[发明专利]一种将含甲烷的气态烃部分氧化生成乙炔和合成气的系统及方法

权利要求书

1.一种将含甲烷的气态烃部分氧化生成乙炔和合成气的装置，其特征在于，包括顺序相连的燃烧室、热量及固态产物回收装置、气态产物收集装置；

气态烃入口和氧气入口分别与设置于所述燃烧室顶端的燃烧喷嘴相连；所述燃烧喷嘴中的气态烃流道和氧气流道均与向下的垂直线呈45～60度角，所述气态烃流道和氧气流道内均设置旋流片，气态烃和氧气以旋流方式向下进入燃烧室的同时均匀混合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃烧室为热壁炉类型，其内壁为高温耐火材料；

或为冷壁炉类型，其内壁由内至外为隔热材料与冷却层。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述冷却层为夹套或盘管结构。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括急冷装置，所述急冷装置包括设置于燃烧室出口处的激冷环和急冷室；所述急冷室的入口端与燃烧室底部紧密相连；所述急冷室的出口端分别与热量及固态产物回收装置和提浓除灰装置相连；

所述热量及固态产物回收装置包括顺序相连的蓄热器、蓄热除尘装置、换热器以及换热除尘装置；

所述各除灰、除尘装置均与炭黑活化装置相连。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，气态烃经过所述燃烧室内壁的夹套或盘管结构进行预热后，经气态烃入口通入燃烧喷嘴；

氧气经过述蓄热器进行预热后，经氧气入口通入燃烧喷嘴。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的装置，其特征在于，所述热量及固态产物回收装置包括顺序相连的一级蓄热器、一级蓄热除尘装置、二级蓄热器、二级蓄热除尘装置、换热器以及换热除尘装置；

所述一级蓄热器与燃烧室的出口端直接相连；

所述各除尘装置均与炭黑活化装置相连。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，气态烃经过所述一级蓄热器或经过所述燃烧室内壁的夹套或盘管结构进行预热后，经气态烃入口通入燃烧喷嘴；

氧气经过述二级蓄热器进行预热后，经氧气入口通入燃烧喷嘴。

8.一种将含甲烷的气态烃部分氧化生成乙炔和合成气的方法，其特征在于，利用权利要求1～7任意一项所述装置进行，包括以下步骤：将氧气与气态烃以摩尔比0.2～0.8：1通过燃烧喷嘴送入燃烧室的同时均匀混合，进行部分氧化反应，获得1200～1500℃的高温产物；迅速降温至500～900℃，再梯度降温至40℃，收集气态产物，同时回收所述降温过程中产生的热量以及固态产物；

所述气态烃含甲烷。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气态烃为天然气、页岩气或焦炉煤气。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氧气与气态烃的摩尔比为0.5～0.6：1。

11.根据权利要求8～10任意一项所述的方法，其特征在于，所述氧气与含甲烷的气态烃在混合反应前，分别预热至550～650℃。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述氧气与含甲烷的气态烃在混合反应前，分别预热至580～620℃。

13.根据权利要求8、9、10或12所述的方法，其特征在于，所述梯度降温包括：经过一级或多级蓄热器降温至80～200℃，再与冷却水进行热交换降温至40℃。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述梯度降温包括：经过一级或多级蓄热器降温至80～200℃，再与冷却水进行热交换降温至40℃。