[實用新型]一種等離子體裂解富甲烷氣制炭黑的工藝系統

有效

• 申請號: 201921155408.0
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN210367505U
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 趙國強;李軍;熊國焱;王光永;陳曉華;王莉;諶曉玲
• 申請（專利權）人: 西南化工研究設計院有限公司
• 主分類號: C09C1/48
• 分類號: C09C1/48
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

本實用新型公開一種等離子體裂解富甲烷氣制炭黑的工藝系統，解決現有技術原料烴利用率和炭黑收率均不理想的問題。本實用新型包括設有等離子體發生器的等離子體裂解器、旋風分離器、第一灰斗、布袋除塵器、第二灰斗、洗滌塔、PSA裝置、靜電除塵器、儲罐、輸液泵、第一過濾器、第二過濾器、干燥器、甲烷及氫氣混合氣輸送管、副產品氫氣外輸管和輸水管道。本實用新型結構簡單、設計科學合理，使用方便，能有效提高原料烴利用率和炭黑收率，同時還能副產清潔能源氫氣，而且無有害氣體排放，并可以減少炭黑廢水的排放，實現清潔生產，為我國富甲烷氣增值利用、炭黑技術升級提供技術支撐。

技術領域

本實用新型涉及煤化工、炭黑生產、排放氣綜合利用領域，具體涉及一種等離子體裂解富甲烷氣制炭黑的工藝系統。

背景技術

炭黑生產方法主要有不完全燃燒和熱裂解等方法。不完全燃燒法主要包括爐法和槽法。其中，油爐法和槽法的工藝成熟，是較為常用的生產炭黑的方法。盡管目前生產的炭黑品種已有上百個，但制備出具有高附加值(高導電性、高比表面積)炭黑的制備工藝還不成熟。熱裂解法主要包括熱裂法、乙炔法和等離子體法。熱裂法是一個不連續的制備炭黑方法，由于反應爐溫度較高，炭黑初級粒子在成核的過程中充分生長，所得的炭黑顆粒粒徑較大、團聚嚴重，無法得到較多的高結構炭黑。乙炔法的原理與熱裂法相似，但主要原料是乙炔氣體。乙炔法制備所得的炭黑結構高且導電性好(電阻率較低)，可廣泛用在抗靜電產品領域或者導電橡膠和塑料的制品中。乙炔法制備得到的炭黑主要用在干電池的生產中。等離子體法是通過等離子體發生器產生的熱量加熱反應爐，使其達到極高的溫度，使得原料烴(氣態烴、液態烴或固態烴)裂解來連續生產炭黑的方法。該方法具有溫度高，能量集中等優點，很適合創造炭黑的生成環境。

然而，現有技術生產炭黑的工藝系統中，普遍存在原料烴利用率低和炭黑收率低，以及排放氣體不達標，炭黑廢水排放大的問題。因此，設計一種等離子體裂解富甲烷氣制炭黑的工藝系統，以提高原料烴利用率和炭黑收率，避免有害氣體排放，同時減少炭黑廢水的排放，成為所屬技術領域技術人員亟待解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種等離子體裂解富甲烷氣制炭黑的工藝系統，解決現有技術原料烴利用率和炭黑收率均不理想的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種等離子體裂解富甲烷氣制炭黑的工藝系統，包括旋風分離器，第一灰斗，洗滌塔，PSA裝置，靜電除塵器，儲罐，輸液泵，第一過濾器，干燥器，甲烷及氫氣混合氣輸送管，副產品氫氣外輸管，輸水管道，以及設有等離子體發生器的等離子體裂解器；

所述甲烷及氫氣混合氣輸送管與所述等離子體裂解器的進口相連接用于為所述等離子體裂解器輸送甲烷及氫氣混合氣，所述等離子體發生器用于將所述甲烷及氫氣混合氣輸送管輸送入所述等離子體裂解器內的氫氣進行離子化而產生高溫，所述等離子體裂解器的底部出口與所述旋風分離器的進口通過管道連接，所述第一灰斗與所述旋風分離器的固體物料出口相連接用于收集炭黑產品；

所述旋風分離器的氣體物料出口通過管道與所述洗滌塔的底部進口相連接，所述洗滌塔的塔頂出口通過管道與所述PSA裝置的進口相連接，所述PSA裝置的產品氣出口與所述副產品氫氣外輸管相連接，所述PSA裝置的尾氣出口通過管道與所述甲烷及氫氣混合氣輸送管相連接以將所述PSA裝置排出的尾氣輸送至所述等離子體裂解器內；

所述洗滌塔的上部出口通過管道與所述靜電除塵器的進口相連接，所述靜電除塵器的氣體出口通過管道與所述洗滌塔的下部進口相連接，所述儲罐的頂部進口通過管道分別與所述洗滌塔的塔底出口和所述電除塵器的液體出口相連接，所述儲罐通過輸水管道分別與所述等離子體裂解器的下部冷卻水進口和所述洗滌塔的頂部工藝水進口相連接，所述輸液泵和所述第一過濾器均設于所述輸水管道上，并且所述輸液泵和所述第一過濾器順著水流方向依次分布，所述干燥器與所述第一過濾器的固體濾出物出口通過輸送履帶相連接用于將第一過濾器過濾出的固體濾出物干燥成炭黑產品。