本發(fā)明涉及化學(xué)生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種白炭黑生產(chǎn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶的裝置和方法。
背景技術(shù)：
白炭黑為水合二氧化硅，用途十分廣泛，用于替代炭黑作塑料、橡膠中的填充劑，提高拉力強(qiáng)度和耐磨性；因其粒度細(xì)、化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定以及抗磨損等性能而用于涂料；還可用于牙膏、顏料、醫(yī)藥、食品等眾多領(lǐng)域。目前，國內(nèi)外白炭黑的生產(chǎn)方法主要是氣相法和沉淀法。而沉淀法國內(nèi)主要使用硫酸沉淀法。其以泡花堿為原料，用硫酸酸化、生成硅酸，再分解而制得沉淀二氧化硅。利用沉淀法生產(chǎn)白炭黑通常會(huì)排放大量含硫酸鈉的工業(yè)廢水，其濃度高達(dá)20000mg/L-30000mg/L。對(duì)于白炭黑生產(chǎn)廢水的處理通常采用反滲透濃縮后加冷凍結(jié)晶或MVR熱泵蒸發(fā)或多效蒸發(fā)結(jié)晶的處理工藝?，F(xiàn)有常規(guī)低溫多效蒸發(fā)系統(tǒng)一般使用新鮮蒸汽作為熱源，處理一噸廢水盡蒸汽消耗一項(xiàng)處理費(fèi)用就高達(dá)蒸汽消耗1.2t，新鮮蒸汽的造價(jià)較高，導(dǎo)致能源消耗較大。
炭黑生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的余熱尾氣，這些尾氣的溫度的通常可以達(dá)到1000℃左右，即使是從袋濾器出來的尾氣溫度也達(dá)到180～200℃，這些高溫尾氣排放量很大，不僅造成了熱量的大量浪費(fèi)，而且還給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染，目前，炭黑余熱主要用于炭黑自身生產(chǎn)、產(chǎn)蒸汽和發(fā)電等方面。發(fā)展“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”可發(fā)揮資源的最大效力，保護(hù)現(xiàn)有資源，延長總體資源的利用時(shí)間，還可以減少資源的投入，充分節(jié)約和利用能源，同時(shí)也減少了對(duì)環(huán)境的污染，因此，將炭黑生產(chǎn)過程中多余的余熱尾氣應(yīng)用到炭黑生產(chǎn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶工藝中具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的炭黑余熱尾氣的浪費(fèi)、炭黑生產(chǎn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶工藝中熱源消耗的問題，本發(fā)明提供一種白炭黑生產(chǎn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶的裝置和方法。
為解決上述問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種對(duì)白炭黑廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶的裝置，包括炭黑尾氣管道、混勻塔、尾氣混勻器、混勻尾氣管道、增壓泵、氣體流量計(jì)、溫度計(jì)、控制系統(tǒng)、換熱塔、換熱管道、低溫蒸汽管道、高溫蒸汽管道、白炭黑廢水蒸發(fā)塔；
所述的多條炭黑尾氣管道分別輸送炭黑生產(chǎn)不同階段產(chǎn)生的不同溫度的炭黑尾氣，多條炭黑尾氣管道連接混勻塔，所述混勻塔內(nèi)設(shè)有尾氣混勻器，混勻塔連接混勻尾氣管道，混勻尾氣管道上設(shè)有氣體流量計(jì)、溫度計(jì)、增壓泵，所述的氣體流量計(jì)、溫度計(jì)、增壓泵均連接控制系統(tǒng)，
所述混勻尾氣管道連接換熱塔，并通過換熱塔內(nèi)的換熱管道進(jìn)入尾氣排放管道，所述的換熱管道為迷宮式排布；所述的低溫蒸汽管道連接換熱塔，并將低溫蒸汽輸送至換熱塔內(nèi)，低溫蒸汽通過換熱塔后成為高溫蒸汽并進(jìn)入高溫蒸汽管道，隨后進(jìn)入白炭黑廢水蒸發(fā)塔。
所述的炭黑尾氣管道為多條，所述的多條炭黑尾氣管道分別輸送炭黑生產(chǎn)不同階段產(chǎn)生的不同溫度的炭黑尾氣，并均連接混勻塔。
利用所述裝置進(jìn)行白炭黑生產(chǎn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶方法為，多條炭黑尾氣管道分別輸送炭黑生產(chǎn)不同階段產(chǎn)生的不同溫度的炭黑尾氣，進(jìn)入混勻塔后，在尾氣混勻器攪拌作用下混勻，并進(jìn)入混勻尾氣管道，所述氣體流量計(jì)測量混勻尾氣管道內(nèi)的尾氣流量并實(shí)時(shí)傳送至控制系統(tǒng)，所述溫度計(jì)測量混勻尾氣管道內(nèi)的尾氣溫度并實(shí)時(shí)傳送至控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)得到的流量、溫度數(shù)據(jù)，對(duì)增壓泵進(jìn)行控制，使管道內(nèi)的混勻尾氣的流量和溫度的乘積值保持恒定；
所述的混勻尾氣管道連接換熱塔，并通過換熱塔內(nèi)的迷宮式換熱管道后進(jìn)入尾氣排放管道；
所述的低溫蒸汽管道輸送低溫蒸汽進(jìn)入換熱塔，并與換熱管道進(jìn)行換熱后成為高溫蒸汽，由高溫蒸汽管道輸送至白炭黑廢水蒸發(fā)塔進(jìn)行廢水蒸發(fā)。
控制系統(tǒng)通過如下公式控制低溫蒸汽進(jìn)入換熱塔的流量：
式中，SH為低溫蒸汽流量，
TH為換熱后高溫蒸汽溫度，
SD為混勻尾氣流量，
TD為混勻尾氣溫度，
A為與TH相關(guān)的系數(shù)，其中在TH大于等于550℃時(shí)，A取值為0.55-0.68，在300℃<TH<550℃時(shí)，A取值為0.68-0.73，
K為炭黑尾氣或燃余氣流量管道直徑與低溫蒸汽管道直徑之比，
λ為與蒸汽和混勻尾氣比熱容有關(guān)的系數(shù)，取值范圍為0.4-0.55。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案有以下優(yōu)點(diǎn)：采用混勻塔，使多路不同溫度的炭黑尾氣先混勻，同時(shí)采用控制系統(tǒng)采集溫度、流量數(shù)據(jù)，采用增壓泵合理控制尾氣流量，將換熱過程的多個(gè)變量合并并統(tǒng)一控制，避免了換熱過程中的溫度不穩(wěn)定，可以保證廢水結(jié)晶所需熱源的供應(yīng)穩(wěn)定；利用低溫蒸汽與炭黑高溫尾氣間接換熱，取熱過程沒有污染，熱效率高；采用設(shè)備成本低，技術(shù)成熟；控制系統(tǒng)選擇合理的設(shè)置，可以根據(jù)所需高溫蒸汽的溫度合理選擇混勻尾氣和低溫蒸汽參數(shù)，發(fā)揮資源的最大效力，改善結(jié)晶效果。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的對(duì)炭黑廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中黑尾氣管道－1、混勻塔－2、混勻尾氣管道－3、增壓泵－4、氣體流量計(jì)－5、溫度計(jì)－6、控制系統(tǒng)－7、換熱塔－8、換熱管道－9、低溫蒸汽管道－10、高溫蒸汽管道－11、白炭黑廢水蒸發(fā)塔－12；尾氣排放管道－13。尾氣混勻器－14。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開了一種白炭黑生產(chǎn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明當(dāng)中。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。
一種對(duì)白炭黑廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶的裝置，包括炭黑尾氣管道1、混勻塔2、尾氣混勻器14、混勻尾氣管道3、增壓泵4、氣體流量計(jì)5、溫度計(jì)6、控制系統(tǒng)7、換熱塔8、換熱管道9、低溫蒸汽管道10、高溫蒸汽管道11、白炭黑廢水蒸發(fā)塔12、尾氣排放管道13。
所述的多條炭黑尾氣管道分別輸送炭黑生產(chǎn)不同階段產(chǎn)生的不同溫度的炭黑尾氣，多條炭黑尾氣管道連接混勻塔，所述混勻塔內(nèi)設(shè)有尾氣混勻器，混勻塔連接混勻尾氣管道，混勻尾氣管道上設(shè)有氣體流量計(jì)、溫度計(jì)、增壓泵，所述的氣體流量計(jì)、溫度計(jì)、增壓泵均連接控制系統(tǒng)，
所述混勻尾氣管道連接換熱塔，并通過換熱塔內(nèi)的換熱管道進(jìn)入尾氣排放管道，所述的換熱管道為迷宮式排布；所述的低溫蒸汽管道連接換熱塔，并將低溫蒸汽輸送至換熱塔內(nèi)，低溫蒸汽通過換熱塔后成為高溫蒸汽并進(jìn)入高溫蒸汽管道，隨后進(jìn)入白炭黑廢水蒸發(fā)塔。
所述的炭黑尾氣管道為多條，所述的多條炭黑尾氣管道分別輸送炭黑生產(chǎn)不同階段產(chǎn)生的不同溫度的炭黑尾氣，并均連接混勻塔。
利用所述裝置進(jìn)行白炭黑生產(chǎn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶方法為，在溫度為300℃-900℃的炭黑尾氣爐頭位置設(shè)有5路取熱點(diǎn)，其中1個(gè)作為備用取熱點(diǎn)(第一備用系統(tǒng))，對(duì)其余4個(gè)取熱點(diǎn)4路同時(shí)取熱，采用4路炭黑尾氣管道，輸送至混勻塔，混勻塔內(nèi)采用混勻器攪拌使各路炭黑尾氣充分混合換熱，混勻后最終的尾氣溫度在680℃-750℃左右，該過程也可以通過控制各路不同溫度的炭黑尾氣流量，調(diào)整混勻尾氣溫度，混勻尾氣進(jìn)入混勻尾氣管道，進(jìn)入換熱塔，此時(shí)120℃左右低溫蒸汽進(jìn)入換熱塔，接觸迷宮式的換熱管道進(jìn)行換熱，通過控制系統(tǒng)控制使換熱過程滿足如下關(guān)系：
式中，SH為低溫蒸汽流量，
TH為換熱后高溫蒸汽溫度，
SD為混勻尾氣流量，
TD為混勻尾氣溫度，
A為與TH相關(guān)的系數(shù)，其中在TH大于等于550℃時(shí)，A取值為0.55-0.68，在300℃<TH<550℃時(shí)，A取值為0.68-0.73，
K為炭黑尾氣或燃余氣流量管道直徑與低溫蒸汽管道直徑之比，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的具體裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量并確定，
λ為與蒸汽和混勻尾氣比熱容有關(guān)的系數(shù)，取值范圍為0.4-0.55。
具體到本實(shí)施例，低溫蒸汽流量為1.83m3/s，高溫蒸汽溫度為400℃-450℃左右，混勻尾氣流量為3.5m3/s，混勻尾氣溫度為680℃-750℃左右，A取值為0.7，K取值0.85，λ取值0.43。
換熱后的尾氣進(jìn)入尾氣排放管道并可用于其他工序，如可以燃燒后與高溫清潔風(fēng)換熱對(duì)白炭黑進(jìn)行干燥；
換熱的高溫蒸汽，由高溫蒸汽管道輸送至白炭黑廢水蒸發(fā)塔進(jìn)行廢水蒸發(fā)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。