专利汇可以提供制备乙炔和炭黑的方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 制备乙炔和 炭黑 的方法及装置,涉及 天然气 、 煤 层气、含 碳 物质 热解 气的 电弧 等离子体 的热解方法和装置。其特征在于通过调节物料分布器进入等离子体射流的方式和进料量的大小,控制物料和热解气在热解反应器的 停留时间 和反应器的出口 温度 ,切向进气同时起到热解过程产生的炭碎片和反应器壁间的隔离作用,消除或减弱结焦现象;热解气体离开反应器后迅速淬冷,乙炔和炭黑是最终的产品。,下面是制备乙炔和炭黑的方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种制备乙炔和炭黑的方法,其特征在于,用等离子体热解富 含甲烷气体制备乙炔和炭黑的方法,包括如下步骤:将富含甲烷的气 体以两种不同进料方式并行进入等离子体射流中,利用高温等离子射 流热解甲烷;热解过程维持一定的温度;产生等离子体射流的气体是 氢气,弧气和系统置换气是氮气,热解气体和固体通过反应器端口被 淬冷形成乙炔和炭黑。
2.制备乙炔和炭黑的装置,其特征在于是一种用等离子体热解富 含甲烷气体制备乙炔和炭黑的装置,主要包括直流电弧等离子体发生 器(1)、物料分布器(2)、热解反应器(3)、淬冷器(4)、气固分离 器(5),这些设备在热解反应器(3)轴向上依次垂直安装。
3.按照权利要求1所述的制备乙炔和炭黑的方法,其特征在于富 含甲烷气为天然气、煤层气、含碳物质热解气。
4.按照权利要求1所述的制备乙炔和炭黑的方法,其特征在于所 述富含甲烷的气体以两种不同进料方式并行进入等离子体射流中,一 股甲烷气流与物料分布器(2)轴向成30度~45度夹角进入,另一股在 其下部沿物料分布器(2)切向进入。
5.按照权利要求4所述的制备乙炔和炭黑的方法中的两种不同进 料方式,其特征在于相互结合可有效地控制甲烷及热解产物在热解反 应器的停留时间和调节反应器的出口温度。
6.按照权利要求1所述的制备乙炔和炭黑的方法,其特征在于热 反应器(3)的出口温度保持在1500℃以上。
7.按照权利要求1所述的制备乙炔和炭黑的方法,其特征在于物 料淬冷后的温度为200℃~300℃,淬冷剂为甲烷气体。
8.按照权利要求2所述的制备乙炔和炭黑的装置,其特征在于产 生等离子体射流的直流电弧等离子体发生器是由阴极和阳极组成。
9.按照权利要求2所述的制备乙炔和炭黑的装置,其特征在于在 物料分布器(2)中,有两组径向对称安装的甲烷进料管,一组进料管 8(8′)与物料分布器(2)轴向夹角30度~45度安装,另一组进料管9 (9′)以切向方向与物料分布器(2)相连。
本发明制备乙炔和炭黑的方法及装置是等离子体技术在天然气 化工、煤化工领域的典型应用。具体来讲是一种用等离子体热解富 含甲烷气体制备乙炔和炭黑的方法及装置。
技术背景
甲烷是有机化合物中最稳定的物质之一,也是自然界蕴藏最丰 富的资源之一,同时在煤炭加工和开发过程中也大量产生,是一种 温室气体,而乙炔又是有机化合物合成最基本的原料之一,以甲烷 制取乙炔和炭黑无论对资源利用还是环境保护都是有利的。甲烷转 化需要很高的活化能,消耗能量高。等离子体射流的高温、高热焓 的特点能够满足甲烷转化的要求。
已知的甲烷等离子体热解制乙炔和炭黑的方法主要存在热解过 程中在反应器煤粉进口处器壁结焦严重的问题,严重影响过程的进 行,采用化学方法消除结焦,同样带来系统不能连续运行的困难。 同时物料在反应器的停留时间和反应器的温度控制更多地依赖于计 算和反应器的结构,难以调节。
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