專利名稱：聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煤化工深加工裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠使用低熱值燃 料，營(yíng)造無(wú)氧高溫裂解反應(yīng)環(huán)境的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置。
背景技術(shù)：
炭黑是一種重要的化工原料，作為橡膠工業(yè)補(bǔ)強(qiáng)填充劑、膠料的著色劑或調(diào)色劑， 廣泛應(yīng)用于油墨、涂料、制革、化纖、冶金、電子、感光材料、黑色農(nóng)膜和包裝材料等諸多領(lǐng) 域?，F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)炭黑工藝包括爐黑、槽黑、熱解黑和燈煙黑等生產(chǎn)工藝。氫氣不僅作為工 業(yè)原料，更是一種潔凈高效能源，廣泛應(yīng)用于航天、航空、電子行業(yè)、冶金、化工等領(lǐng)域?，F(xiàn)有 技術(shù)制氫的方法主要有電解水法、光解水法、碳及碳?xì)浠衔镏卣坪铣蓺夥ê痛呋呀?法等。隨著天然氣的大量開(kāi)發(fā)利用，為生產(chǎn)炭黑和氫氣提供了 一種清潔生產(chǎn)原料?，F(xiàn)有技術(shù) 生產(chǎn)炭黑大都是分工藝、分設(shè)備獨(dú)立生產(chǎn)的，而且方法存在耗能高、反應(yīng)不徹底，而且排放 大量的溫室氣體CO2等問(wèn)題。因此尋求一種以天然氣為原料，低成本、高效率聯(lián)產(chǎn)炭黑和高 純氫氣的方法是生產(chǎn)實(shí)踐中急需解決的問(wèn)題。本設(shè)計(jì)人經(jīng)過(guò)潛心研究，針對(duì)甲烷高溫裂解 聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的方法開(kāi)發(fā)了一種聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置。試驗(yàn)證明， 應(yīng)用效果良好。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝流程簡(jiǎn)便，可以使用低熱值燃料，營(yíng)造無(wú)氧高 溫裂解反應(yīng)環(huán)境的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括裂解反應(yīng)爐、壓力調(diào)節(jié)裝置、冷卻裝置、炭 黑收集裝置、制氫變壓吸附塔，所述的裂解反應(yīng)爐為雙爐并聯(lián)，裂解反應(yīng)爐上部為反應(yīng)段， 下部為燃燒段，所述的燃燒段入口一路通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置連通助燃?xì)怏w輸送管路，另一路 連通燃?xì)廨斔凸苈?；所述的反?yīng)段上部連通原料輸送管路，反應(yīng)段頂部分別設(shè)有煙氣排出 管和含炭黑富氫氣體排出管，富氫氣體排出管經(jīng)過(guò)冷卻裝置連通炭黑收集裝置，炭黑收集 裝置設(shè)置炭黑收集管和氫氣引出管，氫氣引出管連通制氫變壓吸附塔底部，氫變壓吸附塔 頂部分別設(shè)置高純氫氣排出管和廢氣排出管。本實(shí)用新型采取雙爐或雙爐多組交替蓄熱_裂解的工作模式，控量供氧助燃低熱 值燃?xì)?，在裂解反?yīng)爐中營(yíng)造高溫低氧乃至無(wú)氧裂解反應(yīng)環(huán)境，使聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)炭黑和高純 氫氣成為可能。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝流程簡(jiǎn)便，不僅產(chǎn)率高，產(chǎn)品品質(zhì)好，而且節(jié)能減 排，綜合效益好。

附圖為本實(shí)用新型所述裝置的示意圖。圖中1-裂解反應(yīng)爐，2-壓力調(diào)節(jié)裝置，3-冷卻裝置，4-炭黑收集裝置，5-制氫變 壓吸附塔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不以任何方式對(duì)本實(shí)用新型加以 限制，基于本實(shí)用新型教導(dǎo)所作的任何變更或改進(jìn)，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖所示，本實(shí)用新型包括裂解反應(yīng)爐1、壓力調(diào)節(jié)裝置2、冷卻裝置3、炭黑收集 裝置4、制氫變壓吸附塔5，所述的裂解反應(yīng)爐1為雙爐并聯(lián)，裂解反應(yīng)爐1上部為反應(yīng)段， 下部為燃燒段，所述的燃燒段入口 一路通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置2連通助燃?xì)怏w輸送管路，另一 路連通燃?xì)廨斔凸苈罚凰龅姆磻?yīng)段上部連通原料輸送管路，反應(yīng)段頂部分別設(shè)有煙氣排 出管和含炭黑富氫氣體排出管，富氫氣體排出管經(jīng)過(guò)冷卻裝置3連通炭黑收集裝置4，炭黑 收集裝置4設(shè)置炭黑收集管和氫氣引出管，氫氣引出管連通制氫變壓吸附塔5底部，氫變壓 吸附塔5頂部分別設(shè)置高純氫氣排出管和廢氣排出管。所述的裂解反應(yīng)爐1為蓄熱式反應(yīng)爐。所述的冷卻裝置3為氣冷卻、水冷卻、油冷卻裝置。所述的制氫變壓吸附塔5為單塔并聯(lián)而成的組塔。所述的炭黑收集裝置4為旋風(fēng)分離器或布袋除塵器中的一種或兩者組合。所述的裂解反應(yīng)爐1通過(guò)雙爐多級(jí)組聯(lián)構(gòu)成組爐。所述的燃?xì)廨斎牍苈?、助燃?xì)怏w輸送管路和原料輸入管路分別設(shè)置流量控制裝置。本實(shí)用新型的工作原理本實(shí)用新型以使用低熱值燃?xì)鉃槿細(xì)?，采取雙裂解反應(yīng)爐交替蓄熱-裂解的工作 模式，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)控制助燃?xì)怏w，配合流量控制實(shí)現(xiàn)控量供氧助燃，營(yíng)造符合原料高溫裂 解無(wú)氧反應(yīng)環(huán)境，達(dá)到聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)炭黑和高純氫氣的的目的?？刹捎秒p爐或雙爐多級(jí)組聯(lián) 工作方式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力擴(kuò)增和高效連續(xù)生產(chǎn)。下面以甲烷為原料聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)炭黑和高純氫氣為例說(shuō)明本實(shí)用新型的工作過(guò) 程以含氧量25% -35%富氧氣體作為的助燃?xì)怏w，經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置2后，與熱值 900-1300kcal/Nm3的燃?xì)獍? 4的體積比通入裂解反應(yīng)爐1燃燒段，燃燒約10分鐘，使 裂解反應(yīng)爐1溫度達(dá)到1500C。，停止通入燃?xì)夂椭細(xì)怏w，并排除燃燒余氣；含甲烷氣體 通入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的裂解反應(yīng)爐1反應(yīng)區(qū)發(fā)生裂解反應(yīng)，生成含炭黑富氫氣體，約10分鐘后停 止通入甲烷氣體；兩臺(tái)裂解反應(yīng)爐1交替工作，連續(xù)生產(chǎn)；含炭黑富氫氣體進(jìn)入油冷卻方式 的冷卻裝置3，通過(guò)熱交換降溫后，送入炭黑收集裝置4分離出炭黑，炭黑經(jīng)造粒后即為成 品包裝待售；分離出的富氫氣體從底部進(jìn)入正處于吸附工況的制氫變壓吸附塔5中，經(jīng)多 種吸附劑依次選擇吸附后，除去氫以外幾乎所有的雜質(zhì)，獲得純度為99. 9%以上的高純氫 氣。本實(shí)用新型的特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高，工作環(huán)境友好；2、可使用低熱值燃?xì)?，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率；3、可雙爐多級(jí)組聯(lián)工作方式，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力擴(kuò)增和高效連續(xù)生產(chǎn)。
權(quán)利要求一種聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，包括裂解反應(yīng)爐(1)、壓力調(diào)節(jié)裝置(2)、冷卻裝置(3)、炭黑收集裝置(4)、制氫變壓吸附塔(5)，其特征是所述的裂解反應(yīng)爐(1)為雙爐并聯(lián)，裂解反應(yīng)爐(1)上部為反應(yīng)段，下部為燃燒段，所述的燃燒段入口一路通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置(2)連通助燃?xì)怏w輸送管路，另一路連通燃?xì)廨斔凸苈?；所述的反?yīng)段上部連通原料輸送管路，反應(yīng)段頂部分別設(shè)有煙氣排出管和含炭黑富氫氣體排出管，富氫氣體排出管經(jīng)過(guò)冷卻裝置(3)連通炭黑收集裝置(4)，炭黑收集裝置(4)設(shè)置炭黑收集管和氫氣引出管，氫氣引出管連通制氫變壓吸附塔(5)底部，氫變壓吸附塔(5)頂部分別設(shè)置高純氫氣排出管和廢氣排出管。
2.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，其特征是所述的裂解 反應(yīng)爐(1)為蓄熱式反應(yīng)爐。
3.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，其特征是所述的冷卻 裝置(3)為氣冷卻、水冷卻、油冷卻裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，其特征是所述的制氫 變壓吸附塔(5)為單塔并聯(lián)而成的組塔。
5.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，其特征是所述的炭黑 收集裝置(4)為旋風(fēng)分離器或布袋除塵器中的一種或兩者組合。
6.如權(quán)利要求1或2所述的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，其特征是所述的 裂解反應(yīng)爐(1)通過(guò)雙爐多級(jí)組聯(lián)構(gòu)成組爐。
7.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，其特征是所述的燃?xì)?輸入管路、助燃?xì)怏w輸送管路和原料輸入管路分別設(shè)置流量控制裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置，包括裂解反應(yīng)爐、壓力調(diào)節(jié)裝置、冷卻裝置、炭黑收集裝置、制氫變壓吸附塔；裂解反應(yīng)爐為雙爐并聯(lián)，其燃燒段入口一路通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置連通助燃?xì)怏w輸送管路，另一路連通燃?xì)廨斔凸苈?；反?yīng)段上部連通原料輸送管路，頂部分別煙氣排出管和含炭黑富氫氣體排出管，富氫氣體排出管依次連通冷卻裝置、炭黑收集裝置，炭黑收集裝置連通制氫變壓吸附塔底部。本實(shí)用新型采取雙爐或雙爐多組交替蓄熱一裂解的工作模式，控量供氧助燃低熱值燃?xì)?，營(yíng)造高溫低氧乃至無(wú)氧裂解反應(yīng)環(huán)境，使聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)炭黑和高純氫氣成為可能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝流程簡(jiǎn)便，不僅產(chǎn)率高，產(chǎn)品品質(zhì)好，而且節(jié)能減排，綜合效益好。
文檔編號(hào)C01B3/24GK201694984SQ201020175339
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者蘭明祥, 羅國(guó)林 申請(qǐng)人:曲靖眾一精細(xì)化工股份有限公司