炭與氧化鈣的反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，在碳 化鈣合成單元200內(nèi)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)裂解氣的快速降溫，而且能夠回收高溫焦炭的固體顯熱 和裂解氣的顯熱，無需再向碳化鈣合成單元200內(nèi)額外補(bǔ)充熱量，提高熱等離子體裂解煤制 乙炔的系統(tǒng)1000的能量利用率。
[0035]可以理解，該等離子體發(fā)生器104可以全部位于煤裂解單元100內(nèi)或部分插入煤裂 解單元100內(nèi)。
[0036]根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)1000還包括原煤 破碎單元600以及煤粉干燥單元700。原煤破碎單元600具有原煤進(jìn)口 601以及超細(xì)煤粉出口 602，煤粉干燥單元700具有超細(xì)煤粉進(jìn)口 701以及干燥煤粉出口 702，超細(xì)煤粉進(jìn)口 701與超 細(xì)煤粉出口 602相連，干燥煤粉出口 702與煤進(jìn)口 101相連。由此，通過將原煤在原煤破碎單 元600中破碎成超細(xì)煤粉，并將超細(xì)煤粉在煤粉干燥單元700中進(jìn)一步干燥以得到用于參加 煤裂解反應(yīng)的干燥煤粉，從而使煤裂解單元100的反應(yīng)更充分，提高了原煤的裂解反應(yīng)效 率。
[0037] 根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，還包括儲(chǔ)氫單元900a和氣體凈化分離單元800。儲(chǔ) 氫單元900a用于向氫氣進(jìn)口 102通入氫氣，氣體凈化分離單元800具有混合氣體進(jìn)口 801、氫 氣出口 802、以及燃?xì)獬隹?803，混合氣體進(jìn)口 801與混合氣體出口 402相連，氫氣出口 802與 儲(chǔ)氫單元900a相連。
[0038]由此，將氣-固液分離單元400中的氫氣分離出來并回收至儲(chǔ)氫單元900a中，以備 煤裂解反應(yīng)使用，提高了氫氣利用率。
[0039]進(jìn)一步地，煤裂解單元100還具有第一載氣進(jìn)口 105，碳化鈣合成單元200具有第二 載氣進(jìn)口 204，氣體凈化分離單元800具有載氣出口 804，載氣出口 804分別與第一載氣進(jìn)口 105、第二載氣進(jìn)口 204相連。由此，將氣-固液分離單元400中的載氣分離出來并通入煤進(jìn)口 101和氧化鈣進(jìn)口 202處，以使煤在載氣的作用下按預(yù)設(shè)流速噴入煤裂解單元100中、氧化鈣 在載氣的作用下按預(yù)設(shè)流速噴入碳化鈣合成單元200中，進(jìn)而使碳化鈣合成反應(yīng)與煤裂解 反應(yīng)更充分。
[0040] 其中，第一載氣進(jìn)口 105與煤進(jìn)口 101可以是同一個(gè)口，第二載氣進(jìn)口 204與氧化鈣 進(jìn)口 202可以是同一個(gè)口。
[0041] 根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)1000還包括氧化 鈣破碎單元900，氧化媽破碎單元900具有氧化媽原料進(jìn)口 901和超細(xì)氧化媽粉出口 902，超 細(xì)氧化鈣粉出口 902與氧化鈣進(jìn)口 202相連。由此，將氧化鈣原料研磨細(xì)化后得到用于參加 碳化鈣合成反應(yīng)的超細(xì)氧化鈣粉，提高了碳化鈣合成反應(yīng)的反應(yīng)效率。
[0042]根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)1000還包括固液 分離單元500，固液分離單元500具有固液混合物進(jìn)口 501、排水口 502以及電石渣出口 503， 固液混合物進(jìn)口 501與固液混合物出口 403相連，排水口 502與冷卻水進(jìn)口 302相連。由此，將 氣-固液分離單元400中的固液混合物通入固液分離單元500中進(jìn)行固液分離，并將分離出 的水回流至冷卻水解單元300的冷卻水進(jìn)口302,以對(duì)水進(jìn)行合理回收利用。
[0043]如圖1和圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型第二方面實(shí)施例的利用上述系統(tǒng)裂解煤制乙炔 的方法包括：
[0044] S100:將煤、氫氣供給至煤裂解單元100,煤粉與氫氣在等離子發(fā)生器發(fā)射的等離 子體的作用下反應(yīng)，以便得到含有半焦和乙炔的第一混合物。
[0045] S200:將含有半焦、乙炔的第一混合物與氧化鈣供給至碳化鈣合成單元200,以便 得到含有碳化鈣、一氧化碳以及乙炔的第二混合物。
[0046] S300:將含有碳化鈣、一氧化碳、乙炔的第二混合物與冷卻水供給至冷卻水解單元 300,以便得到含有電石渣、水以及乙炔的第三混合物。
[0047] S400:將含有電石渣、水、乙炔的第三混合物供給至氣-固液分離單元400,以便得 到含有氫氣、一氧化碳、乙炔的混合氣體與含有電石渣和水的固液混合物。
[0048]由此，通過將煤裂解反應(yīng)生成的焦炭通入碳化鈣合成單元200中，以使焦炭與氧化 鈣進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生成乙炔，不僅提高了原煤的轉(zhuǎn)化率，而且提高了乙炔的收率，同時(shí)，通 過將反應(yīng)后的碳化鈣（電石)通入冷卻水解單元300中發(fā)生反應(yīng)，以使電石進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng) 生成乙炔，進(jìn)一步提高了乙炔的收率。此外，由于焦炭與氧化鈣的反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，在碳 化鈣合成單元200內(nèi)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)裂解氣的快速降溫，而且能夠回收高溫焦炭的固體顯熱 和裂解氣的顯熱，無需再向碳化鈣合成單元200內(nèi)額外補(bǔ)充熱量，提高熱等離子體裂解煤制 乙炔的系統(tǒng)1000的能量利用率。
[0049]根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，利用上述系統(tǒng)裂解煤制乙炔的方法還包括:S500: 將原煤供給至原煤破碎單元600中，以便得到超細(xì)煤粉;S600:將超細(xì)煤粉供給至煤粉干燥 單元700,以便得到干燥煤粉，并將干燥煤粉通過煤進(jìn)口 101供給至煤裂解單元100中。由此， 通過將原煤在原煤破碎單元600中破碎成超細(xì)煤粉，并將超細(xì)煤粉在煤粉干燥單元700中進(jìn) 一步干燥以得到用于參加煤裂解反應(yīng)的干燥煤粉，從而使煤裂解單元1〇〇的反應(yīng)更充分，提 高了原煤的裂解反應(yīng)效率。
[0050]優(yōu)選地，干燥煤粉的粒度小于200μπι;干燥煤粉的質(zhì)量含水率小于2%;干燥煤粉在 煤進(jìn)口 101處的流速為40m/s-80m/s。由此，使煤裂解單元100的反應(yīng)更充分，進(jìn)一步提高了 了原煤的裂解反應(yīng)效率。
[0051 ]根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，碳化鈣合成單元200的反應(yīng)溫度為1970K-2730K; 煤裂解單元100的反應(yīng)溫度為3000K-8000K;冷卻水解單元300的反應(yīng)溫度小于80°C。由此， 使碳化鈣合成反應(yīng)、煤裂解反應(yīng)、冷卻水解反應(yīng)的反應(yīng)更充分。
[0052]根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，在步驟S100中，通過第一載氣進(jìn)口 105將載氣供給 至煤裂解單元100,在步驟S200中通過第二載氣進(jìn)口 204將載氣供給至碳化鈣合成單元200。 由此，更好地保證了煤以及碳化鈣按照預(yù)設(shè)流速供給至相應(yīng)的反應(yīng)單元中。
[0053]優(yōu)選地，裂解煤制乙炔的方法還包括：S700:將含有氫氣、載氣、一氧化碳、乙炔的 混合氣體供給至氣體凈化分離單元800,以便得到氫氣、載氣以及含有乙炔的燃?xì)猓⒎?離得到的氫氣通過氫氣進(jìn)口 102供給至煤裂解單元100,將分離得到的載氣通過第一載氣進(jìn) 口 105供給至煤裂解單元100、通過第二載氣進(jìn)口 204供給至碳化媽合成單元200。由此，進(jìn)一 步提高了氫氣和載氣的利用率。
[0054]根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，裂解煤制乙炔的方法還包括:S800:將氧化鈣原料 供給至氧化鈣破碎單元900中，以便得到超細(xì)氧化鈣粉，并將超細(xì)氧化鈣粉通過氧化鈣進(jìn)口 202供給至碳化媽合成單元200。
[0055]其中，超細(xì)氧化鈣粉的粒度小于200μπι;超細(xì)氧化鈣粉在氧化鈣進(jìn)口 202處的流速 為10m/s-30m/s;原煤與氧化鈣原料的質(zhì)量比為0.8/1-1.4/1。由此，使原煤的反應(yīng)更充分， 進(jìn)一步提高了原煤的轉(zhuǎn)化率。
[0056]根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，裂解煤制乙炔的方法還包括:S900:將含有電石渣 和水的固液混合物供給至固液分離單元500,以便分離得到電石渣和水，并將分離得到的水 供給至冷卻水解單元300。由此，將氣-固液分離單元400中的固液混合物通入固液分離單元 500中進(jìn)行固液分離，并將分離出的水回流至冷卻水解單元300的冷卻水進(jìn)口 302，以對(duì)水進(jìn) 行合理回收利用。
[0057]下面簡(jiǎn)單描述根據(jù)本實(shí)用新型熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)以及方法的一個(gè) 具體實(shí)施例。
[0058]如圖3所示，熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)包括依次連接的原煤破碎單元、煤粉 干燥單元、煤裂解單元、碳化f丐合成單元、冷卻水解單元、氣一固液分離單元、固液分離單 元。此外，還包括與煤裂解單元連接的儲(chǔ)氫單元、與碳化鈣合成單元連接的氧化鈣破碎單 元、向煤裂解單元內(nèi)發(fā)射的等離子體的等離子炬、以及與氣-固液分離單元連接的氣體凈化 分離單。
[0059]其中，原煤破碎單元將原料煤研磨至小于200μπι，煤粉干燥單元將超細(xì)粉煤干燥至 質(zhì)量含水率小于2%，干燥后的超細(xì)煤粉經(jīng)載氣攜帶以40-80m/s的流速噴入煤裂解單元，煤 裂解單元由儲(chǔ)氫單元提供氫氣，在氫氣氛下發(fā)生等離子體反應(yīng)(反應(yīng)溫度為3000K-10000K) 產(chǎn)生焦炭和乙炔，焦炭、乙炔以及部分未反應(yīng)的氫氣一并進(jìn)入碳化鈣合成單元。
[ΟΟ?Ο] 氧化鈣原料經(jīng)氧化|丐破碎單元研磨至小于200μηι并以10-30m/s的流速進(jìn)入碳化鈣 合成單元，與煤裂解單元產(chǎn)生的高溫半焦發(fā)生碳化鈣合成反應(yīng)（反應(yīng)溫度為（ 1970K-2730K)，生成碳化鈣和一氧化碳，上述反應(yīng)物與乙炔、氫氣一并進(jìn)入冷卻水解單元。
[0061]煤裂解單元生成的乙炔和碳化鈣合成單元生成的乙炔以及一氧化碳在冷卻水解 單元冷卻降溫至80°C以下，碳化鈣合成單元生成的碳化鈣在冷卻水解單元內(nèi)發(fā)生水解反應(yīng) 生產(chǎn)乙炔和固體殘?jiān)娛鋮s后的氣體、冷卻水和反應(yīng)生產(chǎn)的固體殘?jiān)徊⑦M(jìn)入氣-固液分離單元。
[0062]經(jīng)氣一固液分離單元分離出的氣體進(jìn)入氣體凈化分離單元，獲得乙炔、甲烷、一氧 化碳、乙烯、氫氣和載氣。分離得到的部分氫氣進(jìn)入儲(chǔ)氫單元作為反應(yīng)氣回流至煤裂解單 元，分離得到的載氣回流至工藝前端用于超細(xì)煤粉以及超細(xì)氧化鈣分的輸送。
[0063] 經(jīng)氣一固液分離單元分離出的液體進(jìn)入固液分離單元，進(jìn)行渣水分離。分離后的 水回流至冷卻水解單元與新鮮水一并作為工藝耗水和冷卻用水，電石渣外排或者脫水以回 收其鈣基成分。
[0064] 其中，煤裂解單元、氧化鈣合成單元、冷凝水解單元和氣一固液分離單元可以共同 形成一個(gè)反應(yīng)器，也可為多個(gè)反應(yīng)器，優(yōu)選上述熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)為一個(gè)反 應(yīng)器，由此能夠?qū)崿F(xiàn)各環(huán)節(jié)輸送過程中的能量零損失。
[0065] 下面是以長(zhǎng)焰煤為原煤進(jìn)行裂解煤制乙炔的相關(guān)分析數(shù)據(jù)。
[0066] 其中，表1為對(duì)原煤煤質(zhì)進(jìn)行分析的結(jié)果，Mad是指空氣干燥基含水量，Aad是指空 氣干燥基灰分含量，Vad是指空氣干燥基揮發(fā)分含量，F(xiàn)Cad是指空氣干燥基碳含量，Cad是指 空氣干燥基碳元素含量，Had是指空氣干燥基氫元素含量，Nad是指空氣干燥基氮元素含量； [0067]表2為對(duì)烘干后得到的干燥煤粉的煤質(zhì)分析結(jié)果，Mad是指空氣干燥基含水量，Aad 是指空氣干燥基灰分含量，Vad是指空氣干燥基揮發(fā)分含量，F(xiàn)Cad是指空氣干燥基碳含量， Cad是指空氣干燥基碳元素含量，Had是指空氣干燥基氫元素含量，Nad是指空氣干燥基氮元 素含量；
[0068]表3為破碎后得到的超細(xì)煤粉的粒度分布情況；
[0069]表4為氧化鈣原料(生石灰）的主要成分以及含量；
[0070] 表5為超細(xì)氧化鈣粉的粒度分布情況。
[0071] 表1
[0072]
[0073] 表 2
[0081] 原煤與氧化鈣原料以1.2:1的質(zhì)量比參與反應(yīng)，等離子體發(fā)生器的等離子炬電壓 為300-380V，電流為200A，儲(chǔ)氫裝置的氫氣流量為12Nm 3/h，以氬氣為載氣，載氣的流量為 3Nm3/h，進(jìn)煤量為20kg/h，氧化鈣原料的進(jìn)料量為16.7kg/h，最終利用該具體實(shí)施例的裂解 煤制乙炔的方法或系統(tǒng)，獲得如表6所示的結(jié)果：
[0082] 表 6
[0083]
[0084]其中，煤的轉(zhuǎn)化率一一己經(jīng)反應(yīng)的煤占進(jìn)料煤的比例（以碳為基準(zhǔn)）。
[0085]乙炔的收率一一轉(zhuǎn)化為乙炔的煤占進(jìn)料煤的比例。
[0086] -氧化鈣的收率一一轉(zhuǎn)化為一氧化碳的煤占進(jìn)料煤的比例。
[0087]由此，采用本實(shí)用新型實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，使得原煤轉(zhuǎn)化 率達(dá)95%以上，乙炔收率達(dá)到50%以上，顯著提高了原煤的轉(zhuǎn)化率和乙炔的收率，具有意想 不到的技術(shù)效果。
[0088]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中心"、"縱向"、"橫向"、"長(zhǎng)度"、"寬 度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"、"順 時(shí)針"、"逆時(shí)針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位 或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或 元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限 制。
[0089] 此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，"多個(gè)"的含義是至少兩個(gè)，例如兩 個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0090] 在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是 機(jī)械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間煤介間接相 連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0091] 在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下" 可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間煤介間接接觸。而且，第一特 征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅 表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以 是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0092] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表 述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以 在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn) 行結(jié)合和組合。
[0093] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是 示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍 內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 煤裂解單元，所述煤裂解單元具有煤進(jìn)口、氫氣進(jìn)口以及第一混合物出口，所述煤裂解 單元上設(shè)有用于向所述煤裂解單元內(nèi)發(fā)射等離子體的等離子體發(fā)生器； 碳化鈣合成單元，所述碳化鈣合成單元具有第一混合物進(jìn)口、氧化鈣進(jìn)口以及第二混 合物出口，所述第一混合物進(jìn)口與所述第一混合物出口相連； 冷卻水解單元，所述冷卻水解單元具有第二混合物進(jìn)口、冷卻水進(jìn)口以及第三混合物 出口，所述第二混合物進(jìn)口與所述第二混合物出口相連；以及 氣-固液分離單元，所述氣-固液分離單元具有第三混合物進(jìn)口、混合氣體出口以及固 液混合物出口，所述第三混合物出口與所述第三混合物進(jìn)口相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 原煤破碎單元，所述原煤破碎單元具有原煤進(jìn)口以及超細(xì)煤粉出口；以及 煤粉干燥單元，所述煤粉干燥單元具有超細(xì)煤粉進(jìn)口以及干燥煤粉出口，所述超細(xì)煤 粉進(jìn)口與所述超細(xì)煤粉出口相連，所述干燥煤粉出口與所述煤進(jìn)口相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 儲(chǔ)氫單元，所述儲(chǔ)氫單元用于向所述氫氣進(jìn)口通入氫氣； 氣體凈化分離單元，所述氣體凈化分離單元具有混合氣體進(jìn)口、氫氣出口、以及燃?xì)獬?口，所述混合氣體進(jìn)口與所述混合氣體出口相連，所述氫氣出口與所述儲(chǔ)氫單元相連。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，其特征在于， 所述煤裂解單元還具有第一載氣進(jìn)口，所述碳化鈣合成單元還具有第二載氣進(jìn)口，所 述氣體凈化分離單元具有載氣出口，所述載氣出口與所述第一載氣進(jìn)口、所述第二載氣進(jìn) 口相連。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，其特征在于， 還包括： 氧化媽破碎單元，所述氧化媽破碎單元具有氧化媽原料進(jìn)口和超細(xì)氧化媽粉出口，所 述超細(xì)氧化鈣粉出口與所述氧化鈣進(jìn)口相連。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，其特征在于，還 包括： 固液分離單元，所述固液分離單元具有固液混合物進(jìn)口、排水口以及電石渣出口，所述 固液混合物進(jìn)口與所述固液混合物出口相連，所述排水口與所述冷卻水進(jìn)口相連。
【文檔編號(hào)】C07C1/00GK205616818SQ201620331568
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】郭啟海, 丁力, 肖磊, 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司