專利名稱：一種炭黑尾氣處理裝置、方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種炭黑尾氣處理技術(shù)，特別涉及一種炭黑尾氣的脫水凈化處理。
背景技術(shù)：
炭黑尾氣是炭黑生產(chǎn)過程中排放的含可燃成分的低熱值有害氣體，尾氣中的CO、H2> CmHn, H2S等氣體直接排放到空氣中將對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前，國內(nèi)對炭黑尾氣的處理主要有以下兩種途徑。一種途徑是焚燒爐焚燒后直接高空排放，這種辦法雖然基本達(dá)到環(huán)保要求，但沒有有效利用熱源，尾氣低位發(fā)熱值約為5lOKcal/Nm3 630Kcal/Nm3 (炭黑尾氣低位發(fā)熱值隨生產(chǎn)的炭黑品種不同而不同)，經(jīng)濟(jì)性不好。另一種通過鍋爐燃燒，生產(chǎn)蒸汽供生產(chǎn)、生活用或者帶動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，經(jīng)濟(jì)性較好，但高濕炭黑尾氣含水量約為38% 41%，尾氣低位發(fā)熱值約為510Kcal/Nm3 630Kcal/Nm3 (炭黑尾氣成分隨生產(chǎn)的炭黑品種不同而不同)，燃燒溫度低，尾氣燃燒不完全，熱利用效率低，設(shè)備和管道腐蝕嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的之一在于針對上述存在的問題，提供一種全新的炭黑尾氣處理裝置，對炭黑尾氣進(jìn)行脫水、凈化處理，提高炭黑尾氣品質(zhì)和熱值。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的
一種炭黑尾氣處理裝置，包括依次連接的炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)、脫水塔和脫水尾氣風(fēng)機(jī)，所述炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)與脫水塔下部相連，脫水塔上部還連接有噴淋水泵，脫水塔下部還連接有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，所循環(huán)水冷卻系統(tǒng)還與噴淋水泵連接，所述脫水塔從上至下依次包括除沫器、液體分布器、氣液分布器和氣體初始分布器；
除沫器優(yōu)選采用高效型絲網(wǎng)除沫器，用于分離脫水塔中尾氣夾帶的液滴，保證傳質(zhì)效率，改善尾氣品質(zhì)；液體分布器優(yōu)選采用重力型環(huán)槽式分布器，液體分布器能夠保證從噴淋水泵的進(jìn)液均勻地分布在氣液分布器中，并且避免了進(jìn)料與上升氣體直接接觸，從而減少氣體的霧沫夾帶；氣液分布器優(yōu)選采用槽盤式氣液分布器，提高了物料通過能力和降低壓降，強化了淋降傳質(zhì)傳熱功能，長方形升氣管使氣液分布均勻，減少噴淋孔數(shù)，提高了其抗堵性能；氣體初始分布器保證了炭黑尾氣進(jìn)塔穩(wěn)定，提高了炭黑尾氣分布均勻，降低了液體夾帶和壓力降。作為優(yōu)選，在所述脫水塔內(nèi)設(shè)置輕質(zhì)規(guī)整填料，比如輕質(zhì)陶瓷規(guī)整填料，輕質(zhì)規(guī)整填料具有比重輕、抗壓強度好、抗腐蝕、抗老化、耐溫度高、填料比表面大，傳質(zhì)效果優(yōu)越、通氣量大、阻力小、壓降低等性能。作為優(yōu)選，在所述脫水塔上還設(shè)置有蒸汽吹掃裝置。蒸汽吹掃裝置除去脫水塔內(nèi)填料表面的炭黑粉塵和其它雜質(zhì)，保證填料傳熱傳質(zhì)效果。作為優(yōu)選，在脫水塔和炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)之間設(shè)有電動水封閘閥。尾氣處理裝置故障時，電動水封閘閥自動切斷尾氣，保證整個尾氣系統(tǒng)安全。
作為優(yōu)選，在脫水塔與脫水尾氣風(fēng)機(jī)之間設(shè)置旋風(fēng)分離器，可以進(jìn)一步除去炭黑尾氣中水滴和粉塵，進(jìn)一步提高了炭黑尾氣品質(zhì)。作為優(yōu)選所述脫水尾氣風(fēng)機(jī)采用羅茨風(fēng)機(jī)。本發(fā)明的發(fā)明目的之二在于，提高上述裝置進(jìn)行炭黑尾氣處理的方法，采用的技術(shù)方案為控制脫水塔的炭黑尾氣進(jìn)口壓力為2. 5 3. 5kPa，脫水塔的炭黑尾氣出口壓力為O. 5 1. 5kPa，脫水塔的炭黑尾氣出口溫度35 45°C，噴淋水泵出口溫度29 33°C，噴淋水泵出口壓力O. 3 O. 4MPa，脫水塔出水溫度38 42°C，脫水塔液位1400 1600mm，尾氣流量30000 50000 NmVh0通過以上主要參數(shù)的控制使炭黑尾氣從一個過飽和狀態(tài)(炭黑尾氣溫度200 220°C)進(jìn)入另一個過飽和狀態(tài)(炭黑尾氣溫度35 45°C)，尾氣中的水蒸氣開始以露點的形式從炭黑尾氣中分離出來變成液態(tài)水，炭黑尾氣得到脫水凈化。本發(fā)明的發(fā)明目的之三在于，提高上述裝置及方法的應(yīng)用，采用的技術(shù)方案為經(jīng)過處理的尾氣通入焦?fàn)t裝置作為焦?fàn)t燃料。作為優(yōu)選，處理炭黑尾氣時還在脫水尾氣風(fēng)機(jī)后面依次設(shè)置氣柜和排壓機(jī)，排壓機(jī)出口與焦?fàn)t裝置。氣柜的設(shè)置主要是保證尾氣穩(wěn)定供應(yīng)，減少供氣波動，排壓機(jī)保證尾氣輸送壓力穩(wěn)定，保證焦?fàn)t燃燒穩(wěn)定，提高燃燒熱效率。作為優(yōu)選，在所述脫水尾氣風(fēng)機(jī)與氣柜之間還設(shè)置有水封，這樣可以排出尾氣管道中的冷凝水，同時保證尾氣輸送系統(tǒng)安全。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明開發(fā)的炭黑尾氣處理技術(shù)和裝備，可有效脫除炭黑尾氣中的大量水分，提高炭黑尾氣的熱值，并降低尾氣露點，減輕對設(shè)備的腐蝕，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。本發(fā)明技術(shù)還脫除了炭黑粉塵等有害物質(zhì)，提高了炭黑尾氣的品質(zhì)，符合國家的節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)政策，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。本發(fā)明將脫水、凈化處理后炭黑尾氣替換焦?fàn)t的回爐煤氣，燃燒脫水炭黑尾氣對焦?fàn)t進(jìn)行加熱。替換出的高熱值回爐煤氣外供城市，達(dá)到資源的有效和循環(huán)利用。本發(fā)明的裝置和工藝具有處理能力大、節(jié)能降耗、裝置連續(xù)穩(wěn)定運行周期長等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記1為脫水塔；2為氣體初始分布器；3為氣液分布器；4為液體分布器；5為除沫器；6為旋風(fēng)分離器；7為噴淋水泵；8為炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)；9為羅茨風(fēng)機(jī)；10為蒸汽吹掃裝置；11為循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；12為水封；13為氣柜；14為排壓機(jī)；15為焦?fàn)t裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1 : 如圖1所示，一種炭黑尾氣脫水裝置，按尾氣流動方向依次設(shè)置炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)8、脫水塔1、旋風(fēng)分離器6、羅茨風(fēng)機(jī)9、水封12、氣柜13、排壓機(jī)14和焦?fàn)t裝置15，按水流動方向依次設(shè)置噴淋水泵7、液體分布器4、氣液分布器3、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)11,脫水塔I內(nèi)從上至下依次包括除沫器5、液體分布器4、氣液分布器3和氣體初始分布器2 ;炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)8與脫水塔I下部的氣體初始分布器2相連，噴淋水泵7與液體分布器4相連，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)11包括冷卻塔和冷卻池，冷卻塔的進(jìn)口端與脫水塔下部相連，冷卻塔的出口端與冷卻池相連，冷卻池再與噴淋水泵7相連，循環(huán)冷卻水由噴水冷卻池經(jīng)噴淋水泵7加壓后送到炭黑尾氣脫水塔I頂端經(jīng)霧化后噴入，噴淋水與炭黑尾氣傳質(zhì)和傳熱后，溫度升高，經(jīng)脫水塔I下部排入冷卻塔匯集到冷卻池冷卻后循環(huán)使用。實施例2
一種炭黑尾氣處理方法及應(yīng)用工藝，包括以下主要步驟
(O開啟炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)8和噴淋水泵7，高溫炭黑尾氣通過氣體初始分布器2與經(jīng)過液體分布器4進(jìn)行分布的噴淋水進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，脫水后炭黑尾氣經(jīng)除沫器5進(jìn)入旋風(fēng)分離器6，脫水塔的炭黑尾氣進(jìn)口壓力為2. 5kPa，脫水塔的炭黑尾氣出口壓力為O. 5kPa，噴淋水泵出口溫度29°C，噴淋水泵出口壓力O. 3MPa，脫水塔出水溫度38 °C，脫水塔液位1400mm ；
(2)啟動旋風(fēng)分離器6，排除炭黑粉塵和水滴；
(3)調(diào)整噴淋水流量、壓力和尾氣流量、壓力，使脫水塔I出口尾氣溫度控制在45°C左
右；
(4)啟動羅茨風(fēng)機(jī)9，脫水后炭黑尾氣輸送至氣柜13，通過羅茨風(fēng)機(jī)9控制尾氣輸送壓力，保證尾氣穩(wěn)定輸送；
(5)啟動氣體排壓機(jī)14將脫水炭黑尾氣送至焦?fàn)t裝置15作為焦?fàn)t燃料，置換出高熱值焦?fàn)t回爐煤氣；
脫水炭黑尾氣與發(fā)生爐煤氣(低位發(fā)熱值約為1200kcal/Nm3)摻混燃燒；利用炭黑尾氣對回爐煤氣進(jìn)行調(diào)峰，有利于焦炭質(zhì)量穩(wěn)定；
本實施例的炭黑尾氣為軟質(zhì)炭黑尾氣，處理量為30000Nm3/h，脫水前炭黑尾氣低位發(fā)熱值約為540 630kcal/Nm3(炭黑尾氣低位發(fā)熱值隨生產(chǎn)的軟質(zhì)炭黑品種不同而不同)；脫水后炭黑尾氣低位發(fā)熱值約為910 970kcal/Nm3。實施例3
一種炭黑脫水工藝，包括以下主要步驟
(O開啟炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)8和噴淋水泵7，高溫炭黑尾氣通過氣體初始分布器2與經(jīng)過進(jìn)液分布裝置4進(jìn)行分布的噴淋水進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，脫水后炭黑尾氣經(jīng)除沫器5進(jìn)入旋風(fēng)分離器6，脫水塔的炭黑尾氣進(jìn)口壓力為3. 5kPa，脫水塔的炭黑尾氣出口壓力為1. 5kPa，噴淋水泵出口溫度33°C，噴淋水泵出口壓力O. 4MPa，脫水塔出水溫度42°C，脫水塔液位1600mm ；
(2)啟動旋風(fēng)分離器6，排除炭黑粉塵和水滴；
(3)調(diào)整噴淋水流量、壓力和尾氣流量、壓力，使脫水塔I出口尾氣溫度控制在35°C左
右；
(4)啟動羅茨風(fēng)機(jī)9，脫水后炭黑尾氣輸送至氣柜13，通過羅茨風(fēng)機(jī)9控制尾氣輸送壓力，保證尾氣穩(wěn)定輸送；
(5)啟動氣體排壓機(jī)14將脫水炭黑尾氣送至焦?fàn)t裝置15作為焦?fàn)t燃料，置換出高熱值焦?fàn)t回爐煤氣；
脫水炭黑尾氣與少量回爐煤氣(低位發(fā)熱值約為4000kcal/Nm3)摻混燃燒，利用炭黑尾氣對回爐煤氣進(jìn)行調(diào)峰，有利于焦炭質(zhì)量穩(wěn)定；
本實施例的炭黑尾氣為硬質(zhì)炭黑和軟質(zhì)炭黑尾氣混合氣，處理量為50000Nm3/h，脫水前炭黑尾氣低位發(fā)熱值約為520 610kcal/Nm3(炭黑尾氣低位發(fā)熱值隨生產(chǎn)的炭黑品種不同而不同)，脫水后炭黑尾氣低位發(fā)熱值約為910 960kcal/Nm3。實施例4
(O開啟炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)8和噴淋水泵7，高溫炭黑尾氣通過氣體初始分布器2與經(jīng)過進(jìn)液分布裝置4進(jìn)行分布的噴淋水進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，脫水后炭黑尾氣經(jīng)除沫器5進(jìn)入旋風(fēng)分離器6，脫水塔的炭黑尾氣進(jìn)口壓力為3. OkPa，脫水塔的炭黑尾氣出口壓力為1. OkPa,噴淋水泵出口溫度32°C，噴淋水泵出口壓力O. 35MPa，脫水塔出水溫度40°C，脫水塔液位1500mm ；
(2)啟動旋風(fēng)分離器6，排除炭黑粉塵和水滴；
(3)調(diào)整噴淋水流量、壓力和尾氣流量、壓力，使脫水塔I出口尾氣溫度控制在40°C左
右；
(4)啟動羅茨風(fēng)機(jī)9，脫水后炭黑尾氣輸送至氣柜13，通過羅茨風(fēng)機(jī)9控制尾氣輸送壓力，保證尾氣穩(wěn)定輸送；
(5)啟動氣體排壓機(jī)14將脫水炭黑尾氣送至焦?fàn)t裝置15作為焦?fàn)t燃料，置換出高熱值焦?fàn)t回爐煤氣；
脫水炭黑尾氣與少量回爐煤氣(低位發(fā)熱值約為4000kcal/Nm3)摻混燃燒，利用炭黑尾氣對回爐煤氣進(jìn)行調(diào)峰，有利于焦炭質(zhì)量穩(wěn)定；
本實施例的炭黑尾氣為硬質(zhì)炭尾氣，處理量為40000Nm3/h，脫水前炭黑尾氣低位發(fā)熱值約為510 600kcal/Nm3(炭黑尾氣低位發(fā)熱值隨生產(chǎn)的硬質(zhì)炭黑品種不同而不同)，脫水后炭黑尾氣低位發(fā)熱值約為890 950kcal/Nm3。
權(quán)利要求
1.一種炭黑尾氣處理裝置，其特征在于包括依次連接的炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)、脫水塔和脫水尾氣風(fēng)機(jī)，所述炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)與脫水塔下部相連，脫水塔上部還連接有噴淋水泵，脫水塔下部還連接有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，所述循環(huán)水冷卻系統(tǒng)還與噴淋水泵連接，所述脫水塔從上至下依次包括除沫器、液體分布器、氣液分布器和氣體初始分布器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述炭黑尾氣處理裝置，其特征在于在所述脫水塔內(nèi)設(shè)置輕質(zhì)規(guī)整填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述炭黑尾氣處理裝置，其特征在于在所述脫水塔上還設(shè)置有蒸汽吹掃裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述炭黑尾氣處理裝置，其特征在于在脫水塔和炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)之間設(shè)有電動水封閘閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述炭黑尾氣處理裝置，其特征在于在脫水塔與脫水尾氣之間設(shè)置旋風(fēng)分離器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述炭黑尾氣處理裝置，其特征在于所述脫水尾氣風(fēng)機(jī)為羅茨風(fēng)機(jī)。
7.采用權(quán)利要求1-6任意一項的裝置進(jìn)行炭黑尾氣處理的方法，其特征在于控制脫水塔的炭黑尾氣進(jìn)口壓力為2. 5 3. 5kPa，脫水塔的炭黑尾氣出口壓力為O. 5 1. 5kPa，脫水塔的炭黑尾氣出口溫度35 45°C，噴淋水泵出口溫度29 33°C，噴淋水泵出口壓力O.3 O. 4MPa，脫水塔出水溫度38 42°C，脫水塔液位1400 1600mm。
8.權(quán)利要求7所述的方法處理后的尾氣的應(yīng)用，其特征在于經(jīng)過處理的尾氣通入焦?fàn)t裝置作為焦?fàn)t燃料。
9.權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于處理炭黑尾氣時還在脫水尾氣風(fēng)機(jī)后面依次設(shè)置氣柜和排壓機(jī)，排壓機(jī)出口與焦?fàn)t裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于在所述脫水尾氣風(fēng)機(jī)與氣柜之間還設(shè)置有水封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種炭黑尾氣處理裝置、方法及其應(yīng)用，裝置包括依次連接的炭黑尾氣加壓風(fēng)機(jī)、脫水塔和脫水尾氣風(fēng)機(jī)，脫水塔上部還連接有噴淋水泵，脫水塔下部還連接有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，所述循環(huán)水冷卻系統(tǒng)還與噴淋水泵連接，所述脫水塔從上至下依次包括除沫器、液體分布器、氣液分布器和氣體初始分布器，本發(fā)明的裝置可有效脫除炭黑尾氣中的大量水分，提高炭黑尾氣的熱值，并降低尾氣露點，減輕對設(shè)備的腐蝕，還脫除了炭黑粉塵等有害物質(zhì)，提高了炭黑尾氣的品質(zhì)，符合國家的節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)政策，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，本發(fā)明還將處理后炭黑尾氣替換焦?fàn)t的回爐煤氣，替換出的高熱值回爐煤氣外供城市，達(dá)到資源的有效和循環(huán)利用。
文檔編號B01D53/18GK103007696SQ20131000168
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者羅明華, 賀俊, 周曉東, 代越 申請人:中橡集團(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計院