一種炭黑乾燥裝置的製作方法

2023-05-20 11:39:51

本發明涉及炭黑生產技術領域，特別涉及一種炭黑乾燥裝置。

背景技術：

製備炭黑的工藝很多，如爐法、噴霧法、燈煙法、槽法、熱裂法、乙炔法和等離子體法，所用的原料主要有乙烯焦油、煤焦油、催化裂化渣油等。當前，我國炭黑生產的現狀是原料短缺、產品穩定性差、生產技術和裝備水平落後、企業規模小、生產能力低等。近年來，中國炭黑工業進行了以裝置大型化、技術集約化為特徵的技術改造，以減少燃料油的用量。

石化行業重油(渣油)制氣是以重油(或渣油)、氧氣、蒸汽為原料在高溫下產生一氧化碳和氫氣，伴有一定的炭黑廢渣生成。為避免產生環境汙染，石化行業對重油(渣油)制氣過程產生的炭黑廢渣普遍採取水洗、過濾的辦法將其從系統中分離出來，將炭黑廢渣經過烘乾後可成為高性能導電炭黑產品，從而變廢為寶，大大節約生產炭黑時燃料油的用量。

申請號為201410617964.0的中國發明專利公開了一種溼法造粒製備炭黑的方法，a.原料油裂解，生成炭黑煙氣，所述炭黑煙氣包含粉狀炭黑和尾氣；b.炭黑煙氣的分離，分別得到粉末炭黑和尾氣；c.造粒，粉末炭黑與溶有粘合劑的造粒水混合，得到溼的粒狀炭黑；d.乾燥，溼的粒狀炭黑在乾燥機中加熱乾燥，得到乾燥的粒狀炭黑，其特徵在於，乾燥過程的熱源由原料油裂解產生的尾氣在尾氣爐中燃燒來提供，乾燥過程的溫度由供給乾燥機尾氣燃燒爐的尾氣量來控制，所述供給乾燥機尾氣燃燒爐的尾氣量通過尾氣控制程序來控制。本發明通過控制供給乾燥機尾氣燃燒爐的尾氣量來尾氣控制炭黑乾燥溫度，尾氣控制程序較為複雜，溫度控制難且尾氣的量較難滿足乾燥需求，炭黑結構易被破壞。

申請號為201320386894.3的中國專利公開了一種炭黑乾燥系統，包括燃燒爐、閃蒸乾燥器、旋風分離器以及布袋裝置，所述旋風分離器與布袋裝置連接，所述閃蒸乾燥器包括滾筒、進料口、進風管道以及出風管道，所述出風管道設於滾筒的上部，並與旋風分離器連接，進料口設於滾筒的中部，進風管道設於進料口的下部，該乾燥系統還包括一個換熱室，該換熱室內通過隔離板分為原熱室和加熱室，所述原熱室與燃燒爐連通，所述加熱室與進風管道連接，所述加熱室設有空氣進口，空氣進口設有離心風機。本發明提高炭黑純度，但易發生炭黑成品在乾燥過程中易結塊和水份不均勻等現象。

目前溼炭黑的烘乾設備普遍採用滾筒和槳葉烘乾機，利用尾氣燃燒或飽和蒸汽間接加熱進行乾燥，但在生產中發現，在對高水份炭黑烘乾的過程中，得到的炭黑成品易結塊、水份不均勻、炭黑結構被破壞，嚴重影響炭黑質量。因此，如何提高炭黑產品質量是乾燥過程中的關鍵問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服了上述缺陷，提供一種乾燥效率高、炭黑產品質量好的炭黑乾燥裝置。

為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種炭黑乾燥裝置，包括減溫減壓裝置、槳葉烘乾機、空氣換熱器、旋風除塵器、布袋除塵器、引風機和熱風換熱器，所述槳葉烘乾機的進料端上設有撥料件和螺旋進料器，所述撥料件上設有排氣口，所述排氣口對應螺旋進料器的下料口設置，所述排氣口的排氣方向與螺旋進料器的下料方向成角度設置，所述角度為60-90度，所述槳葉烘乾機上設有尾氣出口，所述減溫減壓裝置分別與槳葉烘乾機、空氣換熱器和熱風換熱器相連，所述尾氣出口、旋風除塵器、布袋除塵器和引風機依次連接，所述熱風換熱器的出口與布袋除塵器的進口相連。

本發明的有益效果在於：溼炭黑通過螺旋進料器被輸送至槳葉烘乾機，在受到槳葉烘乾機頭部的擠壓前即被撥料件的排氣口上排出的過熱蒸汽吹散閃蒸而失去一部分水分，使炭黑鬆散，提高了炭黑的流動性，同時減少了溼炭黑在烘乾機頭部的停留時間，避免炭黑結塊、擠壓而破壞炭黑結構，提高炭黑的乾燥效率也提高了炭黑產品質量；閃蒸乾燥後的炭黑受到槳葉烘乾機的乾燥，蒸發出的水分經空氣換熱器加熱後隨熱空氣被帶出尾氣出口，進入後期尾氣處理階段，減少對環境的汙染；尾氣在進入布袋除塵器之前，通過熱風換熱器對外部的冷空氣進行加熱，補充一部分熱空氣，將尾氣溫度控制在露點之上，避免了布袋除塵器糊袋，便於旋風除塵器和布袋除塵器中炭黑的收集。

附圖說明

圖1是本發明實施例炭黑乾燥裝置結構圖的俯視圖(圖中箭頭表示對應的氣體、冷凝水或炭黑的流向)。

圖2是本發明實施例炭黑乾燥裝置的槳葉烘乾機的主視圖。

標號說明：

1-減溫減壓裝置；2-槳葉烘乾機；3-旋風除塵器；4-布袋除塵器；5-引風機；6-熱風換熱器；7-撥料件；8-螺旋進料器；9-空氣換熱器；10-尾氣出口；11-溢料口；12-冷凝水槽；13-下料口；14-星型卸料閥；15-第一閥門；16-第二閥門；17-第三閥門；18-第四閥門；21-殼體；22-槳葉；71-鋼管；72-排氣口。

具體實施方式

為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。

本發明最關鍵的構思在於：炭黑未被乾燥前即被撥料件的排氣口上排出的過熱蒸汽吹散閃蒸，提高了炭黑的流動性；通過熱風換熱器對尾氣補充一部分熱空氣，避免了布袋除塵器糊袋。

請參閱圖1-2，本實施例的炭黑乾燥裝置，包括減溫減壓裝置1、槳葉烘乾機2、空氣換熱器9、旋風除塵器3、布袋除塵器4、引風機5和熱風換熱器6，所述槳葉烘乾機2的進料端上設有撥料件7和螺旋進料器8，所述撥料件7上設有排氣口72，所述排氣口72對應螺旋進料器8的下料口13設置，所述排氣口72的排氣方向與螺旋進料器8的下料方向成角度設置，所述角度為60-90度，所述槳葉烘乾機2上設有尾氣出口10，所述減溫減壓裝置1分別與槳葉烘乾機2、空氣換熱器9和熱風換熱器6相連，所述尾氣出口10、旋風除塵器3、布袋除塵器4和引風機5依次連接，所述熱風換熱器6的出口與布袋除塵器4的進口相連。

本發明的工作過程為：向減溫減壓裝置1內通入過熱蒸汽，過熱蒸汽在減溫減壓裝置1的減溫減壓作用後變為熱交換效率高的0.7mpa、165℃的飽和蒸汽。飽和蒸汽分為三路通過管道分別與槳葉烘乾機2、空氣換熱器9和熱風換熱器6相連；進入槳葉烘乾機2內的飽和蒸汽用於間接加熱溼炭黑；進入空氣換熱器9內的飽和蒸汽用於加熱進入槳葉烘乾機2內的空氣；進入熱風換熱器6內的飽和蒸汽用於加熱外部進入熱風換熱器6內的空氣，熱空氣用於對布袋除塵器4補充空氣，避免了布袋除塵器4糊袋；撥料件7通過管道通入過熱蒸汽，過熱蒸汽通過撥料件7上的排氣口72排出，用於對螺旋進料器8輸送至槳葉烘乾機2內的炭黑進行噴蒸，使得炭黑被過熱蒸汽吹散而變得蓬鬆。

溼炭黑從螺旋進料器8輸送至槳葉烘乾機2的過程中，首先會被過撥料件7上排氣口72排出的過熱蒸汽吹散，溼炭黑在與過熱蒸汽直接接觸的過程中，失去一部分水分，從而使得溼炭黑變得更為蓬鬆，流動性更強，避免了槳葉烘乾機2頭部對溼炭黑的擠壓；經過撥料件7後初步乾燥的溼炭黑隨著槳葉烘乾機2繼續向前，並受到槳葉烘乾機2內飽和蒸汽的間接加熱，溼炭黑蒸發出的水分經空氣換熱器9加熱後，隨熱空氣通過槳葉烘乾機2的尾氣出口10帶出槳葉烘乾機2；溼炭黑在槳葉烘乾機2內停留足夠長的時間後，達到預先設定的水分含量後通過槳葉烘乾機2的溢料口11流出槳葉烘乾機2，進入包裝區域。

溼炭黑在烘乾過程中產生的所有氣體，包括溼炭黑蒸發出的少量水蒸汽、過熱蒸汽產生的蒸汽、熱空氣及夾帶的部分炭黑等統稱為尾氣。尾氣在引風機5的作用下通過管道進入旋風除塵器3，除掉一部分炭黑；從旋風除塵器3出來的尾氣溫度會降低一部分，為避免布袋除塵器4糊袋，在進入布袋除塵器4之前，通過熱風換熱器6加熱外部的冷空氣來補充一部分熱風至尾氣中，保證尾氣的溫度在115-125℃。尾氣進入布袋除塵器4之後進一步除去其中的炭黑，達到粉塵排放標準後，通過20m高煙囪排放。

從上述描述可知，本發明的有益效果在於：溼炭黑通過螺旋進料器被輸送至槳葉烘乾機的過程中，在受到槳葉烘乾機頭部的擠壓前即被撥料件的排氣口上排出的過熱蒸汽吹散，並在與過熱蒸汽直接接觸的過程中，失去一部分水分，使炭黑鬆散，變得更為蓬鬆，流動性更強，同時減少了溼炭黑在烘乾機頭部的停留時間，避免炭黑結塊、擠壓而破壞炭黑結構，提高炭黑的乾燥效率，也提高了炭黑產品質量；初步乾燥後的炭黑受到槳葉烘乾機的間接乾燥，蒸發出的水分經空氣換熱器加熱後隨熱空氣被帶出尾氣出口，進入後期尾氣處理階段，減少對環境的汙染；尾氣在引風機的作用下進入旋風除塵器和布袋除塵器後，收集到一部分質量優良的炭黑；尾氣在進入布袋除塵器之前，通過熱風換熱器對外部的冷空氣進行加熱，補充一部分熱空氣至布袋除塵器上，將尾氣溫度控制在露點之上，避免了布袋除塵器糊袋，便於旋風除塵器和布袋除塵器中炭黑的收集。

進一步的，所述撥料件7為一鋼管71，所述鋼管71的一端與外部的管道相連，所述鋼管71的另一端為封閉管口，所述排氣口72沿平行於鋼管71的軸線方向設置。

進一步的，所述撥料件7設置在螺旋進料器8的下方，所述撥料件7垂直於螺旋進料器8設置，所述撥料件7與螺旋進料器8間的距離為8-10cm。

進一步的，所述排氣口72的長度與螺旋進料器8的下料口13平行於鋼管71軸線的長度相等或排氣口72的長度大於螺旋進料器8的下料口13平行於鋼管71軸線的長度。

由上述描述可知，排氣口沿平行與鋼管的軸線方向設置，且排氣口的長度大於等於螺旋進料器的下料口平行於鋼管軸線的長度，同時撥料件與螺旋進料器的下料口垂直設置，使得排氣口排出的過熱蒸汽與從下料口排出的溼炭黑垂直，保證溼炭黑與過熱蒸汽的充分接觸，溼炭黑與過熱蒸汽的接觸面積最大，乾燥效率高。

進一步的，所述與撥料件7上設有第一閥門15。

由上述描述可知，通過第一閥門控制進入撥料件內過熱蒸汽的量，從而控制排氣口排出的過熱蒸汽的溫度，使溫度控制在不會破壞炭黑結構的溫度。

進一步的，所述槳葉烘乾機2包括槳葉22和殼體21，所述槳葉22和殼體21上分別設有夾套，所述減溫減壓裝置1通過管道與槳葉22和殼體21相連。

由上述描述可知，向槳葉和殼體上的夾套內通入經減溫減壓裝置進行減溫減壓作用後的飽和蒸汽，對進入槳葉烘乾機內的炭黑進行間接乾燥，飽和蒸汽與炭黑的熱交換效率最大，提高炭黑乾燥效率。

進一步的，還包括冷凝水槽12，所述冷凝水槽12與減溫減壓裝置1的減溫水進口相連，所述冷凝水槽12與槳葉烘乾機2、熱風換熱器6和空氣換熱器9的冷凝水管道相連接。

由上述描述可知，槳葉烘乾機、熱風換熱器和空氣換熱器經過換熱後產生的冷凝水分別通過相連的冷凝水管道全部回流至冷凝水槽內，整個系統的冷凝水均回用到減溫減壓裝置，作為減溫減壓裝置的補水，循環利用水資源，做到能源充分利用。

進一步的，所述減溫減壓裝置1通過管道分別與槳葉烘乾機2、空氣換熱器9和熱風換熱器6相連，所述減溫減壓裝置1與槳葉烘乾機2、空氣換熱器9和熱風換熱器6間的管道上分別設有第二閥門16、第三閥門17和第四閥門18。

由上述描述可知，通過第二閥門、第三閥門和第四閥門可實現分別對槳葉烘乾機、空氣換熱器和熱風換熱器中通入的飽和蒸汽的量進行控制，從而控制槳葉烘乾機、空氣換熱器和熱風換熱器中的溫度。

進一步的，所述旋風除塵器3和布袋除塵器4的下部分別設有星型卸料閥14。

由上述描述可知，星型卸料閥是一種性能穩定、簡便快捷的輸送設備，通過星型卸料閥實現對旋風除塵器和布袋除塵器中收集的炭黑進行卸料，操作簡單，易於實現。

請參照圖1-2，本發明的實施例一為：

一種炭黑乾燥裝置，包括減溫減壓裝置1、槳葉烘乾機2、空氣換熱器9、旋風除塵器3、布袋除塵器4、引風機5和熱風換熱器6，所述槳葉烘乾機2的進料端上設有撥料件7和螺旋進料器8，所述撥料件7上設有排氣口72，所述排氣口72對應螺旋進料器8的下料口13設置，所述排氣口72的排氣方向與螺旋進料器8的下料方向成角度設置，所述角度為60-90度，所述撥料件7為一鋼管71，所述鋼管71的一端與外部的管道相連，所述鋼管71的另一端為封閉管口，所述鋼管71穿過螺旋進料器8的下料口13，所述鋼管71的長度為420mm、直徑為32mm，所述螺旋進料器8的下料口13為上下開口的長方體，開口的尺寸為400×300mm，所述排氣口72沿平行於鋼管71的軸線方向設置，所述撥料件7設置在螺旋進料器8的下方，所述撥料件7垂直於螺旋進料器8設置，所述撥料件7與螺旋進料器8間的距離為10cm，所述排氣口72的長度與螺旋進料器8的下料口13平行於鋼管71軸線的長度相等，即為400mm或300mm，所述槳葉烘乾機2上設有尾氣出口10，所述減溫減壓裝置1分別與槳葉烘乾機2、空氣換熱器9和熱風換熱器相連，所述尾氣出口10、旋風除塵器3、布袋除塵器4和引風機5依次連接，所述熱風換熱器6的出口與布袋除塵器4的進口相連。

請參照圖1-2所示，本發明的實施例二為：

本實施例在實施例一的基礎上對撥料件7和槳葉烘乾機2等做進一步的改進，所述撥料件7上設有第一閥門15，所述第一閥門15用於控制排氣口12排出的過熱蒸汽的量，所述排氣口72的長度大於螺旋進料器8的下料口13平行於鋼管71軸線的長度20mm，所述槳葉烘乾機2包括槳葉22和殼體21，所述槳葉22和殼體21上分別設有夾套，所述減溫減壓裝置1通過管道與槳葉22和殼體21相連，所述減溫減壓裝置1與槳葉烘乾機2、空氣換熱器9和熱風換熱器6間的管道上分別設有第二閥門16、第三閥門17和第四閥門18，還包括冷凝水槽12，所述冷凝水槽12與減溫減壓裝置1的減溫水進口相連，所述冷凝水槽12與槳葉烘乾機2、熱風換熱器6和空氣換熱器9的冷凝水管道相連接。

綜上所述，本發明提供的炭黑乾燥裝置，溼炭黑通過螺旋進料器被輸送至槳葉烘乾機，在受到槳葉的擠壓前即被撥料件的排氣口上排出的過熱蒸汽吹散閃蒸而失去一部分水分，使炭黑鬆散，提高了炭黑的流動性，同時減少了溼炭黑在烘乾機頭部的停留時間，避免炭黑結塊、擠壓而破壞炭黑結構，提高炭黑的乾燥效率也提高了炭黑產品質量；撥料件以鋼管形式存在，排氣口設計成沿平行與鋼管的軸線方向設置，且排氣口的長度大於等於螺旋進料器的下料口平行於鋼管軸線的長度，同時撥料件與螺旋進料器的下料口垂直設置，使得排氣口排出的過熱蒸汽與從下料口排出的溼炭黑垂直，保證溼炭黑與過熱蒸汽的充分接觸，溼炭黑與過熱蒸汽的接觸面積最大，溼炭黑的閃蒸乾燥效率高，且此狀態下吹散程度最大；撥料件、槳葉烘乾機、空氣換熱器和熱風換熱器中的蒸汽的進量的控制通過相應管道上設置的閥門進行控制，使溫度控制在不會破壞炭黑結構的溫度；閃蒸乾燥後的炭黑經過槳葉和殼體上的夾套內通入的飽和蒸汽的間接乾燥，乾燥效果好；槳葉烘乾機乾燥後蒸發出的水分經空氣換熱器加熱後而產生的熱空氣被帶出尾氣出口，進入後期尾氣處理階段，減少對環境的汙染；尾氣在進入布袋除塵器之前，通過熱風換熱器對外部的冷空氣進行加熱，補充一部分熱空氣，將尾氣溫度控制在露點之上，避免了布袋除塵器糊袋；通過星型卸料閥實現對旋風除塵器和布袋除塵器中收集的炭黑進行卸料，操作簡單，易於實現，便於旋風除塵器和布袋除塵器中炭黑的收集；槳葉烘乾機、熱風換熱器和空氣換熱器經過換熱後產生的冷凝水分別通過相連的冷凝水管道全部回流至冷凝水槽內，整個系統的冷凝水均回用到減溫減壓裝置，作為減溫減壓裝置的補水，循環利用水資源，做到能源充分利用。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。