一种利用生物柴油生产炭黑的装置的制作方法

本实用新型属于炭黑生产技术领域，涉及一种利用生物柴油生产黑的装置。

背景技术：

目前国内油炉法生产炭黑用的原料油仅限于乙烯焦油、煤焦油、蒽油等煤化工或石油化工副产的原料油。普通的油炉法工艺所使用的上述原料油系列油品，属于资源型原材料，随着这些年来的开发和使用、资源量不断减少，不利于资源保护，并且这些资源类原材料的生产又受到环保政策法律法规的影响而减产或限产，时常不能满足供应，影响炭黑的正常生产，经试验发现，在不改变现有反应炉炉型的情况下，直接使用生物柴油代替煤焦油系列，生物柴油是以植物油脂和动物油脂等为原料，通过酸催化技术制成的生物性柴油燃料，是以榨油废渣和餐饮废油、即所谓的地沟油为原料加工而成的，在生产过程中因生物柴油密度低、轻馏分含量高，在进入到炭黑反应炉内部时，接近2000摄氏度的高温，使原料油燃烧殆尽，造成炭黑的收率极低，没有经济效益，因此，无法使用常规的油炉法工艺使用生物柴油生产炭黑。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无氧状态下对炭黑进行高温处理的装置和方法，降低炭黑的多环芳烃含量，提高环保指标，生产出多环芳烃更低的炭黑产品。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种利用生物柴油生产炭黑的装置，其特征在于：加热炉、蒸发冷却装置、气化回收装置、火房,所述蒸发冷却装置包括蒸发塔和冷凝器，冷凝器安装于蒸发塔上端出口处，所述气化回收装置包括气化塔、用于存储未被气化重质油的贮槽，贮槽与汽化塔底部连接，所述加热炉分为前半段的对流段和后半段的辐射段，所述对流段出口与蒸发塔中间部位连接，冷凝器出口与辐射段进口连接，辐射段出口与汽化塔连接；汽化塔上端出口于火房连接。

经过对生物柴油的馏分组成进行分析、以及试验证明：该油品在被加热到500-530℃时成为油气混合物，此状态下的油气混合物在1200℃的高温下不完全燃烧即可生成炭黑，与常规的油炉法工艺相比大幅降低了反应温度，炭黑收率正常。本实用新型不再采用油炉法炭黑生产工艺，研究设计出一套适宜于生物柴油首先被气化、然后反应生成炭黑的装置和方法，生产出从原料到成品都符合环保要求的炭黑。

优选的，加热炉与油罐连接，所述油罐上方设有用于冷却生物柴油的油冷器。

生物柴油进入油罐之前需要冷却，因为生物柴油具有不稳定性，所以，在生物柴油进入油罐之前，需要进行冷却，从而达到降低油温，保证系统正常运行的稳定性。

进一步，紧接油罐设有过滤器，所述过滤器设置在加热炉对流段入口前。

过滤器紧连油罐安装，过滤器采用高强度的楔形滤网，通过压差控制、定时控制自动清洗滤芯，可过滤掉生物柴油中的悬浮物、颗粒物等杂质，以保证生产炭黑过程中的准确安全性。

优选的，加热炉为管式加热炉。

管式加热炉是一种直接受热式加热设备长周期连续运转，不间断操作，管式加热炉的排烟温度可降低到100℃左右，实现烟气中含酸水蒸气的部分冷凝，且在回收烟气低温显热的同时，能回收部分含酸水蒸气的汽化潜热，进一步提高加热炉热效率，节约能源，便于管理。管式加热炉底部燃烧天然气提供热量，使辐射段和对流段的温度达到要求。

进一步的，双螺杆泵位于冷凝气出口与加热炉辐射段进口交接处。

塔底分离出的油由双螺杆泵送入加热炉的辐射段加热到430℃。

进一步的，贮槽正下方安装有油桶。

油桶安装于贮槽正下方，是为了方便把未被气化的重质油由气化塔底放入贮槽由再放入油桶12回收。

优选的，火房共有4座，每座火房内有8064个火嘴。

炭黑最终形成地是火房，共有4座，每座火房内有8064个火嘴，温度可达1200摄氏度，混合气经火嘴喷燃，经不完全燃烧反应生成炭黑，每个火嘴每小时可生成35克炭黑。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型研发出了一种利用生物柴油生产炭黑的装置，使动植物油脂和地沟油通过酸催化技术制成的生物性柴油燃料，不再采用油炉法炭黑生产工艺，研究设计出一套适宜于生物柴油首先被气化、然后反应生成炭黑的装置，生产出从原料到成品都符合环保要求的炭黑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种利用生物柴油生产炭黑的装置的流程示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-油罐2-油冷却器3-过滤器4-加热器5-油泵6-管式加热炉7-双螺杆泵8-蒸发塔9-冷凝器10-气化塔11-贮槽12-油桶13-火房。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

实施例1

一种利用生物柴油生产炭黑的装置，其特征在于：管式加热炉6、蒸发冷却装置、气化回收装置、火房13,所述蒸发冷却装置包括蒸发塔8和冷凝器9，冷凝器9安装于蒸发塔8上端出口处，所述气化回收装置包括气化塔10、用于存储未被气化重质油的贮槽11，贮槽11与汽化塔10底部连接，所述管式加热炉6分为前半段的对流段和后半部的辐射段，所述对流段出口与蒸发塔8中间部位连接，冷凝器9出口与辐射段进口连接，辐射段出口与气化塔10连接；气化塔10上端出口于火房13连接。

因生物柴油密度低、轻馏分含量高，在进入到炭黑反应炉内部时，接近2000摄氏度的高温，使原料油燃烧殆尽，造成炭黑的收率极低，没有经济效益，因此，无法使用常规的油炉法工艺使用生物柴油生产炭黑，所以使用管式加热炉6，管式加热炉6分为对流段和辐射段，管式加热炉6对流段的炉管温度通过热电偶和自控装置控制在160℃，生物柴油通过传导传热达到规定温度，到蒸发塔8后蒸发出水分，油水分离后，把水放掉，塔底分离出的油进入管式加热炉6的辐射段加热到430℃进入气化塔10，天然气在加热器4加热到530℃后进入气化塔10，油气在气化塔10被加热到500-530℃时成为油气混合物，此状态下的油气混合物进入燃烧室在1200℃的高温下不完全燃烧即可生成炭黑，与常规的油炉法工艺相比大幅降低了反应温度，炭黑收率正常。

实施例2

一种利用生物柴油生产炭黑的装置，其特征在于：管式加热炉6、蒸发冷却装置、气化回收装置、火房13,所述蒸发冷却装置包括蒸发塔8和冷凝器9，冷凝器9安装于蒸发塔8上端出口处，所述气化回收装置包括气化塔10、用于存储未被气化重质油的贮槽11，贮槽11与汽化塔10底部连接，所述管式加热炉6分为前半段的对流段和后半部的辐射段，所述对流段出口与蒸发塔8中间部位连接，冷凝器9出口与辐射段进口连接，辐射段出口与气化塔10连接；气化塔10上端出口于火房13连接。

首先开启油罐底部的油泵，使油缓流入管式炉对流段，点燃天然气燃烧炉对管式炉的辐射段进行加热，待辐射段温度达到430℃后，调整油的流量使管式炉内充满生物柴油，与此同时，另一端的天然气进入系统。

油冷却器2冷却后的生物柴油由油罐1经过滤器3过滤，由油泵5送入管式加热炉6的对流段，管式加热炉6对流段的炉管温度通过热电偶和自控装置控制在160℃，生物柴油通过传导传热达到规定温度，然后蒸发塔8蒸发水分，油落入塔底，从蒸发塔8出来的水蒸汽进入冷凝器9，通过间接冷凝水降温，蒸汽凝结为水，而水蒸气带走的少部分油属于轻馏分油脂，密度低于水，降温后成为固体漂浮于冷凝水表面，定期将水放出后，塔底分离出的油由双螺杆泵7送入管式加热炉6的辐射段，管式加热炉6的辐射段通过天然气燃烧进行加热，释放的热量通过辐射传热和对流传热传递给管式加热炉6炉管，再通过传导传热和对流传热传递给被加热的生物柴油，使辐射段的温度达到430℃，送至气化塔10气化，未被气化的重质油由气化塔底放入贮槽11，再放入油桶12回收。

同步地，天然气经载燃气加热器4加热到530℃后进入气化塔10与生物柴油的气化气一起经过混气总管送至火房13，每座火房13内有8064个火嘴，火嘴的孔径为1.0mm，混合气经火嘴喷燃，经不完全燃烧反应生成炭黑，每个火嘴每小时可生成35克炭黑，火房13共有4座，本实用新型中炭黑的生产能力为1.12吨/小时，该装置可年产环保型高纯度炭黑8000多吨。