CN101486626B - 一种气态烃制乙炔的工艺和设备 - Google Patents
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Abstract
一种气态烃制乙炔工艺和设备，气态烃和氧气按1∶0.4-0.65的比例混合后，通过Y型热解炉的顶喷嘴和侧喷嘴喷入反应室发生燃烧热解，反应温度为1300-1500℃，气态烃瞬间裂解成为乙炔；急冷水或油经Y型热解炉的中部急冷喷嘴成幕状喷入急冷段，淬冷反应气体；急冷到100℃以下的反应气体和急冷液经急冷气液出口喷出，气液惯性分离；急冷液经急冷液出口排出，换热后循环使用；含有8％左右稀乙炔的急冷后反应气体经反应气出口排出，吸收分离提纯得到纯乙炔产品。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种气态烃制乙炔工艺和设备，属于石油化工领域。
二、背景技术
天然气、煤层气、炼厂干气、油田伴生气等富含甲烷的气态烃氧化热解制取乙炔是目前除电石法外的主要乙炔生产工艺，就是预热到600-650℃的原料天然气和氧进入多管式烧嘴板乙炔炉，在1500℃下，甲烷裂解制得8％左右的稀乙炔，再用N-甲基吡咯烷酮提浓制得99％的乙炔成品。其反应器为径向下喷式的单管或多管式烧嘴板乙炔炉。这种反应器得甲烷热解反应主要是在燃烧火焰中进行，由于火焰炬的温度场为高梯度温度场，同时存在着反应不足和反应过分的情况，生成气中既有大量未反应的甲烷、又有大量过反应生成的炭黑。另外这种反应器处理量大型化困难、调节幅度小、能量利用率低，气体压降大，存在较大的爆炸危险，操作难度大、要求高。
三.发明内容
本发明的目的就是提供一种气态烃制乙炔工艺和设备。该工艺采用Y型热解炉，能够形成较为均一的反应温度场，以保证反应平稳进行，大幅度的提高装置的处理能力和调节能力，降低能耗和操作难度，易于大规模工业化生产。
本发明的技术方案：
一种气态烃制乙炔工艺和设备，气态烃和氧气按1∶0.4-0.65的比例混合后，通过Y型热解炉的顶喷嘴和侧喷嘴喷入反应室发生燃烧热解，反应温度为1300-1500℃，气态烃瞬间裂解成为乙炔；急冷水或油经Y型热解炉的中部急冷喷嘴成幕状喷入急冷段，淬冷反应气体；急冷到100℃以下的反应气体和急冷液经急冷气液出口喷出，气液惯性分离；急冷液经急冷液出口排出，换热后循环使用；含有8％左右稀乙炔的急冷后反应气体经反应气出口排出，吸收分离提纯得到纯乙炔产品。
Y型热解炉由反应器壳体、耐火材料层、顶喷嘴、侧喷嘴、反应室、急冷段、急冷喷嘴、急冷气液出口、急冷液出口、反应气出口等组成；反应器壳体顶部轴向开孔设置顶喷嘴，上部均匀设置3个以上倾斜上喷的侧喷嘴，中部沿圆周设置急冷喷嘴，急冷喷嘴下部设置锥形收缩作为急冷气液出口，底部轴向开孔设置急冷液出口，锥形收缩与反应器壳体形成环形空间的上部设置反应气出口；倾斜上喷的侧喷嘴与水平方向夹角为15°～75°；急冷喷嘴上部的反应器壳体内壁设置耐火材料层，形成反应室；急冷喷嘴下部的反应器壳体锥形收缩，不使用耐火材料层，形成急冷段。
四、附图说明
附图是发明的设备结构图。
其中：1-反应器壳体2-耐火材料层3-顶喷嘴4-侧喷嘴5-反应室6-急冷喷嘴7-急冷段8-锥形收缩9-急冷气液出口10-急冷液出口11-反应气出口
五.具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的介绍：一种气态烃制乙炔工艺和设备，气态烃和 氧气按1∶0.4-0.65的比例混合后，通过Y型热解炉的顶喷嘴(3)和侧喷嘴(4)喷入反应室(5)发生燃烧热解，反应温度为1300-1500℃，Y型火焰炬相互碰撞、互为稳焰，形成稳定均匀的温度场，气态烃瞬间裂解成为乙炔；急冷水或油经急冷喷嘴(6)成幕状喷入急冷段(7)，淬冷反应气体，最大程度的保存乙炔；急冷到100℃以下的反应气体和急冷液经急冷气液出口(9)喷出，气液惯性分离；急冷液经急冷液出口(10)排出，换热后循环使用；含有8％左右稀乙炔的急冷后反应气体经反应气出口(11)排出，吸收分离提纯得到纯乙炔产品。
Y型热解炉由由反应器壳体(1)、耐火材料层(2)、顶喷嘴(3)、侧喷嘴(4)、反应室(5)、急冷喷嘴(6)、急冷段(7)、锥形收缩段(8)、急冷气液出口(9)、急冷液出口(10)、反应气出口(11)等组成；反应器壳体(1)顶部轴向开孔设置顶喷嘴(3)，上部均匀设置3个以上倾斜上喷的侧喷嘴(4)，中部沿圆周设置急冷喷嘴(6)，急冷喷嘴(6)下部设置锥形收缩(8)作为急冷气液出口(9)，底部轴向开孔设置急冷液出口(10)，锥形收缩(8)与反应器壳体(1)形成环形空间的上部设置反应气出口(11)；倾斜上喷的侧喷嘴(4)与水平方向夹角为15°～75°；急冷喷嘴(6)上部的反应器壳体(1)内壁设置耐火材料层(2)，形成反应室(5)；急冷喷嘴(6)下部的反应器壳体(1)锥形收缩(8)，不使用耐火材料层(2)，形成急冷段(7)。
本发明的一种气态烃制乙炔工艺和设备具有以下突出的优点：(1)具有稳定均匀的温度场，反应生成乙炔的选择性和甲烷转化率高；(2)易于大型化、操作弹性大、能量利用率高、气体压降小、操作要求低；(3)设备简单、投资低。
Claims (2)
1.一种气态烃制乙炔工艺，其技术特征在于气态烃和氧气按1∶0.4-0.65的比例混合后，通过Y型热解炉的顶喷嘴和侧喷嘴喷入反应室发生燃烧热解，反应温度为1300-1500℃，气态烃瞬间裂解成为乙炔；急冷水或油经Y型热解炉的中部急冷喷嘴成幕状喷入急冷段，淬冷反应气体；急冷到100℃以下的反应气体和急冷液经急冷气液出口喷出，气液惯性分离；急冷液经急冷液出口排出，换热后循环使用；含有8％左右稀乙炔气体的急冷后反应气体经反应气出口排出，吸收分离提纯得到纯乙炔产品；所述的Y型热解炉的壳体顶部轴向开孔设置顶喷嘴，上部均匀设置3个以上倾斜上喷的侧喷嘴，中部沿圆周设置急冷喷嘴，急冷喷嘴下部设置锥形收缩作为急冷气液出口，底部轴向开孔设置急冷液出口，锥形收缩与反应器壳体形成环形空间的上部设置反应气出口；急冷喷嘴上部的反应器壳体内壁设置耐火材料层，形成反应室；急冷喷嘴下部的反应器壳体锥形收缩，不使用耐火材料层，形成急冷段。
2.根据权利要求1所述的一种气态烃制乙炔工艺，其特征在于Y型热解炉倾斜上喷的侧喷嘴与水平方向夹角为15°～75°。
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