一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于化工设备领域，涉及一种等离子体处理物质的反应器装置，尤其是一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置。
【背景技术】
[0002]等离子体射流具有高温、高焓、高速的特点，在反应通道的截面上有一定的温度和速度分布特性，等离子射流的最高温度可达14K量级，平均温度约3000K，速度12米每秒量级，反应条件极端苛刻，是一个毫秒级的超短接触反应过程，煤粉颗粒与等离子射流接触后，在数毫秒内被急剧加热，并释放出挥发分，生成乙炔和其他小分子烃类。而大量的煤粉并不能进入等离子射流的高温区，与高温的等离子射流充分接触并反应，只能在靠近壁面的低温区域参与反应，不能完全反应的煤粉会黏在反应器壁面上，堵塞反应通道，使反应难以继续。
[0003]专利CN101734994A公开了一种用于等离子体裂解煤制乙炔的煤粉混合器，其方法是混合段和喷煤管组成混合器，混合段的中心为一锥形腔体，构成等离子射流与煤粉的混合室，混合室的周围均布有2-6个与喷煤管配合的通孔。锥形的腔体结构虽然能约束等离子射流，提高混合效率，但未充分的煤粉很容易在锥形的冷壁结构表面沉积，导致混合段的内腔严重结焦，堵塞喷煤管和反应通道，进一步增大内腔的锥角，有利于乙炔产率的提高，但高速煤粉颗粒的冲刷和等离子射流的烧蚀都会造成混合段内腔的损坏。专利CN201454523U公开了一种应用于等离子体裂解煤制乙炔反应器的煤粉喷射装置，其方法是煤粉喷嘴的出口截面为宽扁形，喷嘴的长轴与与反应器通道截面夹角为α，煤粉喷嘴的中心线与与反应器通道交点的切线成β角，在旋转的等离子射流的压缩作用下更容易使煤粉颗粒附着在反应器壁面上，堵塞反应通道。专利CN101550054A公开了应用于煤裂解制乙炔过程的热等离子体与煤粉混合结构，其方法是煤粉喷嘴安装在气固下行床混合器通道内壁相同或不同的截面上，分2-3层分布，每层2-50mm，安装角度可在整个空间内进行调整，在煤粉喷嘴的上方安装有遮流构件，目的是提高煤粉颗粒沿反应通道的径向速度，进入等离子射流中心高温区，扩大煤粉射流与等离子射流的接触面积，但并未达到理想的效果，等离子射流烧蚀和冲刷使遮流构件损耗增大，而且由于等离子射流的温度梯度较大，随着温度的递减，垂直高度增加煤粉喷嘴的层数，使煤粉反应不完全，更容易形成结焦物，堵塞反应通道，不利于长时间运行。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对现有等离子体裂解煤制乙炔装置混合效率低，反应通道易结焦，热能利用率低等问题提出一种等离子射流与煤粉的混合和反应装置，能够解决反应通道结焦和能耗高的问题，提高煤粉转化率和乙炔产率。
[0005]为解决上述问题，其技术方案为一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，包括等离子体炬Al，煤粉注入段3，等离子炬座5，等离子体炬B6，反应器7，等离子体炬Al设置于煤粉注入段3顶端，等离子炬座5上端联接煤粉注入段3，下端联接反应器7;等离子体炬B6设置在等离子体炬Al和煤粉注入段3区域的下方，且沿反应器7通道径向布置若干个，轴向设置若干层;等离子体炬B6的射流在等离子炬座5内形成气相缩喉结构。
[0006]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，煤粉注入段3设置喷煤管4，喷煤管为2-8个，使煤粉充分接触等离子体。
[0007]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，煤粉注入段的内腔为柱面结构，避免未完全反应煤粉的沉积。
[0008]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，等离子体炬B6为3-8个，在等离子炬座5的腔内形成等离子体缩喉。
[0009]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，等离子体炬B6与X轴的夹角为α，Χ轴为等离子体炬B6的轴心与腔体圆相交的任一两个四分点的连线，相邻两层等离子体炬Β6之间的水平投影夹角为β，等离子体炬Β6的中心线与等离子炬座5轴线的投影夹角为Y。
[0010]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，α为0°-45°，0为0°_60°，γ为30°-150°ο
[0011]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，等离子体炬Β6纵向之间的距离为1-1OOmm0
[0012]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，等离子体炬A产生的等离子射流2的直径为D，等离子体炬Β6中心线到X轴的距离L大于等于D的一半，S卩LSD/2。
[0013]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，煤粉注入段3优先用于煤粉的注入，也可以用于天然气、页岩气、金属物、矿物质等。
[0014]如上所述的一种等离子体裂解煤制乙炔反应装置，可以用于粉体物质的裂解、粉体物质的等离子体处理、液体物质的裂解、液体物质的等离子体处理。
[0015]本实用新型的有益效果为:煤粉注入段的内腔为一柱面结构，均匀布置的等离子体炬B在煤粉和等离子射流的下行通道形成一气相缩喉结构，能有效的约束等离子体射流，包裹着煤粉颗粒旋转下行，增强煤粉颗粒与等离子体射流混合几率的同时也延长了煤粉颗粒在反应器通道的停留时间，可有效的提高煤粉的转化率和乙炔产率，也可以避免未完全反应煤粉颗粒在反应器表面沉积，使反应能够长时间稳定运行。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的剖面结构示意图；
[0017]图2为本实用新型的B-B向剖面示意图；
[0018]图3为本实用新型的A-A向剖面示意图；
[0019]图4为本实用新型实施例4结构剖面示意图；
[0020]图5为本实用新型实施例6结构剖面示意图；
[0021 ]图6为本实用新型实施例7结构剖面示意图；
[0022]附图标号:I为等离子体炬Α、2为等离子体射流、3为煤粉注入段、4为喷煤管、5为等离子炬座