等离子体热解煤制乙炔工程化过程中的关键问题

从等离子体热解煤制乙炔的特点出发,总结了国内外的研究现状,探讨了煤种、气氛及淬冷3个因素对乙炔收率和能耗的影响,结果表明:挥发分在25%￣40%、氧含量低、H/C比较高的煤种有利于乙炔的生成;在惰性气体中引入氢气可以提高煤的转化率和乙炔的生成率;淬冷能够促进生成乙炔的反应、提高乙炔的收率、降低反应能耗,并分析了实现工业化过程中需要解决的几个关键问题。     

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。     

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。     

等离子体热解煤制乙炔结焦机理的研究

利用新疆长焰煤为原料在2 MW等离子体热解煤制乙炔中试装置上进行热解实验时反应器壁上有结焦物生成。为了有助于实验中减少乃至避免它们的生成,通过SEM以及XRD方法对这些结焦物进行了研究。结果表明:位于反应器不同部位处的结焦物具有不同的微观形貌。在此基础上推测了结焦物的生成机理,即混合段壁侧结焦物通过铜的催化作用生成,第1以及第2反应段壁侧结焦物由煤粉碎片所组成;相应的气体侧结焦物则分别通过气-固、气-固以及焦油的吸附/去氢反应生成。结焦物的石墨化程度往下游方向逐渐增强,这一现象由结焦物自身石墨化属性所决定。     

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。     

煤等离子热解制乙炔热流场模拟的对比研究

简要介绍了煤热解制乙炔反应器的流程以及该工艺存在的结焦严重,热能损失较大,连续稳定运行时间短,整体反应器效率低,负荷小等缺陷,为了减少或抑制煤这种不足,利用GAMB IT前处理和FLUENT数值模拟软件针对工艺在不同保护气速度下进行了热流场的优化模拟及对比研究(默认等离子的温度5 000 K),并最终得出了保护气速度为70 m/s,煤热解的反应空间是最大的,有利于反应的充分进行,热量的利用率较高,此时出口截面的温度约为3 700 K,出口截面的速度约为18 m/s,防止结焦的效果最好。     

氧对等离子体热解煤中乙炔收率的影响

研究了煤中的氧对等离子体裂解煤制乙炔过程中乙炔收率的影响．结果发现，乙炔的收率与煤中的氧含量成反比．进一步实验验证煤中有机氧、无机氧、外来氧等不同结构形态的氧对乙炔的收率有不同影响．由CO收率与C2H2相互制约的关系得到CO与C2H2是一对相互竞争的反应，其中有机氧的影响最为明显，无机氧次之，外来氧的影响不明显．     

煤等离子制乙炔工艺的应用研究

煤等离子热解制乙炔工艺是传统电石法制乙炔的潜在替代工艺。介绍了煤等离子热解制乙炔的工艺原理,考察了煤热解的影响因素。通过分析制粉系统特性及供电负荷特性,指出燃煤电站具备实施该工艺的条件,并对燃煤电站实施该工艺的经济性进行了分析。     

煤等离子体热解制乙炔结焦的探讨

煤等离子体热解制乙炔为乙炔的洁净生产提供了新的路线,具有很好的工业前景。简述了催化结焦、气相结焦、自由基结焦三种结焦方式,重点阐述了煤在等离子体下热解结焦的机理,并介绍了国内外解决结焦的方法。     

热等离子体裂解煤制乙炔的研究进展

热等离子体裂解煤制乙炔过程为煤的直接化工利用提供了一条有前景的、清洁的转化途径,有望成为替代传统的电石法乙炔生产工艺的新技术。本文对等离子体煤裂解制乙炔的实验室及工业中试研究进行了评述,综述了该过程在反应体系热力学分析、实验室和工业中试规模实验研究以及产物气急冷技术等方面的研究进展,分析了该过程在工业化进程中尚存在的关键性问题,提出有待深入开展的基础研究方向。     

等离子体裂解煤反应器内气固混合行为的三维模拟

采用FLUENT对2 MW和5 MW等离子体裂解煤反应器内气固混合行为进行了三维数值模拟.结果表明,2 MW反应器内的煤粉颗粒能够射入气流中心,气固两相混合均匀,而5 MW反应器内的煤粉颗粒不能穿透射流,主要集中在壁面附近,反应器放大效应明显,所得模拟结果与热态试验结果吻合较好.进而应用此模型对不同粒径和入射速度进行了模拟计算,结果表明适当地增大粒径和颗粒入射速度都有利于提高气固两相的混合效率.     

热等离子体裂解煤一步法制乙炔关键技术及过程经济性分析

热等离子体裂解煤一步法制乙炔过程为煤的直接化工利用提供了一条绿色、清洁和高效率的转化途径。基于兆瓦级热等离子体裂解煤反应器的研发,概述了已有的基础和工程研究成果,并重点从高效气固混合、结焦控制以及反应器优化与放大3个方面探讨了反应器的一些关键技术问题。从反应系统角度出发,基于对该过程的物料、能量衡算和经济效益分析结果,指出能量和物料的综合利用是该过程经济性的保证。     

煤等离子气化反应器的(火用)分析

等离子煤气化技术是煤气化的潜在技术,降低煤等离子气化反应器的能耗是该反应器系统优化的重要方面。文中给出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,通过进行煤等离子气化反应器系统的热力学分析,得出该反应器系统的火用分析模型,分析火用损失产生的原因,提出降低火用损失的措施,改进后的反应器系统采用顺、逆流多级热传递及原料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火用损失由改进前的629.4 kJ/kg下降为472.3 kJ/kg,减少了24.9%,为系统优化提供依据。     

Relation between coal properties and acetylene yield in plasma pyrolysis

If coal is injected into hydrogen plasma generated by arc discharge the volatiles are released within a few milliseconds and form acetylene as the main product by reaction with the plasma. Experiments with different coals indicate that the yield of acetylene is determined not only by the amount of volatiles but depends also on their composition. Oxygen compounds in the coal and, in some cases, even the oxygen content of the mineral matter decrease the acetylene yield.     

等离子体裂解煤制乙炔技术的研究进展

回顾了国内外等离子体裂解煤制乙炔的研究概况,介绍了国内近年来在理论研究和试验研究方面取得的进展,分析了该工艺的经济效益和社会效益,对等离子体裂解煤制乙炔主要技术瓶颈和成果进行了讨论,提出了下一步的研究方向。     

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。