[发明专利]炭黑尾气中气体分离和综合利用的方法及实现方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及炭黑尾气的分离和综合利用，尤其涉及将炭黑尾气中的高热值尾气和N₂进行分离和综合利用的方法及实现该方法的装置。

背景技术

炭黑尾气是炭黑生产中经主袋滤器过滤炭黑烟气产生的，主要成分为：H₂10-12％(体积分数)，CO 9-13％(体积分数)，CO₂ 2-3％(体积分数)，N₂36-38％(体积分数)，H₂O 36-40％(体积分数)，H₂S 250-800mg/m³等。

炭黑生产企业对尾气都不进行处理，尾气的热值较低，仅为900-1000kcal/m³，其中30％供尾气燃烧炉燃烧来提供炭黑干燥所需的能量；70％供低热值尾气锅炉进行燃烧产生蒸汽供汽轮机进行发电，同时，一部分蒸汽供生产和民用使用。

炭黑尾气大量的N₂是造成尾气热值低的原因之一，低热值造成尾气燃烧炉和尾气锅炉热效率低，特别是低热值尾气锅炉需要很大的内部容积来满足低热值尾气燃烧的需要，尾气锅炉一次性投资大，占地面积大。

另一方面，炭黑尾气含有H₂S，如果不经过脱硫处理，从尾气燃烧炉和尾气锅炉燃烧产生的废气中含有的SO₂、SO₃等直接排放大气中，污染大气，对环境造成危害。

201010577069.2专利文献公开了一种炭黑尾气的处理方法，其采用喷淋去除H₂O和H₂S、变压吸附去除水、变温吸附去除H₂S和SO₂，然后采用非低温变压吸附方法吸附分离N₂，以提高尾气热值，并对产生的氮气进行利用。该专利文献存在如下问题和缺点：

1)H₂O和含硫气体的分离采用喷淋、变压吸附和变温吸附三个步骤实现，喷淋方法对H₂O去除不充分，去除率仅为70-80％，含硫气体与水混合产生含硫的酸性物质，不容易进行处理，产生二次污染；并且变温吸附采用温度变化实现吸附和解吸循环，温度变化需要较长时间，延长了工作周期，温度的升高需耗费大量的能源，在经济和社会效益上都有很大的不足。

2)炭黑尾气中H₂和N₂均难以吸附，分离后的尾气中仍含有一定量的N₂，严重影响了尾气的热值；另一方面，H₂同样为高热值的燃烧原料，采用此方法并不能将H₂完全分离到高热值的尾气中，进一步的降低了尾气的热值。

发明内容

为了克服现有技术中采用喷淋方法造成二次污染，采用变温吸附工作周期长、耗能高的问题，本发明提供了一种炭黑尾气中气体分离和综合利用的方法。

本发明的技术方案为：

一种炭黑尾气中气体分离和综合利用的方法，采用第一级变压吸附分离出H₂O和含硫气体，再采用第二级变压吸附将H₂和N₂、CO、CO₂进行分离，然后采用第三级变压吸附将N₂和CO、CO₂进行分离，第二级变压吸附分离的H₂与第三级变压吸附分离的CO、CO₂用于炭黑燃烧和尾气燃烧的燃料，第三级变压吸附分离的N₂用于炭黑表面处理。