本实用新型属于化工领域，具体而言，本实用新型涉及生产芳烃用反应管。
背景技术：
苯、甲苯和二甲苯等轻质芳烃，是重要的中间体和有机化工原料，应用广泛，如合成材料、洗涤剂、农药等领域。目前芳烃主要来源于石油化工相关工艺，但石油资源日益紧缺，同时我国需要大量依靠进口，因此，利用我国化石资源中储量相对丰富的煤炭来生产芳烃产品具有十分重要的意义。通过煤制电石，进而制备乙炔，用乙炔作为原料生产轻质芳烃，是一条具有现实意义的路径。然而，如何提高乙炔的转化率以及轻质芳烃的产率还有待进一步研究。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出生产芳烃用反应管。将本实用新型提出的生产芳烃用反应管用于乙炔制芳烃时，不仅可以屏蔽非金属管内表面对反应的干扰，并通过热反应获得较高收率的轻质芳烃，还能有效避免复杂的催化剂制备过程以及催化反应制芳烃过程中催化剂酸性较强和易积炭等问题。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种生产芳烃用反应管，所述生产芳烃用反应管为内表面具有硅烷化涂层的非金属管。
根据本实用新型上述实施例的生产芳烃用反应管，将其用于乙炔制芳烃时，生产芳烃用反应管内表面的硅烷化涂层可以使非金属管的内壁保持惰性，进而不仅可以屏蔽非金属管内表面对乙炔制芳烃反应的干扰，防止乙炔深度聚合进而降低积炭风险，还可以通过热反应获得较高收率的轻质芳烃；同时，采用本实用新型上述实施例的生产芳烃用反应管来生产芳烃，还能有效避免复杂的催化剂制备过程以及催化反应制芳烃过程中催化剂酸性较强和易积炭等问题。
在本实用新型中，所述非金属管为陶瓷管或石英管。由此，可以有效避免或减少乙炔制芳烃反应中副产物的生成。
在本实用新型中，所述非金属管为陶瓷管。由此，可以进一步提高轻质芳烃的收率。
在本实用新型中，所述非金属管的内径为4-50mm。由此，可以显著提高乙炔制芳烃反应的效率以及芳烃的收率。
在本实用新型中，所述非金属管的内径为20mm。由此，可以进一步提高乙炔制芳烃的反应效率、乙炔的转化率以及轻质芳烃的收率。
在本实用新型中，所述硅烷化涂层的厚度为0.05-0.3mm。由此，可以进一步避免屏蔽非金属管内表面对乙炔制芳烃反应的干扰。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的生产芳烃用反应管的横截面。
图2是根据本实用新型一个实施例的在非金属管内表面形成硅烷化涂层的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种生产芳烃用反应管，如图1所示，生产芳烃用反应管为内表面具有硅烷化涂层20的非金属管10。
根据本实用新型上述实施例的生产芳烃用反应管，将其用于乙炔制芳烃时，生产芳烃用反应管内表面的硅烷化涂层20可以使非金属管10的内壁保持惰性，进而不仅可以屏蔽非金属管10内表面对乙炔制芳烃反应的干扰，防止乙炔深度聚合进而降低积炭风险，还可以通过热反应获得较高收率的轻质芳烃；同时，采用本实用新型上述实施例的生产芳烃用反应管来生产芳烃，还能有效避免复杂的催化剂制备过程以及催化反应制芳烃过程中催化剂酸性较强和易积炭等问题。
根据本实用新型的具体实施例，非金属管10可以为陶瓷管或石英管。本实用新型中通过选用陶瓷管或石英管来制备生产芳烃用反应管，不仅可以使制备得到的生产芳烃用反应管具有较好的热稳定性和较低的表面活性，还可以有效避免或减少乙炔制芳烃反应中副产物的生成，进而能够进一步提高轻质芳烃的收率。
根据本实用新型的具体实施例，非金属管10可以优选为陶瓷管。由此，可以进一步避免或减少乙炔制芳烃反应中副产物的生成，进而能够进一步提高轻质芳烃的收率。
根据本实用新型的具体实施例，非金属管10的内径可以为4-50mm。发明人发现，当非金属管10的内径过小时，气体通过量受限，影响对原料气的处理量以及乙炔制芳烃反应的效率，而当非金属管10的内径大于50mm时，气体容易受热不均。本实用新型中通过选用内径为4-50mm的非金属管10制备生产芳烃用反应管，不仅可以显著提高对乙炔等原料气的处理量，还可以使乙炔等原料气充分接触并反应，进而能够显著提高乙炔制芳烃的反应效率、乙炔的转化率以及轻质芳烃的收率。
根据本实用新型的具体实施例，非金属管10的内径可以优选为20mm。本实用新型中通过选用内径为20mm的非金属管10，可以进一步提高乙炔制芳烃的反应效率、乙炔的转化率以及轻质芳烃的收率。
根据本实用新型的具体实施例，硅烷化涂层20的厚度可以为0.05-0.3mm。发明人发现，若硅烷化涂层的厚度小于0.05mm，不能有效屏蔽非金属管10内表面对乙炔制芳烃反应的影响，乙炔容易深度聚合进而发生积炭，而若硅烷化涂层20的厚度大于0.3mm，并不能进一步提高乙炔制芳烃的反应效率以及轻质芳烃的收率，还会增加工艺难度并造成原料浪费。由此，本实用新型中通过控制硅烷化涂层20的厚度为0.05-0.3mm，不仅可以有效屏蔽非金属管10内表面对乙炔制芳烃反应的影响，进而进一步提高乙炔制芳烃的反应效率、乙炔的转化率以及轻质芳烃的收率，还能避免资源浪费。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型上述实施例的生产芳烃用反应管适于以乙炔、二氧化碳、氢气和甲烷混合气作为原料气制备芳烃，其中，乙炔、二氧化碳、氢气和甲烷的体积比可以为(25-30)：(25-40)：(15-30)：(10-20)，由此，可以显著提高热反应制备芳烃的效率，并进一步提高乙炔的转化率和轻质芳烃的收率。
根据本实用新型的实施例，参考图2，非金属管10内表面具有硅烷化涂层20可以采用以下步骤制备得到：(1)采用碱液对非金属管10内表面进行清洗；(2)采用无机酸溶液对步骤(1)清洗后的非金属管10内表面进行酸洗；(3)对步骤(2)酸洗后的非金属管10内表面进行水洗、第一干燥和第一焙烧；(4)采用硅烷化溶液对步骤(3)焙烧后的非金属管10内表面进行硅烷化处理，使非金属管10内表面形成湿膜；(5)对经过步骤(4)硅烷化处理得到的非金属管10进行第二干燥和第二焙烧；(6)重复步骤(4)-(5)，使非金属管10内表面形成硅烷化涂层20，以便获得生产芳烃用反应管。由此，通过依次采用碱液、无机酸和水对非金属管内表面进行清洗，可以使非金属管10内壁形成相对粗糙的表面环境，然后再采用硅烷化溶液对其内表面进行多次硅烷化处理，可以在非金属管10的内表面顺利形成硅烷化涂层20。
根据本实用新型的具体实施例，碱液可以为氢氧化钠溶液，碱液的浓度可以为0.05-2mol/L。由此，不仅可以有效去除非金属管10内表面的杂质和油脂等，还能显著提高对非金属管10内表面进行清洗的效率。
根据本实用新型的具体实施例，碱液的浓度可以优选为0.5-1.5mol/L，由此，可以进一步提高采用碱液对非金属管10内表面进行清洗的效率和效果。根据本实用新型的具体实施例，更优选地，碱液的浓度可以为1mol/L，由此，不仅可以进一步提高采用碱液对非金属管10内表面进行清洗的效率和效果，还能避免原料浪费。
根据本实用新型的具体实施例，无机酸溶液可以为选自硝酸溶液、硫酸溶液和盐酸溶液中的至少一种，无机酸溶液的浓度可以为0.05-2mol/L。本实用新型通过选用上述组成和浓度的无机酸溶液对碱液清洗后的非金属管10进行酸处理，可以在非金属管10的内表面制造相对粗糙的环境，进而有利于后续处理中在非金属管10内表面形成硅烷化涂层20，并使形成的硅烷化涂层20与非金属管10内表面具有较好的结合强度，由此，将生产芳烃用反应管用于热反应生产芳烃时，不仅可以使非金属管10的内壁保持惰性，还能有效防止形成在非金属管10内表面的硅烷化涂层20在工作过程中剥落，进而能够有效屏蔽非金属管10内表面对乙炔制芳烃反应的干扰。
根据本实用新型的具体实施例，无机酸溶液的浓度可以优选为0.5-1.5mol/L。由此，不仅可以进一步提高采用无机酸溶液对非金属管内表面进行酸洗的效率和效果，进而进一步有利于在非金属管10内表面形成硅烷化涂层20，还能显著提高后续形成的硅烷化涂层20与非金属管10内表面的结合强度，有效延长生产芳烃用反应管的使用周期。根据本实用新型的具体实施例，更优选地，无机酸溶液浓度的浓度可以1mol/L，由此，不仅可以进一步有利于在非金属管10内表面形成硅烷化涂层20，并使后续形成的硅烷化涂层20与非金属管10内表面具有更高的结合强度，进而进一步延长生产芳烃用反应管的使用周期，还能避免原料浪费。
根据本实用新型的具体实施例，无机酸溶液可以优选为硝酸，本实用新型中通过选用硝酸对非金属管10内表面进行酸洗，不仅容易去除，还不易引入其它离子进而干扰生产芳烃的反应。
根据本实用新型的具体实施例，硅烷化溶液可以将硅烷化试剂溶于有机溶剂得到的，硅烷化溶液的浓度可以为0.5-3mol/L。发明人发现，若硅烷化溶液的浓度过低，在非金属管10内表面的涂覆效果不佳，而若硅烷化溶液的浓度过高，又会造成局部浓度过高，涂覆强度下降。本实用新型中通过选用具有上述浓度的硅烷化溶液，不仅可以在步骤(3)得到的非金属管10内表面顺利形成湿膜，还可以进一步提高后续形成的硅烷化涂层20的强度以及与非金属管内10表面的结合强度，由此，将生产芳烃用反应管用于热反应生产芳烃时，不仅可以使非金属管10的内壁保持惰性，还能有效防止形成在非金属管10内表面的硅烷化涂层20在工作过程中剥落，进而有效屏蔽非金属管10内表面对乙炔制芳烃反应的干扰，并延长生产芳烃用反应管的使用周期，从而显著提高乙炔制芳烃反应的效率以及轻质芳烃的收率。
根据本实用新型的具体实施例，可以将硅烷化试剂加入到有机溶剂中，并充分混合后室温搅拌3-12小时后得到硅烷化溶液。
根据本实用新型的具体实施例，硅烷化溶液的浓度可以优选为2mol/L。由此，不仅有利于在步骤(3)得到的非金属管10内表面顺利形成湿膜，还可以进一步提高后续形成的硅烷化涂层20与非金属管10内表面的结合强度，并使硅烷化涂层20具有更高的强度、适宜的厚度和均匀度等，进而能够进一步避免非金属管10内表面对乙炔制芳烃反应的干扰，并延长生产芳烃用反应管的使用周期，从而显著提高乙炔制芳烃反应的效率以及轻质芳烃的收率。
根据本实用新型的具体实施例，硅烷化试剂可以为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或四氯化硅，有机溶剂可以为选自正己烷、环己烷、四氯化碳和环戊烷中的至少一种。本实用新型中通过选用上述硅烷化试剂和有机溶剂，不仅可以使硅烷化试剂顺利附着于步骤(3)得到的非金属管10内表面，还可以有利于有机溶剂在干燥过程中充分挥发，由此，可以进一步有利于在非金属管10的内表面形成硅烷化涂层20，并使形成的硅烷化涂层20具有更高的强度、适宜的厚度和均匀度的等优点，进而能够有效屏蔽生产芳烃过程中非金属管10的内表面对乙炔制芳烃反应的不利影响，并延长生产芳烃用反应管的使用周期。
根据本实用新型的具体实施例，硅烷化试剂可以优选为正硅酸乙酯，有机溶剂可以优选为环己烷，由此，不仅可以进一步提高有机溶剂的挥发效率，还可以进一步提高硅烷化涂层20与非金属管10内表面的结合强度并使硅烷化涂层20具有更好的综合性能，进而能够有效屏蔽生产芳烃过程中非金属管10的内表面对乙炔制芳烃反应的不利影响。
根据本实用新型的具体实施例，硅烷化处理可以采用浸渍提拉法、刷涂法或喷涂法，优选浸渍提拉法。由此，可以在非金属管10内表面顺利形成湿膜，进而通过干燥和焙烧形成硅烷化涂层20。
根据本实用新型的具体实施例，浸渍提拉法的提拉速度可以为5-30cm/min。发明人发现，若提拉速度快，会导致硅烷化溶液在步骤(3)得到的非金属管10内表面上涂覆不均匀，若提拉速度过慢，又容易造成局部涂覆过量。本实用新型中通过控制浸渍法的提拉速度为5-30cm/min，不仅可以进一步有利于湿膜的形成，并进一步提高后续形成的硅烷化涂层20的强度和均匀度，还可以使后续形成的硅烷化涂层的厚度达到0.05-0.3mm，进而能够有效屏蔽生产芳烃过程中非金属管10的内表面对乙炔制芳烃反应的不利影响，并延长生产芳烃用反应管的使用周期。
根据本实用新型的具体实施例，对形成有湿膜的非金属管10进行第二干燥和第二焙烧，其中，第二干燥可以在100摄氏度下保温6-12小时完成，第二焙烧可以在450-550摄氏度的空气氛围下保温3-6小时完成。本实用新型中通过采用上述干燥和焙烧条件，不仅可以使硅烷化溶液中有机溶剂充分挥发，并使硅烷化试剂在非金属管10内表面顺利形成硅烷化涂层20，还可以进一步提高硅烷化涂层20与非金属管10内表面的结合强度以及硅烷化涂层20的强度等性能，进而能够有效屏蔽生产芳烃过程中非金属管10的内表面对乙炔制芳烃反应的不利影响，并延长生产芳烃用反应管的使用周期。
根据本实用新型的具体实施例，对步骤(3)得到的非金属管10内表面重复进行硅烷化处理以及干燥和焙烧的次数可以为1-5。发明人发现，对步骤(3)得到的非金属管10内表面进行一次硅烷化处理、干燥和焙烧，很难在保证非金属管10内表面能够全部形成湿膜，进而形成均匀稳定的硅烷化涂层20。本实用新型中通过对步骤(3)得到的非金属管10内表面重复进行1-5次的硅烷化处理以及干燥和焙烧的操作，不仅可以在非金属管10内表面顺利形成硅烷化涂层20，还可以显著提高形成的硅烷化涂层20与非金属管10内表面的结合强度，并使硅烷化涂层20具有较好的强度、均匀度以及适宜的厚度。
根据本实用新型的具体实施例，对步骤(3)得到的非金属管10内表面重复进行硅烷化处理以及干燥和焙烧的次数可以有效为2-3次。由此，可以显著提高形成的硅烷化涂层20与非金属管10内表面的结合强度，并使硅烷化涂层20具有较好的强度、均匀度以及适宜的厚度，还能进一步提高形成硅烷化涂层20的效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。