一种炭黑分离系统及其生产系统的制作方法

本实用新型涉及炭素制备技术领域，具体而言，涉及一种炭黑分离系统及其生产系统。

背景技术：

碳黑又名炭黑，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10—3000m²/g，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。

一般在炭黑的生产工艺中，采用天然气高温裂解的方式，生成炭黑尾气中含有副产物水蒸气、二氧化碳和一氧化碳等，且尾气具有很高的温度。炭黑生产过程中存在尾气脱水不充分，且分离不彻底的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种炭黑分离系统，其将经过炭黑收集系统后的尾气通过依次设置的吸附脱水装置和气液分离脱水装置，使尾气中的水分得到充分的分离，有效组分得到回收利用，提高了炭黑的生产效率。

本实用新型的另一目的在于提供一种炭黑生产系统，其能够将炭黑尾气中的水分得到充分的脱除，将有效成分得到再利用，提高了原料利用率。

本实用新型是这样实现的：

一种炭黑分离系统，其包括第一尾气管路、收集系统、第二尾气管路、粉炭输送管路和尾气处理系统，收集系统包括多个袋滤器，每个袋滤器的进口均与第一尾气管路连通，每个袋滤器的底部出口均与粉炭输送管路连通，且每个袋滤器的顶部出口均与第二尾气管路连通，尾气处理系统包括吸附脱水装置和气液分离脱水装置，吸附脱水装置包括内填装有吸附剂且依次串联的多个吸附脱水塔，吸附脱水塔的进气口与第二尾气管路连通，吸附脱水塔的出气口与气液分离脱水装置的进气口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述收集系统还包括用于存储炭黑的粉炭储罐，粉炭储罐的进口与粉炭输送管路远离袋滤器的一端连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述袋滤器上均设置有用于吹扫的炭黑粉末的反吹风机。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述气液分离脱水装置包括冷却装置和汽水分离器，冷却装置的进气口与吸附脱水塔的出气口连通，冷却装置的出气口与汽水分离器的进口连通，冷却装置上设置有供冷却水进出的进水口和出水口。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述冷却装置包括喷淋塔和尾气冷却器,喷淋塔的进气口与吸附脱水装置的出气口连通，喷淋塔的出气口与尾气冷却器的进气口连通，尾气冷却器的出气口与汽水分离器的进口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述冷却装置还包括与喷淋塔的塔底出水口和尾气冷却器的底部出水口均连通的第一冷却水储槽，喷淋塔的进水口与第一冷却水储槽通过第一循环水管连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述喷淋塔自上而下设置有多个进水口，每个进水口均与第一冷却水储槽连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述尾气冷却器包括依次设置的一级尾气冷却器和二级尾气冷却器，一级尾气冷却器和二级尾气冷却器均具有底部出水口、冷却水进口和冷却水出口，一级尾气冷却器和二级尾气冷却器的底部出水口均与第一冷却水储槽连通，冷却装置还包括第二冷却水储槽、冷冻机组和用于存储冷冻水的冷冻水罐，第二冷却水储槽的出水口通过第二循环水管与一级尾气冷却器的冷却水进口连通，冷冻水罐与冷冻机组连通，且冷冻水罐的出水口通过第三循环水管与二级尾气冷却器的冷却水进口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述一级尾气冷却器的冷却水进口与冷冻水罐的进水口均与循环水总管连通。

一种炭黑生产系统，包括上述炭黑分离系统和反应系统，反应系统与第一尾气管路连通。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的炭黑分离系统，将尾气通过收集系统中的袋滤器将炭黑收集，并将气体再通过尾气处理系统中的吸附脱水装置和气液分离脱水装置的处理，使脱水的效果更加理想。气液分离脱水装置通过冷却装置将尾气中的水蒸气液化，再通过汽水分离器使水分和尾气中的有效气体得到分离，使尾气中的水分得到充分的脱除，并使尾气的中的有效组分得到回收利用，提高了炭黑的生产效率。本实用新型提供的炭黑生产系统包括上述炭黑分离系统，其能够将炭黑尾气中的水分得到充分的脱除，将有效成分再利用，提高了原料利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的炭黑分离系统的结构示意图；

图2是图1中收集系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施方式提供的吸附脱水装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施方式提供的气液分离脱水装置的结构示意图；

图5是图4中喷淋塔的结构示意图；

图6是图4中汽水分离器的结构示意图。

图标：100-炭黑分离系统；110-收集系统；120-吸附脱水装置；130-气液分离脱水装置；140-尾气处理系统；112-进口；114-出口；142-进气口；W1-塔底出水口；W2-底部出水口；W3-底部出水口；W4-底部出水口；W5-进水口；W6-冷却水进口；W7-冷却水出口；W8-冷却水进口；W9-冷却水出口；W10-进水口；A0-进气口；A1-出气口；A2-进气口；A3-出气口；A4-进气口；A5-出气口；A6-进气口；A7-出气口；A8-进口；A9-出口；G1-第一循环水管；G2-第二循环水管；G3-第三循环水管；G4-循环管路；G5-连通管路；V1-第一冷却水储槽；V2-第二冷却水储槽；V3-冷冻水罐；L1-冷冻机组；T1-吸附脱水塔；T2-喷淋塔；C1-一级尾气冷却器；C2-二级尾气冷却器；F1-汽水分离器；132-填料层；134-喷淋管路；136-喷淋口；180-第一尾气管路；150-第二尾气管路；160-袋滤器；162-底部出口；164-进口；166-顶部出口；170-粉炭储罐；172-进口；190-粉炭输送管路。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种炭黑分离系统100，其包括第一尾气管路180、收集系统110、第二尾气管路150和尾气处理系统140，第一尾气管路180与收集系统110的进口112相连，第二尾气管路150与收集系统110的出口114相连，且第二尾气管路150与尾气处理系统140的进气口142相连。

具体地，请参照图2，收集系统110包括粉炭输送管路190和多个袋滤器160，每个袋滤器160的进口164均与第一尾气管路180连通，每个袋滤器160的底部出口162均与粉炭输送管路190连通，且每个袋滤器160的顶部出口166均与第二尾气管路150连通。尾气由第一尾气管路180进入收集系统110，经过多个袋滤器160将尾气中的炭黑分离出来，经过处理后的尾气进入后续尾气处理系统140。需要说明的是，袋滤器160与一般袋滤器的结构和原理均相同，均是将含尘气体穿过袋状滤布，除去其中的尘粒。

进一步地，收集系统110还包括用于存储炭黑的粉炭储罐170，粉炭储罐170的进口172与粉炭输送管路190远离袋滤器160的一端连通。将收集系统110分离出的炭黑产品进行收集，方便后续的处理。袋滤器160上均设置有用于吹扫的炭黑粉末的反吹风机(图未示)，采用反吹风机定期使袋滤器160中的炭黑颗粒通过粉炭输送管路190进入粉炭储罐170，同时避免了炭黑堵塞袋滤器160和粉炭输送管路190，提高了袋滤器160的使用寿命。需要说明的是，经过收集系统110后尾气中的炭黑得到分离，尾气中主要含有水蒸气、一氧化碳和二氧化碳等。

请结合图2和图3，尾气处理系统140包括吸附脱水装置120和气液分离脱水装置130，吸附脱水装置120包括内填装有吸附剂且依次串联的多个吸附脱水塔T1，吸附脱水塔T1的进气口A0与第二尾气管路150连通，吸附脱水塔T1的出气口A1与气液分离脱水装置130的进气口A2连通。将经过收集系统110的尾气首先经过吸附脱水装置120上的吸附脱水塔T1对水蒸气进行吸收后进入气液分离脱水装置130将水分分离出来，便于回收利用有效气体一氧化碳和二氧化碳。

进一步地，气液分离脱水装置130包括冷却装置和汽水分离器F1，吸附脱水塔T1的出气口A1与冷却装置的进气口A2连通，冷却装置的出气口A7与汽水分离器F1的进口A8连通，冷却装置上设置有供冷却水进出的进水口和出水口。具体地，冷却装置采用循环冷却水作为冷却介质，尾气首先经过冷却装置降温后，使水蒸气液化，再进入汽水分离器F1分离出液态水，有效组分一氧化碳和二氧化碳返回再利用。

需要说明的是，采用蒽油为原料生产炭黑，经过收集系统110的炭黑尾气主要含有水蒸气、一氧化碳和二氧化碳等，需要将水蒸气去除，再将有效组分一氧化碳和二氧化碳进行回收利用。炭黑尾气处理系统140通过将尾气通过多个吸附脱水塔T1，使尾气中的水蒸气在吸附塔中得到初步吸收，再通过冷却装置进行降温后使水蒸气液化，最后通过汽水分离器F1再次分离出水分，使有效组分一氧化碳和二氧化碳得到回收利用，提高了原料的利用率，和整个炭黑生产设置的炭黑产率。

优选地，每个吸附脱水塔T1的吸附填料为有分子筛，分子筛作为吸附填料可以有效的吸附尾气中的水蒸气，经过多个吸附脱水塔T1的吸附分离后，尾气中的水蒸气的含量显著降低，有利于提高后续气液分离脱水装置130对水分的脱除率。

需要说明的是，在其他实施方式中，吸附脱水塔T1的吸附填料可以为其他品种，如活性炭、氧化铝或细孔硅胶等。也可以在吸附脱水塔T1塔顶和塔底分别装填有不同的填料。

进一步地，冷却装置包括喷淋塔T2和尾气冷却器,喷淋塔T2的进气口A2与吸附脱水装置120的出气口A1连通，喷淋塔T2的出气口A3与尾气冷却器的进气口A4连通，尾气冷却器的出气口A7与汽水分离器F1的进口A8连通。喷淋塔T2对尾气起到初步的降温作用，再经过尾气冷却器将尾气进一步降温，使尾气中的水蒸气液化，提高了水分的脱除率，从而提高了尾气处理装置的分离效率，使经分离的尾气中的有效组分更加纯净。

进一步地，上述冷却装置还包括与喷淋塔T2的塔底出水口W1和尾气冷却器的底部出水口W2均连通的第一冷却水储槽V1，喷淋塔T2的进水口W5与第一冷却水储槽V1通过第一循环水管G1连通。由于炭黑的尾气的温度很高，喷淋塔T2对尾气初步降温时采用的冷却介质温度不宜过低，经过喷淋塔T2和尾气冷却器的循环水的温度有所升高，将这部分循环水存储于第一冷却水储槽V1中作为喷淋塔T2的冷却介质便于对尾气进行初步的冷却。

进一步地，上述喷淋塔T2自上而下设置有多个进水口W5，每个进水口W5均与第一冷却水储槽V1连通。多个进水口W5的设置提高了喷淋塔T2的工作效率，将尾气经过多个喷淋口136的降温，再进入冷却装置使水蒸气得到充分的液化。

具体地，请参照图4，喷淋塔T2的每个进水口W5的冷却介质均来自同一管路，对应每一个进水口W5设置一个喷淋管路134,每个喷淋管路134上均设置有多个喷淋口136，在喷淋管路134的下方设置有填料层132，尾气和冷却水在填料层132充分接触，提高了传热效率，使尾气的温度显著降低，进入后续的尾气冷却器。

具体地，通过经过冷却装置后冷却后的尾气由液态水、一氧化碳和二氧化碳组成，需要将液态水脱除，将有效组分一氧化碳和二氧化碳回收。请参照图5，汽水分离器F1利用风机的作用，使气体螺旋式向上运动，由于液态水重力的作用，沉积下来，气体从汽水分离器F1的出口A9输出，而液态水从汽水分离器F1的底部出水口W4进入第一冷却水储槽V1。汽水分离器F1的进出口方向也可以设置为上方进入下方输出，可以通过风机控制气体的流向均可使气体和液态水得到分离，具体的工作原理与现有的汽水分离器的工作原理相同。

进一步地，请再次参照图3，尾气冷却器包括依次设置的一级尾气冷却器C1和二级尾气冷却器C2，一级尾气冷却器C1具有底部出水口W2、冷却水进口W6和冷却水出口W7，二级尾气冷却器C2具有底部出水口W3、冷却水进口W8和冷却水出口W9。具体地，一级尾气冷却器C1和二级尾气冷却器C2的底部出水口W3均与第一冷却水储槽V1连通，冷却装置还包括第二冷却水储槽V2、冷冻机组L1和用于存储冷冻水的冷冻水罐V3，第二冷却水储槽V2的出水口通过第二循环水管G2与一级尾气冷却器C1的冷却水进口W6连通，冷冻水罐V3与冷冻机组L1通过循环管路G4连通，且冷冻水罐V3的出水口通过第三循环水管G3与二级尾气冷却器C2的冷却水进口W8连通。

需要说明的是，将尾气冷却器设置为一级尾气冷却器C1和二级尾气冷却器C2，且一级尾气冷却器C1和二级尾气冷却器C2的冷却介质的温度不同，一级尾气冷却器C1的冷却介质来自一般的循环冷却水，而二级尾气冷却器C2的冷却介质来自经过冷冻机组L1降温的冷冻水，将过两次冷却后尾气中的水蒸气充分的液化，再进入后续的汽水分离器F1，提高了汽液的分离效率。另外，冷冻机组L1主要由制冷压缩机组成，工作原理与现有的冷冻机组L1的相同，利用制冷蒸气借助制冷压缩机对循环冷却水进行降温。

进一步地，上述二级尾气冷却器C2的冷却水出口W9与冷冻水罐V3的进水口W10连通。一级尾气冷却器C1的冷却水进口W6与冷冻水罐V3的进水口W10均通过连通管路G5与循环水总管连通。一级尾气冷却器C1的冷却水出口W7与循环水总管连通，或者将从一级尾气冷却器C1的冷却水出口W7输出的冷却水进行排放。这样的循环设置提高了冷却水的利用率，达到了节约用水的目的，一定程度上降低了生产成本。

需要说明的是，循环水总管与大的储水系统相连，将该储水系统中的循环冷却水引入炭黑尾气处理系统140作为冷却介质。另外第一循环水管G1、第二循环水管G2、第三循环水管G3等循环管路上均设置有循环水泵，可以为并联的循环水泵组，也可以是串联的循环水泵组，根据所属管路所需的功率进行设置。

本实施例还提供一种炭黑生产系统，包括上述炭黑分离系统100。经过炭黑尾气处理系统140分离的尾气中主要含有一氧化碳和二氧化碳，将这部分气体进行回收再利用，有效提高了原料的利用率和炭黑的转化率，一定程度上降低了生产成本。

综上所述，本实用新型提供了一种炭黑分离系统100，其通过收集系统110将尾气中的炭黑颗粒进行收集，并将处理后的尾气通过多个吸附脱水塔T1，使尾气中的水蒸气在吸附塔中得到初步吸收，再通过冷却装置进行降温后使水蒸气液化，最后通过汽水分离器F1再次分离出水分，使有效组分一氧化碳和二氧化碳得到回收利用，提高了原料的利用率，和整个炭黑生产设置的炭黑产率；将喷淋塔T2和冷却装置内的冷却水收集在第一冷却水储槽V1中作为喷淋塔T2的冷却介质便于对尾气进行初步的冷却，实现了多部冷却降温的目的；将尾气冷却器设置为一级尾气冷却器C1和二级尾气冷却器C2，且一级尾气冷却器C1和二级尾气冷却器C2的冷却介质的温度不同，将过两次冷却后尾气中的水蒸气充分的液化，再进入后续的汽水分离器F1，提高了汽液的分离效率。本实用新型还提供了一种炭黑生产系统，其包括上述炭黑分离系统100，经过炭黑尾气处理系统140分离的尾气中主要含有一氧化碳和二氧化碳，将这部分气体进行回收再利用，有效提高了原料的利用率和炭黑的转化率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。