一种炭黑生产的VOCs治理系统及其治理方法与流程

本发明属于炭黑技术领域，尤其涉及一种炭黑生产的vocs治理系统及其治理方法。

背景技术：

vocs(volatileorganiccompounds)挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于133.32pa、常压下沸点在50-260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。挥发性vocs的危害很明显，当环境中vocs浓度超过一定浓度时，在短时间内人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力，严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。vocs伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。

目前行业内多采用吸附法、洗涤法等处理vocs气体，选择吸附式处理vocs，不仅仅需要单位耗电，还需要不断更换吸附剂，吸附剂选择分子筛类型，需要定期更换，且分子筛的成本十分高昂，比如专利：cn110559805a采用大量的分子筛，在治理中需要不断的投入。如果使用洗油洗涤模式的，需要定期使用洗油冲洗，长期需要采购洗油完成，成本在长期递增；同时，洗油的使用存在很大的安全隐患。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种炭黑生产的vocs治理系统及其治理方法，该发明主要应用到炭黑生产过程中，包括：原料油入厂、原料的处理、原料油储存、原料油混合及配制等过程的vocs高效处理。可以满足环保各项指标的同时，安全稳定运行。

为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

一种炭黑生产的vocs治理系统，包括原料油储罐、氮封装置和废气处理装置，所述氮封装置包括通过管线依次连接的空压机、制氮机和压缩氮气储罐，所述压缩氮气储罐通过管线与原料油储罐的上部连接，所述废气处理装置包括通过管线依次连接的vocs混合气体引风机、vocs气体洗涤装置、vocs混合气冷却装置、炭黑尾气炉风机、尾气炉以及脱硫脱硝设备，所述vocs混合气体引风机的进口与原料油储罐连接，所述vocs气体洗涤装置还连接一下部水槽。

较佳的，所述原料油储罐中的原料温度控制在70-100℃，使得原料油储罐中低沸点的有机化合物挥发形成烃蒸汽。

较佳的，所述原料油储罐的上部安装有安全阀和压力表，来自压缩氮气储罐的氮气和去往vocs混合气体引风机的气体流量保持平衡，通过压力表显示控制在0～-30kpa。

较佳的，所述制氮机的设计制备流量为200-300m³/h，所述压缩氮气储罐内的压力保持0.7-0.8mpa。

较佳的，所述vocs气体洗涤装置为洗涤塔。

一种炭黑生产的vocs治理方法，包括以下步骤：

s1：氮气的制备

通过空压机把空气压缩，经过制氮机把空气中的氮气分离压缩后输送至压缩氮气储罐，工艺上实现连续制备氮气；

s2：氮封

将压缩氮气储罐中高压的氮气经管线送到原料油储罐的上部，通过阀门控制使得氮气作为封闭气，氮气为惰性气体，化学性质稳定，不会与vocs气体混合造成燃烧、爆炸；

s3：洗涤

通过vocs混合气体引风机抽取的原料油储罐中的vocs气体，输送至vocs气体洗涤装置中进行喷淋洗涤，vocs气体洗涤装置喷淋的水在通过下部水槽循环使用，循环的洗涤水使用一定周期后，洗涤水中含有低温冷却的有机溶液或者结晶物，把这些洗涤水收集，送到水处理厂或者焦油加工再循环加工；

s4：冷却

经过vocs气体洗涤装置洗涤后的vocs气体和氮气的混合气体，进入vocs混合气冷却装置中进行冷却，分离出混合气体中携带的水；

s5：焚烧

将经过vocs混合气冷却装置冷却后的混合气体通过炭黑尾气炉风机引入到尾气炉中焚烧，可燃部分作为了燃料燃烧，燃烧的热量应用到炭黑干燥，为炭黑干燥提供热量；

s6：脱硫脱硝

将上述尾气炉中产生的废气通到脱硫脱硝设备中进行脱硫脱销处理，达标合格后放空。

本发明的有益效果是：本发明利用惰性气体氮气保持原料油储罐内的压力平衡，同时在原料油储罐外抽气，把原料油产生的各类烃蒸气抽取，进行洗涤回收，冷却降温，然后充分利用炭黑生产的部分生产工艺把收集剩余的vocs气体到炭黑生产的尾气炉中800-950℃焚烧，提供炭黑干燥的热量。产生的废气经过脱硫、脱硝处理后，达标外排。本发明设置氮封装置避免了原料油储罐中vocs气体的外泄，通过洗涤和燃烧的两种方式结合对vocs气体进行处理，vocs治理效率高、工艺成本低且过程安全。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种炭黑生产的vocs治理系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种炭黑生产的vocs治理系统，包括原料油储罐1、氮封装置和废气处理装置，所述氮封装置包括通过管线依次连接的空压机2、制氮机3和压缩氮气储罐4，所述压缩氮气储罐4通过管线与原料油储罐1的上部连接，所述废气处理装置包括通过管线依次连接的vocs混合气体引风机5、vocs气体洗涤装置6、vocs混合气冷却装置8、炭黑尾气炉10风机9、尾气炉10以及脱硫脱硝设备11，所述vocs混合气体引风机5的进口与原料油储罐1连接，所述vocs气体洗涤装置6还连接一下部水槽7。

所述原料油储罐1中的原料温度控制在70-100℃，使得原料油储罐1中低沸点的有机化合物挥发形成烃蒸汽。

所述原料油储罐1的上部安装有安全阀和压力表，来自压缩氮气储罐4的氮气和去往vocs混合气体引风机5的气体流量保持平衡，通过压力表显示控制在0～-30kpa。

所述制氮机3的设计制备流量为200-300m³/h，所述压缩氮气储罐4内的压力保持0.7-0.8mpa，炭黑生产能力，单位年产20万吨产能配置，每小时设计产能为25吨，需要消耗原料为40吨，消耗设计储罐34m³，原料、辅料使用原则一备一用，单位小时消耗50m³。设计200-300m³/h的制氮设备完全满足生产需要。

所述vocs气体洗涤装置6为洗涤塔。

实施例2

一种炭黑生产的vocs治理方法，包括以下步骤：

s1：氮气的制备

通过空压机2把空气压缩，经过制氮机3把空气中的氮气分离压缩后输送至压缩氮气储罐4，工艺上实现连续制备氮气；

s2：氮封

将压缩氮气储罐4中高压的氮气经管线送到原料油储罐1的上部，通过阀门控制使得氮气作为封闭气，氮气为惰性气体，化学性质稳定，不会与vocs气体混合造成燃烧、爆炸；

s3：洗涤

通过vocs混合气体引风机5抽取的原料油储罐1中的vocs气体，输送至vocs气体洗涤装置6中进行喷淋洗涤，原料油储罐1中通入的氮气和vocs混合气体引风机5的气体流量保持平衡，vocs气体洗涤装置6喷淋的水在通过下部水槽7循环使用，循环的洗涤水使用一定周期后，洗涤水中含有低温冷却的有机溶液或者结晶物，把这些洗涤水收集，送到水处理厂或者焦油加工再循环加工；

s4：冷却

经过vocs气体洗涤装置6洗涤后的vocs气体和氮气的混合气体，进入vocs混合气冷却装置8中进行冷却，分离出混合气体中携带的水；

s5：焚烧

将经过vocs混合气冷却装置8冷却后的混合气体通过炭黑尾气炉10风机9引入到尾气炉10中焚烧，可燃部分作为了燃料燃烧，燃烧的热量应用到炭黑干燥，为炭黑干燥提供热量；

s6：脱硫脱硝

将上述尾气炉10中产生的废气通到脱硫脱硝设备11中进行脱硫脱销处理，达标合格后放空。

本发明在炭黑生产的工艺基础上，重新把vocs气体中的成分40-60％的回收，通过洗涤、冷却进行分离，然后剩余气体通过燃烧方式处理，燃烧释放的热量，用于炭黑的干燥，燃烧产生的废气进行脱硫、脱销处理，达标后外排。

与现有技术相比，采用本方案的vocs治理过程，完成一次性操作，整体过程只需要消耗电力设备，根据以上方案，单位消耗用电160-240kw/h，单位消耗用循环水3m³/7天。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。