[发明专利]热等离子体裂解煤制乙炔的反应器

说明书

技术领域

本发明涉及乙炔生产技术领域，具体而言，涉及一种热等离子体裂解煤制乙炔的反应器。

背景技术

相关技术中，对热等离子体裂解煤制乙炔工艺的研究，主要从乙炔收率角度出发，乙炔收率及比能耗是衡量热等离子体裂解制乙炔可行性的重要指标，而反应器结构又对乙炔收率及比能耗有显著影响。纵观所有等离子体煤制乙炔反应器，热等离子体裂解煤制乙炔过程中，仅裂解煤中挥发分转化为乙炔气，乙炔收率仅有20％-40％，原煤转化率低，占有50％以上的固体半焦没有参与反应，通过急冷后排出反应器。此部分固体半焦在煤制乙炔过程中没有转化利用，直接急冷后排出反应器，不仅能源转化效率低，而且带出的高温显热通过急冷过程没有在工艺过程中利用，系统能量利用率大大降低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种提高原煤转化率以及能量利用率的热等离子体裂解煤制乙炔的反应器。

根据本发明实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的反应器包括：壳体，所述壳体内限定出自上向下依次连通的气固混合室、煤裂解反应室、碳化钙合成反应室、冷却水解反应室以及气-固液分离室，所述气固混合室具有煤进口、氢气进口以及等离子体喷枪插口，所述碳化钙合成反应室具有氧化钙进口，所述冷却水解反应室具有进水口，所述气-固液分离室具有气体出口以及固液混合物出口。

根据本发明实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的反应器，能够提高原煤转化率以及能量利用率。

根据本发明的一些实施例，所述气固混合室的等离子体喷枪插口上插设有多个等离子体喷枪，所述多个等离子体喷枪沿所述气固混合室的周向均布且相对于所述气固混合室的中心轴线成对设置。

优选地，所述等离子体喷枪插口位于所述气固混合室的顶部。

根据本发明的一些实施例，所述等离子体喷枪自外至内斜向下设置，每个所述等离子体喷枪的倾斜角度为15-30度。

根据本发明的一些实施例，所述气固混合室的煤进口上插设有多个煤粉喷嘴，所述煤粉喷嘴沿所述气固混合室的周向均匀分布且相对于所述气固混合室的中心轴线成对设置；所述气固混合室的氢气进口上插设有多个氢气喷嘴，所述氢气喷嘴沿所述气固混合室的周向均匀分布且相对于所述气固混合室的中心轴线成对设置。

根据本发明的一些实施例，所述壳体在所述煤裂解反应室、所述碳化钙合成反应室所在处具有耐火保温层。

根据本发明的一些实施例，所述氧化钙进口位于所述碳化钙合成反应室的上部，所述氧化钙进口的个数为多个且每个氧化钙进口上插设有氧化钙喷嘴，所述多个氧化钙喷嘴沿所述碳化钙合成反应室的周向均匀分布且相对于所述碳化钙合成反应室的中心轴线成对设置。

根据本发明的一些实施例，所述冷却水解反应室设有环形的水冷器，所述水冷器上形成有所述进水口，所述水冷器内设有多个沿其周向均布的水喷嘴。

根据本发明的一些实施例，所述气体出口位于所述气-固液分离室的上部，所述固液混合物出口位于所述气-固液分离室的底部。

根据本发明的一些实施例，所述气-固液分离室的下部的内壁自上至下向内倾斜。

根据本发明的一些实施例，所述冷却水解反应室的内壁直径大于所述碳化钙合成反应室的内壁直径。

附图说明

图1是根据本发明实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的反应器的示意图。

附图标记：

反应器100，壳体10，气固混合室20，煤进口21，氢气进口22，等离子体喷枪插口23，煤粉喷嘴24，氢气喷嘴25，煤裂解反应室30，碳化钙合成反应室40，氧化钙进口41，氧化钙喷嘴42，冷却水解反应室50，进水口51，水喷嘴52，水冷器53，气-固液分离室60，气体出口61，固液混合物出口62，等离子体喷枪70，耐火保温层80。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照图1详细描述根据本发明实施例的热等离子体裂解煤制乙炔的反应器100。