技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于煤化工深加工裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠使用低熱值燃料，營造無氧高溫裂解反應(yīng)環(huán)境的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置。

背景技術(shù)

炭黑是一種重要的化工原料，作為橡膠工業(yè)補(bǔ)強(qiáng)填充劑、膠料的著色劑或調(diào)色劑，廣泛應(yīng)用于油墨、涂料、制革、化纖、冶金、電子、感光材料、黑色農(nóng)膜和包裝材料等諸多領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)炭黑工藝包括爐黑、槽黑、熱解黑和燈煙黑等生產(chǎn)工藝。氫氣不僅作為工業(yè)原料，更是一種潔凈高效能源，廣泛應(yīng)用于航天、航空、電子行業(yè)、冶金、化工等領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)制氫的方法主要有電解水法、光解水法、碳及碳?xì)浠衔镏卣坪铣蓺夥ê痛呋呀夥ǖ取ｋS著天然氣的大量開發(fā)利用，為生產(chǎn)炭黑和氫氣提供了一種清潔生產(chǎn)原料?，F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)炭黑大都是分工藝、分設(shè)備獨立生產(chǎn)的，而且方法存在耗能高、反應(yīng)不徹底，而且排放大量的溫室氣體CO₂等問題。因此尋求一種以天然氣為原料，低成本、高效率聯(lián)產(chǎn)炭黑和高純氫氣的方法是生產(chǎn)實踐中急需解決的問題。本設(shè)計人經(jīng)過潛心研究，針對甲烷高溫裂解聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的方法開發(fā)了一種聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置。試驗證明，應(yīng)用效果良好。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，工藝流程簡便，可以使用低熱值燃料，營造無氧高溫裂解反應(yīng)環(huán)境的聯(lián)產(chǎn)炭黑及高純氫氣的高效裂解裝置。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，包括裂解反應(yīng)爐、壓力調(diào)節(jié)裝置、冷卻裝置、炭黑收集裝置、制氫變壓吸附塔，所述的裂解反應(yīng)爐為雙爐并聯(lián)，裂解反應(yīng)爐上部為反應(yīng)段，下部為燃燒段，所述的燃燒段入口一路通過壓力調(diào)節(jié)裝置連通助燃?xì)怏w輸送管路，另一路連通燃?xì)廨斔凸苈?；所述的反?yīng)段上部連通原料輸送管路，反應(yīng)段頂部分別設(shè)有煙氣排出管和含炭黑富氫氣體排出管，富氫氣體排出管經(jīng)過冷卻裝置連通炭黑收集裝置，炭黑收集裝置設(shè)置炭黑收集管和氫氣引出管，氫氣引出管連通制氫變壓吸附塔底部，氫變壓吸附塔頂部分別設(shè)置高純氫氣排出管和廢氣排出管。

本實用新型采取雙爐或雙爐多組交替蓄熱-裂解的工作模式，控量供氧助燃低熱值燃?xì)?，在裂解反?yīng)爐中營造高溫低氧乃至無氧裂解反應(yīng)環(huán)境，使聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)炭黑和高純氫氣成為可能。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，工藝流程簡便，不僅產(chǎn)率高，產(chǎn)品品質(zhì)好，而且節(jié)能減排，綜合效益好。

附圖說明

附圖為本實用新型所述裝置的示意圖。

圖中：1-裂解反應(yīng)爐，2-壓力調(diào)節(jié)裝置，3-冷卻裝置，4-炭黑收集裝置，5-制氫變壓吸附塔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對本實用新型加以限制，基于本實用新型教導(dǎo)所作的任何變更或改進(jìn)，均落入本實用新型的保護(hù)范圍。

如圖所示，本實用新型包括裂解反應(yīng)爐1、壓力調(diào)節(jié)裝置2、冷卻裝置3、炭黑收集裝置4、制氫變壓吸附塔5，所述的裂解反應(yīng)爐1為雙爐并聯(lián)，裂解反應(yīng)爐1上部為反應(yīng)段，下部為燃燒段，所述的燃燒段入口一路通過壓力調(diào)節(jié)裝置2連通助燃?xì)怏w輸送管路，另一路連通燃?xì)廨斔凸苈?；所述的反?yīng)段上部連通原料輸送管路，反應(yīng)段頂部分別設(shè)有煙氣排出管和含炭黑富氫氣體排出管，富氫氣體排出管經(jīng)過冷卻裝置3連通炭黑收集裝置4，炭黑收集裝置4設(shè)置炭黑收集管和氫氣引出管，氫氣引出管連通制氫變壓吸附塔5底部，氫變壓吸附塔5頂部分別設(shè)置高純氫氣排出管和廢氣排出管。

所述的裂解反應(yīng)爐1為蓄熱式反應(yīng)爐。

所述的冷卻裝置3為氣冷卻、水冷卻、油冷卻裝置。

所述的制氫變壓吸附塔5為單塔并聯(lián)而成的組塔。

所述的炭黑收集裝置4為旋風(fēng)分離器或布袋除塵器中的一種或兩者組合。

所述的裂解反應(yīng)爐1通過雙爐多級組聯(lián)構(gòu)成組爐。

所述的燃?xì)廨斎牍苈?、助燃?xì)怏w輸送管路和原料輸入管路分別設(shè)置流量控制裝置。

本實用新型的工作原理：

本實用新型以使用低熱值燃?xì)鉃槿細(xì)猓扇‰p裂解反應(yīng)爐交替蓄熱-裂解的工作模式，通過壓力調(diào)節(jié)控制助燃?xì)怏w，配合流量控制實現(xiàn)控量供氧助燃，營造符合原料高溫裂解無氧反應(yīng)環(huán)境，達(dá)到聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)炭黑和高純氫氣的的目的?？刹捎秒p爐或雙爐多級組聯(lián)工作方式，實現(xiàn)生產(chǎn)能力擴(kuò)增和高效連續(xù)生產(chǎn)。

下面以甲烷為原料聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)炭黑和高純氫氣為例說明本實用新型的工作過程：