一种环保炭黑的制造方法技术

一种环保炭黑的制造方法，涉及一种炭黑低耗、环保生产工艺。需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉、喉管、反应室和冷却段，预热装置包括空气预热器和油预热器，造粒装置包括炭黑分级装置、造粒设备和干燥装置，本方法采用了新工艺，与现有技术相比，本发明专利技术通过液化石油气或液化天然气对炭黑烟气进行冷却，使得尾气包含可燃烧物质，能让部分尾气在反应装置循环，代替燃烧油进行燃烧，极大的降低了整个装置的运行成本，提高了整体能量的运用效率，同时避免了燃烧油对炭黑纯度的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种环保炭黑的制造方法
本专利技术涉及一种炭黑的生产制造工艺，尤其涉及一种炭黑低耗、环保生产工艺。
技术介绍
炭黑是一种主要成分为无定形碳的轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物（具有较大的粘附性）。炭黑的应用领域非常广泛，可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂，在工业领域有着重要的作用。传统上，在炭黑生产工艺流程中，空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥。在炭黑生产过程中会消耗大量的能源，比如初始阶段就要充入1000℃的预热气体，在高温热解阶段的温度就需要达到了将近2000℃，随后还需要将炭黑烟气进行降温到900℃左右后才能进行下一步部的炭黑粉体分离工作。整个过程都在大量的消耗能量、浪费能量。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供了一种环保炭黑的制造方法，通过液化石油气或液化天然气对炭黑烟气进行冷却，使得尾气包含可燃烧物质，能让部分尾气在反应装置循环，代替燃烧油进行燃烧，极大的降低了整个装置的运行成本，提高了整体能量的运用效率，同时避免了燃烧油对炭黑纯度的影响。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决，一种环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，还包含以下几个步骤：步骤A）：首先将空气与石油气或天然气喷入燃烧段内混合、燃烧，逐渐升温产生1700℃至2010℃的高温燃烧气流，然后高温燃烧气流流入喉管后在喉管内喷入雾化的原料油，原料油在反应炉室与高温燃烧气流混合后发生不完全燃烧的裂解反应产生炭黑烟气；步骤B）：炭黑烟气在进入冷却段后，在冷却段内喷射液化石油气或液化天然气进行冷却，炭黑烟气经过冷却后温度下降到800℃~1200℃之间，此时炭黑烟气内的裂解反应终止；步骤C）：炭黑烟气从冷却段离开后进入预热装置，炭黑烟气在预热装置内进行热交换使得炭黑烟气的温度下降到230℃~300℃之间，然后炭黑烟气进入炭黑袋滤器，在炭黑袋滤器内炭黑烟气被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤D）：以气体体积百分比计，10%~30%的尾气以燃料气的形式重新进入到反应炉内，当燃料气以稳定的气流进入到反应炉后，停止向燃烧段供应石油气或天然气，让燃料气代替石油气或天然气与空气进行燃烧，形成高温燃烧气流；步骤E）：炭黑粉从炭黑袋滤器离开后依次进入造粒设备和干燥装置形成炭黑颗粒。上述技术方案中，优选的，所述液化石油气或所述的液化天然气为脱硫后的液化石油气或脱硫后的液化天然气。上述技术方案中，优选的，所述石油气或所述天然气为脱硫后的石油气或脱硫后的天然气。上述技术方案中，优选的，所述的原料油包括芳族烃、石油系烃或脂族饱和烃。上述技术方案中，优选的，当反应装置具有多套时，首先启动其中一套反应装置，当此套反应装置稳定运行后，能稳定的向其他套反应装置的反应炉输送原料气时，启动其他套反应装置，用原料气代替石油气或天然气在燃烧段内与空气燃烧形成高温燃烧气流。现有技术中炭黑是空气与燃料油燃烧形成1700℃以上的高温，然后原料油在此温度下的裂解反应中产生的。在大规模工业化生产炭黑时候要消耗大量的燃料油产生极高的热量，由于燃料油不可避免的含有若干杂质，在制造炭黑时杂质会附着在炭黑表面，另外杂质的燃烧也会让尾气会含有不少的氮氧化物，硫化物，碳氧化物等，这些污染物也会附着在炭黑表面，或者提高了尾气的处理难度。为此本专利技术采用装置内热循环的方式，通过反应产生的尾气代替燃料油进行燃烧形成高温让原料油裂解。由于冷却剂采用液化天然气或液化石油气，使得最终的尾气具有可燃物质，使得尾气可以代替燃料油进行燃烧。通过这种方法在整个装置稳定运行后只需要加入原料油和作为冷却剂的液化天然气或液化石油气，使得生产出的炭黑纯度进一步的提高，同时依靠提高内部热效率，进行尾气的热循环，极大的减少了原料的投入，降低了整个生产的成本。公知的，在炭黑的生产过程中原料油的裂解反应在2000℃以上，为了收集炭黑需要将裂解反应后的炭黑烟气进行急速降温，本专利技术采用对炭黑烟气喷射液化石油气或液化天然气的方式对炭黑烟气进行降温，在这个过程中液化石油气或液化天然气的主要物质会发生高温分解反应，在吸走大量热量的同时主要生成氢气、炭黑和一氧化碳，而总的炭黑烟气中包括炭黑、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、水蒸气等等，由于先前阶段就进行了燃烧反应，炭黑烟气内含氧量极低，此时大部分可燃气体不会燃烧，如氢气、一氧化碳等。对炭黑烟气进行过滤分离后形成的尾气中含有大量的可燃烧物质，尾气中只需要一部分，大致为10%~30%的体积量与空气燃烧时产生的热值就能达到2000℃以上高温，为原料油进行裂解绰绰有余，因此可以让部分尾气循环进入反应炉代替燃料油。又因为液化石油气或液化天然气相比燃料油更加纯净，当不使用燃料油燃烧时，还减少了生产过程中产生的杂质。这样不仅产生了可以循环使用的可燃气体，还减少了了氮氧化物，硫氧化物的形成，极大的减少了后期尾气处理的难度，降低了整个炭黑制备流程的成本。当多套装置一块运行时，尾气可以相互燃烧，相互预热，成本降低的作用更加明显。与现有技术相比，本专利技术通过通过液化石油气或液化天然气对炭黑烟气进行冷却，使得尾气包含可燃烧物质，能让部分尾气在反应装置循环，代替燃烧油进行燃烧，极大的降低了整个装置的运行成本，提高了整体能量的运用效率，同时避免了燃烧油对炭黑纯度的影响。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：一种环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，还包含以下几个步骤：步骤A）：首先将空气与石油气或天然气喷入燃烧段内混合、燃烧，逐渐升温产生1700℃至2010℃的高温燃烧气流，然后高温燃烧气流流入喉管后在喉管内喷入雾化的原料油，原料油在反应炉室与高温燃烧气流混合后发生不完全燃烧的裂解反应产生炭黑烟气；所述石油气或所述天然气为脱硫后的石油气或脱硫后的天然气。所述的原料油包括芳族烃、石油系烃或脂族饱和烃。步骤B）：炭黑烟气在进入冷却段后，在冷却段内喷射液化石油气或液化天然气进行冷却，炭黑烟气经过冷却后温度下降到800℃~1200℃之间，此时炭黑烟气内的裂解反应终止；所述液化石油气或所述的液化天然气为脱硫后的液化石油气或脱硫后的液化天然气。步骤C）：炭黑烟气从冷却段离开后进入预热装置，炭黑烟气在预热装置内进行热交换使得炭黑烟气的温度下降到230℃~300℃之间，然后炭黑烟气进入炭黑袋滤器，在炭黑袋滤器内炭黑烟气被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤D）：以气体体积百分比计，10%~30%的尾气以燃料气的形式重新进入到反应炉内，当燃料气以稳定的气流进入到反应炉后，停止向燃烧段供应石油气或天然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，其特征为还包含以下几个步骤：步骤A）：首先将空气与石油气或天然气喷入燃烧段内混合、燃烧，逐渐升温产生1700℃至2010℃的高温燃烧气流，然后高温燃烧气流流入喉管后在喉管内喷入雾化的原料油，原料油在反应炉室与高温燃烧气流混合后发生不完全燃烧的裂解反应产生炭黑烟气；步骤B）：炭黑烟气在进入冷却段后，在冷却段内喷射液化石油气或液化天然气进行冷却，炭黑烟气经过冷却后温度下降到800℃~1200℃之间，此时炭黑烟气内的裂解反应终止；步骤C）：炭黑烟气从冷却段离开后进入预热装置，炭黑烟气在预热装置内进行热交换使得炭黑烟气的温度下降到230℃~300℃之间，然后炭黑烟气进入炭黑袋滤器，在炭黑袋滤器内炭黑烟气被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤D）：以气体体积百分比计，10%~30%的尾气以燃料气的形式重新进入到反应炉内，当燃料气以稳定的气流进入到反应炉后，停止向燃烧段供应石油气或天然气，让燃料气代替石油气或天然气与空气进行燃烧，形成高温燃烧气流；步骤E）：炭黑粉从炭黑袋滤器离开后依次进入造粒设备和干燥装置形成炭黑颗粒。...

【技术特征摘要】
1.一种环保炭黑的制造方法，需要利用反应装置、预热装置和造粒装置，反应装置包括反应炉，反应炉包括燃烧段、喉管、反应室和冷却段，造粒装置包括炭黑袋滤器、造粒设备和干燥装置，其特征为还包含以下几个步骤：步骤A）：首先将空气与石油气或天然气喷入燃烧段内混合、燃烧，逐渐升温产生1700℃至2010℃的高温燃烧气流，然后高温燃烧气流流入喉管后在喉管内喷入雾化的原料油，原料油在反应炉室与高温燃烧气流混合后发生不完全燃烧的裂解反应产生炭黑烟气；步骤B）：炭黑烟气在进入冷却段后，在冷却段内喷射液化石油气或液化天然气进行冷却，炭黑烟气经过冷却后温度下降到800℃~1200℃之间，此时炭黑烟气内的裂解反应终止；步骤C）：炭黑烟气从冷却段离开后进入预热装置，炭黑烟气在预热装置内进行热交换使得炭黑烟气的温度下降到230℃~300℃之间，然后炭黑烟气进入炭黑袋滤器，在炭黑袋滤器内炭黑烟气被分离过滤为炭黑粉和尾气；步骤D）：以气体体积百分比计，10%~30%的尾气...

【专利技术属性】
技术研发人员：周银春，黄锡甫，朱社教，
申请(专利权)人：宁波德泰化学有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33