专利名称：富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于炭黑工业生产技术领域，确切地讲是一种炭黑反应炉尾气用富氧空气助燃、在欠氧工况下循环燃烧生产炭黑的方法和设备。现有技术
现有炭黑生产方法一直采用在炭黑反应炉的燃烧段中送入燃料油和经预热的助燃空气发生燃烧反应，生成的高温燃烧气高速轴向通过燃烧段后部的喉管段进入反应炉的反应段；与此同时，原料油从喉管中间部位径向喷入，被轴向通过的高温高速燃烧气撕裂、加热后送入反应段内裂解生成炭黑。由于送入燃烧段助燃空气中的氧气量远远大于燃料油完全燃烧所需的氧气量(过剩空气系在1. 6 2. 3之间)，故在高温燃烧气中有大量的氧气存在， 高温燃烧气属氧化性气份。大量的氧气被带入反应段后，使反应段内发生激烈的、复杂的氧化还原反应，并伴生出大量的可燃气体混合于燃烧气中。生成的炭黑和含可燃性气体的混合气一起，通过各种热能回收装置回收部分热能后进入袋滤器，炭黑和混合气(尾气)被分离，分离出的炭黑经造粒、干燥、包装后进入成品库；尾气一般被送入锅炉房作燃料，产生蒸汽发电或直接供热。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种将低热值的炭黑反应炉尾气用富氧空气助燃、在欠氧工况下燃烧，产生相当于高热值燃料的燃烧效果，替代燃烧高热值油或天燃气等燃料来生产炭黑，同时达到提高炭黑反应炉炭黑收率，增加炭黑产量，降低油耗，减少尾气排放，实现节能、增效、减排的富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法。本发明的另一个目的是为了提供一种富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑设备。本发明的目的是这样来实现的
本发明富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法，该方法是在向炭黑反应炉燃烧段内通入炭黑生产过程中产生的经脱湿、预热的炭黑尾气的同时通入一部分氧容积百分含量为40% 75%的富氧空气助燃，让炭黑尾气在欠氧工况下燃烧，氧耗完后尾气中的可燃气还有过剩，故燃烧产物属于还原性气份的高温燃烧气，产生的还原性高温燃烧气经炭黑反应炉喉管段进入炭黑反应炉反应段内，使经炭黑反应炉喉管段进入炭黑反应炉反应段的原料油裂解生成炭黑和含可燃气体的混合气，生成的炭黑和含可燃性气体的混合气一起经各种热能回收装置回收部分热能后被袋滤器分离出炭黑和混合尾气，大部分混合尾气经脱湿、预热后的炭黑尾气再次通入炭黑反应炉燃烧段中。上述的方法中经脱湿、预热的炭黑尾气中水蒸气容积百分含量< 5%、预热温度为 400 600°C，欠氧工况的欠氧度为10% 45%。上述的方法中经炭黑反应炉喉管段与反应段接口处前和/或后还向反应段通入另一部分氧容积百分含量为40% 75%的富氧空气供反应段内激烈、复杂的氧化还原反应用，为稳定原料油裂解生成炭黑的工艺条件提供热量。上述的方法中送入炭黑反应炉燃烧段与反应段的富氧空气容积百分比为40% 65% 60% 35%。
本发明富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑设备，包括有依次连通的燃烧段、喉管段、反应段的炭黑反应炉，空气预热器，原料油预热器，与原料油预热器连通的袋滤器，所述的设备中设置有循环尾气预热器，有高浓度富氧空气和/或氧气进口、与空气预热器预热空气出口连通的预热空气进口和混合后富氧空气出口的富氧空气混合器，分别通过管道与袋滤器尾气出口、循环尾气预热器循环尾气进口连通的脱水装置，炭黑反应炉燃烧段上有分别通过管道与富氧空气混合器中混合后富氧空气出口和循环尾气预热器预热尾气出口连通的富氧空气进口和预热尾气进口，炭黑反应炉喉管段通过管道与原料油预热器预热原料油出口连通。上述的炭黑反应炉喉管段与反应段接口处前和/或后通过管道与富氧空气混合器混合后富氧空气出口连接。本发明方法和设备将低热值的炭黑反应炉尾气，用富氧空气助燃、在欠氧工况下燃烧，产生相当于高热值燃料的燃烧效果，替代燃烧高热值油或天燃气等燃料来生产炭黑， 同时大大提高炭黑反应炉炭黑收率，增加炭黑产量，降低油耗，减少尾气排放(排放量减少 60%以上)，节能、增效、减排效果十分显著。
图1为本发明设备结构示意图。
具体实施例方式
参见图1，本实施例富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑设备，包括有依次连通的燃烧段1、喉管段2、反应段3的炭黑反应炉，通过管道与炭黑反应炉中的反应段混合气出口连通的空气预热器4及通过管道与空气预热器连通的循环尾气预热器5和通过管道与循环尾气预热器连通的原料油预热器6，通过管道与原料油预热器连通的袋滤器7，有高浓度富氧空气和/或氧气进口 8—1、与空气预热器预热空气出口 4一1连通的的预热空气进口 8—2和混合后富氧空气出口 8—3的富氧空气混合器8，分别通过有控制器的管道与袋滤器尾气出口 7—1、循环尾气预热器循环尾气进口 5—1连通的脱水装置9。脱水装置和循环尾气预热器间连接管道上装有尾气增压泵10。炭黑反应炉燃烧段上有分别通过管道与富氧空气混合器中混合后富氧空气出口 8—3和循环尾气预热器预热尾气出口 5—2连通的富氧空气进口 1一 1和预热尾气进口 1一2。炭黑反应炉喉管段接口 2— 1通过管道与原料油预热器预热原料油出口 6— 1连通。炭黑反应炉喉管段与反应段接口处前(和/或后)通过有控制阀的管道与富氧空气混合器混合后富氧空气出口连接。本实施例生产炭黑的方法是在炭黑反应炉的燃烧段1中，送入炭黑生产过程中产生的、经脱水装置9脱湿(水蒸汽含量< 5%)，循环尾气预热器5预热(预热温度500°C)的炭黑尾气，同时送入一部分经富氧空气混合器混合后的氧浓度为50%、温度为400°C的富氧空气助燃、并严格控制送入富氧空气的量(约占富氧空气总量的58%)，其含有的氧气量小于送入燃烧段1的尾气中可燃气体完全燃烧所需的氧气量，其欠氧度为25. 5%。此时炭黑尾气在欠氧工况下燃烧，氧耗完后炭黑尾气中的可燃气体还有过剩，故燃烧产物属于还原性气份的高温燃烧气，高温燃烧气高速轴向通过燃烧段后部的喉管段2进入反应炉的反应段 3;与此同时，一方面原料油从喉管段2中间部位径向喷入，被轴向通过的高温高速燃烧气撕裂、加热后送入反应段3内裂解生成炭黑；另一方面，另一部分富氧空气(约占富氧空气总量的42%)从喉管段2与反应段3接口处的前(和/或后)送入反应段3，使反应段3内发生激烈、复杂的氧化还原反应，为稳定原料油裂解生成炭黑的工艺条件提供热量，并伴生出大量的可燃气体混合于燃烧气中，生成的炭黑和含可燃烧性气体的混合气一起，通过各种热能回收预热器4、5、6回收部分热能后进入袋滤器7。炭黑、混合气(尾气)被袋滤器分离， 分离出的炭黑经造粒、干燥、包装后，进入成品库；绝大部分分离出的炭黑尾气经脱水装置 9脱湿达到尾气中水蒸汽含量< 5%后，由尾气增压泵10增压并经循环尾气预热器5预热到 500°C，重新被送回炭黑反应炉的燃烧段1中再次用富氧空气助燃、在欠氧工况下燃烧生产炭黑；另一小部分尾气，不经脱湿排出炭黑生产系统外供它用。将原有5000t/a传统炭黑反应炉改造为本发明的炭黑反应炉，在油料消耗量、生产工艺条件(温度、流速、容积、热焓……)都相同或相近的条件下生产炭黑，两者工艺过程中的各物理量和物理参数对比表述如下(见表1、表2)。表1:
权利要求
1.富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法，该方法是在向炭黑反应炉燃烧段内通入炭黑生产过程中产生的经脱湿、预热的炭黑尾气的同时通入一部分氧容积百分含量为40% 75%的富氧空气助燃，让炭黑尾气在欠氧工况下燃烧、产生的还原性高温燃烧气经炭黑反应炉喉管段进入炭黑反应炉反应段内、使经炭黑反应炉喉管段进入炭黑反应炉反应段的原料油裂解生成炭黑和含可燃气体的混合气，生成的炭黑和含可燃性气体的混合气一起经各种热能回收装置回收部分热能后被袋滤器分离出炭黑和混合尾气，大部分混合尾气经脱湿、预热后的炭黑尾气再次通入炭黑反应炉燃烧段中。
2.根据权利要求1所述的富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法，其特征在于经脱湿、预热的炭黑尾气中水蒸气容积百分含量< 5%、预热温度为400 600°C，欠氧工况的欠氧度为10% 45%。
3.根据权利要求1或2所述的富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法，其特征在于经炭黑反应炉喉管段与反应段接口处前和/或后向反应段通入另一部分氧容积百分含量为40% 75%的富氧空气供反应段内激烈、复杂的氧化还原反应用。
4.根据权利要求3所述的富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法，其特征在于送入炭黑反应炉燃烧段与反应段的富氧空气量容积百分比为40% 65% 60% 35%。
5.富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑设备，包括有依次连通的燃烧段、喉管段、反应段的炭黑反应炉，空气预热器，原料油预热器，与原料油预热器连通的袋滤器，其特征在于所述的设备中设置有循环尾气预热器，有高浓度富氧空气和/或氧气进口、与空气预热器预热空气出口连通的预热空气进口和混合后富氧空气出口的富氧空气混合器；分别通过管道与袋滤器尾气出口、循环尾气预热器循环尾气进口连通的脱水装置；炭黑反应炉燃烧段上有分别通过管道与富氧空气混合器中混合后富氧空气出口和尾气预热器预热尾气出口连通的富氧空气进口和预热尾气进口 ；炭黑反应炉喉管段通过管道与原料油预热器预热原料油出口连通。
6.根据权利要求5所述的富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑设备，其特征在于炭黑反应炉喉管段与反应段接口处前和/或后通过管道与富氧空气混合器混合后富氧空气出口连接。
全文摘要
本发明富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑方法是在向炭黑反应炉燃烧段内通入炭黑生产过程中产生的经脱湿、预热的炭黑尾气的同时通入氧容积百分含量为40%～75%的富氧空气助燃，让炭黑尾气在欠氧工况下燃烧、产生的还原性高温燃烧气经炭黑反应炉喉管段进入炭黑反应炉反应段内、使经炭黑反应炉喉管段进入炭黑反应炉反应段的原料油裂解生成炭黑。本发明方法大大提高了炭黑反应炉炭黑收率，增加炭黑产量，降低油耗，减少尾气排放，实现节能、增效、减排效果十分显著。本发明还提供了富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑设备。
文档编号C09C1/50GK102492316SQ20111041845
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者张云斌, 斛小晋, 曾守奎, 朱永宁, 邓其禄 申请人:成都宝迪加航科技发展有限公司, 苏州宝化炭黑有限公司