專利名稱：制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬乙炔發(fā)生器領(lǐng)域，具體涉及一種制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。
目前工業(yè)上制取碳化鈣的方法均是采用傳統(tǒng)方法制取。傳統(tǒng)制取法是把原煤煉成焦碳和把石灰石煅燒成石灰即氧化鈣作為制取碳化鈣的原料，再經(jīng)電弧爐熔煉而生成碳化鈣。整個(gè)工藝過(guò)程要消耗大量的電能和損失大量的熱能。例如美國(guó)專利U.S.4644557就是采用傳統(tǒng)工藝法制取碳化鈣，它的原料是煅燒后的氧化鈣與焦碳，原料在反應(yīng)爐中熔煉，但爐內(nèi)燃燒區(qū)與周圍溫度差別較大，因而能量耗費(fèi)大，熱能消耗也較大。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種節(jié)能，綜合利用效果顯著，污染少，封閉式結(jié)構(gòu)的新型制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下本新型是制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)設(shè)備，其主要依據(jù)為2000℃CaCO3＋C┈→CaC2＋CO＋CO2CaC2＋H2O┄→C2H2＋Ca(OH)2本實(shí)用新型由原料粉碎裝置、等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室、氣固分離裝置三部分組成。原料粉碎裝置為公用粉碎機(jī)，其粉碎粒度為100目－250目。等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室由等離子體噴槍、小反應(yīng)室、驟冷裝置、反應(yīng)室、觀察窗組成。煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室頸部安裝有粉料噴嘴。反應(yīng)室是不銹鋼筒為外套的封閉式結(jié)構(gòu)，內(nèi)附有隔熱層。等離子體噴槍安裝在反應(yīng)室的上端中央與小反應(yīng)室同心。小反應(yīng)室安裝在反應(yīng)室內(nèi)壁頂部中央，與噴槍口相連接。驟冷裝置為蛇形冷卻銅水管，環(huán)繞式安裝在煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室內(nèi)壁上。反應(yīng)室下部直徑漸小成圓錐形，形成分離筒，底部中央開一出口，生成物碳化鈣進(jìn)入氣固分離裝置。
氣固分離裝置由公知的乙炔發(fā)生器、淋水設(shè)備、殘?jiān)占鹘M成。
工作過(guò)程如下使用原煤和石灰石作為原料，將其粉碎至100目－250目，原料粉重量配比為煤石灰石為1.0－1.40.8－1.0，按粉料粒度選擇送粉流量和壓力0.02－0.1MPa／cm2，使粉料通過(guò)安裝在反應(yīng)室頸部的4－8個(gè)噴嘴直接射入到反應(yīng)室中等離子體噴槍形成的等離子體流柱中。噴槍電壓為100－150V，電流為400－500A，氣量為2－4m3／h。反應(yīng)室溫度為2000－2500℃，反應(yīng)時(shí)間為5毫秒以上。經(jīng)裂解與合成反應(yīng)可生成碳化鈣。反應(yīng)室排出的高溫氣固混合物經(jīng)反應(yīng)室下部的分離筒后，固體物從下口排出進(jìn)入乙炔發(fā)生器，經(jīng)淋水后可在乙炔發(fā)生器中生成乙炔氣?；旌蠚怏w經(jīng)排氣管排出，它可直接推動(dòng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)發(fā)電，商用等用途。反應(yīng)生成的高溫氣固混合物經(jīng)過(guò)蛇形驟冷裝置可急驟冷卻，以防止逆反應(yīng)發(fā)生。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為1.可直接把煤和石灰石材料作為原料，減少了煉焦和煅燒的中間過(guò)程，簡(jiǎn)化了工藝。2.反應(yīng)區(qū)控制在等離子體弧焰中，充分利用了等離子體高溫、高反應(yīng)速率的特點(diǎn)，大大節(jié)省了能源。3.設(shè)備是封閉式的，因此對(duì)環(huán)境污染小，有利于環(huán)境保護(hù)。4.綜合利用效果顯著，氣固分離后，固體部分用于制造乙炔氣，氣體部分可直接用于推動(dòng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)或商用。5.降低了成本，擴(kuò)大了煤的利用深度。6.裝置體積小，簡(jiǎn)單易造，易于推廣。
本實(shí)用新型有如下附圖


圖1等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器正視圖圖2工作流程圖圖中1為等離子體噴槍，2為粉料噴嘴，3為觀察窗，4驟冷裝置，5為不銹鋼外套，6為不銹鋼內(nèi)壁，7為氣固分離筒，8為固體物出口，9為排氣管，10為反應(yīng)室，11為小反應(yīng)室，圖2中12為原料，13為粉碎裝置，14為等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，15為固氣分離裝置，16為儲(chǔ)氣罐，氣體供燃?xì)獍l(fā)電機(jī)或商用，17為乙炔發(fā)生器。
實(shí)施例本實(shí)用新型的原料粉碎裝置13采用已知粉碎機(jī)，要求其粉碎粒度為100－250目，等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室由不銹鋼內(nèi)壁6、不銹鋼外套5做成圓筒形，內(nèi)外壁之間安裝有驟冷裝置4，即蛇形冷卻銅水管，在不銹鋼外套5外安裝有圓筒形金屬板外殼，它與外套5之間填充有保護(hù)材料，在反應(yīng)室10下部圓筒直徑漸小，形成固氣分離裝置15，即分離筒7，在筒的底部有一固體物出口8，排氣管9與反應(yīng)室10相連，氣體部分由此排出，在反應(yīng)室頸部側(cè)面安裝有4個(gè)粉料噴嘴2，要求送粉流量壓力為0.08MPa／cm2。等離子體噴槍1安裝在反應(yīng)室10的上端中央與小反應(yīng)室11同心，噴槍電壓為120V，電流450A，氣量為2m3／h。小反應(yīng)室11安裝在煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室頂部中央，與噴槍口相接。固體物出口8與乙炔發(fā)生器17相連，制造乙炔氣。排氣管9與儲(chǔ)氣罐16連接，氣體供燃?xì)獍l(fā)電等用。
權(quán)利要求1.一種制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器包括原料粉碎裝置(13)、乙炔發(fā)生器(17)、儲(chǔ)氣罐(16)、金屬外殼、觀察窗(3)、排氣管(9)、固體物出口(8)，其特征在于煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室頸部安裝有粉料噴嘴(2)，等離子體噴槍(1)安裝在反應(yīng)室(10)的上端中央與小反應(yīng)室(11)同心，小反應(yīng)室(11)安裝在反應(yīng)室(10)內(nèi)壁頂部中央與噴槍口相連接，驟冷裝置(4)環(huán)繞式安裝在煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室不銹鋼內(nèi)壁(6)上，反應(yīng)室(10)下部直徑漸小，成圓錐形，形成氣固分離筒(7)，反應(yīng)室(10)底部中央開一出口為固體物出口(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于等離子體噴槍(1)的額定電壓為100－150V，電流為400－500A，氣量為2－4m3／h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于粉料噴嘴(2)安裝在反應(yīng)室頸部側(cè)面4－8個(gè)，送粉流量壓力為0.02－0.1MPa／cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳化鈣的等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于驟冷裝置(4)為環(huán)繞在不銹鋼內(nèi)壁(6)上的蛇形銅冷卻水管。
專利摘要一種用等離子體使煤和石灰石生成碳化鈣或乙炔的裝置，由原料粉碎系統(tǒng)、等離子體煤轉(zhuǎn)化反應(yīng)室、氣固分離系統(tǒng)組成。本裝置充分利用了等離子體高溫、高反應(yīng)速率的特點(diǎn)，使煤和石灰石在裝置中直接反應(yīng)生成碳化鈣，減少了原煤煉焦和石灰石煅燒這一中間工藝過(guò)程。本裝置能量綜合利用效率高，可連續(xù)生產(chǎn)，自動(dòng)控制產(chǎn)品，成本比傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品成本低，裝置體積小，簡(jiǎn)單易造，極易推廣。
文檔編號(hào)C01B31/00GK2185748SQ9420560
公開日1994年12月21日 申請(qǐng)日期1994年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月30日
發(fā)明者王忠義, 金宗君 申請(qǐng)人:核工業(yè)西南物理研究院