[实用新型]一种等离子体烷烃类气体转化成乙炔的气体混合反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气体混合反应装置，尤其是涉及一种等离子体烷烃类气体转化成乙炔的气体混合反应装置。

背景技术

等离子体是指处于电离状态的气态物质，其中带负电荷的粒子（电子、负离子）数等于带正电荷的粒子（正离子）数。通常与物质固态、液态和气态并列，称为物质第四态。通过气体放电或加热的办法，从外界获得足够能量，使气体分子或原子中轨道所束缚的电子变为自由电子，便可形成等离子体。 因此利用等离子体作为高温热源从而实现一系列的化学反应过程得到了越来越多的应用。 等离子体在化学工业中的真正应用是在20世纪50年代以后。联邦德国赫斯和赫司特化工厂于50年代成功地从甲烷和其他烃类在氢等离子体中热解制取乙炔。此后，美国、苏联和日本都相应地建造了等离子体制乙炔的实验工厂。此法流程简单，对原料适应性强。

近年来，页岩气开发得到了各国的重视，2011年，美国页岩气产量达到1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%，改变了美国天然气供应格局。页岩气技术取得突破性进展，大大提前了美国页岩气商用化的时间表，其他国家也对页岩气充分重视起来，全球页岩气勘探开发进入空前的活跃期。 2011年12月3日，经国务院批准，国土资源部发布新发现矿种公告，将页岩气作为独立矿种加强管理。2012年3月16日，国家能源局正式发布了《页岩气“十二五”发展规划》，我国页岩气勘探开发大幕开启。

因此，如何将等离子技术应用到页岩气，煤层气的后期处理技术上显得尤为重要，直接将页岩气，煤层气转换成基础的有机化工原料-乙炔的技术必将成为碳系气体转化的必然途径。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种利用高温等离子体对烷烃类气体进行裂解制乙炔过程中的等离子体与烷烃类气体混合反应的装置。

实现上述目的的技术方案是，一种等离子体烷烃类气体转化成乙炔的气体混合反应装置，包括等离子体热源、混合段上部、混合段上部冷却、混合段下部、混合段上部和下部组合成的环形气室、气体加速结构、喉管、烷烃类气体喷口、烷烃类气体和热等离子体混合反应区、环行气室和气体加速结构由混合段上部和混合段下部合而成，烷烃类气体和热等离子体混合反应区也由混合段上部、混合段下部和喉管组成，烷烃类气体喷口分布在混合反应区的截面上。

上述的等离子体热源为氢气，氮气，氩气等离子中的任一一种或两种以上，即为单一气体等离子或氢气、氮气、氩气的混合气的等离子。

上述的烷烃类气体为天然气，页岩气，煤层气以及其它裂解形成乙炔的烷烃类气体或者以烷烃类气体为主要成分的混合气体。

上述的气体加速结构为文丘里式、缩颈式或者增压式任一一种，实现气体加速。

上述的混合段上部，混合段下部，喉管均设置有冷却结构。

上述的烷烃类气体喷口分布在混合反应区圆周方向的截面上，与等离子热源的方向垂直或者成一定的角度，可均匀分布或者非均匀分布方式，同时可以在轴向进行若干层布置。

本实用新型的有益效果是：利用高温的等离子热源，直接将烷烃类气体裂解制成乙炔，是缩短化工工艺流程的重大变革。利用加速结构，提高了原料气体的入射速度，减小了原料气体和等离子体之间的相对速度，增强了原料气体和等离子体之间的混合效果，同时减轻了结焦几率，提高了乙炔气体的产量。

附图说明

图１是本实用新型实施例1的结构图。

图2是本实用新型实施例1的圆周分布示意图。

附图标号：1等离子体热源，2混合段上部，3混合段上部冷却，4混合段下部， 5环形气室，6气体加速结构，7喉管，8烷烃类气体喷口，9烷烃类气体和热等离子体混合反应区。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型。

实施例1。

参照附图1及附图2，按照如下次序依次连接的设备： 等离子热源1位于混合段上部2的上方，混合段上部冷却3置于混合段上部2的内部。混合段上部2放置在混合段下部4的内腔内，通过焊接的方式连接。混合段上部和下部组合形成的空腔为环行气室5，利用文丘里加速原理，设计气体加速结构6在气源压力1.3MP情况下，出口速度可达到700-800米每秒，很好的对等离子热源1的高速气流形成冲击，增加了混合效率，同时由于气体出口速度较快，因此不宜在侧壁上形成结焦物，从而达到长时间运行的目的。