[实用新型]一种烃部分氧化生产乙炔和合成气的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种烃部分氧化制乙炔和合成气的设备。

背景技术

乙炔是一种非常重要的基础化工原料，广泛应用于醋酸乙烯、1,4-丁二醇等的生产；合成气则是生产甲醇、乙二醇及其下游产品的重要原料。天然气制乙炔的主要生产方法有电弧法、部分氧化法、等离子法等，其中电弧法和等离子法因为电耗大、对设备要求较苛刻，至今难以推广应用。部分氧化法具有能耗低、污染小等优点，是西欧和北美国家生产乙炔的主要方法。在该工艺中，烃与氧气分别预热至300～650℃，超过650℃将显著提高加热设备的材质要求，同时烃在650℃以上会裂解析碳。在气体混合器内充分混合后经过扩散段进入乙炔反应炉燃烧室，经过几毫秒反应后喷水或油淬冷以终止反应而得到含乙炔的裂解气，裂解气经过溶剂吸收和解析可得到乙炔和合成气。

乙炔炉淬冷工业上采用水淬冷和油淬冷两种工艺。水淬冷的优点是淬冷效果好，可以迅速地将高温反应气体的温度从1500℃左右降至80~90℃，从而保证了较高的乙炔收率，因此，水淬冷是使用最广泛的淬冷方法。但喷水淬冷也存在着较多的问题，首先，因为炭黑水温度只有80~90℃，炭黑水中蕴含的大量热能因为热品质过低而难以使用，即使水淬冷后控制较高的温度，因大量的热在水的相变热上，同样是低品质热量，造成余热大量浪费；其次，炭黑水在炭黑水槽和凉水塔等装置区域有炭黑及芳烃物质挥发出来，造成严重的空气污染；因凉水塔是开放式冷却，水蒸发损失高较大，造成紧缺的水资源浪费；开放的炭黑水冷却方式造成环境污染。所以，水淬冷工艺存在反应热量利用率低（效率约60％），能耗高，环境污染及水资源浪费严重等问题。

油淬冷工艺是利用油淬冷高温反应气，副产蒸汽或生产其他产物的工艺，能有效的回收天然气部分氧化产生的高温预热，具有较好的经济效益与社会效益。德国BASF公司上世纪60年代开始一直采用油淬冷工艺，迄今为止，只有BASF公司在路德维希港（Ludwigshafen）实现了油淬冷工艺的工业化，利用渣油淬冷，副产轻质芳烃BTX（苯-甲苯-二甲苯混合物，Benzene-Toluene-Xylene）。我国重庆市化工研究院上世纪90年代开发了天然气乙炔喷油淬冷技术，建立了小试和中试装置，利用凝析油淬冷副产乙烯，其工艺复杂，至今尚未实现工业化。油淬冷虽然可回收部分能量，但其裂化气组分复杂，增加了分离工艺的复杂性。

在中国专利CN102329189A中公开了一种天然气部分氧化过程的急冷和热量回收的方法及装置，该装置包括混合器、燃烧室、高温混合物导出装置、换热器、分离装置，在所述分离装置与所述燃烧室之间设置了淬冷支路。采用上述专利中的天然气部分氧化过程的急冷和热量回收装置，在实际使用过程中，在分离过程中会消耗掉大量的能量，消耗的能量不少于收集的热量，并且采用该专利收集的乙炔浓度低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能耗低的、经济的烃部分氧化生产乙炔和合成气的设备。

为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：一种烃部分氧化生产乙炔和合成气的设备，包括依次连接的混合器、反应室、冷却室、冷却设备和分离器，其特征在于：在所述冷却设备与所述分离器之间设置有与所述反应室下部连接的淬冷气的支路，在所述支路上设置有压缩机。采用上述方式设置的烃部分氧化生产乙炔和合成气的设备，能够节约能耗，经济性好。且采用该设备生产出来的乙炔浓度高。其中，所述压缩机可以是螺杆、离心压缩机，优选螺杆压缩机。

为了进一步提高冷却效果，在所述支路的与所述反应室下部连接的一端设置有多条喷管，所述喷管的喷口与所述反应室的下端侧壁连接且与所述反应室腔体相通。

为了进一步提高冷却效果节省冷却时间，所述喷管的喷口呈圆形、椭圆形、矩形、三角形等，优选椭圆形。

为了进一步提高冷却效果，所述喷口的长轴与所述反应室的中轴线具有45-90°的夹角B。

为了进一步提高冷却效果，所述反应室的横截面为六边形、八边形、十二变形、圆形或椭圆形等，优选椭圆形。

为了进一步节省冷却时间，所述喷管为4-16根且沿所述反应室外周壁设置。

优选的，所述喷管为6根且沿所述反应室外周壁均匀设置。

为了进一步提高冷却效果，所述喷管的中轴线与所述反应室的中轴线具有100-165°的夹角A。

优选的，所述喷管的中轴线与所述反应室的中轴线具有145°的夹角A。

为了进一步节省能耗，所述冷却设备包括与所述冷却室连接的一级换热器、与所述一级换热器连接的二级换热器以及与所述二级换热器连接的冷却塔。