CN109370268A - 混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺 - Google Patents

混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺 Download PDF

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昌广金
刘寒津
赵宽明
万百千
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/54—Acetylene black; thermal black ; Preparation thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，包括如下步骤：a、对乙炔裂解炉进行改造，增设一个原料气进气口；b、经原进气口向乙炔裂解炉通入第一种原料气乙炔气，在乙炔气开始裂解后，经新增的进气口向乙炔裂解炉通入第二种原料气，该第二种原料气能够吸收乙炔裂解产生的热量用于自身分解和裂解；c、在乙炔气恒定时根据炉压控制裂解炉出口温度，调节冷却介质的量，从而达到截焰冷却、终止炭黑反应、稀释炭黑浓度、防止结焦的目的；d、将稀释浓度后的乙炔炭黑进行后续冷却、除渣、收集、压缩、包装工序。本发明可提高乙炔气处理量、降低原料成本、提高产量、增加经济效益，本发明生产工艺简单，操作性强，可以迅速推广应用。

Description

混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺
技术领域
本发明涉及炭黑生产技术领域，特别是一种混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺。
背景技术
目前，国内乙炔炭黑的生产基本是采用以乙炔气为原料，在隔绝空气情况下于1600℃～1800℃裂解生成炭黑。乙炔气由电石制气产生，由于乙炔炭黑的生成过程是一个放热过程：
C2H2＝2C+H2+226.9kJ/mol
乙炔裂解后产生大量的热，带走这部分热量导致成本、能耗的增加。从性价比而言，在单一乙炔气为原料的情况下，单线产能以1000t/a为宜。就目前所知，国内最大单线产能也只达到了1000t/a，而且乙炔气由电石制气生成：
CaC2+2H2O＝C2H2↑+Ca(OH)2+127.3kJ/mol
长期以来乙炔炭黑的生产受到炉型、成本高、能耗等因素制约。特别是原料乙炔气成本占乙炔炭黑成本的80％以上，产量低、人工费用高、单条生产线运行成本高的问题多年来制约乙炔炭黑厂的发展，国内还没有采用混气工艺路线生产线。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，该生产工艺所生产的乙炔炭黑具有优良的导电性，可提高乙炔气处理量、降低原料成本、提高产量、增加经济效益，本发明生产工艺简单，操作性强，可以迅速推广应用。
本发明采用的技术方案是：
一种混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，包括如下步骤：
a、对乙炔裂解炉进行改造，增设一个原料气进气口；
b、经原进气口向乙炔裂解炉通入第一种原料气乙炔气，在乙炔气开始裂解后，经新增的进气口向乙炔裂解炉通入第二种原料气，该第二种原料气能够吸收乙炔裂解产生的热量用于自身分解和裂解；
c、在乙炔气恒定时根据炉压控制裂解炉出口温度，调节冷却介质的量，从而达到截焰冷却、终止炭黑反应、稀释炭黑浓度、防止结焦的目的；
d、将稀释浓度后的乙炔炭黑进行后续冷却、除渣、收集、压缩、包装工序。
优选地，在步骤b中，所述第二种原料气为单环芳烃，该单环芳烃为苯、甲苯、苯乙烯、苯乙炔中的一种或者几种。
优选地，在步骤b中，当乙炔裂解炉在1000℃左右时，向乙炔裂解炉的反应段中通入乙炔气进行裂解，并使炉温保持在1600℃～1800℃。
优选地，在步骤b中，当炉温在1700℃～1800℃时通往第二种原料气进行分解再裂解。
本发明的有益效果是：
1、采用本发明的生产工艺可提高乙炔炭黑产量、节能降耗、降低乙炔炭黑原料气成本，生产工艺简单，操作性强，可以迅速推广应用。
2、本发明的生产工艺能够满足安全、环保的要求，提高企业经济效益，同时满足客户需求，具有良好的社会效益，填补了国内还没有采用混气工艺路线生产线的空白。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，包括如下步骤：
a、对乙炔裂解炉进行改造，增设一个原料气进气口；
b、经原进气口向乙炔裂解炉通入第一种原料气乙炔气，在乙炔气开始裂解后，经新增的进气口向乙炔裂解炉通入第二种原料气，该第二种原料气能够吸收乙炔裂解产生的热量用于自身分解和裂解；
c、在乙炔气恒定时根据炉压控制裂解炉出口温度，调节冷却介质的量，从而达到截焰冷却、终止炭黑反应、稀释炭黑浓度、防止结焦的目的；
d、将稀释浓度后的乙炔炭黑进行后续冷却、除渣、收集、压缩、包装工序。
具体地，在步骤b中，所述第二种原料气为单环芳烃，该单环芳烃为苯、甲苯、苯乙烯、苯乙炔中的一种或者几种。
具体地，在步骤b中，当乙炔裂解炉在1000℃左右时，向乙炔裂解炉的反应段中通入乙炔气进行裂解，并使炉温保持在1600℃～1800℃。
具体地，在步骤b中，当炉温在1700℃～1800℃时通往第二种原料气进行分解再裂解。
下面以第二种原料气为气体苯进行进一步说明。采用混气方式生产乙炔炭黑，在乙炔裂解炉中通入乙炔气裂解后(放热反应)缓慢加入气体苯，气体苯在一定温度下分解+裂解(吸热反应)，气体苯能够消耗乙炔气裂解产生的大量热量。
气体苯按照一定比例混入，能够吸收乙炔裂解产生的热量用于自身分解+裂解，气体苯的混入要求缓慢进行，混入气体量以裂解炉上部温度不降为原则。
本发明的工艺可在同产能情况下降低乙炔气的消耗，降低成本，上述反应系统要求较好的密闭性、控制性。
作为一种混气新工艺，通过采用二种乙炔炭黑原料气进行裂解反应，乙炔气裂解反应为放热反应，气体苯裂解反应为吸热反应，采用气体苯既作为原料气又作为截焰冷却气体，稀释极高浓度的炭黑后进行二次裂解反应。该混气新工艺对乙炔炭黑品影响细微，但能带走单一乙炔气裂解释放的热量，从而扩大单线产能。
C2H2＝2C+H2+226.9kJ/mol
C6H6→3C2H2+3H2－325.7kJ/mol
作为一种混气新工艺，混入气体苯时的量要控制好裂解炉上部温度；气体苯的量控制一定范围内，一方面使得裂解炉上部温度变化不大，有利于乙炔气裂解完成，减少副反应，另一方面也有利于气体苯的分解+裂解，要控制乙炔炭黑浓度，减少结焦。
作为一种混气新工艺，由于生产一吨乙炔炭黑的电石成本与气体苯的价差为3500～4000元/吨乙炔炭黑，因此采用本方法后每吨乙炔炭黑成本降低20％左右(1000元以上)，若每年生产4000吨/年，则可提高经济效益400万元以上，经济效益明显。
本发明提供了一种扩大乙炔炭黑单线产能的混气工艺路线，这一工艺路线不仅填补了国内还没有单线产能1000吨/年以上混气工艺路线的空白，也为以后乙炔炭黑进一步发展打下基础。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a、对乙炔裂解炉进行改造，增设一个原料气进气口；
b、经原进气口向乙炔裂解炉通入第一种原料气乙炔气，在乙炔气开始裂解后，经新增的进气口向乙炔裂解炉通入第二种原料气，该第二种原料气能够吸收乙炔裂解产生的热量用于自身分解和裂解；
c、在乙炔气恒定时根据炉压控制裂解炉出口温度，调节冷却介质的量，从而达到截焰冷却、终止炭黑反应、稀释炭黑浓度、防止结焦的目的；
d、将稀释浓度后的乙炔炭黑进行后续冷却、除渣、收集、压缩、包装工序。
2.根据权利要求1所述的混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，其特征在于，在步骤b中，所述第二种原料气为单环芳烃，该单环芳烃为苯、甲苯、苯乙烯、苯乙炔中的一种或者几种。
3.根据权利要求1或2所述的混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，其特征在于，在步骤b中，当乙炔裂解炉在1000℃左右时，向乙炔裂解炉的反应段中通入乙炔气进行裂解，并使炉温保持在1600℃～1800℃。
4.根据权利要求3所述的混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺，其特征在于，在步骤b中，当炉温在1700℃～1800℃时通往第二种原料气进行分解再裂解。
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