專利名稱：炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于炭黑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及燃料成本低、熱效率高、滿足超低氧反應(yīng) 環(huán)境要求，能夠有效提高炭黑產(chǎn)率和品質(zhì)的炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法。
背景技術(shù)：
炭黑是由多種有機(jī)物質(zhì)(固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài))不完全燃燒生成的一種重要的化工 原料，作為橡膠工業(yè)補(bǔ)強(qiáng)填充劑、膠料的著色劑或調(diào)色劑，廣泛應(yīng)用于油墨、涂料、制革、化 纖、冶金、電子、感光材料、黑色農(nóng)膜和包裝材料等諸多領(lǐng)域。炭黑生產(chǎn)的關(guān)鍵問題是如何提 高反應(yīng)爐的溫度，降低反應(yīng)環(huán)境中的氧含量，提高炭黑的收率及控制成本?，F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)炭 黑工藝包括爐黑、槽黑、熱解黑和燈煙黑等生產(chǎn)工藝。油爐法以其收率最高、能耗少的優(yōu)點(diǎn)， 其炭黑生產(chǎn)量占工業(yè)總產(chǎn)量的95%以上。但由于油價(jià)不斷上漲，油爐法已經(jīng)失去了技術(shù)和 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。傳統(tǒng)的氣爐法工藝以高熱值燃?xì)饣蛞簾N為燃料，通入過量的空氣進(jìn)行燃燒，使反 應(yīng)爐達(dá)到炭黑原料油裂解的溫度。但是該工藝燃料成本高，反應(yīng)環(huán)境的氧含量過高，使炭黑 產(chǎn)出率下降。因此，炭黑生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)人員一直在尋找降低炭黑生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率的辦 法，如采用富氧氣體做助燃劑，改變?nèi)細(xì)夥N類等新型工藝。中國專利(ZL89104111)提供了 一種以天然氣為燃料，富氧氣體做助燃劑的炭黑生產(chǎn)方法；中國專利(CN101050314A)公開 了一種采用焦?fàn)t煤氣替代燃料油，空氣為助燃劑的炭黑生產(chǎn)方法。這些方法只是改善了爐 溫的穩(wěn)定性，保證供熱，均沒有很好解決炭黑生產(chǎn)領(lǐng)域急需解決的炭黑產(chǎn)率和品質(zhì)的問題。 為此，本發(fā)明人經(jīng)潛心研究，開發(fā)出一種炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法，試驗(yàn)證 明，應(yīng)用效果良好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燃料成本低，熱效率高，滿足超低氧反應(yīng)環(huán)境要求，能 夠有效提高炭黑產(chǎn)率和品質(zhì)的炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的以熱值為900-1500kCal/Nm3的低熱值燃?xì)鉃槿剂希?控量供氧助燃，獲得裂解所需的溫度和相對(duì)無氧的裂解環(huán)境，包括以下工序A、助燃?xì)怏w調(diào)節(jié)以含氧量25% -35%的富氧氣體為助燃?xì)怏w，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng) 穩(wěn)定壓力后，輸送給反應(yīng)爐；B、反應(yīng)爐加熱根據(jù)低熱值燃?xì)馊紵睦碚撔柩趿抗┙o助燃?xì)怏w，助燃?xì)怏w與低 熱值燃?xì)夥謩e通入反應(yīng)爐加熱段，在預(yù)混區(qū)域內(nèi)充分混合后，進(jìn)行充分燃燒，反應(yīng)爐加熱段 溫度達(dá)到1500°C以上，使進(jìn)入反應(yīng)爐反應(yīng)段的高溫燃?xì)饬骱趿啃∮?；C、高溫裂解炭黑原料油進(jìn)入預(yù)熱裝置預(yù)熱到160°C -300°C后，經(jīng)霧化噴射裝置 高速噴入反應(yīng)爐反應(yīng)段，霧化的原料油在低氧高溫燃?xì)饬鞯募羟凶饔孟鲁浞只旌习l(fā)生高效 裂解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5ms-50ms，產(chǎn)生懸浮炭黑煙氣；D、收集炭黑反應(yīng)爐反應(yīng)段產(chǎn)生的懸浮炭黑煙氣經(jīng)冷卻裝置降溫后進(jìn)入炭黑收集 裝置，分離獲得炭黑和低熱值尾氣，炭黑產(chǎn)品進(jìn)行造粒后包裝。
本發(fā)明以液態(tài)芳烴類炭黑原料油為生產(chǎn)原料，采用900-1500kCal/Nm3的低熱值燃 氣燃料，獲得高達(dá)1500°C的溫度滿足裂解反應(yīng)的需要，降低了生產(chǎn)成本；嚴(yán)格控制供氧量 并經(jīng)充分混合后高效燃燒，達(dá)到徹底消耗氧的目的，產(chǎn)生的高溫燃?xì)饬骱趿啃∮? %，滿 足超低氧反應(yīng)環(huán)境要求，即營造相對(duì)無氧反應(yīng)環(huán)境，大大提高了炭黑的產(chǎn)率和品質(zhì)。本發(fā)明 工藝過程中產(chǎn)生低熱值尾氣可以直接循環(huán)用于預(yù)熱裝置作為燃料，提高燃料的利用率，達(dá) 到了節(jié)能、減排，提高綜合效益的目的。


附圖為本發(fā)明的工藝流程示意圖。圖中1-霧化噴射裝置，2-壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，3-反應(yīng)爐加熱段，4-反應(yīng)爐反應(yīng)段， 5-預(yù)熱裝置，6-冷卻裝置，7-炭黑收集裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以 限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變更或改進(jìn)，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖所示，本發(fā)明以熱值為900-1500kCal/Nm3的低熱值燃?xì)鉃槿剂?，控量供氧?燃，獲得裂解所需的溫度和相對(duì)無氧的裂解環(huán)境，包括以下工序A、助燃?xì)怏w調(diào)節(jié)以含氧量25% -35%的富氧氣體為助燃?xì)怏w，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2 穩(wěn)定壓力后，輸送給反應(yīng)爐；B、反應(yīng)爐加熱根據(jù)低熱值燃?xì)馊紵睦碚撔柩趿抗┙o助燃?xì)怏w，助燃?xì)怏w與低 熱值燃?xì)夥謩e通入反應(yīng)爐加熱段3，在預(yù)混區(qū)域內(nèi)充分混合后，進(jìn)行充分燃燒，反應(yīng)爐加熱 段3溫度達(dá)到1500°C以上，使進(jìn)入反應(yīng)爐反應(yīng)段4的高溫燃?xì)饬骱趿啃∮?；C、高溫裂解炭黑原料油進(jìn)入預(yù)熱裝置5預(yù)熱到160°C -300°C后，經(jīng)霧化噴射裝 置1高速噴入反應(yīng)爐反應(yīng)段4，霧化的原料油在低氧高溫燃?xì)饬鞯募羟凶饔孟鲁浞只旌习l(fā) 生高效裂解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5ms-50ms，產(chǎn)生懸浮炭黑煙氣；D、收集炭黑反應(yīng)爐反應(yīng)段4產(chǎn)生的懸浮炭黑煙氣經(jīng)冷卻裝置6降溫后進(jìn)入炭黑 收集裝置7，分離獲得炭黑和低熱值尾氣，炭黑產(chǎn)品進(jìn)行造粒后包裝。所述的D工序的冷卻裝置6采用水冷卻、氣冷卻或油冷卻方式中的任意一種。所述的D工序的炭黑收集裝置7為旋風(fēng)分離器或布袋除塵器中的一種或兩者組合。所述的D工序獲得的低熱值尾氣用于預(yù)熱裝置5的燃料。本發(fā)明的工作原理及工作過程依據(jù)低熱值燃?xì)馊紵睦碚撔柩趿靠亓抗┭踔迹@得液態(tài)芳烴類炭黑原料油裂 解所需的溫度條件，因嚴(yán)格控制供氧量，燃燒后氧基本耗盡，所產(chǎn)生的高溫燃?xì)饬骱趿啃?于1%，使反應(yīng)爐反應(yīng)段4處于相對(duì)無氧的狀態(tài)；原料經(jīng)預(yù)熱霧化后高速噴入反應(yīng)爐反應(yīng)段 4，在低氧高溫燃?xì)饬鞯募羟凶饔孟鲁浞只旌习l(fā)生高效裂解反應(yīng)，產(chǎn)生懸浮炭黑煙氣，再經(jīng) 冷卻，分離收集炭黑即實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)品質(zhì)炭黑的目的。實(shí)施例1采用900kcal/Nm3的低熱值燃?xì)鉃槿剂?，含氧?5 %的助燃?xì)怏w經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2調(diào)整壓力后，以2500m3/h的流量與流量為9000m3/h的低熱值燃?xì)庖黄疬M(jìn)入反應(yīng)爐加熱段 3，經(jīng)過預(yù)混區(qū)域?qū)崿F(xiàn)充分混合，完全燃燒，反應(yīng)爐加熱段3溫度達(dá)到1500°C，產(chǎn)生的高溫燃 氣流的氧含量降低至0. 3%，并進(jìn)入反應(yīng)爐反應(yīng)段4 ；炭黑原料油進(jìn)入預(yù)熱裝置5與低熱值 尾氣換熱，達(dá)到160°C后，經(jīng)霧化噴射裝置1高速噴入反應(yīng)爐反應(yīng)段4，流量為1300kg/h，發(fā) 生裂解反應(yīng)，反應(yīng)5ms，生成懸浮炭黑煙氣；煙氣進(jìn)入水冷方式的冷卻裝置6降溫后進(jìn)入炭 黑收集裝置7，分離出炭黑和低熱值尾氣。本實(shí)施例條件下炭黑的產(chǎn)出率為890kg/h，低熱值尾氣的產(chǎn)出率為12100m3/h。
實(shí)施例2采用1400kcal/Nm3的低熱值燃?xì)鉃槿剂希趿?5%的助燃?xì)怏w經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng) 2調(diào)整壓力后，以2500m3/h的流量與流量為7500m3/h的低熱值煤氣一起進(jìn)入反應(yīng)爐加熱段 3，經(jīng)過預(yù)混區(qū)域?qū)崿F(xiàn)充分混合，完全燃燒，反應(yīng)爐加熱段3溫度達(dá)到1750°C，產(chǎn)生的高溫燃 氣流的氧含量降低至0. 5%，并進(jìn)入反應(yīng)爐反應(yīng)段4 ；炭黑原料油進(jìn)入預(yù)熱裝置5與低熱值 尾氣換熱，預(yù)熱到240°C后，經(jīng)霧化噴射裝置1高速噴入反應(yīng)爐反應(yīng)段4，流量為1500kg/h， 發(fā)生裂解反應(yīng)，反應(yīng)20ms，生成懸浮炭黑煙氣；煙氣進(jìn)入油冷方式的冷卻裝置6降溫后進(jìn)入 炭黑收集裝置7，分離出炭黑和低熱值尾氣。本實(shí)施例的條件下炭黑的產(chǎn)出率為1110kg/h，低熱值尾氣的產(chǎn)出率為10500m3/ h0實(shí)施例3采用1500kcal/Nm3的低熱值燃?xì)鉃槿剂?，含氧?0%的助燃?xì)怏w經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng) 2調(diào)整壓力后，以2500m3/h的流量與流量為5200m3/h的低熱值煤氣一起進(jìn)入反應(yīng)爐加熱段 3，經(jīng)過預(yù)混區(qū)域?qū)崿F(xiàn)充分混合，完全燃燒，反應(yīng)爐加熱段3溫度達(dá)到1800°C，產(chǎn)生的高溫燃 氣流的氧含量降低至0. 7%，并進(jìn)入反應(yīng)爐反應(yīng)段4 ；炭黑原料油進(jìn)入預(yù)熱裝置5與低熱值 尾氣換熱，預(yù)熱到300°C后，經(jīng)霧化噴射裝置1高速噴入反應(yīng)爐反應(yīng)段4，流量為1700kg/h， 發(fā)生裂解反應(yīng)，反應(yīng)50ms，生成懸浮炭黑煙氣；煙氣進(jìn)入氣冷方式的冷卻裝置6降溫后進(jìn)入 炭黑收集裝置7，分離出炭黑和低熱值尾氣。本實(shí)施例的條件下炭黑的產(chǎn)出率為1210kg/h，低熱值尾氣的產(chǎn)出率為8320m3/ h0本發(fā)明的特點(diǎn)1、按理論需氧量控制供氧，燃?xì)獬浞秩紵笮纬闪讼鄬?duì)無氧狀態(tài)的反應(yīng)環(huán)境，提 高了炭黑的產(chǎn)出率和產(chǎn)品質(zhì)量；2、采用低熱值燃?xì)庾魅剂希细菀撰@得，生產(chǎn)成本更低；3、生產(chǎn)過程的低熱值尾氣可以在本發(fā)明工藝內(nèi)部循環(huán)使用，或用于生產(chǎn)合成氨等 其他化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，循環(huán)利用，節(jié)能減排。
權(quán)利要求
一種炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法，其特征是以熱值為900-1500kcal/Nm3的低熱值燃?xì)鉃槿剂?，控量供氧助燃，獲得裂解所需的溫度和相對(duì)無氧的裂解環(huán)境，包括以下工序A、助燃?xì)怏w調(diào)節(jié)以含氧量25％-35％的富氧氣體為助燃?xì)怏w，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)穩(wěn)定壓力后，輸送給反應(yīng)爐；B、反應(yīng)爐加熱根據(jù)低熱值燃?xì)馊紵睦碚撔柩趿抗┙o助燃?xì)怏w，助燃?xì)怏w與低熱值燃?xì)夥謩e通入反應(yīng)爐加熱段(3)，在預(yù)混區(qū)域內(nèi)充分混合后，進(jìn)行充分燃燒，反應(yīng)爐加熱段(3)溫度達(dá)到1500℃以上，使進(jìn)入反應(yīng)爐反應(yīng)段(4)的高溫燃?xì)饬骱趿啃∮?％；C、高溫裂解炭黑原料油進(jìn)入預(yù)熱裝置(5)預(yù)熱到160℃-300℃后，經(jīng)霧化噴射裝置(1)高速噴入反應(yīng)爐反應(yīng)段(4)，霧化的原料油在低氧高溫燃?xì)饬鞯募羟凶饔孟鲁浞只旌习l(fā)生高效裂解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5ms-50ms，產(chǎn)生懸浮炭黑煙氣；D、收集炭黑反應(yīng)爐反應(yīng)段(4)產(chǎn)生的懸浮炭黑煙氣經(jīng)冷卻裝置(6)降溫后進(jìn)入炭黑收集裝置(7)，分離獲得炭黑和低熱值尾氣，炭黑產(chǎn)品進(jìn)行造粒后包裝。
2.如權(quán)利要求1所述的炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法，其特征是所述的D 工序的冷卻裝置(6)采用水冷卻、氣冷卻或油冷卻方式中的任意一種。
3.如權(quán)利要求1所述的炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法，其特征是所述的D 工序的炭黑收集裝置(7)為旋風(fēng)分離器或布袋除塵器中的一種或兩者組合。
4.如權(quán)利要求1所述的炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法，其特征是所述的D 工序獲得的低熱值尾氣用于預(yù)熱裝置(5)的燃料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種炭黑原料油相對(duì)無氧狀態(tài)生產(chǎn)炭黑的方法，以熱值為900-1500kcal/Nm3的低熱值燃?xì)鉃槿剂?，控量供氧助燃，獲得裂解所需的溫度和相對(duì)無氧的裂解環(huán)境，包括助燃?xì)怏w調(diào)節(jié)、反應(yīng)爐加熱、高溫裂解、收集炭黑工序。本發(fā)明以液態(tài)芳烴類炭黑原料油為生產(chǎn)原料，采用900-1500kcal/Nm3低熱值燃?xì)鉃槿剂?，獲得高達(dá)1500℃的溫度滿足裂解反應(yīng)的需要，降低了生產(chǎn)成本；嚴(yán)格控制供氧量并經(jīng)充分混合后高效燃燒，達(dá)到徹底耗氧的目的，產(chǎn)生的高溫燃?xì)饬骱趿啃∮?％，滿足超低氧反應(yīng)環(huán)境要求，即營造相對(duì)無氧反應(yīng)環(huán)境，大大提高了炭黑的產(chǎn)率和品質(zhì)。本發(fā)明工藝過程中產(chǎn)生低熱值尾氣可直接作為預(yù)熱裝置燃料，提高燃料的利用率，達(dá)到了節(jié)能、減排，提高綜合效益的目的。
文檔編號(hào)C09C1/50GK101831205SQ20101016047
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者蘭明祥, 羅國林 申請(qǐng)人:曲靖眾一精細(xì)化工股份有限公司