專利名稱：一種直接從氣化水洗炭黑水中分離生產(chǎn)干炭黑流程和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種懸浮液的固、液分離方法，特別是涉及一種濕式懸浮液液面噴射泡沫式的炭黑固、液分離方法(以下簡(jiǎn)稱“液面噴射泡沫法”)該發(fā)明申請(qǐng)已于1993年元月27目公開(kāi)(公開(kāi)號(hào)CN1068275A)，它已概述了銅氨液中硫化銅沉淀和油份污物的噴射泡沫式的簡(jiǎn)捷分離凈化的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。其分離方式和流程是不加任何表面活性劑的旁路部分懸浮液引出，經(jīng)“一次噴射多次循環(huán)的分離凈化流程”。而本發(fā)明則是涉及添加表面活性劑的生產(chǎn)系統(tǒng)大量副產(chǎn)炭黑的分離回收；其分離方式和流程則是炭黑水添加少量表面活性劑后經(jīng)“多次(級(jí))噴射，一次性徹底分離凈化流程”。這種流程也是“液面噴射泡沫法”普遍應(yīng)用而重要的流程。我們知道“液面噴射泡沫法”的實(shí)質(zhì)是“噴射泡沫”，它是借助帶壓懸浮液高速液流本身夾帶氣體的流體力學(xué)原理，當(dāng)夾氣高速射流掠過(guò)固液面的液體時(shí)所產(chǎn)生氣力式泡沫能將懸浮液中固體顆粒和油份污物一并瞬間轉(zhuǎn)移到液面泡沫中，再將泡沫除去，以達(dá)固、液分離的目的。而這種一次性噴射的瞬間轉(zhuǎn)移效率約70％左右，因此得連續(xù)經(jīng)過(guò)幾次(級(jí))噴射后才能達(dá)到懸浮液分離總效率達(dá)95-97％而最終凈化的目的。而炭黑水由于其表面張力大，表面活差，所以得添加少量表面活性劑，才能使“液面噴射泡沫法”應(yīng)用于從炭黑水中分離回收炭黑變成可行，這又是“液面噴射泡沫法”是否可行的溶液表面物理特性重要的前提，因此可以概括地說(shuō)液面噴射泡沫法，是液流高速流動(dòng)夾帶氣體的流體力學(xué)基本原理和懸浮液，表面物理特性密切結(jié)合的產(chǎn)物，這種噴射泡沫的分高效率是與懸浮液的流速、流動(dòng)方式，懸浮液表面物理活性，以及液體溫度有著密切關(guān)系，因而其作用方式和機(jī)理是較為獨(dú)特的。
油渣部分氧化制合成氨原料氣的同時(shí)，必然在原料氣中生成少量炭黑(1-5％)，這種炭黑的比表面積大，顆粒很細(xì)，用傳統(tǒng)的分離方法來(lái)除去氣化氣中的炭黑是相當(dāng)困難的。工業(yè)上一般利用炭黑的親水性和親油性而相應(yīng)采取水冼和油萃取來(lái)除去和分離回收炭黑。就目前分離回收這種副產(chǎn)炭黑的主要流程有三種一是我廠由日本引進(jìn)的德士古(美國(guó))的水洗石腦油兩步萃取流程；二是齊魯二化由德國(guó)引進(jìn)的謝爾“油炭丸”流程；三是我國(guó)中型廠的水洗、渣油萃取或氣化氣渣油直接萃取流程，這三種流程中，以德士古流程很成功，它不但分離徹底，可靠而且密閉循環(huán)回收，對(duì)環(huán)境的污染也很小，這是目前較好的分離流程。可是，這種流程復(fù)雜，投資大(約3400萬(wàn)元)，石腦油的循環(huán)汽提和冷凝均較大，而且石腦的凈消耗也較大，所以分離流程的能耗也是很高的。其次是謝爾“油炭丸”流程則因其本身不過(guò)關(guān)而無(wú)法正常運(yùn)行，目前正探索新的回收工藝，完善炭黑回收生產(chǎn)；至于國(guó)內(nèi)中型渣油直接萃取流程，盡管基本簡(jiǎn)易可行，但其存在問(wèn)題十分明顯而急待完善改進(jìn)。總的來(lái)說(shuō)三種流程，都是循環(huán)回收炭黑轉(zhuǎn)移到原料渣油里，再返回氣化爐用作制氣原料，而將炭黑作產(chǎn)品回收利用，則均未考慮。可是這種渣油部分氧化副產(chǎn)炭黑，經(jīng)國(guó)內(nèi)炭黑研究所及橡膠制品廠檢驗(yàn)分析證明，其主要特性(比如吸碘值和吸油值)均屬優(yōu)等，與油爐法生產(chǎn)超耐磨炭黑性能基本相似，應(yīng)將這種副產(chǎn)炭黑作為單一產(chǎn)品回收處理(或改性處理)應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)它更高的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也為節(jié)約能源，節(jié)約用油作貢獻(xiàn)。當(dāng)然，也可將噴射泡沫分離出來(lái)的濃炭漿與渣油混合處理，再返回氣化爐制氣或直接用于鍋爐燃料，不過(guò)這些只是不得已而為之的下策。特別渣油直接循環(huán)回收制氣，正由于炭黑灰份和重金屬不斷循環(huán)積累，給氣化生產(chǎn)工藝和氣化爐運(yùn)行周期帶來(lái)了嚴(yán)重的危害，以致激冷水加不進(jìn)去而被迫停車處理，而且使氣化爐底清渣停車次數(shù)也增也增多。尤其是重金屬鎳、釩的積累對(duì)耐火磚的浸蝕和損壞十分關(guān)鍵。還有是由于灰水循環(huán)溫度較高(100℃左右)，以致灰水循環(huán)高壓泵(4113-P5泵)經(jīng)常汽蝕損壞而頻繁檢修，這些對(duì)生產(chǎn)潛在的破壞和經(jīng)濟(jì)損失也是相當(dāng)大而不容忽視的。實(shí)踐證明產(chǎn)生這些問(wèn)題的根本原因正是渣油炭漿循環(huán)回收本身。
本發(fā)明的目的是砍掉上述三種流程中的油萃取，采用“液面噴射泡沫法”的四級(jí)噴射流程，直接從氣化水洗炭黑水中分離回收炭黑成濃炭漿將并進(jìn)一步生產(chǎn)干炭黑產(chǎn)品，從而大大簡(jiǎn)化炭黑分離回收流程，大幅度降低了分離回收的投資和能耗。同時(shí)提高了分離回收的速度和效率。使壓濾法無(wú)法從炭黑水中分離回收炭黑的夢(mèng)想，由采用此法變成了切實(shí)可行的現(xiàn)實(shí)。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)和徹底消除了炭黑循環(huán)回收時(shí)，出于炭黑和重金屬積累所帶給氣化工藝和生產(chǎn)運(yùn)行周期的嚴(yán)重影響。
本發(fā)明的目的和流程(見(jiàn)附圖2)是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)；從德士古氣化出來(lái)的激冷炭黑水(壓力約7.8MPa溫度約261℃，含炭黑濃度約0.5-0.7％，流量約100立方米/小時(shí))連續(xù)進(jìn)入炭黑第一換熱器(1)，第二換熱器(2)與灰水回流泵(19)送來(lái)的冷灰水換熱冷卻到50-60℃，經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.7MPa再進(jìn)入馳放器(4)將高壓下溶解在炭黑水中的多種氣體馳放出來(lái)，經(jīng)馳放分離器(5)分出氣體中夾帶水份后去鍋爐作燃料或去火炬放空。馳放出來(lái)的炭黑水進(jìn)入粗過(guò)濾器(6)中對(duì)炭黑水粗粒雜物進(jìn)行過(guò)濾，以免堵塞噴嘴，過(guò)濾后加入由加油泵(26)送來(lái)的表面活性油，經(jīng)靜態(tài)混合器(7)混合后再經(jīng)差壓閥以0.2MPa左右壓降造成強(qiáng)烈湍動(dòng)攪拌，使炭黑水與少量表面活性油充分混合后，去一級(jí)噴射泡沫分離槽(8)進(jìn)行一級(jí)噴射分離(槽結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3、4、5)，立即在噴射前方液面上，產(chǎn)生和聚集大量泡沫，用緩慢旋轉(zhuǎn)的框式刮板9刮入泡沫滑道溜槽中去樓下中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時(shí)濾水濃縮，而一級(jí)噴射分離后的炭黑水，經(jīng)溢流檔板5下部缺口折流而上，經(jīng)液面高度控制板6上端溢流出噴射泡沫分離槽外去一級(jí)溢流槽(9)，再由二級(jí)加壓泵(10)送二級(jí)噴射泡沫分離槽(11)進(jìn)行與一級(jí)相同的二級(jí)噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入泡沫滑道溜槽中；而分離后炭黑水溢流至二級(jí)溢流槽(12)中再由三級(jí)加壓泵(13)。送三級(jí)噴射泡沫分離槽(14)進(jìn)行三級(jí)噴射分離，同樣將產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而分離后的炭黑水，溢流到三級(jí)溢流槽(15)中，再由四級(jí)加壓泵(16)，送四級(jí)噴射泡沫分離槽(17)，進(jìn)行四級(jí)噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而經(jīng)分離后的灰水，溢流到半地上式的灰水除油池(18)中，用氣浮法除去灰水中殘余油份，同時(shí)加入適量凝聚劑(聚合鋁)除油后的灰水，經(jīng)灰水回流泵(19)送出經(jīng)第一、第二熱交換器(1)、(2)與由氣化來(lái)的熱炭黑水進(jìn)行加熱后送回氣化系統(tǒng)。除油池50％的灰水經(jīng)氣浮回流泵(20)加壓后去溶氣罐(21)與壓縮空氣逆流溶氣后返回除油池(18)氣浮除油。除油池表面收集后的油份，自流入回收油槽(22)中再由回收油泵(23)送去循環(huán)油貯槽(24)中。1-4級(jí)噴射分離的泡沫都由泡沫滑道溜槽下至炭黑中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時(shí)貯存濾水濃縮以待下一步濃炭漿干燥和炭黑回收處理?；宜统?18)中部分灰水由含氰污水泵(30)，送含氰污水處理工段0107處理。氣化系統(tǒng)開(kāi)車時(shí)的稀炭黑水經(jīng)水冷卻器(27)降溫后，送稀炭黑求貯池(28)貯存，待全廠生產(chǎn)正常后，再由稀炭黑水加壓泵(29)逐漸補(bǔ)入炭黑分離回收系統(tǒng)。
鑒于上述分離流程中所處理的炭黑水濃度較稀，勢(shì)必增加噴射分離流程處理流量和投資，因此必須從變更氣化工藝設(shè)備來(lái)大幅度降低炭黑水循環(huán)流量，也可以采用炭黑水暫時(shí)沉降濃縮(這只能在炭黑水易于沉降的前提下才可行)來(lái)大幅度降低炭黑水處理流量，其變更流程如圖中虛線所示，炭黑水經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.2MPa進(jìn)入馳放器(4)分氣后的炭黑水去炭黑水降沉池(31)進(jìn)行沉降濃縮，上部清水經(jīng)兩次溢流，至清水槽再經(jīng)清水回流泵(32)直接送至出口灰水管線，下部濃縮炭黑水(濃度約1.0-1.5％)經(jīng)一級(jí)加壓泵(33)加壓到0.7MPa送粗過(guò)濾器(6)再經(jīng)靜態(tài)混合(7)和降壓湍動(dòng)混合后去一級(jí)噴射分離槽(8)進(jìn)行一級(jí)噴射分離，其噴射流量可由100立方米/小時(shí)降至50-40立方米/小時(shí)，這可大大減少噴嘴數(shù)量和縮小噴射泡沫槽的尺寸，從而進(jìn)一步大幅度降低炭黑水的分離的投資。
炭黑水分離所選用的第一個(gè)表面活性劑是油類，就是在操作條件下不凝固而成液體狀態(tài)而分散于液體中的油類都可以做表面活性劑。本來(lái)油類對(duì)于固體微粒，塵埃的素和性是很強(qiáng)的，一經(jīng)結(jié)合似乎牢不可分的，而對(duì)于水份則是強(qiáng)烈排斥的，實(shí)踐證明；油類也是一個(gè)很強(qiáng)的獨(dú)特性能的發(fā)泡劑，特別是在“液面噴射泡沫法”中表現(xiàn)十分突出，這種發(fā)泡性能與它對(duì)固體塵埃的親和性是密切相關(guān)而相輔相成的，只要在懸浮液中添加少量油類就會(huì)使懸浮液發(fā)泡性能大大增強(qiáng)，而且由加油噴射所形成的油性泡沫長(zhǎng)期停留在液面上不下沉，它會(huì)在液面上自動(dòng)破泡濃縮，這正是“液面噴射泡沫法”中所要求的易于后處理的的泡沫性能。特別是合油多的油泡沫的特性更為突出，當(dāng)含油量逐漸增多至某一組份時(shí)，它會(huì)對(duì)水份絕對(duì)排出，直至形成幾乎不含水份的的純油泡沫。這種泡沫，不但長(zhǎng)期停留在液面上，而且即使攪拌也不可能使炭黑和油份分開(kāi)再回到溶液中去。這種泡沫只有用加溫汽提或干燥處理的方法讓油份揮發(fā)出來(lái)，與炭黑進(jìn)行分離。因此從加少量油至逐漸增加油量直至形成純油泡沫都是“液面噴射泡沫法”最佳的選擇適用范圍。我們可以根據(jù)分離效率高濃炭漿的種類和回收用途，炭漿干燥能耗低和泡沫后處理容易來(lái)選擇所要求的泡沫組份一般選擇那一種油類做發(fā)泡劑的出發(fā)點(diǎn)，主要是以予期的目的而定，一般是以油類安全可靠，生產(chǎn)干固體時(shí)能耗低，價(jià)格便宜來(lái)選擇，例如生產(chǎn)干炭黑時(shí)宜選用價(jià)格低的80-120℃的餾份油即可。
本發(fā)明裝置所采用的噴射泡沫分離槽組合結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3、4、5)。其特征為4200×2500×800的長(zhǎng)方形平底微斜的半封團(tuán)的鋼槽(銅筋砼亦可)槽的長(zhǎng)邊一端上方適當(dāng)空間位置上，配置有間隔350MM平行排列的一吋管單元噴嘴12個(gè)噴射組，而在噴嘴噴口的對(duì)方長(zhǎng)邊槽體上，設(shè)置了567三塊隔板結(jié)構(gòu)，從而形成了分離后炭黑水溢流通道和泡沫下滑通道，隔板5為分離后炭黑水拆流板，其作用為防止炭黑水或泡沫短路排出，避免槽底形成死角，拆流板下部缺口高約50-80MM而隔板6為固定液面高度控制板，頂端高度約300-400mm，分離后發(fā)黑水由下往上由此板上端溢流出槽外。在拆流板5附近上方泡沫聚集的的適當(dāng)空間位置上，串連安裝了2000×500長(zhǎng)方形的框式刮板9兩個(gè)(刮板寬約200MM)，而在槽底兩端各設(shè)置一臺(tái)傳動(dòng)電機(jī)13及相應(yīng)的減速裝置12和轉(zhuǎn)動(dòng)軸10及軸承11，兩臺(tái)傳動(dòng)電機(jī)互為聯(lián)鎖。正常生產(chǎn)時(shí)，只開(kāi)一端電機(jī)即可帶動(dòng)兩個(gè)串連框式刮板按圖5箭頭方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以0.5-2轉(zhuǎn)/分間斷地將液面上泡沫刮至泡沫滑道溜槽中，排出槽外。一旦運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)故障停止轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端備用電機(jī)立即聯(lián)鎖起動(dòng)，使泡沫排出可連續(xù)進(jìn)行。使用噴嘴為1吋管壓制成扁平口間隙約1-1.5MM的扁平口噴嘴，噴嘴安裝角度、空間位置均由現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)最佳效果來(lái)調(diào)正后予以固定。為了提高噴嘴的噴射效率，也可制成噴射泵式的噴嘴。而框式泡沫刮板的空間位置，也需上下前后調(diào)正到最佳位置后予以固定。至于槽體材質(zhì)以不銹耐酸銅為佳，但為了經(jīng)濟(jì)而適用可作銅筋砼防腐結(jié)構(gòu)，也可用碳銅制作內(nèi)襯橡膠、塑料防腐結(jié)構(gòu)，這樣盡可能節(jié)省投資。
本發(fā)明中分離出來(lái)的濃炭漿(加重油)經(jīng)過(guò)處理也可與渣油混合返回氣化爐制氣。生產(chǎn)干炭黑時(shí)可將加輕油(沸點(diǎn)80-100℃)分離出來(lái)的濃炭漿，進(jìn)行適當(dāng)干燥處理(比如低真空滾筒干燥機(jī)流程，就是一種密閉而對(duì)環(huán)境保護(hù)十分優(yōu)越的干燥流程)，干燥后回收下來(lái)的炭黑，可采用傳統(tǒng)的風(fēng)篩機(jī)、風(fēng)送風(fēng)機(jī)、風(fēng)送旋風(fēng)分離器，造粒機(jī)等設(shè)施變性處理來(lái)提高這種副產(chǎn)炭黑的品質(zhì)和身價(jià)，這些都是成熟的技術(shù)可酌情靈活采用。
本發(fā)明的關(guān)鍵問(wèn)題是噴射分離的總效率和最終的灰水分離凈化度，其應(yīng)用實(shí)例正是通過(guò)我廠氣化水冼炭黑水(或增濃炭黑水)來(lái)進(jìn)行摸擬中間噴射分離成功的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)可行性流程完善設(shè)計(jì)的。摸擬中間噴射試驗(yàn)流程見(jiàn)附

圖1，該流程設(shè)置了總?cè)莘e為1.8立方米的料液槽(I)；流量為3.5-4立方米/小時(shí)的出口壓力為0.3MPa的加壓泵(II)，1800×400×400的長(zhǎng)方形噴射泡沫發(fā)生分離槽(III)和溢流槽(IV)，回流泵(V)和回流液貯槽(VI)，并在加壓泵(II)和回流泵(V)出口增設(shè)了循環(huán)伐和循環(huán)管，從而構(gòu)成了一個(gè)完整的可間斷進(jìn)行任何懸浮液的多級(jí)噴射分離可行性試驗(yàn)，而生產(chǎn)上的多級(jí)噴射分離，正是這種多級(jí)間斷噴射分離所連續(xù)組成的，因而試驗(yàn)流程與實(shí)際生產(chǎn)流程基本上是一致的。再就噴射分離試驗(yàn)裝置與生產(chǎn)分離裝置完全摸擬相似的，因?yàn)樗脟娮鞛?吋管噴嘴，所用噴射泡沫發(fā)生分離槽也是長(zhǎng)方形單元槽，這種槽和噴嘴及其空間相對(duì)位置，正是生產(chǎn)流程的單元組成，所不同的只是加油的位置和油的混合，在試驗(yàn)裝置上很不理想，因?yàn)橐子谄〉挠?，從料液槽上面一次性加入，而且攪拌器速度較慢，因而它與炭黑水的混合是很不充分的，加之噴射壓力0.3MPa又較低，這就無(wú)形中大大影響了一、二級(jí)的噴射分離效率。可是正是在這種簡(jiǎn)易而不理想的試驗(yàn)裝置上，獲得了高的分離效率(96.4％-97.1％)和低的灰水凈化度(見(jiàn)附表1)。不難想象在油水混合十分充分噴射壓力高的生產(chǎn)流程上，可以肯定其分離效率和灰水凈化度是充分保證的，有可能三級(jí)噴射后就可達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)指標(biāo)。所以中間噴射分離試驗(yàn)可行，生產(chǎn)流程也是充分可行的。
正是在噴射分離充分可行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了壓濾法不能從炭黑水中分離炭黑的夢(mèng)想，實(shí)現(xiàn)了砍掉油萃取直接從水冼炭黑水中分離炭黑成濃炭漿，進(jìn)而生產(chǎn)干炭黑的目的。其結(jié)果是節(jié)省分離設(shè)施投資1/2-2/3，全部砍掉了油萃取的高能耗，實(shí)現(xiàn)了炭黑產(chǎn)品的應(yīng)有價(jià)值和隨之而來(lái)的高效益，(三十萬(wàn)噸合成氨廠每年可創(chuàng)利稅2000萬(wàn)元以上)，所以砍掉油萃取直接從黑水中分離回收濃炭漿生產(chǎn)干炭黑是充分可行而勢(shì)在必行的了。
圖例(圖3、4、5)[1]噴射泡沫發(fā)生分離槽本體[2]噴嘴[3]控制、切斷伐[4]炭黑水總管[5]拆流擋板[6]溢流高度控制板[7]泡沫滑道板[8]泡沫滑道導(dǎo)向板[9]泡沫框式旋轉(zhuǎn)刮板[10]傳動(dòng)軸[11]滾動(dòng)軸承[12]電動(dòng)機(jī)減速裝置[13]電動(dòng)機(jī)[14]分離液排出口兩次典型模擬中間試驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)表(附表1
試驗(yàn)條件選擇1.碳黑水起始濃度(％)1.29 0.442.碳黑水控制溫度(C) 38-4340-433.加壓泵出口壓力(MPa) 334.噴射流量(立方米/小時(shí)) 3.5-4.5 4.0-4.55.一次性加油量(公斤)13 1權(quán)利要求
1.油渣部分氧化制合成氨氣化氣的同時(shí)，氣化氣中連續(xù)副產(chǎn)炭黑的分離回收，目前主要采用水冼和油萃取，并最終將炭黑轉(zhuǎn)移到原料渣油中，再循環(huán)返回氣化爐制氣，本發(fā)明則是砍掉油萃取，砍掉炭黑循環(huán)回收制氣流程，直接從氣水冼炭黑水中分離回收炭黑成濃炭漿，并進(jìn)而干燥回收處理生產(chǎn)干炭黑產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)了大幅度降低投資和能耗，實(shí)現(xiàn)了炭黑產(chǎn)品應(yīng)有的價(jià)值和顯著經(jīng)濟(jì)效益，并徹底消除了炭黑循環(huán)回收制氣的種種弊端，鑒于氣化生產(chǎn)要求副產(chǎn)炭黑務(wù)必一次性徹底分離凈化，可是炭黑表面張力大，使采用“液面噴射泡沫法”來(lái)分離炭黑變得不可行，而且經(jīng)一次性噴射的瞬間泡沫轉(zhuǎn)移效率也僅約70％左右，所以采用的分離流程是添加少量表面活性油，經(jīng)連續(xù)四級(jí)(次)噴射，一次性徹底分離凈化流程，使炭黑水分離的總效率達(dá)96.4-97.1％(詳細(xì)試驗(yàn)分析指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)，這就是“液面高速流動(dòng)夾帶氣體的流動(dòng)力學(xué)原理和懸浮表面物理活性密切結(jié)合的具體體現(xiàn)”這種多次噴射，一次性徹底分離炭黑凈化灰水的生產(chǎn)流程敘述如下(請(qǐng)見(jiàn)附圖2)，從德士古氣化出來(lái)的激冷炭黑水(壓力約7.8MPa，溫度約261℃含炭黑濃度約0.5-0.7％，流量約100立方米/小時(shí))連續(xù)進(jìn)入炭黑水第一換熱器(1)，第二換熱器(2)與灰水回流泵(19)送來(lái)的冷灰水換熱冷卻到50-60℃，經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.7MPa再進(jìn)入馳放器(4)將高壓下溶解在炭黑水中的多種氣體馳放出來(lái)，經(jīng)馳放分離器(5)分出氣體中夾帶水份后、去鍋爐作燃料或去火炬放空，馳放出來(lái)的炭黑水進(jìn)入粗過(guò)濾器(6)中對(duì)炭黑水粗粒雜物進(jìn)行過(guò)濾，以免堵塞噴嘴，過(guò)濾后加入由加油泵(26)送來(lái)的表面活性油，經(jīng)靜態(tài)混合器(7)混合后再經(jīng)差壓閥以0.2MPa左右壓降造成強(qiáng)烈湍動(dòng)攪拌，使炭黑水與少量表面活性油充分混合后，去一級(jí)噴射泡沫分離槽(8)進(jìn)行一級(jí)噴射分離(槽結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3、4、5)，立即在噴射前方液面上，產(chǎn)生和聚集大量泡沫，用緩慢旋轉(zhuǎn)的框式刮板9刮入泡沫滑道溜槽中去樓下中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時(shí)濾水濃縮，而一級(jí)噴射分高后的炭黑水，經(jīng)溢流擋板5下部缺口折流面上，經(jīng)液面高度控制板6上端溢流出噴射泡沫分離槽外去一級(jí)溢流槽(9)，再由二級(jí)加壓泵(10送二級(jí)噴射泡沫分離槽(11)進(jìn)行與一級(jí)相同的二級(jí)噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入泡沫滑道溜槽中；而分離后炭黑水溢流至二級(jí)溢流槽(12)中；再由三級(jí)加壓泵(13)，送三級(jí)噴射泡沫分離槽(14)進(jìn)行三級(jí)噴射分離，同樣將產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而分離后的炭黑水，溢流到三級(jí)溢流槽(15)中，再由四級(jí)加壓泵(16)，送四級(jí)噴射泡沫分離槽(17)，進(jìn)行四級(jí)噴射分離，同樣把產(chǎn)生的泡沫刮入滑道溜槽中，而經(jīng)分離后的灰水，溢流到半地上式的灰水除油池(18)中，用氣浮法除去灰水中殘余油份，同時(shí)加入適量凝聚劑(聚合鋁)除油后的灰水，經(jīng)灰水回流泵(19)送出經(jīng)第一、第二熱交換器(1)、(2)與由氣化來(lái)的熱炭黑水進(jìn)行加熱后送回氣化系統(tǒng)，除油池50％的灰水經(jīng)氣浮回流泵(20)加壓后去溶氣罐(21)與壓縮空氣逆流溶氣后返回除油池(18)氣浮除油。除油池表面收集后的油份，自流入回收油槽(22)中再由回收油泵(23)送去循環(huán)油貯槽(24)中，1-4級(jí)噴射分離的泡沫都由泡沫滑道溜槽下至炭黑中間濾水貯槽(25)中進(jìn)行暫時(shí)貯存濾水濃縮以待下一步濃炭漿干燥和炭黑回收處理?；宜统?18)中部分灰水由含氰污水泵(30)，送含氰污水處理工段0107處理，氣化系統(tǒng)開(kāi)車時(shí)的稀炭黑水經(jīng)水冷卻器(27)降溫后，送稀炭黑水貯池(28)貯存，待全廠生產(chǎn)正常后，再由稀炭黑水加壓泵(29)逐漸補(bǔ)入炭黑分離回收系統(tǒng)，鑒于上述分離流程中所處理的炭黑水濃度較稀，勢(shì)必增加噴射分離流程處理流量和投資，因此必須從變更氣化工藝設(shè)備來(lái)大幅度降低炭黑水循環(huán)流量，也可以采用炭黑水暫時(shí)沉降濃縮(這只能在炭黑水易于沉降的前提下才可行)來(lái)大幅度降低炭黑水處理流量，其變更流程如圖中虛線所示，炭黑水經(jīng)能量回收裝置(3)減壓到0.2MPa進(jìn)入馳放器(4)分氣后的炭黑水去炭黑水降沉池(31)進(jìn)行沉降濃縮，上部清水經(jīng)兩次溢流，至清水槽再經(jīng)清水回流泵(32)直接送至出口灰水管線，下部濃縮炭黑水(濃度約1.0-1.5％)經(jīng)一級(jí)加壓泵(33)加壓到0.7MPa送粗過(guò)濾器(6)再經(jīng)靜態(tài)混合(7)和降壓湍動(dòng)混合后去一級(jí)噴射分離槽(8)進(jìn)行一級(jí)噴射分離，其噴射流量可由100立方米/小時(shí)降至50-40立方米/小時(shí)，這可大大減少噴嘴數(shù)量和縮小噴射泡沫槽的尺寸，從而進(jìn)一步大幅度降低炭黑水的分離的投資，本發(fā)明中分離出來(lái)的濃炭漿(加重油)經(jīng)過(guò)處理也可與渣油混合返回氣化爐制氣，生產(chǎn)干炭黑時(shí)可將加輕油(沸點(diǎn)80-100℃)分離出來(lái)的濃炭漿，進(jìn)行適當(dāng)干燥處理(比如低真空滾筒干燥機(jī)流程，就是一種密閉而對(duì)環(huán)境保護(hù)十分優(yōu)越的干燥流程)，干燥后回收下來(lái)的炭黑，可采用傳統(tǒng)的風(fēng)篩機(jī)，風(fēng)送風(fēng)機(jī)，風(fēng)送旋風(fēng)分離器，造粒機(jī)等設(shè)施變性處理來(lái)提高這種副產(chǎn)炭黑的品質(zhì)和身價(jià)，這些都是成熟的技術(shù)可酌情靈活采用，(圖中未表示出流程)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1，炭黑水分離所選用的第一個(gè)表面活性劑是油類，就是在操作條件下不凝固而成液體狀態(tài)而分散于液體中的油類都可以做表面活性劑。本來(lái)油類對(duì)于固體微粒、塵埃的親和性是很強(qiáng)的，一經(jīng)結(jié)合似乎牢不可分的，而對(duì)于水份則是強(qiáng)烈排斥的，實(shí)踐證明；油類也是一個(gè)很強(qiáng)的獨(dú)特性能的發(fā)泡劑，特別是在“液面噴射泡沫法”中表現(xiàn)十分突出，這種發(fā)泡性能與它對(duì)固體塵埃的親和性是密切相關(guān)而相輔相成的，只要在懸浮液中添加少量油類就會(huì)使懸浮液發(fā)泡性能大大增強(qiáng)，而且由加油噴射所形成的油性泡沫長(zhǎng)期停留在液面上不下沉，它會(huì)在液面上自動(dòng)破泡濃縮，這正是“液面噴射泡沫法”中所要求的易于后處理的的泡沫性能，特別是含油多的油泡沫的特性更為突出，當(dāng)含油量逐漸增多至某一組份時(shí)，它會(huì)對(duì)水份絕對(duì)排出，直至形成幾乎不含水份的的純油泡沫，這種泡沫，不但長(zhǎng)期停留在液面上，而且即使攪拌也不可能使炭黑和油份分開(kāi)再回到溶液中去，這種泡沫只有用加溫汽提或干燥處理的方法讓油份揮發(fā)出來(lái)，與炭黑進(jìn)行分離。因此從加少量油至逐漸增加油量直至形成純油泡沫都是“液面噴射泡沫法”最佳的選擇適用范圍，我們可以根據(jù)分離效率高濃炭漿的種類和回收用途，炭漿干燥能耗低和泡沫后處理容易來(lái)選擇所要求的泡沫組份一般選擇那一種油類做發(fā)泡劑的出發(fā)點(diǎn)，主要是以予期的目的而定，一般是以油類安全可靠，生產(chǎn)干固體時(shí)能耗低，價(jià)格便宜來(lái)選擇，例如生產(chǎn)干炭黑時(shí)宜選用價(jià)格低的80-120℃的餾份油即可，
3.本發(fā)明裝置所采用的噴射泡沫分離槽組合結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3、4、5)其特征為4200×2500×800的長(zhǎng)方形平底微斜的半封團(tuán)的鋼槽(鋼筋砼亦可)槽的長(zhǎng)邊一端上方適當(dāng)空間位置上，配置有間隔350MM平行排列的一時(shí)管單元噴嘴12個(gè)噴射組，而在噴嘴噴口的對(duì)方長(zhǎng)邊槽體上，設(shè)置了567三塊隔板結(jié)構(gòu)，從而形成了分離后炭黑水溢流通道和泡沫下滑通道，隔板5為分離后炭黑水拆流板，其作用為防止炭黑水或泡沫短路排出，避免槽底形成死角，拆流板下部塊口高約50-80MM而隔板6為固定液面高度控制板，頂端高度約300-400mm，分離后炭黑水由下往上由此板上端溢流出槽外，在拆流板5附近上方泡沫聚集的的適當(dāng)空間位置上，串連安裝了2000×500長(zhǎng)方形的框式刮板9兩個(gè)(到板寬約200MM)，而在槽體兩端各設(shè)置一臺(tái)傳動(dòng)電機(jī)13及相應(yīng)的減速裝置12和轉(zhuǎn)動(dòng)軸10及軸承11，兩臺(tái)傳動(dòng)電機(jī)互為聯(lián)鎖，正常生產(chǎn)時(shí)，只開(kāi)一端電機(jī)即可帶動(dòng)兩個(gè)串連框式刮板按圖5箭頭方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以0.5-2轉(zhuǎn)/分間斷地將液面上泡沫刮至泡沫滑道溜槽中，捧出槽外。一旦運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)故障停止轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端備用電機(jī)立即聯(lián)鎖起動(dòng)，使泡沫排出可連續(xù)進(jìn)行，
4.根據(jù)權(quán)利要求3，本發(fā)明裝置所使用噴嘴為1吋管壓制成扁平口間隙約1-1.5MM的扁平口噴嘴，噴嘴安裝角度、空間位置均由現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)最佳效果來(lái)調(diào)正后予以固定。為了提高噴嘴的噴射效率，也可制成噴射泵式的和噴嘴，
5.根據(jù)權(quán)利要求3裝置中的框式泡沫刮板的空間位置，也需現(xiàn)場(chǎng)上下、前后調(diào)正到最佳位置后予以固定，
全文摘要
一種直接從氣化水洗炭黑水中分離回收炭黑生產(chǎn)濃漿進(jìn)而生產(chǎn)干炭黑的流程和裝置，其特征在于砍掉油萃取采用“液面噴射泡沫法”，將炭黑水添加少量油份，經(jīng)連續(xù)四級(jí)噴射分離使總分離效率達(dá)96.4-97.1％分離后灰水凈化度可降至800-270ppM，從而大大簡(jiǎn)化了分離回心流程，大幅度降低了投資和能耗，并徹底消除了炭黑循環(huán)回收制氣的種種弊端，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了炭黑產(chǎn)品的應(yīng)有價(jià)值和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C09C1/44GK1133865SQ9510698
公開(kāi)日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1995年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月19日
發(fā)明者龔永模 申請(qǐng)人:龔永模