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色素碳黑生產中節能

色素碳黑生產中節能

發布日期:2015-11-11 8:46:35  信息來源:

色素碳黑生產中節能

    以炭黑生產的工藝我們可以知道,炭黑生產主要是由原料的儲存、加工和輸送。燃燒和反應,冷卻和換熱,收集和輸送這幾部分來完成的。其中原料的儲存加工部分都是屬于公用生產裝置的。炭黑的生成主要是在反應爐內完成的,是由烴類裂解生產的。烴類的裂解反應是一個吸熱過程,因此首先要提供生成炭黑所需的熱能,同時又必須提供生成炭黑所需的穩定的溫度條件。生產炭黑的這一需要就確定了必須要求有部分烴類進行完全或不完全的燃燒反應,以保證有生成炭黑所需要的熱能和溫度條件。在烴類物質中,一般含有可燃物為C、H、S等。這些成分在燃燒反應時的放熱為:烴類物質中CO反應生成CO2時,406.45kJ的熱量,CO2反應生成CO時會放出122.10kJ的熱量,H2O2反應生成H2O時會放出240.86kJ的熱量,SO2反應時生成289.78kJ的熱量。

    各個不同品種的炭黑在其生成時所需要的反應溫度和能量也不一樣,隨著所生成炭黑品種從低級(指粒徑較大的品種)向高級過度,生成單位重量的炭黑所需能量也逐漸增加,而生成的溫度也相對提高。如下表:

炭黑品種及粒徑和溫度的關系
炭黑品種 粒徑范圍/nm 溫度范圍/℃
N500~N700系列 40~100 1250~1400
N200~N300系列 20~30 1400~1550
N100系列 11~19 1550~1650

    炭黑生產裝置中,炭黑生產所需要的能量都是由燃料油或天然氣供給的。如油爐法炭黑則為燃料油產生。所以供給炭黑反應爐的熱量由以下幾部分組成:燃料油的化學熱、燃料油的物理熱、入爐空氣的物理熱、原料油的化學熱、原料油的物理熱。在這幾部分中,燃料油的化學熱是由燃料油的元素組成和數量決定的;燃料油的物理熱則由燃料油的溫度和數量決定的;入爐空氣的物理熱則由空氣的數量已經入爐空氣的溫度決定的;原料油的化學熱、物理熱同樣也是由原料油的組成、數量以及溫度決定的。

    因為能量在能量轉換過程中是保持平衡的,在炭黑生產中同樣也遵循這樣一個原則。在處于熱平衡時,輸入反應爐中的燃料油、空氣、原料油的物理熱,燃料油的燃燒熱,原料油燃燒、裂解的熱量總和等于從反應爐輸出的熱量的綜總和。他們包括炭黑的化學熱、炭黑尾氣的化學熱、炭黑的物理熱、炭黑濕尾氣的物理熱,急冷水汽化時吸收的熱量和反應爐表面向環境散發的熱量。在從反應爐排出的物料中,作為炭黑生產來說,炭黑的化學熱是我們需要的,也就是說,這部分是我們的產品,也就是有效利用的能力。在輸入能力相同的情況下,這部分能力越大,炭黑生產的能耗就越低,也就是炭黑生產上說的炭黑收率就高。一般來說,提高炭黑收率,需要合理選用原料油。不同的油類其熱值相差不是很大,但對炭黑生產來說,芳烴含量高的油類,其含碳量就高,而且芳烴在高溫條件下較其他烴類生產炭黑所需的能量要小,能裂解生產炭黑的量就大。同時,盡可能地提高燃燒段的溫度,以滿足原料油能充分裂解生成炭黑,這樣就需要提高燃燒效率,使燃料油能充分燃燒,使燃料的化學能全部轉化為熱能。同時要選用合適的過?諝庀禂。過剩系數小了不能保證燃料的充分燃燒,過剩系數大了,不僅會影響炭黑的收率,也會帶走大量熱能。要提高燃燒效率,還必須使燃料油有良好的霧化程度,保證燃料能充分燃燒。這除了要選用合適的噴嘴之外,還需盡可能地提高原料油和燃料油的溫度,此外,還需要有合適的爐型來保證燃料的完全、穩定。

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