素有“有機化工之母”美稱的乙炔，是目前世界上有機化工產品最基礎的原料之一。

目前，我國90%以上的乙炔通過電石法獲得。傳統電石法工藝依賴于煤炭和石灰石資源，是一個高耗能、高污染的過程。熱等離子體煤裂解一步法制乙炔是一項清潔高效的煤基乙炔生產技術，同時區別于眾多的煤轉化利用途徑，成為不耗水的獨特煤轉化技術。

等離子體煤制乙炔過程的研究開始于二十世紀六十年代，1980年前后美國AVCO公司完成了1MW中試規模試驗，初步證實了過程的工業可行性。

從2001年開始，新疆天業集團有限公司聯合復旦大學、中科院等離子體所研發2MW氫等離子體炬，清華大學化學工程系教授程易課題組于2006年加入合作，與新疆天業共同研發大型兆瓦級熱等離子體反應裝置。

在他們的努力下，解決了煤粉與氫等離子體高效混合設計以及影響裝置長周期穩定運行的反應器結焦問題，在新疆石河子市建成了國際上最大規模的5MW熱等離子體煤制乙炔工業中試裝置。整套裝置在自主、正常開停車的情況下，單次操作實現連續聯動運行75小時以上，裂解氣流量和乙炔收率達到經濟性要求。

在近10年的產學研合作過程中，程易課題組攻堅了數項關鍵工程技術：針對此類極端條件下的氣固混合問題，課題組提出了用扁平噴嘴替代常規圓噴嘴的新型設計，并通過多相計算流體力學數值模擬，結合中試現場的冷態實驗，不斷優化噴嘴的設計方案，大幅提高了反應器效率，使煤轉化率從最初的20%提高到40%以上，產品氣中乙炔的體積濃度由6.5%最高提高到12%，接近該操作條件下乙炔的熱力學平衡濃度。

程易說，為準確揭示毫秒級煤粉裂解特性，課題組建立了煤粉顆粒內部傳熱模型，并耦合了包含煤質分子結構特征的脫揮發分動力學模型，揭示了不同煤種顆粒與超高溫熱流體毫秒級、大溫差接觸過程中煤粉內部的溫度梯度對脫揮發分的敏感影響。

隨后，課題組將上述顆粒尺度模型全面集成高溫湍流氣固反應流動，開創性地建立了描述煤粉熱解行為的跨尺度反應流動通用模型，理論指導了國際最大規模5MW熱等離子體煤制乙炔裝置的噴嘴設計和反應器結構優化，促進了工業中試取得突破性成果。

程易介紹，課題組自主研發了實驗室熱等離子體反應器系統，揭示了若干典型煤種以及煤焦油/瀝青質/氣、液態烴等毫秒級熱化學轉化規律，比較了超高溫條件下煤的慢速、快速和極速升溫過程不同的熱解行為，建立了原料優選的實驗科學基礎和原則。

2009年，由新疆兵團科技局組織專家組鑒定，鑒定意見為該裝置是“國際上最大規模的等離子體裂解煤制乙炔工業性試驗裝置，從原理、經濟性和工程應用上具有可行性，擁有自主知識產權，是先進乙炔生產技術，處于國際領先水平”。目前，運行的最好指標與電石法乙炔相比，總能耗可節省30%，原煤消耗節省約50%，同時該過程還副產大量的氫氣。

2014年，中國成達工程有限公司與清華大學和新疆天業合作，對此技術進行了萬噸級工業裝置的經濟評估。評估報告稱“按2014年的價格水平，建設規模為年產4萬噸乙炔的熱等離子體煤裂解項目的年均總投資收益率為17.48%，項目全投資所得稅前內部收益率為21.65%，靜態投資回收期為5.94年，含建設期2年，噸乙炔實際生產成本為6960元”，該指標低于電石法工藝噸乙炔成本近1000元、低于天然氣部分氧化法3000元。

與此同時，該課題組的科研工作也獲得了認可和豐收，2013年獲得教育部自然科學獎一等獎以及2014年石化聯合會科技進步獎一等獎；在2013年國際流態化專業會議上，該課題組也受邀作了大會報告。