制备乙炔的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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°C?105°C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12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。
[0004]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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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。
[0008]优选地，液体物料的预热温度为30°C至80°C，气体物料的预热温度为80°C至120。。。
[0009]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。
[0010]优选地，液体物料是煤焦油。
[0011 ] 优选地，液体物料在气体物料的驱动下进入所述反应器中。
[0012]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。
[0013]优选地，气体物料为IS气、氢气、甲烧、乙烧和氮气中的一种或多种。
[0014]另一方面，本发明还提供一种制备乙炔的装置，该装置包括:反应器，该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，该第一热交换器和第二热交换器能够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，该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。
[0015]优选地，第一热交换器和第二热交换器分别包括用于进行热交换的高温放热管路和低温吸热管路；其中，第一热交换器和第二热交换器的高温放热管路均与反应器的反应产物排放口相连通，并且第一热交换器的低温吸热管路与用于输送液体物料的管路相连通，第二热交换器的低温吸热管路与用于输送气体物料的管路相连通。
[0016]优选地，制备乙炔的装置包括用于输送经过预热的液体物料的液体支管，以及用于输送经过预热的气体物料的气体支管，其中，液体支管的入口连接至第一热交换器的低温吸热管路的出口，液体支管的出口连接至送料单元；气体支管的入口连接至第二热交换器的低温吸热管路的出口，气体支管的出口连接至送料单元，并且液体支管和气体支管的外壁上敷设有保温层。
[0017]优选地，送料单元包括送料总管，其中，液体支管的出口和气体支管的出口连接至送料总管的入口，送料总管的出口连接至反应器。
[0018]优选地，送料总管包括管壁和由管壁围合形成的管腔，其中，液体支管的出口和气体支管的出口连接至送料总管的入口后均开口于管腔中，以使液体物料和气体物料在管腔中混合，并且液体支管的出口比气体支管的出口更靠近送料总管的出口。
[0019]优选地，送料总管包括管壁和由管壁围合形成的管腔，其中，气体支管的出口连接至送料总管的入口后开口于管腔中，液体支管的出口连接至送料总管的入口后在管腔中延伸至送料总管的出口并开口于反应器中。
[0020]优选地，送料单元还包括储料仓，该储料仓串联连接在液体支管的管路中并且靠近送料总管设置，以提高液体物料进入送料总管时的压力；其中，储料仓的入口开设在储料仓的顶部，储料仓的出口设置在储料仓的底部或者顶部；并且储料仓的出口设置在储料仓的顶部时，在储料仓的出口至送料总管的入口之间的液体支管的管路上设置有进料泵。
[0021]优选地，送料单元的外壁上敷设有保温层。
[0022]优选地，制备乙炔的装置还包括:第一流量控制阀，该第一流量控制阀的入口连接至产物排放口，出口连接至第一热交换器的高温放热管路的入口 ；第二流量控制阀，该第二流量控制阀的入口连接至产物排放口，出口连接至第二热交换器的高温放热管路的入口 ；以及余热控制阀，该余热控制阀的入口连接至产物排放口。
[0023]通过上述技术方案，本发明提供了一种使用液体物料制备乙炔的方法和装置。其中，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，使液体物料的温度获得大幅提升。藉此，可以降低液体物料的粘度、提高液体物料的流动性，使得液体物料与等离子体射流能够瞬间充分混合，减少物料在反应器的内壁面上的聚集和堵塞的情况的发生，从而有效提闻物料的利用率和广品的广率。
[0024]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0025]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0026]图1是未使用本发明的制备乙炔的方法和使用了本发明的制备乙炔的方法的试验数据对比图；
[0027]图2是根据本发明的制备乙炔的装置的结构示意图；
[0028]图3是根据本发明的一种实施方式的送料单元的