[发明专利]一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉燃烧器

说明书

本发明提供一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉燃烧器，所述方法步骤包括：(1)将天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液通过高压板框压滤机压滤脱水至含水量55‑60％，得到炭黑料渣；(2)将步骤(1)炭黑料渣与有机分散液混合、均质处理，形成料浆；(3)步骤(2)浆料与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，在高温下发生气化反应，转化为合成气。同时，本发明提供的气化炉燃烧器，提高了炭黑在气化炉内的转化率，并解决了炭黑料浆气化时的燃烧不稳定问题。乙炔炭黑通过本发明方法处理后，可实现99％以上的转化率，所生成的合成气可作为下游原料使用。

技术领域

本发明属于天然气化工领域，特别涉及一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉燃烧器。

背景技术

乙炔是一种重要的化工原料，目前主要用于生产1,4-丁二醇(BDO)，而BDO产能扩大导致乙炔需求快速增加。乙炔生产工艺有电石法及天然气部分氧化法两种，电石法由于能耗、污染较高已陆续淘汰，后者是制乙炔的主流工艺。

在天然气部分氧化法制乙炔工艺中，天然气与少量氧气于裂解炉中在1500℃下反应约数十毫秒，随后向工艺气中喷水进行激冷终止反应，减少天然气的深度裂解。天然气裂解后除产生乙炔外，同时副产炭黑及合成气，炭黑漂浮在激冷水表面，根据脱水工艺不同最终以炭黑浆、炭黑块的形式产出，合成气一般作为下游配套甲醇装置原料。这些副产炭黑平均粒径约25微米，且反应活性较低，无论是送焚烧、送热电锅炉掺烧均存在燃烧不彻底、冒黑烟等问题。

由于副产炭黑中含有一定量有机污染物，集中堆放及填埋成本较高、易造成环境污染。副产炭黑的处理是天然气制乙炔工艺的主要瓶颈，目前行业内尝试将其转化为活性炭、填料炭黑等，但均存在工艺复杂、产品品质低等问题，尚无法大规模工业化应用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，可将天然气制乙炔副产炭黑转化为合成气，所述合成气中H₂+CO含量达到82％以上，炭黑转化率99％。

同时，本发明还提供了一种用于天然气制乙炔副产炭黑的气化炉燃烧器，提高了炭黑在气化炉内的转化率，并解决了炭黑料浆气化时的燃烧不稳定问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，包括以下步骤：

(1)将天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液通过高压板框压滤机压滤脱水至含水量55-60％，得到炭黑料渣；

(2)将步骤(1)炭黑料渣与有机分散液混合、均质处理，形成料浆；

(3)步骤(2)浆料与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，在高温下发生气化反应，转化为合成气。

本发明方法，步骤(1)中，所述天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液，其组成中炭黑含量为2.2-2.6wt％，其余为水；由天然气制乙炔装置产生的炭黑，在天然气裂解后的激冷过程中进入激冷水中，由于炭黑密度仅约水的一半，激冷水经过静置后炭黑上浮至表层，利用刮板将炭黑层刮出即得到所述炭黑浆液，随后送至步骤(1)所述的高压板框压滤机进一步脱水；

由天然气制乙炔装置产生的所述炭黑的中位粒径为28μm，最大粒径100μm。

本发明方法，步骤(1)中，所述压滤脱水，操作压力为1.5-2.4MPaG，如2MPaG。

本发明方法，步骤(2)中，所述有机分散液选自1,4-丁二醇(BDO)装置产生的焦油或石油炼化重质油，优选为1,4-丁二醇装置产生的焦油；

优选地，所述有机分散液添加量为炭黑料渣(干基计)质量的80-150％；