[发明专利]一种高温碳转化反应气体淬冷装置

说明书

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) :5 162521.；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。

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。

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℃，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15 00℃～2500℃之间，冷却后的气体温度在200℃~300℃之间，其冷却气 体的速率在8^5~6℃/s～12^5~6℃/s℃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。