一種炭黑溼法造粒的乾燥加工系統及工藝的製作方法

2023-12-04 09:43:56

一種炭黑溼法造粒的乾燥加工系統及工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種炭黑溼法造粒乾燥系統及工藝，本發明的炭黑溼法造粒乾燥系統包括固氣分離裝置，煙氣排出裝置，第一煙氣調溫裝置、炭黑收集裝置以及乾燥機。本發明的炭黑溼法造粒的煙氣乾燥裝置及工藝，通過高溫煙氣的餘熱進行穩定的炭黑乾燥加工，並減少安全隱患及環境汙染的發生，使整個加熱過程節能、安全、環保，進而降低生產成本，適合工業應用。
【專利說明】
一種炭黑溼法造粒的乾燥加工系統及工藝

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種炭黑溼法造粒的乾燥加工系統及工藝，屬於炭黑生產領域。

【背景技術】
[0002]在傳統炭黑生產過程中需要將粉狀炭黑加水經造粒機造粒後再經乾燥機加熱除去水分乾燥後才能成為成品使用。現有技術的工藝流程是:採用反應爐，利用焦油為原料在爐內攝氏1900度條件下進行熱裂解產生炭黑及尾氣流(即高溫煙氣)，反應後的尾氣流溫度仍達攝氏1000度以上。為了後續採用濾袋器收集分離碳黑，需要先對高溫煙氣噴水降溫，使其溫度降至250度左右進入濾袋器。通過濾袋器分離後的碳黑通過造粒機進入乾燥機乾燥，而通過濾袋器分離後的煙氣則進入燃燒爐燃燒，以便給乾燥機提供乾燥熱源。乾燥機一般在轉筒外圍設有火箱(或叫加熱爐膛)，燃燒爐產生的高達上千度的熱氣進入火箱，通過輻射給乾燥機加熱，使乾燥機的滾筒內部達到300-500度的乾燥工藝要求。經過乾燥機後的煙氣還可以經過二級袋濾器再次收集碳黑。上述工藝尚存在如下不足:一是尾氣比較浪費，需要通過燃燒爐燃燒後供給乾燥爐；二是進入乾燥器火箱的溫度太高，不利於安全操作；三是由於乾燥爐與火箱之間非全密封，容易發生廢氣洩漏，對環境造成汙染。


【發明內容】

[0003]本發明針對上述現有技術的不足，提供一種炭黑溼法造粒乾燥系統及工藝，其具有安全、節能、降低生產成本等優點。
[0004]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種炭黑溼法造粒乾燥系統，包括固氣分離裝置A，煙氣排出裝置B，第一煙氣調溫裝置C、炭黑收集裝置D以及乾燥機E ；
[0005]所述固氣分離裝置包括旋風分離器Al以及位於所述旋風分離器下方的第一出料氣密閥A2，所述旋風分離器Al包括煙氣入口及煙氣出口，所述煙氣出口分為第一排氣管路A3和第二排氣管路A4，所述煙氣入口連接外部含炭黑高溫煙氣；
[0006]所述炭黑收集裝置D包括袋濾器Dl及位於袋濾器下端的第二出料氣密閥D2 ；
[0007]所述乾燥機E包括物料入口、物料出口、煙氣入口及煙氣出口，所述物料入口前設有造粒機F ;所述煙氣出口通過排氣風機B3與所述第一煙氣調溫裝置C的入口連接；所述乾燥機E的物料入口與煙氣出口，物料出口與煙氣入口分別設在所述乾燥機的兩端；
[0008]所述煙氣排出裝置B包括第一調節閥BI以及第二調節閥B2 ；
[0009]所述第一排氣管路A3通過所述第一調節閥BI與所述乾燥機的煙氣入口連接，所述第二排氣管路A4通過所述第二調節閥B2與所述第一煙氣調溫裝置C的入口連接，所述第一煙氣調溫裝置C的出口與所述袋濾器Dl的入口連接，所述第二出料氣密閥D2的出口與所述第一出料氣密閥A2的出口匯集，並通過管路與所述造粒機F的入口連接。
[0010]進一步，所述第一煙氣調溫裝置包括冷水調節閥和冷卻器。
[0011 ] 進一步，所述乾燥機的物料入口與所述造粒機連接，該物料入口靠近所述排氣風機；所述乾燥機的物料出口靠近所述第一調節閥。
[0012]本發明的乾燥機包括物料入口、物料出口、煙氣入口及煙氣出口，物料入口與煙氣出口，物料出口與煙氣入口分別設在所述乾燥機的兩端；並且物料入口靠近所述排氣風機；所述乾燥機的物料出口靠近所述第一調節閥。可見，乾燥機內煙氣的輸送方向與碳粒的輸送方向相反，煙氣由第一調節閥方向進入乾燥機後，向排氣風機的方向流動；碳粒由靠近所述排氣風機方向的物料入口進入，由靠近所述第一調節閥的物料出口排出。
[0013]進一步，所述旋風分離器連接反應爐的出料端，所述反應爐與旋風分離器之間設有第二煙氣調溫裝置。第二煙氣調溫裝置用於對高溫煙氣進行熱能回收及冷水降溫，將高溫煙氣的溫度由1000°c以上降至500°C左右。
[0014]本發明所述反應爐是生產原生炭黑的反應爐，利用焦油為原料在爐內攝氏1900度條件下進行熱裂解產生炭黑及尾氣流(高溫煙氣)，反應後的尾氣流溫度仍達攝氏1000度以上，經熱能回收及冷水降溫後扔達攝氏500度以上，可直接作乾燥溼炭黑用。
[0015]本發明第二方面公開了一種炭黑溼法造粒的煙氣乾燥工藝，包括前述炭黑溼法造粒乾燥系統，所述固氣分離裝置A承接反應爐生產出的含炭黑高溫煙氣，含炭黑高溫煙氣通過旋風分離器Al的煙氣入口進入旋風分離器後分離獲得固體炭黑和煙氣，其中，固體炭黑被分離下沉到旋風分離器底部的第一出料氣密閥A2，從第一出料氣密閥排出後通過風送管被輸送至造粒機F ;煙氣從旋風分離器上端的煙氣出口排出；其中一股煙氣在第一調節閥BI的控制下通過第一排氣管路A3由乾燥機E的煙氣入口進入乾燥機，用於加熱來自造粒機F的溼碳粒，使溼碳粒中的水分蒸發乾燥，乾燥後的碳粒由乾燥機的物料出口排出，乾燥後含水分的煙氣通過排氣風機B3由乾燥機的煙氣出口抽出；剩餘的煙氣在第二調節閥B2的控制下進入第二排氣管路A4，與第一排氣管路排出的含水分煙氣匯合後通過第一煙氣調溫裝置C的入口進入第一煙氣調溫裝置，將煙氣溫度降至250?270°C後由第一煙氣調溫裝置C的出口輸出送至袋濾器D1，由袋濾器除塵後煙氣排放，袋濾器收集的固體炭黑通過第二出料氣密閥D2的控制，經過風送管輸送至造粒機E。
[0016]進一步,乾燥機內煙氣的輸送方向與碳粒的輸送方向相反，煙氣由第一調節閥方向進入乾燥機後，向排氣風機的方向流動；碳粒由靠近所述排氣風機方向的物料入口進入，由靠近所述第一調節閥的物料出口排出。
[0017]進一步，反應爐生產出的含炭黑高溫煙氣經第二煙氣調溫裝置後，煙氣溫度降至5000C以上，降溫後的高溫煙氣進入旋風分離器。
[0018]更進一步，反應爐生產出的含炭黑高溫煙氣經第二煙氣調溫裝置後，煙氣溫度降至500?600 °C,降溫後的高溫煙氣進入旋風分離器。
[0019]本發明第三方面公開了前述系統及工藝在炭黑加工領域的應用。
[0020]本發明的炭黑溼法造粒的乾燥加熱工藝，包含用於承接反應爐生產出的高溫炭黑煙氣的固氣分離裝置，高溫炭黑煙氣經氣固分離後，固態炭黑下沉到底部由第一出料氣密閥排出到風送管，氣態熱氣自頂部排出分流，一股熱氣經第一調節閥後進入溼法造粒炭黑的乾燥機加熱溼碳粒使其水分蒸發後乾燥，熱氣夾帶水蒸氣被排氣風機抽出；另一股熱氣經第二調節閥後與之前的夾帶水蒸氣的熱氣匯合，輸往第一煙氣調溫裝置進行急冷減溫，控制到一定溫度的溼熱氣經過袋濾器除塵後排放，袋濾器收集的炭黑由第二出料氣密閥排出到風送管。根據炭黑乾燥溫度控制第一調節閥和第二調節閥。如此不需要再依靠燃燒尾氣產生的熱源來乾燥炭黑溼法造粒，達到節能效果，並可節省設備設置費用，進而降低生產成本。
[0021]本發明的有益效果是:
[0022]I)將反應爐排出的高溫煙氣作為溼法造粒炭黑的乾燥機的熱源，代替尾氣燃燒生成的熱量來乾燥，節省了尾氣的消耗；
[0023]2)本發明工藝及系統的加熱方式屬於攝氏500度左右低溫乾燥，比尾氣燃燒達1000攝氏度的溫度低，因此炭黑乾燥溫度相對穩定和安全；
[0024]3)由於採用低溫加熱，避免了炭黑高溫著火的發生，並且煙氣輸送過程減少了洩漏的發生，安全環保。
[0025]綜上，本發明的炭黑溼法造粒的煙氣乾燥裝置及工藝，通過高溫煙氣的餘熱進行穩定的炭黑乾燥加工，並減少安全隱患及環境汙染的發生，使整個加熱過程節能、安全、環保，進而降低生產成本，適合工業應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為炭黑溼法造粒乾燥系統圖；
[0027]圖1為另一炭黑溼法造粒乾燥系統圖。
[0028]圖1-2中各標號所標明的配件如下:
[0029]A.固氣分離裝置
[0030]B.煙氣排出裝置
[0031]C.第一煙氣調溫裝置
[0032]D.炭黑收集裝置
[0033]E.乾燥機
[0034]F.造粒機
[0035]G.第二煙氣調溫裝置
[0036]Al.旋風分離器
[0037]A2.第一出料氣密閥
[0038]A3.第一排氣管路
[0039]A4.第二排氣管路
[0040]B1.第一調節閥
[0041]B2.第二調節閥
[0042]B3.排氣風機
[0043]Dl.袋濾器
[0044]D2.第二出料氣密閥

【具體實施方式】
[0045]以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
[0046]如圖1所示的一種炭黑溼法造粒乾燥系統，包括固氣分離裝置A，煙氣排出裝置B，第一煙氣調溫裝置C、炭黑收集裝置D以及乾燥機E ；
[0047]所述固氣分離裝置包括旋風分離器Al以及位於所述旋風分離器下方的第一出料氣密閥A2，所述旋風分離器Al包括煙氣入口及煙氣出口，所述煙氣出口分為第一排氣管路A3和第二排氣管路A4，所述煙氣入口連接外部含炭黑高溫煙氣；
[0048]所述炭黑收集裝置D包括袋濾器Dl及位於袋濾器下端的第二出料氣密閥D2 ；
[0049]所述乾燥機E包括物料入口、物料出口、煙氣入口及煙氣出口，所述物料入口前設有造粒機F ;所述煙氣出口通過排氣風機B3與所述第一煙氣調溫裝置C的入口連接；所述乾燥機E的物料入口與煙氣出口，物料出口與煙氣入口分別設在所述乾燥機的兩端；
[0050]所述煙氣排出裝置B包括第一調節閥BI以及第二調節閥B2 ；
[0051]所述第一排氣管路A3通過所述第一調節閥BI與所述乾燥機的煙氣入口連接，所述第二排氣管路A4通過所述第二調節閥B2與所述第一煙氣調溫裝置C的入口連接，所述第一煙氣調溫裝置C的出口與所述袋濾器Dl的入口連接，所述第二出料氣密閥D2的出口與所述第一出料氣密閥A2的出口匯集，並通過管路與所述造粒機F的入口連接。
[0052]生產時，所述固氣分離裝置A承接反應爐生產出的含炭黑高溫煙氣，含炭黑高溫煙氣通過旋風分離器Al的煙氣入口進入旋風分離器後分離獲得固體炭黑和煙氣，其中，固體炭黑被分離下沉到旋風分離器底部的第一出料氣密閥A2，從第一出料氣密閥排出後通過風送管被輸送至造粒機F ;煙氣從旋風分離器上端的煙氣出口排出；其中一股煙氣在第一調節閥BI的控制下通過第一排氣管路A3由乾燥機E的煙氣入口進入乾燥機，用於加熱來自造粒機F的溼碳粒，使溼碳粒中的水分蒸發乾燥，乾燥後的碳粒由乾燥機的物料出口排出，乾燥後含水分的煙氣通過排氣風機B3由乾燥機的煙氣出口抽出；剩餘的煙氣在第二調節閥B2的控制下進入第二排氣管路A4，與第一排氣管路排出的含水分煙氣匯合後通過第一煙氣調溫裝置C的入口進入第一煙氣調溫裝置，將煙氣溫度降至250?270°C後由第一煙氣調溫裝置C的出口輸出送至袋濾器D1，由袋濾器除塵後煙氣排放，袋濾器收集的固體炭黑通過第二出料氣密閥D2的控制，經過風送管輸送至造粒機E。
[0053]本發明的一種炭黑溼法造粒乾燥系統還可以如圖2所示，包括固氣分離裝置A，煙氣排出裝置B，第一煙氣調溫裝置C、炭黑收集裝置D以及乾燥機E ；
[0054]所述固氣分離裝置包括旋風分離器Al以及位於所述旋風分離器下方的第一出料氣密閥A2，所述旋風分離器Al包括煙氣入口及煙氣出口，所述煙氣出口分為第一排氣管路A3和第二排氣管路A4，所述煙氣入口連接外部含炭黑高溫煙氣；
[0055]所述炭黑收集裝置D包括袋濾器Dl及位於袋濾器下端的第二出料氣密閥D2 ；
[0056]所述乾燥機E包括物料入口、物料出口、煙氣入口及煙氣出口，所述物料入口前設有造粒機F ;所述煙氣出口通過排氣風機B3與所述第一煙氣調溫裝置C的入口連接；所述乾燥機E的物料入口與煙氣出口，物料出口與煙氣入口分別設在所述乾燥機的兩端；
[0057]所述煙氣排出裝置B包括第一調節閥BI以及第二調節閥B2 ;所述第一排氣管路A3通過所述第一調節閥BI與所述乾燥機的煙氣入口連接，所述第二排氣管路A4通過所述第二調節閥B2與所述第一煙氣調溫裝置C的入口連接，所述第一煙氣調溫裝置C的出口與所述袋濾器Dl的入口連接，所述第二出料氣密閥D2的出口與所述第一出料氣密閥A2的出口匯集，並通過管路與所述造粒機F的入口連接；所述第一煙氣調溫裝置包括冷水調節閥和冷卻器；所述乾燥機的物料入口與所述造粒機連接，該物料入口靠近所述排氣風機；所述乾燥機的物料出口靠近所述第一調節閥。
[0058]生產時，所述固氣分離裝置A承接反應爐生產出的含炭黑高溫煙氣，含炭黑高溫煙氣通過旋風分離器Al的煙氣入口進入旋風分離器後分離獲得固體炭黑和煙氣，其中，固體炭黑被分離下沉到旋風分離器底部的第一出料氣密閥A2，從第一出料氣密閥排出後通過風送管被輸送至造粒機F ;煙氣從旋風分離器上端的煙氣出口排出；其中一股煙氣在第一調節閥BI的控制下通過第一排氣管路A3由乾燥機E的煙氣入口進入乾燥機，用於加熱來自造粒機F的溼碳粒，使溼碳粒中的水分蒸發乾燥，乾燥後的碳粒由乾燥機的物料出口排出，乾燥後含水分的煙氣通過排氣風機B3由乾燥機的煙氣出口抽出；剩餘的煙氣在第二調節閥B2的控制下進入第二排氣管路A4，與第一排氣管路排出的含水分煙氣匯合後通過第一煙氣調溫裝置C的入口進入第一煙氣調溫裝置，將煙氣溫度降至250?270°C後由第一煙氣調溫裝置C的出口輸出送至袋濾器D1，由袋濾器除塵後煙氣排放，袋濾器收集的固體炭黑通過第二出料氣密閥D2的控制，經過風送管輸送至造粒機E。乾燥機內煙氣的輸送方向與碳粒的輸送方向相反,煙氣由第一調節閥方向進入乾燥機後，向排氣風機的方向流動；碳粒由靠近所述排氣風機方向的物料入口進入，由靠近所述第一調節閥的物料出口排出。反應爐生產出的含炭黑高溫煙氣經第二煙氣調溫裝置後，煙氣溫度降至500?600°C，降溫後的高溫煙氣進入旋風分離器。
[0059]年產(8000h) 2萬噸炭黑的操作風量約12000標立/小時，可產生24000標立的可燃尾氣。造粒機每小時造粒2.5噸，每造粒I噸炭黑需要2000標立可燃尾氣燃燒用於乾燥，因此造粒2.5噸炭黑需要5000標立炭黑，佔24000標立可燃尾氣的的20%。
[0060]可見，通過高溫煙氣的顯熱作用為溼法造粒炭黑加熱乾燥的熱源，體現了餘熱利用可有效減少20%尾氣的消耗，並減少部分設備裝置，使炭黑低溫乾燥並且煙氣無洩漏，不但可以降低成本，同時對環境及安全都有改善作用。
[0061 ] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種炭黑溼法造粒乾燥系統，其特徵在於，包括固氣分離裝置(A)、煙氣排出裝置(B)、第一煙氣調溫裝置(C)、炭黑收集裝置(D)以及乾燥機(E)； 所述固氣分離裝置包括旋風分離器(Al)以及位於所述旋風分離器下方的第一出料氣密閥(A2)，所述旋風分離器(Al)包括煙氣入口及煙氣出口，所述煙氣出口分為第一排氣管路(A3)和第二排氣管路(A4)，所述煙氣入口連接外部含炭黑高溫煙氣； 所述炭黑收集裝置(D)包括袋濾器(Dl)及位於袋濾器下端的第二出料氣密閥(D2)； 所述乾燥機(E)包括物料入口、物料出口、煙氣入口及煙氣出口，所述物料入口前設有造粒機(F);所述煙氣出口通過排氣風機(B3)與所述第一煙氣調溫裝置(C)的入口連接；所述乾燥機(E)的物料入口與煙氣出口，物料出口與煙氣入口分別設在所述乾燥機的兩端; 所述煙氣排出裝置(B)包括第一調節閥(BI)以及第二調節閥(B2)； 所述第一排氣管路(A3)通過所述第一調節閥(BI)與所述乾燥機的煙氣入口連接，所述第二排氣管路(A4)通過所述第二調節閥(B2)與所述第一煙氣調溫裝置(C)的入口連接，所述第一煙氣調溫裝置(C)的出口與所述袋濾器(Dl)的入口連接，所述第二出料氣密閥(D2)的出口與所述第一出料氣密閥(A2)的出口匯集，並通過管路與所述造粒機(F)的入口連接。
2.根據權利要求1所述的炭黑溼法造粒乾燥系統，其特徵在於，所述第一煙氣調溫裝置包括冷水調節閥和冷卻器。
3.一種炭黑溼法造粒的煙氣乾燥工藝，包括如權利要求1-2任一項所述炭黑溼法造粒乾燥系統，所述固氣分離裝置(A)承接反應爐生產出的含炭黑高溫煙氣，含炭黑高溫煙氣通過旋風分離器(Al)的煙氣入口進入旋風分離器後分離獲得固體炭黑和煙氣，其中，固體炭黑被分離下沉到旋風分離器底部的第一出料氣密閥(A2)，從第一出料氣密閥排出後通過風送管被輸送至造粒機(F);煙氣從旋風分離器上端的煙氣出口排出；其中一股煙氣在第一調節閥(BI)的控制下通過第一排氣管路(A3)由乾燥機(E)的煙氣入口進入乾燥機，用於加熱來自造粒機(F)的溼碳粒，使溼碳粒中的水分蒸發乾燥，乾燥後的碳粒由乾燥機的物料出口排出，乾燥後含水分的煙氣通過排氣風機(B3)由乾燥機的煙氣出口抽出；剩餘的煙氣在第二調節閥(B2)的控制下進入第二排氣管路(A4)，與第一排氣管路排出的含水分煙氣匯合後通過第一煙氣調溫裝置(C)的入口進入第一煙氣調溫裝置，將煙氣溫度降至250?270°C後由第一煙氣調溫裝置(C)的出口輸出送至袋濾器(Dl)，由袋濾器除塵後煙氣排放，袋濾器收集的固體炭黑通過第二出料氣密閥(D2)的控制，經過風送管輸送至造粒機(E)。
4.根據權利要求3所述的乾燥工藝，其特徵在於，乾燥機內煙氣的輸送方向與碳粒的輸送方向相反，煙氣由第一調節閥方向進入乾燥機後，向排氣風機的方向流動；碳粒由靠近所述排氣風機方向的物料入口進入，由靠近所述第一調節閥的物料出口排出。
【文檔編號】F26B21/14GK104231677SQ201410392760
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】王曉燕, 張建雄, 王春 申請人:山東華東橡膠材料有限公司