CN104307344A - 炭黑尾气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炭黑尾气净化装置，涉及气体净化技术领域，提供一种能够净化炭黑尾气的炭黑尾气净化装置。炭黑尾气净化装置包括净化塔，净化塔包括自下而上依次设置的洗涤冷却段、净化喷淋段、干燥段和除雾段。洗涤冷却段能够对炭黑尾气进行降温并除去大部分SO₂、H₂S、NO_X，使尾气得到初步净化。净化喷淋段能够对炭黑尾气进行深度净化。干燥段能够去除炭黑尾气中的饱和水。除雾段能够对炭黑尾气进行除雾。经本发明净化后的炭黑尾气能够满足后续利用条件。通过本发明对炭黑尾气进行净化既避免了资源浪费又有利于减少环境污染。

Description

炭黑尾气净化装置

技术领域

本发明涉及气体净化技术领域，尤其涉及一种炭黑尾气净化装置。

背景技术

炭黑是利用煤化工的剩余产品煤焦油、蒽油等，经过高温下不完全燃烧、裂解产生的。主要用于橡胶制品的补强剂和填充剂，有较高的补强作用，并具有结构稳定、可塑性强、延伸性好、屈挠撕裂性能优良、磨耗率低等特点，大量运用于生产轮胎、运输带、胶管等各种橡胶制品，也可用于生产油漆、油墨、染料、塑料、涂料等化工制品，还可用作保温隔热材料，是一个前景非常广阔的重要化工原料。炭黑尾气是从炭黑烟气中将炭黑分离出去后的气体。每生产一吨炭黑可以产生尾气8000m³--12000m³。其热值为3772kJ/Nm³。主要成分为一氧化碳15％和氢气11.7％，另外还含有甲烷1％～2％、H4C20.6％、二氧化碳4％)、氧气(0.4％))、氮气(62.3％)、氮氧化物(400mg/m³)、二氧化硫(9826mg/m³)、硫化氢537mg/m³、奈、苯、焦油等。许多炭黑厂这部分气体没有得到利用，“点天灯”外排，不但污染了环境还造成了能源的浪费，究其原因是没有简便可行的净化装置处理尾气进而加以利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够净化炭黑尾气的炭黑尾气净化装置。

为解决上述问题采用的技术方案是：炭黑尾气净化装置包括净化塔，净化塔包括自下而上依次设置的洗涤冷却段、净化喷淋段、干燥段和除雾段；

洗涤冷却段包括洗涤冷却槽和尾气分布管，洗涤冷却槽上设置有尾气入口，洗涤冷却槽内存储有第一吸收液，尾气分布管与尾气入口连接并设置于洗涤冷却槽内部，尾气分布管上连接有若干鼓泡管，鼓泡管形状为倒置的U形，鼓泡管的管口伸入第一吸收液中；

净化喷淋段包括第一尾气通道和环绕第一尾气通道的第二吸收液槽，第一尾气通道与洗涤冷却段连通，第一尾气通道上方设置有覆盖第一尾气通道的第一防护盖，第一防护盖与第一尾气通道间有间隙，第一防护盖上方设置有第二吸收液喷淋头；

干燥段包括第二尾气通道和环绕第二尾气通道的液体干燥剂槽，第二尾气通道与净化喷淋段连通，第二尾气通道上方设置有覆盖第二尾气通道的第二防护盖，第二防护盖与第二尾气通道间有间隙，第二防护盖上方自下而上依次设置有微孔填料和液体干燥剂喷头；

除雾段与干燥段连通，除雾段包括除雾器，除雾段上设置有净化尾气出口。

进一步的是：炭黑尾气净化装置包括尾气换热器，尾气换热器上设置有尾气进气管、尾气排出管和蒸汽管，尾气排出管与尾气入口连接，尾气换热器的下部和上部分别与液体干燥剂槽和液体干燥剂喷头连接，连接尾气换热器与液体干燥剂喷头的管路上设置有液体干燥剂循环泵，尾气换热器内尾气对液体干燥剂进行干燥。

进一步的是：尾气进气管上设置有尾气调节阀。

进一步的是：炭黑尾气净化装置包括第一吸收液冷却氧化塔，第一吸收液冷却氧化塔下部连接有第一废液排出管，第一吸收液冷却氧化塔内部设置有第一喷淋氧化器，第一喷淋氧化器与洗涤冷却槽底部连接，连接第一喷淋氧化器与洗涤冷却槽的管路上设置有第一吸收液循环泵，第一吸收液在第一吸收液冷却氧化塔内冷却净化后返回洗涤冷却槽。

进一步的是：炭黑尾气净化装置包括第二吸收液氧化槽，第二吸收液氧化槽与第二吸收液喷淋头连接，连接第二吸收液氧化槽与第二吸收液喷淋头的管路上设置有第二吸收液喷淋泵，第二吸收液氧化槽下部连接有第二废液排出管，第二吸收液氧化槽内部设置有第二喷淋氧化器，第二喷淋氧化器与第二吸收液槽连接，连接第二喷淋氧化器与第二吸收液槽的管路上设置有第二吸收液循环泵。

进一步的是：炭黑尾气净化装置包括第一吸收液溶解槽，第一吸收液溶解槽与洗涤冷却槽连接，连接第一吸收液溶解槽和洗涤冷却槽的管路上设置有第一吸收液补液阀门。

进一步的是：炭黑尾气净化装置包括第二吸收液溶解槽，第二吸收液溶解槽与第二吸收液槽连接，连接第二吸收液溶解槽和第二吸收液槽的管路上设置有第二吸收液补液阀门。

进一步的是：洗涤冷却槽内表面设置有玻璃鳞片树脂。

进一步的是：第一防护盖上方自下而上设置有三层第二吸收液喷淋头。

本发明的有益效果是：炭黑尾气进入净化塔后依次通过洗涤冷却段、净化喷淋段、干燥段和除雾段。洗涤冷却段对炭黑尾气进行降温并除去大部分SO₂、H₂S、NO_X，使尾气得到初步净化。净化喷淋段对炭黑尾气进行深度净化。干燥段去除炭黑尾气中的饱和水。除雾段对炭黑尾气进行除雾。经本发明净化后的炭黑尾气能够满足后续利用条件。通过本发明对炭黑尾气进行净化既避免了资源浪费又有利于减少环境污染。

附图说明：

图1是炭黑尾气净化装置结构示意图；

图2是尾气分布管和鼓泡管结构示意图；

图3是第一喷淋氧化器结构示意图；

图4是第二喷淋氧化器结构示意图；

图中标记为：洗涤冷却段1、洗涤冷却槽1-1、尾气分布管1-2、鼓泡管1-3、尾气入口1-4、第一吸收液1-5、净化喷淋段2、第一尾气通道2-1、第二吸收液槽2-2、第一防护盖2-3、第二吸收液喷淋头2-4、干燥段3、液体干燥剂槽3-1、第二尾气通道3-2、微孔填料3-3、液体干燥剂喷头3-4、第二防护盖3-5、除雾段4、除雾器4-1、净化尾气出口4-2、尾气换热器5、尾气排出管5-1、尾气调节阀5-2、尾气进气管5-3、蒸汽管5-4、液体干燥剂循环泵5-5、第一吸收液冷却氧化塔6、第一喷淋氧化器6-1、第一吸收液循环泵6-2、第一废液排出管6-3、第二吸收液氧化槽7、第二喷淋氧化器7-1、第二吸收液喷淋泵7-2、第二废液排出管7-3、第二吸收液循环泵7-4、第一吸收液补液阀门8、第一吸收液溶解槽9、第二吸收液补液阀门10、第二吸收液溶解槽11。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，炭黑尾气净化装置包括净化塔，净化塔包括自下而上依次设置的洗涤冷却段1、净化喷淋段2、干燥段3和除雾段4；

洗涤冷却段1包括洗涤冷却槽1-1和尾气分布管1-2，洗涤冷却槽1-1上设置有尾气入口1-4，洗涤冷却槽1-1内存储有第一吸收液1-5，尾气分布管1-2与尾气入口1-4连接并设置于洗涤冷却槽1-1内部，尾气分布管1-2上连接有若干鼓泡管1-3，鼓泡管1-3形状为倒置的U形，鼓泡管1-3的管口伸入第一吸收液1-5中；

净化喷淋段2包括第一尾气通道2-1和环绕第一尾气通道2-1的第二吸收液槽2-2，第一尾气通道2-1与洗涤冷却段1连通，第一尾气通道2-1上方设置有覆盖第一尾气通道2-1的第一防护盖2-3，第一防护盖2-3与第一尾气通道2-1间有间隙，第一防护盖2-3上方设置有第二吸收液喷淋头2-4；

干燥段3包括第二尾气通道3-2和环绕第二尾气通道3-2的液体干燥剂槽3-1，第二尾气通道3-2与净化喷淋段2连通，第二尾气通道3-2上方设置有覆盖第二尾气通道3-2的第二防护盖3-5，第二防护盖3-5与第二尾气通道3-2间有间隙，第二防护盖3-5上方自下而上依次设置有微孔填料3-3和液体干燥剂喷头3-4；

除雾段4与干燥段3连通，除雾段4包括除雾器4-1，除雾段4上设置有净化尾气出口4-2。

利用本发明净化炭黑尾气的过程如下：一、炭黑尾气自尾气入口1-4进入尾气分布管1-2再进入鼓泡管1-3；炭黑尾气由鼓泡管1-3排入第一吸收液1-5；炭黑尾气与第一吸收液1-5接触，第一吸收液1-5吸收炭黑尾气的热量，冷却炭黑尾气；同时第一吸收液1-5除去炭黑尾气中的大部分炭黑粉尘；第一吸收液还与炭黑尾气化学反应除去尾气中的大部分SO₂、H₂S、NO_X。洗涤冷却段1使尾气得到初步净化。尾气分布管1-2和鼓泡管1-3结构如图2所示，尾气分布管1-2包括多根管路，使炭黑尾气在洗涤冷却槽1-1内分布均匀。洗涤冷却槽1-1内的各物质具有较强的腐蚀性，为了避免洗涤冷却槽1-1腐蚀损坏，洗涤冷却槽1-1内表面设置有玻璃鳞片树脂。

二、炭黑尾气自第一尾气通道2-1经过第一防护盖2-3与第一尾气通道2-1间的间隙进入净化喷淋段2；第二吸收液喷淋头2-4喷出第二吸收液；炭黑尾气与第二吸收液逆向运行，第二吸收液进一步与炭黑尾气传质传热，对炭黑尾气进行深度净化。第一防护盖2-3的作用是防止第二吸收液进入第一尾气通道2-1，并引导第二吸收液进入第二吸收液槽2-2。为了提高净化效果，第一防护盖2-3上方自下而上设置有三层第二吸收液喷淋头2-4。

三、炭黑尾气自第二尾气通道3-2经过第二防护盖3-5与第二尾气通道3-2间的间隙进入干燥段3；液体干燥剂喷头3-4将液体干燥剂喷到微孔填料3-3上；炭黑尾气在微孔填料3-3内与液体干燥剂接触，液体干燥剂吸收炭黑尾气中的水分，干燥炭黑尾气。液体干燥剂随后落入液体干燥剂槽3-1。第二防护盖3-5的作用是防止液体干燥剂进入第二尾气通道3-2，并引导液体干燥剂进入液体干燥剂槽3-1。去除炭黑尾气中的水分避免水分影响炭黑尾气的热值以及含水的炭黑尾气对金属管道和金属设备造成腐蚀性。气体干燥除湿一般采用三种干燥剂，既固体干燥、液体干燥、冷冻干燥。本发明之所以选择液体干燥主要是因为该工艺投资省。

四、炭黑尾气进入除雾段4，除雾器4-1对炭黑尾气进行除雾后，炭黑尾气经净化尾气出口4-2排出净化塔，炭黑尾气净化完成。除雾器4-1为现有技术产品。

为节约资源，干燥段3中液体干燥剂应能循环利用，其循环利用方式如下：炭黑尾气净化装置包括尾气换热器5，尾气换热器5上设置有尾气进气管5-3、尾气排出管5-1和蒸汽管5-4，尾气排出管5-1与尾气入口1-4连接，尾气换热器5的下部和上部分别与液体干燥剂槽3-1和液体干燥剂喷头3-4连接，连接尾气换热器5与液体干燥剂喷头3-4的管路上设置有液体干燥剂循环泵5-5，尾气换热器5内尾气对液体干燥剂进行浓缩。炭黑尾气初始温度为200℃左右，净化工序要求炭黑尾气温度一般不能超过100℃，这样可以利用这100℃的温差去浓缩液体干燥剂的稀溶液，使得尾气的余热得到有效利用。液体干燥剂的稀溶液由液体干燥剂槽3-1进入尾气换热器5；炭黑尾气由尾气进气管5-3进入尾气换热器5；炭黑尾气的高温使液体干燥剂稀溶液内的水分蒸发，浓缩液体干燥剂稀溶液。水蒸汽由蒸汽管5-4排出。浓缩后的液体干燥剂由干燥剂循环泵5-5抽入液体干燥剂喷头3-4循环利用。降温后的炭黑尾气由尾气排出管5-1排入尾气入口1-4。设置尾气换热器5既使液体干燥剂能够循环利用又充分利用了炭黑尾气的热能。为了调节尾气换热器5内的炭黑尾气进入量，尾气进气管5-3上设置有尾气调节阀5-2。

为节约资源，洗涤冷却段1中的第一吸收液1-5应能循环利用，其循环利用方式如下：炭黑尾气净化装置包括第一吸收液冷却氧化塔6，第一吸收液冷却氧化塔6下部连接有第一废液排出管6-3，第一吸收液冷却氧化塔6内部设置有第一喷淋氧化器6-1，第一喷淋氧化器6-1与洗涤冷却槽1-1底部连接，连接第一喷淋氧化器6-1与洗涤冷却槽1-1的管路上设置有第一吸收液循环泵6-2，第一吸收液1-5在第一吸收液冷却氧化塔6内冷却净化后返回洗涤冷却槽1-1。第一吸收液1-5由第一吸收液循环泵6-2抽入第一喷淋氧化器6-1，并由第一喷淋氧化器6-1喷出。第一喷淋氧化器6-1结构如图3所示，包括若干喷头，使第一吸收液1-5分布均匀。由第一喷淋氧化器6-1喷出的第一吸收液与空气接触，空气冷却第一吸收液1-5，氧气与第一吸收液1-5内的杂质化学反应。第一吸收液1-5随后进入第一吸收液冷却氧化塔6下部静置并沉淀，各杂质下降至第一吸收液冷却氧化塔6底部并由第一废液排出管6-3排出。处理后的第一吸收液1-5进入洗涤冷却槽1-1循环使用。

为节约资源，净化喷淋段2中的第二吸收液应能循环利用，其循环利用方式如下：炭黑尾气净化装置包括第二吸收液氧化槽7，第二吸收液氧化槽7与第二吸收液喷淋头2-4连接，连接第二吸收液氧化槽7与第二吸收液喷淋头2-4的管路上设置有第二吸收液喷淋泵7-2，第二吸收液氧化槽7下部连接有第二废液排出管7-3，第二吸收液氧化槽7内部设置有第二喷淋氧化器7-1，第二喷淋氧化器7-1与第二吸收液槽2-2连接，连接第二喷淋氧化器7-1与第二吸收液槽2-2的管路上设置有第二吸收液循环泵7-4。第二吸收液由第二吸收液循环泵7-4抽入第二喷淋氧化器7-1，并由第二喷淋氧化器7-1喷出。第二喷淋氧化器7-1结构如图4所示，包括若干喷头，使第二吸收液分布均匀。由第二喷淋氧化器7-1喷出的第二吸收液与空气接触，空气冷却第二吸收液，氧气与第二吸收液内的杂质化学反应。第二吸收液随后进入第二吸收液氧化槽7下部静置并沉淀，各杂质下降至第二吸收液氧化槽7底部并由第二废液排出管7-3排出。处理后的第二吸收液由第二吸收液喷淋泵7-2抽入第二吸收液喷淋头2-4循环使用。

第一废液排出管6-3会排出一些第一吸收液1-5，导致第一吸收液1-5减少。为了便于补充第一吸收液1-5，炭黑尾气净化装置包括第一吸收液溶解槽9，第一吸收液溶解槽9与洗涤冷却槽1-1连接，连接第一吸收液溶解槽9和洗涤冷却槽1-1的管路上设置有第一吸收液补液阀门8。第一吸收液溶解槽9配制第一吸收液1-5，随后第一吸收液1-5经第一吸收液补液阀门8进入洗涤冷却槽1-1。

同样第二废液排出管7-3会排出一些第二吸收液，导致第二吸收液减少。为了便于补充第二吸收液，炭黑尾气净化装置包括第二吸收液溶解槽11，第二吸收液溶解槽11与第二吸收液槽2-2连接，连接第二吸收液溶解槽11和第二吸收液槽2-2的管路上设置有第二吸收液补液阀门10。第二吸收液溶解槽11配制第二吸收液，随后第二吸收液经第二吸收液补液阀门10进入第二吸收液槽2-2。

为了便于控制第一吸收液1-5和第二吸收液的补液量，以及尾气换热器5内炭黑尾气加入量，第一吸收液补液阀门8、第二吸收液补液阀门10和尾气调节阀5-2均为电控阀门，并可设置传感器和控制器控制第一吸收液补液阀门8、第二吸收液补液阀门10和尾气调节阀5-2的开启时间和开度。

Claims (9)

1.炭黑尾气净化装置，其特征在于：包括净化塔，净化塔包括自下而上依次设置的洗涤冷却段(1)、净化喷淋段(2)、干燥段(3)和除雾段(4)；

洗涤冷却段(1)包括洗涤冷却槽(1-1)和尾气分布管(1-2)，洗涤冷却槽(1-1)上设置有尾气入口(1-4)，洗涤冷却槽(1-1)内存储有第一吸收液(1-5)，尾气分布管(1-2)与尾气入口(1-4)连接并设置于洗涤冷却槽(1-1)内部，尾气分布管(1-2)上连接有若干鼓泡管(1-3)，鼓泡管(1-3)形状为倒置的U形，鼓泡管(1-3)的管口伸入第一吸收液(1-5)中；

净化喷淋段(2)包括第一尾气通道(2-1)和环绕第一尾气通道(2-1)的第二吸收液槽(2-2)，第一尾气通道(2-1)与洗涤冷却段(1)连通，第一尾气通道(2-1)上方设置有覆盖第一尾气通道(2-1)的第一防护盖(2-3)，第一防护盖(2-3)与第一尾气通道(2-1)间有间隙，第一防护盖(2-3)上方设置有第二吸收液喷淋头(2-4)；

干燥段(3)包括第二尾气通道(3-2)和环绕第二尾气通道(3-2)的液体干燥剂槽(3-1)，第二尾气通道(3-2)与净化喷淋段(2)连通，第二尾气通道(3-2)上方设置有覆盖第二尾气通道(3-2)的第二防护盖(3-5)，第二防护盖(3-5)与第二尾气通道(3-2)间有间隙，第二防护盖(3-5)上方自下而上依次设置有微孔填料(3-3)和液体干燥剂喷头(3-4)；

除雾段(4)与干燥段(3)连通，除雾段(4)包括除雾器(4-1)，除雾段(4)上设置有净化尾气出口(4-2)。

2.根据权利要求1所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：包括尾气换热器(5)，尾气换热器(5)上设置有尾气进气管(5-3)、尾气排出管(5-1)和蒸汽管(5-4)，尾气排出管(5-1)与尾气入口(1-4)连接，尾气换热器(5)的下部和上部分别与液体干燥剂槽(3-1)和液体干燥剂喷头(3-4)连接，连接尾气换热器(5)与液体干燥剂喷头(3-4)的管路上设置有液体干燥剂循环泵(5-5)，尾气换热器(5)内尾气对液体干燥剂进行干燥。

3.根据权利要求2所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：尾气进气管(5-3)上设置有尾气调节阀(5-2)。

4.根据权利要求3所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：包括第一吸收液冷却氧化塔(6)，第一吸收液冷却氧化塔(6)下部连接有第一废液排出管(6-3)，第一吸收液冷却氧化塔(6)内部设置有第一喷淋氧化器(6-1)，第一喷淋氧化器(6-1)与洗涤冷却槽(1-1)底部连接，连接第一喷淋氧化器(6-1)与洗涤冷却槽(1-1)的管路上设置有第一吸收液循环泵(6-2)，第一吸收液在第一吸收液冷却氧化塔(6)内冷却净化后返回洗涤冷却槽(1-1)。

5.根据权利要求4所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：包括第二吸收液氧化槽(7)，第二吸收液氧化槽(7)与第二吸收液喷淋头(2-4)连接，连接第二吸收液氧化槽(7)与第二吸收液喷淋头(2-4)的管路上设置有第二吸收液喷淋泵(7-2)，第二吸收液氧化槽(7)下部连接有第二废液排出管(7-3)，第二吸收液氧化槽(7)内部设置有第二喷淋氧化器(7-1)，第二喷淋氧化器(7-1)与第二吸收液槽(2-2)连接，连接第二喷淋氧化器(7-1)与第二吸收液槽(2-2)的管路上设置有第二吸收液循环泵(7-4)。

6.根据权利要求5所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：包括第一吸收液溶解槽(9)，第一吸收液溶解槽(9)与洗涤冷却槽(1-1)连接，连接第一吸收液溶解槽(9)和洗涤冷却槽(1-1)的管路上设置有第一吸收液补液阀门(8)。

7.根据权利要求6所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：包括第二吸收液溶解槽(11)，第二吸收液溶解槽(11)与第二吸收液槽(2-2)连接，连接第二吸收液溶解槽(11)和第二吸收液槽(2-2)的管路上设置有第二吸收液补液阀门(10)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：洗涤冷却槽(1-1)内表面设置有玻璃鳞片树脂。

9.根据权利要求8所述的炭黑尾气净化装置，其特征在于：第一防护盖(2-3)上方自下而上设置有三层第二吸收液喷淋头(2-4)。