CN103708421A - 白炭黑尾气的处理方法和洗涤塔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种白炭黑尾气的处理方法，包括以下步骤：将白炭黑尾气在板式洗涤塔的洗涤液中进行喷淋，所述板式洗涤塔包括夹角为120°~150°的塔板和塔体，所述塔板的表面设有孔洞；将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离。本发明还提供了一种洗涤塔，包括塔体、气体进料口、气相出口、液相入口、液相出口、搅拌釜气相返塔口、塔板，所述塔板与所述塔体的夹角为120°~150°，所述塔板表面设有孔洞。本发明由于采用了板式洗涤塔，并在塔板表面设置了孔洞，使洗涤液能够有力的冲洗白炭黑颗粒，从而避免了白炭黑颗粒在洗涤塔里聚集，造成白炭黑颗粒堵塞洗涤塔的问题，使白炭黑尾气在洗涤过程中具有较好的除尘效果。

Description

白炭黑尾气的处理方法和洗涤塔

技术领域

本发明涉及尾气处理技术领域，尤其涉及白炭黑尾气的处理方法和洗涤塔。

背景技术

气相白炭黑是由四氯化硅或甲基三氯硅烷等有机硅的氯化物高温水解生成的二氧化硅粉末，具有粒径小、比表面积大、化学纯度高、分散性好等特点。气相白炭黑以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在橡胶、涂料、医药和造纸等诸多工业领域中得到广泛应用。

传统气相白炭黑的尾气吸收系统包括一、二级文丘里洗涤、浓酸降膜塔、浓酸填料塔吸收、稀酸填料塔、气液分离器、碱洗塔吸收，其工艺气相流动管路长，而且洗涤及吸收效果差，系统稳定性不高。传统白炭黑尾气吸收工艺存在的主要问题为：（1）尾气经过文丘里洗涤后，仍有不少白炭黑带往后系统，洗涤效果较差；（2）洗涤过程中有大量废酸产生，一方面造成酸的浪费，另一方面增加了处理废酸的成本；（3）成品酸中混有少量白炭黑，而且浓度达不到要求，影响成品酸的价格；（4）吸收效果差，整个尾气吸收系统在负压下吸收，压力波动大；（5）气相流动管路长，系统压降大。

针对气相白炭黑尾气洗涤系统的现状，研究者对气相白炭黑尾气洗涤处理系统进行了一系列的改进。例如：公开号为CN202146695U的中国实用新型专利报道了一种气相二氧化硅尾气处理系统，所述的尾气处理系统包括除尘洗涤塔、氯化氢组合吸收塔、碱洗塔、浓酸解析塔、氯化氢干燥塔、浓酸贮槽和稀酸贮槽。该系统采用的除尘洗涤塔为填料塔，其由上而下分为喷淋洗涤段、填料吸收段和贮液段，塔内填充有适当高度的填料，以增加流体间的接触面积，但是气相白炭黑尾气中含有少量白炭黑微粉，白炭黑微粉具有小粒径和高比表面积的特点，由于采用的洗涤塔是填料塔，填料塔的空隙率小，则在白炭黑尾气的处理过程中白炭黑微粉易吸附在填料表面，在填料表面形成一个表层，因此白炭黑堆积量大时容易堵塞洗涤塔，从而影响除尘效果。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种具有较好除尘效果的白炭黑尾气的处理方法及洗涤塔。

有鉴于此，本发明提供了一种白炭黑尾气的处理方法，包括以下步骤：

将白炭黑尾气在板式洗涤塔的洗涤液中进行喷淋，所述板式洗涤塔塔内塔板与塔体内壁的夹角为120°~150°，所述塔板的表面设有孔洞；

将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离。

优选的，所述洗涤液为31wt%的盐酸。

优选的，将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离之后还包括：

将洗涤后的洗涤液排入循环泵，所述循环泵中的洗涤液一部分再次进入洗涤塔，另一部分进入闪蒸罐进行浓缩。

优选的，将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离之后，还包括以下步骤：

将所述洗涤后的白炭黑尾气进入氯化氢吸收塔进行第一次洗涤，得到分离的31wt%的浓盐酸和第一次洗涤后的白炭黑尾气；

将所述第一次洗涤后的白炭黑尾气进入碱洗塔进行第二次洗涤；

将所述31wt%的浓盐酸进入解析塔进行解析，得到分离的恒沸酸和含饱和水的氯化氢气体；

将所述含饱和水的氯化氢气体依次进入一级氯化氢循环水冷凝器、二级氯化氢冷冻盐水冷凝器和氯化氢除沫器，得到氯化氢气体；

将所述恒沸酸依次进入热交换器和稀酸冷却器，得到19wt%的盐酸，所述19wt%的盐酸进入氯化氢吸收塔作为吸收液。

优选的，所述氯化氢吸收塔的吸收剂为19wt%的盐酸。

本发明还提供了一种洗涤塔，包括塔体、气体进料口、气相出口、液相入口、液相出口、搅拌釜气相返塔口、塔板，所述塔板与所述塔体内壁的夹角为120°~150°，所述塔板表面设有孔洞。

优选的，所述孔洞的排数为3~8排。

优选的，所述孔洞的形状为圆形或方形。

本发明提供了一种白炭黑尾气的处理方法，包括以下步骤：将白炭黑尾气在板式洗涤塔的洗涤液中进行喷淋，所述板式洗涤塔塔内塔板与塔体内壁的夹角为120°~150°，所述塔板的表面设有孔洞；将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离。同时本发明提供了一种洗涤塔。本发明在白炭黑尾气的处理过程中，采用的洗涤塔为板式塔，增加了洗涤塔的持液量，使洗涤塔中的洗涤液较多，并且由于在塔板表面设置了孔洞，使洗涤液能够有力的冲刷白炭黑颗粒，将白炭黑尾气中的白炭黑颗粒洗涤至液相中。与现有技术相比，本发明由于采用了板式洗涤塔，并在塔板表面设置了孔洞，使洗涤液能够有力的冲洗白炭黑颗粒，从而避免了白炭黑颗粒在洗涤塔里聚集，造成白炭黑颗粒堵塞洗涤塔的问题，使白炭黑尾气在洗涤过程中能够连续进行洗涤，从而具有较好的除尘效果。

附图说明

图1与图2为本发明白炭黑尾气处理的工作流程示意图；

图3为本发明板式洗涤塔塔板的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种白炭黑尾气的处理方法，包括以下步骤：

将白炭黑尾气在板式洗涤塔的洗涤液中进行喷淋，所述板式洗涤塔塔内塔板与塔体内壁夹角为120°~150°，所述塔板的表面设有孔洞；

将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离。

本发明将白炭黑尾气在洗涤塔洗涤液中进行喷淋，白炭黑尾气与洗涤塔内的洗涤液进行质量和热量的传递，将白炭黑颗粒洗涤进入液相。本发明采用板式塔作为洗涤塔，从而使洗涤塔中持有较多的洗涤液，所述板式塔的塔内塔板与塔体内壁的夹角为120°~150°，保证了洗涤塔喷淋下来的洗涤液能够迅速与白炭黑尾气接触，增加洗涤液与白炭黑尾气的接触面积，将白炭黑尾气中的白炭黑颗粒洗涤至液相中；所述塔板的表面设有孔洞，使洗涤液对白炭黑颗粒具有较大的冲刷，避免了白炭黑颗粒在洗涤塔里聚集，堵塞洗涤塔。

白炭黑尾气在洗涤塔中洗涤过程中，为了避免白炭黑尾气中的氯化氢气体的损失，所述洗涤液优选为31wt%的盐酸，所述盐酸在31wt%浓度下为饱和状态，不会再溶解氯化氢气体，确保白炭黑尾气中的氯化氢气体全部进入吸收塔用于制备31wt%的盐酸。白炭黑尾气洗涤后，洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离。为了强化洗涤效果，作为优选方案，将洗涤后的洗涤液排入循环泵，所述循环泵中的洗涤液一部分进入洗涤塔供循环使用，一部分进入搅拌闪蒸釜进行浓缩，将洗涤后的洗涤液浓缩，回收其中的氯化氢气体。

将白炭黑尾气在洗涤塔洗涤后，作为优选方案，将所述洗涤后的白炭黑尾气进入氯化氢吸收塔进行第一次洗涤，本发明优选采用19%的盐酸作为吸收剂，吸收洗涤后的白炭黑尾气中的氯化氢气体，从而得到分离的31wt%的盐酸和第一次洗涤后的白炭黑尾气。将所述31wt%的盐酸通过循环酸泵进入盐酸储存罐。为了保证氯化氢气体溶解水的热量能够及时转移，所述循环酸泵的出口设有循环酸冷却器。

所述白炭黑尾气经第一次洗涤后，白炭黑尾气中仍残留少量的氯化氢和氯气，作为优选方案，将第一次洗涤后的白炭黑尾气进入碱洗塔进行第二次洗涤，所述碱洗塔的塔釜中含有循环的稀释液，将第一次洗涤后的白炭黑尾气第二次洗涤后，则将白炭黑尾气中的氯气和氯化氢洗涤干净，碱洗塔中的液相为次氯酸钠溶液。

为了使盐酸得到充分利用，作为优选方案，将吸收塔中得到的31wt%的盐酸经过热交换器加热后进入解析塔进行解析，与来自再沸器的高温氯化氢和水蒸气在解析塔内逆流传热传质，塔顶聚集有含饱和水的氯化氢气体，塔底得到恒沸酸。所述含饱和水的氯化氢气体依次经过一级氯化氢循环水冷凝器、二级氯化氢冷冻盐水冷凝器，HCl除沫器，得到纯度大于99.5%的氯化氢气体。所述恒沸酸依次经热交换器和稀酸冷却器冷却后，得到19wt%的盐酸，将得到的19wt%的盐酸用于氯化氢吸收塔的吸收剂。为了使白炭黑尾气在处理过程中具有较高的洗涤率，作为优选方案，在白炭黑尾气处理的过程中，整个处理系统采用微正压，压力优选控制为2~20KPa，更优选为5~15KPa。

本发明在白炭黑尾气的处理过程中，采用的洗涤塔为板式塔，增加了洗涤塔的持液量，使洗涤塔中的洗涤液较多，并且由于在塔板表面设置了孔洞，使洗涤液能够有力的冲刷白炭黑颗粒，使白炭黑尾气中的白炭黑颗粒具有较高的洗涤率，同时避免了白炭黑颗粒堵塞洗涤塔。本发明由于采用了板式洗涤塔，并在塔板表面设置了孔洞，使洗涤液能有有力的冲洗白炭黑颗粒，从而避免了白炭黑颗粒在洗涤塔里聚集，避免了白炭黑颗粒堵塞洗涤塔。其次，本发明采用了一整套白炭黑尾气处理系统，将白炭黑尾气经洗涤塔、吸收塔、碱洗塔和解析塔处理后，使白炭黑尾气具有较高的洗涤率，同时将氯化氢气体进行了回收，实现了氯资源的循环利用。

本发明还提供了一种洗涤塔，将白炭黑尾气在所述洗涤塔中进行洗涤，避免了白炭黑尾气对洗涤塔的堵塞。所述洗涤塔包括：包括塔体、气体进料口、气相出口、液相入口、液相出口、搅拌釜气相返塔口、塔板，所述塔板与所述塔体内壁的夹角为120°~150°，所述塔板表面设有孔洞。

按照本发明，所述板式塔的塔内塔板与塔体内壁的夹角为120°~150°，使洗涤塔喷淋下来的洗涤液能够迅速与白炭黑尾气接触，增加洗涤液与白炭黑尾气的接触面积，使白炭黑尾气中的白炭黑颗粒被洗涤至液相中；所述塔板的表面设有孔洞，使洗涤液对白炭黑颗粒具有较大的冲刷力，避免了白炭黑颗粒在洗涤塔里聚集，堵塞洗涤塔。作为优选方案，所述塔板末端设有溢流堰，所述溢流堰能够维持塔板液层及使洗涤液均匀溢出，从而保证了洗涤液与白炭黑尾气的接触面积。为了使洗涤液对白炭黑尾气具有较强的冲刷力，所述孔洞的排数优选为3~8排，更优选为4~7排，最优选为5~6排；所述孔洞的形状优选为圆形或方形。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的白炭黑尾气处理的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

气相法白炭黑合成过程中产生的尾气，其主要成分为氯化氢气体、空气、少量的氯气、还含有部分的白炭黑粉尘。根据附图1提供的白炭黑尾气处理的工作流程示意图，可以清楚地表明白炭黑尾气的处理流程，其中，图1中的HCl吸收塔中的31%浓酸至储罐通过热交换器进入图2中浓盐酸解析系统进行浓酸解析。图3为洗涤塔塔板的结构示意图，由图3可以清楚地表明洗涤塔塔板表面设置有孔洞。

白炭黑尾气处理的具体流程为：将这些气固混合物由洗涤塔1的下部进入洗涤塔，洗涤塔洗涤液采用31%的浓酸，合成气与塔内的冷凝液进行质量和热量传递，将固体二氧化硅洗涤进入液相，为了强化洗涤效果，该塔釜设有塔釜循环泵7，泵出口液相分两路，一路作为塔内洗涤液用；一路作为塔底采出至搅拌闪蒸罐2。塔釜液进入搅拌闪蒸釜2，将含有二氧化硅的稀酸浓缩，回收其中的HCl气体，同时提高二氧化硅的固含率，降低含固体废酸的量。

尾气经洗涤后进入氯化氢吸收塔5，采用19wt%的盐酸作为吸收剂，气液逆流吸收99%的HCl，得到31wt%的浓盐酸。为了及时移走氯化氢气体溶解水的放热，浓酸泵出口设有循环酸冷却器6。

经氯化氢吸收塔5吸收后，气相中尚有少量的氯化氢和氯气，进入碱洗塔9，新鲜碱液由塔顶加入，塔釜有向中部循环的稀释液，吸收完全后，气体达标排放，液相为次氯酸钠溶液。

在吸收塔5中得到的31wt%的浓盐酸经过热交换器15加热后进入解析塔10进行解析，再与来自再沸器11的高温氯化氢和水蒸气在解析塔10内逆流传热传质，塔顶达到含饱和水的氯化氢气体，塔底得到恒沸酸；含饱和水的氯化氢气体再经过一级氯化氢循环水冷凝器12、二级氯化氢冷冻盐水冷凝器，再经HCl除沫器14后得到纯度99.5%以上的氯化氢气体；恒沸酸经热交换器15和稀酸冷却器16冷却后重新用于浓酸塔吸收剂。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种白炭黑尾气的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将白炭黑尾气在板式洗涤塔的洗涤液中进行喷淋洗涤，所述板式洗涤塔塔内塔板与塔体内壁夹角为120°~150°，所述塔板的表面设有孔洞；

将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述洗涤液为31wt%的盐酸。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离之后还包括：

将洗涤后的洗涤液排入循环泵，所述循环泵中的洗涤液一部分再次进入洗涤塔，另一部分进入闪蒸罐进行浓缩。

4.根据权利要求1或3所述的处理方法，其特征在于，将洗涤后的白炭黑尾气与洗涤后的洗涤液分离之后，还包括以下步骤：

将所述洗涤后的白炭黑尾气进入氯化氢吸收塔进行第一次洗涤，得到分离的31wt%的浓盐酸和第一次洗涤后的白炭黑尾气；

将所述第一次洗涤后的白炭黑尾气进入碱洗塔进行第二次洗涤；

将所述31wt%的浓盐酸进入解析塔进行解析，得到分离的恒沸酸和含饱和水的氯化氢气体；

将所述含饱和水的氯化氢气体依次进入一级氯化氢循环水冷凝器、二级氯化氢冷冻盐水冷凝器和氯化氢除沫器，得到氯化氢气体；

将所述恒沸酸依次进入热交换器和稀酸冷却器，得到19wt%的盐酸，所述19wt%的盐酸进入氯化氢吸收塔作为吸收液。

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述氯化氢吸收塔的吸收剂为19wt%的盐酸。

6.一种洗涤塔，包括塔体、气体进料口、气相出口、液相入口、液相出口、搅拌釜气相返塔口、塔板，其特征在于，所述塔板与所述塔体内壁的夹角为120°~150°，所述塔板表面设有孔洞。

7.根据权利要求6所述的洗涤塔，其特征在于，所述孔洞的排数为3~8排。

8.根据权利要求6所述的洗涤塔，其特征在于，所述孔洞的形状为圆形或方形。

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