[發明專利]自帶氮化硼涂層保護防磨蓋的等離子體裂解煤淬冷裝置

在審

• 申請號: 201810356365.6
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108489298A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 何潮洪;周高;朱海;聞光東;崔興;任其龍;陳新志;陳豐秋;吳忠標;榮岡;陳隆道
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F28C3/02
• 分類號: F28C3/02;C09D1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種自帶氮化硼涂層保護防磨蓋的等離子體裂解煤淬冷裝置。包括淬冷器本體、淬冷器內芯和防磨蓋，所述的淬冷器內芯和防磨蓋設置于淬冷器本體中，防磨蓋設置于淬冷器內芯頂部，淬冷器內芯上設置有若干朝向防磨蓋的頂部噴嘴，所述的氮化硼涂層覆蓋在防磨蓋表面。本發明較好地解決了淬冷器內芯磨損、防磨蓋難以在高溫環境中長時間穩定運營、淬冷中心高溫區域淬冷劑量小、防磨蓋拆卸困難等問題，并能方便地確定最佳的淬冷起始位置。

技術領域

本發明屬于化工設備領域，特別涉及一種自帶氮化硼涂層保護防磨蓋的等離子體裂解煤淬冷裝置。

背景技術

乙炔是一種非常重要的基本有機化工原料，我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，煤的主要元素是C和H，且摩爾比例接近1:1，與乙炔的元素比例相同，相關研究表明熱等離子體提供的高溫、活潑的化學性質環境，能使煤向乙炔進行轉化，且經濟效益優于目前工業生產常用的電石法和甲烷部分氧化法。等離子體裂解煤制乙炔工藝具有流程短、低資源消耗、環境友好等優點，是煤直接轉化的一條有效途徑，具有很好的工業價值及經濟環境效益。

高溫等離子體裂解煤制乙炔工藝是將經過磨煤機處理后的煤粉送入高溫高活性的等離子體環境中，經毫秒級反應后裂解生成目標產物乙炔等。乙炔在高溫高活性環境下不穩定，故需要對該產物進行迅速冷卻達到“固定”作用，否則乙炔將進一步分解成炭黑，嚴重影響乙炔產率。而高效的淬冷器則是保證其順利進行的關鍵設備。高效的淬冷器需要具備能迅速帶走熱量、淬冷劑與高溫裂解氣混合充分且均勻、長時間穩定運營等特點。迅速帶走熱量主要從淬冷劑的種類、淬冷劑的輸送速度及淬冷劑的有效接觸等方面考慮，水比熱容大且原料廉價易得，經過高壓處理并通過噴嘴霧化后可實現這一目標。同時若淬冷劑在淬冷器內的分布不均勻，不僅會降低淬冷劑的效率，造成淬冷劑的浪費；還會在淬冷器內形成局部高溫區，使部分裂解氣不能有效地淬冷，降低乙炔的收率。

浙江大學何潮洪等人設計的采用帶防磨蓋的環隙式淬冷器，詳見《一種帶有防磨蓋的等離子體裂解煤淬冷裝置》專利號ZL201010516553.4，在內芯上方增加了防磨蓋，較好地解決了淬冷設備噴嘴直接暴露在裂解氣和煤粉的沖擊下容易損壞、淬冷劑難以達到高溫中心等弊端，但尚存在防磨蓋長時間受到裂解氣中煤粉的沖擊較易開裂、脫落、防磨蓋與淬冷器內芯連接易受熱脹冷縮的影響等問題，因此如何保證防磨蓋的耐磨性和耐高溫性，是等離子體裂解煤裝置能否長期穩定運行的關鍵問題之一。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種自帶氮化硼涂層保護防磨蓋的等離子體裂解煤淬冷裝置，解決了淬冷器內芯磨損、防磨蓋難以在高溫環境中長時間穩定運營、淬冷中心高溫區域淬冷劑量小等問題，并能方便地確定最佳的淬冷起始位置，本發明具體技術方案如下：

一種自帶氮化硼涂層保護防磨蓋的等離子體裂解煤淬冷裝置，包括淬冷器本體，淬冷器內芯和防磨蓋，所述的淬冷器內芯和防磨蓋設置于淬冷器本體中，防磨蓋設置于淬冷器內芯頂部，淬冷器內芯上設置有若干朝向防磨蓋的頂部噴嘴，所述的氮化硼涂層覆蓋在防磨蓋表面。

優選的，所述的氮化硼涂層在4-40kPa氣壓下通過熱噴涂覆蓋在防磨蓋表面。

熱噴涂是指將涂層材料加熱熔化，用高速氣流將其霧化成極細的顆粒，并以很高的速度噴射到工件表面，形成涂層。細微而分散的金屬或非金屬的涂層材料，以一種熔化或半熔化狀態，沉積到一種經過制備的基體表面，形成某種噴涂沉積層。涂層材料可以是粉狀、帶狀、絲狀或棒狀。熱噴涂槍由燃料氣、電弧或等離子弧提供必需的熱量，將熱噴涂材料加熱到塑態或熔融態，再經受壓縮空氣的加速，使受約束的顆粒束流沖擊到基體表面上。沖擊到表面的顆粒，因受沖壓而變形，形成疊層薄片，粘附在經過制備的基體表面，隨之冷卻并不斷堆積，最終形成一種層狀的涂層。該涂層因涂層材料的不同可實現耐高溫腐蝕、抗磨損、隔熱、抗電磁波等功能。

優選的，所述的氮化硼涂層厚度為0.05-0.3mm。