炭黑尾气的综合利用
提高炭黑尾气利用率,发展循环经济
3 . 因炭黑生产线在 汇合前各 自独立 , 各生产线的尾气压力不一致 , 所以并气前需
平衡尾气压力。 4 .炭 黑滤袋 在生产过程 中有泄漏 的可 能,从烟囱排放可直观监测 ,炭黑全部通过
四、 利 用炭 黑尾气 产生 的循 环经济 模
式
综上所述 , 炭黑生产过程与炼焦生产过 程的循环经济 , 一是炭黑生产过程产生的尾 气可直接作为炼焦过程所需 的加热燃烧气 ,
染, 改善 了环境 ,取得 了良好的环保效益。 另外 ,在经济效益方面 , 为节约生产成本 , 提高生产效率做 出了极大地贡献。黑猫公司
将按照全面、协调 、可持续发展 的要求 ,以
同时炼 焦生产 附产 的尾气一一 焦炉 煤 气 ,一可作为精制生产加热源进行煤焦油分
少, 发热值很低 ,实际着火温度高达 7 0 0  ̄ C 左右 ,同时具有理论燃烧温度较低( 约 1 1 0 0
℃1 、燃烧火焰短 、火焰中心温度低 、化学反 应速度慢 、不易回火 、但易脱 火等特点 。若 排往大气,既浪费能源又污染环境 ,因此对 炭黑尾气的回收利用 ,不仅可减少有害气体 排放 ,同时产生 了良好 的经济效益 ,达到经
风机前的压力 ,避免出现负压 , 负压容易使
尾气中的氧含量升高 , 带来安全隐患 , 另外 , 负压容易造成风机 吸人循环冷却水 , 影 响风
馏; 二可将焦炉煤气作为炭黑生产燃料替代 燃料油、乙烯焦油 ,用于炭黑燃烧室燃烧 , 提供炭黑裂解反应所需的高温 , 通过炭黑生 产燃料方式的工艺技术重大改进 , 大大降低 生产成本 ,吨炭黑燃料成本可下降 1 5 0 元左 右, 同时可解决焦化厂多余煤气外排造成 的 环境污染 。 景德镇焦化工业集 团下属的焦化
炭黑尾气发电的若干问题
炭黑生产中余热综合利用的若干问题孙怀起田丽焕马捷林天津市化工设计院一、前言随着我国改革开放的步骤不断深入,国内工业企业也突飞猛进的发展。
近十年,随着我国国民经济和高速公路的迅速发展、作为汽车工业--我国的支柱产业之一的高速发展从而带动了轮胎工业的快速发展。
汽车轮胎产量以及橡胶消耗量迅速增加。
炭黑作为橡胶制品的补强剂--70%用于生产车用轮胎及轮胎制品、20%用于生产其它橡胶制品如胶皮、皮带、机械及铸造物、胶鞋等,剩余的10%用于生产塑料、墨水、涂料、纸及其它领域。
炭黑的需求量也随之增加。
国内现有炭黑生产厂近百家,总生产能力约90万吨。
炭黑工业是一种高能耗的化工产业,生产炭黑的原料主要是煤焦油和乙烯焦油,这些原料也都可以作为工业燃料,本身也是能源。
故此炭黑生产的节能降耗是很有潜力,很有效益的。
节能对炭黑工业是相当重要。
对于一条年产2万吨硬质炭黑生产线,年消耗原料油(乙烯焦油)3.57万吨,燃料油(煤焦油)0.52万吨,平均原料油单耗1.785吨/吨炭黑,平均燃料油单耗0.26吨/吨炭黑。
二、炭黑生产中节能措施自一九八七年天津炭黑厂引进年产1.5万吨新工艺炭黑生产线投产以来,通过消化、吸收,目前国内已有类似的几十条生产线相继投产。
这些新工艺炭黑生产线具有如下特点:1.采用新型三段式炭黑反应炉,燃料先完全燃烧,产生高温,高速气流,然后从喉管(缩口)处径向喷入原料油,燃料油和原料油均充分雾化,与高温烟气混合良好,燃烧和裂解分开,从而使生产的炭黑表面反应完全,保证了炭黑质量。
2.充分利用过程余热,设置在线空气预热器,使空气予热温度达650℃,再经反应炉夹套进一步加热后入炉。
原料油温度可达280℃,从而强化反应条件,降低一次能源消耗,回收过程产生的二次能源,充分利用了反应烟气显热的45%。
3.炭黑反应生成的尾气为高温低热值(650千卡/Nm3)的可燃气体(其中含Co、H2各10%左右)。
充分利用炭黑尾气的化学能是炭黑生产中余热综合利用的主要课题。
气相法白炭黑尾气吸收工艺流程简介及改进措施
2 气 相 法 白炭 黑 生产 工 艺流 程 ]
—
笔
. : :
碱 的浓度 由 1 0 % 降至 2 %左右 ,废碱 中次氯 酸钠 的浓 度提升 至 8 % 左 右 并 溢 流 至 废 碱 贮 罐 ,尾 气 经 过 一 级 碱 吸 收 后 其 中 所 含 少量 的 H C L气体完全被 吸收 ,仅剩微量 的氯气 ,后尾气进入 二 级 碱 吸 收塔 ,在 二 级 碱 吸 收 塔 内 ,尾 气 中微 量 的 氯 气 与 1 5 % 浓 度 的新鲜烧碱充分 的中和吸收 ,烧碱 的浓度 由 1 5 %降至 1 0 %左 右 ,废碱 中次氯酸钠 的浓 度提 升至 2 %左右 并溢 流至一 级碱 吸 收贮罐 ,尾气 中经过二级碱 吸收后 的酸性气 体完 全被吸 收 ,后 尾气进 入尾气真 空泵 ,接着进入 汽水分离 罐 ,这时候 的尾气 成 分是 主要是 氮气 和少量 的氧气 ,合格后 的尾气直接放 空。
李政法 ,申士和 ,杨 晓春
( 广 州吉必 盛科技 实业 有 限公 司 ,广 东 广 州 5 1 0 6 6 3 )
摘 要 :介绍了气相法白炭黑尾气吸收系统工艺流程简介及改进措施 ,通过改造洗涤分离器、酸碱吸收塔、增设除雾器、
在线浓度计等措施 ,改进了尾气吸收的效果 ,提 高了盐 酸的浓度 ,减小 了烧碱 的用量 ,收到 了较好 的经济效益 。
第4 2卷第 2 期
2 0 1 4年Hale Waihona Puke 1月 广州化
工
Vo I . 4 2 No . 2
G u a n g z h o u C h e mi c a l I n d u s t r y
J a n . 2 0 1 4
气 相 法 白炭 黑尾 气 吸收 工 艺 流 程简 介及 改进 措 施
炭黑尾气的综合利用
炭黑尾气的综合利用摘要:文章通过分析、研究、制定新的工艺路线,对炭黑尾气进行净化处理,根据气源情况制订混配方案,达到变废为宝综合利用的目的,取得了很好的社会效益和经济效益。
关键词:炭黑尾气;预处理;混配;综合利用我公司现有2万t/a湿法造粒炭黑项目,每年可产生炭黑尾气16 000 Nm3。
炭黑尾气的主要成分为CO、CO2、H2、N2、H2O烃类及少量粉尘。
由于含有接近40%的水份及大量粉尘,不易被直接利用,只能直接从烟囱排放。
直接排放后不仅严重污染大气环境,而且还造成资源的浪费,如何有效利用、变废为宝是我公司急需解决的难题。
我们通过分析、研究、制定并实施正确的方案,对究炭黑尾气进行综合利用,取得了很好的经济效益。
1 对炭黑尾气的分析1.1 炭黑尾气的产生及性质炉法炭黑生产属于碳氢化合物的裂解反应,其工艺过程是:燃料油(或燃气)加压后轴向喷入燃烧炉,与经预热的空气混合完全燃烧产生高温高速气流。
在喉管处径向喷入原料油,原料油经燃烧炉产生的高温、高速气流剪切,迅速雾化,在反应炉内裂解。
生成的炭黑及燃余气迅速被急冷水冷却终止反应,急冷后的炭黑烟气再经过一系列换热器进一步降温后,送至旋风分离器和脉冲袋滤器,把炭黑收集下来,排出的废气即是炭黑尾气。
由炭黑的生产工艺及气体分析可知,炭黑尾气具有以下特点:炭黑尾气的热值一般在而炭黑微粒只能在较高温度下燃烧,所以必须对炭黑尾气进行除尘。
1.2 炭黑尾气组成2 炭黑尾气预处理方案2.1 对尾气进行降温、脱湿、除尘炭黑尾气经处理后,与制氢的解吸气混合或者与焦炉煤气混合后供锅炉、干燥等用户使用,达到既节能又保护环境的双重效果。
2.1.1 降温、除尘高温的炭黑尾气含有大量的饱和蒸汽和粉尘,不利于直接利用,必须冷却后除去水分、粉尘,才能提高热值。
目前,国内对气体的降温方法采用的都是物理降温,用吹风或冷水降温。
通过试验,我们采取了利用原有的水池,使尾气管道通过喷淋塔喷淋冷水降温。
31、炭黑生产过程余热利用和尾气发电(供热)技术
炭黑生产过程余热利用和尾气发电(供热)技术技术名称::炭黑生产过程余热利用和尾气发电(供热)技术一、技术名称:化工行业炭黑生产适用范围:二、适用范围:与该节能技术相关生产环节的能耗现状:三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状炭黑生成反应后的烟气温度约1050℃,而炭黑收集滤袋的可承受温度约为280℃,烟气余热利用的空间较大。
原有炭黑生产过程采用650℃空气预热器,回收750~530℃区间烟气余热以加热助燃空气,而1050~750℃和530~350℃温度区间则采用喷水降温,不仅余热未得到充分利用,而且浪费了大量宝贵的水资源,同时加大了后部设备负荷和酸雾腐蚀,降低了炭黑尾气热值,不利于其综合利用。
:四、技术内容技术内容:1.技术原理采用850℃空气预热器回收高温烟气余热,回收烟气温度区间为950~630℃。
因空气预热器烟气出口温度较高,同时配套余热锅炉回收中温烟气余热,回收烟气温度区间为600~350℃,可使有效余热利用率从33.8%提高到87.6%。
提高助燃空气温度可减少燃料消耗,提高装置产能,增设余热锅炉所产蒸汽可满足炭黑装置用汽需求,减少燃煤消耗。
2.关键技术炭黑烟气的特点是,生成反应终止后的烟气温度仍高达1000℃,烟气中含有H2、C O 等可燃气体,烟气中的炭黑含量约为100~150g/m3,因此,余热回收设备要安全可靠运行,必须解决冷热介质间温差大造成的热应力问题,防止烟气泄漏燃烧的密封问题,以及炭黑易附壁沉积造成堵管等问题。
850℃空气预热器的关键技术是:新型热膨胀应力补偿和密封结构、阻燃气体隔断空气泄漏以及换热管单管填料密封等创新技术。
在线余热锅炉的关键技术是:新型弧形薄管板结构;管口防冲刷结构;脉冲防堵系统;液位稳定检测系统等创新技术。
3.工艺流程炭黑反应系统→空气预热器→在线余热锅炉→炭黑收集系统→造粒和包装系统。
经空气预热器与高温烟气换热、温度达到850℃的助燃空气,进入炭黑反应系统与燃料完全燃烧,提供原料油裂解生成炭黑的高温(1700~1900℃)气体;余热锅炉进一步回收热能产生蒸汽(回用于炭黑生产装置);之后,通常采用原料油预热器在回收低温热能的同时,满足后部收集滤袋的使用温度要求。
炭黑尾气的回收利用
由于在水洗除湿过程中, 尾气中的尘和硫得到 了脱除, 减少了尾气在燃烧过程中产生的废气对人 体及周围环境危害,同时,也减少了排污费、罚款等 费用。 取直接经济效益 5%计算,间接效益每年为: 777.6×5%=38.88 万元。
(3)风机运转正常后,操作工密切注意洗涤冷却 塔前、后压力差,当压力差达到 1 000 Pa 时,检查工 艺和尾气外送系统是否堵塞等问题, 做到有问题早 处理。 另外,注意风机前的工作压力,要保持风机前 的压力始终为正压。
(4)密切观察炭黑尾气的含氧量,确保尾气含氧 量 ≤4% , 发 现 升 高 及 时 和 炭 黑 厂 炉 前 工 联 系 , 使 尾 气含氧量满足外送需求。
2009年第 5 期
冶金动力
总 第 135 期
METALLURGICAL POWER
35
便得到除湿干燥。
3 尾气回收工艺运行参数
尾气入洗涤冷却塔温度 180~200 ℃; 尾气出洗涤冷却塔温度 35~45 ℃; 循环冷却水流量 200 m3/h; 循环水入洗涤冷却塔水温≤35 ℃; 洗涤冷却塔阻力≯1 000 Pa; 风机功率 185 kW; 处理风量:20 000 m3/h; 全压: 0.14 MPa; 尾气含氧量≤4%。
结束语1炭黑尾气在除湿过程中密切注意风机前的压力避免出现负压负压容易使尾气中的氧含量升高带来安全隐患另外负压容易造成风机吸入循环冷却水影响风机运行和除湿除尘效果等应做到及时发现及时处理
炭黑尾气综合利用示例
方法 , 把炭黑尾气从 1 8 0~ 2 0 0 c C I 降到 3 5— 4 5 ℃, 尾 气 中的水 蒸汽 开始 以露 点 的形式 从炭 黑尾 气 中 分离 出来变成液态水 , 尾气得到干燥 。
3 炭 黑 尾 气 脱 水 工 艺流 程
工 艺流程 见 图 1 。
收稿 : 2 0 1 4 05 - - 0 8
1 1 2 0 ( 1 3 m3 / h
算, 将脱水后 的炭黑尾气用 于代替焦炉煤气 , 忽 略燃 烧效率的细微差别 , 就可 以置换 出 1 5 0 0 0 m3 / h的焦 炉煤气 , 从而可 以有效地 提高 甲醇装置的负荷。
在 此背景 下 , 公 司 投 资建 设 了一 套 炭 黑尾 气 脱水 装 置 。
完, 但 随着二 期 5万 t / a 装 置 的投 运 , 炭 黑产 能 达 到1 0万 t / a , 尾 气 有盈 余 。而公 司近 年 焦 炉 结 焦
时间从最短 2 4 h , 延长到了最长 6 8 h , 在这种情况
下, 以焦炉 煤气 作 为 生产 原 料 的 甲醇装 置负 荷 就 严 重不 足 , 公 司 经济效 益 受到 巨大影 响 。
2 0 1 4年 0 8月
云 南 化 工
Yu n n a n C h e mi c a l T e c h n o l o g y
Au g . 2 01 4 Vo l - 41. No. 4
第4 l 卷 第 4期
d o i : 1 2 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 4 - 2 7 5 X . 2 0 1 4 . 0 4 . 0 1 8
作者 简介 : 崔庆渊 ( 1 9 7 9一) , 男, 云南宣 威人 , 硕士 , 工程 师 , 主要从事 炭黑 的生 产技 术管 理 、 新产品开发工作 。
浅谈炭黑尾气高温高压锅炉的设计
筒 形 稳 焰 装 置 ,能 形 成 高 温 烟 气 回 流 区 ,起 到 点 火 板 的 作 用 。
使 火 焰 在 后 期 具 有 一 定 强 度 的 刚 性 ,加 剧 了 火 焰 的 扰 动 ,后
期也能良好的混合。
(2)
燃 烧 器 四 角 布 置 。燃 烧 器 四 角 布 置 与 炉 膛 下 部 由 耐
本 文 深 入 分 析 炭 黑 尾 气 的 物 理 特 性 、燃 烧 机 理 。介 绍 笔 者 在 开 发 、研 制 1 台 75t/h 、9.8M pa的 炭 黑 尾 气 锅 炉 过 程 中 , 从 选 择 锅 炉 燃 烧 方 式 、燃 料 送 入 锅 炉 的 位 置 ,到 锅 炉 的 整 体 受 热 面 布 置 、设 计 要 点 等 研 制 心 得 ,供 同 行 们 参 考 ,以 推 动 我 国环保型锅炉的发展。中图分类号:TK222
文献标识码:A
文章编号院1 6 7 2 - 9 0 6 4 ( 2 0 1 7 ) 0 5 - 0 4 7 - 0 2
炭黑尾气是炭黑生成反应过程中高芳烃不完全燃烧裂 解 的 副 产 物 ,成 分 相 对 复 杂 。炭 黑 尾 气 不 允 许 直 接 排 放 大 气 , 但 可 以 作 为 二 次 能 源 再 利 用 ,如 用 作 锅 炉 燃 料 。
炭黑尾气燃烧反应方程式主要为: 2H2+〇2= 2 H2〇 2CO+〇2=2C〇2
烟 气 中 水 蒸 汽 含 量 极 高 ,炭 黑 尾 气 燃 烧 时 火 焰 黑 度 琢 > 较 大 ,炉 膛 黑 度 琢 ,较 大 ,其 传 热 特 性 不 同 于 高 炉 煤 气 ,炉 膛 辐 射 传 热 比 高 炉 煤 气 锅 炉 大 ,炉 膛 出 口 烟 温 较 低 。相 同 热 值 的 同 等 出 力 高 炉 煤 气 (含 水 量 为 15g/Nm3) 采 用 同 等 大 小 炉 膛 ,理 论 燃 烧 温 度 为 1378益 ,其 炉 膛 黑 度 琢 , 为 0.39,炉 膛 烟 气 出 口 温 度 为 862益 ;而 炭 黑 尾 气 (含 水 蒸 汽 量 30%)理论燃 烧 温 度 为 1396益 ,炉 膛 黑 度 琢 , 为 0.586,而 炉 膛 烟 气 出 口 温 度 为 823.5益 ;从 以 上 数 据 可 以 得 出 ,炭 黑 尾 气 炉 膛 吸 热 比 高 炉 煤 气 炉 膛 吸 热 多 ,炉 膛 出 口 烟 气 温 度 低 ,锅 炉 尾 部 受 热 面 设计两者有较大不同。
炭黑尾气烟气脱硝技术和经济分析
Academic Forum408炭黑尾气烟气脱硝技术和经济分析金苏南(南通恩普环保技术有限公司,江苏 南通 226300)摘要:本文通过对炭黑尾气烟气产生基理进行分析,根据形成附加产物的特点,介绍几种常见的炭黑尾气烟气脱硝技术方案,并对各方案的经济性进行对比分析,以找到脱硝效果可靠且成本低廉的方案,供相关企业参考借鉴。
关键词:炭黑尾气烟气;脱硝技术;经济性炭黑油、燃料油等发生缺氧燃烧、裂解,会产生炭黑及炭黑尾气。
炭黑尾气可被用作燃料循环到锅炉、燃烧炉等系统当中,进一步形成尾气烟气。
炭黑尾气烟气中依然含有过量的氮氧化物,无法被直接排放,需进行进一步的处理。
在可持续发展背景下,烟气脱硝技术前景广阔,其普及应用过程中,技术效果与经济性同样重要,需进行重点分析。
1 炭黑尾气烟气炭黑尾气烟气是炭黑尾气经循环燃烧后的产物,烟气湿度较高,一般可达到28%左右,明显高于燃煤锅炉产生烟气的湿度。
烟气中烟尘的含量较低,其颗粒度一般在50-2000nm,主要成分为炭黑。
而燃煤锅炉烟气中的颗粒浓度较大,主要成分为金属氧化物。
在氮氧化物含量上,炭黑尾气烟气也要明显高于燃煤锅炉烟气,通常高于900mg/Nm3,另外,在炭黑尾气燃烧炉中产生的烟气温度可达到200℃以上,无法直接通过SCR中温脱硝技术进行处理[1]。
2 炭黑尾气烟气脱硝技术处理方案炭黑尾气烟气脱硝技术主要为选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)和低氮燃烧改造技术。
在实际应用中,将低氮燃烧改造技术与选择性催化还原技术结合使用即可达到相应的环保指标要求,但考虑到低氮改造易引发炭黑燃烧不充分、堵塞空预器的问题。
因此本文的研究主要针对SCR及SNCR脱硝技术的结合应用进行,该类脱硝技术结合应用方案同样能发挥稳定的炭黑尾气烟气脱硝效果。
2.1 SNCR+SCR中温还原技术SCR中温还原技术应用中,其催化剂的温度一般控制在300-450℃,若炭黑尾气烟气的温度无法达到该范围,需首先对烟气进行加温处理,达到300℃以上后,再对其进行脱硝。
炭黑尾气组成-概述说明以及解释
炭黑尾气组成-概述说明以及解释1.引言1.1 概述炭黑是一种碳的形态,具有高比表面积、高吸附性和优异的导电特性。
由于其独特的物理和化学性质,炭黑广泛应用于各个领域,如橡胶、塑料、油墨、涂料等。
然而,在应用过程中产生的炭黑尾气却成为环境和健康方面的一个严重问题。
炭黑尾气是指在炭黑生产或应用过程中产生的气体废弃物,其主要成分是含大量的纳米级颗粒物质。
这些颗粒物质通常含有各种有害物质,如多环芳烃、氮氧化物、二氧化硫等。
这些物质对空气质量和人体健康都具有一定的威胁。
炭黑尾气的来源主要包括以下几个方面。
首先,炭黑生产过程中的燃烧反应会产生大量的烟尘颗粒物质,并伴随着有害气体的释放。
其次,炭黑的制备过程中会使用一些化学物质,这些物质在反应过程中可能会挥发出来形成尾气。
此外,炭黑的储存和运输过程中也会产生一定数量的尾气。
影响炭黑尾气组成的因素很多,首先是炭黑生产过程中所选择的原料和工艺条件。
不同的原料和工艺条件会导致炭黑尾气的组成不同。
其次,炭黑生产设备的不同也会对尾气组成产生影响,例如采用不同的燃烧设备或净化装置等。
此外,环境因素如温度、湿度等也会对炭黑尾气的组成产生一定影响。
综上所述,了解炭黑尾气的组成对于环境保护和健康安全具有重要意义。
只有深入研究炭黑尾气的来源和组成,才能采取相应的措施来减少其对环境和人体带来的危害。
文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的各个部分进行简要介绍,以便读者在阅读文章时可以更好地理解整篇内容的组织和安排。
下面是对文章1.2 文章结构部分的内容的一个可能的编写:1.2 文章结构本文将按照如下结构进行论述:第一部分为引言,主要包括概述、文章结构以及目的。
概述部分将介绍炭黑尾气的背景和重要性,并概括讨论炭黑尾气组成的目的。
文章结构部分将给出整篇文章的目录,并简要介绍每个部分的主要内容。
目的部分将明确本文研究炭黑尾气组成的目的和意义,引出后续的实证研究。
第二部分为正文,将详细探讨炭黑的定义与特性以及炭黑尾气的来源。
化工炭黑尾气利用技术方案
化工炭黑尾气利用技术方案化工炭黑是一种由石油残渣或天然气加热裂解生成的黑色粉末状固体物质,具有很高的碳含量和吸附性。
然而,炭黑的生产过程会产生大量的尾气,其中包含有害气体和颗粒物,对环境造成严重污染。
因此,为了减少尾气排放,提高资源利用效率,需要采取一些尾气利用技术方案。
以下是一个化工炭黑尾气利用技术方案。
1.燃烧利用技术燃烧是一种将尾气中的有机物氧化为无害气体的方法。
可以将尾气中的有机物燃烧成CO2和H2O。
在燃烧过程中产生的热量可以用于炭黑生产过程中的加热和蒸汽产生。
同时,通过合理的燃烧控制和废气处理设备,可以有效减少有害气体排放。
2.活性炭吸附技术活性炭具有很高的吸附性能,可以吸附尾气中的有害气体和颗粒物。
将尾气通过活性炭吸附装置,可以有效去除其中的二氧化硫、氮氧化物和有机物等。
吸附后的活性炭可以通过再生操作得到再生炭和有用的有机物。
3.尾气回收技术尾气中包含的炭黑颗粒可以通过适当的处理和回收再利用。
可以采用物理方法或化学方法将尾气中的颗粒物分离出来,并通过再处理使其达到再利用的要求。
例如,可以通过静电除尘器、布袋除尘器等设备对尾气中的炭黑进行收集和回收。
4.循环利用技术5.尾气处理技术为了保护环境和人体健康,需要对化工炭黑尾气进行处理。
可以采用生物处理技术、化学处理技术或物理处理技术对尾气进行净化和排放。
例如,可以采用湿法除尘、脱硫脱氮等技术除去尾气中的颗粒物和有害气体。
综上所述,化工炭黑尾气利用技术包括燃烧利用技术、活性炭吸附技术、尾气回收技术、循环利用技术和尾气处理技术等。
这些技术方案的选择要根据实际情况进行,以最大程度地减少尾气排放,提高资源利用效率,保护环境。
同时,需要合理设计和操作相关设备,确保技术方案的可行性和经济性。
浅析炭黑尾气的余热回收与利用
浅析炭黑尾气的余热回收与利用作者:张佳来源:《科技创新导报》 2015年第3期张佳(开滦能源化工股份有限公司河北唐山 063018)摘?要:炭黑生产过程中产生大量的低热值废气,如果直接排放大气,将造成严重的环境污染和资源浪费。
炭黑尾气的回收利用,不仅实现了企业内部循环经济,节能降耗,降低生产成本,同时进一步消除了炭黑尾气中的有害气体、粉尘对环境的污染,是实现循环经济、可持续发展的有效途径。
该文就炭黑尾气的特性及组成进行分析,并对炭黑尾气余热回收利用进行简述,并测算了炭黑尾气余热发电可以带来的经济、环境效益。
关键词:炭黑尾气余热回收利用效益中图分类号:X7文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)01(c)-0106-02炭黑是橡胶工业重要的补强原材料,能改善胶料的耐磨性和拉伸强度,广泛应用于制造各种类型的轮胎和其他橡胶制品。
据统计,炭黑总消耗量的89.5%用于橡胶工业;其余10.5%的炭黑用于塑料、化纤、油墨和涂料等非橡胶工业。
我国炭黑工业的发展是随着汽车、轮胎工业的快速发展而不断壮大的。
炭黑生产过程中产生大量的低热值废气(炭黑尾气),其中含有毒有害气体、易爆气体以及炭黑粉尘,如果直接排放大气,将造成严重的环境污染和资源浪费。
因此对炭黑尾气的余热进行回收利用,不仅能达到节能降耗、保护环境的重要目的,同时还能节约生产成本、增强市场竞争力,是实现循环经济、可持续发展的有效途径。
1 炭黑工艺简介炭黑生产过程是将高芳烃含量的原料油与空气燃烧产生高温燃烧气流(约2100℃),裂解生成炭黑。
生成的炭黑悬浮在烟气中,经冷却、过滤、收集、造粒成为产品。
2 炭黑尾气的产生和组成特点炭黑尾气是炭黑生成反应过程中高芳烃不完全燃烧裂解的副产物,成分相对复杂。
炭黑尾气所含的热值约占原料油提供的热值的一半,炭黑尾气中除了含有CO、H2、CmHn等可燃气体,还有过程空气中不参加反应的N2和为冷却炭黑烟气而喷入的冷却水形成的水蒸气等成分。
炭黑尾气的利用及应用技术
在炭黑尾气的燃烧中,使用较多的是扩散式燃烧的燃烧器,这主要是针对炭黑尾气这种低
量)大于其火焰的传播速度造成的。 一般可以通过以下措施来防止脱火: a、保持合适的炭黑尾气压力 b、选择安全炭黑尾气的燃烧器 c、设置必要的稳焰装置 d、提高燃烧室的热负荷 e,炭黑尾气的成分相对稳定
f、合理地送风
⑦回火现象及其预防 回火现象就是火焰缩回火孔内部燃烧的现象。 产生回火的原因是:由于燃烧气体的流速(在燃烧焰面一般由下列原因造成: a、燃气的性质与燃烧器形式不符合 b、一次空气量过小 c,燃气通过火孔的速度太小 防止回火的措施一般有: a、保证混合气体以燃烧器出口处进入燃烧室处的速度场分布均匀。如果分布不均匀,局部 地区会造成逆向漩涡。也会发生回火 b、冷却燃烧器的火部。使燃气出口处的火焰传播速度降低
・73・
橡胶工业自主创新论坛资料汇编
度范围时遇到明火就会发生爆炸。 (4)炭黑尾气中含有大量的水份t它是炭黑生产过程中因工艺冷却时带入的水和烃类物质 燃烧而产生的水。随着炭黑生产工艺工程中,冷却方式的改变,炭黑尾气中的水份将会大大的 降低。 (5)炭黑尾气中的各种成份的含量是很不稳定的,它会随着炭黑生产中使用的原料,炭黑 的品种,生产工艺及设备状况的变化而变化。 另外,炭黑尾气中还有少量的硫的化合物存在,这是因为炭黑生产的原料油中所带来的。 它的含量虽然很少,但却是十分有害的。它不仅有毒,同时对金属有强烈的腐蚀作用,特别是 在炭黑尾气这种含湿量很大的气体中,其腐蚀作用更为突出。它会腐蚀金属管道和设备,降低 它们的使用寿命,甚至会酿成事故。所以在对炭黑原料油的脱硫技术还不能广泛应用的情况下 尽可能地选用低硫的原料油。 由于炭黑生产中的尾气产量是很大的,其所含的总能量约合炭黑生产总能量的30%-40*左 右。生产每吨硬质炭黑就可以排出近104m3的炭黑尾气,充分利用好这些炭黑尾气不仅是节约能 源,降低生产成本的事情,也是消除污染,保护环境的好事。同时也是循环经济在炭黑生产企
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炭黑尾气的综合利用
摘要:文章通过分析、研究、制定新的工艺路线,对炭黑尾气进行净化处理,根据气源情况制订混配方案,达到变废为宝综合利用的目的,取得了很好的社会效益和经济效益。
关键词:炭黑尾气;预处理;混配;综合利用
我公司现有2万t/a湿法造粒炭黑项目,每年可产生炭黑尾气16 000 Nm3。
炭黑尾气的主要成分为CO、CO2、H2、N2、H2O烃类及少量粉尘。
由于含有接近40%的水份及大量粉尘,不易被直接利用,只能直接从烟囱排放。
直接排放后不仅严重污染大气环境,而且还造成资源的浪费,如何有效利用、变废为宝是我公司急需解决的难题。
我们通过分析、研究、制定并实施正确的方案,对究炭黑尾气进行综合利用,取得了很好的经济效益。
1 对炭黑尾气的分析
1.1 炭黑尾气的产生及性质
炉法炭黑生产属于碳氢化合物的裂解反应,其工艺过程是:燃料油(或燃气)加压后轴向喷入燃烧炉,与经预热的空气混合完全燃烧产生高温高速气流。
在喉管处径向喷入原料油,原料油经燃烧炉产生的高温、高速气流剪切,迅速雾化,在反应炉内裂解。
生成的炭黑及燃余气迅速被急冷水冷却终止反应,急冷后的炭黑烟气再经过一系列换热器进一步降温后,送至旋风分离器和脉冲袋滤器,把炭黑收集下来,排出的废气即是炭黑尾气。
由炭黑的生产工艺及气体分析可知,炭黑尾气具有以下特点:
炭黑尾气的热值一般在而炭黑微粒只能在较高温度下燃烧,所以必须对炭黑尾气进行除尘。
1.2 炭黑尾气组成
2 炭黑尾气预处理方案
2.1 对尾气进行降温、脱湿、除尘
炭黑尾气经处理后,与制氢的解吸气混合或者与焦炉煤气混合后供锅炉、干燥等用户使用,达到既节能又保护环境的双重效果。
2.1.1 降温、除尘
高温的炭黑尾气含有大量的饱和蒸汽和粉尘,不利于直接利用,必须冷却后除去水分、粉尘,才能提高热值。
目前,国内对气体的降温方法采用的都是物理降温,用吹风或冷水降温。
通过试验,我们采取了利用原有的水池,使尾气管道
通过喷淋塔喷淋冷水降温。
在喷淋洗涤塔内水与炭黑尾气在填料表面气液接触,气液进行传质传热,气体经洗涤后温度降低,所含饱和水蒸气降低。
尾气的温度降低到要求的技术指标,在降温过程中通过水的喷淋洗涤将尾气中粉尘悬浮于水中达到尾气除尘效果。
出塔尾气中所夹带微小水滴通过旋风分离器,依靠离心力作用分离出来。
洗涤后的出塔洗涤水用泵送至玻璃钢风冷塔依靠强制风冷却,使水温降至40 ℃以下,循环使用,同时冷却后的水在循环水池中依靠重力沉降除去夹带的尘粒。
这种方法,安全、可靠,降温、脱湿、除尘效果好。
2.1.2 脱湿、除尘
对炭黑尾气进行喷淋冷却后,尾气仍含有水汽和少量粉尘,还需要进一步脱湿、除尘。
对于气体脱湿、除尘,国内有高分子中空系膜气体干燥脱湿器、阻尼式除尘器等过滤的方法,这种方法需要购买专业的过滤材料及成套设备,价格高,而且时间长容易造成堵塞。
因此,通过研究,决定采用旋风除尘器,利用离心力原理,使高速流动的尾气沿切线进入分离器后,水分和灰尘颗粒沿外壁下降,气体从分离器上部流出,从而达到脱湿、除尘目的,使之能够长距离输送并能够很好燃烧,而且能够与其它气源混合使用。
目前,在尾气的脱湿、除尘方面,我公司采用旋风分离器取得了良好效果。
2.2 工艺流程
尾气风机将袋滤后温度为200 ℃左右的炭黑尾气送到尾气预处理工序。
尾气首先进入一号洗涤塔,在塔中与循环冷却水逆流直接接触,进行冷却、降温、除湿,一号塔主要是将尾气温度由200 ℃降至90 ℃,主要的冷却、降温、除湿由一号塔完成。
一号塔出来尾气进入二号塔中,与循环水逆流直接接触,进行冷却、降温、除湿,二号塔主要是将尾气温度由90 ℃降至
40 ℃,使冷却、除尘、除湿指标达到工艺要求。
二号塔出来的尾气进入旋风分离器,对尾气夹带的水滴和小尘粒进行分离。
旋风分离器出来的处理后的净化尾气通过加压风机进入翅片湍流混配器,与制氢的解吸气进行混配后,送入锅炉系统、干燥系统和其他目标用户,在节日期间煤气用量高峰时可以与煤气混合送入主管道供城市煤气用户,或单独送往各煤气用户,解决气量不足的矛盾。
循环水系统是一套700 m3/h的冷却水系统,有风冷和除渣二大部分组成,如图1所示。
3 净化后炭黑尾气的综合利用
由于多气源供气,特别是燃气用户的不断增加,如何优化合理匹配气源,既满足炉灶前的燃烧状况、燃烧热,又要满足热负荷的均衡是燃气供应的重点。
在节日期间高峰供气时气量不足的矛盾更是尤为突出,而对于焦炉煤气厂来说,如何在保证焦炭质量的情况下,适时调整结焦时间,适时合理调整配比来提高煤气产率,有效应对高峰供气,同时充分利用内部可用气源,保证煤气外送,是一个巨大的挑战。
合理优化本身就是珍惜资源,也就是我们建立节约型社会的需要。
3.1 掺混煤气的使用
采用净化后炭黑尾气掺混焦炉煤气用于管式炉、焦炉加热等,是气源厂内平衡气源的手段。
但关键是稳定净化后炭黑尾气热值的高低,权衡气量与热值的关系也是净化后炭黑尾气消耗的重点,稳定提高热值本身就是降低消耗。
但这还是一个优化经济指标的切合点的问题。
从混合煤气的使用角度讲,关键是混合比落在一个合理的切合点上,是保证煤气使用的技术指标。
也就是要保证混合煤气的华白指数、燃烧势、黄焰指数、积炭指数、稳焰指数来保证用户的正常使用,这也是最佳混合比的选用问题。
煤气热值4 292
4 结语
“炭黑尾气的综合利用”方案投入正常生产运行,运行情况良好,达到了预期的目标,炭黑尾气与解吸气混配后符合技术要求的热值,送往各目标用户,在生活气源紧张的情况下与煤气混配达到外送气的热值。
较好的实现了节能减排效果,同时具有较好的经济效益和社会效益。
①针对焦化公司的炭黑尾气,采用喷淋塔和填料塔对其进行降温、脱湿、除尘,在技术方面是可行的,而且附属设备自己设计、制做,成本低、效果好。
参考文献:
[1] 冯海燕,亓建设,李增爱.炭黑尾气在生产中的回收利用[J].煤化工,2012,(5).。