CN112875646A - 一种联产合成气的炭黑生产方法 - Google Patents

一种联产合成气的炭黑生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112875646A
CN112875646A CN202110184428.6A CN202110184428A CN112875646A CN 112875646 A CN112875646 A CN 112875646A CN 202110184428 A CN202110184428 A CN 202110184428A CN 112875646 A CN112875646 A CN 112875646A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon black
gas
oxygen
production method
raw oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110184428.6A
Other languages
English (en)
Inventor
杨维军
杨智勇
薛焘
王家贵
吴文涛
王新平
斯维
宋爱萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhonghao Heiyuan Chemical Research Design Institute Co ltd
Petrochina Co Ltd
Original Assignee
Zhonghao Heiyuan Chemical Research Design Institute Co ltd
Petrochina Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhonghao Heiyuan Chemical Research Design Institute Co ltd, Petrochina Co Ltd filed Critical Zhonghao Heiyuan Chemical Research Design Institute Co ltd
Priority to CN202110184428.6A priority Critical patent/CN112875646A/zh
Publication of CN112875646A publication Critical patent/CN112875646A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/049—Composition of the impurity the impurity being carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0822—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel the fuel containing hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

本申请公开了一种联产合成气的炭黑生产方法，属于炭黑生产技术领域。包括以下步骤：使燃料与富氧蒸汽在反应炉中混合燃烧，生成高温高速气流；将原料油喷入所述反应炉中，与所述高温高速气流混合汽化，并发生反应，生成炭黑烟气；对所述炭黑烟气进行再处理，得到合成气和炭黑。本申请通过将富氧蒸汽作为炭黑生产过程的助燃介质，提供了一种生产炭黑的同时又能获得富含H2、CO合成气的方法。该方法在保证炭黑生产正常进行的前提下，可大大提高炭黑尾气中H2、CO的体积比，使炭黑尾气可作为合成气使用，在未增加原材料(燃料、原料油)消耗的情况下，每公斤炭黑可副产1.5‑2.5Nm3干气合成气，提高了炭黑尾气的利用效率。

Description

一种联产合成气的炭黑生产方法
技术领域
本申请属于炭黑生产技术领域，特别涉及一种联产合成气的炭黑生产方法。
背景技术
炭黑是烃类物质在不完全燃烧或高温裂解时的产物，其作为补强填充剂、着色剂、抗老化剂、导电剂等被大量广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、化纤等材料或制品中。
通常地，炭黑的工业化生产是以煤焦油、石油催化油浆、乙烯焦油等重质油为原料油，采用油炉法炭黑生产工艺来生产。生产流程包括炭黑反应、收集、造粒、干燥、精制、包装等工序。炭黑的生成反应是在炭黑反应炉内进行的，一般反应炉为卧式炉，由燃烧段、喉管、反应段、急冷汽化段、停留段构成。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种联产合成气的炭黑生产方法。
具体而言，包括以下的技术方案：
提供了一种联产合成气的炭黑生产方法，包括以下步骤：
使燃料与富氧蒸汽在反应炉中混合燃烧，生成高温高速气流；
将原料油喷入所述反应炉中，与所述高温高速气流混合汽化，并发生反应，生成炭黑烟气；
对所述炭黑烟气进行再处理，得到合成气和炭黑。
在一种可能的实施方式中，所述燃料包括燃料油、天然气和焦炉煤气中的至少一种。
在一种可能的实施方式中，所述原料油包括煤焦油、催化裂化油浆和乙烯焦油中的至少一种。
在一种可能的实施方式中，所述富氧蒸汽通过以下方式制备得到：采用过热水蒸汽作为稀释剂，与纯氧按一定比例稀释调配成所述富氧蒸汽；
在一种可能的实施方式中，所述富氧蒸汽中，氧气的体积分数为15-30％；且
所述纯氧与所述过热水蒸汽的质量比例为1：(1.3-3.2)。
在一种可能的实施方式中，所述合成气包括以下体积百分比的组分：0.1-14％CH4、32-67％H2、10-57％CO、2-28％CO2和0.6-23％N2。
在一种可能的实施方式中，所述反应炉为卧式炉，包括依次连接的燃烧段、喉管、反应段和急冷段；
所述使燃料与富氧蒸汽在反应炉中混合燃烧，生成高温高速气流包括：
将所述燃料和所述富氧蒸汽通入到所述反应炉的燃烧段，混合燃烧，生成所述高温高速气流；
所述将原料油喷入所述反应炉中，与所述高温高速气流混合汽化，并发生反应，生成炭黑烟气包括：
在所述反应炉的所述喉管段处径向喷入所述原料油，所述原料油与来自所述燃烧段的所述高温高速气流混合汽化，并进入所述反应段发生反应，然后进入所述急冷段喷入急冷水终止反应，得到炭黑烟气。
在一种可能的实施方式中，所述对所述炭黑烟气进行再处理，得到合成气和炭黑包括：
对所述炭黑烟气进行气固分离，得到所述炭黑和气相湿尾气；
将所述气相湿尾气通入尾气脱水塔，得到所述合成气。
在一种可能的实施方式中，所述尾气脱水塔为立式填料喷淋塔。
在一种可能的实施方式中，所述生产方法还包括：
对所述炭黑进行造粒、干燥、精制和包装。
本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本申请通过将富氧蒸汽作为炭黑生产过程的助燃介质，提供了一种生产炭黑的同时又能获得富含H2、CO合成气的方法。该方法在保证炭黑生产正常进行的前提下，可大大提高炭黑尾气中H2、CO的体积比，使炭黑尾气可作为合成气使用，在未增加原材料(燃料、原料油)消耗的情况下，每公斤炭黑可副产1.5～2.5Nm3干气合成气(视不同炭黑品种及不同富氧量而异)，提高了炭黑尾气的利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种联产合成气的炭黑生产工艺流程图。
图中的附图标记分别表示为：
1-主供风机；
2-富氧蒸汽预热器；
3-反应炉；
4-燃料油泵；
5-原料油泵；
6-原料油预热器；
7-急冷水泵；
8-尾气脱水塔；
9-喷淋水泵；
10-冷却器；
11-余热锅炉；
12-主袋滤器；
13-风送风机；
14-预热锅炉给水泵；
15-尾气风机。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
相关技术中，炭黑的生产过程包括：在炭黑反应单元，燃料(燃料油、天然气、焦炉煤气)先与工艺空气，在反应炉前部的燃烧室(在过氧的条件下)燃烧，提供原料油裂解所需部分热量。燃烧产生的高温气体高速流经反应炉喉管，原料油(煤焦油、催化裂化油浆、乙烯焦油)在此处被喷入到高温高速气流之中，瞬间迅速汽化，并在乏氧的气氛中进行不完全燃烧或高温裂解生成炭黑、H2、CO、CO2等，之后喷入急冷水终止生成反应。离开反应单元，生成物(炭黑烟气)进入到炭黑收集单元进行气固分离，分离出炭黑和尾气，炭黑作为产品依次进入造粒、干燥、精制、包装等工序，尾气则送往锅炉作为燃料，副产蒸汽或热电联产。通过改变反应单元工艺空气的供给量，或工艺空气与燃料和原料的比例，或急冷水喷入位置等手段，可以生产出不同性质的炭黑(不同品级规格的炭黑)。
炭黑尾气中有多种气体成分，主要有H2：9～12％，CO：9～12％，CO2：2～5％，O2：0～1％，N2：35～40％，H2O：30～40％，另有其他含S、N的微量化合物，如H2S、SO2、CS2、COS、NH3、NOx、HCN等，炭黑尾气是低热值可燃气体，其热值(湿基)在600～750Kcal/Nm3。炭黑工厂一般都配有蒸汽锅炉及汽轮机和发电机，炭黑尾气可用作燃料供给蒸汽锅炉，产出蒸汽供发电。通常地，生产1Kg炭黑可外供7～11Nm3湿尾气，1.1～1.3Nm3湿尾气产1Kg蒸汽，5Kg蒸汽发1度电。这种方式对炭黑尾气的利用率较低。
合成气是以H2、CO为主要组分供化学合成用的一种原料气，它在化学工业中有着重要作用。其主要成分如下表1所示：
表1合成气主要组成(干基)
组分 CH<sub>4</sub> H<sub>2</sub> CO CO<sub>2</sub> N<sub>2</sub>
V％ 0.1～14 32～67 10～57 2～28 0.6～23
而相关技术中在生产炭黑时，所产生的炭黑尾气如下表2所示：
表2炭黑尾气主要组成(干基)
组分 CH<sub>4</sub> H<sub>2</sub> CO CO<sub>2</sub> N<sub>2</sub>
V％ 1～2 15～17 14～16 5～8 55～60
采用相关技术中的方法得到的炭黑尾气中存在大量N2，这是因为生产过程中大量的助燃空气带入所致，尾气中H2、CO成分也因此被严重稀释，达不到作为合成气使用的最低要求，不能用作合成气，而要把N2气体炭黑尾气中分离出来并非易事。
基于此，本申请实施例提供了一种联产合成气的炭黑生产方法，该生产方法包括以下步骤：
使燃料与富氧蒸汽在反应炉中混合燃烧，生成高温高速气流；
将原料油喷入反应炉中，与高温高速气流混合汽化，并发生反应，生成炭黑烟气；
对炭黑烟气进行再处理，得到合成气和炭黑。
本申请通过将富氧蒸汽作为炭黑生产过程的助燃介质，提供了一种生产炭黑的同时又能获得富含H2、CO合成气的方法。该方法在保证炭黑生产正常进行的前提下，可大大提高炭黑尾气中H2、CO的体积比，使炭黑尾气可作为合成气使用，在未增加原材料(燃料、原料油)消耗的情况下，每公斤炭黑可副产1.5～2.5Nm3干气合成气(视不同炭黑品种及不同富氧量而异)，提高了炭黑尾气的利用效率。
纯氧生产炭黑及合成气的过程包括纯氧稀释、炭黑反应、炭黑收集、合成气脱水、炭黑造粒、干燥、精制、包装等工序。炭黑生成反应在反应炉内进行，反应炉为卧式炉，由燃烧段、喉管、反应段、急冷汽化段、停留段构成，可以是通用炉型，也可以是专用炉型。
在上述的生产方法中，富氧蒸汽通过以下方式制备得到：采用过热水蒸汽作为稀释剂，与纯氧按一定比例稀释调配成富氧蒸汽。纯氧与过热水蒸汽的质量比例可为1：(1.3-3.2)；且富氧蒸汽中氧气的体积分数可为15-30％。
燃料与富氧蒸汽在反应炉燃烧段燃烧，产生足够高温的气流，并高速流经反应炉喉管，以提供给原料油裂解所需部分热量。富氧蒸汽与燃料的配比由一次燃烧率确定。一次燃烧率也称为过剩系数，为实际富氧蒸汽用量与燃料理论完全燃烧(当量燃烧)所需富氧蒸汽量之比。根据燃料种类及燃烧温度的不同，一次燃烧率的取值可在150～200％范围，燃料可以是燃料油、天然气、焦炉煤气中的任意一种。
在反应炉喉管段径向喷入原料油，原料油与来自燃烧室的高温高速气流混合瞬间汽化，进入反应段在乏氧的气氛中进行不完全燃烧或高温裂解生成炭黑以及H2、CO等产物，其后进入急冷段喷入急冷水以终止反应。原料油与富氧蒸汽的配比由总燃烧率确定。总燃烧率为实际富氧蒸汽用量与燃料和原料油理论完全燃烧(当量燃烧)所需富氧蒸汽量之和的比值。根据原料油种类及炭黑品种的不同，总燃烧率的取值可15～30％范围，其值是由具体炭黑品种和原料油本身属性所决定的。原料油可以是煤焦油(CT)、催化裂化油浆(FCC)、乙烯焦油(ET)中的任意一种，也可以是它们的混合油。
炭黑烟气的主要成分是H2、CO、CO2、H2O。离开反应单元后，采用袋式收尘技术把炭黑从炭黑烟气(气相)分离出来。气固分离后，炭黑进入造粒、干燥、精制、包装等工序，气相湿尾气进入脱水塔，除湿后的干气富含H2、CO，可作为合成气使用。炭黑尾气脱水通常采用喷淋脱水方法，脱水效率90％以上，简单易行。
其中，水蒸汽的存在有利于H2、CO生成，但对炭黑的生成有抑制作用。通过调整富氧量(改变H2O/O2比例)，可调节产能及炭黑与尾气生成比例。通常情况下，富氧量增加(H2O/O2比值减小)产能增加，对炭黑生成的抑制减轻。反之产能降低，对炭黑生成抑制更强，H2、CO更容易产生，富氧量是改变炭黑和尾气产率的重要手段。
在炭黑品质方面，O2是炭黑生成过程中的重要反应物，加上水蒸汽参与反应的几率增大，可以方便地获得富氧或“贫氧”以及还原性或非还原性反应气氛，以获得炭黑某些特殊性能，比如特种炭黑。
此外，在本申请实施例中，合成气中主要成分H2、CO合计占比70％以上，通常H2/CO比在1.05～1.50，视炭黑品种不同而异。纯氧消耗在0.65～1.2Nm3/Kg，水蒸汽消耗在1.95～4.25Nm3/Kg，视炭黑品种不同而不同。高温燃烧及裂解过程无单质N2存在，炭黑尾气中几乎不产生NOx、NH3、HCN等污染物。
通过本申请实施例制备得到的炭黑可作为补强填充剂、着色剂、抗老化剂、导电剂等被大量广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、化纤等材料或制品中；制备得到的炭黑尾气可用作合成气。
下面将以具体实施方式进一步说明本申请的技术方案和效果。
实施例1
本实施例以某炭黑生产工厂为例，提供了一种联产合成气的炭黑生产方法，该工厂的生产能力为：2.5万吨/年，年操作时间8000小时；该工厂所采用油-油工艺路线，燃料油与原料油为同一种规格(C/H＝13.54)。原料油的元素组成如下表3所示：
表3原料油的元素组成
Figure BDA0002942439030000071
所生产的炭黑品种为硬质炭黑，炭黑元素组成如下表4所示：
表4炭黑的元素组成
Figure BDA0002942439030000072
如图1所示的工艺流程图，该工厂的工艺流程如下：
1、纯氧稀释：将过热水蒸汽和纯氧通入主供风机1，以过热水蒸汽作为稀释剂，稀释纯氧调配成富氧蒸汽。其中，纯氧与过热水蒸汽的质量比例为1:2.1，富氧蒸汽中氧气的体积分数为21％；
2、泵入富氧蒸汽和燃料油：经配制成的富氧蒸汽通入富氧蒸汽预热器2进行预热，并将预热后的原料油输送到反应炉3中；将燃料油通过燃料油泵4泵入反应炉3中，与燃料油在反应炉3的燃烧段混合燃烧，产生高温高速气流，并高速流经反应炉3的喉管；其中，一次燃烧率取180％，燃料油理论完全燃烧所需富氧蒸汽量为9.84Nm3/Kg；
3、泵入原料油：通过原料油泵5将原料油泵入原料油预热器6进行预热，并将预热后的原料油在反应炉3的喉管段径向喷入；其中，总燃烧率取26％，原料油理论完全燃烧所需富氧蒸汽量9.84Nm3/Kg；
4、炭黑反应：原料油与来自燃烧段的高温高速气流混合瞬间汽化，进入反应炉3的反应段，在乏氧的气氛中进行不完全燃烧或高温裂解生成炭黑以及H2、CO等产物，其后进入急冷段，工艺水通过急冷水泵7由反应炉3的急冷段喷入，以终止反应。
5、合成气脱水：炭黑反应生成的尾气湿含量高达70％，温度150～250℃，该尾气经余热锅炉11(配备由预热锅炉给水泵14)降温，经由原料油预热器6进入主袋滤器12，尾气通过主袋滤器12进行气固分离。分离出的气相可进入尾气脱水塔8除湿后得到合成气。尾气脱水塔8为立式填料喷淋塔，循环冷却水通过喷淋水泵9泵入冷却器10，经冷却器10冷却后由上而下向尾气脱水塔8喷水，与由下而上的湿尾气逆流接触进行换热除湿，湿含量可降低至10％以下，即干尾气，所得干尾气可外供合成气或去炭黑干燥单元。
6、炭黑造粒、干燥、精制、包装：通过主袋滤器12分离出的固相，可通过风送风机13泵入炭黑去造粒单元。炭黑造粒为湿法造粒，粉状炭黑进入湿法造粒机与注入造粒机的水混合搅动后成粒，炭黑与造粒水重量比约为1:1，湿法造粒机为卧式转动设备。造粒后湿炭黑粒子进入干燥工序，在此炭黑被干燥至水分低于0.5％，干燥机为回转式干燥机，本装置产生的部分尾气作为干燥热源自用。干燥后的炭黑经过提升、筛选、磁选等工序，输送存放到成品贮罐，成品经包装入库或直接由散装运输送至用户。
根据以上参数，得到反应炉内的物料平衡结果、元素平衡结果和热量平衡结果分别如下表5-7所示：
表5物料平衡结果
Figure BDA0002942439030000081
Figure BDA0002942439030000091
表6元素平衡结果
Figure BDA0002942439030000092
表7热量平衡结果
Figure BDA0002942439030000093
由以上表5-7可知，炭黑原料油收率(炭黑/原料油)为55.5％，全油收率(炭黑/(燃料油+原料油))为48.1％，均在合理范围。
进一步地，通过本申请实施例，所得到的湿尾气成分如下表8所示：
表8湿尾气成分
Figure BDA0002942439030000094
对湿尾气进行脱水，得到不同规格合成气(不同规格对应不同的含湿量)。所得合成气(规格一，干气)的成分如下表所示：
表9合成气成分(规格一)
Figure BDA0002942439030000101
合成气(规格二，含湿量10％)的成分如下表所示：
表10合成气成分(规格二)
Figure BDA0002942439030000102
扣除炭黑自身干燥用尾气(约占总尾气量的25％),通过计算，可外供合成气干气(规格一)约6600Nm3/h，湿气(规格二)约7300Nm3/h。
实施例2
本实施例以另一炭黑生产工厂为例，提供了一种联产合成气的炭黑生产方法，该工厂的生产能力为：3.65万吨/年，年操作时间8000小时；该工厂所采用油-油工艺路线，燃料油与原料油为同一种规格(采用的同一种油)(C/H＝12.35)。原料油的元素组成如下表11所示：
表11原料油的元素组成
Figure BDA0002942439030000103
所生产的炭黑品种为硬质炭黑，炭黑元素组成如下表12所示：
表12炭黑的元素组成
Figure BDA0002942439030000104
如图1所示的工艺流程图，该工厂的工艺流程如下：
1、纯氧稀释：将过热水蒸汽和纯氧通入主供风机1，以过热水蒸汽作为稀释剂，稀释纯氧调配成富氧蒸汽。其中，纯氧与过热水蒸汽的质量比例为1:1.69，富氧蒸汽中氧气的体积分数为25％；
2、泵入富氧蒸汽和燃料油：经配制成的富氧蒸汽通入富氧蒸汽预热器2进行预热，并将预热后的原料油输送到反应炉3中；将燃料油通过燃料油泵4泵入反应炉3中，与燃料油在反应炉3的燃烧段混合燃烧，产生高温高速气流，并高速流经反应炉3的喉管；其中，一次燃烧率取180％，燃料油理论完全燃烧所需富氧蒸汽量为8.36Nm3/Kg；
3、泵入原料油：通过原料油泵5将原料油泵入原料油预热器6进行预热，并将预热后的原料油在反应炉3的喉管段径向喷入；其中，总燃烧率取23％，原料油理论完全燃烧所需富氧蒸汽量8.36Nm3/Kg；
4、炭黑反应：原料油与来自燃烧室的高温高速气流混合瞬间汽化，进入反应炉3的反应段，在乏氧的气氛中进行不完全燃烧或高温裂解生成炭黑以及H2、CO等产物，其后进入急冷段，工艺水通过急冷水泵7由反应炉3的急冷段喷入，以终止反应。
5、合成气脱水：炭黑反应生成的尾气湿含量高达70％，温度150～250℃，该尾气经余热锅炉11(配备由预热锅炉给水泵14)降温，原料油预热器6进入主袋滤器12，尾气通过主袋滤器12进行气固分离。分离出的气相可通过尾气风机15泵入尾气脱水塔8除湿后得到合成气。尾气脱水塔8为立式填料喷淋塔，循环冷却水通过喷淋水泵9泵入冷却器10，经冷却器10冷却后由上而下向尾气脱水塔8喷水，与由下而上的湿尾气逆流接触进行换热除湿，湿含量可降低至10％以下，即干尾气，所得干尾气可外供合成气或去炭黑干燥单元。
6、炭黑造粒、干燥、精制、包装：通过主袋滤器12分离出的固相，可通过风送风机13泵入炭黑去造粒单元。炭黑造粒为湿法造粒，粉状炭黑进入湿法造粒机与注入造粒机的水混合搅动后成粒，炭黑与造粒水重量比约为1:1，湿法造粒机为卧式转动设备。造粒后湿炭黑粒子进入干燥工序，在此炭黑被干燥至水分低于0.5％，干燥机为回转式干燥机，本装置产生的部分尾气作为干燥热源自用。干燥后的炭黑经过提升、筛选、磁选等工序，输送存放到成品贮罐，成品经包装入库或直接由散装运输送至用户。
根据以上参数，得到反应炉内的物料平衡结果、元素平衡结果和热量平衡结果分别如下表13-15所示：
表13物料平衡结果
Figure BDA0002942439030000121
表14元素平衡结果
Figure BDA0002942439030000122
表15热量平衡结果
Figure BDA0002942439030000123
由以上表13-15可知，炭黑原料油收率(炭黑/原料油)为60％，全油收率(炭黑/(燃料油+原料油))为52.8％，也均在合理范围。
进一步地，通过本申请实施例，所得到的湿尾气成分如下表16所示：
表16湿尾气成分
Figure BDA0002942439030000131
对湿尾气进行脱水，得到不同规格合成气(不同规格对应不同的含湿量)。所得合成气(规格一，干气)的成分如下表所示：
表17合成气成分表(规格一)
Figure BDA0002942439030000132
合成气(规格二，含湿量10％)的成分如下表所示：
表18合成气成分表(规格二)
Figure BDA0002942439030000133
扣除炭黑自身干燥用尾气(约占总尾气量的25％),通过计算，可外供合成气干气(规格一)约8200Nm3/h，湿气(规格二)约9120Nm3/h。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种联产合成气的炭黑生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
使燃料与富氧蒸汽在反应炉中混合燃烧，生成高温高速气流；
将原料油喷入所述反应炉中，与所述高温高速气流混合汽化，并发生反应，生成炭黑烟气；
对所述炭黑烟气进行再处理，得到合成气和炭黑。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述燃料包括燃料油、天然气和焦炉煤气中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述原料油包括煤焦油、催化裂化油浆和乙烯焦油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述富氧蒸汽通过以下方式制备得到：采用过热水蒸汽作为稀释剂，与纯氧按一定比例稀释调配成所述富氧蒸汽。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述富氧蒸汽中，氧气的体积分数为15-30％；且
所述纯氧与所述过热水蒸汽的质量比例为1：(1.3-3.2)。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述合成气包括以下体积百分比的组分：0.1-14％CH4、32-67％H2、10-57％CO、2-28％CO2和0.6-23％N2。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述反应炉为卧式炉，包括依次连接的燃烧段、喉管、反应段和急冷段；
所述使燃料与富氧蒸汽在反应炉中混合燃烧，生成高温高速气流包括：
将所述燃料和所述富氧蒸汽通入到所述反应炉的燃烧段，混合燃烧，生成所述高温高速气流；
所述将原料油喷入所述反应炉中，与所述高温高速气流混合汽化，并发生反应，生成炭黑烟气包括：
在所述反应炉的所述喉管段处径向喷入所述原料油，所述原料油与来自所述燃烧段的所述高温高速气流混合汽化，并进入所述反应段发生反应，然后进入所述急冷段喷入急冷水终止反应，得到炭黑烟气。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述对所述炭黑烟气进行再处理，得到合成气和炭黑包括：
对所述炭黑烟气进行气固分离，得到所述炭黑和气相湿尾气；
将所述气相湿尾气通入尾气脱水塔，得到所述合成气。
9.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，所述尾气脱水塔为立式填料喷淋塔。
10.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法还包括：
对所述炭黑进行造粒、干燥、精制和包装。
CN202110184428.6A 2021-02-08 2021-02-08 一种联产合成气的炭黑生产方法 Pending CN112875646A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110184428.6A CN112875646A (zh) 2021-02-08 2021-02-08 一种联产合成气的炭黑生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110184428.6A CN112875646A (zh) 2021-02-08 2021-02-08 一种联产合成气的炭黑生产方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112875646A true CN112875646A (zh) 2021-06-01

Family

ID=76056348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110184428.6A Pending CN112875646A (zh) 2021-02-08 2021-02-08 一种联产合成气的炭黑生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112875646A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113388271A (zh) * 2021-08-16 2021-09-14 烁元新材料(东营)股份有限公司 一种炭黑生产用干燥冷却装置和制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB678243A (en) * 1949-11-16 1952-08-27 Huber Corp J M Process for producing carbon black and valuable by-product gases
US2672402A (en) * 1951-05-23 1954-03-16 Cabot Godfrey L Inc Process of producing carbon black and synthesis gas
FR2411222A1 (fr) * 1977-12-08 1979-07-06 Vnii Tekhnicheskogo Ugleroda Procede de preparation du noir de carbone
CA1079973A (en) * 1974-12-23 1980-06-24 Charles P. Marion Production of synthesis gas and recovery of particulate carbon
CN1044945A (zh) * 1989-09-29 1990-08-29 郝仕伟 富氧生产炭黑及合成氨节能方法
CN1059541A (zh) * 1989-10-20 1992-03-18 氢碳公司 含碳原料转化成颗粒碳和甲醇的方法
US20060228290A1 (en) * 2005-04-06 2006-10-12 Cabot Corporation Method to produce hydrogen or synthesis gas
CN101565567A (zh) * 2009-05-15 2009-10-28 重庆星博化工有限公司 以炭黑尾气做炭黑生产燃料循环利用的方法及其装置
CN101831205A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 曲靖众一精细化工股份有限公司 炭黑原料油相对无氧状态生产炭黑的方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB678243A (en) * 1949-11-16 1952-08-27 Huber Corp J M Process for producing carbon black and valuable by-product gases
US2672402A (en) * 1951-05-23 1954-03-16 Cabot Godfrey L Inc Process of producing carbon black and synthesis gas
CA1079973A (en) * 1974-12-23 1980-06-24 Charles P. Marion Production of synthesis gas and recovery of particulate carbon
FR2411222A1 (fr) * 1977-12-08 1979-07-06 Vnii Tekhnicheskogo Ugleroda Procede de preparation du noir de carbone
CN1044945A (zh) * 1989-09-29 1990-08-29 郝仕伟 富氧生产炭黑及合成氨节能方法
CN1059541A (zh) * 1989-10-20 1992-03-18 氢碳公司 含碳原料转化成颗粒碳和甲醇的方法
US20060228290A1 (en) * 2005-04-06 2006-10-12 Cabot Corporation Method to produce hydrogen or synthesis gas
CN101565567A (zh) * 2009-05-15 2009-10-28 重庆星博化工有限公司 以炭黑尾气做炭黑生产燃料循环利用的方法及其装置
WO2010130208A1 (zh) * 2009-05-15 2010-11-18 重庆星博化工有限公司 炭黑生产方法及生产系统
CN101831205A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 曲靖众一精细化工股份有限公司 炭黑原料油相对无氧状态生产炭黑的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭隽奎: "炭黑尾气和烟气有效能利用的研究进展", 《橡胶科技市场》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113388271A (zh) * 2021-08-16 2021-09-14 烁元新材料(东营)股份有限公司 一种炭黑生产用干燥冷却装置和制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105597501B (zh) 一种炭黑生产过程中废气脱硫、脱硝的方法
CN102358840B (zh) 单级粉煤多管回转低温干馏工艺及系统
CN110257575A (zh) 一种基于水热反应处理农林废弃物制备炭化物用于高炉喷煤的工艺
CN104776426B (zh) 一种煤气与粉煤协同发电、多联产装置及方法
CN102358841B (zh) 多级粉煤多管回转低温干馏工艺及系统
CN101701535A (zh) 褐煤提质循环利用联产电、蒸汽、煤气、焦油和型煤工艺
US20220048775A1 (en) Process to prepare a char product
CN102417822A (zh) 利用自返料回转炉对煤进行固体热载体热解的方法
CN104843650B (zh) 一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收工艺及装置
US20210025328A1 (en) Systems and methods for processing carbonaceous feedstock
CN101831205A (zh) 炭黑原料油相对无氧状态生产炭黑的方法
CN108554324A (zh) 一种基于化学链反应制备氨气的装置及方法
CN112875646A (zh) 一种联产合成气的炭黑生产方法
CN104513501A (zh) 一种炭黑尾气的处理方法及炭黑生产系统
CN110684376A (zh) 一种混配油生产n375炭黑的方法
US6807749B2 (en) Drying carbon black pellets
US4089659A (en) Process for producing a lean gas by the gasification of a fuel mainly in lump form
CN112361834B (zh) 一种烟气中二氧化碳浓度提升方法
CN107963680A (zh) 一种高氨氮废水处理方法及装置
CN116855279A (zh) 一种固定床气化炉煤气水循环浓缩液的处理系统及方法
CN111171874B (zh) 牛粪原料用移动床纯氧连续气化炉制合成气或燃气的工艺
CN104946282B (zh) 一种末煤的处理工艺
CA1151874A (en) Process for thermal treatment of finely divided solid fuel
KR20130113832A (ko) 바이오 오일 제조 장치 및 이를 이용한 바이오 오일 제조 공정
CN208087556U (zh) 一种粉煤高压气化热解一体化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210601

RJ01 Rejection of invention patent application after publication