[实用新型]一种等离子体裂解富甲烷气制炭黑的工艺系统

说明书

本实用新型公开一种等离子体裂解富甲烷气制炭黑的工艺系统，解决现有技术原料烃利用率和炭黑收率均不理想的问题。本实用新型包括设有等离子体发生器的等离子体裂解器、旋风分离器、第一灰斗、布袋除尘器、第二灰斗、洗涤塔、PSA装置、静电除尘器、储罐、输液泵、第一过滤器、第二过滤器、干燥器、甲烷及氢气混合气输送管、副产品氢气外输管和输水管道。本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，能有效提高原料烃利用率和炭黑收率，同时还能副产清洁能源氢气，而且无有害气体排放，并可以减少炭黑废水的排放，实现清洁生产，为我国富甲烷气增值利用、炭黑技术升级提供技术支撑。

技术领域

本实用新型涉及煤化工、炭黑生产、排放气综合利用领域，具体涉及一种等离子体裂解富甲烷气制炭黑的工艺系统。

背景技术

炭黑生产方法主要有不完全燃烧和热裂解等方法。不完全燃烧法主要包括炉法和槽法。其中，油炉法和槽法的工艺成熟，是较为常用的生产炭黑的方法。尽管目前生产的炭黑品种已有上百个，但制备出具有高附加值(高导电性、高比表面积)炭黑的制备工艺还不成熟。热裂解法主要包括热裂法、乙炔法和等离子体法。热裂法是一个不连续的制备炭黑方法，由于反应炉温度较高，炭黑初级粒子在成核的过程中充分生长，所得的炭黑颗粒粒径较大、团聚严重，无法得到较多的高结构炭黑。乙炔法的原理与热裂法相似，但主要原料是乙炔气体。乙炔法制备所得的炭黑结构高且导电性好(电阻率较低)，可广泛用在抗静电产品领域或者导电橡胶和塑料的制品中。乙炔法制备得到的炭黑主要用在干电池的生产中。等离子体法是通过等离子体发生器产生的热量加热反应炉，使其达到极高的温度，使得原料烃(气态烃、液态烃或固态烃)裂解来连续生产炭黑的方法。该方法具有温度高，能量集中等优点，很适合创造炭黑的生成环境。

然而，现有技术生产炭黑的工艺系统中，普遍存在原料烃利用率低和炭黑收率低，以及排放气体不达标，炭黑废水排放大的问题。因此，设计一种等离子体裂解富甲烷气制炭黑的工艺系统，以提高原料烃利用率和炭黑收率，避免有害气体排放，同时减少炭黑废水的排放，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种等离子体裂解富甲烷气制炭黑的工艺系统，解决现有技术原料烃利用率和炭黑收率均不理想的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种等离子体裂解富甲烷气制炭黑的工艺系统，包括旋风分离器，第一灰斗，洗涤塔，PSA装置，静电除尘器，储罐，输液泵，第一过滤器，干燥器，甲烷及氢气混合气输送管，副产品氢气外输管，输水管道，以及设有等离子体发生器的等离子体裂解器；

所述甲烷及氢气混合气输送管与所述等离子体裂解器的进口相连接用于为所述等离子体裂解器输送甲烷及氢气混合气，所述等离子体发生器用于将所述甲烷及氢气混合气输送管输送入所述等离子体裂解器内的氢气进行离子化而产生高温，所述等离子体裂解器的底部出口与所述旋风分离器的进口通过管道连接，所述第一灰斗与所述旋风分离器的固体物料出口相连接用于收集炭黑产品；

所述旋风分离器的气体物料出口通过管道与所述洗涤塔的底部进口相连接，所述洗涤塔的塔顶出口通过管道与所述PSA装置的进口相连接，所述PSA装置的产品气出口与所述副产品氢气外输管相连接，所述PSA装置的尾气出口通过管道与所述甲烷及氢气混合气输送管相连接以将所述PSA装置排出的尾气输送至所述等离子体裂解器内；

所述洗涤塔的上部出口通过管道与所述静电除尘器的进口相连接，所述静电除尘器的气体出口通过管道与所述洗涤塔的下部进口相连接，所述储罐的顶部进口通过管道分别与所述洗涤塔的塔底出口和所述电除尘器的液体出口相连接，所述储罐通过输水管道分别与所述等离子体裂解器的下部冷却水进口和所述洗涤塔的顶部工艺水进口相连接，所述输液泵和所述第一过滤器均设于所述输水管道上，并且所述输液泵和所述第一过滤器顺着水流方向依次分布，所述干燥器与所述第一过滤器的固体滤出物出口通过输送履带相连接用于将第一过滤器过滤出的固体滤出物干燥成炭黑产品。