關于乙炔
乙炔是重要的化工原料, 由乙炔可生產一系列的化學產品,其衍生物在塑料、合成纖維、合成橡膠、醫藥、農藥、染料、香蕉、涂料、溶劑、膠粘劑、表面活性劑以及有機導體和半導體等許多工業部門有廣泛用途,有著“有機化工之母”的美稱。
我國的乙炔生產大部分采用電石法(濕法碳化鈣法),電石由焦炭和石灰制成,通過水解生成乙炔,同時產生大量廢水和電石渣。這是一種耗能高、污染高、資源消耗大的傳統乙炔生產方法,已被西方國家淘汰。現在乙炔主要是由石油裂解烯烴得來,而石油現在已日益枯竭,由石油裂解制乙炔也不是長遠之計。煤在世界范圍都有廣泛的分布,而且其總蘊藏量要比石油多,所以如何充分的利用煤炭資源已經提到議事日程上來了。煤與乙炔的碳氫比很接近,故以煤為原料直接生產乙炔應該是最合理的工藝路線。用氫等離子裂解煤制備乙炔,能耗低,生產過程無污染,發展這項技術,既可為乙炔化工提供可靠保證,又兼顧環境要求,在能源的利用上也有重大意義。尤其對于像我國這樣的煤藏量豐富的發展中國家來說,該工藝有著十分重要的意義。

等離子體裂解煤制乙炔
等離子體裂解煤制乙炔的原理是利用等離子體炬產生的平均溫度達5000℃的氫等離子體使煤粉和氫氣進行化學反應,產生含乙炔的混合氣體,經過分離和提濃,即可得到高質量乙炔。等離子體富集極活潑的離子、電子、激發態原子、分子及自由基,煤-等離子體反應中,自由基起到了重要作用。使用該方法乙炔產率可達到29~31%,最高達59.9%。
典型的等離子體煤裂解反應器如下圖所示可分兩部分,上部為等離子體發生器,下部為煤裂解反應管,反應管下部直接噴入水急冷。
由于目前石油價格比較低。用等離子法將煤粉高溫閃點裂解生產乙炔在經濟上還缺乏足夠的競爭力,但其發展潛力世人皆知。

等離子體所在等離子體裂解煤領域的研究進展
目前我所應用等離子體物理研究室已經建成世界最大功率的2兆瓦等離子體裂解煤制乙炔實驗裝置,并圓滿完成了首次調試和整體運行,實驗中最大炬功率達到1.28兆瓦,碳的轉化率達20%,可年產乙炔1600噸。并且由于項目在研制過程中還直接涉及工業化技術的各項基礎研究,取得的研究成果可以直接應用于工業化生產,將會對清潔煤的利用及以乙炔氣為原料的產業,特別是化工產業產生深遠的影響。

等離子體所裂解煤制乙炔實驗室

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