[发明专利]制备乙炔的方法和装置

说明书

本发明公开了一种制备乙炔的方法，包括：将裂解反应的反应器所排放的反应产物进行分流；利用分流后的第一部分反应产物所携带的热量对液体物料进行预热，利用分流后的第二部分反应产物所携带的热量对气体物料进行预热；以及将经过预热的液体物料和气体物料送入反应器中以进行裂解反应。本发明还提供一种制备乙炔的装置，包括：反应器，用于使液体物料与高温等离子射流相混合后发生裂解反应；第一热交换器和第二热交换器，利用反应器排放的反应产物分别对液体物料和气体物料进行预热；以及送料单元，用于将经过预热的液体物料和气体物料送入到反应器中以进行裂解反应。本发明能够提高物料的利用率和产品的产率。

技术领域

本发明涉及煤化工领域，具体地，涉及一种制备乙炔的方法和装置。

背景技术

乙炔是利用碳质物料转换生产的基础化工原料之一。工业乙炔的生产方法主要有电石法和烃类裂解法，其中，电石法工艺成熟，但污染严重能耗高。为了克服电石法生产所引起的不利后果，现有技术中已经在利用等离子体裂解技术来生产乙炔的领域中展开了大量的研究。

等离子体是指处于电离状态的物质，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，通常与物质的固态、液态和气态并列，称为物质第四态。热等离子体提供了一个能量集中、温度很高的反应环境。温度为10⁴℃～10⁵℃的热等离子体是目前地球上温度最高的可用热源。它不仅可以用来大幅度地提高反应速率，而且还可借以产生常温条件下不可能发生的化学反应。用等离子体裂解技术制备乙炔，其反应过程为毫秒级，射流速度在10²米/秒量级的等离子体热射流与物料接触后，物料在数毫秒内被急剧加热并反应，从而生成产物乙炔和少量其他小分子烃类。

利用等离子体裂解技术制备乙炔的工艺中，由于等离子体射流速度非常快，而物料与等离子体射流的混合、传热和热解都需要一定的时间，因此如何使物料与等离子体能够在极短的时间内充分混合显得尤为重要，因为物料与等离子体能否充分混合直接决定了物料的利用率和成品的产率。在现有技术中，所使用的物料主要是煤粉。然而，由于等离子体具有高温、高焓、高速的特点，并且在等离子体和煤粉的混合通道的横截面上具有一定的温度和速度分布，即使将煤粉进行加速也很难进入等离子体射流中部的高温区。而反应不充分或者加热不完全的煤粉就有可能附着在温度相对较低的反应器的内壁面上，造成反应器内壁面的结焦和堵塞。

因此，现有技术中利用等离子体裂解技术制备乙炔的技术方案有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备乙炔的装置，该装置针对液体物料设计，能够实现物料与等离子体射流的瞬间充分混合，从而能够有效提高物料的利用率和产品的产率。

为了实现上述目的，本发明提供一种制备乙炔的方法，该方法包括：步骤1，将裂解反应的反应器所排放的反应产物进行分流；步骤2，利用分流后的第一部分反应产物所携带的热量对液体物料进行预热，利用分流后的第二部分反应产物所携带的热量对气体物料进行预热；以及步骤3，将经过预热的液体物料和气体物料送入反应器中以进行裂解反应。

优选地，液体物料的预热温度为30℃至80℃，气体物料的预热温度为80℃至120℃。

优选地，用于输送经过预热的液体物料和气体物料的管路外部敷设有保温层。

优选地，液体物料是煤焦油。

优选地，液体物料在气体物料的驱动下进入所述反应器中。

优选地，分流后的第三部分反应产物直接排出而不用于预热液体物料和/或所述气体物料。

优选地，气体物料为氩气、氢气、甲烷、乙烷和氮气中的一种或多种。