CN104231677B - 一种炭黑湿法造粒的干燥加工系统及工艺 - Google Patents

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本发明涉及一种炭黑湿法造粒干燥系统及工艺,本发明的炭黑湿法造粒干燥系统包括固气分离装置,烟气排出装置,第一烟气调温装置、炭黑收集装置以及干燥机。本发明的炭黑湿法造粒的烟气干燥装置及工艺,通过高温烟气的余热进行稳定的炭黑干燥加工,并减少安全隐患及环境污染的发生,使整个加热过程节能、安全、环保,进而降低生产成本,适合工业应用。

Description

一种炭黑湿法造粒的干燥加工系统及工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种炭黑湿法造粒的干燥加工系统及工艺,属于炭黑生产领域。
背景技术
[0002]在传统炭黑生产过程中需要将粉状炭黑加水经造粒机造粒后再经干燥机加热除去水分干燥后才能成为成品使用。现有技术的工艺流程是:采用反应炉,利用焦油为原料在炉内摄氏1900度条件下进行热裂解产生炭黑及尾气流(即高温烟气),反应后的尾气流温度仍达摄氏1000度以上。为了后续采用滤袋器收集分离碳黑,需要先对高温烟气喷水降温,使其温度降至250度左右进入滤袋器。通过滤袋器分离后的碳黑通过造粒机进入干燥机干燥,而通过滤袋器分离后的烟气则进入燃烧炉燃烧,以便给干燥机提供干燥热源。干燥机一般在转筒外围设有火箱(或叫加热炉膛),燃烧炉产生的高达上千度的热气进入火箱,通过辐射给干燥机加热,使干燥机的滚筒内部达到300-500度的干燥工艺要求。经过干燥机后的烟气还可以经过二级袋滤器再次收集碳黑。上述工艺尚存在如下不足:一是尾气比较浪费,需要通过燃烧炉燃烧后供给干燥炉;二是进入干燥器火箱的温度太高,不利于安全操作;三是由于干燥炉与火箱之间非全密封,容易发生废气泄漏,对环境造成污染。
发明内容
[0003]本发明针对上述现有技术的不足,提供一种炭黑湿法造粒干燥系统及工艺,其具有安全、节能、降低生产成本等优点。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种炭黑湿法造粒干燥系统,包括固气分离装置A,烟气排出装置B,第一烟气调温装置C、炭黑收集装置D以及干燥机E;
[0005]所述固气分离装置包括旋风分离器Al以及位于所述旋风分离器下方的第一出料气密阀A2,所述旋风分离器Al包括烟气入口及烟气出口,所述烟气出口分为第一排气管路A3和第二排气管路A4,所述烟气入口连接外部含炭黑高温烟气;
[0006]所述炭黑收集装置D包括袋滤器Dl及位于袋滤器下端的第二出料气密阀D2;
[0007] 所述干燥机E包括物料入口、物料出口、烟气入口及烟气出口,所述物料入口前设有造粒机F;所述烟气出口通过排气风机B3与所述第一烟气调温装置C的入口连接;所述干燥机E的物料入口与烟气出口,物料出口与烟气入口分别设在所述干燥机的两端;
[0008]所述烟气排出装置B包括第一调节阀BI以及第二调节阀B2;
[0009]所述第一排气管路A3通过所述第一调节阀BI与所述干燥机的烟气入口连接,所述第二排气管路A4通过所述第二调节阀B2与所述第一烟气调温装置C的入口连接,所述第一烟气调温装置C的出口与所述袋滤器Dl的入口连接,所述第二出料气密阀D2的出口与所述第一出料气密阀A2的出口汇集,并通过管路与所述造粒机F的入口连接。
[0010] 进一步,所述第一烟气调温装置包括冷水调节阀和冷却器。
[0011 ]进一步,所述干燥机的物料入口与所述造粒机连接,该物料入口靠近所述排气风机;所述干燥机的物料出口靠近所述第一调节阀。
[0012]本发明的干燥机包括物料入口、物料出口、烟气入口及烟气出口,物料入口与烟气出口,物料出口与烟气入口分别设在所述干燥机的两端;并且物料入口靠近所述排气风机;所述干燥机的物料出口靠近所述第一调节阀。可见,干燥机内烟气的输送方向与碳粒的输送方向相反,烟气由第一调节阀方向进入干燥机后,向排气风机的方向流动;碳粒由靠近所述排气风机方向的物料入口进入,由靠近所述第一调节阀的物料出口排出。
[0013]进一步,所述旋风分离器连接反应炉的出料端,所述反应炉与旋风分离器之间设有第二烟气调温装置。第二烟气调温装置用于对高温烟气进行热能回收及冷水降温,将高温烟气的温度由1000 °C以上降至500 °C左右。
[0014]本发明所述反应炉是生产原生炭黑的反应炉,利用焦油为原料在炉内摄氏1900度条件下进行热裂解产生炭黑及尾气流(高温烟气),反应后的尾气流温度仍达摄氏1000度以上,经热能回收及冷水降温后扔达摄氏500度以上,可直接作干燥湿炭黑用。
[0015] 本发明第二方面公开了一种炭黑湿法造粒的烟气干燥工艺,包括前述炭黑湿法造粒干燥系统,所述固气分离装置A承接反应炉生产出的含炭黑高温烟气,含炭黑高温烟气通过旋风分离器Al的烟气入口进入旋风分离器后分离获得固体炭黑和烟气,其中,固体炭黑被分离下沉到旋风分离器底部的第一出料气密阀A2,从第一出料气密阀排出后通过风送管被输送至造粒机F;烟气从旋风分离器上端的烟气出口排出;其中一股烟气在第一调节阀BI的控制下通过第一排气管路A3由干燥机E的烟气入口进入干燥机,用于加热来自造粒机F的湿碳粒,使湿碳粒中的水分蒸发干燥,干燥后的碳粒由干燥机的物料出口排出,干燥后含水分的烟气通过排气风机B3由干燥机的烟气出口抽出;剩余的烟气在第二调节阀B2的控制下进入第二排气管路A4,与第一排气管路排出的含水分烟气汇合后通过第一烟气调温装置C的入口进入第一烟气调温装置,将烟气温度降至250〜270°C后由第一烟气调温装置C的出口输出送至袋滤器Dl,由袋滤器除尘后烟气排放,袋滤器收集的固体炭黑通过第二出料气密阀D2的控制,经过风送管输送至造粒机E。
[0016]进一步,干燥机内烟气的输送方向与碳粒的输送方向相反,烟气由第一调节阀方向进入干燥机后,向排气风机的方向流动;碳粒由靠近所述排气风机方向的物料入口进入,由靠近所述第一调节阀的物料出口排出。
[0017]进一步,反应炉生产出的含炭黑高温烟气经第二烟气调温装置后,烟气温度降至500°C以上,降温后的高温烟气进入旋风分离器。
[0018]更进一步,反应炉生产出的含炭黑高温烟气经第二烟气调温装置后,烟气温度降至500〜600°C,降温后的高温烟气进入旋风分离器。
[0019]本发明第三方面公开了前述系统及工艺在炭黑加工领域的应用。
[0020] 本发明的炭黑湿法造粒的干燥加热工艺,包含用于承接反应炉生产出的高温炭黑烟气的固气分离装置,高温炭黑烟气经气固分离后,固态炭黑下沉到底部由第一出料气密阀排出到风送管,气态热气自顶部排出分流,一股热气经第一调节阀后进入湿法造粒炭黑的干燥机加热湿碳粒使其水分蒸发后干燥,热气夹带水蒸气被排气风机抽出;另一股热气经第二调节阀后与之前的夹带水蒸气的热气汇合,输往第一烟气调温装置进行急冷减温,控制到一定温度的湿热气经过袋滤器除尘后排放,袋滤器收集的炭黑由第二出料气密阀排出到风送管。根据炭黑干燥温度控制第一调节阀和第二调节阀。如此不需要再依靠燃烧尾气产生的热源来干燥炭黑湿法造粒,达到节能效果,并可节省设备设置费用,进而降低生产成本。
[0021]本发明的有益效果是:
[0022] I)将反应炉排出的高温烟气作为湿法造粒炭黑的干燥机的热源,代替尾气燃烧生成的热量来干燥,节省了尾气的消耗;
[0023] 2)本发明工艺及系统的加热方式属于摄氏500度左右低温干燥,比尾气燃烧达1000摄氏度的温度低,因此炭黑干燥温度相对稳定和安全;
[0024] 3)由于采用低温加热,避免了炭黑高温着火的发生,并且烟气输送过程减少了泄漏的发生,安全环保。
[0025]综上,本发明的炭黑湿法造粒的烟气干燥装置及工艺,通过高温烟气的余热进行稳定的炭黑干燥加工,并减少安全隐患及环境污染的发生,使整个加热过程节能、安全、环保,进而降低生产成本,适合工业应用。
附图说明
[0026]图1为炭黑湿法造粒干燥系统图;
[0027]图2为另一炭黑湿法造粒干燥系统图。
[0028]图1-2中各标号所标明的配件如下:
[0029] A.固气分离装置
[0030] B.烟气排出装置
[0031] C.第一烟气调温装置
[0032] D.炭黑收集装置
[0033] E.干燥机
[0034] F.造粒机
[0035] G.第二烟气调温装置
[0036] Al.旋风分离器
[0037] A2.第一出料气密阀
[0038] A3.第一排气管路
[0039] A4.第二排气管路
[0040] B1.第一调节阀
[0041] Β2.第二调节阀
[0042] Β3.排气风机
[0043] D 1.袋滤器
[0044] D2.第二出料气密阀
具体实施方式
[0045]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
[0046]如图1所示的一种炭黑湿法造粒干燥系统,包括固气分离装置Α,烟气排出装置B,第一烟气调温装置C、炭黑收集装置D以及干燥机Ε;
[0047]所述固气分离装置包括旋风分离器Al以及位于所述旋风分离器下方的第一出料气密阀A2,所述旋风分离器Al包括烟气入口及烟气出口,所述烟气出口分为第一排气管路A3和第二排气管路A4,所述烟气入口连接外部含炭黑高温烟气;
[0048]所述炭黑收集装置D包括袋滤器Dl及位于袋滤器下端的第二出料气密阀D2;
[0049] 所述干燥机E包括物料入口、物料出口、烟气入口及烟气出口,所述物料入口前设有造粒机F;所述烟气出口通过排气风机B3与所述第一烟气调温装置C的入口连接;所述干燥机E的物料入口与烟气出口,物料出口与烟气入口分别设在所述干燥机的两端;
[0050]所述烟气排出装置B包括第一调节阀BI以及第二调节阀B2;
[0051]所述第一排气管路A3通过所述第一调节阀BI与所述干燥机的烟气入口连接,所述第二排气管路A4通过所述第二调节阀B2与所述第一烟气调温装置C的入口连接,所述第一烟气调温装置C的出口与所述袋滤器Dl的入口连接,所述第二出料气密阀D2的出口与所述第一出料气密阀A2的出口汇集,并通过管路与所述造粒机F的入口连接。
[0052]生产时,所述固气分离装置A承接反应炉生产出的含炭黑高温烟气,含炭黑高温烟气通过旋风分离器Al的烟气入口进入旋风分离器后分离获得固体炭黑和烟气,其中,固体炭黑被分离下沉到旋风分离器底部的第一出料气密阀A2,从第一出料气密阀排出后通过风送管被输送至造粒机F;烟气从旋风分离器上端的烟气出口排出;其中一股烟气在第一调节阀BI的控制下通过第一排气管路A3由干燥机E的烟气入口进入干燥机,用于加热来自造粒机F的湿碳粒,使湿碳粒中的水分蒸发干燥,干燥后的碳粒由干燥机的物料出口排出,干燥后含水分的烟气通过排气风机B3由干燥机的烟气出口抽出;剩余的烟气在第二调节阀B2的控制下进入第二排气管路A4,与第一排气管路排出的含水分烟气汇合后通过第一烟气调温装置C的入口进入第一烟气调温装置,将烟气温度降至250〜270°C后由第一烟气调温装置C的出口输出送至袋滤器Dl,由袋滤器除尘后烟气排放,袋滤器收集的固体炭黑通过第二出料气密阀D2的控制,经过风送管输送至造粒机E。
[0053]本发明的一种炭黑湿法造粒干燥系统还可以如图2所示,包括固气分离装置A,烟气排出装置B,第一烟气调温装置C、炭黑收集装置D以及干燥机E;
[0054]所述固气分离装置包括旋风分离器Al以及位于所述旋风分离器下方的第一出料气密阀A2,所述旋风分离器Al包括烟气入口及烟气出口,所述烟气出口分为第一排气管路A3和第二排气管路A4,所述烟气入口连接外部含炭黑高温烟气;
[0055]所述炭黑收集装置D包括袋滤器Dl及位于袋滤器下端的第二出料气密阀D2;
[0056] 所述干燥机E包括物料入口、物料出口、烟气入口及烟气出口,所述物料入口前设有造粒机F;所述烟气出口通过排气风机B3与所述第一烟气调温装置C的入口连接;所述干燥机E的物料入口与烟气出口,物料出口与烟气入口分别设在所述干燥机的两端;
[0057]所述烟气排出装置B包括第一调节阀BI以及第二调节阀B2;所述第一排气管路A3通过所述第一调节阀BI与所述干燥机的烟气入口连接,所述第二排气管路A4通过所述第二调节阀B2与所述第一烟气调温装置C的入口连接,所述第一烟气调温装置C的出口与所述袋滤器DI的入口连接,所述第二出料气密阀D2的出口与所述第一出料气密阀A2的出口汇集,并通过管路与所述造粒机F的入口连接;所述第一烟气调温装置包括冷水调节阀和冷却器;所述干燥机的物料入口与所述造粒机连接,该物料入口靠近所述排气风机;所述干燥机的物料出口靠近所述第一调节阀。
[0058]生产时,所述固气分离装置A承接反应炉生产出的含炭黑高温烟气,含炭黑高温烟气通过旋风分离器Al的烟气入口进入旋风分离器后分离获得固体炭黑和烟气,其中,固体炭黑被分离下沉到旋风分离器底部的第一出料气密阀A2,从第一出料气密阀排出后通过风送管被输送至造粒机F;烟气从旋风分离器上端的烟气出口排出;其中一股烟气在第一调节阀BI的控制下通过第一排气管路A3由干燥机E的烟气入口进入干燥机,用于加热来自造粒机F的湿碳粒,使湿碳粒中的水分蒸发干燥,干燥后的碳粒由干燥机的物料出口排出,干燥后含水分的烟气通过排气风机B3由干燥机的烟气出口抽出;剩余的烟气在第二调节阀B2的控制下进入第二排气管路A4,与第一排气管路排出的含水分烟气汇合后通过第一烟气调温装置C的入口进入第一烟气调温装置,将烟气温度降至250〜270°C后由第一烟气调温装置C的出口输出送至袋滤器Dl,由袋滤器除尘后烟气排放,袋滤器收集的固体炭黑通过第二出料气密阀D2的控制,经过风送管输送至造粒机E ο干燥机内烟气的输送方向与碳粒的输送方向相反,烟气由第一调节阀方向进入干燥机后,向排气风机的方向流动;碳粒由靠近所述排气风机方向的物料入口进入,由靠近所述第一调节阀的物料出口排出。反应炉生产出的含炭黑高温烟气经第二烟气调温装置后,烟气温度降至500〜600°C,降温后的高温烟气进入旋风分离器。
[0059] 年产(8000h)2万吨炭黑的操作风量约12000标立/小时,可产生24000标立的可燃尾气。造粒机每小时造粒2.5吨,每造粒I吨炭黑需要2000标立可燃尾气燃烧用于干燥,因此造粒2.5吨炭黑需要5000标立炭黑,占24000标立可燃尾气的的20%。
[0060]可见,通过高温烟气的显热作用为湿法造粒炭黑加热干燥的热源,体现了余热利用可有效减少20%尾气的消耗,并减少部分设备装置,使炭黑低温干燥并且烟气无泄漏,不但可以降低成本,同时对环境及安全都有改善作用。
[0061]以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种炭黑湿法造粒干燥系统,其特征在于,包括固气分离装置(A)、烟气排出装置(B)、第一烟气调温装置(C)、炭黑收集装置(D)以及干燥机(E); 所述固气分离装置包括旋风分离器(Al)以及位于所述旋风分离器下方的第一出料气密阀(A2),所述旋风分离器(Al)包括烟气入口及烟气出口,所述烟气出口分为第一排气管路(A3)和第二排气管路(A4),所述烟气入口连接外部含炭黑高温烟气; 所述炭黑收集装置(D)包括袋滤器(Dl)及位于袋滤器下端的第二出料气密阀(D2); 所述干燥机(E)包括物料入口、物料出口、烟气入口及烟气出口,所述物料入口前设有造粒机(F);所述烟气出口通过排气风机(B3)与所述第一烟气调温装置(C)的入口连接;所述干燥机(E)的物料入口与烟气出口,物料出口与烟气入口分别设在所述干燥机的两端; 所述烟气排出装置(B)包括第一调节阀(BI)以及第二调节阀(B2); 所述第一排气管路(A3)通过所述第一调节阀(BI)与所述干燥机的烟气入口连接,所述第二排气管路(A4)通过所述第二调节阀(B2)与所述第一烟气调温装置(C)的入口连接,所述第一烟气调温装置(C)的出口与所述袋滤器(Dl)的入口连接,所述第二出料气密阀(D2)的出口与所述第一出料气密阀(A2)的出口汇集,并通过管路与所述造粒机(F)的入口连接。
2.根据权利要求1所述的炭黑湿法造粒干燥系统,其特征在于,所述第一烟气调温装置包括冷水调节阀和冷却器。
3.—种炭黑湿法造粒的烟气干燥工艺,包括如权利要求1-2任一项所述炭黑湿法造粒干燥系统,所述固气分离装置(A)承接反应炉生产出的含炭黑高温烟气,含炭黑高温烟气通过旋风分离器(Al)的烟气入口进入旋风分离器后分离获得固体炭黑和烟气,其中,固体炭黑被分离下沉到旋风分离器底部的第一出料气密阀(A2),从第一出料气密阀排出后通过风送管被输送至造粒机(F);烟气从旋风分离器上端的烟气出口排出;其中一股烟气在第一调节阀(BI)的控制下通过第一排气管路(A3)由干燥机(E)的烟气入口进入干燥机,用于加热来自造粒机(F)的湿碳粒,使湿碳粒中的水分蒸发干燥,干燥后的碳粒由干燥机的物料出口排出,干燥后含水分的烟气通过排气风机(B3)由干燥机的烟气出口抽出;剩余的烟气在第二调节阀(B2)的控制下进入第二排气管路(A4),与第一排气管路排出的含水分烟气汇合后通过第一烟气调温装置(C)的入口进入第一烟气调温装置,将烟气温度降至250〜270°C后由第一烟气调温装置(C)的出口输出送至袋滤器(Dl),由袋滤器除尘后烟气排放,袋滤器收集的固体炭黑通过第二出料气密阀(D2)的控制,经过风送管输送至造粒机(E)。
4.根据权利要求3所述的干燥工艺,其特征在于,干燥机内烟气的输送方向与碳粒的输送方向相反,烟气由第一调节阀方向进入干燥机后,向排气风机的方向流动;碳粒由靠近所述排气风机方向的物料入口进入,由靠近所述第一调节阀的物料出口排出。
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