[发明专利]一种生产炭黑的环保工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种炭黑的生产制造工艺，尤其涉及一种炭黑生产过程中尾气脱氮工艺。

背景技术

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。在炭黑的制造过程中会产生尾气，尾气中含有大量二氧化碳、少量的甲烷、氮氧化物、硫化物，以及含有未收集下来的炭黑粉尘，如果直接排放就会造成了严重的环境污染。所以现在绝大多数企业都会对尾气利加以循环利用，目前炭黑尾气有三种主要用途：一是配备尾气锅炉用于发电；二是设置急冷锅炉和余热锅炉，出售蒸汽；三是直接出售炭黑尾气，供应当地居民城市煤气。在炭黑制造时基本都会对尾气进行脱硫处理而不进行脱氮处理，而氮氧化物对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3的一个重要因子，同时氮氧化物都具有不同程度的毒性。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种生产炭黑的环保工艺，能够在炭黑颗粒的干燥阶段对尾气进行脱氮处理，同时不影响炭黑颗粒的干燥，使得尾气内的氮氧化物转化为氮气，减少尾气内的污染物质。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决，一种生产炭黑的环保工艺，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、造粒装置和干燥装置，其特征在于包含以下几个步骤：步骤A)：经过预热后温度达到750℃至900℃的高温空气与预热后的燃烧油在反应炉中反应混合、燃烧，产生温度在1700℃至2010℃之间的高温燃烧气流，高温燃烧气流流入喉管后在喉管内喷入温度在170℃至190℃之间且雾化的原料油，原料油在反应炉室与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气；步骤B)：炭黑烟气在进入冷却段后，在冷却段内喷射冷却水，炭黑烟气经过急冷后温度下降到950℃；步骤C)：炭黑烟气从冷却段离开后依次到空气预热器和油预热器；步骤D)：炭黑烟气从油预热器离开后进入炭黑分级装置使得炭黑烟气分离成炭黑粉体和高温尾气，炭黑粉体经过造粒装置后成为炭黑颗粒，炭黑颗粒放入干燥装置内的干燥室后高温尾气同时进入干燥装置内的干燥室并向尾气气道流动，干燥室在干燥时的干燥温度在1000℃至1200℃之间，当高温尾气在尾气气道内降温到950℃时在尾气气道内添加氮还原剂。

上述技术方案中，优选的，所述氮还原剂包括氨水、尿素和碳酸氢铵。

上述技术方案中，优选的，所述步骤D中，在冷却段内喷射的所述氮还原剂是所述的氨水，所述氨水在添加时遵循氨氮摩尔比(NSR)为1.5的比率。

上述技术方案中，优选的，所述步骤D中，在冷却段内喷射的所述氮还原剂是所述的氨水和所述的碳酸氢铵的混合物，所述氨水在添加时遵循氨氮摩尔比(NSR)为1.5的比率，所述碳酸氢铵在添加时遵循氨氮摩尔比(NSR)为2至2.5的比率。

上述技术方案中，优选的，所述步骤D中，在冷却段内喷射的所述氮还原剂是所述的尿素和所述的碳酸氢铵的混合物，所述尿素在添加时遵循氨氮摩尔比(NSR)为2.5至3的比率，所述碳酸氢铵在添加时遵循氨氮摩尔比(NSR)为2至2.5的比率。

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。