CN109569176A - 用于气相白炭黑的环境处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气相白炭黑的环境处理系统，包括盐酸回收装置和余气回收装置，所述盐酸回收装置包括至少一个冷凝单元、至少一个波纹分离单元，所述冷凝单元的上设置有用于通入水雾或水蒸气的冷凝入口、用于通入气相白炭黑废气的废气入口、出气口以及出液口，所述出气口与余气回收装置或另一冷凝单元连接，所述出液口与波纹分离单元；所述波纹分离单元包括至具有周期性曲段的分离管段以及连通于分离管段的下段的沉降罐，所述冷凝单元包括具有分离腔的上罐体和具有吸收腔的下罐体，所述出液口设于下罐体的侧壁底部，所述出气口位于下罐体，具有降温效果好、分离充分且不易堵塞的优点。

Description

用于气相白炭黑的环境处理系统
技术领域
本发明涉及废气处理领域，尤其涉及一种用于气相白炭黑的环境处理系统。
背景技术
气相二氧化硅俗称气相法白炭黑，粒径微小（7~40nm），比表面积大（50-400m2/g），产品纯度高（SiO2≥99.8%），分为亲水型和疏水型产品。作为一种重要的纳米级无机化工原材料，该产品具有优越的表面化学性能以及良好的生理惰性，广泛应用于硅橡胶、胶粘剂、油漆、涂料、油墨、纸张、化妆品、医药、食品等领域，起到补强、增稠、触变、消光等作用，是高技术领域和国防工业必不可少的原材料。其年均增长率高达百分之十几，产品前途光明，属于朝阳行业。
在气相白炭黑的生产过程中产生的尾气（主要成分为氯化氢、氯气和白炭黑粉尘），传统的工艺是采用降膜塔吸收氯化氢制成盐酸的方法来回收处理的。该方法是用氯化氢生产盐酸的成熟工艺，但在回收气相白炭黑生产尾气中，却存在以下问题：
1、尾气中的白炭黑易堵塞降膜塔的列管，在列管中不能沉降的白炭黑进入吸收塔，易造成填料孔堵塞，使生产不能长期连续运行；译
2、气相白炭黑的尾气温度比较高（一般在200℃以上），直接进入降膜塔，不但影响氯化氢的吸收，而且会影响降膜塔的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于气相白炭黑的环境处理系统，具有降温效果好、分离充分且不易堵塞的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于气相白炭黑的环境处理系统，包括盐酸回收装置和余气回收装置，所述盐酸回收装置包括至少一个冷凝单元、至少一个波纹分离单元，所述冷凝单元的上设置有用于通入水雾或水蒸气的冷凝入口、用于通入气相白炭黑废气的废气入口、出气口以及出液口，所述出气口与余气回收装置或另一冷凝单元连接，所述出液口与波纹分离单元；所述波纹分离单元包括至具有周期性曲段的分离管段以及连通于分离管段的下段的沉降罐，所述冷凝单元包括具有分离腔的上罐体和具有吸收腔的下罐体，所述出液口设于下罐体的侧壁底部，所述出气口位于下罐体。
通过采用上述技术方案，冷凝入口通入的气流蒸气或气流雾与废气入口通入废气混合，再进一步的在冷凝单元内部进行冷凝和沉降，而冷凝采用两级阶梯式的冷凝方式，一方面可以保证冷凝和沉降充分，另一方面也提高冷凝结构抗冲击能力和使用寿命，并且气流雾的冲刷下，减少冷凝结构的被附着状况；之后，少量未吸收的废气通过废气回收在处理，而盐酸以及混入盐酸的白炭黑颗粒将从出液口进入波纹分离单元，白炭黑颗粒将在多次折返输送中沉降与沉降罐，并可通过拆卸沉降罐或在沉降罐设开口的方式取出，也盐酸从分离管段的出口排出；达到了降温效果好、分离充分且不易堵塞的效果。
本发明进一步设置为：所述波纹分离单元的第一个曲段上连通的设置有通水管，所述通水管上设置有第一截止阀。
通过采用上述技术方案，在余气处理完毕后，可通过向波纹分离单元通气将剩余的盐酸排出，并便于收集白炭黑。
本发明进一步设置为：余气回收装置包括干燥塔、浓硫酸塔、稀酸塔和中和塔，所述浓硫酸塔的进口与冷凝单元的出气口连通，所述中和塔上设置有排放口。
通过采用上述技术方案，少量的氯化氢剩余废气，经过干燥塔去除气流汽，再经过稀酸塔、浓硫酸塔吸收，最后通过中和塔中和，氯化氢和氯气被完全去除，达到废气排放标准。
本发明进一步设置为：所述分离腔内设置有第一冷凝盘管；所述上罐体的顶部设置朝向第一冷凝盘管的循环口，所述上罐体的侧壁上设置有一端口连通至分离腔的下部另一端连通至循环口的第一循环管，所述第一循环管的管路上设置有第一循环泵；所述吸收腔内设置有第二冷凝盘管，所述冷凝入口和废气入口设置于上罐体位于第一冷凝盘管之上的侧壁。
通过采用上述技术方案，废气从进气口进入，受第一循环泵的气流引导，废气朝向并经过第一冷凝盘管，在第一冷凝盘管冷凝或反应后经过第一冷凝管冷却，部分气体冷凝，剩余的气体经循环管和循环支管吸入，并通过循环泵喷入分离腔；液体下沉至吸收腔内，在吸收腔内进行反应和第二次冷凝，之后液体从出液口排出，气体上升再次反应或冷凝之后下沉；在这个过程中，第一冷凝盘管将气流中的气体冷凝的瞬间，由于气体始终处于流动状态无法迅速补充，形成了局部真空的状态，从而增加形成从周边向第一冷凝盘管的强制流动状态，增强了冷凝效果。
本发明进一步设置为：所述冷凝入口设置于废气入口的上方，且废气入口为朝向为水平方向，冷凝入口倾斜朝向第一冷凝盘管。
通过采用上述技术方案，避免带有颗粒的废气直接冲击第一冷凝盘管，对冷凝盘管起到较好的保护作用，同时提高混合效果。
本发明进一步设置为：所述下罐体的侧壁的下部设置有连通循环口的第二循环管，所述第二循环管上设置有第二循环泵，所述吸收腔的底部呈倾斜设置，出液口位于吸收腔底部的最低端，第二循环管的接口位于吸收腔底部的最高端或以上的部位。
通过采用上述技术方案，在下罐体内形成从上往下的气流，并且对于一些随气流自然下沉的废气可以再次返回上层，以形成二次反应。
本发明进一步设置为：所述第二循环管的内壁设置沿第二循环管长度方向分布的内管，所述内管的靠近第一循环泵的一端设置连接至外接的气泵，所述内管的底部侧壁设置有连通第一循环管和内管的切口，所述切口沿内管的长度方向分布，所述切口处设置有第三滤网。
通过采用上述技术方案，在输送过程中，利用不含颗粒气体对含有颗粒的废气不断冲击，使得废气的气流由平流变为湍流，阻止颗粒附着于第二循环管的内壁。
本发明进一步设置为：每个所述切口的中部固定有变压片，所述变压片的直径与内管的内径相同，所述变压片的中心开有连通内管内部管道的补偿孔，切口呈V形且直至内管的中心。
通过采用上述技术方案，切口和变压片之间形成了类似喷嘴的结构，内管的气流在内管上流动的时候，因不时受到变压片的阻挡和撞击，使得大部分气流自内管通过切口到第二循环管产生俯冲作用，尤其是第二循环管的气固混合气流的稠度较大，相对于内管内气流的快速传输，第二循环管内会相对内管形成类似于淤积的现象，局部压阻增加，此时气固混合气流的因堵塞而欲改走内管，此时就和喷嘴处的俯冲流体产生撞击，形成更强的紊流，从而使得气固混合气流在传输过程中始终处于混乱的湍流状态，不易附着在管壁上。
本发明进一步设置为：所述上罐体的侧壁上位于第一冷凝盘管的中部设置有与第一循环管连通的循环支管，所述循环支管与第一循环管的连接口设置于第一循环泵和第一循环管与上罐体的下部接口之间。
通过采用上述技术方案，提高气流流速，扩大气流流动影响，强行将原本浮在上层的气流下拉，迫使废气经过冷凝盘管，使其充分的冷凝。
本发明进一步设置为：所述循环口处连通固定有穿过第一冷凝盘管的延长管，所述延长管的管口设置有将气流向周边分散的第一挡板，所述第一挡板下方设置有将气流向第二冷凝盘管的中心引导第二挡板。
通过采用上述技术方案，延长管使得回流的气流不会冲入第一冷凝盘管，如此气流的方向为始终向下，此状态下当气体第一冷凝盘管被冷凝之后将会出现瞬间真空的状态，从而加速气流的流动与分离；并且此时由上层冷凝后变为气液混合，通过第一挡板的分散一方面可以将气液打散，另一方面可以临时降低下冲速度，再通过第二挡板的汇聚，可以再集中对气液进行第二次冷凝和排放。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、采用两级阶梯式的冷凝方式配以循环喷吐的方式迫使气流经过第一、第二冷凝盘管，一方面可以保证冷凝和沉降充分，另一方面也提高冷凝结构抗冲击能力和使用寿命；
2、采用多单元分化处理的方式分离充分且不易堵塞；
3、提高管道的气固输送能力，不易堵塞。
附图说明
图1是实施例1的环境处理系统的连接示意图；
图2是实施例1的盐酸回收装置的结构图；
图3是实施例1的第二循环管的内部结构图；
图4是实施例1的图3在B处的放大图；
图5是实施例1的图2在A处的放大图。
图中，1、冷凝单元；2、波纹分离单元；3、干燥塔；4、浓硫酸塔；5、稀酸塔；6、中和塔；101、盐酸回收装置；102、余气回收装置；11、上罐体；111、分离腔；112、冷凝入口；113、废气入口；114、循环口；115、第一循环管；116、循环支管；117、第一循环泵；12、下罐体；121、吸收腔；122、第二冷凝盘管；123、出液口；124、出气口；125、第二循环管；126、第二循环泵；13、第一冷凝盘管；14、延长管；15、第一挡板；16、第二挡板；17、内管；171、切口；172、第三滤网；173、变压片；174、补偿孔；21、分离管段；22、沉降罐；23、通水管；24、第一截止阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：用于气相白炭黑的环境处理系统，如图1和图2所示，包括处理废气的盐酸回收装置101和将少量未除废气进行吸收以达到排放标准的余气回收装置102。盐酸回收装置101包括冷凝单元1、波纹分离单元2。
参照图2，冷凝单元1包括具有分离腔111的上罐体11和具有吸收腔121的下罐体12，分离腔111内设置有第一冷凝盘管13。上罐体11位于第一冷凝盘管13之上的侧壁设置有冷凝入口112和废气入口113，冷凝入口112设置于废气入口113的上方，且废气入口113为朝向为水平方向，冷凝入口112倾斜朝向第一冷凝盘管13。上罐体11的顶部设置朝向第一冷凝盘管13的循环口114，循环口114处连通固定有穿过第一冷凝盘管13的延长管14，延长管14的管口设置有将气流向周边分散的第一挡板15，第一挡板15下方设置有将气流向第二冷凝盘管122的中心引导第二挡板16。上罐体11的外侧壁上设置有一端口连通至分离腔111的下部另一端连通至循环口114的第一循环管115以及管口位于第一冷凝盘管13的中部的循环支管116，第一循环管115的管路上设置有第一循环泵117，循环支管116与第一循环管115连通，循环支管116与第一循环管115的连接口设置于第一循环泵117和第一循环管115与上罐体11的下部接口之间。
吸收腔121内设置有第二冷凝盘管122，吸收腔121的底部呈倾斜设置，于吸收腔121底部的最低端设有出液口123，出液口123与波纹分离单元2连接，并在高于出液口123的位置设有与余气回收装置102连接的出气口124。下罐体12的侧壁的下部设置有连通循环口114的第二循环管125，第二循环管125上设置有第二循环泵126，第二循环管125的接口位于吸收腔121底部的最高端或以上的部位。
参照图2和图3，第二循环管125的内壁设置沿第二循环管125长度方向分布的内管17，内管17的靠近第一循环泵117的一端与外接的气泵连接。参照图3和图4，内管17的底部侧壁设置有连通第一循环管115和内管17的切口171，切口171呈V形且直至内管17的中心，切口171沿内管17的长度方向分布，切口171处设置有第三滤网172。每个切口171的中部固定有变压片173，变压片173的直径与内管17的内径相同，变压片173的中心开有连通内管17内部管道的补偿孔174。
参照图5，波纹分离单元2包括至具有周期性曲段的分离管段21以及连通于分离管段21的下段的沉降罐22，分离管段21呈波浪形，沉降罐22与分离管段21通过螺纹可拆卸连接。波纹分离单元2的第一个曲段上连通的设置有通水管23，通水管23上设置有第一截止阀24。
参照图5，余气回收装置102包括干燥塔3、浓硫酸塔4、稀酸塔5和中和塔6，浓硫酸塔4的进口与冷凝单元1的出气口124连通，中和塔6上设置有排放口。
工作方式：
参照图1和图2，冷凝入口112通入的气流蒸气或气流雾与废气入口113通入废气混合，再进一步的在冷凝单元1内部进行冷凝和沉降，而冷凝采用两级阶梯式的冷凝方式，一方面可以保证冷凝和沉降充分，另一方面也提高冷凝结构抗冲击能力和使用寿命，并且气流雾的冲刷下，减少冷凝结构的被附着状况；之后，少量未吸收的废气通过废气回收在处理，而盐酸以及混入盐酸的白炭黑颗粒将从出液口123进入波纹分离单元2，白炭黑颗粒将在多次折返输送中沉降与沉降罐22，并可通过拆卸沉降罐22或在沉降罐22设开口的方式取出，也盐酸从分离管段21的出口排出；剩余未处理废气进入，将少量未除废气进行吸收以达到排放标准。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种用于气相白炭黑的环境处理系统，包括盐酸回收装置(101)和余气回收装置(102)，其特征是：所述盐酸回收装置(101)包括至少一个冷凝单元(1)、至少一个波纹分离单元(2)，所述冷凝单元(1)的上设置有用于通入水雾或水蒸气的冷凝入口(112)、用于通入气相白炭黑废气的废气入口(113)、出气口(124)以及出液口(123)，所述出气口(124)与余气回收装置(102)或另一冷凝单元(1)连接，所述出液口(123)与波纹分离单元(2)；所述波纹分离单元(2)包括至具有周期性曲段的分离管段(21)以及连通于分离管段(21)的下段的沉降罐(22)，所述冷凝单元(1)包括具有分离腔(111)的上罐体(11)和具有吸收腔(121)的下罐体(12)，所述出液口(123)设于下罐体(12)的侧壁底部，所述出气口(124)位于下罐体(12)。
2.根据权利要求1所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述波纹分离单元(2)的第一个曲段上连通的设置有通水管(23)，所述通水管(23)上设置有第一截止阀(24)。
3.根据权利要求1所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述余气回收装置(102)包括干燥塔(3)、浓硫酸塔(4)、稀酸塔(5)和中和塔(6)，所述浓硫酸塔(4)的进口与冷凝单元(1)的出气口(124)连通，所述中和塔(6)上设置有排放口。
4.根据权利要求1所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述分离腔(111)内设置有第一冷凝盘管(13)；所述上罐体(11)的顶部设置朝向第一冷凝盘管(13)的循环口(114)，所述上罐体(11)的侧壁上设置有一端口连通至分离腔(111)的下部另一端连通至循环口(114)的第一循环管(115)，所述第一循环管(115)的管路上设置有第一循环泵(117)；所述吸收腔(121)内设置有第二冷凝盘管(122)，所述冷凝入口(112)和废气入口(113)设置于上罐体(11)位于第一冷凝盘管(13)之上的侧壁。
5.根据权利要求4所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述冷凝入口(112)设置于废气入口(113)的上方，且废气入口(113)为朝向为水平方向，冷凝入口(112)倾斜朝向第一冷凝盘管(13)。
6.根据权利要求4所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述下罐体(12)的侧壁的下部设置有连通循环口(114)的第二循环管(125)，所述第二循环管(125)上设置有第二循环泵(126)，所述吸收腔(121)的底部呈倾斜设置，出液口(123)位于吸收腔(121)底部的最低端，第二循环管(125)的接口位于吸收腔(121)底部的最高端或以上的部位。
7.根据权利要求6所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述第二循环管(125)的内壁设置沿第二循环管(125)长度方向分布的内管(17)，所述内管(17)的靠近第一循环泵(117)的一端设置连接至外接的气泵，所述内管(17)的底部侧壁设置有连通第一循环管(115)和内管(17)的切口(171)，所述切口(171)沿内管(17)的长度方向分布，所述切口(171)处设置有第三滤网(172)。
8.根据权利要求7所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：每个所述切口(171)的中部固定有变压片(173)，所述变压片(173)的直径与内管(17)的内径相同，所述变压片(173)的中心开有连通内管(17)内部管道的补偿孔(174)，切口(171)呈V形且直至内管(17)的中心。
9.根据权利要求4所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述上罐体(11)的侧壁上位于第一冷凝盘管(13)的中部设置有与第一循环管(115)连通的循环支管(116)，所述循环支管(116)与第一循环管(115)的连接口设置于第一循环泵(117)和第一循环管(115)与上罐体(11)的下部接口之间。
10.根据权利要求4所述的用于气相白炭黑的环境处理系统，其特征是：所述循环口(114)处连通固定有穿过第一冷凝盘管(13)的延长管(14)，所述延长管(14)的管口设置有将气流向周边分散的第一挡板(15)，所述第一挡板(15)下方设置有将气流向第二冷凝盘管(122)的中心引导第二挡板(16)。
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