程炎，颜彬航，李天阳，程易

（清华大学化学工程系，北京 100084）

引 言

乙炔是一种重要的有机化工原料。在我国90%以上的乙炔生产采用传统的电石法[1]。然而，在长期的生产实践中，电石法体现出了许多亟待解决的问题，如生产流程长、资源消耗量大、环境污染严重等，新的生产工艺已经并将进一步取代面临淘汰的电石法。相对于电石法，热等离子体具有高温、高焓和高反应活性的特点，可以实现常规热解手段无法实现的煤到乙炔毫秒级转化过程。

图1 热等离子体煤裂解制乙炔过程流程Fig.1 Schematic diagram of coal pyrolysis process via thermal plasma

等离子体煤裂解制乙炔过程，是清洁高效的煤化工过程。20 世纪60～70年代，Bond 等[2]和Nicholson 等[3]首先提出热等离子体可应用于煤的裂解，并且在等离子体射流反应器中实现了这一清洁的转化工艺。美国AVCO 公司[4-5]则于1985年率先完成了中试规模实验，其操作功率接近1 MW，以水作为淬冷介质时单位生产能耗为 10.5 kW·h·(kg C2H2)-1[4]；同时，AVCO 公司的经济核算表明，以丙烷作淬冷剂时，乙炔的生产成本约为$0.44·(kg C2H2)-1（以1980年经济水平作为计算基准），经济性良好，初步证实了该过程的工业可行性。同一时期，德国Bergbau-Forschung GmbH 公司与Huels 公司[6]合作建成并实验了兆瓦级煤裂解中试装置，其操作功率达到1.25 MW，单位生产能耗为14～16 kW·h·(kg C2H2)-1。研究结果同样表明，等离子体煤裂解过程的技术指标在经济上具有可行性。1996年，通过与俄罗斯的合作，山西三维集团建成了600 kW 级等离子体煤裂解制乙炔中试规模实验装置[7]，该实验装置由于操作稳定性差及反应管结焦堵塞等瓶颈问题，未能进一步开展。……