试论炭黑生产过程中的节能降耗

【摘要】：节能降耗是国家建设资源节约型和环境友好型社会的要求,同时,随着作为炭黑生产所用原料供应的日趋紧张以及价格的节节高涨,如何节能降耗也成为企业是否能盈利的关键所在。本文结合国内炭黑装置生产工艺的现状,在借鉴一些炭黑行业前辈研究成果的基础上,通过外出同行业炭黑生产装置的考察学习和深入的经济技术及可行性论证分析,结合大为制焦有限公司实际情况,确定了炭黑生产过程中如何再次利用系统余热、节约能源,以及如何利用新技术降低能耗、降低生产成本的工程技术设计。其主要内容：第一,充分整合、利用公司盈余焦炉煤气、煤焦油、纯氧等现有资源,运用在公司的新建炭黑生产装置上,以降低生产成本、提高经济效益；第二,设置设计合理、高效的在线换热设备,充分利用炭黑烟气的物理显热来预热燃烧用空气、原料油等物料温度,并产生低压蒸汽,用于生产系统管道、油罐等的伴温及操作室的取暖；第三,设置尾气锅炉,回收利用炭黑尾气的化学热,产生5.29MPa、480℃的过热次高压蒸汽用于发电；第四,采用富氧生产工艺,提高装置产能,降低生产能耗；第五,设置尾气脱水装置,将炭黑尾气中的水蒸汽脱除,提高尾气热值,将高热值的尾气用于尾气锅炉发电,或用于替代部分炼焦用回炉焦炉,从而提高锅炉的运行效率及安全性和甲醇装置的生产负荷,提高公司的生产效益。 投产后两年的生产运行效果表明：第一,在线高温预热器、余热锅炉等换热设备的应用,充分利用了炭黑烟气的物理显热,提高了燃烧用空气和反应炉燃烧室的温度,每年创造了约687.7万元经济效益,而且还起到提高炭黑收率,提升产品质量、减少一次能源的消耗的作用；第二,富氧节能技术等新生产工艺的采用,提高单条炭黑生产线的产能达19%,并起到提升全油收率和产品质量、降低原料油单耗的作用,每年创造了约1300万元的经济效益；第三,将炭黑尾气的化学热烧锅炉发电、供热,每年至少可以创造2800万元的经济效益；第四,尾气水洗塔的设置,一方面脱水后的尾气热值可从2700KJ/Nm3增加到4174KJ/Nm3,较脱水前提高了54.68%。尾气热值的提高,使火焰长度减短,火焰燃烧的理论温度也相应从1458℃提高到1642℃,提高了184℃,燃烧更加稳定,有利于锅炉生产的安全稳定运行。另一方面,将脱水后的尾气送到炼焦炉,将部分回炉焦炉煤气置换出来用作甲醇生产原料,以焦炉煤气的热值作当量计算,每年可创造约2100万元的经济效益。同时,由于尾气中炭黑粉尘的脱除,排放的炭黑尾气达到国家标准,可以取得经济和环保双重效益。 本课题实施的炭黑生产过程中的节能降耗技术及装置的运用,取得了节能、环保、经济和社会等多方面的效益。 【关键词】：炭黑 换热设备 水洗塔 余热利用 节能降耗 生产费用
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪言10-24
• 1.1 炭黑产品及其用途10
• 1.2 炭黑原料及生产的现状和前景10-15
• 1.2.1 我国炭黑工业的产量、产能及能耗现状10-14
• 1.2.2 炭黑原料及生产的前景展望14-15
• 1.3 国内外硬质炭黑生产节能降耗措施简述15-22
• 1.3.1 富氧节能技术16
• 1.3.2 设置急冷锅炉16
• 1.3.3 设置在线高温空气预热器16-17
• 1.3.4 设置在线余热锅炉17
• 1.3.5 原料油预热器17
• 1.3.6 尾气锅炉发电17-18
• 1.3.7 催化剂技术18
• 1.3.8 大面积、广泛采用变频技术18
• 1.3.9 尾气用作反应炉燃料18-19
• 1.3.10 设置尾气水洗塔19-20
• 1.3.11 等离子体法炭黑生产技术20-21
• 1.3.12 尾气生物法制酸、醇类等产物21
• 1.3.13 炭黑与其它化工过程的联合生产21-22
• 1.4 本文选题研究的意义和背景22-24
• 第二章 节能降耗工程设计24-59
• 2.1 研究对象24
• 2.2 技术设计方案24-56
• 2.2.1 设置新型反应炉25-27
• 2.2.2 设置在线高温空气预热器27-36
• 2.2.3 设置在线余热锅炉36-37
• 2.2.4 设置原料油预热器37-39
• 2.2.5 设置尾气水洗塔39-49
• 2.2.6 尾气送尾气锅炉发电49-50
• 2.2.7 将脱水后尾气送炼焦装置置换焦炉煤气50-51
• 2.2.8 采用富氧技术51-56
• 2.2.9 大面积、广泛采用变频技术56
• 2.3 炭黑生产工艺流程56-59
• 第三章 节能装置实际运行的技术效果及稳定性分析59-68
• 3.1 各换热设备的换热效果59-61
• 3.1.1 空气预热器59
• 3.1.2 余热锅炉59-60
• 3.1.3 原料油预热器60-61
• 3.2 富氧投用实际运行效果61-66
• 3.3 炭黑尾气的化学热利用66
• 3.4 尾气水洗塔的运行效果66-67
• 3.5 将脱水后尾气送炼焦装置置换焦炉煤气67-68
• 第四章 装置实际运行的经济效果及社会意义68-71
• 4.1 在线换热器68-69
• 4.1.1 空气预热器68
• 4.1.2 余热锅炉68-69
• 4.1.3 原料油预热器69
• 4.2 富氧投用69-70
• 4.3 炭黑尾气的化学热利用70
• 4.4 炭黑尾气水洗塔70
• 4.5 将脱水后尾气送炼焦装置置换焦炉煤气70-71
• 第五章 结论71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 附录A77-78
• 附录B78-79
• 附录C79-80
• 附录D80-82

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