專利名稱：一種直接從氣化水洗炭黑水中分離生產(chǎn)干炭黑流程和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種懸浮液的固、液分離方法，特別是涉及一種濕式懸浮液液面噴射泡沫式的炭黑固、液分離方法(以下簡稱“液面噴射泡沫法”)該發(fā)明申請已于1993年元月27目公開(公開號CN1068275A)，它已概述了銅氨液中硫化銅沉淀和油份污物的噴射泡沫式的簡捷分離凈化的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。其分離方式和流程是不加任何表面活性劑的旁路部分懸浮液引出，經(jīng)“一次噴射多次循環(huán)的分離凈化流程”。而本發(fā)明則是涉及添加表面活性劑的生產(chǎn)系統(tǒng)大量副產(chǎn)炭黑的分離回收；其分離方式和流程則是炭黑水添加少量表面活性劑后經(jīng)“多次(級)噴射，一次性徹底分離凈化流程”。這種流程也是“液面噴射泡沫法”普遍應(yīng)用而重要的流程。我們知道“液面噴射泡沫法”的實(shí)質(zhì)是“噴射泡沫”，它是借助帶壓懸浮液高速液流本身夾帶氣體的流體力學(xué)原理，當(dāng)夾氣高速射流掠過固液面的液體時所產(chǎn)生氣力式泡沫能將懸浮液中固體顆粒和油份污物一并瞬間轉(zhuǎn)移到液面泡沫中，再將泡沫除去，以達(dá)固、液分離的目的。而這種一次性噴射的瞬間轉(zhuǎn)移效率約70％左右，因此得連續(xù)經(jīng)過幾次(級)噴射后才能達(dá)到懸浮液分離總效率達(dá)95-97％而最終凈化的目的。而炭黑水由于其表面張力大，表面活差，所以得添加少量表面活性劑，才能使“液面噴射泡沫法”應(yīng)用于從炭黑水中分離回收炭黑變成可行，這又是“液面噴射泡沫法”是否可行的溶液表面物理特性重要的前提，因此可以概括地說液面噴射泡沫法，是液流高速流動夾帶氣體的流體力學(xué)基本原理和懸浮液，表面物理特性密切結(jié)合的產(chǎn)物，這種噴射泡沫的分高效率是與懸浮液的流速、流動方式，懸浮液表面物理活性，以及液體溫度有著密切關(guān)系，因而其作用方式和機(jī)理是較為獨(dú)特的。
油渣部分氧化制合成氨原料氣的同時，必然在原料氣中生成少量炭黑(1-5％)，這種炭黑的比表面積大，顆粒很細(xì)，用傳統(tǒng)的分離方法來除去氣化氣中的炭黑是相當(dāng)困難的。工業(yè)上一般利用炭黑的親水性和親油性而相應(yīng)采取水冼和油萃取來除去和分離回收炭黑。就目前分離回收這種副產(chǎn)炭黑的主要流程有三種一是我廠由日本引進(jìn)的德士古(美國)的水洗石腦油兩步萃取流程；二是齊魯二化由德國引進(jìn)的謝爾“油炭丸”流程；三是我國中型廠的水洗、渣油萃取或氣化氣渣油直接萃取流程，這三種流程中，以德士古流程很成功，它不但分離徹底，可靠而且密閉循環(huán)回收，對環(huán)境的污染也很小，這是目前較好的分離流程?？墒牵@種流程復(fù)雜，投資大(約3400萬元)，石腦油的循環(huán)汽提和冷凝均較大，而且石腦的凈消耗也較大，所以分離流程的能耗也是很高的。其次是謝爾“油炭丸”流程則因其本身不過關(guān)而無法正常運(yùn)行，目前正探索新的回收工藝，完善炭黑回收生產(chǎn)；至于國內(nèi)中型渣油直接萃取流程，盡管基本簡易可行，但其存在問題十分明顯而急待完善改進(jìn)?？偟膩碚f三種流程，都是循環(huán)回收炭黑轉(zhuǎn)移到原料渣油里，再返回氣化爐用作制氣原料，而將炭黑作產(chǎn)品回收利用，則均未考慮。可是這種渣油部分氧化副產(chǎn)炭黑，經(jīng)國內(nèi)炭黑研究所及橡膠制品廠檢驗分析證明，其主要特性(比如吸碘值和吸油值)均屬優(yōu)等，與油爐法生產(chǎn)超耐磨炭黑性能基本相似，應(yīng)將這種副產(chǎn)炭黑作為單一產(chǎn)品回收處理(或改性處理)應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)它更高的應(yīng)用價值，同時也為節(jié)約能源，節(jié)約用油作貢獻(xiàn)。當(dāng)然，也可將噴射泡沫分離出來的濃炭漿與渣油混合處理，再返回氣化爐制氣或直接用于鍋爐燃料，不過這些只是不得已而為之的下策。特別渣油直接循環(huán)回收制氣，正由于炭黑灰份和重金屬不斷循環(huán)積累，給氣化生產(chǎn)工藝和氣化爐運(yùn)行周期帶來了嚴(yán)重的危害，以致激冷水加不進(jìn)去而被迫停車處理，而且使氣化爐底清渣停車次數(shù)也增也增多。尤其是重金屬鎳、釩的積累對耐火磚的浸蝕和損壞十分關(guān)鍵。還有是由于灰水循環(huán)溫度較高(100℃左右)，以致灰水循環(huán)高壓泵(4113-P5泵)經(jīng)常汽蝕損壞而頻繁檢修，這些對生產(chǎn)潛在的破壞和經(jīng)濟(jì)損失也是相當(dāng)大而不容忽視的。實(shí)踐證明產(chǎn)生這些問題的根本原因正是渣油炭漿循環(huán)回收本身。
本發(fā)明的目的是砍掉上述三種流程中的油萃取，采用“液面噴射泡沫法”的四級噴射流程，直接從氣化水洗炭黑水中分離回收炭黑成濃炭漿將并進(jìn)一步生產(chǎn)干炭黑產(chǎn)品，從而大大簡化炭黑分離回收流程，大幅度降低了分離回收的投資和能耗。同時提高了分離回收的速度和效率。使壓濾法無法從炭黑水中分離回收炭黑的夢想，由采用此法變成了切實(shí)可行的現(xiàn)實(shí)。同時也實(shí)現(xiàn)和徹底消除了炭黑循環(huán)回收時，出于炭黑和重金屬積累所帶給氣化工藝和生產(chǎn)運(yùn)行周期的嚴(yán)重影響。
本發(fā)明的目的和流程(見附圖2)是這樣來實(shí)現(xiàn)；從德士古氣化出來的激冷炭黑水(壓力約7.8MPa溫度約261℃，含炭黑濃度約0.5-0.7％，流量約100立方米/小時)連續(xù)進(jìn)入炭黑第一換熱器(1)，第二換熱器(2)與灰水回流泵(19)送來的冷灰水換熱冷卻到50-60℃，經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.7MPa再進(jìn)入馳放器(4)將高壓下溶解在炭黑水中的多種氣體馳放出來，經(jīng)馳放分離器(5)分出氣體中夾帶水份后去鍋爐作燃料或去火炬放空。馳放出來的炭黑水進(jìn)入粗過濾器(6)中對炭黑水粗粒雜物進(jìn)行過濾，以免堵塞噴嘴，過濾后加入由加油泵(26)送來的表面活性油，經(jīng)靜態(tài)混合器(7)混合后再經(jīng)差壓閥以0.2MPa左右壓降造成強(qiáng)烈湍動攪拌，使炭黑水與少量表面活性油充分混合后，去一級噴射泡沫分離槽(8)進(jìn)行一級噴射分離(槽結(jié)構(gòu)見圖3、4、5)，立即在噴射前方液面上，產(chǎn)生和聚集大量泡沫，用緩慢旋轉(zhuǎn)的框式刮板9刮入泡沫滑道溜槽中去樓下中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時濾水濃縮，而一級噴射分離后的炭黑水，經(jīng)溢流檔板5下部缺口折流而上，經(jīng)液面高度控制板6上端溢流出噴射泡沫分離槽外去一級溢流槽(9)，再由二級加壓泵(10)送二級噴射泡沫分離槽(11)進(jìn)行與一級相同的二級噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入泡沫滑道溜槽中；而分離后炭黑水溢流至二級溢流槽(12)中再由三級加壓泵(13)。送三級噴射泡沫分離槽(14)進(jìn)行三級噴射分離，同樣將產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而分離后的炭黑水，溢流到三級溢流槽(15)中，再由四級加壓泵(16)，送四級噴射泡沫分離槽(17)，進(jìn)行四級噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而經(jīng)分離后的灰水，溢流到半地上式的灰水除油池(18)中，用氣浮法除去灰水中殘余油份，同時加入適量凝聚劑(聚合鋁)除油后的灰水，經(jīng)灰水回流泵(19)送出經(jīng)第一、第二熱交換器(1)、(2)與由氣化來的熱炭黑水進(jìn)行加熱后送回氣化系統(tǒng)。除油池50％的灰水經(jīng)氣浮回流泵(20)加壓后去溶氣罐(21)與壓縮空氣逆流溶氣后返回除油池(18)氣浮除油。除油池表面收集后的油份，自流入回收油槽(22)中再由回收油泵(23)送去循環(huán)油貯槽(24)中。1-4級噴射分離的泡沫都由泡沫滑道溜槽下至炭黑中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時貯存濾水濃縮以待下一步濃炭漿干燥和炭黑回收處理?；宜统?18)中部分灰水由含氰污水泵(30)，送含氰污水處理工段0107處理。氣化系統(tǒng)開車時的稀炭黑水經(jīng)水冷卻器(27)降溫后，送稀炭黑求貯池(28)貯存，待全廠生產(chǎn)正常后，再由稀炭黑水加壓泵(29)逐漸補(bǔ)入炭黑分離回收系統(tǒng)。
鑒于上述分離流程中所處理的炭黑水濃度較稀，勢必增加噴射分離流程處理流量和投資，因此必須從變更氣化工藝設(shè)備來大幅度降低炭黑水循環(huán)流量，也可以采用炭黑水暫時沉降濃縮(這只能在炭黑水易于沉降的前提下才可行)來大幅度降低炭黑水處理流量，其變更流程如圖中虛線所示，炭黑水經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.2MPa進(jìn)入馳放器(4)分氣后的炭黑水去炭黑水降沉池(31)進(jìn)行沉降濃縮，上部清水經(jīng)兩次溢流，至清水槽再經(jīng)清水回流泵(32)直接送至出口灰水管線，下部濃縮炭黑水(濃度約1.0-1.5％)經(jīng)一級加壓泵(33)加壓到0.7MPa送粗過濾器(6)再經(jīng)靜態(tài)混合(7)和降壓湍動混合后去一級噴射分離槽(8)進(jìn)行一級噴射分離，其噴射流量可由100立方米/小時降至50-40立方米/小時，這可大大減少噴嘴數(shù)量和縮小噴射泡沫槽的尺寸，從而進(jìn)一步大幅度降低炭黑水的分離的投資。
炭黑水分離所選用的第一個表面活性劑是油類，就是在操作條件下不凝固而成液體狀態(tài)而分散于液體中的油類都可以做表面活性劑。本來油類對于固體微粒，塵埃的素和性是很強(qiáng)的，一經(jīng)結(jié)合似乎牢不可分的，而對于水份則是強(qiáng)烈排斥的，實(shí)踐證明；油類也是一個很強(qiáng)的獨(dú)特性能的發(fā)泡劑，特別是在“液面噴射泡沫法”中表現(xiàn)十分突出，這種發(fā)泡性能與它對固體塵埃的親和性是密切相關(guān)而相輔相成的，只要在懸浮液中添加少量油類就會使懸浮液發(fā)泡性能大大增強(qiáng)，而且由加油噴射所形成的油性泡沫長期停留在液面上不下沉，它會在液面上自動破泡濃縮，這正是“液面噴射泡沫法”中所要求的易于后處理的的泡沫性能。特別是合油多的油泡沫的特性更為突出，當(dāng)含油量逐漸增多至某一組份時，它會對水份絕對排出，直至形成幾乎不含水份的的純油泡沫。這種泡沫，不但長期停留在液面上，而且即使攪拌也不可能使炭黑和油份分開再回到溶液中去。這種泡沫只有用加溫汽提或干燥處理的方法讓油份揮發(fā)出來，與炭黑進(jìn)行分離。因此從加少量油至逐漸增加油量直至形成純油泡沫都是“液面噴射泡沫法”最佳的選擇適用范圍。我們可以根據(jù)分離效率高濃炭漿的種類和回收用途，炭漿干燥能耗低和泡沫后處理容易來選擇所要求的泡沫組份一般選擇那一種油類做發(fā)泡劑的出發(fā)點(diǎn)，主要是以予期的目的而定，一般是以油類安全可靠，生產(chǎn)干固體時能耗低，價格便宜來選擇，例如生產(chǎn)干炭黑時宜選用價格低的80-120℃的餾份油即可。
本發(fā)明裝置所采用的噴射泡沫分離槽組合結(jié)構(gòu)(見圖3、4、5)。其特征為4200×2500×800的長方形平底微斜的半封團(tuán)的鋼槽(銅筋砼亦可)槽的長邊一端上方適當(dāng)空間位置上，配置有間隔350MM平行排列的一吋管單元噴嘴12個噴射組，而在噴嘴噴口的對方長邊槽體上，設(shè)置了567三塊隔板結(jié)構(gòu)，從而形成了分離后炭黑水溢流通道和泡沫下滑通道，隔板5為分離后炭黑水拆流板，其作用為防止炭黑水或泡沫短路排出，避免槽底形成死角，拆流板下部缺口高約50-80MM而隔板6為固定液面高度控制板，頂端高度約300-400mm，分離后發(fā)黑水由下往上由此板上端溢流出槽外。在拆流板5附近上方泡沫聚集的的適當(dāng)空間位置上，串連安裝了2000×500長方形的框式刮板9兩個(刮板寬約200MM)，而在槽底兩端各設(shè)置一臺傳動電機(jī)13及相應(yīng)的減速裝置12和轉(zhuǎn)動軸10及軸承11，兩臺傳動電機(jī)互為聯(lián)鎖。正常生產(chǎn)時，只開一端電機(jī)即可帶動兩個串連框式刮板按圖5箭頭方向順時針旋轉(zhuǎn)以0.5-2轉(zhuǎn)/分間斷地將液面上泡沫刮至泡沫滑道溜槽中，排出槽外。一旦運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)故障停止轉(zhuǎn)動，另一端備用電機(jī)立即聯(lián)鎖起動，使泡沫排出可連續(xù)進(jìn)行。使用噴嘴為1吋管壓制成扁平口間隙約1-1.5MM的扁平口噴嘴，噴嘴安裝角度、空間位置均由現(xiàn)場噴射試驗最佳效果來調(diào)正后予以固定。為了提高噴嘴的噴射效率，也可制成噴射泵式的噴嘴。而框式泡沫刮板的空間位置，也需上下前后調(diào)正到最佳位置后予以固定。至于槽體材質(zhì)以不銹耐酸銅為佳，但為了經(jīng)濟(jì)而適用可作銅筋砼防腐結(jié)構(gòu)，也可用碳銅制作內(nèi)襯橡膠、塑料防腐結(jié)構(gòu)，這樣盡可能節(jié)省投資。
本發(fā)明中分離出來的濃炭漿(加重油)經(jīng)過處理也可與渣油混合返回氣化爐制氣。生產(chǎn)干炭黑時可將加輕油(沸點(diǎn)80-100℃)分離出來的濃炭漿，進(jìn)行適當(dāng)干燥處理(比如低真空滾筒干燥機(jī)流程，就是一種密閉而對環(huán)境保護(hù)十分優(yōu)越的干燥流程)，干燥后回收下來的炭黑，可采用傳統(tǒng)的風(fēng)篩機(jī)、風(fēng)送風(fēng)機(jī)、風(fēng)送旋風(fēng)分離器，造粒機(jī)等設(shè)施變性處理來提高這種副產(chǎn)炭黑的品質(zhì)和身價，這些都是成熟的技術(shù)可酌情靈活采用。
本發(fā)明的關(guān)鍵問題是噴射分離的總效率和最終的灰水分離凈化度，其應(yīng)用實(shí)例正是通過我廠氣化水冼炭黑水(或增濃炭黑水)來進(jìn)行摸擬中間噴射分離成功的基礎(chǔ)上來進(jìn)行生產(chǎn)可行性流程完善設(shè)計的。摸擬中間噴射試驗流程見附

圖1，該流程設(shè)置了總?cè)莘e為1.8立方米的料液槽(I)；流量為3.5-4立方米/小時的出口壓力為0.3MPa的加壓泵(II)，1800×400×400的長方形噴射泡沫發(fā)生分離槽(III)和溢流槽(IV)，回流泵(V)和回流液貯槽(VI)，并在加壓泵(II)和回流泵(V)出口增設(shè)了循環(huán)伐和循環(huán)管，從而構(gòu)成了一個完整的可間斷進(jìn)行任何懸浮液的多級噴射分離可行性試驗，而生產(chǎn)上的多級噴射分離，正是這種多級間斷噴射分離所連續(xù)組成的，因而試驗流程與實(shí)際生產(chǎn)流程基本上是一致的。再就噴射分離試驗裝置與生產(chǎn)分離裝置完全摸擬相似的，因為所用噴嘴為1吋管噴嘴，所用噴射泡沫發(fā)生分離槽也是長方形單元槽，這種槽和噴嘴及其空間相對位置，正是生產(chǎn)流程的單元組成，所不同的只是加油的位置和油的混合，在試驗裝置上很不理想，因為易于漂浮的油，從料液槽上面一次性加入，而且攪拌器速度較慢，因而它與炭黑水的混合是很不充分的，加之噴射壓力0.3MPa又較低，這就無形中大大影響了一、二級的噴射分離效率。可是正是在這種簡易而不理想的試驗裝置上，獲得了高的分離效率(96.4％-97.1％)和低的灰水凈化度(見附表1)。不難想象在油水混合十分充分噴射壓力高的生產(chǎn)流程上，可以肯定其分離效率和灰水凈化度是充分保證的，有可能三級噴射后就可達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)指標(biāo)。所以中間噴射分離試驗可行，生產(chǎn)流程也是充分可行的。
正是在噴射分離充分可行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了壓濾法不能從炭黑水中分離炭黑的夢想，實(shí)現(xiàn)了砍掉油萃取直接從水冼炭黑水中分離炭黑成濃炭漿，進(jìn)而生產(chǎn)干炭黑的目的。其結(jié)果是節(jié)省分離設(shè)施投資1/2-2/3，全部砍掉了油萃取的高能耗，實(shí)現(xiàn)了炭黑產(chǎn)品的應(yīng)有價值和隨之而來的高效益，(三十萬噸合成氨廠每年可創(chuàng)利稅2000萬元以上)，所以砍掉油萃取直接從黑水中分離回收濃炭漿生產(chǎn)干炭黑是充分可行而勢在必行的了。
圖例(圖3、4、5)[1]噴射泡沫發(fā)生分離槽本體[2]噴嘴[3]控制、切斷伐[4]炭黑水總管[5]拆流擋板[6]溢流高度控制板[7]泡沫滑道板[8]泡沫滑道導(dǎo)向板[9]泡沫框式旋轉(zhuǎn)刮板[10]傳動軸[11]滾動軸承[12]電動機(jī)減速裝置[13]電動機(jī)[14]分離液排出口兩次典型模擬中間試驗數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)表(附表1
試驗條件選擇1.碳黑水起始濃度(％)1.29 0.442.碳黑水控制溫度(C) 38-4340-433.加壓泵出口壓力(MPa) 334.噴射流量(立方米/小時) 3.5-4.5 4.0-4.55.一次性加油量(公斤)13 1權(quán)利要求
1.油渣部分氧化制合成氨氣化氣的同時，氣化氣中連續(xù)副產(chǎn)炭黑的分離回收，目前主要采用水冼和油萃取，并最終將炭黑轉(zhuǎn)移到原料渣油中，再循環(huán)返回氣化爐制氣，本發(fā)明則是砍掉油萃取，砍掉炭黑循環(huán)回收制氣流程，直接從氣水冼炭黑水中分離回收炭黑成濃炭漿，并進(jìn)而干燥回收處理生產(chǎn)干炭黑產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)了大幅度降低投資和能耗，實(shí)現(xiàn)了炭黑產(chǎn)品應(yīng)有的價值和顯著經(jīng)濟(jì)效益，并徹底消除了炭黑循環(huán)回收制氣的種種弊端，鑒于氣化生產(chǎn)要求副產(chǎn)炭黑務(wù)必一次性徹底分離凈化，可是炭黑表面張力大，使采用“液面噴射泡沫法”來分離炭黑變得不可行，而且經(jīng)一次性噴射的瞬間泡沫轉(zhuǎn)移效率也僅約70％左右，所以采用的分離流程是添加少量表面活性油，經(jīng)連續(xù)四級(次)噴射，一次性徹底分離凈化流程，使炭黑水分離的總效率達(dá)96.4-97.1％(詳細(xì)試驗分析指標(biāo)數(shù)據(jù)見表1)，這就是“液面高速流動夾帶氣體的流動力學(xué)原理和懸浮表面物理活性密切結(jié)合的具體體現(xiàn)”這種多次噴射，一次性徹底分離炭黑凈化灰水的生產(chǎn)流程敘述如下(請見附圖2)，從德士古氣化出來的激冷炭黑水(壓力約7.8MPa，溫度約261℃含炭黑濃度約0.5-0.7％，流量約100立方米/小時)連續(xù)進(jìn)入炭黑水第一換熱器(1)，第二換熱器(2)與灰水回流泵(19)送來的冷灰水換熱冷卻到50-60℃，經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.7MPa再進(jìn)入馳放器(4)將高壓下溶解在炭黑水中的多種氣體馳放出來，經(jīng)馳放分離器(5)分出氣體中夾帶水份后、去鍋爐作燃料或去火炬放空，馳放出來的炭黑水進(jìn)入粗過濾器(6)中對炭黑水粗粒雜物進(jìn)行過濾，以免堵塞噴嘴，過濾后加入由加油泵(26)送來的表面活性油，經(jīng)靜態(tài)混合器(7)混合后再經(jīng)差壓閥以0.2MPa左右壓降造成強(qiáng)烈湍動攪拌，使炭黑水與少量表面活性油充分混合后，去一級噴射泡沫分離槽(8)進(jìn)行一級噴射分離(槽結(jié)構(gòu)見圖3、4、5)，立即在噴射前方液面上，產(chǎn)生和聚集大量泡沫，用緩慢旋轉(zhuǎn)的框式刮板9刮入泡沫滑道溜槽中去樓下中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時濾水濃縮，而一級噴射分高后的炭黑水，經(jīng)溢流擋板5下部缺口折流面上，經(jīng)液面高度控制板6上端溢流出噴射泡沫分離槽外去一級溢流槽(9)，再由二級加壓泵(10送二級噴射泡沫分離槽(11)進(jìn)行與一級相同的二級噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入泡沫滑道溜槽中；而分離后炭黑水溢流至二級溢流槽(12)中；再由三級加壓泵(13)，送三級噴射泡沫分離槽(14)進(jìn)行三級噴射分離，同樣將產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而分離后的炭黑水，溢流到三級溢流槽(15)中，再由四級加壓泵(16)，送四級噴射泡沫分離槽(17)，進(jìn)行四級噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而經(jīng)分離后的灰水，溢流到半地上式的灰水除油池(18)中，用氣浮法除去灰水中殘余油份，同時加入適量凝聚劑(聚合鋁)除油后的灰水，經(jīng)灰水回流泵(19)送出經(jīng)第一、第二熱交換器(1)、(2)與由氣化來的熱炭黑水進(jìn)行加熱后送回氣化系統(tǒng)，除油池50％的灰水經(jīng)氣浮回流泵(20)加壓后去溶氣罐(21)與壓縮空氣逆流溶氣后返回除油池(18)氣浮除油。除油池表面收集后的油份，自流入回收油槽(22)中再由回收油泵(23)送去循環(huán)油貯槽(24)中，1-4級噴射分離的泡沫都由泡沫滑道溜槽下至炭黑中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時貯存濾水濃縮以待下一步濃炭漿干燥和炭黑回收處理?；宜统?18)中部分灰水由含氰污水泵(30)，送含氰污水處理工段0107處理，氣化系統(tǒng)開車時的稀炭黑水經(jīng)水冷卻器(27)降溫后，送稀炭黑水貯池(28)貯存，待全廠生產(chǎn)正常后，再由稀炭黑水加壓泵(29)逐漸補(bǔ)入炭黑分離回收系統(tǒng)，鑒于上述分離流程中所處理的炭黑水濃度較稀，勢必增加噴射分離流程處理流量和投資，因此必須從變更氣化工藝設(shè)備來大幅度降低炭黑水循環(huán)流量，也可以采用炭黑水暫時沉降濃縮(這只能在炭黑水易于沉降的前提下才可行)來大幅度降低炭黑水處理流量，其變更流程如圖中虛線所示，炭黑水經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.2MPa進(jìn)入馳放器(4)分氣后的炭黑水去炭黑水降沉池(31)進(jìn)行沉降濃縮，上部清水經(jīng)兩次溢流，至清水槽再經(jīng)清水回流泵(32)直接送至出口灰水管線，下部濃縮炭黑水(濃度約1.0-1.5％)經(jīng)一級加壓泵(33)加壓到0.7MPa送粗過濾器(6)再經(jīng)靜態(tài)混合(7)和降壓湍動混合后去一級噴射分離槽(8)進(jìn)行一級噴射分離，其噴射流量可由100立方米/小時降至50-40立方米/小時，這可大大減少噴嘴數(shù)量和縮小噴射泡沫槽的尺寸，從而進(jìn)一步大幅度降低炭黑水的分離的投資，本發(fā)明中分離出來的濃炭漿(加重油)經(jīng)過處理也可與渣油混合返回氣化爐制氣，生產(chǎn)干炭黑時可將加輕油(沸點(diǎn)80-100℃)分離出來的濃炭漿，進(jìn)行適當(dāng)干燥處理(比如低真空滾筒干燥機(jī)流程，就是一種密閉而對環(huán)境保護(hù)十分優(yōu)越的干燥流程)，干燥后回收下來的炭黑，可采用傳統(tǒng)的風(fēng)篩機(jī)，風(fēng)送風(fēng)機(jī)，風(fēng)送旋風(fēng)分離器，造粒機(jī)等設(shè)施變性處理來提高這種副產(chǎn)炭黑的品質(zhì)和身價，這些都是成熟的技術(shù)可酌情靈活采用，(圖中未表示出流程)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1，炭黑水分離所選用的第一個表面活性劑是油類，就是在操作條件下不凝固而成液體狀態(tài)而分散于液體中的油類都可以做表面活性劑。本來油類對于固體微粒、塵埃的親和性是很強(qiáng)的，一經(jīng)結(jié)合似乎牢不可分的，而對于水份則是強(qiáng)烈排斥的，實(shí)踐證明；油類也是一個很強(qiáng)的獨(dú)特性能的發(fā)泡劑，特別是在“液面噴射泡沫法”中表現(xiàn)十分突出，這種發(fā)泡性能與它對固體塵埃的親和性是密切相關(guān)而相輔相成的，只要在懸浮液中添加少量油類就會使懸浮液發(fā)泡性能大大增強(qiáng)，而且由加油噴射所形成的油性泡沫長期停留在液面上不下沉，它會在液面上自動破泡濃縮，這正是“液面噴射泡沫法”中所要求的易于后處理的的泡沫性能，特別是含油多的油泡沫的特性更為突出，當(dāng)含油量逐漸增多至某一組份時，它會對水份絕對排出，直至形成幾乎不含水份的的純油泡沫，這種泡沫，不但長期停留在液面上，而且即使攪拌也不可能使炭黑和油份分開再回到溶液中去，這種泡沫只有用加溫汽提或干燥處理的方法讓油份揮發(fā)出來，與炭黑進(jìn)行分離。因此從加少量油至逐漸增加油量直至形成純油泡沫都是“液面噴射泡沫法”最佳的選擇適用范圍，我們可以根據(jù)分離效率高濃炭漿的種類和回收用途，炭漿干燥能耗低和泡沫后處理容易來選擇所要求的泡沫組份一般選擇那一種油類做發(fā)泡劑的出發(fā)點(diǎn)，主要是以予期的目的而定，一般是以油類安全可靠，生產(chǎn)干固體時能耗低，價格便宜來選擇，例如生產(chǎn)干炭黑時宜選用價格低的80-120℃的餾份油即可，
3.本發(fā)明裝置所采用的噴射泡沫分離槽組合結(jié)構(gòu)(見圖3、4、5)其特征為4200×2500×800的長方形平底微斜的半封團(tuán)的鋼槽(鋼筋砼亦可)槽的長邊一端上方適當(dāng)空間位置上，配置有間隔350MM平行排列的一時管單元噴嘴12個噴射組，而在噴嘴噴口的對方長邊槽體上，設(shè)置了567三塊隔板結(jié)構(gòu)，從而形成了分離后炭黑水溢流通道和泡沫下滑通道，隔板5為分離后炭黑水拆流板，其作用為防止炭黑水或泡沫短路排出，避免槽底形成死角，拆流板下部塊口高約50-80MM而隔板6為固定液面高度控制板，頂端高度約300-400mm，分離后炭黑水由下往上由此板上端溢流出槽外，在拆流板5附近上方泡沫聚集的的適當(dāng)空間位置上，串連安裝了2000×500長方形的框式刮板9兩個(到板寬約200MM)，而在槽體兩端各設(shè)置一臺傳動電機(jī)13及相應(yīng)的減速裝置12和轉(zhuǎn)動軸10及軸承11，兩臺傳動電機(jī)互為聯(lián)鎖，正常生產(chǎn)時，只開一端電機(jī)即可帶動兩個串連框式刮板按圖5箭頭方向順時針旋轉(zhuǎn)以0.5-2轉(zhuǎn)/分間斷地將液面上泡沫刮至泡沫滑道溜槽中，捧出槽外。一旦運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)故障停止轉(zhuǎn)動，另一端備用電機(jī)立即聯(lián)鎖起動，使泡沫排出可連續(xù)進(jìn)行，
4.根據(jù)權(quán)利要求3，本發(fā)明裝置所使用噴嘴為1吋管壓制成扁平口間隙約1-1.5MM的扁平口噴嘴，噴嘴安裝角度、空間位置均由現(xiàn)場噴射試驗最佳效果來調(diào)正后予以固定。為了提高噴嘴的噴射效率，也可制成噴射泵式的和噴嘴，
5.根據(jù)權(quán)利要求3裝置中的框式泡沫刮板的空間位置，也需現(xiàn)場上下、前后調(diào)正到最佳位置后予以固定，
全文摘要
一種直接從氣化水洗炭黑水中分離回收炭黑生產(chǎn)濃漿進(jìn)而生產(chǎn)干炭黑的流程和裝置，其特征在于砍掉油萃取采用“液面噴射泡沫法”，將炭黑水添加少量油份，經(jīng)連續(xù)四級噴射分離使總分離效率達(dá)96.4-97.1％分離后灰水凈化度可降至800-270ppM，從而大大簡化了分離回心流程，大幅度降低了投資和能耗，并徹底消除了炭黑循環(huán)回收制氣的種種弊端，同時也實(shí)現(xiàn)了炭黑產(chǎn)品的應(yīng)有價值和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C09C1/44GK1133865SQ9510698
公開日1996年10月23日 申請日期1995年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月19日
發(fā)明者龔永模 申請人:龔永模