一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于化工設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種等離子體處理物質(zhì)的反應(yīng)器裝置，尤其是一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體射流具有高溫、高焓、高速的特點(diǎn)，在反應(yīng)通道的截面上有一定的溫度和速度分布特性，等離子射流的最高溫度可達(dá)14K量級，平均溫度約3000K，速度12米每秒量級，反應(yīng)條件極端苛刻，是一個(gè)毫秒級的超短接觸反應(yīng)過程，煤粉顆粒與等離子射流接觸后，在數(shù)毫秒內(nèi)被急劇加熱，并釋放出揮發(fā)分，生成乙炔和其他小分子烴類。而大量的煤粉并不能進(jìn)入等離子射流的高溫區(qū)，與高溫的等離子射流充分接觸并反應(yīng)，只能在靠近壁面的低溫區(qū)域參與反應(yīng)，不能完全反應(yīng)的煤粉會(huì)黏在反應(yīng)器壁面上，堵塞反應(yīng)通道，使反應(yīng)難以繼續(xù)。
[0003]專利CN101734994A公開了一種用于等離子體裂解煤制乙炔的煤粉混合器，其方法是混合段和噴煤管組成混合器，混合段的中心為一錐形腔體，構(gòu)成等離子射流與煤粉的混合室，混合室的周圍均布有2-6個(gè)與噴煤管配合的通孔。錐形的腔體結(jié)構(gòu)雖然能約束等離子射流，提高混合效率，但未充分的煤粉很容易在錐形的冷壁結(jié)構(gòu)表面沉積，導(dǎo)致混合段的內(nèi)腔嚴(yán)重結(jié)焦，堵塞噴煤管和反應(yīng)通道，進(jìn)一步增大內(nèi)腔的錐角，有利于乙炔產(chǎn)率的提高，但高速煤粉顆粒的沖刷和等離子射流的燒蝕都會(huì)造成混合段內(nèi)腔的損壞。專利CN201454523U公開了一種應(yīng)用于等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)器的煤粉噴射裝置，其方法是煤粉噴嘴的出口截面為寬扁形，噴嘴的長軸與與反應(yīng)器通道截面夾角為α，煤粉噴嘴的中心線與與反應(yīng)器通道交點(diǎn)的切線成β角，在旋轉(zhuǎn)的等離子射流的壓縮作用下更容易使煤粉顆粒附著在反應(yīng)器壁面上，堵塞反應(yīng)通道。專利CN101550054A公開了應(yīng)用于煤裂解制乙炔過程的熱等離子體與煤粉混合結(jié)構(gòu)，其方法是煤粉噴嘴安裝在氣固下行床混合器通道內(nèi)壁相同或不同的截面上，分2-3層分布，每層2-50mm，安裝角度可在整個(gè)空間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，在煤粉噴嘴的上方安裝有遮流構(gòu)件，目的是提高煤粉顆粒沿反應(yīng)通道的徑向速度，進(jìn)入等離子射流中心高溫區(qū)，擴(kuò)大煤粉射流與等離子射流的接觸面積，但并未達(dá)到理想的效果，等離子射流燒蝕和沖刷使遮流構(gòu)件損耗增大，而且由于等離子射流的溫度梯度較大，隨著溫度的遞減，垂直高度增加煤粉噴嘴的層數(shù)，使煤粉反應(yīng)不完全，更容易形成結(jié)焦物，堵塞反應(yīng)通道，不利于長時(shí)間運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有等離子體裂解煤制乙炔裝置混合效率低，反應(yīng)通道易結(jié)焦，熱能利用率低等問題提出一種等離子射流與煤粉的混合和反應(yīng)裝置，能夠解決反應(yīng)通道結(jié)焦和能耗高的問題，提高煤粉轉(zhuǎn)化率和乙炔產(chǎn)率。
[0005]為解決上述問題，其技術(shù)方案為一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，包括等離子體炬Al，煤粉注入段3，等離子炬座5，等離子體炬B6，反應(yīng)器7，等離子體炬Al設(shè)置于煤粉注入段3頂端，等離子炬座5上端聯(lián)接煤粉注入段3，下端聯(lián)接反應(yīng)器7;等離子體炬B6設(shè)置在等離子體炬Al和煤粉注入段3區(qū)域的下方，且沿反應(yīng)器7通道徑向布置若干個(gè)，軸向設(shè)置若干層;等離子體炬B6的射流在等離子炬座5內(nèi)形成氣相縮喉結(jié)構(gòu)。
[0006]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，煤粉注入段3設(shè)置噴煤管4，噴煤管為2-8個(gè)，使煤粉充分接觸等離子體。
[0007]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，煤粉注入段的內(nèi)腔為柱面結(jié)構(gòu)，避免未完全反應(yīng)煤粉的沉積。
[0008]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，等離子體炬B6為3-8個(gè)，在等離子炬座5的腔內(nèi)形成等離子體縮喉。
[0009]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，等離子體炬B6與X軸的夾角為α，Χ軸為等離子體炬B6的軸心與腔體圓相交的任一兩個(gè)四分點(diǎn)的連線，相鄰兩層等離子體炬Β6之間的水平投影夾角為β，等離子體炬Β6的中心線與等離子炬座5軸線的投影夾角為Y。
[0010]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，α為0°-45°，0為0°_60°，γ為30°-150°ο
[0011]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，等離子體炬Β6縱向之間的距離為1-1OOmm0
[0012]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，等離子體炬A產(chǎn)生的等離子射流2的直徑為D，等離子體炬Β6中心線到X軸的距離L大于等于D的一半，S卩LSD/2。
[0013]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，煤粉注入段3優(yōu)先用于煤粉的注入，也可以用于天然氣、頁巖氣、金屬物、礦物質(zhì)等。
[0014]如上所述的一種等離子體裂解煤制乙炔反應(yīng)裝置，可以用于粉體物質(zhì)的裂解、粉體物質(zhì)的等離子體處理、液體物質(zhì)的裂解、液體物質(zhì)的等離子體處理。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果為:煤粉注入段的內(nèi)腔為一柱面結(jié)構(gòu)，均勻布置的等離子體炬B在煤粉和等離子射流的下行通道形成一氣相縮喉結(jié)構(gòu)，能有效的約束等離子體射流，包裹著煤粉顆粒旋轉(zhuǎn)下行，增強(qiáng)煤粉顆粒與等離子體射流混合幾率的同時(shí)也延長了煤粉顆粒在反應(yīng)器通道的停留時(shí)間，可有效的提高煤粉的轉(zhuǎn)化率和乙炔產(chǎn)率，也可以避免未完全反應(yīng)煤粉顆粒在反應(yīng)器表面沉積，使反應(yīng)能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的B-B向剖面示意圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型的A-A向剖面示意圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例4結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0020]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例6結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0021 ]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例7結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0022]附圖標(biāo)號:I為等離子體炬Α、2為等離子體射流、3為煤粉注入段、4為噴煤管、5為等離子炬座