一种废润滑油制炭黑系统的制作方法

本实用新型涉及危废处理领域，特别是涉及一种废润滑油制炭黑的处理系统及其工艺方法。

背景技术：

在工业设备中大量使用润滑油，润滑油具有减摩抗磨，降低摩擦阻力以节约能源，减少磨损以延长机械使用寿命，提高经济效益，冷却和密封的作用。但是润滑油在使用过程中由于高温、机械的挤压、氧化作用会逐渐变质，并且在使用过程中，摩擦产生的金属粉末、从外界进入油中的水分和杂质，也会对油的氧化起催化作用，润滑油的颜色逐渐变深，酸值上升，并且会产生沉淀物、油泥、漆膜，这些物质在沉积在摩擦部件的表面、润滑油流通的孔道和滤清器上，会引起机器的各种故障。在酸性物质和过氧化物的共同作用下，金属腐蚀加快，长期在高温作用下的润滑油会逐渐碳化、沥青逐渐质化，因此使用一定时间后的润滑油需要更换，否则会影响机器的工作寿命。

目前，废润滑油处理方法主要有丢弃、通路油化、焚烧和润滑油再生工艺。丢弃会造成生态环境污染，影响人类生存健康；通路油化是将废油喷洒在容易扬尘的道路上，利用其粘合作用把尘土黏住，起到防尘作用，但是也会造成环境污染；焚烧即是把废润滑油当成燃料来用，但是燃烧产生的烟气中含有重金属氧化物和由于燃烧不完全而产生的多环芳烃氧化物造成空气污染，并对人体的健康造成严重危害。废油资源化是目前废油处理常用的一种工艺，采用蒸馏、溶剂处理、加氢处理将废油分解成轻油(燃料油)、基础油和炭黑残渣，虽然此方法资源化利用程度大，行业内认可，但是工艺流程长，运维成本高，设备投资回收期长。

等离子体是由完全或部分电离的导电气体组成，气体在外力的作用下发生电离，产生数量相等、电荷相反的电子，粒子和自由基之间又复合成原子和分子，总体呈电中性。等离子体中含有大量的电子和未成对的活性基粒子，具有强烈的催化作用，能将废润滑油中的碳碳键、碳氢键、碳氧键打断，生成稳定的、简单的小分子。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种利用等离子体处理废润滑油制炭黑的处理系统，提高了废润滑油资源利用率。

鉴于以上情况，本实用新型提出了一种废润滑油制炭黑系统，包括：废润滑油循环单元、等离子反应单元、气体处理单元和炭黑干燥单元，所述废润滑油循环单元与所述等离子反应单元相连接，所述等离子反应单元与所述气体处理单元相连接，所述气体处理单元与所述炭黑干燥单元相连接；

所述废润滑油循环单元用于存储及向等离子反应单元输送废润滑油，所述等离子反应单元用于制备等离子体并与废润滑油发生反应，所述气体处理单元用于分离等离子反应单元产出的三相混合物然后将待干燥的炭黑输送至炭黑干燥单元，所述炭黑干燥单元用于对待干燥的炭黑进行干燥。

优选地，所述废润滑油单元包括油罐、输送油泵、回油泵和冷凝器，所述油罐顶部设置有进油口，所述油罐通过输送油泵连接至等离子反应单元，所述等离子反应单元依次通过回油泵和冷凝器与油罐的回流口相连；废润滑油由输送油泵自油罐输送至等离子反应单元的反应器中进行至炭黑反应，未反应完的废润滑油通过回油泵输送至冷凝器经过冷却后进入油罐中与未参与反应的废润滑油进行混合后再由输送油泵送至等离子反应单元的反应器进行制炭黑反应。

优选地，所述等离子反应单元包括反应器、等离子体炬、等离子电源、制氮机和等离子水冷却系统，所述反应器是废润滑油在其利用等离子体炬的活性粒子制炭黑的反应空间，其气相体积：液相体积为5：1～11：3，其气相在其停留时间为1～5s，反应器的长径比3：1～6：1，所述反应器与所述输送油泵相连且位于反应器连接处的废润滑油进口设置有若干雾化喷嘴，所述雾化喷嘴在同一圆周上均布布置，布置的数量为3～8个，布置层数为1～2层，所述雾化喷嘴用于将废润滑油雾化；所述等离子体炬分别与等离子电源和制氮机相连，所述制氮机用于生成氮气并向等离子体炬输送，所述等离子电源用于向等离子体炬供电，所述等离子体炬垂直布置于反应器的顶端，所述等离子体炬通过电场力作用将氮气离解生成等离子体，雾化后的废润滑油与等离子体炬电离后的等离子体进行反应生成三相混合物；雾化后的废润滑油与等离子体炬电离出来的等离子体进行直接接触，废润滑油在等离子体中的活性粒子，高温作用下，快速的发生脱氢反应，废润滑油中的氢元素反应生成氢气和水，氧元素反应除了生成水以外还生成一氧化碳，碳元素少部分生成一氧化碳外还产生甲烷，大部分的碳元素生成炭黑；未被反应完的废润滑油流入反应器的液相空间，通过废润滑油的循环系统的回油泵再经过冷凝器冷却后进入油罐进行循环制炭黑。

所述等离子水冷却系统包括制冷机和循环水泵，所述制冷机通过循环水泵连接至等离子体炬，所述等离子水冷却系统用于冷却等离子体炬；制冷机水箱内的去离子水在制冷机的冷却盘管冷却后由循环水泵泵入到等离子体炬内对等离子体炬的阴阳极进行冷却，冷却后的热水自流于制冷机的水箱进行循环利用。等离子引弧方式可采用接触引弧或者高压引弧的方法；等离子电源的电压可采用400～800vdc可调，电流100～300a连续可调，电源的电气拓扑结构采用整流变压器、三相全桥整流和若干个igbt斩波整流单元并联结构。

优选地，所述气体处理单元包括旋风除尘器，所述旋风除尘器与所述反应器生成的三相混合物的输送管路切向连接，所述旋风除尘器用于三相混合物进行分离，所述旋风除尘器连接至炭黑干燥单元；

优选地，所述炭黑干燥单元包括燃烧室、燃烧器和干燥器，所述干燥器固定设置于燃烧室内上方，所述燃烧室连接有天然气管且连接处设置有燃烧器；气体处理单元分离的炭黑输送至干燥器中进行干燥，干燥的热源采用天然气，天然气通过燃烧器的燃烧产生高温烟气，高温烟气对干燥器的外壳进行加热，将干燥器的炭黑加热至140～250℃，炭黑中的水分和油分将挥发出来，干燥完的炭黑达到n330的标准进行外卖，可以用作轮胎、滚筒外层、胶管表层、各种橡胶制品以及各种抵挡着色产品。天然气燃烧器采用长明火燃烧器，燃烧产生的烟气经过干燥器换热后由烟囱排放至大气中。

优选地，所述油罐内设置有过滤提篮，所述过滤提篮位于进油口正下方，所述过滤提篮用于过滤废润滑油中的大颗粒杂质，当废润滑油输送至过滤提篮时，由过滤提篮除去废润滑油中的杂质，如金属颗粒、结块的沥青质、大的尘粒。

优选地，所述燃烧器为低氮燃烧器，所述干燥器包括但不限于螺旋式干燥器、耙式干燥器和回转窑，若采用回转窑，则回转窑的放置倾斜度为5°～15°。

优选地，所述气体处理单元还包括气液分离器和吸附器，所述旋风除尘器依次与气液分离器和吸附器相连，所述气液分离器和吸附器均与所述炭黑干燥单元相连，所述气液分离器与所述吸附器相连接，所述气液分离器和吸附器均连接至所述炭黑干燥单元的燃烧器；从等离子反应单元输送的有炭黑的气体切向进入旋风除尘器，炭黑在离心力的作用下与气体进行分离，粒径＞5微粒以上的炭黑在重力作用输送至炭黑干燥单元的干燥机内进行干燥；粒径≤5微米的炭黑在气体夹带下进入气液分离器，气液分离器对气体中的水分和油分进行分离，应用聚集原理将水雾和油雾聚集成大颗粒在重力的作用下与气体分离出来，送入到炭黑干燥单元的燃烧器作为燃料；去除水分和油分的气体输送至吸附器对气体中的小粒径炭黑进行吸附，除对小粒径炭黑进行吸附外，还对气体中的硫化物和氮氧化物进行吸附，吸附完后的气体送入到炭黑干燥单元的燃烧室作为燃料利用；吸附器中的吸附介质采用沸石、具有氧化铁颗粒的吸附剂和活性炭进行分层放置，其比例为1：0.5：(2～4)。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：将等离子体中的活性粒子应用于废润滑油制炭黑，提高了废润滑油资源利用率；废润滑油循环利用制备炭黑，提高了炭黑的产生率；气液分离后的油和吸附器吸附后的油用作燃烧室的燃料，提高了废油利用率。

附图说明

附图1为本实用提出的废润滑油制炭黑系统的设备连接示意图。

图中1为油罐，2为输送油泵，3为冷凝器，4为回油泵，5为反应器，6为等离子体炬，7为等离子电源，8为循环水泵，9为制冷机，10为旋风除尘器，11为干燥器，12为燃烧室，13为燃烧器，14为制氮机，15为气液分离器，16为吸附器。

具体实施方式

为使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，为本实用新型提出了一种废润滑油制炭黑系统，包括：

废润滑油循环单元、等离子反应单元、气体处理单元和炭黑干燥单元，废润滑油单元包括油罐1、输送油泵2、回油泵4和冷凝器3，油罐1顶部设置有进油口，油罐1通过输送油泵2连接至等离子反应单元，等离子反应单元依次通过回油泵4和冷凝器3与油罐1的回流口相连；油罐1内设置有过滤提篮，过滤提篮位于进油口正下方，过滤提篮用于过滤废润滑油中的大颗粒杂质，当废润滑油输送至过滤提篮时，由过滤提篮除去废润滑油中的杂质，如金属颗粒、结块的沥青质、大的尘粒；废润滑油由输送油泵2自油罐1输送至等离子反应单元的反应器5中进行至炭黑反应，未反应完的废润滑油通过回油泵4输送至冷凝器3经过冷却后进入油罐1中与未参与反应的废润滑油进行混合后再由输送油泵2送至等离子反应单元的反应器5进行制炭黑反应。

等离子反应单元包括反应器5、等离子体炬6、等离子电源7、制氮机14和等离子水冷却系统，所述反应器5是废润滑油在其利用等离子体炬6的活性粒子制炭黑的反应空间，其气相体积：液相体积为11：3，其气相在其停留时间为3s，反应器5的长径比4：1，所述反应器5与所述输送油泵2相连且位于反应器5连接处的废润滑油进口设置有若干雾化喷嘴，所述雾化喷嘴在同一圆周上均布布置，布置的数量为8个，布置层数为2层，所述雾化喷嘴用于将废润滑油雾化；所述等离子体炬6分别与等离子电源7和制氮机14相连，所述制氮机14用于生成氮气并向等离子体炬6输送，所述等离子电源7用于向等离子体炬6供电，所述等离子体炬6垂直布置于反应器5的顶端，所述等离子体炬6通过电场力作用将氮气离解生成等离子体，雾化后的废润滑油与等离子体炬6电离后的等离子体进行反应生成三相混合物；雾化后的废润滑油与等离子体炬6电离出来的等离子体进行直接接触，废润滑油在等离子体中的活性粒子，高温作用下，快速的发生脱氢反应，废润滑油中的氢元素反应生成氢气和水，氧元素反应除了生成水以外还生成一氧化碳，碳元素少部分生成一氧化碳外还产生甲烷，大部分的碳元素生成炭黑；未被反应完的废润滑油流入反应器5的液相空间，通过废润滑油的循环系统的回油泵4再经过冷凝器3冷却后进入油罐1进行循环制炭黑；

等离子水冷却系统包括制冷机9和循环水泵8，所述制冷机9通过循环水泵8连接至等离子体炬6，所述等离子水冷却系统用于冷却等离子体炬6；制冷机9水箱内的去离子水在制冷机9的冷却盘管冷却后由循环水泵8泵入到等离子体炬6内对等离子体炬6的阴阳极进行冷却，冷却后的热水自流于制冷机9的水箱进行循环利用。等离子引弧方式可采用接触引弧或者高压引弧的方法；等离子电源7的电压可采用400～800vdc可调，电流100～300a连续可调，电源的电气拓扑结构采用整流变压器、三相全桥整流和若干个igbt斩波整流单元并联结构。

气体处理单元包括旋风除尘器10、气液分离器15和吸附器16，所述旋风除尘器10与所述反应器5生成的三相混合物的输送管路切向连接，所述旋风除尘器10用于三相混合物进行分离，所述旋风除尘器10连接至炭黑干燥单元；所述旋风除尘器10还依次与气液分离器15和吸附器16相连，所述气液分离器15和吸附器16均与所述炭黑干燥单元相连，所述气液分离器15与所述吸附器16相连接，所述气液分离器15和吸附器16均连接至所述炭黑干燥单元的燃烧器13；从等离子反应单元输送的有炭黑的气体切向进入旋风除尘器10，炭黑在离心力的作用下与气体进行分离，粒径＞5微粒以上的炭黑在重力作用输送至炭黑干燥单元的干燥机内进行干燥；粒径≤5微米的炭黑在气体夹带下进入气液分离器15，气液分离器15对气体中的水分和油分进行分离，应用聚集原理将水雾和油雾聚集成大颗粒在重力的作用下与气体分离出来，送入到炭黑干燥单元的燃烧器13作为燃料；去除水分和油分的气体输送至吸附器16对气体中的小粒径炭黑进行吸附，除对小粒径炭黑进行吸附外，还对气体中的硫化物和氮氧化物进行吸附，吸附完后的气体送入到炭黑干燥单元的燃烧室12作为燃料利用；吸附器16中的吸附介质采用沸石、具有氧化铁颗粒的吸附剂和活性炭进行分层放置，其比例为1：0.5：3。

炭黑干燥单元包括燃烧室12、低氮燃烧器13和螺旋式干燥器11，所述螺旋式干燥器11固定设置于燃烧室12内上方，所述燃烧室12连接有天然气管且连接处设置有低氮燃烧器13；气体处理单元分离的炭黑输送至干螺旋式燥器11中进行干燥，干燥的热源采用天然气，天然气通过低氮燃烧器13的燃烧产生高温烟气，高温烟气对螺旋式干燥器11的外壳进行加热，将螺旋式干燥器11的炭黑加热至190℃，炭黑中的水分和油分将挥发出来，干燥完的炭黑达到n330的标准进行外卖，可以用作轮胎、滚筒外层、胶管表层、各种橡胶制品以及各种抵挡着色产品，燃烧产生的烟气经过螺旋式干燥器11换热后由烟囱排放至大气中。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。