炭黑尾气的综合利用

许永献

摘 要：文章通过分析、研究、制定新的工艺路线，对炭黑尾气进行净化处理，根据气源情况制订混配方案，达到变废为宝综合利用的目的，取得了很好的社会效益和经济效益。

关键词：炭黑尾气；预处理；混配；综合利用

中图分类号：TQ127.11 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0050-02

我公司现有2万t/a湿法造粒炭黑项目，每年可产生炭黑尾气16 000 Nm3。炭黑尾气的主要成分为CO、CO2、H2、N2、H2O烃类及少量粉尘。由于含有接近40%的水份及大量粉尘，不易被直接利用，只能直接从烟囱排放。直接排放后不仅严重污染大气环境，而且还造成资源的浪费，如何有效利用、变废为宝是我公司急需解决的难题。我们通过分析、研究、制定并实施正确的方案，对究炭黑尾气进行综合利用，取得了很好的经济效益。

1 对炭黑尾气的分析

1.1 炭黑尾气的产生及性质

炉法炭黑生产属于碳氢化合物的裂解反应，其工艺过程是：燃料油（或燃气）加压后轴向喷入燃烧炉，与经预热的空气混合完全燃烧产生高温高速气流。在喉管处径向喷入原料油，原料油经燃烧炉产生的高温、高速气流剪切，迅速雾化，在反应炉内裂解。生成的炭黑及燃余气迅速被急冷水冷却终止反应，急冷后的炭黑烟气再经过一系列换热器进一步降温后，送至旋风分离器和脉冲袋滤器，把炭黑收集下来，排出的废气即是炭黑尾气。由炭黑的生产工艺及气体分析可知，炭黑尾气具有以下特点：

炭黑尾气的热值一般在而炭黑微粒只能在较高温度下燃烧，所以必须对炭黑尾气进行除尘。

1.2 炭黑尾气组成

2 炭黑尾气预处理方案

2.1 对尾气进行降温、脱湿、除尘

炭黑尾气经处理后，与制氢的解吸气混合或者与焦炉煤气混合后供锅炉、干燥等用户使用，达到既节能又保护环境的双重效果。

2.1.1 降温、除尘

高温的炭黑尾气含有大量的饱和蒸汽和粉尘，不利于直接利用，必须冷却后除去水分、粉尘，才能提高热值。目前，国内对气体的降温方法采用的都是物理降温，用吹风或冷水降温。通过试验，我们采取了利用原有的水池，使尾气管道通过喷淋塔喷淋冷水降温。在喷淋洗涤塔内水与炭黑尾气在填料表面气液接触，气液进行传质传热，气体经洗涤后温度降低，所含饱和水蒸气降低。尾气的温度降低到要求的技术指标，在降温过程中通过水的喷淋洗涤将尾气中粉尘悬浮于水中达到尾气除尘效果。出塔尾气中所夹带微小水滴通过旋风分离器，依靠离心力作用分离出来。洗涤后的出塔洗涤水用泵送至玻璃钢风冷塔依靠强制风冷却，使水温降至40 ℃以下，循环使用，同时冷却后的水在循环水池中依靠重力沉降除去夹带的尘粒。这种方法，安全、可靠，降温、脱湿、除尘效果好。

2.1.2 脱湿、除尘

对炭黑尾气进行喷淋冷却后，尾气仍含有水汽和少量粉尘，还需要进一步脱湿、除尘。对于气体脱湿、除尘，国内有高分子中空系膜气体干燥脱湿器、阻尼式除尘器等过滤的方法，这种方法需要购买专业的过滤材料及成套设备，价格高，而且时间长容易造成堵塞。因此，通过研究，决定采用旋风除尘器，利用离心力原理，使高速流动的尾气沿切线进入分离器后，水分和灰尘颗粒沿外壁下降，气体从分离器上部流出，从而达到脱湿、除尘目的，使之能够长距离输送并能够很好燃烧，而且能够与其它气源混合使用。目前，在尾气的脱湿、除尘方面，我公司采用旋风分离器取得了良好效果。

2.2 工艺流程

尾气风机将袋滤后温度为200 ℃左右的炭黑尾气送到尾气预处理工序。尾气首先进入一号洗涤塔，在塔中与循环冷却水逆流直接接触，进行冷却、降温、除湿，一号塔主要是将尾气温度由200 ℃降至90 ℃，主要的冷却、降温、除湿由一号塔完成。一号塔出来尾气进入二号塔中，与循环水逆流直接接触，进行冷却、降温、除湿，二号塔主要是将尾气温度由90 ℃降至

40 ℃，使冷却、除尘、除湿指标达到工艺要求。二号塔出来的尾气进入旋风分离器，对尾气夹带的水滴和小尘粒进行分离。旋风分离器出来的处理后的净化尾气通过加压风机进入翅片湍流混配器，与制氢的解吸气进行混配后，送入锅炉系统、干燥系统和其他目标用户，在节日期间煤气用量高峰时可以与煤气混合送入主管道供城市煤气用户，或单独送往各煤气用户，解决气量不足的矛盾。

循环水系统是一套700 m3/h的冷却水系统，有风冷和除渣二大部分组成，如图1所示。

3 净化后炭黑尾气的综合利用

由于多气源供气，特别是燃气用户的不断增加，如何优化合理匹配气源，既满足炉灶前的燃烧状况、燃烧热，又要满足热负荷的均衡是燃气供应的重点。在节日期间高峰供气时气量不足的矛盾更是尤为突出，而对于焦炉煤气厂来说，如何在保证焦炭质量的情况下，适时调整结焦时间，适时合理调整配比来提高煤气产率，有效应对高峰供气，同时充分利用内部可用气源，保证煤气外送，是一个巨大的挑战。合理优化本身就是珍惜资源，也就是我们建立节约型社会的需要。

3.1 掺混煤气的使用

采用净化后炭黑尾气掺混焦炉煤气用于管式炉、焦炉加热等，是气源厂内平衡气源的手段。但关键是稳定净化后炭黑尾气热值的高低，权衡气量与热值的关系也是净化后炭黑尾气消耗的重点，稳定提高热值本身就是降低消耗。但这还是一个优化经济指标的切合点的问题。从混合煤气的使用角度讲，关键是混合比落在一个合理的切合点上，是保证煤气使用的技术指标。也就是要保证混合煤气的华白指数、燃烧势、黄焰指数、积炭指数、稳焰指数来保证用户的正常使用，这也是最佳混合比的选用问题。煤气热值4 292

4 结 语

“炭黑尾气的綜合利用”方案投入正常生产运行，运行情况良好，达到了预期的目标，炭黑尾气与解吸气混配后符合技术要求的热值，送往各目标用户，在生活气源紧张的情况下与煤气混配达到外送气的热值。较好的实现了节能减排效果，同时具有较好的经济效益和社会效益。

①针对焦化公司的炭黑尾气，采用喷淋塔和填料塔对其进行降温、脱湿、除尘，在技术方面是可行的，而且附属设备自己设计、制做，成本低、效果好。

参考文献：

[1] 冯海燕，亓建设，李增爱.炭黑尾气在生产中的回收利用[J].煤化工，2012，（5）.