[發(fā)明專(zhuān)利]熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)以及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610245530.1
• 申請(qǐng)日: 2016-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105753621B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭啟海;丁力;肖磊;吳道洪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 神霧科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C07C1/00
• 分類(lèi)號(hào): C07C1/00;C07C11/24
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 李志東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乙炔生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)

相關(guān)技術(shù)中，對(duì)熱等離子體裂解煤制乙炔工藝的研究，主要從乙炔收率角度出發(fā)，乙炔收率及比能耗是衡量熱等離子體裂解制乙炔可行性的重要指標(biāo)，而反應(yīng)器結(jié)構(gòu)又對(duì)乙炔收率及比能耗有顯著影響。縱觀所有等離子體煤制乙炔反應(yīng)器，熱等離子體煤制乙炔過(guò)程中，僅裂解煤中揮發(fā)分轉(zhuǎn)化為乙炔，乙炔收率僅有20％-40％，原煤轉(zhuǎn)化率低，占有50％以上的固體半焦沒(méi)有參與反應(yīng)，通過(guò)急冷后排出反應(yīng)器。此部分固體半焦在煤制乙炔過(guò)程中沒(méi)有轉(zhuǎn)化利用，直接急冷后排出反應(yīng)器，不僅能源轉(zhuǎn)化效率低，而且?guī)С龅母邷仫@熱通過(guò)急冷過(guò)程沒(méi)有在工藝過(guò)程中利用，系統(tǒng)能量利用率大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種提高原煤轉(zhuǎn)化率以及乙炔收率的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)。

本發(fā)明還提出了一種利用該系統(tǒng)煤制裂解乙炔的方法。

根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，包括：煤裂解單元，所述煤裂解單元具有煤進(jìn)口、氫氣進(jìn)口以及第一混合物出口，所述煤裂解單元上設(shè)有用于向所述煤裂解單元內(nèi)發(fā)射等離子體的等離子體發(fā)生器；碳化鈣合成單元，所述碳化鈣合成單元具有第一混合物進(jìn)口、氧化鈣進(jìn)口以及第二混合物出口，所述第一混合物進(jìn)口與所述第一混合物出口相連；冷卻水解單元，所述冷卻水解單元具有第二混合物進(jìn)口、冷卻水進(jìn)口以及第三混合物出口，所述第二混合物進(jìn)口與所述第二混合物出口相連；以及氣-固液分離單元，所述氣-固液分離單元具有第三混合物進(jìn)口、混合氣體出口以及固液混合物出口，所述第三混合物出口與所述第三混合物進(jìn)口相連。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱等離子體裂解煤制乙炔的系統(tǒng)，能夠提高原煤轉(zhuǎn)化率以及乙炔收率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括：原煤破碎單元，所述原煤破碎單元具有原煤進(jìn)口以及超細(xì)煤粉出口；以及煤粉干燥單元，所述煤粉干燥單元具有超細(xì)煤粉進(jìn)口以及干 燥煤粉出口，所述超細(xì)煤粉進(jìn)口與所述超細(xì)煤粉出口相連，所述干燥煤粉出口與所述煤進(jìn)口相連。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括：儲(chǔ)氫單元，所述儲(chǔ)氫單元用于向所述氫氣進(jìn)口通入氫氣；氣體凈化分離單元，所述氣體凈化分離單元具有混合氣體進(jìn)口、氫氣出口、以及燃?xì)獬隹冢龌旌蠚怏w進(jìn)口與所述混合氣體出口相連，所述氫氣出口與所述儲(chǔ)氫單元相連。

優(yōu)選地，所述煤裂解單元還具有第一載氣進(jìn)口，所述碳化鈣合成單元還具有第二載氣進(jìn)口，所述氣體凈化分離單元具有載氣出口，所述載氣出口與所述第一載氣進(jìn)口、所述第二載氣進(jìn)口相連。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括：氧化鈣破碎單元，所述氧化鈣破碎單元具有氧化鈣原料進(jìn)口和超細(xì)氧化鈣粉出口，所述超細(xì)氧化鈣粉出口與所述氧化鈣進(jìn)口相連。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括：固液分離單元，所述固液分離單元具有固液混合物進(jìn)口、排水口以及電石渣出口，所述固液混合物進(jìn)口與所述固液混合物出口相連，所述排水口與所述冷卻水進(jìn)口相連。

根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的利用上述系統(tǒng)裂解煤制乙炔的方法，包括：S100：將煤、氫氣供給至所述煤裂解單元，所述煤粉與氫氣在等離子發(fā)生器發(fā)射的等離子體的作用下反應(yīng)，以便得到含有半焦和乙炔的第一混合物；S200：將含有半焦、乙炔的第一混合物與氧化鈣供給至所述碳化鈣合成單元，以便得到含有碳化鈣、一氧化碳以及乙炔的第二混合物；S300：將含有碳化鈣、一氧化碳、乙炔的第二混合物與冷卻水供給至所述冷卻水解單元，以便得到含有電石渣、水以及乙炔的第三混合物；S400：將含有電石渣、水、乙炔的第三混合物供給至所述氣-固液分離單元，以便得到含有氫氣、一氧化碳、乙炔的混合氣體與含有電石渣和水的固液混合物。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括：S500：將原煤供給至原煤破碎單元中，以便得到超細(xì)煤粉；S600：將所述超細(xì)煤粉供給至煤粉干燥單元，以便得到干燥煤粉，并將所述干燥煤粉通過(guò)所述煤進(jìn)口供給至所述煤裂解單元中。

優(yōu)選地，所述干燥煤粉的粒度小于200μm。

優(yōu)選地，所述干燥煤粉的質(zhì)量含水率小于2％。

優(yōu)選地，所述干燥煤粉在所述煤進(jìn)口處的流速為40m/s-80m/s。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述碳化鈣合成單元的反應(yīng)溫度為1970K-2730K。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述煤裂解單元的反應(yīng)溫度為3000K-8000K。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述冷卻水解單元的反應(yīng)溫度小于80℃。