合成气除炭黑工艺技术

CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工设计2010,20(2)合成气除炭黑工艺技术王乐天·史舸中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林13200摘要介绍以渣油或煤为原料生产合成气的除炭黑工艺技术。关键词文丘里洗涤器炭黑离器的方法去除以煤为原料的水煤浆气化和粉煤1概述气化生成的合成气中的炭黑。只是将旋风分离器众所周知,以渣油为原料的气化和以煤为原放在炭黑洗涤塔的下部,即炭黑洗涤塔下部为旋料的水煤浆气化及粉煤连续气化的生产过程中都风分离器,上部起洗涤和降温的作用。会产生炭黑。中型氮肥厂一般采用二级文丘里洗涤器和一以渣油为原料的部分氧化法生产合成气是在个洗涤塔流程去除炭黑。不完全燃烧情况下进行的,虽然燃烧速度很快,大型氮肥厂则采用一级文丘里和一个洗涤塔但油雾和氧气的混合总是达不到理想程度,所以的流程去除炭黑。洗涤塔起到旋风分离作用,也一部分油雾在高温下产生热裂解而形成的一些游起到一定除尘、降温作用。洗涤塔多为填料塔,离碳成为炭黑。一般情况下,渣油中有2%-内填瓷环,近几年有的已改用不锈钢环。生产实3%的碳生成炭黑践证明,填料洗涤塔对除炭黑作用不大,而且瓷以煤为原料的水煤浆气化及粉煤气化,原料环易破损、堵塔而引起拦液带水,淹没中变触煤中的碳有1%~5%生成炭黑。媒,影响生产。改用不锈钢环,将使成本上升这些炭黑混杂在合成气中,影响气化炉后设再加上塔体为不锈钢材质,造价和成本高。而且备的正常生产,必须将它除去。在生产中,塔内易存氧,引起爆炸给生产带来损般工艺技术失。这种洗涤塔需用热水循环泵,循环泵易被腐蚀、磨损而影响到生产。渣油部分氧化法及以煤为原料的水煤浆气填料洗涤塔主要功能是降温,也起到一些除化、粉煤气化生成的炭黑颗粒平均粒径在0.1尘作用,但是它仅能除去1m以上的尘粒,而0.5μm,常压下呈片膜状,比表面积为415m2g,加压下为片粒状,比表面积为455m2/Bg文丘里洗涤器能除去0.1μm以上的尘粒。小于0.1pm的尘粒文丘里洗涤器也不能除去,因而(1)采用文丘里洗涤器联合旋风分离器来除去渣油部分氧化法制合成气中的炭黑。文丘里填料洗涤塔在除尘过程中起的作用不大洗涤器利用高速气体喷入,使液体雾化而获得高综上所述,文丘里洗涤器是除去炭黑过程中效除尘、降温和吸收效果。在文丘里洗涤器喉管的重要设备,只要保证工艺操作条件,三级文丘部分喷入水,水滴在喉颈管被高速度气流撞击而里洗涤器就可以达到较好的除尘效果。雾化成小液滴,使合成气中炭黑与水雾滴相碰,2.1气化过程而凝聚成较大颗粒,凝聚后的水滴和颗粒在旋风(1)炭黑尘粒大小是由燃烧反应速度决定除尘器中和气体分离,达到除炭黑的目的。文丘的,随着氧/油或氧/煤比的增高,燃烧速度变大里洗涤器能除去0.1μm以上的尘粒(雾粒)。而使V中国煤化工径越大,碰撞(2)一般也采用文丘里洗涤器联合旋风分机会CNMHG也越高,因此王乐天;工程师。200年毕业于沈阳化工大学化学工程专业。一直从事化工设计工作。联系电话:(0432)63912453,E-mail: wangletian@ cpene come2010,20(2)王乐天等合成气除炭黑工艺技术在气化过程中控制适当的氧量是很重要的。度小,液体被分散成细滴而被气流带走,使之不(2)尘粒的易濡性对尘粒的捕集效率关系能均匀地分布在整个断面上。实践证明,液体的很大,易濡性表示物质对水的亲和力,对于加压喷射速度为6m/s较为合适,此时集尘效率最下生成的炭黑比表面积大,与水接触面积大,易佳;若超过75m/s,增加液体喷射速度会使气除掉。对常压操作下生成的炭黑捕集效果较差。流速度相对说来较慢,液体没能分散成细小液(3)如果气体温度高,能将雾化后附着于滴,可能落在收缩管管壁上而从气流中分离出尘粒外面液层气化,使颗粒无法增大,不利于来,降低集尘效率。集尘。5文丘里洗涤器(4)由于在尘粒附近气膜粘度增高,降低文丘里洗涤器的收缩管和扩散管的角度、喉了Re数值,对集尘亦不利。(5)实践证明废锅流程比激冷流程更易除管的长度、液体喷射方式、喷嘴孔径与除尘效率有很大关系。实践证明:掉炭黑。(1)收缩管为25°,长度为2d,扩散管为2.2液气比7°,长度为2d,液体以逆流喷射,喷嘴出口内般说来,当进气量一定时,给水量愈大,径一般在2-8mm之间,使液滴与尘粒具有足够给水压力越高则除尘效率愈好。实践证明,液气的接触时间,以提高除尘效率比为1L/m,给水压力大于气体压力03MPa时,(2)当尘粒直径大于0.1um时,满足上述除尘效果较好,超过这个值,提高水压及给水工艺操作条件,文丘里洗涤器的除尘效率可达量,效率几乎没有变化,而且给水量过大,会使9%-99%。气流阻力增大。当液气比降低至04L/m3,效率就会降低。3计算示例23喉管速度以渣油部分氧化生成的炭黑为例,计算合成因为高速气流撞击喷入的液体而使之雾化,气经三级文丘里后(包括急冷室)气体中炭黑所得液滴的平均直径为含量。一般急冷室除尘效率为90%,文丘里洗585G1000涤器除尘效率按97%计算。d1十已知:出气化炉生成气中炭黑含量为式中,d为液滴直径,pm;a为液体表面张力,8.65g/Nm3干气,则急冷室后的炭黑含量为dyn/cm;u为气体对液体的相对运动速度,cm865-865×90%=0.865g/Nm3s;p为液体密度,g/cm3;μ为液体粘度,P;一级文丘里管后炭黑含量为:Q为液体流量,cm3/s;Q气为气体流量0.865-0.865x97%=0.026g/Ncm/s。二级文丘里管后炭黑含量为:从上式可以看出,当系统的性质确定后,即0026-0026×9%=78×10-g/Nm3=0.78mg/Nm3Q/Q~比值一定时,d随着υ值的增加而减小,一般合成气下游生产单元,如合成氨生产中这就是说在喉管截面处,气体流速越大,液滴直的变换单元、甲醇生产中的部分变换单元或合成径越小,数量越多,炭黑尘粒也就越容易收集。气下游净化单元等要求合成气中炭黑含量在实践证明,喉管处气体流速应大于100s2mg/Nm3以下,1mg/Mm3以下最好。从计算结较合适,一般为120m/s高于这个速度,气流果可知,三级文丘里后合成气中炭黑含量仅为阻力过大。低于这个速度液体雾化不好,除尘效0.38mgNm,足以满足要求。果较差。为了充分发挥集尘性能,应保持喉管断4结语面处液滴分布均匀,同一水量、同一喷射压力,喷孔多并具有适当间隔时,效果较好。中国性化风分离器使用CNMHG2.4液体的喷射速度才能(下转第32页)液体的喷射速度与集尘效率有关。液体的速CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工设计2010,20(2)(2)供气管道应明敷。璃仪器等。(3)实验室分析一般采用电加热,室内不3)设备台要求能承重,宽度一般不小于宜敷设燃料气管道750mm,高度一般为500~850mm。放置分析仪(4)由系统外管引入实验室的气体管道应器的设备台不应靠墙布置,要距墙500设切断阀、过滤器和压力表。800mm,以便于气路安装、电路检修、仪器维修(5)从系统外管引人的气体管道宜采用无等;放置加热设备的设备台要求坚固、耐热,高缝钢管,仪表空气可采用镀锌钢管,但引入到仪度应适宜操作;放置天平的设备台应采取防震器分析室后应转换成与钢瓶气体管道材质保持一措施。致的不锈钢或紫铜管,但乙炔气管道不得用紫(4)通风柜内衬及工作台面按其使用性质铜管。应具有相应的耐腐蚀、防火、耐高温及防水等性(6)钢瓶气体管道宜采用球阀、截止阀,能,个别情况下还需要防爆。通风柜的面板玻璃严禁使用闸阀。要求使用安全玻璃,每个通风柜应有独立的风道(7)氢气管道不得穿越不使用氢气的房间。开启装置(8)管道与钢瓶或设备连接时宜采用金属(5)药品柜分为普通药品柜、有毒药品柜、管道,如为非金属管道,宜采用聚氟乙烯管或聚剧毒药品柜,药品应按不同性质分别存放,剧毒氯乙烯管,不得采用乳胶管。药品柜应由专人负责看管。(9)对氢气管道不得采用铜质的阀门和管件。4结语(10)氢气、氧气或乙炔气管道所用管件和1)化工厂实验室的设计是一项系统工程,仪表必须是该介质的专用产品,不得代用它涉及建筑、结构、电气、暖通、给排水、物理(11)氢气管道不宜采用螺纹连接,应采用和化学等多专业知识。焊接连接。高纯气体管道应采用承插焊接。(2)设计应以人为本,全面规划,综合考3.6家具虑多方面因素,确保实验人员和仪器尤其是贵重现代化的实验室在追求环境舒适、安全的同的精密仪器的安全。时,应满足实验室的功能性、坚固性、耐腐蚀(3)均衡实验室的人力负荷,合理安排布性,以及安装布置的灵活性。实验室家具通常分局,适度考虑方便操作、使用和管理,同时兼顾为实验台、实验用柜和通风柜等。实验室家具不实验室的整齐美观。同于一般家具,它常与水、电气、化学物质以及仪器设备相接触,因此对家具的构造和材质提出更高的要求。1刘珍,化验员读本(上、下册)[M].北京:化学工业出版社(1)实验台一般为宽度750~800mm,高度2骆巨新,分析实验室装备手册[M].北京:化学工业800~900mm,长度根据实验室大小来定,最好出版社,2003选择组合式,以便施工安装方便。3陆轸,实验室建筑设计[M].北京:中国建筑工业(2)实验台台面要求平整、耐酸、耐碱、出版社,1981耐溶剂腐蚀、防火、易于清洁,并且不易碰碎玻(收稿日期200-12-09)(上接第13页)(2)对于急冷流程,包括急冷室的三级文求,成本,还能保证安全生产。丘里洗涤器可达到除炭黑效果,可以取消最终洗中国煤化工期20-01-1涤塔和洗涤塔循环泵,这样既可以达到生产要CNMHG