(04月23日)探索煤基乙炔清洁生产之路加到时间:2015-04-23原文公开发表:2015-04-23人气:9探索煤基乙炔清洁生产之路清华大学程易课题组攻坚煤化工新技术纪实□本报记者马爱平素有有机化工之母美称的乙炔，是目前世界上有机化工产品最基础的原料之一。目前，我国90%以上的乙炔通过电石法取得。传统电石法工艺依赖煤炭和石灰石资源，是一个高耗能、高污染的过程。热等离子体煤降解一步法制乙炔是一项洗手高效的煤基乙炔生产技术，同时区别于众多的煤转化成利用途径，沦为不耗水的独有煤转化成技术。

等离子体煤制乙炔过程的研究开始于二十世纪六十年代，1980年前后美国AVCO公司已完成了1MW中试规模试验，可行性证实了过程的工业可行性。从2001年开始，新疆天业集团有限公司牵头复旦大学、中科院等离子体所研发2MW氢等离子体炬，清华大学化学工程系教授程易课题组于2006年重新加入合作，与新疆天业联合研发大型兆瓦级冷等离子体反应装置。

在他们的希望下，解决问题了煤粉与氢等离子体高效混合设计以及影响装置长周期平稳运营的反应器结焦问题，在新疆石河子市竣工了国际上最大规模的5MW热等离子体煤制乙炔工业中试装置。整套装置在自律、长时间进行驶的情况下，单次操作者构建倒数同步运营75小时以上，裂解气流量和乙炔收率超过经济性拒绝。在近10年的产学研合作过程中，程易课题组攻坚了数项关键工程技术：针对此类极端条件下的气固混合问题，课题组明确提出了用扁平燃烧室替代常规圆燃烧室的新型设计，并通过静电学计算出来流体力学数值仿真，融合中试现场的冷态实验，大大优化燃烧室的设计方案，大幅提高了反应器效率，使煤转化率从最初的20%提升到40%以上，产品气中乙炔的体积浓度由6.5%最低提升到12%，相似该操作者条件下乙炔的热力学均衡浓度。

程易说道，为精确说明了毫秒级煤粉降解特性，课题组创建了煤粉颗粒内部热传导模型，并耦合了包括煤质分子结构特征的干溶解分动力学模型，说明了了有所不同煤种颗粒与超高温热流体毫秒级、大温差认识过程中煤粉内部的温度梯度对干溶解分的脆弱影响。随后，课题组将上述颗粒尺度模型全面构建高温湍流气固反应流动，开创性地创建了叙述煤粉浸渍不道德的跨尺度反应流动标准化模型，理论指导了国际最大规模5MW热等离子体煤制乙炔装置的燃烧室设计和反应器结构优化，增进了工业中试获得突破性成果。

程易讲解，课题组自律研发了实验室热等离子体反应器系统，说明了了若干典型煤种以及煤焦油/沥青质/气、液态烃等毫秒级热化学转化成规律，较为了超高温条件下煤的较慢、较慢和公里／小时加剧过程有所不同的浸渍不道德，创建了原料替代性的实验科学基础和原则。2009年，由新疆兵团科技局的组织专家组检验，检验意见为该装置是国际上最大规模的等离子体降解煤制乙炔工业性试验装置，从原理、经济性和工程应用于上具备可行性，享有自律知识产权，是先进设备乙炔生产技术，正处于国际领先水平。目前，运营的最差指标与电石法乙炔比起，总能耗可节省30%，原煤消耗节省大约50%，同时该过程还副产大量的氢气。

2014年，中国成约工程有限公司与清华大学和新疆天业合作，回应技术展开了万吨级工业装置的经济评估。评估报告称之为按2014年的价格水平，建设规模为年产4万吨乙炔的热等离子体煤降解项目的年均总投资收益率为17.48%，项目仅有投资所得税前内部收益率为21.65%，静态投资回收期为5.94年，不含建设期2年，吨乙炔实际生产成本为6960元，该指标高于电石法工艺吨乙炔成本近1000元、高于天然气部分水解法3000元。与此同时，该课题组的科研工作也取得了接纳和收成，2013年取得教育部自然科学奖一等奖以及2014年石化联合会科技进步奖一等奖；在2013年国际流态化专业会议上，该课题组也应邀不作了大会报告。

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