[发明专利]一种低能耗的天然气制乙炔的裂解装置及方法

说明书

本发明公开了一种低能耗的天然气制乙炔的裂解装置及方法，涉及石油天然气领域,解决了现有技术淬冷后裂解气温度过低，能耗高的问题,包括混合室、与混合室底部连通的反应室，混合室内设置有与外界和反应室连通的进气管路，与反应室连通的进气管路内设置有气体流速控制器，反应室中上部以下套设有淬冷室，反应室下部侧壁设置有至少一个与淬冷室连通的淬冷管嘴，淬冷室顶部一侧设置有排气管嘴，淬冷室一侧的中上部设有注液口，淬冷室一侧底部设有排水口，通过注液口加入淬冷液或从排水口排出淬冷液，由排气管嘴排出裂解气，实现了对裂解气可调节温度的淬冷，避免了过度降温裂解气，排出的裂解气可输送至下游工艺进一步利用其热能，能耗低。

技术领域

本发明涉及天然气化工领域，具体的是天然气制备乙炔的裂解工艺设备技术领域。

背景技术

天然气制乙炔的主流工艺方法为部分氧化法，是指利用一部分原料天然气与氧气燃烧为另一部分天然气裂解提供大量的热量生成乙炔的方法。目前掌握该技术的为德国BASF公司和乌克兰国家化学工程研究设计院有限责任公司。

乌克兰国家化学工程研究设计院有限责任公司的裂解设备为旋焰炉型式，包括：混合室、反应室、淬冷室。其中淬冷室在不同高度分别设置了四层冷循环水的喷嘴，水的大量蒸发，可确保裂解气的快速冷却，终止反应，出水温度控制在80℃。德国BASF公司的裂解设备为多管炉型式，包括：混合室、反应室、淬冷室。其中在淬冷室采用水喷嘴喷淋或油喷嘴喷淋的方式确保裂解气的快速冷却，终止反应，将出水温度控制在300℃。

上述的设备皆采用以水喷淋的方式淬冷裂解气，直接将裂解气淬冷至较低的温度，使得裂解气温度过低，存在不能适时调整裂解气的淬冷温度，裂解气的热能被浪费，能耗较高的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术淬冷后裂解气温度过低，不能调整裂解气的淬冷温度、能耗高的问题，本发明提供了一种低能耗的天然气制乙炔的裂解装置及方法。本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种低能耗的天然气制乙炔的裂解装置，包括混合室、与混合室底部连通的反应室，混合室内设置有与外界和所述反应室连通的进气管路，与所述反应室连通的所述进气管路内设置有气体流速控制器，反应室中上部以下套设有淬冷室，反应室下部侧壁设置有至少一个与淬冷室连通的淬冷管嘴，淬冷室顶部一侧设置有排气管嘴，淬冷室一侧的中上部设有注液口，淬冷室一侧底部设有排水口。(淬冷管嘴设置为有磁吸开关的管嘴，为本领域技术的常规设置，气体流速控制器为本领域技术的常规设置。)

工作及使用过程：当使用本装置时，将天然气和氧气通过进气管路通入混合室混合后获得混合气，气体流速控制器将混合气流速调整至29-40m/s通入反应室进行反应，(天然气中主要成分为甲烷，反应室内所涉及的主要反应为甲烷与氧气氧化热解生成乙炔。)反应结束后，通过注液口向淬冷室加入淬冷液，当淬冷室的萃冷液液面没过淬冷管嘴后，将反应室内的裂解气(大部分为乙炔，还包含一氧化碳、二氧化碳等杂质气体。)通过淬冷管嘴通入淬冷室，裂解气经过淬冷液冷却后出水，经排气管嘴排出本装置，实现了裂解气的降温；(裂解气从排气管嘴排出后进入除杂、提浓等后续工艺。)当需要调高裂解气的出水温度时，由排水口排出部分淬冷液,当需要降低裂解气的出水温度时，通过注液口添加淬冷液，将淬冷液液面升高；通过在进气管路中设置气体流速控制器，使得混合气被加速，在反应室内的流速快，与反应室内火焰传播速度一致，火焰保持在反应室中心稳定，避免回火；通过注液口加入淬冷液或从排水口排出淬冷液，由排气管嘴排出裂解气，实现了对裂解气可调节温度的淬冷，避免了过度降温裂解气，排出的裂解气可输送至下游工艺进一步利用其热能，能耗低；解决了现有装置在淬冷阶段皆采用以冷水喷淋的方式淬冷裂解气，直接将裂解气淬冷至较低的温度，裂解气温度过低，不能适时调整裂解气的淬冷温度，裂解气的热能被浪费，能耗较高的问题。