乙炔副產(chǎn)炭黑泥的處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及乙炔副產(chǎn)炭黑泥的回收處理方法及系統(tǒng)，屬于工業(yè)固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及天然氣部分氧化制乙炔中的副產(chǎn)炭黑泥的回收處理方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在天然氣部分氧化制乙炔中，天然氣經(jīng)過部分氧化反應(yīng)生成含乙炔的裂化氣，同時有副產(chǎn)物炭黑產(chǎn)生；該炭黑經(jīng)過乙炔爐、洗滌塔、電除塵器等設(shè)備被噴淋水從裂化氣中水洗分離，形成含有炭黑的炭黑廢水。該炭黑廢水若不加以處理直接排放，對環(huán)境污染極大。目前，中國石化四川維尼綸公司、青海鹽湖工業(yè)公司等國內(nèi)采用天然氣部分氧化法制乙炔的大型國企，均設(shè)有炭黑廢水處理裝置，經(jīng)過該裝置對炭黑廢水的分離、沉降、濃縮、真空脫水等處理，分離雜質(zhì)后的炭黑廢水可做循環(huán)水使用，炭黑廢水最后通過真空脫水處理，年可回收約10萬噸含水85±5%的炭黑泥。由于炭黑泥含水量高，且含有機物復(fù)雜，如丁二炔、乙烯基乙炔、不飽和碳氫化合物、芳族烴等有機聚合物，目前，國內(nèi)這些企業(yè)沒有對炭黑泥進一步的深化加工回收處理措施，均將其視為固體廢棄物，采取垃圾填埋或焚燒的方法處置，這樣既造成了填埋周邊環(huán)境的地下水污染，也浪費了大量的可再生資源。
[0003]四川維尼公司曾嘗試用650度的煙氣直接干燥炭黑泥，回收利用其中的炭黑，但由于炭黑的正常燃點為330度，而炭黑泥中含有大量復(fù)雜的有機油污，這些有機物又極易著火燃燒，以致該炭黑泥的燃點僅為120度左右，而且直接接觸法干燥炭黑泥并不能去除其中的有機油污，因此導(dǎo)致其無法穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)，用直接法干燥后得到最好的炭黑水份仍高達25%左右，而炭黑國標(biāo)中對其水份要求是小于2.5%，并且用此方法回收炭黑的年產(chǎn)量還不足2000噸，所以，直接法干燥炭黑泥得到的炭黑既不符合炭黑國標(biāo)對水份要求，也不能脫除炭黑中的有機油污，更不能滿足橡膠、橡塑等市場客戶的生產(chǎn)使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有處理技術(shù)缺陷，提供一種用于天然氣部分氧化制乙炔中的副產(chǎn)炭黑泥的回收處理方法和系統(tǒng)，它能有效去除炭黑泥中有機油污，提高炭黑水份的干燥效率，得到的再生炭黑品質(zhì)高，完全可用作橡膠制品和橡塑制品等行業(yè)的生產(chǎn)原料。本發(fā)明方法和系統(tǒng)開拓了炭黑泥的商業(yè)利用價值，將改變目前天然氣制乙炔企業(yè)對固體廢棄物一一炭黑泥直接填埋或焚燒的現(xiàn)狀，能有效減少環(huán)境污染，具有良好的社會環(huán)保效益和經(jīng)濟價值。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了乙炔副產(chǎn)炭黑泥的處理方法，它包括以下步驟:
(1)一級干燥:加熱炭黑泥至其水份小于45% ;
(2)濕法造粒:將干燥后的炭黑泥、造粒助劑和除有機油污助劑按照質(zhì)量1000: (5?10): (4?5)的比例混合投入濕法造粒機中造粒，其中造粒助劑選擇比重小的礦物油或有機物溶劑，除有機油污助劑選擇有機強氧化劑； (3)二級干燥:加熱干燥造粒后的顆粒狀炭黑，成品炭黑水份小于2%。
[0006]其中，所述一級干燥的方式是將煙氣先通入干燥機外烘箱進行間接加熱，然后將煙氣從干燥機中部再導(dǎo)入干燥機內(nèi)對炭黑進行直接加熱干燥；一級干燥的煙氣溫度控制在800-900度之間。
[0007]所述二級干燥的方式是將煙氣先通入干燥機外烘箱進行間接加熱，然后將煙氣從干燥機尾部再導(dǎo)入干燥機內(nèi)對炭黑進行直接加熱干燥；二級干燥的煙氣溫度控制在300-400度之間。
[0008]同時，上述造粒助劑優(yōu)選煤油或乙醇，除有機油污助劑優(yōu)選雙氧水或臭氧。
[0009]同時，本發(fā)明還提供了與上述處理方法配套的炭黑泥處理系統(tǒng)，它包括依次連接的炭黑泥儲料倉、一級干燥機、濕法造粒機和二級干燥機。一級干燥機進料端外安裝夾套加熱烘箱，二級干燥機機身外安裝夾套加熱烘箱；天然氣燃燒爐的煙氣出口分別與一級干燥機外烘箱進氣口和二級干燥機外烘箱進氣口連接，炭黑泥儲料倉出料口連接刮板輸送機，刮板輸送機出料口與一級干燥機進料口連接，一級干燥機出料口連接濕法造粒機進料口，濕法造粒機出料口連接二級干燥機進料口，二級干燥機出料口連接夾套冷卻器；濕法造粒機設(shè)置造粒助劑入口和除有機油污助劑入口。
[0010]進一步的，所述天然氣燃燒爐的煙氣出口管上連接蒸汽管，通過蒸汽管內(nèi)的蒸汽用量調(diào)節(jié)進入干燥機內(nèi)的煙氣溫度，確保煙氣中的較低氧濃度。
[0011]天然氣燃燒爐出口的高溫?zé)煔饧尤胝羝{(diào)節(jié)工藝手段，有比較特別的作用，主要是考慮該炭黑燃點低易燃燒的特點，要求煙氣中的氧含量越低越好，因此天然氣燃燒中空氣過剩系數(shù)要求很小，只要保證天然氣完全燃燒即可，但是天然氣燃燒空氣過剩量較少后，完全燃燒的煙氣溫度高達1800度，設(shè)備材料及炭黑均難以承受如此高溫，所以必須對煙氣進行降溫，本發(fā)明沒有選擇過?？諝饨禍囟沁x擇用蒸汽降溫，其理由:一是控制煙氣溫度不超溫，保證設(shè)備安全；二是改變煙氣組分，確保煙氣中氧含量小于2%，保證干燥機內(nèi)炭黑不著火不燃燒。
[0012]進一步的，所述一級干燥機和二級干燥機的煙氣出氣口通過排氣風(fēng)機進出口管道與脈沖袋濾器連接，脈沖袋濾器錐斗出料口連接螺旋輸送機，螺旋輸送機出料口連接濕法造粒機進料口，這樣排氣風(fēng)機將干燥機內(nèi)干燥炭黑泥后的煙氣和水蒸氣等氣體輸送入脈沖袋濾器，脈沖袋濾器將氣體過濾后，潔凈氣體通過煙囪高空排放；過濾出的炭黑粉塵進入造粒機再造粒，這樣，避免了干燥機氣體直接排放對環(huán)境造成的污染，也進一步利用了炭黑粉塵，節(jié)約資源。
[0013]在乙炔生產(chǎn)過程中，炭黑廢水經(jīng)真空脫水機最后變成炭黑泥，首先由翻斗車運至炭黑泥儲料倉中儲存，此時炭黑泥的含水量為85±5%，刮板輸送機將炭黑泥儲料倉中的炭黑泥輸送至一級干燥機內(nèi)，將800-900度的煙氣通入一級干燥機外烘箱間接加熱干燥炭黑泥，然后，外烘箱內(nèi)的高溫?zé)煔鈴母稍餀C中部導(dǎo)入干燥機內(nèi)，與炭黑泥直接接觸加熱干燥，其水份降低至45%，即可進入濕法造粒機造粒。一級干燥考慮被干燥炭黑泥水份高、濕度大，一級干燥以直接加熱干燥為主，一級干燥機進料端外安裝夾套加熱裝置，干燥熱煙氣溫度控制在850度左右，含水量45%的炭黑滿足了濕法造粒機的造粒要求，一級干燥后的炭黑泥在造粒機中形成顆粒狀炭黑，避免后期炭黑進一步干燥后粉塵飛揚污染環(huán)境，同時在濕法造粒機中同時加入了造粒助劑和除有機油污助劑，解決了二級干燥中隨著水分減少炭黑泥易燃燒的問題，造粒后的炭黑進入二級干燥機內(nèi)，二級干燥機內(nèi)的炭黑，其中82%呈粒狀，13%呈細小的塊狀，其余為濕粉狀，所以，干燥熱煙氣溫度控制在350度左右，并以間接外加熱方式為主，干燥機外全部安裝外夾套加熱火箱，先外加熱，待煙氣溫度下降至200度內(nèi)再從干燥機尾部導(dǎo)入干燥機內(nèi)直接加熱干燥。經(jīng)二級干燥后的炭黑水份含量已降至2%，炭黑再經(jīng)過夾套冷卻器冷卻后即可入庫包裝。
[0014]本發(fā)明通過在造粒過程中加入助劑，對炭黑泥表面有機油污進行有效溶解，解決了炭黑表面局部燃燒的問題，提高了干燥工作溫度和干燥效率，降低了炭黑中的水份，同時加入助劑對炭黑表面的C-H、C-O化學(xué)鍵進行分離、氧化改性，改變炭黑與水和有機油污的化學(xué)關(guān)系，達到了清除炭黑內(nèi)有機油污和水份的目的，提高炭黑的純度，從而提高炭黑產(chǎn)品質(zhì)量。將炭黑泥造粒后再干燥，一是減少助劑用量，有利于助劑在炭黑泥中均勻分散，二是粒狀炭黑受熱更均勻，有利于提高干燥效率，而且粒狀炭黑更有利于其在橡膠中的分散，利于客戶使用，同時造粒也減少了炭黑粉塵的擴散，利于保護環(huán)境。
[0015]一級干燥溫度的確定主要是考慮天然氣完全燃燒的理論溫度高達1800度，如不對煙氣降溫直接加熱炭黑泥，一是干燥設(shè)備材料難以承受，二是對炭黑泥蒸發(fā)水份速度太快，炭黑粒子硬度較大，還容易導(dǎo)致局部受熱不均而燃燒，所以兼顧設(shè)備材料耐熱性能和炭黑粒子硬度及燃燒的諸多問題，經(jīng)過反復(fù)試驗，最佳溫度控制在850度左右即可。若溫度太低，將導(dǎo)致燃料的浪費，同時，干燥機需加長而增加設(shè)備投資和生產(chǎn)成本。
[0016]二級干燥溫度控制范圍主要是考慮粒狀炭黑水份降低后易著火，所以，煙氣溫度不宜超過400度，否則，炭黑在干燥機內(nèi)易局部有火星；同時，考慮添加助劑氧化炭黑內(nèi)有機油污的最低反應(yīng)溫度不得小于150度，因此最佳干燥溫度應(yīng)控制在250度左右，否則，炭黑油污的去除效率降低。
[0017]造粒助劑的作用一是表面拋光劑；二是保證造粒粒子大小均勻，有利于炭黑在橡膠中的分散效果；造粒助劑主要選擇比重小的礦物油或有機物溶劑，如，煤油、乙醇，目的是溶解有機油污，使其在低溫階段易揮發(fā)，將炭黑與其分離，避免在炭黑表面局部燃燒。其次，油膜還有利于造粒拋光，保證粒子均勻。
[0018]除有機油污助劑的作用一是阻礙炭黑表面燃燒；二是對炭黑中的復(fù)雜有機油污進行氧化去除。除油污助劑主要選擇強氧化劑，如有機物強氧化劑如雙氧水、臭氧等可完全揮發(fā)，如選擇其他強氧化劑如硝酸、硫酸、高錳酸鉀、氯酸鈉、亞氯酸鈉等都有殘留物，增加炭黑雜物成分，影響炭黑質(zhì)量。
[0019]本發(fā)明先將炭黑泥經(jīng)過一級干燥至水份達到濕法造粒機的造粒要求，然后將炭黑泥進行造粒，同時在造粒過程中加入造粒助劑和除有機油污助劑，有效解決了炭黑泥在干燥過程中炭黑易燃、煙氣易爆的難題，造粒后的炭黑能夠在二級干燥后水份小于2%，符合炭黑國標(biāo)要求，并且經(jīng)本發(fā)明干燥得到的炭黑，其甲苯透光率達到92%，其吸油值、吸碘值、300%定伸值都得到明