【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于炭黑生产，具体涉及一种煤焦油制备炭黑的清洁生产方法。
技术介绍
1、煤焦油主要通过煤热解炭化过程获得，是炼焦过程中的副产物，其产量占炉内煤的3%-5%。煤焦油中含有多种有毒有害物质，如多环芳烃、苯系物质等，具有稳定性差、热值低、馏分重、质量差等特点，尤其金属和沥青质量和含量均比较高，煤焦油的综合化学分析及利用是一项艰巨任务。煤焦油是以芳香烃为主的有机混合物，炭黑生产对原料油的质量要求是芳烃含量要高、相关指数(bmci)≥120，杂质、沥青类和胶质要少。煤焦油的馏出油主要有蒽油（包括一蒽油和二蒽油）、防腐油（杂酚油）等，其芳烃含量高，芳烃可通过对煤焦油的蒸馏制取，因此，煤焦油和其馏分蒽油是理想的炭黑生产原材料。
2、炭黑生成要经历两个阶段，即成核和脱氢（增长）。成核过程是指输入反应炉的原料烃类被加热到引发自由基的反应温度后，生成复杂的分子，当这种高分子的量达到一定极限时，它们就缩合成晶核，这些晶核仅占生成的碳的很小一部分，其余的烃脱氢而生成高分子，然后高分子进一步在晶核表面缩合而形成晶核增长。炭黑反应的两个阶段有不同的能级，成核过程决定粒子的大小，两个阶段炭黑的结构都在形成。煤焦油、纯氧以及焦油加工生产的蒽油等现有资源进行炭黑生产，降低了生产成本，是煤焦油综合利用、提高煤焦油附加值最有效、最经济的途径，既创造了一定的经济效益，又达到了变废为宝的目的。申请号为cn202311084347 .4是通过低氮燃烧改造技术降低尾气焚烧炉初始氮氧化物生成量，炭黑高温干燥气通进入中高温scr脱硝装置深度脱硝并通过脱硝，
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺，具体是将预热的空气、煤气或炭黑尾气送入到反应炉燃烧段，产生高温湍流环境后喷入预热的煤焦油，在反应炉的喉管段，高温燃烧气体与雾化的煤焦油液滴充分混合，开始初步裂解反应，随后，煤焦油在衬有耐火材料的反应炉的反应段继续进行反应或裂解，生成炭黑和炭黑烟气，在反应炉的急冷段，冷却装置将反应产物快速冷却，终止裂解反应，冷却后的产物经过反应炉锥段、停留段后进入空气预热器用于预热空气后，进入余热锅炉与水换热，再进入旋风分离器进行炭黑和炭黑烟气分离，炭黑烟气输送至电滤分离器再分离炭黑，分离获得的炭黑进入炭黑储罐，罐内的粉状炭黑进行造粒干燥，制成圆球形炭黑，炭黑烟气进入炭黑尾气净化系统进行净化。
2、所述进入空气预热器的反应产物温度为600-900℃，进入余热锅炉的反应产物温度为300-500℃，预热后煤焦油温度为150-200℃。
3、完成上述煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺的装置包括空气罐、气罐、风机ⅰ、风机ⅱ、煤焦油罐、煤焦油泵、反应炉、空气预热器、煤焦油换热器、余热锅炉、旋风分离器、电滤分离器、scr脱硝装置、动力波脱硫装置，其中反应炉由依次连接的炉头、燃烧段、喉管段、反应段、急冷ⅰ段、急冷ⅱ段、锥段、停留ⅰ段、停留ⅱ段组成，喷燃器设置在燃烧段内，急冷ⅰ段、急冷ⅱ段外侧设置有冷却装置；空气罐通过风机ⅰ、空气预热器与反应炉连通，气罐通过风机ⅱ与反应炉连通，煤焦油罐通过煤焦油泵与煤焦油换热器连接，煤焦油换热器与喷燃器连通，空气预热器与反应炉出口连通，空气预热器通过余热锅炉与旋风分离器连通，余热锅炉与煤焦油换热器连通，旋风分离器通过电滤分离器与scr脱硝装置连接，scr脱硝装置通过脱硝引风机与动力波脱硫装置连接，波脱硫装置与脱硫引风机连接，电滤分离器出气口与气罐连通。
4、通过采用旋风分离装置+电滤分离器进行炭黑的收集，可以有效地从烟气中分离出炭黑。这两种方法的联用可以在不同的粒径范围内收集颗粒物，从微小的颗粒到较大的颗粒都可以有效地收集。通过收集炭黑尾气中的固体颗粒物，可以减少这些颗粒物直接释放到大气中的数量。这有助于降低空气污染的程度，保护环境和人类健康。同时，后续选用scr脱硝装置深度脱硝并通过脱硝引风机送入动力波脱硫装置，引风机送入后端脱硫装置，将洗涤液喷入气流，使洗涤液和气体的动量达到平衡，从而在气体的必经之路上产生一个泡沫区，该区为一强烈的湍流区域，液体表面积大而且迅速更新，可达到有效脱除颗粒和清除气态污染物的净化目的。
5、所述电滤分离器包括壳体，壳体内设置有电晕电极，多个电滤布设置在电晕电极上，电滤布为ti、fe、cu、ni、al金属滤布中的一种或几种，所述电晕电极为中心骨刺状电极、线状电极、双区柱状电极、锥形栅状电极中的一种。
6、所述scr脱硝装置为设置有填料层的罐体，填料层中填料为脲甲醛、氨基硅油、氨基胺中的一种。
7、所述动力波脱硫装置包括壳体，壳体顶部设置有尾气进口、尾气出口，尾气进口下方设置有进口管，进口管底端出口处设置有大口径逆向喷头，大口径逆向喷头通过管道与循环泵连通，循环泵与壳体连通，壳体内设置有带孔的上挡板）、带孔的下挡板并位于尾气出口（31）下方的进口管一侧，壳体底部设置有吸收液，吸收液为烧碱、石灰石、氨水、海水、氢氧化镁中的一种或几种。
8、本专利技术方法的优点和技术效果：
9、本专利技术将反应炉燃烧后产生的炭黑烟气经空气预热器预热空气，预热后空气送至反应炉的燃烧室，换热后炭黑烟气对余热锅炉中水加热，热水或水蒸气用于煤焦油预热，然后送至反应炉，实现炭黑烟气余热的利用，有利于提高炭黑热量的回收率以及强化炭黑反应条件，提高尾气热值。同时，降低反应炉进行炭黑反应时所需燃烧的燃料，降低成本。与现有技术相比，本专利技术炭黑收集系统采用旋风分离器+电滤分离器，与普通的袋式除尘器相比，电滤除尘器适用于处理高温、高湿度、腐蚀性气体等各种不同性质的颗粒物，具有较好的适应性。相比袋式除尘器能耗较低，不需要额外的压缩空气或机械设备。此外，本专利技术选用动力波脱硫装置进行脱硫除尘，其除尘效率高达99%以上，净化效率高于文丘里、空塔等传统设备，操作弹性较强，可以处理50-100%的气量变化，实现真正的清洁生产工艺。
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1.一种煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺，其特征在于：将预热的空气、煤气或炭黑尾气送入到反应炉燃烧段，产生高温湍流环境后喷入预热的煤焦油，在反应炉的喉管段，高温燃烧气体与雾化的煤焦油液滴充分混合，开始初步裂解反应，随后，煤焦油在衬有耐火材料的反应炉的反应段继续进行反应或裂解，生成炭黑和炭黑烟气，在反应炉的急冷段，冷却装置将反应产物快速冷却，终止裂解反应，冷却后的产物经过反应炉锥段、停留段后进入空气预热器用于预热空气后，进入余热锅炉与水换热，再进入旋风分离器进行炭黑和炭黑烟气分离，炭黑烟气输送至电滤分离器再分离炭黑，分离获得的炭黑进入炭黑储罐，罐内的粉状炭黑进行造粒干燥，制成圆球形炭黑，炭黑烟气进入炭黑尾气净化系统进行净化。
2.根据权利要求1所述的煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺，其特征在于：进入空气预热器的反应产物温度为600-900℃，进入余热锅炉的反应产物温度为300-500℃，预热后煤焦油温度为150-200℃。
3.完成权利要求1所述的煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺的装置，其特征在于：包括空气罐（1）、气罐（2）、风机Ⅰ（3）、风机Ⅱ（4）、煤焦油罐（5）
4.根据权利要求3所述装置，其特征在于：电滤分离器（12）包括壳体，壳体内设置有电晕电极（18），多个电滤布（17）设置在电晕电极上，电滤布为Ti、Fe、Cu、Ni、Al金属滤布中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述装置，其特征在于：SCR脱硝装置（13）为设置有填料层（19）的罐体，填料层（19）中填料为脲甲醛、氨基硅油、氨基胺中的一种。
6.根据权利要求3所述装置，其特征在于：动力波脱硫装置（15）包括壳体，壳体顶部设置有尾气进口（30）、尾气出口（31），尾气进口（30）下方设置有进口管（32），进口管（32）底端出口处设置有大口径逆向喷头（33），大口径逆向喷头（33）通过管道与循环泵（34）连通，循环泵（34）与壳体连通，壳体内设置有带孔的上挡板（35）、带孔的下挡板（36）并位于尾气出口（31）下方的进口管（32）一侧，壳体底部设置有吸收液。
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于：吸收液为烧碱、石灰石、氨水、海水、氢氧化镁中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺，其特征在于：将预热的空气、煤气或炭黑尾气送入到反应炉燃烧段，产生高温湍流环境后喷入预热的煤焦油，在反应炉的喉管段，高温燃烧气体与雾化的煤焦油液滴充分混合，开始初步裂解反应，随后，煤焦油在衬有耐火材料的反应炉的反应段继续进行反应或裂解，生成炭黑和炭黑烟气，在反应炉的急冷段，冷却装置将反应产物快速冷却，终止裂解反应，冷却后的产物经过反应炉锥段、停留段后进入空气预热器用于预热空气后，进入余热锅炉与水换热，再进入旋风分离器进行炭黑和炭黑烟气分离，炭黑烟气输送至电滤分离器再分离炭黑，分离获得的炭黑进入炭黑储罐，罐内的粉状炭黑进行造粒干燥，制成圆球形炭黑，炭黑烟气进入炭黑尾气净化系统进行净化。
2.根据权利要求1所述的煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺，其特征在于：进入空气预热器的反应产物温度为600-900℃，进入余热锅炉的反应产物温度为300-500℃，预热后煤焦油温度为150-200℃。
3.完成权利要求1所述的煤焦油制备炭黑的清洁生产工艺的装置，其特征在于：包括空气罐（1）、气罐（2）、风机ⅰ（3）、风机ⅱ（4）、煤焦油罐（5）、煤焦油泵（6）、反应炉（7）、空气预热器（8）、煤焦油换热器（9）、余热锅炉（10）、旋风分离器（11）、电滤分离器（12）、scr脱硝装置（13）、动力波脱硫装置（15），其中反应炉（7）由依次连接的炉头（20）、燃烧段（22）、喉管段（23）、反应段（24）、急冷ⅰ段（25）、急冷ⅱ段（26）、锥段（27）、停留ⅰ段（28）、停留ⅱ段（29）组成，喷燃器（21）设置在燃烧段（22）内，急冷ⅰ段（25）、急冷ⅱ段（26）外侧设置有冷却装置；空气罐（1）通过风机ⅰ（3）、...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿广飞，杨怡馨，陈政江，崔庆渊，汤燕波，李志顺成，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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