煤等离子热解制乙炔工艺工程应用研究

煤等离子热解制乙炔工艺工程应用研究是该工艺产业化的重要方面。确定乙炔生产过程的评价指标,并应用德尔菲法建立煤等离子热解制乙炔工艺实施环境综合评价模型。选取在某燃煤电厂实施煤在等离子反应器中热解制乙炔方案、独立的煤在等离子反应器中热解制乙炔方案、利用煤→电石→乙炔方案这3个方案进行技术经济比较,综合评价向量为{0.447,0.403,0.150}。因此,燃煤电厂是实现煤在等离子反应器中热解制乙炔工艺的理想场所。     

煤等离子体热解制乙炔工艺的工程探讨

与传统的煤 炼焦 电石 乙炔的工艺路线相比 ,等离子体裂解煤制取乙炔工艺是一项具有广阔工业前景的新技术 ,它的工业化将推动煤的优化利用。分析了煤和等离子体射流的混合情况、反应时间及急冷方式对乙炔收率的影响 ;探讨了等离子发生器的热效率、成流气的初始温度、反应器的热损失、反应生成物余热回收率、残渣分离、反应气的分离和精制以及成流气的循环能耗等 7因素对等离子体热解煤制乙炔能耗的影响以及长周期生产的影响因素 ;提出了煤间接等离子体热解制乙炔工艺的思路 ,可以克服煤直接等离子体热解制乙炔工艺中的部分缺陷 ,消除煤种对裂解原料的限制。     

等离子体煤热解与气化工艺的研究进展

介绍了煤在热等离子体中转化为小分子化合物的2个重要过程,即等离子体煤热解和气化的基本原理、应用及发展状况。在非氧化性气氛中,煤热解生成的气体产物主要是乙炔、氢气、一氧化碳,此外还有甲烷和乙烯等小分子烃,乙炔的收率与煤种、粉煤粒度、反应器结构、粉煤进料方式、进料速度及操作条件密切相关,等离子体中氢的存在有利于乙炔的产生;在氧化性气氛中,煤气化产物主要是一氧化碳和氢气,煤中碳的转化率达95%,合成气体积分数约85%,二氧化碳体积分数低于5%。指出等离子体应用于煤转化过程是煤洁净利用的有效方式,具有潜在的工业化应用前景。     

煤在等离子体中热解直接生产乙炔

煤在富氢热等离子体中热解直接制取乙炔，是一条具有潜在工业发展前景的新工艺路线。最近发表的该技术的技术经济评价报告表明：等离子体热解煤直接制乙炔的生产成本与传统的水解电石法的乙炔成本基本相同，但新技术对环境没有污染，新技术的经济可行性在很大程度上取决于乙炔的最大收率及单位体积乙块的能耗，而这两个指标又由工艺条件（等离子体发生器和煤热解反应器的结构及氢气源成本等）和煤的性质决定。本文对国外在这一领域的工作进行了全面的评述，并扼要介绍了我们自己的研究工作。     

热等离子体裂解煤制乙炔下行反应器的研究进展

从反应器的工艺开发角度探讨了热等离子体裂解煤制乙炔下行反应器的研发进程,分析了热等离子体裂解煤制乙炔的快速连串反应特点,对比了下行及上行两种不同类型反应器对能耗及乙炔收率的影响,评述了下行床传递性能的显著优点,进而从超短接触反应、高乙炔收率与流体动力学角度出发指出了热等离子体下行床的集成工艺是裂解煤制乙炔工艺的合理选择。最后提出了制约该工艺实际连续生产的严重结焦难点与解决的方法。     

热等离子体煤制乙炔裂解气烃类循环过程分析

针对等离子体煤裂解制乙炔过程, 提出了将过程裂解气中副产的烃类分离, 循环输入等离子体反应器的新型工艺流程。基于新疆天业2 MW示范平台装置的典型运行参数, 采用热力学分析手段, 理论上分析了该工艺流程对于体系乙炔产量、单位质量乙炔煤耗和裂解电耗等的影响。结果表明, 裂解气烃类循环可以有效提高裂解气中乙炔浓度和产率, 同时减少煤粉输送气等流程气体的使用。典型操作条件下, 采用裂解气烃类循环工艺可以增加35.6%的乙炔收率和13.4%的氢气收率, 降低30%的单位乙炔煤耗和裂解电耗, 是高效可行的优化方案。     

乙炔生产将告别传统高耗能、高污染工艺等离子体法煤制乙炔有望取代电石法

近日从国内科研单位了解到，采用等离子体法进行煤转化制取乙炔获得了一系列突破，太原理工大学建立了我国首套具有自主知识产权的等离子体热解煤制乙炔实验装置，而世界功率最大的等离子体裂解煤制乙炔实验装置也在中科院等离子体所建成。素有“有机化工之母”美称的乙炔有望告别传统的电石法工艺。     

等离子体在煤化工中的应用

本文从煤的冷氧等离子体氧化、煤的等离子体气体、煤在富氢等离子体中热值直接生产乙炔等几个方面阐述了等离子体在煤化工中的应用现状。指出煤在等离子体中热解直接生产乙炔的技术是一种对环境友好，技术经济上可行，具有潜在工业发展前景的工艺路线，值得重视。     

等离子体法煤制乙炔有望取代电石法

5月8日太原理工大学建立了我国首套具有自主知识产权的等离子体热解煤制乙炔实验装置，而世界功率最大的等离子体裂解煤制乙炔实验装置也在中科院等离子体所建成。素有“有机化工之母”美称的乙炔有望告别传统的电石法工艺。     

等离子体法煤制乙炔有望取代电石法

采用等离子体法进行煤转化制取乙炔获得了一系列突破，太原理工大学建立了我国首套具有自主知识产权的等离子体热解煤制乙炔实验装置，而世界功率最大的等离子体裂解煤制乙炔实验装置也在中科院等离子体所建成。     

煤等离子气化反应器优化模拟

介绍了煤等离子气化的工艺过程及煤等离子气化反应器装置的结构形式,建立了等离子体反应器的热流场计算流体力学模型,将此模型应用于单入口、双入口及带保护气的双入口等离子反应器模拟,采用不完全乔勒斯基共轭梯度法对热流体耦合场进行求解。结果表明,采用双入口结构,可提高反应器负荷,在等离子反应器的等离子入口周边设置保护气可降低壁面结焦,当保护气的入口流速为70 m/s左右时,效果较好。     

热等离子体热解煤焦油制乙炔

利用热等离子高温、高焓等特性热解煤焦油制乙炔是一条清洁高效的乙炔生产技术。在实验室对热等离子体热解煤焦油反应中的原料进样温度、反应气氛、输入比焓等关键因素展开了研究。结果表明,热等离子体可将煤焦油直接转化为乙炔及其他小分子气态产品,预热煤焦油可改善其流动性从而提高煤焦油和等离子体射流的初始混合效率;氢等离子体的加入可显著提高煤焦油转化率和乙炔收率并减少结焦;随着输入比焓的增加,煤焦油转化率、乙炔收率和气态产品总收率均得到提高。在实验中得到的煤焦油转化率最高为86.3%,乙炔收率最高为24.6%,气态产品总收率最高为51.7%。煤焦油在热等离子体的热解过程中副产乙烯,乙烯收率达到7.9%。乙炔收率和乙烯收率的比值可用于预测气相体系温度。     

煤等离子热解制乙炔反应器可用能利用研究

介绍了煤等离子热解制乙炔的工艺过程及煤等离子热解制乙炔反应器装置的结构形式。通过对煤等离子热解反应器系统的热力学分析,得出了该反应器系统的分析模型,分析了（yong）损失产生的原因,提出降低损失的措施。改进后的反应器系统采用淬冷器、换热器的多级热传递及原料的预热等热量利用方式。实验结果表明,改进后的反应器系统的（yong）损失由改进前的591．4kJ／kg—coal下降为448．0kJ／kg—coal,减少了24．2％。     

Inlet effect on the coal pyrolysis to acetylene in a hydrogen plasma downer reactor

Coal pyrolysis to acetylene in hydrogen plasma is a clean process for the coal utilization. A gas–solid downer reactor was employed to facilitate the high temperature reactions of coal pyrolysis in milliseconds. The effect of the inlet design on the coal injection was studied using CFD simulations, which were qualitatively compared with the cold model experiments in the prototype of a 2 MW hydrogen plasma reactor. The results revealed that the distribution of the coal particles near the inlet nozzles was significantly influenced by the layout of the flat‐shaped nozzles and the operating conditions. Accordingly the heating efficiency of the particles by the hot gas showed strong dependence on the inlet design. The hot model tests demonstrated that the reactor performance characterized by the concentration of acetylene in the product gas increased from ～7.6 to 9.6% by optimizing the nozzle design, which indicated the critical role of the nozzle design in the coal pyrolysis process.     

热等离子体转化煤的研究进展

介绍了热等离子体裂解煤制乙炔、富勒烯、碳纳米管和炭黑,以及热等离子体煤气化制合成气的原理、研究现状、存在的主要问题及发展前景。指出热等离子煤转化是一种高效、洁净的技术,在煤化工等领域具有巨大的应用和发展空间,尤其是热等离子体裂解煤制乙炔联产氢与纳米碳材料工艺,值得重视和开发。     

Thermodynamic analysis of coal pyrolysis to acetylene in hydrogen plasma reactor

A systematic re-examination of the thermodynamic study on the process of coal pyrolysis to acetylene in a hydrogen plasma reactor was performed with referenced pilot-plant data at the scale of 2-MW plasma. At the ultra-high temperature conditions, the gas phase composition may reach thermodynamic equilibrium immediately no matter whether the solid carbon exists or not. The mass ratio of C/H in the gaseous phase plays a significant role in the acetylene concentration at the thermodynamic equilibrium states. It is demonstrated either in thermodynamics calculation or in hot tests that a mass ratio of C/H near or above 2 is essential to gain an acceptable concentration of acetylene in the mixed gases, which indicates that the mixing efficiency between gas and coal particles near the coal injection point becomes pivotal to the yield of acetylene for its direct influence on the devolatilization of coal, i.e., the gaseous C/H ratio. Being consistent with the hot test experience, the extra amount of water added into the system may inhibit the production of acetylene. However, the addition of methane might impose a positive effect on the yield of acetylene and therefore on the overall reactor performance.