CN114044488B - 一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉燃烧器 - Google Patents

一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉燃烧器，所述方法步骤包括：(1)将天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液通过高压板框压滤机压滤脱水至含水量55‑60％，得到炭黑料渣；(2)将步骤(1)炭黑料渣与有机分散液混合、均质处理，形成料浆；(3)步骤(2)浆料与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，在高温下发生气化反应，转化为合成气。同时，本发明提供的气化炉燃烧器，提高了炭黑在气化炉内的转化率，并解决了炭黑料浆气化时的燃烧不稳定问题。乙炔炭黑通过本发明方法处理后，可实现99％以上的转化率，所生成的合成气可作为下游原料使用。

Description

一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉 燃烧器
技术领域
本发明属于天然气化工领域，特别涉及一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法及一种气化炉燃烧器。
背景技术
乙炔是一种重要的化工原料，目前主要用于生产1,4-丁二醇(BDO)，而BDO产能扩大导致乙炔需求快速增加。乙炔生产工艺有电石法及天然气部分氧化法两种，电石法由于能耗、污染较高已陆续淘汰，后者是制乙炔的主流工艺。
在天然气部分氧化法制乙炔工艺中，天然气与少量氧气于裂解炉中在1500℃下反应约数十毫秒，随后向工艺气中喷水进行激冷终止反应，减少天然气的深度裂解。天然气裂解后除产生乙炔外，同时副产炭黑及合成气，炭黑漂浮在激冷水表面，根据脱水工艺不同最终以炭黑浆、炭黑块的形式产出，合成气一般作为下游配套甲醇装置原料。这些副产炭黑平均粒径约25微米，且反应活性较低，无论是送焚烧、送热电锅炉掺烧均存在燃烧不彻底、冒黑烟等问题。
由于副产炭黑中含有一定量有机污染物，集中堆放及填埋成本较高、易造成环境污染。副产炭黑的处理是天然气制乙炔工艺的主要瓶颈，目前行业内尝试将其转化为活性炭、填料炭黑等，但均存在工艺复杂、产品品质低等问题，尚无法大规模工业化应用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，可将天然气制乙炔副产炭黑转化为合成气，所述合成气中H2+CO含量达到82％以上，炭黑转化率>99％。
同时，本发明还提供了一种用于天然气制乙炔副产炭黑的气化炉燃烧器，提高了炭黑在气化炉内的转化率，并解决了炭黑料浆气化时的燃烧不稳定问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液通过高压板框压滤机压滤脱水至含水量55-60％，得到炭黑料渣；
(2)将步骤(1)炭黑料渣与有机分散液混合、均质处理，形成料浆；
(3)步骤(2)浆料与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，在高温下发生气化反应，转化为合成气。
本发明方法，步骤(1)中，所述天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液，其组成中炭黑含量为2.2-2.6wt％，其余为水；由天然气制乙炔装置产生的炭黑，在天然气裂解后的激冷过程中进入激冷水中，由于炭黑密度仅约水的一半，激冷水经过静置后炭黑上浮至表层，利用刮板将炭黑层刮出即得到所述炭黑浆液，随后送至步骤(1)所述的高压板框压滤机进一步脱水；
由天然气制乙炔装置产生的所述炭黑的中位粒径为28μm，最大粒径<100μm。
本发明方法，步骤(1)中，所述压滤脱水，操作压力为1.5-2.4MPaG，如2MPaG。
本发明方法，步骤(2)中，所述有机分散液选自1,4-丁二醇(BDO)装置产生的焦油或石油炼化重质油，优选为1,4-丁二醇装置产生的焦油；
优选地，所述有机分散液添加量为炭黑料渣(干基计)质量的80-150％；
所述有机分散液为优选的1,4-丁二醇装置产生的焦油时，其添加量为炭黑料渣(干基计)质量的80-125％，优选90-105％；
优选地，所述1,4-丁二醇装置产生的焦油，其质量百分含量组成包括水30-40％、1,4-丁二醇5-10％、甲醇3-8％，其余为重组分，所述重组分主要包括C15-C30的各种长链醇类。
来自天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液经步骤(1)压滤脱水后仍含有较多水份，同时后续炭黑气化反应需要一定量水作为气化剂，但炭黑本身为疏水物质，若利用水作为成浆液相时一方面易导致分层，同时也造成料浆热值过低。而BDO装置产生的焦油中含有较多表面活性成分(即前述C15-C30各种长链醇类)，可起到稳定料浆的作用；此外，BDO装置产生的焦油本身热值较高，对于气化反应经济性较为有利。BDO装置一般作为天然气制乙炔的下游出现，可保证BDO焦油的供应，利用焦油作为炭黑成浆的有机分散液还可同时减少对应的焚烧设备投资，实现BOD焦油回收利用。
本发明所述有机分散液优选为1,4-丁二醇装置产生的焦油，但当BDO焦油不能满足使用要求时(比如天然气制乙炔下游未配套BDO装置)，所述有机分散液也可以采用石油炼化重质油作为替代，其添加量为炭黑料渣(干基计)质量的100-140％，优选110-125％。
优选地，当所述有机分散液为石油炼化重质油时，由于其不能与炭黑料渣中的水互溶，为维持料浆稳定，还需同时加入表面活性剂，所述表面活性剂添加量为炭黑料渣(干基计)质量的0.1-0.7％，优选为0.3-0.5％；
优选地，所述表面活性剂为木质素磺酸盐类、萘磺酸盐类、脂肪酸盐类中的任意一种，优选为脂肪酸盐类表面活性剂中的任意一种。
本发明方法，步骤(2)中，优选通过高速混合进行均质处理，混合转速为600-800rpm，优选为650-740rpm；混合强度为6-15kW/m3，优选7-12kW/m3。
本发明方法，步骤(3)中，所述浆料加压后再由气化炉燃烧器送入气化炉内，加压后的压力由气化反应压力决定，具体为在气化反应压力基础上提升0.6-1.2MPa，优选0.7-1.1MPa。
本发明方法，步骤(3)中，所述浆料、氧气通过燃烧器喷射进入气化炉，所述浆料的喷射速度为20-40m/s，优选24-35m/s；所述氧气的喷射速度为80-120m/s，优选92-110m/s；
优选地，所述氧气与浆料的体积比为350-500，具体地，氧气/料浆比例由料浆性质及反应温度决定。
本发明方法，步骤(3)中，所述气化反应，反应压力为0.5-4MPaG，具体地，气化过程所需压力选择可以由合成气下游用户要求决定，如可在下游用户所需反应压力基础上提升0.6MPa；反应温度为1200-1400℃；
更优选地，当所述有机分散液为优选的1,4-丁二醇装置产生的焦油时，反应温度为1200-1270℃；当所述有机分散液为石油炼化重质油时，反应温度为1320-1400℃；
优选地，所述气化反应，反应平均停留时间为4-8s，优选5.2-7s。
本发明方法，步骤(3)中，所述气化炉形式为气流床反应器；
优选地，为抵抗炭黑料浆中灰分的侵蚀、提高气化炉保温效果，在气化炉内壁与金属外壳之间填充有隔热材料；
优选的，所述隔热材料包括三层，外层(靠近金属外壳)为25-40mm厚的氧化硅气凝胶层，中间层为250-360mm厚的氧化铝-氧化锆耐火材料层，内层为30-50mm厚的碳化硅层。
本发明方法，步骤(3)中，在将炭黑料浆加压后与氧气通过燃烧器送入气化炉内进行气化反应时发现，与常规煤气化、重油气化不同，天然气制乙炔副产炭黑由于反应活性较低，无论利用单喷嘴或者对置式多喷嘴均存在炭黑反应不完全情况，平均碳转化率在95％以下，必须采用多喷孔燃烧器以提高雾化效果，但该设计会在炭黑料浆与氧气燃烧过程中引发燃烧不稳定现象，导致气化炉横向震动。为实现炭黑料浆的高效气化反应以及气化过程的安全稳定，本发明对气化炉燃烧器进行了特别设计，料浆经过加压后通过本发明设计的多孔燃烧器与氧气共同喷入气化炉内，可实现99％以上的碳转化率。
本发明提供一种气化炉燃烧器，可用于上述喷射炭黑料浆与氧气共同进入气化炉内气化，所述气化炉燃烧器包括一个喷注盘，所述喷注盘盘面分布有多个喷孔，每个喷孔包括两个同轴出口，中心为氧气出口，环隙为炭黑料浆出口；
所述喷注盘后部为冷却腔室，所述冷却腔室设置为炭黑料浆供应通道，所述冷却腔室(即炭黑料浆供应通道)与每个喷孔的环隙(即炭黑料浆出口)相连通；该结构设计以炭黑料浆作为冷却介质对喷注盘进行冷却，吸收热量后的炭黑料浆通过喷孔的外环通道直接进入气化炉；
在所述冷却腔室的内部还设置有氧气供应通道，所述氧气供应通道的出口端设计为多根氧气支管，所述氧气支管数量与喷孔数量相同，每根氧气支管的出口通向其对应的各喷孔，与喷孔同轴，形成喷孔中心的氧气出口。
优选地，所述喷注盘盘面为内凹的部分球面，所述球面部分对应的锥角θ为15-30°，优选22-26°。
优选地，所述冷却腔室5的腔体包覆喷注盘的整个内表面；
优选地，喷注盘表面所述喷孔数量不少于8个，优选8-240个，具体数量根据设计负荷确定；
更优选地，所述喷孔均匀分布在喷注盘表面，进一步优选环形排列分布。
优选地，所述喷注盘内、外表面之间的厚度为6-12mm，优选8-10mm。
优选地，所述氧气支管长度为100-200mm，优选120-150mm；
优选地，所述氧气支管的出口相比喷注盘外表面向内缩进1-4mm，优选2.5-3mm。
优选地，所述喷孔的环隙(即炭黑料浆出口)宽度不低于1mm，优选1.5-4mm。
优选地，所述喷注盘外表面上通过环形隔板分为内环及外环两部分；更优选地，所述内环部分由十字形隔板均分为4份，所述外环部分也由隔板均分为4部分，内、外环的隔板交错45°分布，隔板高度为10-25mm，隔板高度由受物料性质影响，当所述有机分散液为优选的1,4-丁二醇装置产生的焦油时，隔板高度为18-25mm，当所述有机分散液为石油炼化重质油时，隔板高度为10-16mm。本发明所述隔板可用于抑制燃烧不稳定性，由于氧气及料浆从喷孔中喷出时处于高度湍流状态，同时发生混合及燃烧、气化反应，该过程受进料组成、压力、反应以及自身湍流的影响存在微小的波动。传统气化炉采用单烧嘴或者对置式多烧嘴，每个烧嘴上仅有一组同轴喷孔，不存在喷孔间的相互影响；而本发明为解决炭黑反应活性低的问题采用了多喷孔燃烧器，其中任一喷孔的波动可能会扩散至整个燃烧器上的所有喷孔，造成火焰射流周期性震荡，该现象称为燃烧不稳定现象，表现为气化炉横向震动。燃烧器越大、燃烧不稳定现象越易发生，本发明通过在燃烧器喷注盘表面增加所述结构的隔板可以将单个喷孔的波动限制在较小的区域，从而抑制燃烧不稳定现象的产生。
本发明天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，在采用上述气化炉燃烧器用于喷射炭黑料浆与氧气共同进入气化炉内气化时，炭黑料浆经加压后直接注入喷注盘后方的冷却腔室中，炭黑料浆进入冷却腔室作为冷却介质对喷注盘进行冷却后，通过每个喷孔的外环通道进入气化炉，与此同时氧气通过中心通道进入气化炉。
本发明所述天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，由气化反应转化得到的合成气，还包括回收热量、洗气等后处理过程，为本领域常规操作，可采用现有技术中任意可实现方法进行操作；所述回收热量，优选所产生合成气采用水激冷后，经过废热锅炉回收热量；所述洗气，优选采用水洗涤分离未反应的残碳；
优选地，所述洗气所产生废水通过絮凝沉降后循环使用，沉淀的残碳返回至步骤(1)回收使用。炭黑料浆中大部分灰分为碱金属氧化物，经过气化后形成碳酸氢盐并溶解于激冷水中，最终排至水系统处理；其他少量非碱金属氧化物的灰分在气化炉高温下熔融并在激冷过程中形成玻璃体排出。
本发明所述天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，由气化炉出口得到的合成气，干气摩尔百分含量组成包括CO 25-47％、H2 43-57％、CO2 8-18％，常见组成为CO 32-35％、H2 47-50％、CO2 10-14％。
本发明所述天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，炭黑转化率可达99％以上。
通过采用上述技术方案，本发明具有如下积极效果：
本发明通过气化工艺将天然气制乙炔副产炭黑转化为合成气，供下游比如甲醇装置或其他需要合成气的装置使用，可实现副产炭黑的无害化、资源化利用，同时也可协助处理下游装置的废液，节省焚烧装置投资。
本发明还通过特殊设计的燃烧器，提高炭黑在气化炉内的转化率，并解决炭黑料浆气化时的燃烧不稳定问题，使炭黑的碳转化率提高至99％以上。经本发明的方法处理后，炭黑可转化为H2+CO摩尔含量在82％以上的合成气，炭黑料浆中的微量灰分转化为难溶于酸碱的玻璃体，可按照普通废弃物处理。
附图说明
图1为实施例1气化炉燃烧器内部结构示意图；
图2为实施例1喷注盘外盘面结构示意图；
图1和图2中：1、喷注盘，2、喷孔(两个同轴出口，中心为氧气出口，环隙为炭黑料浆出口)，3、氧气供应通道，4、炭黑料浆供应通道，5、冷却腔室(即炭黑料浆供应通道)，6、氧气支管，7、隔板。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
主要原料来源信息：
1、天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液：天然气制乙炔采用裂解炉+激冷工艺，裂解时副产的炭黑中位粒径约28μm，最大粒径<100μm，经激冷、静置后漂浮于激冷水表层，经刮板刮出后，得到固含量约2.4％的炭黑浆液(万华化学眉山工业园)。
2、1,4-丁二醇(BDO)装置产生的焦油：该焦油来自乙炔装置下游1,4-丁二醇装置(万华化学眉山工业园)，其质量含量组成中含有35％的水、7％的BDO、4％的甲醇及微量甲醛、四氢呋喃，其余为重组分，重组分主要为含有C15-C30的长链醇类。
3、石油炼化重质油：购自青岛石化，低位热值为43MJ/kg。
4、气化炉：结构与煤气化炉类似，形式为气流床反应器，气化炉金属主体部分由四川科新整体制造，燃烧器为本发明所述气化炉燃烧器；气化炉燃烧室内壁填充有隔热材料，隔热材料外层(靠近金属外壳)为25mm厚的氧化硅气凝胶层，中间层为320mm厚的氧化铝-氧化锆耐火材料层，内层为42mm厚的碳化硅层，耐火材料由洛阳耐火研究院提供。
实施例1
一种气化炉燃烧器(结构如图1、2所示)，包括一个喷注盘1，喷注盘1的盘面上分布有喷孔2，喷孔2的数量约为196个，呈同心圆环形均匀排列分布；每个喷孔2包括两个同轴的出口，中心为氧气出口，环隙为炭黑料浆出口，环隙出口的宽度为2mm。
喷注盘1后部为冷却腔室5，冷却腔室5的腔体包覆喷注盘1的整个内表面，作为炭黑料浆供应通道4，冷却腔室5与每个喷孔2的环隙出口相连通。
冷却腔室5的内部还设置有氧气供应通道3，氧气供应通道3的出口端设计为多根氧气支管6，氧气支管6数量与喷孔2数量相同，氧气支管6的长度为120mm，每根氧气支管6的出口通向其对应的各喷孔2，与喷孔2同轴，形成喷孔2中心的氧气出口，氧气支管6的出口相比喷注盘1外表面向内缩进2.5mm。
喷注盘1的直径为420mm，盘面为内凹的部分球面，球面部分对应的锥角θ为22°，内、外表面之间的厚度为8mm。
喷注盘1外表面通过环形隔板7分为内环及外环两部分；内环部分由十字形隔板均分为4部分，外环部分也由隔板均分为4部分，内、外环的隔板交错45°分布，隔板高度为20mm，隔板厚度3mm。
冷却腔室5(即炭黑料浆供应通道4)以炭黑料浆作为冷却介质，炭黑料浆对喷注盘1进行冷却后通过喷孔2的环隙(即炭黑料浆出口)喷入气化炉炉膛中。同时，氧气供应通道3中的高压氧气通过氧气支管6分配至每个喷孔并通过喷孔的中心通道喷入气化炉中。
实施例2
一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，采用实施例1的气化炉燃烧器，步骤为：
(1)将天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液通过高压板框压滤机在2.0MPaG压力下压滤脱水至含水量55％，得到炭黑料渣；
(2)将质量流量为3t/h(干基)的步骤(1)炭黑料渣与3.15t/h的BDO装置产生的焦油混合、均质处理，焦油添加量为炭黑料渣干基质量的105％，混合转速为740rpm，混合强度为11.5kW/m3，形成料浆；
(3)将步骤(2)浆料加压至2.0MPaG，然后与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，氧气流速为112m/s，料浆流速为22m/s，气化炉中氧气与料浆流量体积比为420，在1MPaG、1230℃高温下发生气化反应，反应停留时间为5.2s，转化为合成气。
气化反应产生的高温合成气采用水激冷后，经过废热锅炉回收热量；然后采用水洗涤分离未反应的残碳；洗气所产生废水通过絮凝沉降后循环使用，沉淀的残碳返回至步骤(1)回收使用。由于本实施例中炭黑、焦油所含的灰分绝大部分为钠盐，经气化后形成碳酸氢钠并溶解在激冷水中，因此没有玻璃体渣排出。
气化炉出口干气组成(mol％)包括CO 30.6％，H2 52.9％，CO2 15.3％，炭黑转化率为99.5％。
实施例3
一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，采用的燃烧器与实施例1不同之处在于将每个喷孔环隙宽度调整为1.6mm。
与实施例2操作步骤的不同之处在于：
步骤(2)将质量流量为3t/h(干基)的步骤(1)炭黑料渣与2.7t/h的BDO装置产生的焦油混合、均质处理，焦油添加量为炭黑料渣干基质量的90％，混合转速为600rpm，混合强度为6.2kW/m3，形成料浆；
步骤(3)将步骤(2)浆料加压至3MPaG，然后与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，氧气流速为120m/s，料浆流速为21m/s，气化炉中氧气与料浆流量体积比为435，在2MPaG、1300℃下发生气化反应，反应停留时间为7s，转化为合成气。
气化炉出口干气组成(mol％)包括CO 28.1％，H2 54.2％，CO2 17.3％，炭黑转化率为99％。
实施例4
一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，与实施例2操作步骤的不同之处在于：
步骤(2)将质量流量为3t/h(干基)的步骤(1)炭黑料渣与4.2t/h的BDO装置产生的焦油混合、均质处理，焦油添加量为炭黑料渣干基质量的140％，混合转速为740rpm，混合强度为15kW/m3，形成料浆；
步骤(3)将步骤(2)浆料加压至2MPaG，然后与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，氧气流速为84m/s，料浆流速为36m/s，气化炉中氧气与料浆流量体积比为410，在1.0MPaG、1200℃下发生气化反应，反应停留时间为4.1s，转化为合成气。
气化炉出口干气组成(mol％)包括CO 31.5％，H2 53.2％，CO2 14.7％，炭黑转化率为99.7％。
实施例5
一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，采用实施例1的气化炉燃烧器，有机分散液为石油炼化重质油，步骤为：
(1)将天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液通过高压板框压滤机在2.0MPaG下压滤脱水至含水量55％，得到炭黑料渣；
(2)将质量流量为3t/h(干基)的步骤(1)炭黑料渣与质量流量为3.5t/h的石油炼化重质油以及5.6kg/h的脂肪酸钠表面活性剂混合、均质处理，石油炼化重质油添加量为炭黑料渣干基质量的117％，表面活性剂添加量为炭黑料渣干基质量的0.19％，混合转速为650rpm，混合强度为7.5kW/m3，形成料浆；
(3)将步骤(2)浆料加压至2.0MPaG、并预热至60℃，然后与氧气同时由气化炉燃烧器送入气化炉内，此时燃烧器隔板高度调整为16mm，氧气流速为103m/s，料浆流速为23m/s，气化炉中氧气与料浆流量体积比为380，在1.1MPaG、1340℃高温下发生气化反应，反应停留时间为6s，转化为合成气。
气化炉形式、隔热层、激冷、洗气、排渣与实施例2相同。
气化炉出口干气组成(mol％)包括CO 42.64％，H2 46.2％，CO2 9.44％，炭黑转化率为99.3％，由于重质油热值较高，氧耗、有效气产率较采用BDO焦油时高，但由于采用重质油整体成本较高，应优先选择采用BDO焦油作为有机分散液。
对比例1
参照实施例5方法，不同之处在于：炭黑料渣与低硫船用燃料油混合时未使用表面活性剂，该工况下前述两种物质混合后稳定性较差，水易析出造成分层，无法为气化炉提供稳定、组成合适的进料。
对比例2
参照实施例2方法，不同之处仅在于：采用常规水煤浆气化的烧嘴(为同轴四通道形式，由航天11所制作)代替本发明实施例1所示燃烧器，中心通道输送氧气(占总氧气量的18％)、中间内层输送炭黑料浆(占总炭黑料浆量的55％)、中间外层通道输送氧气，最外层通道输送炭黑料浆。
气化炉出口干气组成(mol％)包括CO 28.4％，H2 55.2％，CO2 15.3％，炭黑转化率为94.3％。
对比例3
参照实施例2方法，不同之处仅在于：燃烧器未设计隔板，导致在实际运行过程中发生燃烧不稳定性，烧嘴火焰偏离气化炉轴线，运行200h后出现炉壁超温报警，停车降温后进入气化炉检查，发现烧嘴下面2-4m区域的耐火材料出现明显烧蚀情况。

Claims (32)

1.一种气化炉燃烧器，用于天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用，其特征在于，通过气化炉燃烧器喷射炭黑料浆与氧气共同进入气化炉内气化，所述气化炉燃烧器包括一个喷注盘，所述喷注盘盘面分布有多个喷孔，每个喷孔包括两个同轴出口，中心为氧气出口，环隙为炭黑料浆出口；
所述喷注盘外表面上通过环形隔板分为内环及外环两部分；所述内环部分由十字形隔板均分为4份，所述外环部分也由隔板均分为4部分，内、外环的隔板交错45°分布，隔板高度为10-25mm；
所述喷注盘后部为冷却腔室，所述冷却腔室设置为炭黑料浆供应通道，所述冷却腔室与每个喷孔的环隙相连通，以炭黑料浆作为冷却介质对喷注盘进行冷却，吸收热量后的炭黑料浆通过喷孔的外环通道直接进入气化炉；
在所述冷却腔室的内部还设置有氧气供应通道，所述氧气供应通道的出口端设计为多根氧气支管，所述氧气支管数量与喷孔数量相同，每根氧气支管的出口通向其对应的各喷孔，与喷孔同轴，形成喷孔中心的氧气出口。
2.根据权利要求1所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述喷注盘盘面为内凹的部分球面，所述球面部分对应的锥角θ为15-30°；
喷注盘表面所述喷孔数量不少于8个；
所述喷注盘内、外表面之间的厚度为6-12mm；
所述氧气支管长度为100-200mm；
所述氧气支管的出口相比喷注盘外表面向内缩进1-4mm；
所述喷孔的环隙宽度不低于1mm。
3.根据权利要求2所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述球面部分对应的锥角θ为22-26°。
4.根据权利要求2所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述喷注盘表面所述喷孔数量为8-240个。
5.根据权利要求2所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述喷孔均匀分布在喷注盘表面。
6.根据权利要求5所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述喷孔环形排列分布。
7.根据权利要求2所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述喷注盘内、外表面之间的厚度为8-10mm。
8.根据权利要求2所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述氧气支管长度为120-150mm。
9.根据权利要求2所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述氧气支管的出口相比喷注盘外表面向内缩进2.5-3mm。
10.根据权利要求2所述的气化炉燃烧器，其特征在于，所述喷孔的环隙宽度为1.5-4mm。
11.一种天然气制乙炔副产炭黑的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液通过高压板框压滤机压滤脱水至含水量55-60％，得到炭黑料渣；
(2)将步骤(1)炭黑料渣与有机分散液混合、均质处理，形成料浆；
(3)步骤(2)浆料与氧气同时由权利要求1-10任一项所述气化炉燃烧器送入气化炉内，在高温下发生气化反应，转化为合成气。
12.根据权利要求11所述的资源化利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述天然气制乙炔装置的副产炭黑浆液，其组成中炭黑含量为2.2-2.6wt％，其余为水；
所述压滤脱水，操作压力为1.5-2.4MPaG。
13.根据权利要求11所述的资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)中，所述有机分散液选自1,4-丁二醇装置产生的焦油或石油炼化重质油。
14.根据权利要求13所述的资源化利用方法，其特征在于，所述有机分散液为1,4-丁二醇装置产生的焦油。
15.根据权利要求14所述的资源化利用方法，其特征在于，所述1,4-丁二醇装置产生的焦油，其质量百分含量组成包括水30-40％、1,4-丁二醇5-10％、甲醇3-8％、其余为重组分，所述重组分包括C15-C30的长链醇类。
16.根据权利要求13所述的资源化利用方法，其特征在于，当所述有机分散液为1,4-丁二醇装置产生的焦油时，隔板高度为18-25mm，当所述有机分散液为石油炼化重质油时，隔板高度为10-16mm。
17.根据权利要求13所述的资源化利用方法，其特征在于，所述有机分散液添加量为炭黑料渣干基质量的80-150％。
18.根据权利要求17所述的资源化利用方法，其特征在于，所述有机分散液为1,4-丁二醇装置产生的焦油时，其添加量为炭黑料渣干基质量的80-125％；
所述有机分散液采用石油炼化重质油时，其添加量为炭黑料渣干基质量的100-140％。
19.根据权利要求18所述的资源化利用方法，其特征在于，所述有机分散液为1,4-丁二醇装置产生的焦油时，其添加量为炭黑料渣干基质量的90-105％；
所述有机分散液采用石油炼化重质油时，其添加量为炭黑料渣干基质量的110-125％。
20.根据权利要求13所述的资源化利用方法，其特征在于，所述有机分散液为石油炼化重质油时，同时加入表面活性剂；
所述表面活性剂添加量为炭黑料渣干基质量的0.1-0.7％；
所述表面活性剂为木质素磺酸盐类、萘磺酸盐类、脂肪酸盐类中的任意一种。
21.根据权利要求20所述的资源化利用方法，其特征在于，所述表面活性剂添加量为炭黑料渣干基质量的0.1-0.7％。
22.根据权利要求20所述的资源化利用方法，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪酸盐类表面活性剂中的任意一种。
23.根据权利要求11所述的资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)中，通过高速混合进行均质处理，混合转速为600-800rpm；混合强度为6-15kW/m3。
24.根据权利要求23所述的资源化利用方法，其特征在于，所述混合转速为650-740rpm；混合强度为7-12kW/m3。
25.根据权利要求11所述的资源化利用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述浆料加压后再由气化炉燃烧器送入气化炉内，加压后压力为在气化反应压力基础上提升0.6-1.2MPa；
所述浆料、氧气通过燃烧器喷射进入气化炉，所述浆料的喷射速度为20-40m/s；所述氧气的喷射速度为80-120m/s；
所述氧气与浆料的体积比为350-500；
所述气化反应，反应压力为0.5-4MPaG，反应温度为1200-1400℃；
所述气化反应，反应平均停留时间为4-8s。
26.根据权利要求25所述的资源化利用方法，其特征在于，所述加压后压力为在气化反应压力基础上提升0.7-1.1MPa。
27.根据权利要求25所述的资源化利用方法，其特征在于，所述浆料的喷射速度为24-35/s，所述氧气的喷射速度为92-110m/s。
28.根据权利要求25所述的资源化利用方法，其特征在于，当所述有机分散液为1,4-丁二醇装置产生的焦油时，反应温度为1200-1270℃；当所述有机分散液为石油炼化重质油时，反应温度为1320-1400℃。
29.根据权利要求25所述的资源化利用方法，其特征在于，所述气化反应，反应平均停留时间为5.2-7s。
30.根据权利要求11所述的资源化利用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述气化炉形式为气流床反应器；
在气化炉内壁与金属外壳之间填充有隔热材料。
31.根据权利要求30所述的资源化利用方法，其特征在于，所述隔热材料包括三层，外层为25-40mm厚的氧化硅气凝胶层，中间层为250-360mm厚的氧化铝-氧化锆耐火材料层，内层为30-50mm厚的碳化硅层。
32.根据权利要求11所述的资源化利用方法，其特征在于，由气化反应转化得到的合成气，还包括洗气后处理过程；
所述洗气所产生废水通过絮凝沉降后循环使用，沉淀的残碳返回至步骤(1)回收使用。
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