[發(fā)明專利]用于從工藝廢氣流中去除顆粒物質(zhì)的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010931476.2
• 申請(qǐng)日: 2016-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN112057995A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉塞爾·韋勃;羅德尼·泰勒;丹尼爾·霍恩;拉爾夫·博格斯特拉斯塞爾;唐尼·盧比埃雷;凱·施密特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 歐勵(lì)隆工程炭公司
• 主分類號(hào): B01D49/00
• 分類號(hào): B01D49/00;B01D53/50;B01D53/78;B01D53/86;C09C1/48;C09C1/50
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 趙赫;李新娜

本發(fā)明公開了用于減少來(lái)自炭黑工藝的廢氣中的顆粒物質(zhì)含量的系統(tǒng)和方法。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2016年8月10日、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01680047893.2且發(fā)明名稱為“用于從工藝廢氣流中去除顆粒物質(zhì)的方法和系統(tǒng)”的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，并且本申請(qǐng)要求享有申請(qǐng)?zhí)枮?2/205146的美國(guó)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。

背景技術(shù)

硫氧化物(例如SO₂)存在于許多金屬精煉和化學(xué)工廠排放的廢氣中以及來(lái)自通過(guò)化石燃料的燃燒發(fā)電的發(fā)電廠的煙氣(例如廢氣)中。控制硫氧化物排放到大氣中造成的空氣污染變得日益迫切。去除廢氣中硫氧化物的另一個(gè)動(dòng)機(jī)是回收排放到大氣中而損失的硫值。然而，相對(duì)于其所含有的硫的量而言，這些廢氣的大的體積可能使得從這些氣體中去除或回收硫化合物很昂貴。另外，盡管最終從可回收的硫獲得的可能副產(chǎn)物如元素硫和硫酸作為基本原料具有幾乎不受限制的市場(chǎng)，但它們的銷售價(jià)格相對(duì)較低。因此，需要高效和低成本的去除和回收工藝。

在美國(guó)和其他地方，越來(lái)越多的立法努力限制與炭黑生產(chǎn)有關(guān)的廢氣中的硫氧化物的量。炭黑(也稱為乙炔黑、槽黑、爐黑、燈黑、氣黑和熱炭黑)是具有高表面積/體積比的準(zhǔn)晶碳的形式。根據(jù)年度噸位，炭黑位居全世界制造的工業(yè)化學(xué)品的前50位。在2014年，炭黑的總產(chǎn)量約為16,144,000公噸。炭黑最常見的用途是作為顏料(例如在塑料、涂料和油墨中)和作為輪胎和其他橡膠制品中的補(bǔ)強(qiáng)填料。

炭黑可以通過(guò)在大型爐內(nèi)使烴類(例如芳香族烴油、礦物油、植物油、天然氣、乙炔等)與氧氣燃燒來(lái)制造。通過(guò)改變烴和空氣的量，可以改變爐的內(nèi)部溫度，這使得可以控制生產(chǎn)的炭黑的顆粒尺寸和顆粒連接。

炭黑生產(chǎn)工藝?yán)缈梢园l(fā)生在炭黑工藝模塊中，所述炭黑工藝模塊可以使用具有燃燒器或燃燒室和隨后的反應(yīng)器的爐反應(yīng)器。諸如烴氣體流或液體流(例如天然氣、液態(tài)烴等)的燃燒氣體進(jìn)料流可以與氧化劑進(jìn)料氣體流(例如空氣或氧氣)在燃燒器部分中燃燒以產(chǎn)生熱的燃燒氣體，然后熱的燃燒氣體可以通過(guò)爐的反應(yīng)器部分。在爐的反應(yīng)器部分中，烴原料可暴露于熱的燃燒氣體。部分原料可以燃燒，其余部分可以分解形成炭黑、氫氣和其他氣體產(chǎn)品。然后可以使反應(yīng)產(chǎn)物驟冷，并且可以將得到的炭黑和還原廢氣混合物輸送到袋式收集器或其他過(guò)濾系統(tǒng)，因此可以將炭黑內(nèi)容物從還原廢氣(也稱為尾氣)中分離出來(lái)。可以將回收的炭黑精制成可銷售的產(chǎn)品，例如通過(guò)粉碎和濕法造粒。然后干燥的丸粒可以從干燥器輸送到大容量?jī)?chǔ)存器或進(jìn)行其他處理。

在炭黑工藝模塊中產(chǎn)生的廢氣也可以受可適用的空氣質(zhì)量控制或要求的限制。廢氣排放已經(jīng)使用火炬(flare)排放而非直接排放。還原廢氣可包含可燃?xì)怏w組分，這意味著還原廢氣可以輸送到燃燒器或鍋爐用于能量產(chǎn)生、熱回收或焚化(例如，進(jìn)一步燃燒)。在炭黑分離之后和任何后處理之前，還原廢氣的組成可根據(jù)產(chǎn)生的炭黑的等級(jí)和其他工藝參數(shù)而變化。來(lái)自炭黑制造的還原廢氣可包括以下一種或多種的組合：顆粒物質(zhì)、碳氧化物(CO和CO₂)、硫化合物、氮化合物、多環(huán)有機(jī)物質(zhì)、微量元素和其他組分，其中一些被美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局分類為有害空氣污染物(HAP)。因此，環(huán)境法規(guī)要求減少?gòu)奶亢谠O(shè)備排放的二氧化硫和其他成分的量。

迄今為止，處理其廢氣的主要炭黑設(shè)備使用氣體洗滌器來(lái)降低SO₂的水平。氣體洗滌器通常可以分為干式洗滌器或濕式洗滌器。可以通過(guò)使用包含吸收劑材料的干式氣體洗滌器將包括SO₂在內(nèi)的許多氣體從廢氣中去除。可以使廢氣穿過(guò)填充有一種或多種適合于待去除組分的化學(xué)性質(zhì)的吸收劑材料的筒(cartridge)。可通過(guò)組分與固體吸附劑的化學(xué)反應(yīng)，或通過(guò)將組分吸附在固體吸附劑表面上然后用氧化吸附的組分來(lái)去除該組分(例如SO₂)。通常，受固體的可用表面積的限制，固體和氣體之間的反應(yīng)相對(duì)較慢并且具有低效的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。而且，某些所得的產(chǎn)物不容易使原材料再生(意味著在吸收材料表面已飽和之后必須對(duì)其進(jìn)行更換)或回收任何已去除的硫值。

濕式洗滌器通過(guò)將目標(biāo)化合物或顆粒物質(zhì)與洗滌液接觸而起作用。所使用的洗滌溶液將取決于目標(biāo)組分的性質(zhì)，并且可包括例如水(例如用于顆粒物質(zhì))或特異性靶向某種化合物的試劑的溶液。