专利名称：等离子体煤制乙炔碳转化反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种等离子体煤制乙炔碳转化反应器，尤其是一种避免碳 在高温情况下结焦的等离子体煤制乙炔碳转化反应器。
背景技术：
近20年来，国内外科学家就对利用氢气等离子体制乙炔技术在实验室规模 上进行了大量基础研究工作，取得了丰富的研究成果，这种采用热壁反应器的 等离子体裂解煤制乙炔的科学性得到了验证。科学研究成果表明等离子体裂解 煤制乙炔技术路线具有无环境污染、流程短、能耗低(电石法的70%)等优点， 但是反应器侧壁结焦关键技术问题一直没有得到解决。现在的从国外至国内的 各种功率的实验装置来看，等离子体媒制乙炔装置工业化问题的主要障碍是反 应器侧壁结焦，造成实验无法进行，虽然国内外对反应器结焦提出许多解决的 方案，但都存在没有工业中验证的问题。目前，常用的反应器采用上下法兰与 圆形反应套形成空腔的结构，结焦原因主要是现在的反应器基本都是采用耐高 温的碳材料做反应器侧壁，由于煤粉反应出来的碳和侧壁碳的亲和作用，生成 碳容易沉积在侧壁上，从而造成结焦。田原宇在《燃料化学学报》2002年第三 期的著作中曾指出根据反应器壁结焦机理及不同粒径煤粉结焦性不同的实验结 果提出了采用进料粒径双峰分布的清焦方案。吕永康、田原宇在考察粒径对煤 热解的影响时，实验分析了煤粒度对反应器结焦的影响，发现不同煤阶的煤粉 粒径在小于100目时基本上不发生结焦现象，100 120目附近开始形成结焦， 大于140目严重结焦；即细颗粒易发生结焦，而粗颗粒不易结焦。另外，煤粉 粒度越小，转化率越高，裂解越彻底，产品气中乙炔在气体中的比例相对越大。 利用小粒径煤粉的高转化率生产乙炔；大粒径煤粉部分热解转化，残煤在高速旋转的等离子体气流作用下离心抛出，对反应器壁形成冲刷，及时连续动态清 除反应器壁的结焦，可缓解或消除等离子体裂解煤制乙炔装置的结焦现象。但 因为上述技术中其反应器还是采用耐高温的碳材料，所以无论煤粉粒径的大小， 均存在与侧壁碳的亲和作用，进而结焦，还是无法从根本上解决结焦问题。 发明内容
本实用新型目的在于提供一种结构简单、安全稳定、适应各种煤粉粒径且 避免反应器内壁结焦的等离子体煤制乙炔碳转化反应器。
已有的热壁反应技术结焦的本质是存在碳亲和现象，本实用新型是采用流 体膜作为反应壁，既冷壁膜技术，彻底避免了亲和现象，从根本上解决了结焦 问题。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案是
一种等离子体煤制乙炔碳转化反应器，包括上法兰和下法兰以及位于上下 法兰之间的内层套，内层套外设有外层套且内外层套之间形成空腔，外层套壁 上设有进口，内层套壁上开设切向进入孔。
上述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其内层套为圆形，外层套上的进 口沿切线设置。
上述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其内层套为方形，进入孔与垂直 方向有夹角。
上述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其内层套和外层套上下两端与上 法兰和下法兰为密封连接。
上述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其内层套切向进入孔为方形、圆 形或者椭圆形，内层套上的切向进入孔为若干个并均匀分布。
上述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其内层套上的切向进入孔为矩阵排列或者螺旋排列。
上述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其外层套上设有若干个进口。 上述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其内层套为若干层且每层之间形
成空腔。
因本实用新型在内层套外增设外层套且形成流体腔，流体通过内层套的切 向孔进入内层套内侧，在内层套内侧形成环形流体膜。当高温反应出来的碳遇 到流体膜时，就会被流体带走，不会吸附到内层套侧壁上，不发生亲和现象， 避免内层套结焦，同时阻止了高温的扩散，保护内层套，增强整个系统稳定性 和安全性。而且结构简单，成本低，不受粒径限制，当然也不会结焦，可以广 泛应用在高温碳反应领域。
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为本实用新型实施例2的结构示意图。
图4为本实用新型实施例3的结构示意图。
图1-3中，l为上法兰，2为外层套，3为内层套，4为切向进入口， 5为 进口， 6为下法兰。
具体实施方式
参照附图1-2，实施例1包括上法兰1和下法兰6以及位于上下法兰之间的 内层套3，内层套外设有一层外层套2且内外层套之间形成空腔，内层套上下两 端与上法兰和下法兰为密封连接，外层套壁上设有沿切线设置的一个进口5，内
层套壁上开设若干螺旋均匀排列的方形切向进入孔4。
参照附图3，实施例2与实施例l不同之处在于进口为二个，内层套为2层且每层之间形成空腔；切向进入口为椭圆形；切向进入口按照矩阵排列。
参照图4,实施例3与实施例1的不同之处在于内层套为方形，并且进入孔
与垂直方向存在夹角。
工作原理流体通过进口 5进入由上法兰1、下法兰6和外层套2、内层套 3形成的流体腔，然后通过内层套上的切向孔进入内层套内侧，即反应器内壁， 调节流体压力与流量，在切向孔的作用下，流体会在反应器内壁形成流体膜， 从而达到阻止碳结焦和保护侧壁的作用。
上述实施例中，内层套为若干层，切向进入口为矩形，菱形，多边形，均 可根据实际需要选择。
权利要求1、一种等离子体煤制乙炔碳转化反应器，包括上法兰和下法兰以及位于上下法兰之间的内层套，其特征在于内层套外设有外层套且内外层套之间形成空腔，外层套壁上设有进口，内层套壁上开设切向进入孔。
2、 根据权利要求l所述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其特征在于内 层套为圆形，外层套上的进口沿切线设置。
3、 根据权利要求l所述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其特征在于内 层套为方形，进入孔与垂直方向有夹角。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其特 征在于内层套和外层套上下两端与上法兰和下法兰为密封连接。
5、 根据权利要求4所述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其特征在于内 层套切向进入孔为方形、圆形或者椭圆形，内层套上的切向进入孔为若干个并 均匀分布。
6、 根据权利要求5所述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其特征在于内 层套上的切向进入孔为矩阵排列或者螺旋排列。
7、 根据权利要求6所述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其特征在于外 层套上设有若干个进口。
8、 根据权利要求7所述的等离子体煤制乙炔碳转化反应器，其特征在于内层套为若干层且每层之间形成空腔。
专利摘要本实用新型涉及一种避免碳在高温情况下结焦的等离子体煤制乙炔碳转化反应器；由上法兰和下法兰以及位于上下法兰之间的内层套组成；内层套外设有外层套且内外层套之间形成空腔，内层套和外层套上下两端与上法兰和下法兰为密封连接，外层套壁上设有进口，进口沿切线设置；内层套壁上开设切向进入孔，切向进入孔设置为若干个并均匀分布的方形、圆形或者椭圆形按矩阵排列或者螺旋排列；本实用新型解决离子体裂解煤制乙炔装置的结焦现象，具有结构简单，安全稳定的特点，广泛应用于各种煤粉粒径等离子体煤制乙炔碳转化反应器。
文档编号B01J19/08GK201334442SQ20082017663
公开日2009年10月28日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者军 刘, 熊新阳, 郭文康, 黄峥嵘 申请人:新疆天业(集团)有限公司