CN113698797B - 一种混气炭黑生产的汽化塔 - Google Patents

Abstract

本发明的一种混气炭黑生产的汽化塔，属于混气炭黑生产技术领域；改变传统混气炭黑生产的核心设备，由汽化塔代替汽化釜，解决了汽化釜底用可燃气体直接加热造成釜底沥青高温结焦，不能在恒定的工况下长期连续稳定运行，产品质量、产量不稳定的问题。汽化塔以对流、传导进行热量交换，塔底油利用生产线余热打循环进行加热，塔内原料油（蒽油）气化温度稳定，气化更充分，气化出的物质组分分布窄，生产出的炭黑粒径分布窄，炭黑着色强度高，黑度高，分散性好，色相好，流动性更好，消耗更低。塔底油连续排沥青，避免塔底蒽油中的沥青被浓缩而结焦，确保汽化塔在恒定工况下长期连续稳定运行。

Description

一种混气炭黑生产的汽化塔

技术领域

本发明属于混气炭黑生产技术领域，具体是将混气炭黑生产的原料蒽油不需燃料直接加热完成气化、塔底蒽油永不结焦的汽化塔。

背景技术

混气炭黑是由固态或液态烃经气化和可燃性气体(又称作载燃气)的混合气进入火房，通过数以千计的火嘴与空气进行不完全燃烧裂解而形成炭黑，因用混合气作为原料制成的炭黑而得名，常用的固态原料为粗蒽，液态原料为防腐油、蒽油。常用的载燃气有焦炉煤气、城市煤气、水煤气、高炉煤气等等。混气炭黑生产工艺的关键是如何将固态或液态原料气化并与载燃气混合，汽化设备是混气炭黑生产中的一个核心设备，直接影响着产品质量和产量，国内混气炭黑厂家都是采用传统汽化设备，即汽化釜，将原料(蒽油)加入汽化釜中，釜底用天燃气或焦炉煤气直接燃烧加热，因蒽油中含有沥青，釜底的蒽油被气化，蒽油中的沥青浓缩而出现高温结焦，从面影响汽化釜热量的传递，造成汽化釜气化量降低，甚至无法正常运行，从而造成产品质量不稳定，产量也会随汽化釜运行时间延长而降低，最终切换到备用汽化釜，汽化釜从投运到釜底沥青结焦不能投入使用，这个过程一般为4-6个月，这个过程的产品质量、产量是一个逐渐下降的过程，品质稳定性不好。

汽化釜是依靠釜底的可燃气体直接燃烧加热，通过传导的方式来实现混气炭黑原料油的气化，釜底油因直接受热，釜底温度超过400℃，釜中、釜顶原料油依靠釜底油热传导来实现油的气化，原料油(蒽油)主要为沸点在270-360℃之间的烃类物质，超过360℃以上就会有沥青被气化，造成釜底油沥青浓缩，用汽化釜作为混气炭黑生产的气化设备，原料油(蒽油)中270-420℃之间的烃类物质都能被气化出来，气化出来的烃类物质组分分布宽，各烃类物质被燃烧裂解形成炭黑所需裂解温度不同，各烃类物质在不同的温度下裂解生成炭黑，生产出的炭黑粒径分布宽，炭黑着色强度低，黑度低，分散性不好，色相差。

专业的炭黑设计院近几年都将新工艺炉法炭黑的装置研究开发放在首位，几乎没有在混气炭黑这方面投入技改研究，因此混气炭黑生产技术核心设备基本没有改变。在提高产品内在质量的核心设备的技术改造上进展不大，在产品的内在质量比如产品质量的稳定性，分散性及着色强度、色相等方面与进口炭黑仍有较大的差距。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，发明出一种混气炭黑生产的汽化塔。解决混气炭黑汽化釜不能连续稳定运行的缺陷，解决了产品质量的稳定性，同时也提高了产品的品质，降低了生产成本。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

我公司混气炭黑生产原料油为蒽油，载燃气为焦炉煤气，以下以蒽油、焦炉煤气进行说明，蒽油从原料分布器③进入汽化塔，从分布器③管道下均布的孔均匀喷出，蒽油在分布器管道内压力大于汽化塔内压力，当高温高压蒽油从分布器③管道下喷出时，突然释压，一部分蒽油完成气化，同时此种方式进油有效地避免了对汽化塔底油的冲击，保证了混气炭黑生产原料油气化量的稳定性。焦炉煤气经焦炉煤气分布器②从汽化塔圆周三个方向均匀进入，三个进气管分别插入汽化塔底蒽油层的三个不同深度位置，因载燃气在进入汽化塔之前利用生产线余热加热至360℃左右，对三个高度层的蒽油分别进行加热气化，同时对汽化塔内蒽油进行鼓动，实现了对流传热，汽化塔内蒽油气化充分迅速。焦炉煤气携带着被气化的蒽油，经三层浮阀塔盘④进行气液分离，确保从汽化塔排出的混合气不含液态蒽油，混合气从汽化塔顶⑥出口排出，进入火房，作为混气炭黑生产的原料，为了保证混气炭黑生产原料的稳定性，焦炉煤气由孔板流量计计量，通过调节阀由DCS系统自动调节，但液态原料蒽油在汽化塔内的气化量无法计量，只能依靠汽化塔液位，塔底温度，汽化塔压力，焦炉煤气预热温度等参数间接控制蒽油的气化量，这也是本发明重点攻克解决了的难题。塔底蒽油由塔底油加热循环泵⑧，将汽化塔底蒽油抽出，泵到塔底油外循环油加热器⑦进行加热，塔底油加热循环泵⑧根据汽化塔底温度，由变频器调节塔底油加热循环泵⑧的转速，根据塔底温度调节其循环量，将汽化塔底温度控制在±2℃范围内，塔底油外循环加热器⑦循环加热后，经外循环加热油分布器⑨管道下均布的小孔均匀进入汽化塔，避免循环油回塔对塔内油层大的冲击、扰动，保证汽化塔内工况的稳定性，根据蒽油沥青含量的高低，在塔底油加热循环泵⑧出口分支管，通过调节阀连续将一部份汽化塔底油排至沥青罐⑩，避免汽化塔底沥青浓缩而结焦，影响汽化塔蒽油的气化量，从而保证了气化塔长期连续稳定运行，进油流量和排油流量协同调节，控制汽化塔底液位在±20mm范围内，焦炉煤气预热器安装在烟气管道上，生产工况稳定的情况下，焦炉煤气预热温度能稳定在360±2℃范围内，从多方面调控，确保汽化塔工况的稳定，也间接实现了汽化塔内蒽油气化量的恒定，从而保证了产品质量的稳定性。

优选的，所述原料分布器(3)管道下均布DN20小孔20个。

优选的，所述焦炉煤气分布器(2)从汽化塔三个方向进入，相邻管道夹角为120°。

优选的，所述焦炉煤气分布器(2)进气管分别进入汽化塔底油层的不同深度。

优选的，所述气液分离塔盘为浮阀塔盘。

优选的，所述塔底油加热循环泵(8)为高温离心泵。

优选的，所述外循环加热油分布器⑨均布DN30小孔20个。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

本发明将蒽油通过原料分布器(3)均匀进入汽化塔，避免了对汽化塔底油的冲击，保证汽化塔内工况的稳定性，从而保证了混气炭黑生产原料的稳定性。

本发明将载燃气焦炉煤气从焦炉煤气分布器②均匀进入，分别进入汽化塔油层的不同深度，降低每根进气管之间的干扰，对三个不同高度层的蒽油分别进行气化，同时也对塔内油层的鼓动，实现了对流传热，汽化塔内蒽油被充分气化，确保产品质量、产量的稳定性。

通过塔底油外循环加热器(7)，利用生产线余热对气化塔底油进行加热，保证气化塔底油温度的稳定，从而保证了汽化塔内蒽油气化量的稳定性，这种加热油的方式，油的温度不超360℃，蒽油中沥青不会被气化而浓缩，避免了因沥青浓缩超温而结焦，保证了汽化塔连续稳定运行，从而保证了炭黑质量、产量的稳定性。

本发明不需要原汽化釜底燃烧煤气提供热量，利用生产线余热，通过塔底油外循环加热器(7)实现了塔底油温度的控制，且此发明能精准地控制塔底油温，确保汽化塔蒽油气化量的恒定，保证了炭黑产品品质，同时大大节约了煤气消耗量，降低了生产成本。

本发明的汽化塔，根据生产品种不同，塔底温度控制在270-320℃之间，塔内蒽油依靠传导、对流实现热量交换，被气化出的烃类物质相对集中，气化出的烃类物质组分分布窄，在相同温度下各烃类物质全被燃烧裂解形成炭黑，生产出的炭黑粒径分布窄，炭黑着色强度高，黑度高，分散性好，色相好，质量稳定好。

附图说明

图1是汽化塔结构示意图；

图2是浮阀塔盘结构示意图；

图3是原料分布器结构示意图；

图4是焦炉煤气分布器分布示意图；

图5是汽化塔管口方位示意图；

其中，1为人孔，2为焦炉煤气分布器，3为原料分布器，4为浮阀塔盘，5为浮阀塔盘检查孔，6为混合气出口，7为塔底油外循环加热器，8为塔底油加热循环泵，9为外循环加热油分布器，10为沥青油罐。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

实施例1

原料油泵将蒽油从贮油罐打出，经换热器，将蒽油预热在250℃后，经过原料分布器(3)管道下均布的小孔进入汽化塔，进油流量根据塔底液位调节其流量，焦炉煤气通过孔板流量计量后，利用生产线余热，将其预热到360℃左右，通过焦炉煤气分布器(2)从汽化塔三个方向均匀进入汽化塔油层的不同深度，焦炉煤气因直接通入塔内油层，对塔内油起到鼓动作用，塔内油实现了对流、传导两种方式进行热量交换，塔内油气化迅速、稳定，塔底油通过塔底油加热循环泵(8)将塔内油泵出，送到塔底油外循环加热器(7)进行加热，通过变频调节塔底油加热循环泵(8)的转速，即循环量大小的控制，确保塔底油温度控制在工艺要求范围，在塔底油加热循环泵(8)出口分支管上通过调节阀，连续稳定排出一部油至沥青罐(10)，避免塔底油沥青浓缩而结焦，影响汽化塔正常工作，将进油流量调节在500±50kg/h，塔底温度320±2℃，焦炉煤气流量450±20Nm3/h，通过火房温度，将焦炉煤气温度控制在360±2℃，塔底液位控制在1300±20mm，塔顶压力控制在0.7±0.05kpa，生产出产品吸碘值75±2g/kg，吸油值88±0.510^-5m³/kg，着色强度107±0.5，黑度42±0.5，即色素炭黑混气标准。

实施例2

原料油泵将蒽油从贮油罐打出，经换热器，将蒽油预热在250℃后，经过原料分布器(3)管道下均布的小孔进入汽化塔，进油流量根据塔底液位调节其流量，焦炉煤气通过孔板流量计量后，利用生产线余热，将其预热到360℃，通过焦炉煤气分布器(2)从汽化塔三个方向均匀进入汽化塔油层的不同深度，焦炉煤气因直接通入塔内油层，对塔内油起到鼓动作用，塔内油实现了对流、传导热量，塔内油气化迅速、稳定，塔底油通过塔底油加热循环泵(8)将塔内油泵出，送到塔底油外循环加热器(7)进行加热，通过变频调节塔底油加热循环泵(8)的转速，即循环量大小的控制，确保塔底油温度控制在工艺要求范围，在塔底油加热循环泵(8)出口分支管上通过调节阀，连续稳定排出一部油至沥青罐(10)，避免塔底油沥青浓缩而结焦，影响汽化塔正常工作，将进油流量调节在450±50kg/h，塔底温度300±1℃，焦炉煤气流量650±20Nm3/h，通过火房温度，将焦炉煤气温度控制在360±2℃，塔底液位控制在1000±20mm，塔顶压力控制在0.5±0.05kpa，生产出产品吸碘值105±2g/kg，吸油值86±0.510^-5m³/kg，着色强度117±0.5，黑度37±0.5，即色素炭黑C611标准。

本发明生产产品质量、消耗与原汽化釜对比

汽化塔汽化釜

品种吸碘值吸油值着色强度黑度煤气消耗产量吸碘值吸油值着色强度黑度煤气消耗产量

C611 105±2 86±0.5 117±0.5 37±0.5 3400 190 115±5 93±3 114±139±0.5 3800 140

混气 75±2 88±0.5 107±0.5 42±0.5 2200 220 85±5 95±3 104±1 44±0.5 2700 200

从以上数据可以看出，汽化塔生产出的炭黑质量波动范围小，品质更稳定，着色强度更高，黑度更黑，消耗更低，汽化塔生产出炭黑吸油值低，流动性大大优于汽化釜产品。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，还可以进行多种变化、简单的修改推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (7)

1.一种混气炭黑生产的汽化塔，所述的汽化塔包括人孔(1)，所述的汽化塔包括焦炉煤气分布器(2)，其特征在于分布管之间角度为120°，深入不同深度油层中，所述的汽化塔包括原料分布器(3)，所述原料分布器(3)管道下均布有若干小孔，所述汽化塔包括实现气液分离的浮阀塔盘(4)，所述汽化塔包括浮阀塔盘检查孔(5)，所述汽化塔包括原料汽化气与焦炉煤气混合气出口(6)，所述汽化塔包括塔底油加热循环泵(8)，所述汽化塔包括塔底油外循环加热器(7)，所述汽化塔包括外循环加热油分布器(9)，所述外循环加热油分布器(9)管道下均布有若干小孔，所述汽化塔包括沥青油罐(10)；所述外循环加热油分布器(9)位于焦炉煤气分布器(2)的出气管管口与塔底油加热循环泵(8)之间。

2.根据权利要求1所述的一种混气炭黑生产的汽化塔，其特征在于，所述焦炉煤气分布器(2)分布管之间角度为120°。

3.根据权利要求1所述的一种混气炭黑生产的汽化塔，其特征在于，所述焦炉煤气分布器(2)分布管深入不同高度油层。

4.根据权利要求1所述的一种混气炭黑生产的汽化塔，其特征在于，所述原料分布器(3)，管道下均布有若干小孔。

5.根据权利要求1所述的一种混气炭黑生产的汽化塔，其特征在于，所述外循环加热油分布器(9)，管道下均布有若干小孔。

6.根据权利要求1所述的一种混气炭黑生产的汽化塔，其特征在于，所述塔底油外循环加热器(7)，利用生产线的余热，实现塔底原料油加热所需热量供给。

7.根据权利要求1所述的一种混气炭黑生产的汽化塔，其特征在于，所述汽化塔原料汽化气与焦炉煤气的混合气利用浮阀塔盘(4)实现气液分离。

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