Способ получения ацетилена

 

Изобретение относится к плазмохимической переработке углей. Описывается способ получения ацетилена из измельченного угля в водородной плазме. Уголь подвергают предварительной обработке перед подачей в реактор за счет пропускания электрического слоя через слой. Предложенный способ позволяет увеличить выход ацетилена на органическую массу угля и снизить затраты электроэнергии на получение и выделение ацетилена. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для получения ацетилена из углей низкотемпературной плазмой.

Известен способ получения ацетилена из углей в водородной плазме фирмы "Хюльс" Германия [1]. По этому способу ацетилен получают в плазме водорода, нагретого в плазмотроне постоянного тока. Расход электроэнергии составляет 9,5 - 10,5 кВтч/кг ацетилена. Выход ацетилена по данному способу полностью зависит от состава и качества угля. Р.Мюллер "Применение электродуговых плазменных процессов в химической промышленности". (Elektrowarme International, 45(1987) B 3/4 Juni/August).

Известен также способ получения ацетилена пиролизом углей, содержащих большое количество летучих, разработанный фирмой "AVCO" [2]. Расход электроэнергии по этому способу составил 9 кВтч/кг ацетилена. Побочными продуктами являлись технический углерод (до 10% в расчете на сырье), синильная кислота (до 0,2%), а также водород, количество которого зависит от качества угля. При переработке пылевидных углей с высоким содержанием летучих компонентов концентрация ацетилена в пирогазе достигала 15,7 об.%. Выход ацетилена в расчете на сырье составил 35%.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, разработанный фирмой "AVCO" /А.П.Сурис. "Плазмохимические реакторы", Химия, 1983/.

Недостатком обоих способов является полная зависимость выхода ацетилена только от состава и качества исходного сырья - угля.

Предлагаемым изобретением решается эта задача.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе получения ацетилена, включающем обработку угля в водородной плазме, закалку продуктов реакции, введен дополнительно узел обработки угля при подаче его в реактор, что является отличительным признаком предложенного способа.

В данном узле измельченный уголь подвергают обработке электрическим током, в результате чего происходит предварительное разложение угля с выделением влаги и деструкцией органической массы угля и выделением летучих веществ. Это позволяет увеличить выход углеводородов (ацетилена) на органическую массу угля.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена схема установки плазмохимического пиролиза угля.

На схеме показаны плазмотрон 1 с источником питания постоянного тока 2, плазмохимический реактор 3 с закалочным устройством 4, дозатор угля 5, эжектор 6, узел обработки угля 7, фильтр улавливания пыли из газов пиролиза 8, узел подачи плазмообразующего и транспортирующего газа 9.

В плазмотрон 1, реактор 3, закалочное устройство 4 подается вода для охлаждения.

После узла обработки угля производится замер температуры угольного порошка с помощью термопары 10.

Способ осуществляется следующим образом. Измельченный уголь подается через дозатор 5 и эжектор 6 в узел обработки угля 7 электрическим током, где происходит термическое разложение органической массы угля с выделением влаги и летучих компонентов.

Узел обработки угля представляет собой аппарат, где внутри транспортируется порошок угля, в который подводится электрический ток для обработки.

После узла обработки уголь поступает в плазмохимический реактор, где происходит процесс смешения угольного порошка с потоком водородной плазмы, генерируемой в плазмотроне, и разложение его до целевых компонентов. Продукты реакции подвергаются резкому охлаждению (закалке) в закалочном устройстве для предотвращения разложения ацетилена.

Для определения влияния качества угля на выход ацетилена в экспериментах брали бурые угли Бабаевского месторождения Башкортостана. Опыты по изучению поведения угля в процессе нагрева проводили в лабораторных условиях на дериватографе.

Из анализа дериватограмм исследуемых углей следует, что процесс термического разложения углей сопровождается четко выраженными максимумами, соответствующими выделению влаги и летучих веществ.

Фракция угольного порошка составляла 0 - 0,14 мм. Обработку электрическим током вели с различной степенью воздействия, изменяя таким образом температуру угольного порошка на входе в реактор.

Доля выделившихся летучих веществ в зависимости от температуры порошкообразного угля, подвергаемого обработке электрическим током, приведена в таблице 1.

Максимальные доли выделившихся летучих веществ, составляющие 40-55%, наблюдались при температурах 420-450^oC. При температуре нагрева угольного порошка выше 450^oC наблюдалось образование смолы. Нагрев угольного порошка можно осуществлять постоянным, переменным токами, токами высокой частоты, токами СВЧ-поля, т. к. для обработки угля имеет значение только вкладываемая мощность на нагрев.

Пример Угль фракции 0-0,14 мм подавали через дозатор и эжектор в узел обработки, где подвергали воздействию электрического тока с достижением температур 350, 420, 450^oC соответственно.

Для получения сравнительных данных измельченный уголь фракции 0-0,14 мм подавали в реактор без предварительной обработки электрическим током.

Результаты приведены в таблице 2.

Из представленных в таблице 2 результатов испытаний следует, что способ получения ацетилена с предварительной обработкой угля электрическим током с достижением температуры обработки угля 420-450^oC обеспечивает увеличение выхода ацетилена и уменьшение энергозатрат на его получение по сравнению с прототипом.

Использованные источники 1. Р.Мюллер // Применение электродуговых плазменных процессов в химической промышленности. - Журнал Elektrowarme International 45 (1987) B 3/4 Juni/August 2. А.П.Сурис // Плазмохимические реакторы. М.: Химия. - 1983.

Формула изобретения

1. Способ получения ацетилена из измельченного угля в водородной плазме, отличающийся тем, что уголь подвергают предварительной обработке перед подачей в реактор за счет пропускания электрического тока через его слой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку электрическим током осуществляют до температуры 420 - 450^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2