[实用新型]一种炭黑尾气气体分离的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及炭黑尾气的分离装置，尤其涉及采用三级变压吸附进行炭黑尾气气体分离的装置。

背景技术

炭黑尾气是炭黑生产中经主袋滤器过滤炭黑烟气产生的，主要成分为：H₂10-12％(体积分数)，CO 9-13％(体积分数)，CO₂ 2-3％(体积分数)，N₂ 36-38％(体积分数)，H₂O 36-40％(体积分数)，H₂S 250-800mg/m³等。

炭黑生产企业对尾气都不进行处理，尾气的热值较低，仅为900-1000kcal/m³，其中30％供尾气燃烧炉燃烧来提供炭黑干燥所需的能量；70％供低热值尾气锅炉进行燃烧产生蒸汽供汽轮机进行发电，同时，一部分蒸汽供生产和民用使用。

炭黑尾气大量的N₂是造成尾气热值低的原因之一，低热值造成尾气燃烧炉和尾气锅炉热效率低，特别是低热值尾气锅炉需要很大的内部容积来满足低热值尾气燃烧的需要，尾气锅炉一次性投资大，占地面积大。

另一方面，炭黑尾气含有H₂S，如果不经过脱硫处理，从尾气燃烧炉和尾气锅炉燃烧产生的废气中含有的SO₂、SO₃等直接排放大气中，污染大气，对环境造成危害。

201010577069.2专利文献公开了一种炭黑尾气的处理方法，其采用喷淋去除H₂O和H₂S、变压吸附去除水、变温吸附去除H₂S和SO₂，然后采用非低温变压吸附方法吸附分离N₂，以提高尾气热值，并对产生的氮气进行利用。该专利文献存在如下问题和缺点：

1)H₂O和含硫气体的分离采用喷淋、变压吸附和变温吸附三个步骤实现，喷淋方法对H₂O去除不充分，去除率仅为70-80％，含硫气体与水混合产生含硫的酸性物质，不容易进行处理，产生二次污染；并且变温吸附采用温度变化实现吸附和解吸循环，温度变化需要较长时间，延长了工作周期，温度的升高需耗费大量的能源，在经济和社会效益上都有很大的不足。

2)炭黑尾气中H₂和N₂均难以吸附，分离后的尾气中仍含有一定量的N₂，严重影响了尾气的热值；另一方面，H₂同样为高热值的燃烧原料，采用此方法并不能将H₂完全分离到高热值的尾气中，进一步的降低了尾气的热值。

实用新型内容

为了克服现有技术中采用喷淋方法造成二次污染，采用变温吸附工作周期长、耗能高的问题，本实用新型提供了一种采用三级变压吸附对炭黑尾气进行气体分离的装置。

本实用新型的技术方案为：

一种炭黑尾气气体分离的装置，包括依次通过管线连接的第一级变压吸附塔、第二级变压吸附塔、第三级变压吸附塔，与第二级变压吸附塔、第三级变压吸附塔分别连接的尾气储罐以及与第三变压吸附塔连接的氮气储罐。

与现有技术相比，本实用新型采用第一级变压吸附将H₂O和含硫气体从炭黑尾气中分离出来，简化了分离步骤，避免了喷淋造成的二次污染以及变温吸附造成工作周期长、耗能高的问题，并且大比例的H₂O的分离提高了尾气的热值，避免了对后续变压吸附的影响；实验发现，H₂是最难吸附的气体，在第二级变压吸附中对其进行分离并进行收集，避免了H₂和N₂混合气体中N₂分离困难的问题；N₂分离难度仅次于H₂，第三级变压吸附将N₂与CO、CO₂分离，分离后的CO、CO₂与第二次变压吸附分离出的H₂用于炭黑燃烧和尾气燃烧的燃料，充分提高了尾气的热值，热值可达3500kcal/m³以上；分离后的N₂纯度达到99.5-99.9％，一方面可用于炭黑表面处理，另一方面，该纯度的N₂可用于氮肥原料和食品保鲜用途。

优选的是：第一级变压吸附塔顶部连接H₂O气体和含硫气体收集装置，塔顶侧线连接第二级变压吸附塔的底部。