炭黑尾氣的綜合利用

許永獻

摘 要：文章通過分析、研究、制定新的工藝路線，對炭黑尾氣進行凈化處理，根據(jù)氣源情況制訂混配方案，達到變廢為寶綜合利用的目的，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：炭黑尾氣；預處理；混配；綜合利用

中圖分類號：TQ127.11 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0050-02

我公司現(xiàn)有2萬t/a濕法造粒炭黑項目，每年可產(chǎn)生炭黑尾氣16 000 Nm3。炭黑尾氣的主要成分為CO、CO2、H2、N2、H2O烴類及少量粉塵。由于含有接近40%的水份及大量粉塵，不易被直接利用，只能直接從煙囪排放。直接排放后不僅嚴重污染大氣環(huán)境，而且還造成資源的浪費，如何有效利用、變廢為寶是我公司急需解決的難題。我們通過分析、研究、制定并實施正確的方案，對究炭黑尾氣進行綜合利用，取得了很好的經(jīng)濟效益。

1 對炭黑尾氣的分析

1.1 炭黑尾氣的產(chǎn)生及性質(zhì)

爐法炭黑生產(chǎn)屬于碳氫化合物的裂解反應，其工藝過程是：燃料油（或燃氣）加壓后軸向噴入燃燒爐，與經(jīng)預熱的空氣混合完全燃燒產(chǎn)生高溫高速氣流。在喉管處徑向噴入原料油，原料油經(jīng)燃燒爐產(chǎn)生的高溫、高速氣流剪切，迅速霧化，在反應爐內(nèi)裂解。生成的炭黑及燃余氣迅速被急冷水冷卻終止反應，急冷后的炭黑煙氣再經(jīng)過一系列換熱器進一步降溫后，送至旋風分離器和脈沖袋濾器，把炭黑收集下來，排出的廢氣即是炭黑尾氣。由炭黑的生產(chǎn)工藝及氣體分析可知，炭黑尾氣具有以下特點：

炭黑尾氣的熱值一般在而炭黑微粒只能在較高溫度下燃燒，所以必須對炭黑尾氣進行除塵。

1.2 炭黑尾氣組成

2 炭黑尾氣預處理方案

2.1 對尾氣進行降溫、脫濕、除塵

炭黑尾氣經(jīng)處理后，與制氫的解吸氣混合或者與焦爐煤氣混合后供鍋爐、干燥等用戶使用，達到既節(jié)能又保護環(huán)境的雙重效果。

2.1.1 降溫、除塵

高溫的炭黑尾氣含有大量的飽和蒸汽和粉塵，不利于直接利用，必須冷卻后除去水分、粉塵，才能提高熱值。目前，國內(nèi)對氣體的降溫方法采用的都是物理降溫，用吹風或冷水降溫。通過試驗，我們采取了利用原有的水池，使尾氣管道通過噴淋塔噴淋冷水降溫。在噴淋洗滌塔內(nèi)水與炭黑尾氣在填料表面氣液接觸，氣液進行傳質(zhì)傳熱，氣體經(jīng)洗滌后溫度降低，所含飽和水蒸氣降低。尾氣的溫度降低到要求的技術(shù)指標，在降溫過程中通過水的噴淋洗滌將尾氣中粉塵懸浮于水中達到尾氣除塵效果。出塔尾氣中所夾帶微小水滴通過旋風分離器，依靠離心力作用分離出來。洗滌后的出塔洗滌水用泵送至玻璃鋼風冷塔依靠強制風冷卻，使水溫降至40 ℃以下，循環(huán)使用，同時冷卻后的水在循環(huán)水池中依靠重力沉降除去夾帶的塵粒。這種方法，安全、可靠，降溫、脫濕、除塵效果好。

2.1.2 脫濕、除塵

對炭黑尾氣進行噴淋冷卻后，尾氣仍含有水汽和少量粉塵，還需要進一步脫濕、除塵。對于氣體脫濕、除塵，國內(nèi)有高分子中空系膜氣體干燥脫濕器、阻尼式除塵器等過濾的方法，這種方法需要購買專業(yè)的過濾材料及成套設備，價格高，而且時間長容易造成堵塞。因此，通過研究，決定采用旋風除塵器，利用離心力原理，使高速流動的尾氣沿切線進入分離器后，水分和灰塵顆粒沿外壁下降，氣體從分離器上部流出，從而達到脫濕、除塵目的，使之能夠長距離輸送并能夠很好燃燒，而且能夠與其它氣源混合使用。目前，在尾氣的脫濕、除塵方面，我公司采用旋風分離器取得了良好效果。

2.2 工藝流程

尾氣風機將袋濾后溫度為200 ℃左右的炭黑尾氣送到尾氣預處理工序。尾氣首先進入一號洗滌塔，在塔中與循環(huán)冷卻水逆流直接接觸，進行冷卻、降溫、除濕，一號塔主要是將尾氣溫度由200 ℃降至90 ℃，主要的冷卻、降溫、除濕由一號塔完成。一號塔出來尾氣進入二號塔中，與循環(huán)水逆流直接接觸，進行冷卻、降溫、除濕，二號塔主要是將尾氣溫度由90 ℃降至

40 ℃，使冷卻、除塵、除濕指標達到工藝要求。二號塔出來的尾氣進入旋風分離器，對尾氣夾帶的水滴和小塵粒進行分離。旋風分離器出來的處理后的凈化尾氣通過加壓風機進入翅片湍流混配器，與制氫的解吸氣進行混配后，送入鍋爐系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和其他目標用戶，在節(jié)日期間煤氣用量高峰時可以與煤氣混合送入主管道供城市煤氣用戶，或單獨送往各煤氣用戶，解決氣量不足的矛盾。

循環(huán)水系統(tǒng)是一套700 m3/h的冷卻水系統(tǒng)，有風冷和除渣二大部分組成，如圖1所示。

3 凈化后炭黑尾氣的綜合利用

由于多氣源供氣，特別是燃氣用戶的不斷增加，如何優(yōu)化合理匹配氣源，既滿足爐灶前的燃燒狀況、燃燒熱，又要滿足熱負荷的均衡是燃氣供應的重點。在節(jié)日期間高峰供氣時氣量不足的矛盾更是尤為突出，而對于焦爐煤氣廠來說，如何在保證焦炭質(zhì)量的情況下，適時調(diào)整結(jié)焦時間，適時合理調(diào)整配比來提高煤氣產(chǎn)率，有效應對高峰供氣，同時充分利用內(nèi)部可用氣源，保證煤氣外送，是一個巨大的挑戰(zhàn)。合理優(yōu)化本身就是珍惜資源，也就是我們建立節(jié)約型社會的需要。

3.1 摻混煤氣的使用

采用凈化后炭黑尾氣摻混焦爐煤氣用于管式爐、焦爐加熱等，是氣源廠內(nèi)平衡氣源的手段。但關(guān)鍵是穩(wěn)定凈化后炭黑尾氣熱值的高低，權(quán)衡氣量與熱值的關(guān)系也是凈化后炭黑尾氣消耗的重點，穩(wěn)定提高熱值本身就是降低消耗。但這還是一個優(yōu)化經(jīng)濟指標的切合點的問題。從混合煤氣的使用角度講，關(guān)鍵是混合比落在一個合理的切合點上，是保證煤氣使用的技術(shù)指標。也就是要保證混合煤氣的華白指數(shù)、燃燒勢、黃焰指數(shù)、積炭指數(shù)、穩(wěn)焰指數(shù)來保證用戶的正常使用，這也是最佳混合比的選用問題。煤氣熱值4 292

4 結(jié) 語

“炭黑尾氣的綜合利用”方案投入正常生產(chǎn)運行，運行情況良好，達到了預期的目標，炭黑尾氣與解吸氣混配后符合技術(shù)要求的熱值，送往各目標用戶，在生活氣源緊張的情況下與煤氣混配達到外送氣的熱值。較好的實現(xiàn)了節(jié)能減排效果，同時具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

①針對焦化公司的炭黑尾氣，采用噴淋塔和填料塔對其進行降溫、脫濕、除塵，在技術(shù)方面是可行的，而且附屬設備自己設計、制做，成本低、效果好。

參考文獻：

[1] 馮海燕，亓建設，李增愛.炭黑尾氣在生產(chǎn)中的回收利用[J].煤化工，2012，（5）.