专利名称：一种高温碳转化反应气体淬冷装置的制作方法
技术领域：
本发明的涉及一种冷却装置，尤其是涉及一种高温碳转化反应气体淬冷装置。
背景技术：
近20年，等离子技术不断的发展起来，国内外许多科研机构对其研究也有了进一 步的进展，随着石油等能源的不断紧张，等离子技术迫切需要在工业中发挥自己的作用，利 用等离子裂解煤就是其中一种，中科院等离子物理研究所、太原理工大学等科研机构先后 发表了一些有关等离子技术应用的文献和专利，比如谢克昌，田亚峻，陈宏刚.煤在H2/Ar 电弧等离子体中的热解[J].化工学报，2001，52(6) :5162521.;田原宇，黄伟，鲍卫仁.煤 等离子体热解制乙炔工艺的工程探讨[J].现代化工，2002，22(2) :7210.;鲍卫仁，关有俊， 吕永康.等离子体煤热解与气化工艺的研究进展[J].现代化工，2003，23(12) :10214.。专 利公开号有CN1478869A、CN1944244、CN1364852A、CN1380376A等。上述文献或专利都详细 的介绍了等离子技术如何应用与煤化工工艺，同时，研究也表明了等离子体技术具有无环 境污染、流程短、能耗低等优点，但是，由于反应炉结焦、煤的转化率低和能耗高、气体成份 复杂，冷却条件高等原因，目前该工艺技术都处于中试阶段，未见有大规模的产业化装置投 入运行的报道。按照工业化要求，等离子体炬的功率越来越大，导致气量也越来越大，淬冷 系统的通径也变得很大，从而提高了对淬冷喷头的要求，既要保证淬冷介质的雾化效果，达 到更好的冷却目的，又要保证喷射长度满足要求，否则会出现中间气体冷却不好，即会降低 产品气产率，同时也有烧坏器材的危险，显然一般的淬冷装置或低功率等离子的淬冷装置 已不能满足其冷却要求。
发明内容
本发明的目的在于解决高温碳转化反应所产生的高温气体进行淬冷困难、冷却速 率低、成本高、能耗大等问题，进而提供一种高效的双介质概念和环隙式淬冷系统；同时在 环隙顶部设计碳系介质喷射系统喷射甲烷等碳系气体或者液体，利用反应热淬冷，增加产 品气产量的一种高温碳转化反应气体淬冷装置。 —种高温碳转化反应气体淬冷装置，包括如下依此连通的设备上法兰、蒸气进 口、外围喷射系统、冷却水进口、下法兰、内部喷射系统、内部冷却水进口、碳系喷射系统、双 介质喷头气体通道、双介质喷头冷却水通道、双介质喷头出口、单节质喷头安装座，上述设 备通过焊接或者丝接组成闭路系统。 所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其喷射系统设计为3层外围喷射系
统，2层内部喷射系统和一组气体喷射系统，其中外围喷射系统第一层为双介质喷头，第2、
3层为冷却水；内部喷射系统为2层喷头， 一方面用来冷却高温的裂解气，另一方面改变气
体流动方向，迫使气体沿环隙通过淬冷系统，利用水蒸气将冷却水加热到80-90°C，当与高
温气体相撞后，迅速气化，达到高速冷却的目的，同时增加冷却水的雾化效果。 所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其外围喷射系统和内部喷射系统可设置成一层或者若干层喷头，也可设置一种或者若干种介质喷头，每层的喷头可设置若干个， 每个喷头之间可均匀圆周分布，也可其他分布，并且系统层与层之间在径向可圆周均匀分 布，也可其他分布，层与层之间的距离可等距或者不等距排列，设计合理，操作简便。
所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其碳系介质喷射系统则在适当的时机 通入甲烷、液苯等碳系气体，利用反应热淬冷，同时增加乙炔产率。 所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，由上法兰、外围喷射系统和下发兰形 成1个或者若干个空腔，空腔用于分配淬冷介质。 所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其可冷却气体的温度在1500°C 250(TC之间，冷却后的气体温度在200°C 30(TC之间，其冷却气体的速率在85 6°C /s 125 6°C /VC之间，可冷却气体温度高，冷却效果明显，冷却速率高。 本发明快速的实现了高温气体的冷却，使裂解气中易分解气体快速稳定下来，增 加了产品气体的产率，同时降低了后续固、液、气分离系统的的系统温度，同时还有效的避 免了系统放大影响。 本发明可以与等离子体裂解煤、汽化煤等工艺组合被套使用，也可单独使用，还可 以冷却其他工艺中温度较高的气体，它还具有设计合理，操作简便可靠、安全性高的优点。
图1是本发明实施例1的结构图。
图2是本发明实施例1的圆周分布示意。
图3是本发明实施例1的轴向分布示意。
图4是本发明实施例1的双介质喷头示意图。
具体实施例方式
下面结合附图详细描述本发明。 参照图l-4，本实施例1包括如下次序依此连接的设备上法兰1、蒸气进口 2、外 围喷射系统3、冷却水进口 4、下法兰5、内部喷射系统6、内部冷却水进口 7、碳系喷射系统 8、双介质喷头气体通道9、双介质喷头冷却水通道10、双介质喷头出口 11、单节质喷头安装 座12，上述设备通过焊接或者丝接组成闭路系统；蒸汽由蒸汽进口 2通入到上法兰1和外 围喷射系统3围成的空腔，通过气体分配小孔进入双介质喷头气体通道9，冷却水通过冷却 水进口 4进入由外围喷射系统3和下发兰5组成的空腔，通过冷却水分配小孔进入单节质 喷头安装座12和双介质喷头冷却水通道9 ;在双介质喷头内部，利用蒸汽的带动，冷却水喷 出双介质喷头出口 ll，蒸汽不仅将水加热到9(TC在与200(TC的高温气体相撞后迅速气化 使高温气体冷却到250°C，又可良好的雾化冷却水加快冷却水喷口速度；内部冷却水通过 内部冷却水进口 7进入内部冷却喷射系统6，分配给各层冷却喷头；碳系介质则通过碳系喷 射系统8进入喷头，进行冷却。根据实际情况，调节蒸汽、冷却水和反应介质，达到最优的冷 却效果。 实施例2与实施例1的不同之处在于可冷却气体的温度为1500°C 。
实施例3与实施例1的不同之处在于可冷却气体的温度为2500°C 。
权利要求
一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其特征在于包括如下依此连通的设备部上法兰、蒸气进口、外围喷射系统、冷却水进口、下法兰、内部喷射系统、内部冷却水进口、碳系喷射系统、双介质喷头气体通道、双介质喷头冷却水通道、双介质喷头出口、单节质喷头安装座，上述设备通过焊接或者丝接组成闭路系统。
2. 按权利要求1所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其特征在于喷射系统设计为3层外围喷射系统，2层内部喷射系统和一组气体喷射系统，其中外围喷射系统第一层为 双介质喷头，第2、3层为冷却水；内部喷射系统为2层喷头。
3. 按权利要求1所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其特征在于外围喷射系统 和内部喷射系统可设置成一层或者若干层喷头，也可设置一种或者若干种介质喷头，每层 的喷头可设置若干个，每个喷头之间可均匀圆周分布，也可其他分布，并且系统层与层之间 在径向可圆周均匀分布，也可其他分布，层与层之间的距离可等距或者不等距排列。
4. 按权利要求1所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其特征在于碳系介质喷射 系统则在适当的时机通入甲烷、液苯等碳系气体。
5. 按权利要求1所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其特征在于由上法兰、外 围喷射系统和下发兰形成1个或者若干个空腔。
6. 按权利要求1所述的一种高温碳转化反应气体淬冷装置，其特征在于可冷却气体的 温度在1500°C 250(TC之间，冷却后的气体温度在200°C 30(TC之间，其冷却气体的速率 在85 6°C /s 125 6°C /s。C之间。
全文摘要
本发明涉及一种高温碳转化反应气体淬冷装置，包括如下依此连通的设备上法兰、蒸气进口、外围喷射系统、冷却水进口、下法兰、内部喷射系统、内部冷却水进口、碳系喷射系统、双介质喷头气体通道、双介质喷头冷却水通道、双介质喷头出口、单节质喷头安装座，上述设备通过焊接或者丝接组成闭路系统，解决了碳转化反应所产生的高温气体进行淬冷困难、冷却速率低、成本高、能耗大等问题可以与等离子体裂解煤、汽化煤等工艺组合被套使用，也可单独使用，还可以冷却其他工艺中温度较高的气体，它还具有设计合理，操作简便可靠、安全性高的优点。
文档编号C10J3/02GK101735857SQ200810175358
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者刘军, 幕龙, 熊新阳, 郭文康, 黄峥嵘 申请人:新疆天业(集团)有限公司