CN111909710A - 一种炭黑尾气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种炭黑尾气处理方法，包括以下步骤：(1)将炭黑尾气进行分流处理，分流后得到炭黑尾气I和炭黑尾气II；(2)将炭黑尾气I送至吸收塔内进行脱硫处理，得到脱硫炭黑尾气；(3)将脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，加压，然后送至脱水塔进行脱水处理，得到脱水炭黑尾气；(4)得到的脱水炭黑尾气经加压后，送至焦炉装置作为焦炉燃料使用。本发明中的炭黑尾气处理方法，在提高炭黑尾气热值的同时，可以减缓或者是消除炭黑尾气处理过程中设备与管路腐蚀问题，降低炭黑尾气处理过程中的安全风险，降低炭黑尾气处理成本。

Description

一种炭黑尾气处理方法
技术领域
本发明涉及炭黑尾气处理技术领域，特别涉及一种炭黑尾气处理方法。
背景技术
炭黑尾气是炭黑生产过程中排放的含可燃成分的低热值有害气体。生产一吨炭黑大约能产生3000～4000Nm3的炭黑尾气。炭黑尾气中包括有CO、H2、CH4、CO2、H2S以及SO2等成分。炭黑作为高能耗产业，其生产成本中能源成本占了90％以上，其中，炭黑尾气蕴含的化学热占炭黑生产总输入能量的51.1％。因此，炭黑尾气的综合利用对降低生产成本、提高效益和保护环境极为重要。
目前，国内对炭黑尾气的处理主要有以下两种途径。(1)通过焚烧炉焚烧后直接高空排放，这种办法虽然基本达到环保要求，但没有有效利用热源，经济性不好。(2)通过锅炉燃烧，生产蒸汽供生产、生活用或者带动汽轮机发电机组发电，经济性较好，但高湿炭黑尾气含水量约为38％～41％，燃烧温度低，尾气燃烧不完全，热利用效率低，设备和管道腐蚀严重。
针对上述问题，授权公告号为CN103007696B的中国发明专利《一种炭黑尾气处理装置、方法及其应用》中公开了一种处理炭黑尾气的方法，将炭黑尾气进行脱水处理后提高其热值，再将脱水处理后的炭黑尾气替换焦炉的回炉煤气，替换出的高热值回炉煤气外供城市，从而达到资源的有效和循环利用。
但该种处理方法中，由于炭黑尾气中本身除了含有CO、H2、CH4等可燃性气体以外，还含有H2S、SO2、HCN等有毒有害组分。将含有上述成分的炭黑尾气直接脱水处理，然后替换焦炉的回炉煤气的处理方式，一方面尾气中H2S、SO2等硫化物以及HCN的存在会引起设备与管路腐蚀问题，另一方面H2S、SO2、HCN等有毒有害组分的存在，使得整个炭黑尾气处理过程中均存在较大的安全隐患，安全风险较大。
现有技术中，为了解决设备与管路腐蚀的问题，以及消除安全隐患，通常都是将炭黑尾气进行脱硫处理。但该种作业方式，脱硫工序负荷较大、脱硫剂消耗量大，作业成本较高，极大地增加了企业的处理成本，因而实用性较差。
因此，如何设计一种炭黑尾气处理的方法，提高其热值的同时，可以减缓或者是消除炭黑尾气处理过程中设备与管路腐蚀问题，降低炭黑尾气处理过程中的安全风险，降低炭黑尾气处理成本，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种炭黑尾气处理方法，提高炭黑尾气热值的同时，可以减缓或者是消除炭黑尾气处理过程中设备与管路腐蚀问题，降低炭黑尾气处理过程中的安全风险，降低炭黑尾气处理成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种炭黑尾气处理方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑尾气进行分流处理，分流后得到炭黑尾气I和炭黑尾气II；
(2)将炭黑尾气I送至吸收塔内进行脱硫处理，得到脱硫炭黑尾气；
(3)将脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，加压，然后送至脱水塔进行脱水处理，得到脱水炭黑尾气；
(4)得到的脱水炭黑尾气经加压后，送至焦炉装置作为焦炉燃料使用。
优选的，所述步骤(1)中的炭黑尾气通过三通接头进行分流处理。
优选的，所述步骤(2)中炭黑尾气I在送至吸收塔内进行脱硫处理前，还经过水洗塔洗涤步骤。
优选的，所述步骤(1)中炭黑尾气I和炭黑尾气II的体积比为2-5:1。
本发明的有益效果是：
(1)将炭黑尾气进行分流处理，分别得到炭黑尾气I和炭黑尾气II，该设计的目的在于无需对全部的炭黑尾气进行脱硫处理，仅对分流后得到的炭黑尾气I部分进行脱硫处理，从而可以降低脱硫处理工序的负荷，减少脱硫处理工序的成本。
(2)将脱硫处理后得到的脱硫炭黑尾气与分流得到的炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，混合炭黑尾气相比较未分流前的炭黑尾气，其中含有的H2S、SO2以及HCN组分浓度降低了，因而在脱水塔进行脱水处理工序过程中，可以减缓或者是消除对设备与管路的腐蚀问题。
(3)脱硫工序将大部分炭黑尾气I中的H2S、SO2以及HCN进行吸收净化，脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II并管混合降低了H2S、SO2以及HCN组分的浓度，因此，降低了炭黑尾气处理过程上述有毒组分存在的安全风险。
(4)本发明在传统炭黑生产加工企业具备脱水塔和吸收塔设备基础和成熟的工艺基础上，并不需要额外增加过多的基础设施和生产工序，脱水工艺技术和脱硫工艺技术利用现有技术即可，本发明仅需要增加分流装置(三通接头)以及对脱硫炭黑尾气与分流得到的炭黑尾气II进行并管混合工序，因而极大地降低了现有炭黑生产加工企业生产工序改造成本，本发明具有较强的实用性，特别适合现有的炭黑生产加工企业进行生产改造。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种炭黑尾气处理方法，包括以下步骤：
(1)来自于炭黑生产线的炭黑尾气经过并管汇集至炭黑尾气总管，炭黑尾气总管末端连接有三通接头，从而将炭黑尾气通过三通接头进行分流处理，分流后得到炭黑尾气I和炭黑尾气II；炭黑尾气分流过程中通过流量控制阀控制分流流量，使得炭黑尾气I和炭黑尾气II的体积比为1:1；
(2)将炭黑尾气I送至吸收塔内进行脱硫处理，具体的，炭黑尾气I在吸收塔内的吸收脱硫处理过程为：炭黑尾气I由吸收塔下部进入，与吸收塔顶部喷淋的吸收液逆流接触，净化处理后的炭黑尾气经吸收塔上端排出，得到脱硫炭黑尾气；具体的，吸收液与炭黑尾气I流量的比值为12L/m3，吸收塔内的操作温度为52℃；具体的，本实施例中的吸收液为碳酸钠或碳酸钾水溶液，吸收液通过NaOH调节pH值，其pH为8.5。
(3)将脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，加压，然后送至脱水塔进行脱水处理，得到脱水炭黑尾气；具体的，混合炭黑尾气在脱水塔进行脱水处理时，混合炭黑尾气由脱水塔下部进入，与水塔塔顶的循环冷却水逆流接触进行传质传热
(4)得到的脱水炭黑尾气经加压后，直接送至焦炉装置作为焦炉燃料使用。
本实施例中的炭黑尾气I：H2S浓度为310mg/Nm3、SO2浓度为1600mg/Nm3、HCN浓度为340mg/Nm3；经吸收塔内脱硫处理以后，得到的脱硫炭黑尾气：H2S浓度为5.5mg/Nm3、SO2浓度为20mg/Nm3、HCN浓度为16mg/Nm3；脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到的混合炭黑尾气经脱水处理以后，得到的脱水炭黑尾气：H2S浓度为154.5mg/Nm3、SO2浓度为798mg/Nm3、HCN浓度为182mg/Nm3。
从上述数据可以看出，脱水炭黑尾气中所含的H2S、SO2、HCN组成的浓度相比较原始的炭黑尾气脱除率分别为50.16％、50.13％、46.47％。
实施例2
一种炭黑尾气处理方法，包括以下步骤：
(1)来自于炭黑生产线的炭黑尾气经过并管汇集至炭黑尾气总管，炭黑尾气总管上分别连接有炭黑尾气I管和炭黑尾气II管，且在炭黑尾气I管和炭黑尾气II管上分别设置有流量控制阀；通过炭黑尾气I管、炭黑尾气II管以及流量控制阀将炭黑尾气进行分流处理，分流后得到炭黑尾气I和炭黑尾气II；炭黑尾气I和炭黑尾气II的体积比为3:1；
(2)将炭黑尾气I经过水洗塔洗涤以后送至吸收塔内进行脱硫处理，具体的，炭黑尾气I在吸收塔内的吸收脱硫处理过程为：炭黑尾气I由吸收塔下部进入，与吸收塔顶部喷淋的吸收液逆流接触，净化处理后的炭黑尾气经吸收塔上端排出，得到脱硫炭黑尾气；具体的，吸收液与炭黑尾气I流量的比值为16L/m3，吸收塔内的操作温度为55℃；具体的，吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1，所述吸收液中Fe3+浓度为0.028mol/L，所述吸收液通过Na2CO3和NaOH调节pH值，其pH为8.0。
(3)将脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，加压，然后送至脱水塔进行脱水处理，得到脱水炭黑尾气；具体的，混合炭黑尾气在脱水塔进行脱水处理时，混合炭黑尾气由脱水塔下部进入，与水塔塔顶的循环冷却水逆流接触进行传质传热
(4)得到的脱水炭黑尾气经加压后，直接送至焦炉装置作为焦炉燃料使用。
本实施例中的炭黑尾气I：H2S浓度为280mg/Nm3、SO2浓度为1796mg/Nm3、HCN浓度为360mg/Nm3；经吸收塔内脱硫处理以后，得到的脱硫炭黑尾气：H2S浓度为3.4mg/Nm3、SO2浓度为22mg/Nm3、HCN浓度为10mg/Nm3；脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到的混合炭黑尾气经脱水处理以后，脱水炭黑尾气：H2S浓度为72.05mg/Nm3、SO2浓度为465.58mg/Nm3、HCN浓度为97.5mg/Nm3。
从上述数据可以看出，脱水炭黑尾气中所含的H2S、SO2、HCN组成的浓度相比较原始的炭黑尾气脱除率分别为74.27％、74.08％、72.92％。
实施例3
一种炭黑尾气处理方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑尾气通过三通接头进行分流处理，分流后得到炭黑尾气I和炭黑尾气II；炭黑尾气I和炭黑尾气II的体积比为4:1；
(2)将炭黑尾气I经过水洗塔洗涤以后送至吸收塔内进行脱硫处理，具体的，炭黑尾气I在吸收塔内的吸收脱硫处理过程为：炭黑尾气I由吸收塔下部进入，与吸收塔顶部喷淋的吸收液逆流接触，净化处理后的炭黑尾气经吸收塔上端排出，得到脱硫炭黑尾气；具体的，吸收液与炭黑尾气I流量的比值为12L/m3，吸收塔内的操作温度为55℃；具体的，吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1，所述吸收液中Fe3+浓度为0.028mol/L，所述吸收液通过Na2CO3和NaOH调节pH值，其pH为8.0。
(3)将脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，加压，然后送至脱水塔进行脱水处理，得到脱水炭黑尾气；具体的，混合炭黑尾气在脱水塔进行脱水处理时，混合炭黑尾气由脱水塔下部进入，与水塔塔顶的循环冷却水逆流接触进行传质传热
(4)得到的脱水炭黑尾气经加压后，直接送至焦炉装置作为焦炉燃料使用。
本实施例中的炭黑尾气I：H2S浓度为330mg/Nm3、SO2浓度为1225mg/Nm3、HCN浓度为310mg/Nm3；经吸收塔内脱硫处理以后，得到的脱硫炭黑尾气：H2S浓度为4.6mg/Nm3、SO2浓度为8mg/Nm3、HCN浓度为7.6mg/Nm3；脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到的混合炭黑尾气经脱水处理以后，得到的脱水炭黑尾气：H2S浓度为70.11mg/Nm3、SO2浓度为248.36mg/Nm3、HCN浓度为65.35mg/Nm3。
从上述数据可以看出，脱水炭黑尾气中所含的H2S、SO2、HCN组成的浓度相比较原始的炭黑尾气脱除率分别为78.75％、79.73％、78.92％。
实施例4
一种炭黑尾气处理方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑尾气通过三通接头进行分流处理，分流后得到炭黑尾气I和炭黑尾气II；炭黑尾气I和炭黑尾气II的体积比为5:1；
(2)将炭黑尾气I经过水洗塔洗涤以后送至吸收塔内进行脱硫处理，具体的，炭黑尾气I在吸收塔内的吸收脱硫处理过程为：炭黑尾气I由吸收塔下部进入，与吸收塔顶部喷淋的吸收液逆流接触，净化处理后的炭黑尾气经吸收塔上端排出，得到脱硫炭黑尾气；具体的，吸收液与炭黑尾气I流量的比值为15L/m3，吸收塔内的操作温度为50℃；具体的，吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1，所述吸收液中Fe3+浓度为0.028mol/L，所述吸收液通过Na2CO3和NaOH调节pH值，其pH为7.5。
(3)将脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，加压，然后送至脱水塔进行脱水处理，得到脱水炭黑尾气；具体的，混合炭黑尾气在脱水塔进行脱水处理时，混合炭黑尾气由脱水塔下部进入，与水塔塔顶的循环冷却水逆流接触进行传质传热
(4)得到的脱水炭黑尾气经加压后，直接送至焦炉装置作为焦炉燃料使用。
本实施例中的炭黑尾气I：H2S浓度为288mg/Nm3、SO2浓度为1460mg/Nm3、HCN浓度为326mg/Nm3；经吸收塔内脱硫处理以后，得到的脱硫炭黑尾气：H2S浓度为3.8mg/Nm3、SO2浓度为6.5mg/Nm3、HCN浓度为4.3mg/Nm3；脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到的混合炭黑尾气经脱水处理以后，得到的脱水炭黑尾气：H2S浓度为51.05mg/Nm3、SO2浓度为248.37mg/Nm3、HCN浓度为56.28mg/Nm3。
从上述数据可以看出，脱水炭黑尾气中所含的H2S、SO2、HCN组成的浓度相比较原始的炭黑尾气脱除率分别为82.27％、82.99％、82.74％。
以上结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种炭黑尾气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将炭黑尾气进行分流处理，分流后得到炭黑尾气I和炭黑尾气II；
(2)将炭黑尾气I送至吸收塔内进行脱硫处理，得到脱硫炭黑尾气；
(3)将脱硫炭黑尾气和炭黑尾气II进行并管混合，得到混合炭黑尾气，加压，然后送至脱水塔进行脱水处理，得到脱水炭黑尾气；
(4)得到的脱水炭黑尾气经加压后，送至焦炉装置作为焦炉燃料使用。
2.根据权利要求1所述的一种炭黑尾气处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中的炭黑尾气通过三通接头进行分流处理。
3.根据权利要求1或2所述的一种炭黑尾气处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中炭黑尾气I在送至吸收塔内进行脱硫处理前，还经过水洗塔洗涤步骤。
4.根据权利要求3所述的一种炭黑尾气处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中炭黑尾气I和炭黑尾气II的体积比为2-5:1。
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