JPH01115439A - Method for reducing amount of nox in product gas containing carbon black - Google Patents

Method for reducing amount of nox in product gas containing carbon black

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JPH01115439A
JPH01115439A JP62269340A JP26934087A JPH01115439A JP H01115439 A JPH01115439 A JP H01115439A JP 62269340 A JP62269340 A JP 62269340A JP 26934087 A JP26934087 A JP 26934087A JP H01115439 A JPH01115439 A JP H01115439A
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JP
Japan
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carbon black
gas
nox
water
temperature
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JP62269340A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Mitsutake
光武 毅
Shinichi Daikiyuuji
大休寺 真一
Takaaki Kanai
孝陽 金井
Hiroshi Yamazaki
博司 山崎
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To efficiently reduce the amt. of NOX in product gas contg. carbon black produced in a furnace carbon black reaction furnace by holding the gas at >=700 deg.C for 0.5-2sec in a part behind the rapid cooling part of the furnace. CONSTITUTION:Product gas contg. carbon black produced in a furnace carbon black reaction furnace 22 by feeding oil 20 as starting material is cooled with cooling water 23 in the second halt of the reaction chamber. The gas is then held at a high temp. of >=700 deg.C for 0.5-2 sec during passing through a roundabout flue 30 and reaches an air preheater 33. In order to considerably reduce the amt. of NOX in the gas, water-cooled dampers 31, 32 are attached to the flue 30.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はカーボンブラック製造工場における廃ガス中の
NOXを低減させる方法に関する。更に詳し−くは、カ
ーボンブラック製造工場のテイルガス又はこの熱量を回
収した後の廃ガスに対して新たな脱硝処理をすることな
く、反応炉における生成ガスの温度とガス成分を活用し
て脱NOXする方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for reducing NOX in waste gas in a carbon black manufacturing plant. In more detail, NOx can be removed by utilizing the temperature and gas components of the gas produced in the reactor, without having to perform additional denitrification treatment on the tail gas from a carbon black manufacturing plant or the waste gas after its heat has been recovered. Regarding how to.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ファーネスカーボンブラックは円筒反応炉の頭部で燃料
油を過剰量の空気とともに燃焼させ、該燃焼ガス中に炭
化水素原料油を噴入して熱分解させることによって製造
される。製造されたカーボンブラックは生成ガスに同伴
して急冷部を通過した後、バックフィルター至で捕集さ
れ、ついで造粒、乾燥のプロセス段階を経て製品化され
る。
Furnace carbon black is produced by burning fuel oil together with an excess amount of air at the head of a cylindrical reactor, and injecting hydrocarbon feedstock into the combustion gas for thermal decomposition. The produced carbon black passes through a quenching section along with the generated gas, is collected by a back filter, and then goes through the process steps of granulation and drying to become a product.

一方バッグフィルター室でカーボンブラックと分離した
生成ガスはテイルガスと称されるが、その可燃性を利用
して大部分は前記乾燥プロセスお−よびボイラーの熱源
として用いられ、残余はフレアスタックで燃焼させた後
大気放改される。
On the other hand, the generated gas separated from the carbon black in the bag filter chamber is called tail gas, and due to its flammability, most of it is used as a heat source for the drying process and boiler, and the remainder is burned in the flare stack. After that, it will be released to the atmosphere.

生成ガスの組成は主に水蒸気、窒素、−1化炭素、水素
、二酸化炭素などの成分からなるが、この他に反応炉頭
部で生成した窒素酸化物(以下NOXと称する)を機運
含有している。NOXはテイルガス燃焼工程でも変化し
ないので大気へ放散される廃ガス中に含有することとな
り、大気汚染の原因となり、公害防止上低減が必要とな
る。
The composition of the produced gas is mainly composed of water vapor, nitrogen, carbon-monide, hydrogen, and carbon dioxide, but it also contains nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOX) produced at the head of the reactor. ing. Since NOx does not change during the tail gas combustion process, it is contained in the waste gas released into the atmosphere, causing air pollution, and must be reduced in order to prevent pollution.

従来かかるテイルガス中のNOX低減方法としては復配
するような別個の脱硝装置を設置するとか、高価な低窒
素燃料油の燃料油を選択使用するなどの処置により公害
防止対策を講じており、費用面の負担増を強いられてい
る。
Conventionally, methods for reducing NOx in tail gas include installing a separate denitrification device for redistribution, selectively using expensive low-nitrogen fuel oil, and other measures to prevent pollution. are forced to bear an increased burden.

また従来の燃焼ガス、中の窒素酸化物(NOx)の除去
法としては次のような数種の方法が提案されている。
In addition, as conventional methods for removing nitrogen oxides (NOx) from combustion gas, the following several methods have been proposed.

■ 苛性ソーダ水溶液などのアルカリ水溶液を主体とす
る洗浄除去方法。
■ Cleaning and removal methods that mainly use alkaline aqueous solutions such as caustic soda aqueous solutions.

■ NOXと還元性ガスとを触媒の存在下で反応させ、
窒素等に還元する方法。
■ React NOX and reducing gas in the presence of a catalyst,
A method of reducing to nitrogen, etc.

■ 活性炭、ゼオライト等の吸着剤により吸着除去する
方法。
■ A method of adsorption and removal using adsorbents such as activated carbon and zeolite.

■ MnO2,H20□等の酸化剤共存下にNO2に酸
化して水洗除去する方法。
■ A method of oxidizing to NO2 in the coexistence of an oxidizing agent such as MnO2, H20□, etc. and removing it by washing with water.

■ 酸性尿素水溶液と接触さゼ、亜硝酸とし、これを尿
素と反応させ窒素、CO2に転換させる方法。
■ A method of contacting with an acidic urea aqueous solution to form nitrous acid, which is then reacted with urea and converted into nitrogen and CO2.

■ 燃焼排ガス中のNOXにアンモニア源を添加し、7
00℃以上の高温条件で無触媒で、水と窒素に転化させ
る方法も提案されている。
■ By adding an ammonia source to NOX in the combustion exhaust gas,
A method of converting it into water and nitrogen without a catalyst at high temperatures of 00°C or higher has also been proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

前記の提案されている方法は、それぞれある程度の効果
はあるが、実用上幾多の問題を残している。特に低am
のNOX含有ガスを大量に処理する場合に実効を上げて
いない。
Although each of the methods proposed above has some degree of effectiveness, many practical problems remain. Especially low am
It is not effective when treating large amounts of NOx-containing gas.

方式■のアルカリ水溶液を主体とする洗浄法は洗浄装置
やアルカリ溶液の種類等に種々の改良が加えられている
が、一般に除去効果が低い。
Although various improvements have been made to cleaning equipment and types of alkaline solutions in the cleaning method using an aqueous alkaline solution as the main method, the removal effect is generally low.

方式■の触媒反応法は排ガス中に水素、メタン等の還元
性ガスが存在するときに利用されている。
The catalytic reaction method of method (2) is used when reducing gases such as hydrogen and methane are present in the exhaust gas.

触媒としては白金属の金属や銅、コバルト等の金属酸化
物が提案されているが、白金、パラジウム等は高価であ
る。また金属酸化物は還元された状態で活性を示すため
、酸素が存在すると触媒が酸化されて活性のない酸化物
に変化することが多い。
Platinum metals and metal oxides such as copper and cobalt have been proposed as catalysts, but platinum, palladium, and the like are expensive. Furthermore, since metal oxides exhibit activity in a reduced state, the presence of oxygen often oxidizes the catalyst and turns it into an inactive oxide.

さらにこれらの触媒は一般に硫黄、鉛等により被毒され
易く、触媒の安定化についても問題がある。
Furthermore, these catalysts are generally easily poisoned by sulfur, lead, etc., and there are also problems with catalyst stabilization.

方式■の吸着除去法は吸着された窒素酸化物の脱着に問
題があり、排ガス中に水蒸気が存在すると吸着剤上で硝
酸が生成し、吸着剤の再生を著しく困難にする。
The adsorption removal method of method (2) has a problem in the desorption of adsorbed nitrogen oxides, and when water vapor is present in the exhaust gas, nitric acid is generated on the adsorbent, making regeneration of the adsorbent extremely difficult.

方式■の酸化剤共存下の洗浄除去法は経済上、操作上の
問題を残している。
The cleaning removal method in the presence of an oxidizing agent (method ①) still has economical and operational problems.

方式■の尿素水溶液による洗浄法は、処理ガスが大量の
場合、洗浄装置が大きくなる欠点があり、ガス温度が1
00℃以上の場合は実施上の問題がある。
The cleaning method using a urea aqueous solution (Method ①) has the disadvantage that the cleaning equipment becomes large when a large amount of processing gas is used, and the gas temperature
If the temperature is 00°C or higher, there are problems in implementation.

方式■のアンモニア添加、高温還元法はアンモニアコス
トの問題がある。
The ammonia addition and high temperature reduction method of method (2) has the problem of ammonia cost.

このように従来の脱NOX法には一長一短があり、低濃
度のNOX含有ガスを大量に低コストで処理するに適し
た方法は見あたらない。
As described above, conventional NOx removal methods have advantages and disadvantages, and no method has been found that is suitable for processing a large amount of low-concentration NOX-containing gas at low cost.

本発明の目的はコスト高となる別個の還元剤、酸化剤、
中和剤、触媒、吸着剤を使用することなく、また低窒素
燃料油を選択使用することなく。
The object of the present invention is to provide separate reducing agents, oxidizing agents,
Without the use of neutralizers, catalysts, adsorbents and without the use of selective low nitrogen fuel oils.

カーボンブラック生成ガス中のNOXを低減する方法を
提供することである。
An object of the present invention is to provide a method for reducing NOX in carbon black produced gas.

(問題点を解決するための手段〕 本発明者等は前記の問題点を解決するため鋭意研究を行
った。カーボンブラック生成ガスは、反応炉の反応室に
おいては1.600℃以上の温度を有しており、製出カ
ーボンブラックの品質上より急冷を行っているが、水素
ガスを含有し、カーボンブラック自体も炭素であって還
元剤である事に着目し、カーボンブラックの品質に影響
を及ぼさない範囲で急冷後の温度を高温に保持し、その
滞留時間を一定範囲に保持することによって生成ガス中
のNOXを大巾に低減し得ることを見出し本発明に到達
した。
(Means for Solving the Problems) The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems.The carbon black produced gas has a temperature of 1.600°C or higher in the reaction chamber of the reactor. The carbon black is rapidly cooled to improve the quality of the produced carbon black, but since it contains hydrogen gas and the carbon black itself is carbon and is a reducing agent, it is possible to reduce the impact on the quality of the carbon black. The present inventors have discovered that it is possible to significantly reduce NOX in the produced gas by maintaining the temperature after quenching at a high temperature within a range that does not affect the production of gas, and by maintaining the residence time within a certain range, and have arrived at the present invention.

すなわち本発明はファーネスカーボンブラック反応炉に
おけるカーボンブラック製造時に発生するカーボンブラ
ック含有生成ガスを、該炉の怠冷部以降で700℃以上
の高温度に0.5〜2秒間保持させることを特徴とする
カーボンブラック生成ガス中のNOX低減方法である。
That is, the present invention is characterized in that carbon black-containing product gas generated during carbon black production in a furnace carbon black reactor is maintained at a high temperature of 700 ° C. or higher for 0.5 to 2 seconds after the cooling section of the furnace. This is a method for reducing NOx in carbon black produced gas.

反応炉内で燃料油の燃焼によって高温の燃焼ガス雰囲気
が形成され、そこへ噴入された炭化水素原料油の熱分解
反応によって生じたカーボンブラック含有生成ガスは反
応炉の下流域に設けられた水吹込による急冷により約1
100℃の温度まで冷却され、炉頭部から煙道ダクトを
経て空気予熱器に入る。
A high-temperature combustion gas atmosphere is formed by combustion of fuel oil in the reactor, and carbon black-containing gas produced by the thermal decomposition reaction of the hydrocarbon feedstock injected into the atmosphere is provided in the downstream region of the reactor. Approx. 1 due to rapid cooling by water injection
It is cooled to a temperature of 100°C and enters the air preheater from the furnace head through the flue duct.

空気予熱器に入る最高温度は空気予熱器の材質により決
まっており、その温度以下となるよう直前で再び水吹込
による急冷を行う。
The maximum temperature that enters the air preheater is determined by the material of the air preheater, and immediately before the air is cooled down again, water is blown in to cool it down to below that temperature.

本発明は第1水冷急冷部と第2水冷急冷部の間でカーボ
ンブラック生成ガスの温度を700℃以上、好ましくは
900〜1100℃の間の高温度に0.5〜2秒間保持
させる。このために煙道ダクトの断面積を大きくとるか
、または長さを長くとる事を特徴とする。
In the present invention, the temperature of the carbon black produced gas is maintained at a high temperature of 700° C. or higher, preferably between 900 and 1100° C., for 0.5 to 2 seconds between the first water-cooled quenching section and the second water-cooled quenching section. For this purpose, the flue duct is characterized by having a large cross-sectional area or a long length.

700℃以下であるとNOXの還元反応が遅くなり、前
記滞留時間では脱硝率が70%以下に低下してしまう。
When the temperature is 700° C. or lower, the NOX reduction reaction becomes slow, and the denitrification rate decreases to 70% or less at the above residence time.

また滞留時間が0.5秒未満であるとたとえ温度を90
0〜1100℃としても脱硝率は70%以下に低下する
。滞留時間を2秒を超えさせるためにはガスmが大量で
あることを考えると、煙道を極端に長くするか、断面積
を極端に大きくする必要があり、実際的でなく、また温
度とカーボンブラック品種によっては品質劣化のおそれ
がある。
Also, if the residence time is less than 0.5 seconds, even if the temperature is
Even when the temperature is 0 to 1100°C, the denitrification rate decreases to 70% or less. In order to increase the residence time to more than 2 seconds, considering the large amount of gas m, it is necessary to make the flue extremely long or to make the cross-sectional area extremely large, which is not practical and also Depending on the type of carbon black, there is a risk of quality deterioration.

従来の反応炉と空気予熱器間の滞留時間は0.2秒以下
である。
The residence time between the conventional reactor and air preheater is less than 0.2 seconds.

後記の実施例で明らかとなるように、実際の反応炉にお
いて、700℃以上のn留時間を0.5秒以上にとった
所脱硝率を大巾に向上させることができた。
As will become clear from the examples below, in an actual reactor, the denitrification rate could be greatly improved by setting the n-retention time at 700° C. or higher to 0.5 seconds or longer.

またこれによってカーボンブラックの品質上の劣化は認
めら机なかった。
Moreover, no deterioration in quality of carbon black was observed as a result of this.

〔作用〕[Effect]

カーボンブラック生成ガス中には通常の燃焼廃ガスと異
なって水素ガスとカーボンブラック粒子を含有している
。この両者によって No+C=1/2N2+C0 N0+H−1/2N2+820 の反応が生起し、温度を700℃以上に保持したことに
よって反応速度が大きくなり、反応時間が煙道での長く
した滞留時間内に入った事によるものと推察される。
Unlike ordinary combustion waste gas, carbon black generated gas contains hydrogen gas and carbon black particles. The reaction No + C = 1/2N2 + C0 N0 + H - 1/2N2 + 820 occurred due to both of these, and by keeping the temperature above 700°C, the reaction rate increased, and the reaction time fell within the extended residence time in the flue. It is presumed that this is due to the incident.

〔実施例〕〔Example〕

以下に試験例及び実施例によって本発明を具体的に説明
するが、本発咀はこの実施例によって何等限定されるも
のではない。
The present invention will be specifically explained below using test examples and examples, but the invention is not limited to these examples in any way.

(試論例−1) テイルガス(TG :カーボンブラック生成ガス)を高
温雰囲気で滞留させ、含有する水素ガスの還元作用によ
りNOXを低減させる試験を行った。
(Example 1) A test was conducted in which tail gas (TG: carbon black produced gas) was retained in a high-temperature atmosphere and NOx was reduced by the reducing action of the hydrogen gas it contained.

実験装置のフローヂャートを第4図(但し試験例−1で
はカーボンブラックのカプセル18がない場合ンに示し
た。実M開始直前に、石英管16にN2ガスを通気した
後、ティルガス(TG>をTGjロワー10より供給す
る。TGはIt!Iタンク11、ブロワ−12を経て、
流量計14で流量調節させた後、電気炉15に挿入しで
ある石英管16へ供給され、!!衝タンク17を経て、
大気中へ放散される。NOXの測定は石英管流入前(S
l)と緩衝タンク17流出後(S2)で行い、NOXは
NOX自動計測法により測定し、後記の相関式でJIS
法によるNOX測定値に換算した。
The flowchart of the experimental apparatus is shown in Figure 4 (However, in Test Example 1, there is no carbon black capsule 18. It is supplied from the TGj lower 10.The TG passes through the It!I tank 11 and the blower 12.
After adjusting the flow rate with the flow meter 14, it is supplied to the quartz tube 16 inserted into the electric furnace 15, and! ! After passing through tank 17,
Dissipated into the atmosphere. Measurement of NOX was performed before entering the quartz tube (S
l) and after the buffer tank 17 has flowed out (S2), NOx is measured using the NOx automatic measurement method, and the JIS
It was converted into the NOX measurement value according to the method.

試験結果を第3表に示す。The test results are shown in Table 3.

これらの実験結果より、反応速度定数はArrheni
usの式に=koexp (−E/RT)の式に従うこ
とから、この式に適用するとに=438exp (−1
0150/RT)の式を得る。
From these experimental results, the reaction rate constant is Arrheni
Since the formula for us follows the formula =koexp (-E/RT), when applied to this formula, we get =438exp (-1
0150/RT) is obtained.

実験装置であるので、滞留時間は、本発明の下限の1/
10程度であるが、反応温度1050℃で40%前復、
1255℃で60%程度の脱硝結果を得た。
Since this is an experimental device, the residence time is 1/1/2 of the lower limit of the present invention.
10, but recovered by 40% at a reaction temperature of 1050°C.
A denitrification result of about 60% was obtained at 1255°C.

(試験例−2) NOXの分解反応速度定数へのカーボンブラックの影響
を検討した。実験装置を第4図に示すが、試験例−1と
の相異は多孔カプセル18にカーボンブラックを3〜5
グ入れ、石英管16に装入した点であり、その他は試験
例−1と同様の試験を行った。使用したカプセルは内径
20M1長さ1501111の石英製で、表面には通気
のために穿孔されている。
(Test Example-2) The influence of carbon black on the NOX decomposition reaction rate constant was investigated. The experimental apparatus is shown in Fig. 4, and the difference from Test Example-1 is that 3 to 5 carbon black was added to the porous capsule 18.
The test was carried out in the same manner as in Test Example 1 except that the sample was placed in a quartz tube 16. The capsule used was made of quartz and had an inner diameter of 20 M and a length of 1501111 mm, and its surface was perforated for ventilation.

ガスとカーボンブラックとの接触は、カプセル内だけで
あるので、計算に当っては前記の実験で求めた反応速度
定数を用いて、カプセル入口のNo)11を推算し、そ
のNOX値を用いて、カーボンブラックと接触した場合
のNOX分解反応速度定数を計算した。実験結果を第4
表に示す。
Since the contact between the gas and carbon black is only within the capsule, when calculating, use the reaction rate constant obtained in the above experiment to estimate No. 11 at the entrance of the capsule, and use that NOx value. , the NOX decomposition reaction rate constant when contacted with carbon black was calculated. The experimental results are shown in the fourth
Shown in the table.

試験例−1と比較して、TGをカーボンブラックと接触
させた方が反応速度定数が大きくなっており、明らかに
カーボンブラックによってNOX分解反応が促進されて
いる。
Compared to Test Example 1, the reaction rate constant is larger when TG is brought into contact with carbon black, and the NOX decomposition reaction is clearly promoted by carbon black.

(実施例−1) 実際のカーボンブラックの反応炉において、煙道を長(
し、水吹込位置および生成ガス冷却温度を変化させ、第
1表に示す作業条件で実施例−1、比較例−1、比較例
−2の工場実験を行った。
(Example-1) In an actual carbon black reactor, the flue was made long (
Then, factory experiments of Example-1, Comparative Example-1, and Comparative Example-2 were conducted under the working conditions shown in Table 1 by changing the water injection position and the produced gas cooling temperature.

〔第1表〕 実施例−1では、第1図において生成ガスの滞留時間で
表わしてtl−0,143秒の個所より水を吹込む。第
1図より第3図において、3は燃焼室、4は反応室、5
は煙道、6は原料油装入口、7は水冷ダンパー、8はエ
アプレヒーターである。
[Table 1] In Example-1, water is blown from a point at tl-0,143 seconds, expressed as the residence time of the produced gas in FIG. From Figure 1 to Figure 3, 3 is a combustion chamber, 4 is a reaction chamber, and 5 is a combustion chamber.
6 is a flue, 6 is a feedstock oil inlet, 7 is a water cooling damper, and 8 is an air preheater.

第1図(実施例−1)において、水吹込口1迄の平均温
度T1−1.600℃水吹込ロ1よりエアプレヒーター
人口迄の平均温度T2=900℃、滞留時間t2=0.
765秒であった。即ち合計滞留時間は0.908秒で
あった。水吹込量は1.030に9/hrとした。
In FIG. 1 (Example-1), average temperature T1 from water injection port 1 to air preheater port 1 is 1.600°C. Average temperature T2 from water injection port 1 to air preheater port 1 is 900°C, residence time t2 is 0.
It was 765 seconds. That is, the total residence time was 0.908 seconds. The amount of water blown was 1.030/9/hr.

比較例−1では、第2図において、生成ガスの滞留時間
で表してt3=Q、132秒の所に第1の水吹込口1、
そこから更に滞留時間で14=0.237秒の所に第2
の水吹込口2を設けた。
In Comparative Example-1, in FIG. 2, the first water inlet 1 is located at t3=Q, 132 seconds in terms of the residence time of the produced gas.
From there, at a residence time of 14=0.237 seconds, the second
A water inlet 2 was provided.

そこまでの滞留時間は0.369秒であった。この時の
水吹込口1迄の平均温度T3−1,450℃、水吹込口
1と水吹込口2の間の平均温度T4=900℃であった
。水吹込偵は1より1.030fl/hr、2より2.
345に!l/hr吹込んだ。水吹込口2より以降の温
度は700℃未満であった。
The residence time up to that point was 0.369 seconds. At this time, the average temperature up to water inlet 1 was T3-1,450°C, and the average temperature T4 between water inlet 1 and water inlet 2 was 900°C. Water blowing detective is 1.030 fl/hr from 1, 2 from 2.
To 345! Injected l/hr. The temperature after water inlet 2 was less than 700°C.

比較例−2では、第3図において、生成ガスの滞留時間
で表してts xo、132秒の所に水吹込口1を設け
た。この水吹込口1迄の平均温度T5−1.450℃で
あった。この場合、水吹込口1よりの水吹込量は3.3
70Kg/hrとした。
In Comparative Example 2, the water inlet 1 was provided at a location where the residence time of the produced gas was ts xo, 132 seconds in FIG. 3. The average temperature up to this water inlet 1 was T5-1.450°C. In this case, the amount of water injected from water inlet 1 is 3.3
It was set to 70Kg/hr.

水吹込口1より以降の温度は700℃未満であった。The temperature after water inlet 1 was less than 700°C.

この場合の反応室での生成ガス中のNOX含有聞とテイ
ルガス中のNOX含有量とを第2表に示す。
Table 2 shows the NOX content in the generated gas in the reaction chamber and the NOX content in the tail gas in this case.

(第2表) 生成ガス温度を90o℃以上に0.908秒保持した実
施例−1では98.5%の脱硝率を得たが、900℃以
上ではあるがi留萌間が0.369秒で0.5秒未満の
比較例−1の場合はllI2硝率は65.3%であった
(Table 2) In Example 1, in which the generated gas temperature was maintained at 90°C or higher for 0.908 seconds, a denitrification rate of 98.5% was obtained, but although the temperature was 900°C or higher, the i-to-remoe time was 0.369 seconds. In the case of Comparative Example-1 in which the heating time was less than 0.5 seconds, the llI2 nitrate ratio was 65.3%.

更に温度1.450℃、保持時間0.132秒の比較例
−2の場合は脱硝率が34.7%と低下した。
Furthermore, in the case of Comparative Example 2 in which the temperature was 1.450°C and the holding time was 0.132 seconds, the denitrification rate decreased to 34.7%.

なお実施例−1で反応室でのNOX値が高いのは、エア
プレヒーター直前の生成ガス温度が840℃であり、予
熱空気温度が653℃と高く、燃焼ガス温度が上昇して
、サーマルNOXが増大したためと推定される。
In addition, the reason why the NOX value in the reaction chamber is high in Example-1 is that the generated gas temperature just before the air preheater is 840°C, and the preheated air temperature is as high as 653°C, which increases the combustion gas temperature and causes thermal NOx. This is presumed to be due to an increase in

第1表より明らかなようにカーボンブラック品質への影
響は認められない。
As is clear from Table 1, no influence on the quality of carbon black was observed.

(実施例−2) 実際の反応炉を用い、従来の600層φの煙道に、1.
000#lIφx10mの迂回煙道を新設して試験を行
った。
(Example-2) Using an actual reactor, 1.
A new detour flue measuring 000#lIφx10m was installed and tested.

第5図において、22は反応炉である。原料油20はオ
イルプレヒーター21で予熱され、定態ガス中へ噴入さ
れる。反応室後半部より冷却水23を吹込む。24は純
粋タンク、25は純粋ポンプ、26は熱交換器である。
In FIG. 5, 22 is a reactor. Raw material oil 20 is preheated by an oil preheater 21 and injected into the steady state gas. Cooling water 23 is blown into the rear half of the reaction chamber. 24 is a pure tank, 25 is a pure pump, and 26 is a heat exchanger.

純水は水冷塔27をポンプ28により循環する水により
熱交換器26で冷却されている。この水吹込によってカ
ーボンブラック生成ガスは1000℃迄冷却され従来は
0.45秒のn苗蒔間でエアプレヒーター33に到達し
、エアプレヒーター直前で850〜900℃の温度であ
った。
The pure water is cooled by a heat exchanger 26 using water that is circulated through a water cooling tower 27 by a pump 28 . The carbon black generated gas is cooled to 1000°C by this water injection, and conventionally reaches the air preheater 33 within 0.45 seconds of sowing time, and the temperature was 850 to 900°C immediately before the air preheater.

これに1.0OOs+φ×10TrLの迂回煙道30を
設けた事により、エアプレヒーター前の温度は変らない
が、生成ガスの滞留時間は1.3秒となった。31.3
2は水冷ダンパー、34は空気、35は予熱空気である
By providing a bypass flue 30 of 1.0OOs+φ×10TrL to this, the temperature in front of the air preheater did not change, but the residence time of the generated gas became 1.3 seconds. 31.3
2 is a water-cooled damper, 34 is air, and 35 is preheated air.

従来のテイルガス中のNOXはJIS法で測定して17
0〜190 ppmであり、規制値200Dialに対
し、やっと合格する水準であったが、迂回煙道を設けた
事により、生成ガスは850℃以上に1.3秒保持され
テイルガス中のNOXは80〜100 Dl)lとなり
、1/2程度に低減させることができた。
NOX in conventional tail gas is measured by JIS method and is 17
The NOx in the tail gas was 0 to 190 ppm, barely passing the regulation value of 200 Dial, but by installing a bypass flue, the generated gas was held at 850°C or higher for 1.3 seconds, and the NOX in the tail gas was 80 ~100 Dl)l, which was able to be reduced to about 1/2.

カーボンブラック生成ガスの急冷はカーボンブラックの
比表面積、ストラフチャーの大きさに関係しこの観点か
ら必要とされて来た。カーボンブラックの比表面積の大
きさはよう素吸着ff1(IA)により測定され、この
IAの低いものは補強性付与の面で不適格となる。また
ストラフチャーの大きさはDBP(デイブチルフタレー
ト)吸油量で測定され、大きい程、ストラフチャーは大
きい、又着色力(TINT)はカーボンブラックの電顕
平均粒子直径および粒子直径分布、ストラフチャーの大
きさとその分布、ストラフチャーの形態学  −的構造
因子、コロイド特性等の粒子物理特性を光学的に把えた
尺度でありゴム補強性に関係する因子である。
Rapid cooling of the carbon black production gas is related to the specific surface area of carbon black and the size of stractures, and has been required from this point of view. The specific surface area of carbon black is measured by iodine adsorption ff1 (IA), and carbon black with a low IA is unsuitable for imparting reinforcing properties. In addition, the size of the strafture is measured by the DBP (Dave Tilphthalate) oil absorption, and the larger the strafture, the larger the strafture.The tinting power (TINT) is determined by the electron microscopic average particle diameter and particle diameter distribution of carbon black, the size of the stracture, and its It is an optical measure of particle physical properties such as distribution, structuring morphology, colloidal properties, etc., and is a factor related to rubber reinforcing properties.

このよう素吸着量、DBP吸油量、着色力とも、迂回煙
道を設けた事による変化は認められなかった。
No changes were observed in the iodine adsorption amount, DBP oil absorption amount, or coloring power due to the provision of the detour flue.

(発明の効果) 本発明は、NOX低減のためコスト高となる新たな還元
剤、酸化剤、中和剤、触媒、吸着剤等を使用することな
く、また低窒素分燃料油を選択使用することなく、カー
ボンブラック生成ガスの有する温度と、含有する水素ガ
ス、カーボンブラックの還元性を活用することによって
カーボンブラック製品の品質劣化をまねく事なく、テイ
ルガス中のNOXを大巾に低減する方法を提供するもの
であって、環境保全上またカーボンブラック製造工業上
寄与する所は大きい。
(Effects of the Invention) The present invention does not use new reducing agents, oxidizing agents, neutralizing agents, catalysts, adsorbents, etc. that are costly to reduce NOx, and selectively uses low nitrogen content fuel oil. We have developed a method to significantly reduce NOx in tail gas without deteriorating the quality of carbon black products by utilizing the temperature of carbon black generated gas, the hydrogen gas it contains, and the reducing properties of carbon black. This makes a great contribution to environmental conservation and the carbon black manufacturing industry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の反応炉原料油吹込位置よりエアプレヒ
ーター前迄、生成ガスが700℃以上。 0.5秒以上保持する様、冷却水1を調節した反応炉−
煙道の所面を示した図である。第2図は冷却水1の同は
第1図と同じであるが、別に冷却水2より大量の水吹込
を行い、以降の温度を700°未満とした比較例断面図
。第3図は第1図と同じ水吹込位置より大量の水吹込を
行い、以降の温度を700℃未満とした比較例断面図、
第4図は生成ガス中の水素及びカーボンブラックのNO
X還元反応と反応速度係数を知るための試験例−1、試
験例−2の実験装置フローチャート。第5図は従来の反
応炉−煙道装置に対し、滞留時間確保のため迂回煙道を
設けた実施例−2に対応するブロック図を示す。 1・・・第1水吹込口、2・・・第2水吹込口、3・・
・燃焼室、4・・・反応室、5・・・ff道、6・・・
原料油装入口、7・・・水冷ダンパー、8・・・エアプ
レヒーター、10・・・TGブロワ−111・・・緩衝
タンク、12・・・ブロワ−113・・・窒素ボンベ、
14・・・流量計、15・・・電気炉、16・・・石英
管、17・・・a%Iタンク、18・・・カーボンブラ
ックカプセル、20・・・原料油、21・・・オイルプ
レヒーター゛、22・・・反応炉、23・・・水吹込口
、24・・・純水タンク、25・・・純水ポンプ、26
・・・熱交換器、27・・・水冷塔、28・・・水冷塔
循環ポンプ、29・・・煙道、30・・・迂回煙道、3
1・・・水冷ダンパー、32・・・水冷ダンパー、33
・・・エアプレヒーター、34・・・空気、35・・・
予熱空気。
Figure 1 shows that the generated gas is 700°C or higher from the reactor raw material injection position to the air preheater of the present invention. Reactor in which cooling water 1 was adjusted to maintain the temperature for 0.5 seconds or more.
It is a diagram showing a part of a flue. FIG. 2 is a cross-sectional view of a comparative example in which the cooling water 1 is the same as that in FIG. 1, but a larger amount of water than the cooling water 2 is injected, and the subsequent temperature is set to less than 700°. Figure 3 is a cross-sectional view of a comparative example in which a large amount of water was blown from the same water injection position as in Figure 1, and the subsequent temperature was below 700°C.
Figure 4 shows hydrogen in the produced gas and NO in carbon black.
1 is a flowchart of the experimental apparatus of Test Example-1 and Test Example-2 for understanding the X reduction reaction and the reaction rate coefficient. FIG. 5 shows a block diagram corresponding to Embodiment 2 in which a detour flue is provided in order to secure residence time in the conventional reactor-flue device. 1...First water inlet, 2...Second water inlet, 3...
・Combustion chamber, 4... reaction chamber, 5... ff way, 6...
Raw material oil charging inlet, 7...Water cooling damper, 8...Air preheater, 10...TG blower-111...Buffer tank, 12...Blower-113...Nitrogen cylinder,
14... Flow meter, 15... Electric furnace, 16... Quartz tube, 17... a% I tank, 18... Carbon black capsule, 20... Raw material oil, 21... Oil Preheater, 22... Reactor, 23... Water inlet, 24... Pure water tank, 25... Pure water pump, 26
... Heat exchanger, 27 ... Water cooling tower, 28 ... Water cooling tower circulation pump, 29 ... Flue, 30 ... Detour flue, 3
1... Water-cooled damper, 32... Water-cooled damper, 33
...Air preheater, 34...Air, 35...
Preheat air.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] フアーネスカーボンブラック反応炉におけるカーボンブ
ラック製造時に発生するカーボンブラック含有生成ガス
を該炉の急冷部以降で700℃以上の高温度に0.5〜
2秒間保持させる事を特徴とするカーボンブラック生成
ガス中のNOX低減方法。
Carbon black-containing product gas generated during carbon black production in a furnace carbon black reactor is heated to a high temperature of 700°C or more after the quenching section of the furnace by 0.5~
A method for reducing NOx in carbon black generated gas, which is characterized by holding the gas for 2 seconds.
JP62269340A 1987-10-27 1987-10-27 Method for reducing amount of nox in product gas containing carbon black Pending JPH01115439A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06304446A (en) * 1993-04-27 1994-11-01 Tokyo Gas Co Ltd Treatment of combustion exhaust gas and device therefor
JP2020033569A (en) * 2014-08-29 2020-03-05 オリオン エンジニアード カーボンズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Process for controlling porosity of carbon blacks

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