本實用新型涉及炭素制備技術領域，具體而言，涉及一種炭黑尾氣處理系統(tǒng)及炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術：

碳黑又名炭黑，是一種無定形碳。輕、松而極細的黑色粉末，表面積非常大，范圍從10—3000m2/g，是含碳物質(zhì)(煤、天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物。

一般在炭黑的生產(chǎn)工藝中，采用天然氣高溫裂解的方式，生成炭黑尾氣中含有副產(chǎn)物水蒸氣、二氧化碳和一氧化碳等，且尾氣具有很高的溫度。炭黑生產(chǎn)過程中存在尾氣脫水不充分，且分離不徹底的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種炭黑尾氣處理裝置，將尾氣通過依次設置的吸附脫水裝置和氣液分離脫水裝置，使尾氣中的水分得到充分的分離，有效組分得到回收利用，提高了炭黑的生產(chǎn)效率。

本實用新型的另一目的在于提供一種炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)，其能夠?qū)⑻亢谖矚庵械乃值玫匠浞值拿摮?，將有效成分返回反應系統(tǒng)，提高了原料利用率。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：

一種炭黑尾氣處理系統(tǒng)，其包括吸附脫水裝置和氣液分離脫水裝置，吸附脫水裝置包括內(nèi)填裝有吸附劑且依次串聯(lián)的多個吸附脫水塔，氣液分離脫水裝置包括冷卻裝置和汽水分離器，吸附脫水塔的出氣口與冷卻裝置的進氣口連通，冷卻裝置的出氣口與汽水分離器的進口連通，冷卻裝置上設置有供冷卻水進出的進水口和出水口。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中，上述冷卻裝置包括噴淋塔和尾氣冷卻器,噴淋塔的進氣口與吸附脫水裝置的出氣口連通，噴淋塔的出氣口與尾氣冷卻器的進氣口連通，尾氣冷卻器的出氣口與汽水分離器的進口連通。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中,上述冷卻裝置還包括與噴淋塔的塔底出水口和尾氣冷卻器的底部出水口均連通的第一冷卻水儲槽，噴淋塔的進水口與第一冷卻水儲槽通過第一循環(huán)水管連通。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中,上述噴淋塔自上而下設置有多個進水口，每個進水口均與第一冷卻水儲槽連通。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中,上述尾氣冷卻器包括依次設置的一級尾氣冷卻器和二級尾氣冷卻器，一級尾氣冷卻器和二級尾氣冷卻器均具有底部出水口、冷卻水進口和冷卻水出口，一級尾氣冷卻器和二級尾氣冷卻器的底部出水口均與第一冷卻水儲槽連通，冷卻裝置還包括第二冷卻水儲槽、冷凍機組和用于存儲冷凍水的冷凍水罐，第二冷卻水儲槽的出水口通過第二循環(huán)水管與一級尾氣冷卻器的冷卻水進口連通，冷凍水罐與冷凍機組連通，且冷凍水罐的出水口通過第三循環(huán)水管與二級尾氣冷卻器的冷卻水進口連通。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中,上述二級尾氣冷卻器的冷卻水出口與冷凍水罐的進水口連通。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中,上述一級尾氣冷卻器的冷卻水進口與冷凍水罐的進水口均與循環(huán)水總管連通。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中,上述一級尾氣冷卻器的冷卻水出口與循環(huán)水總管連通。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中,每個上述吸附脫水塔的吸附填料為有分子篩。

一種炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)，包括上述炭黑尾氣處理系統(tǒng)和反應系統(tǒng)，汽水分離器的出氣口與反應系統(tǒng)連通。

本實用新型的有益效果是：本實用新型通過上述設計得到的炭黑尾氣處理系統(tǒng)，使尾氣經(jīng)過吸附脫水裝置和氣液分離脫水裝置的處理，使脫水的效果更加理想。氣液分離脫水裝置通過冷卻裝置將尾氣中的水蒸氣液化，再通過汽水分離器使水分和尾氣中的有效氣體得到分離，使尾氣中的水分得到充分的脫除，并使尾氣的中的有效組分得到回收利用，提高了炭黑的生產(chǎn)效率。本實用新型提供的炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)包括上述炭黑尾氣處理系統(tǒng)，其能夠?qū)⑻亢谖矚庵械乃值玫匠浞值拿摮?，將有效成分返回反應系統(tǒng)，提高了原料利用率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本實用新型實施方式提供的吸附脫水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施方式提供的氣液分離脫水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中噴淋塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中汽水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：110-吸附脫水裝置；120-氣液分離脫水裝置；W1-塔底出水口；W2-底部出水口；W3-底部出水口；W4-底部出水口；W5-進水口；W6-冷卻水進口；W7-冷卻水出口；W8-冷卻水進口；W9-冷卻水出口；W10-進水口；A1-出氣口；A2-進氣口；A3-出氣口；A4-進氣口；A5-出氣口；A6-進氣口；A7-出氣口；A8-進口；A9-出口；G1-第一循環(huán)水管；G2-第二循環(huán)水管；G3-第三循環(huán)水管；G4-循環(huán)管路；G5-連通管路；V1-第一冷卻水儲槽；V2-第二冷卻水儲槽；V3-冷凍水罐；L1-冷凍機組；T1-吸附脫水塔；T2-噴淋塔；C1-一級尾氣冷卻器；C2-二級尾氣冷卻器；F1-汽水分離器；132-填料層；134-噴淋管路；136-噴淋口。

具體實施方式

為使本實用新型實施方式的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施方式中的附圖，對本實用新型實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本實用新型一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本實用新型中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本實用新型保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施方式?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤┓绞?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

實施例

請參照圖1和圖2，本實施例提供的炭黑尾氣處理系統(tǒng)，其包括吸附脫水裝置110和氣液分離脫水裝置120，吸附脫水裝置110包括內(nèi)填裝有吸附劑且依次串聯(lián)的多個吸附脫水塔T1，氣液分離脫水裝置120包括冷卻裝置和汽水分離器F1，吸附脫水塔T1的出氣口A1與冷卻裝置的進氣口A2連通，冷卻裝置的出氣口A7與汽水分離器F1的進口A8連通，冷卻裝置上設置有供冷卻水進出的進水口和出水口。

需要說明的是，采用蒽油為原料生產(chǎn)炭黑，炭黑尾氣主要含有水蒸氣、一氧化碳和二氧化碳等，需要將水蒸氣去除，再將有效組分一氧化碳和二氧化碳進行回收利用。炭黑尾氣處理系統(tǒng)通過將尾氣通過多個吸附脫水塔T1，使尾氣中的水蒸氣在吸附塔中得到初步吸收，再通過冷卻裝置進行降溫后使水蒸氣液化，最后通過汽水分離器F1再次分離出水分，使有效組分一氧化碳和二氧化碳得到回收利用，提高了原料的利用率，和整個炭黑生產(chǎn)設置的炭黑產(chǎn)率。

優(yōu)選地，每個吸附脫水塔T1的吸附填料為有分子篩，分子篩作為吸附填料可以有效的吸附尾氣中的水蒸氣，經(jīng)過多個吸附脫水塔T1的吸附分離后，尾氣中的水蒸氣的含量顯著降低，有利于提高后續(xù)氣液分離脫水裝置120對水分的脫除率。

需要說明的是，在其他實施方式中，吸附脫水塔T1的吸附填料可以為其他品種，如活性炭、氧化鋁或細孔硅膠等。也可以在吸附脫水塔T1塔頂和塔底分別裝填有不同的填料。

進一步地，冷卻裝置包括噴淋塔T2和尾氣冷卻器,噴淋塔T2的進氣口A2與吸附脫水裝置110的出氣口A1連通，噴淋塔T2的出氣口A3與尾氣冷卻器的進氣口A4連通，尾氣冷卻器的出氣口A7與汽水分離器F1的進口A8連通。噴淋塔T2對尾氣起到初步的降溫作用，再經(jīng)過尾氣冷卻器將尾氣進一步降溫，使尾氣中的水蒸氣液化，提高了水分的脫除率，從而提高了尾氣處理裝置的分離效率，使經(jīng)分離的尾氣中的有效組分更加純凈。

進一步地，上述冷卻裝置還包括與噴淋塔T2的塔底出水口W1和尾氣冷卻器的底部出水口W2均連通的第一冷卻水儲槽V1，噴淋塔T2的進水口W5與第一冷卻水儲槽V1通過第一循環(huán)水管G1連通。由于炭黑的尾氣的溫度很高，噴淋塔T2對尾氣初步降溫時采用的冷卻介質(zhì)溫度不宜過低，經(jīng)過噴淋塔T2和尾氣冷卻器的循環(huán)水的溫度有所升高，將這部分循環(huán)水存儲于第一冷卻水儲槽V1中作為噴淋塔T2的冷卻介質(zhì)便于對尾氣進行初步的冷卻。

進一步地，上述噴淋塔T2自上而下設置有多個進水口W5，每個進水口W5均與第一冷卻水儲槽V1連通。多個進水口W5的設置提高了噴淋塔T2的工作效率，將尾氣經(jīng)過多個噴淋口136的降溫，再進入冷卻裝置使水蒸氣得到充分的液化。

具體地，請參照圖3，噴淋塔T2的每個進水口W5的冷卻介質(zhì)均來自同一管路，對應每一個進水口W5設置一個噴淋管路134,每個噴淋管路134上均設置有多個噴淋口136，在噴淋管路134的下方設置有填料層132，尾氣和冷卻水在填料層132充分接觸，提高了傳熱效率，使尾氣的溫度顯著降低，進入后續(xù)的尾氣冷卻器。

具體地，通過經(jīng)過冷卻裝置后冷卻后的尾氣由液態(tài)水、一氧化碳和二氧化碳組成，需要將液態(tài)水脫除，將有效組分一氧化碳和二氧化碳回收。請參照圖4，汽水分離器F1利用風機的作用，使氣體螺旋式向上運動，由于液態(tài)水重力的作用，沉積下來，氣體從汽水分離器F1的出口A9輸出，而液態(tài)水從汽水分離器F1的底部出水口W4進入第一冷卻水儲槽V1。汽水分離器F1的進出口方向也可以設置為上方進入下方輸出，可以通過風機控制氣體的流向均可使氣體和液態(tài)水得到分離，具體的工作原理與現(xiàn)有的汽水分離器的工作原理相同。

進一步地，請再次參照圖2，尾氣冷卻器包括依次設置的一級尾氣冷卻器C1和二級尾氣冷卻器C2，一級尾氣冷卻器C1具有底部出水口W2、冷卻水進口W6和冷卻水出口W7，二級尾氣冷卻器C2具有底部出水口W3、冷卻水進口W8和冷卻水出口W9。具體地，一級尾氣冷卻器C1和二級尾氣冷卻器C2的底部出水口W3均與第一冷卻水儲槽V1連通，冷卻裝置還包括第二冷卻水儲槽V2、冷凍機組L1和用于存儲冷凍水的冷凍水罐V3，第二冷卻水儲槽V2的出水口通過第二循環(huán)水管G2與一級尾氣冷卻器C1的冷卻水進口W6連通，冷凍水罐V3與冷凍機組L1通過循環(huán)管路G4連通，且冷凍水罐V3的出水口通過第三循環(huán)水管G3與二級尾氣冷卻器C2的冷卻水進口W8連通。

需要說明的是，將尾氣冷卻器設置為一級尾氣冷卻器C1和二級尾氣冷卻器C2，且一級尾氣冷卻器C1和二級尾氣冷卻器C2的冷卻介質(zhì)的溫度不同，一級尾氣冷卻器C1的冷卻介質(zhì)來自一般的循環(huán)冷卻水，而二級尾氣冷卻器C2的冷卻介質(zhì)來自經(jīng)過冷凍機組L1降溫的冷凍水，將過兩次冷卻后尾氣中的水蒸氣充分的液化，再進入后續(xù)的汽水分離器F1，提高了汽液的分離效率。另外，冷凍機組L1主要由制冷壓縮機組成，工作原理與現(xiàn)有的冷凍機組L1的相同，利用制冷蒸氣借助制冷壓縮機對循環(huán)冷卻水進行降溫。

進一步地，上述二級尾氣冷卻器C2的冷卻水出口W9與冷凍水罐V3的進水口W10連通。一級尾氣冷卻器C1的冷卻水進口W6與冷凍水罐V3的進水口W10均通過連通管路G5與循環(huán)水總管連通。一級尾氣冷卻器C1的冷卻水出口W7與循環(huán)水總管連通，或者將從一級尾氣冷卻器C1的冷卻水出口W7輸出的冷卻水進行排放。這樣的循環(huán)設置提高了冷卻水的利用率，達到了節(jié)約用水的目的，一定程度上降低了生產(chǎn)成本。

需要說明的是，循環(huán)水總管與大的儲水系統(tǒng)相連，將該儲水系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水引入炭黑尾氣處理系統(tǒng)作為冷卻介質(zhì)。另外第一循環(huán)水管G1、第二循環(huán)水管G2、第三循環(huán)水管G3等循環(huán)管路上均設置有循環(huán)水泵，可以為并聯(lián)的循環(huán)水泵組，也可以是串聯(lián)的循環(huán)水泵組，根據(jù)所屬管路所需的功率進行設置。

本實施例還提供了一種炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)，包括上述炭黑尾氣處理系統(tǒng)和反應系統(tǒng)，汽水分離器F1的出口A9與反應系統(tǒng)連通。經(jīng)過炭黑尾氣處理系統(tǒng)分離的尾氣中主要含有一氧化碳和二氧化碳，將這部分氣體進行回收再利用，有效提高了原料的利用率和炭黑的轉(zhuǎn)化率，一定程度上降低了生產(chǎn)成本。

綜上所述，本實用新型提供了一種炭黑尾氣處理系統(tǒng)，其通過將尾氣通過多個吸附脫水塔T1，使尾氣中的水蒸氣在吸附塔中得到初步吸收，再通過冷卻裝置進行降溫后使水蒸氣液化，最后通過汽水分離器F1再次分離出水分，使有效組分一氧化碳和二氧化碳得到回收利用，提高了原料的利用率，和整個炭黑生產(chǎn)設置的炭黑產(chǎn)率；將噴淋塔T2和冷卻裝置內(nèi)的冷卻水收集在第一冷卻水儲槽V1中作為噴淋塔T2的冷卻介質(zhì)便于對尾氣進行初步的冷卻，實現(xiàn)了多部冷卻降溫的目的；將尾氣冷卻器設置為一級尾氣冷卻器C1和二級尾氣冷卻器C2，且一級尾氣冷卻器C1和二級尾氣冷卻器C2的冷卻介質(zhì)的溫度不同，將過兩次冷卻后尾氣中的水蒸氣充分的液化，再進入后續(xù)的汽水分離器F1，提高了汽液的分離效率。本實用新型還提供了一種炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)，其包括上述炭黑尾氣處理系統(tǒng)，經(jīng)過炭黑尾氣處理系統(tǒng)分離的尾氣中主要含有一氧化碳和二氧化碳，將這部分氣體進行回收再利用，有效提高了原料的利用率和炭黑的轉(zhuǎn)化率。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。