[go: up one dir, main page]

RU2459161C2 - Method of drying carbon black - Google Patents

Method of drying carbon black Download PDF

Info

Publication number
RU2459161C2
RU2459161C2 RU2006135678/06A RU2006135678A RU2459161C2 RU 2459161 C2 RU2459161 C2 RU 2459161C2 RU 2006135678/06 A RU2006135678/06 A RU 2006135678/06A RU 2006135678 A RU2006135678 A RU 2006135678A RU 2459161 C2 RU2459161 C2 RU 2459161C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soot
drum
drying
gas
flue gas
Prior art date
Application number
RU2006135678/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006135678A (en
Inventor
Михаил Антонович Иваницкий (RU)
Михаил Антонович Иваницкий
Original Assignee
Михаил Антонович Иваницкий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Антонович Иваницкий filed Critical Михаил Антонович Иваницкий
Priority to RU2006135678/06A priority Critical patent/RU2459161C2/en
Publication of RU2006135678A publication Critical patent/RU2006135678A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459161C2 publication Critical patent/RU2459161C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed method comprises feeding moist granulated carbon black into drying drum equipped with outer chamber with its outer surface heated by high-temperature smoke fumes generated in fuel combustion, said fumes including off gas of carbon gas formation to be fed inside said drum. In compliance with this invention, extra airflow is fed into smokes fumes before its contact with granulated carbon black.
EFFECT: high efficiency highly intensified process, reduced consumption of natural gas.
2 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к химико-технологическим процессам и может быть использовано при сушке влажной гранулированной сажи.The invention relates to chemical-technological processes and can be used for drying wet granular soot.

Технологическая схема производства сажи включает процесс неполного сжигания в основном жидких углеводородов с последующим разделением газообразных продуктов реакции и сажи. Образования гранул сажи происходит при интенсивном смешении пылящей сажи с водой в соотношении ~1:1 с последующей сушкой влажной гранулированной сажи в сушильном барабане [1]. Сушка влажной гранулированной сажи осуществляется высокотемпературным дымовым газом, образующимся при сжигании углеводородного топлива и чаще всего - природного газа с теплотой сгорания около 8000 ккал/м3, расход которого составляет 120÷130 м3 на 1 т сухой гранулированной сажи. С целью снижения затрат для сушки влажной гранулированной сажи в качестве топлива применяют газообразные продукты процесса сажеобразования с теплотой сгорания 500÷700 ккал/м3. Обычно осуществляют комбинированную подачу топлива, при которой природный газ используют в качестве подсветки для повышения полноты горения сравнительно низкокалорийного отходящего газа.The technological scheme for the production of soot includes the process of incomplete combustion of mainly liquid hydrocarbons, followed by separation of the gaseous reaction products and soot. The formation of soot granules occurs with intensive mixing of dusty soot with water in a ratio of ~ 1: 1, followed by drying of wet granular soot in a drying drum [1]. Wet granular soot is dried by high-temperature flue gas generated during the combustion of hydrocarbon fuels and most often natural gas with a heat of combustion of about 8000 kcal / m 3 , the flow rate of which is 120 ÷ 130 m 3 per 1 ton of dry granular soot. In order to reduce costs for drying wet granular soot, gaseous products of the soot formation process with a calorific value of 500 ÷ 700 kcal / m 3 are used as fuel. Usually, a combined fuel supply is carried out, in which natural gas is used as a backlight to increase the combustion efficiency of a relatively low-calorific off-gas.

Известен способ сушки влажных гранул сажи, в котором сушка осуществляется высокотемпературным дымовым газом, образующимся при сжигании предварительно осушенных газообразных продуктов сажеобразования [2]. Удаление влаги из отходящих газообразных продуктов осуществляется в скруббере орошением циркулирующей водой.There is a method of drying wet granules of soot, in which drying is carried out by high-temperature flue gas generated by burning pre-dried gaseous products of soot formation [2]. Moisture removal from the exhaust gaseous products is carried out in a scrubber by irrigation with circulating water.

Для получения 4÷6 т/ч сухой гранулированной сажи необходимо произвести осушку 6000÷8000 м3/ч газообразных продуктов сажеобразования с температурой около 200÷220°C, содержащих CO2, SO2, H2S, CS2 и остатки неуловленной сажи. Для этой цели требуется 25÷30 т/ч охлаждающей воды, которая при циркуляции через скруббер превращается в горячую пульпу с pH 4÷5. Затраты на циркуляцию, охлаждение, нейтрализацию и утилизацию пульпы вместе с затратами на кислотостойкое оборудование системы осушки многократно превосходят экономический эффект от использования в качестве топлива осушенного газа, что является недостатком данного способа сушки.To obtain 4 ÷ 6 t / h of dry granular soot, it is necessary to dry 6000 ÷ 8000 m 3 / h of gaseous soot products with a temperature of about 200 ÷ 220 ° C, containing CO 2 , SO 2 , H 2 S, CS 2 and the remains of uncoated soot . For this purpose, 25–30 t / h of cooling water is required, which, when circulated through the scrubber, turns into a hot pulp with a pH of 4–5. The costs of circulating, cooling, neutralizing and disposing of the pulp, together with the costs of acid-resistant equipment of the drying system, are many times greater than the economic effect of using dried gas as fuel, which is a drawback of this drying method.

Известен способ сушки влажной гранулированной сажи, в котором производится сжигание с воздухом топлива, включающего газообразные продукты процесса сажеобразования, с последующим разделением образовавшихся высокотемпературных газов на 2 потока, причем первый поток подается на наружный обогрев барабана, а второй - после разбавления охлажденным влажным газом, рециркулируемым из сушильного барабана, подается внутрь барабана для контакта с влажными гранулами сажи [3].There is a method of drying wet granular soot, in which fuel is burned with air, including gaseous products of the soot formation process, with the subsequent separation of the formed high-temperature gases into 2 streams, the first stream being supplied to the external drum heater, and the second after dilution with cooled moist gas recirculated from the drying drum, it is fed into the drum for contact with the wet granules of soot [3].

Недостатком данного способа является низкая эффективность сушки, обусловленная высокой влажностью дымового газа, просасываемого через сушильный барабан, так как влагосодержание рециркулируемого охлажденного газа, подаваемого на вход сушильного барабана, достигает 60÷65% и это приводит к уменьшению скорости испарения влаги и к снижению производительности сушильного барабана и всей технологической линии.The disadvantage of this method is the low drying efficiency due to the high humidity of the flue gas sucked through the dryer drum, since the moisture content of the recirculated cooled gas supplied to the inlet of the dryer drum reaches 60 ÷ 65% and this leads to a decrease in the rate of evaporation of moisture and to a decrease in the productivity of the dryer drum and the entire processing line.

Известен способ сушки гранулированной сажи, выбранный в качестве прототипа, в котором наружная поверхность сушильного барабана обогревается высокотемпературным газом, образующимся при сжигании топлива, включающего газообразные продукты процесса сажеобразования, с последующей его подачей внутрь сушильного барабана для контакта с влажной гранулированной сажей, причем воздух на сжигание топлива подается с избытком 5÷10% [4].A known method of drying granular soot, selected as a prototype, in which the outer surface of the drying drum is heated by high-temperature gas generated during the combustion of fuel, including gaseous products of the soot formation process, followed by its supply into the drying drum for contact with wet granulated soot, and the air for combustion fuel is supplied in excess of 5–10% [4].

Недостатком данного способа является низкая эффективность сушки, обусловленная высокой влажностью дымового газа, просасываемого через сушильный барабан, что снижает скорость массообмена между влажной гранулированной сажей и дымовым газом и приводит снижению производительности сушильного барабана.The disadvantage of this method is the low drying efficiency due to the high humidity of the flue gas sucked through the dryer drum, which reduces the mass transfer rate between the wet granular soot and flue gas and reduces the performance of the dryer drum.

Целью предлагаемого способа сушки влажной гранулированной сажи является повышение производительности сушильного барабана за счет повышения скорости удаления паров воды из слоя влажных гранул сажи при сушке дымовым газом, образующимся от сжигания топлива, включающего газообразные продукты процесса сажеобразования.The aim of the proposed method for drying wet granular soot is to increase the productivity of the drying drum by increasing the rate of removal of water vapor from the layer of wet granules of soot when dried by flue gas generated from the combustion of fuel, including gaseous products of the soot formation process.

Поставленная цель достигается тем, что сушка гранулированной сажи, включающая подачу влажной гранулированной сажи в сушильный барабан, оборудованный наружной камерой, в которой внешнюю поверхность барабана обогревают дымовым газом, образующимся при сжигании топлива, включающего отходящий газ процесса сажеобразования, с последующей подачей дымового газа внутрь барабана, отличается тем, что в дымовой газ до контакта с гранулированной сажей подается дополнительный поток воздуха. Кроме того, дополнительный поток воздуха подают в количестве, при котором отношение концентрации кислорода в продуктах горения топлива к концентрации кислорода в дымовом газе на выходе из сушильного барабана находится в пределах 0.07÷0.77, а концентрация кислорода в продуктах горения топлива определяется из следующего соотношения:This goal is achieved in that the drying of granular soot, including the supply of wet granular soot to a drying drum equipped with an external chamber, in which the outer surface of the drum is heated by flue gas generated during the combustion of fuel, including the exhaust gas of the soot formation process, followed by the supply of flue gas into the drum , characterized in that the flue gas before contact with granular soot is supplied with an additional stream of air. In addition, an additional air stream is supplied in an amount at which the ratio of the oxygen concentration in the fuel combustion products to the oxygen concentration in the flue gas at the outlet of the dryer drum is within 0.07 ÷ 0.77, and the oxygen concentration in the fuel combustion products is determined from the following ratio:

Figure 00000001
Figure 00000001

где [O2]T - концентрация кислорода в продуктах горения топлива, %;where [O 2 ] T is the oxygen concentration in the fuel combustion products,%;

QB, QT, QОГ - объемные расходы воздуха, углеводородного топлива и отходящего газа сажеобразования соответственно;Q B , Q T , Q ОГ - volumetric flow rates of air, hydrocarbon fuel and soot-forming exhaust gas, respectively;

KT, KОГ - удельные расходы воздуха для полного сжигания 1 м3 углеводородного топлива и отходящего газа сажеобразования соответственно, м33;K T , K ОГ - specific air consumption for the complete combustion of 1 m 3 of hydrocarbon fuel and soot formation waste gas, respectively, m 3 / m 3 ;

[H2], [CO], [H2O] - концентрация водорода, оксида углерода в сухом отходящем газе сажеобразования и влагосодержание отходящего газа соответственно, %.[H 2 ], [CO], [H 2 O] is the concentration of hydrogen, carbon monoxide in the dry exhaust gas of soot formation and the moisture content of the exhaust gas, respectively,%.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. В общем случае производительность сушильного барабана зависит от скорости испарения воды с поверхности влажного материала и переноса в поток газов и определяется следующим соотношением [5]:The essence of the proposed technical solution is as follows. In the General case, the performance of the drying drum depends on the rate of evaporation of water from the surface of the wet material and transfer into the gas stream and is determined by the following relationship [5]:

Figure 00000002
Figure 00000002

где U - количество влаги, испаряемой в ед. времени с 1 м2 поверхности;where U is the amount of moisture evaporated in units. time from 1 m 2 surface;

W - скорость газа над материалом;W is the gas velocity above the material;

ΔР=(PНАСГ) - разность давлений насыщенного водяного пара над поверхностью материала и в проходящем газе.ΔP = (P NAS- P G ) - the pressure difference of saturated water vapor above the surface of the material and in the passing gas.

Как видно из уравнения (1), при постоянной скорости газа W и давлении насыщенного пара над поверхностью влажного материала РНАС скорость сушки U возрастает прямо пропорционально снижению парциального давления водяного пара в газе.As can be seen from equation (1), at a constant gas velocity W and saturated vapor pressure above the surface of the wet material P NAS, the drying rate U increases in direct proportion to the decrease in the partial pressure of water vapor in the gas.

При продвижении горячего газа вдоль барабана происходит снижение температуры вследствие расходования тепла на испарение влаги с одновременным увеличением его влагосодержания. При этом в соответствии с уравнением (1) снижается скорость сушки вследствие уменьшения параметра переноса - разности парциальных давлений ΔР. Влагосодержание газа может достигать критического значения, при котором скорость сушки стремится к нулевому значению, ограничивая производительность сушильного барабана даже при значительных избытках тепловой энергии. Другими словами, необходимым условием высокой эффективности процесса сушки является поддержание максимальной величины параметра ΔР. И хотя использование газообразных продуктов процесса сажеобразования может существенно сэкономить углеводородное топливо, но их низкая теплота сгорания и высокое влагосодержание (35÷50%) создает, по крайней мере, 2 основные проблемы: обеспечение высокой полноты сжигания для получения максимального теплового эффекта и поддержание высокой скорости переноса пара из влажных гранул в дымовой газ с повышенным влагосодержанием.When moving hot gas along the drum, the temperature decreases due to the expenditure of heat on the evaporation of moisture with a simultaneous increase in its moisture content. Moreover, in accordance with equation (1), the drying speed decreases due to a decrease in the transfer parameter — the partial pressure difference ΔP. The moisture content of the gas can reach a critical value at which the drying speed tends to zero, limiting the performance of the drying drum, even with significant excesses of thermal energy. In other words, a necessary condition for the high efficiency of the drying process is to maintain the maximum value of ΔP. Although the use of gaseous products of the soot formation process can significantly save hydrocarbon fuel, their low calorific value and high moisture content (35 ÷ 50%) creates at least 2 main problems: ensuring high completeness of combustion for maximum thermal effect and maintaining high speed steam transfer from wet granules to flue gas with high moisture content.

Поскольку количество тепла, передаваемого от дымового газа к внешней поверхности барабана, пропорционально разности температуры дымового газа и стенки барабана, сжигание низкокалорийного и влажного отходящего газа процесса сажеобразования производят, используя обогащение топливной смеси природным газом и при минимально достаточном для полного сжигания избытке воздуха 5÷10%, как показано в прототипе [4]. При избытке воздуха 10% влажность дымового газа при сжигании природного газа составит 17% на входе в барабан, а при сжигании отходящего газа процесса сажеобразования ~35%. При увеличении избытка воздуха, подаваемого на горение топлива, влагосодержание дымового газа может быть снижено за счет увеличения общего объема дымового газа, но при этом снизится его температура, а следовательно, и подвод тепла через стенку барабана к слою влажных гранул сажи в барабане. Это в конечном итоге приведет к снижению производительности сушильного барабана, так как в тепловом балансе процесса сушки влажных гранул затраты тепла на нагревание и испарение воды и нагревание ее паров до температуры дымового газа превышают 94%. Подача дополнительного потока воздуха в сушильный барабан позволяет сохранить высокую температуру дымового газа в камере обогрева и скорость передачи тепла к влажным гранулам сажи и при этом обеспечить снижение влагосодержания дымового газа в сушильном барабане, а следовательно, повысить скорость отвода пара из слоя влажных гранул сажи и в конечном итоге повысить производительность процесса сушки.Since the amount of heat transferred from the flue gas to the outer surface of the drum is proportional to the difference between the temperature of the flue gas and the wall of the drum, the combustion of low-calorie and wet exhaust gas from the soot formation process is carried out using the enrichment of the fuel mixture with natural gas and with an excess of air that is minimally sufficient for complete combustion 5 ÷ 10 %, as shown in the prototype [4]. With an excess of air of 10%, the humidity of the flue gas during the combustion of natural gas will be 17% at the inlet to the drum, and when burning off the exhaust gas of the soot formation process, ~ 35%. With an increase in the excess of air supplied to the combustion of the fuel, the moisture content of the flue gas can be reduced by increasing the total volume of the flue gas, but at the same time its temperature will decrease, and consequently, the heat supply through the wall of the drum to the layer of moist soot granules in the drum. This will ultimately lead to a decrease in the productivity of the drying drum, since in the heat balance of the drying process of wet granules, the heat consumption for heating and evaporating water and heating its vapor to a flue gas temperature exceeds 94%. The supply of an additional air stream to the dryer drum allows you to maintain a high temperature of the flue gas in the heating chamber and the rate of heat transfer to the wet soot granules and at the same time ensure the moisture content of the flue gas in the dryer drum and, therefore, increase the rate of steam removal from the layer of wet soot granules ultimately increase the productivity of the drying process.

Таким образом, дополнительная подача воздуха в сушильный барабан является существенным отличительным признаком, обеспечивающим исключение противоречия при оптимизации 2-х процессов - теплопередачи при подводе тепла, обеспечивающего испарение воды, и отвода тепла из слоя влажной гранулированной сажи в дымовой газ. При равной с прототипом температуре дымового газа и количестве передаваемого тепла через стенку барабана к слою влажной гранулированной сажи дополнительная подача воздуха внутрь сушильного барабана обеспечивает за счет большего суммарного объема газа меньшей влажности более высокую движущую силу процесса переноса влаги ΔР в течение всего процесса сушки, что в соответствии с уравнением (1) повышает скорость испарения влаги U, а следовательно, и производительность сушильного барабана. Очевидно также и то, что предлагаемый способ сушки обладает преимуществом и перед патентом [3], в котором высокотемпературный дымовой газ перед подачей внутрь барабана разбавляется рециркулируемым охлажденным влажным (60÷65%) дымовым газом, прошедшим сушильный барабан.Thus, the additional air supply to the dryer drum is an essential distinguishing feature, which ensures the elimination of contradictions in the optimization of 2 processes - heat transfer during heat supply, which evaporates the water, and heat removal from the wet granular soot layer to the flue gas. If the temperature of the flue gas and the amount of heat transferred through the drum wall to the layer of wet granular soot are equal to the prototype, the additional air supply inside the dryer drum provides, due to a larger total volume of gas of lower humidity, a higher driving force of the moisture transfer process ΔР during the entire drying process, which in accordance with equation (1) increases the rate of evaporation of moisture U, and therefore the performance of the drying drum. It is also obvious that the proposed drying method has an advantage over the patent [3], in which the high-temperature flue gas is diluted before being fed into the drum with recirculated cooled moist (60 ÷ 65%) flue gas that has passed the dryer drum.

В способе сушки по прототипу дымовой газ, проходя через сушильный барабан, насыщается парами воды, но при этом состав сухой части этого газа, определяемый, например, с помощью газовой хроматографии, не изменяется. В предлагаемом способе сушки состав сухой части дымового газа после смешения с дополнительным потоком воздуха изменится, что наиболее значимо проявится в увеличении содержания кислорода, так как в воздухе содержится кислорода 21%, а в сухой части продуктов горения топлива не превышает 1÷6% в зависимости от соотношения расхода воздуха, природного газа и отходящего газа процесса сажеобразования, что позволяет обеспечить надежный контроль и управление влагосодержанием дымового газа, оказывающим существенное влияние на интенсивность переноса паров воды из слоя влажной гранулированной сажи в газовый поток.In the prototype drying method, the flue gas passing through the dryer drum is saturated with water vapor, but the dry composition of this gas, as determined, for example, by gas chromatography, does not change. In the proposed drying method, the composition of the dry part of the flue gas after mixing with an additional air stream will change, which will most significantly manifest itself in an increase in oxygen content, since the air contains oxygen 21%, and in the dry part of the fuel combustion products does not exceed 1 ÷ 6%, depending on the ratio of the flow rate of air, natural gas and exhaust gas from the soot formation process, which allows reliable control and management of the flue gas moisture content, which has a significant impact on the intensity of ca water vapor from the moist granular layer of soot in the gas flow.

Средняя влажность отходящего газа процесса сажеобразования составляет ~45%, а в таблице 1 приведен усредненный состав основных компонентов сухой части отходящего газ.The average humidity of the exhaust gas from the soot formation process is ~ 45%, and Table 1 shows the average composition of the main components of the dry part of the exhaust gas.

Усредненный состав отходящего газа процесса сажеобразования (% об.)The average composition of the exhaust gas of the soot formation process (% vol.)

Таблица 1Table 1 CO2 CO 2 COCO H2 H 2 N2 N 2 4four 15fifteen 15fifteen 6666

Минимально необходимое количество кислорода воздуха определяется из стехиометрических уравнений горения для природного газа (метана) и горючих компонентов отходящего газа сажеобразования:The minimum required amount of air oxygen is determined from the stoichiometric combustion equations for natural gas (methane) and the combustible components of the soot formation exhaust gas:

Figure 00000003
Figure 00000003

Согласно вышеприведенным уравнениям для сжигания 1 м3 природного газа необходимо KT=2/0.21≈9.52 м3 воздуха, а для сжигания 1 м3 отходящего газа КОГ=(0.5*15+0.5*15)/100*(1-45/100)/0.21≈0.393 м3 воздуха.According to the above equations, for burning 1 m 3 of natural gas it is necessary K T = 2 / 0.21≈9.52 m 3 of air, and for burning 1 m 3 of exhaust gas K OG = (0.5 * 15 + 0.5 * 15) / 100 * (1-45 /100)/0.21≈0.393 m 3 of air.

Для известных значений QB, QT, QОГ по стехиометрическим уравнениям (2) определяется избыток воздуха и кислорода в нем, объем дымового газа и с учетом паров воды, поступающих с отходящим газом сажеобразования и образующихся в процессе горения, и вычисляется концентрация кислорода в сухом дымовом газе:For known values of Q B , Q T , Q OG , stoichiometric equations (2) determine the excess of air and oxygen in it, the volume of flue gas and taking into account the water vapor coming from the soot-forming exhaust gas and generated during combustion, and the oxygen concentration in dry flue gas:

Figure 00000004
Figure 00000004

Сравнив концентрацию кислорода [O2]T с концентрацией кислорода в дымовом газе на выходе сушильного барабана [O2]д, можно получить оценку соотношения расходов дымового газа и дополнительного воздуха, подаваемого в сушильный барабан, и таким образом контролировать влагосодержание смешанного потока газов. Например, для дымового газа, образующегося при горении отходящих газов сажеобразования с коэффициентом избытка воздуха КИЗБ=1.1, содержание свободного кислорода в сухих газах составляет 1%, а влагосодержание - 40%. При разбавлении дымового газа воздухом в соотношении 1:1 содержание кислорода в сухой части смешанного потока составит 13.5%, а влагосодержание снизится до 20%.By comparing the oxygen concentration [O 2 ] T with the oxygen concentration in the flue gas at the outlet of the dryer drum [O 2 ] d , we can obtain an estimate of the ratio of the flow rates of flue gas and additional air supplied to the dryer drum, and thus control the moisture content of the mixed gas stream. For example, for flue gas generated during the combustion of exhaust gases of soot formation with an excess air coefficient of KI = 1.1, the content of free oxygen in dry gases is 1%, and the moisture content is 40%. When diluting flue gas with air in a ratio of 1: 1, the oxygen content in the dry part of the mixed stream will be 13.5%, and the moisture content will decrease to 20%.

Возможность определения влагосодержания дымового газа на входе в барабан по отношению величин [O2]T/[O2]Д является особенно существенной в условиях, когда избыточное количество продуктов горения топлива выбрасывается из камеры обогрева через дымовую трубу, а его часть, поступающая в барабан, неизвестна.The ability to determine the moisture content of flue gas at the inlet of the drum by the ratio of [O 2 ] T / [O 2 ] D is especially significant in conditions where an excess amount of fuel combustion products is ejected from the heating chamber through the chimney, and its part entering the drum unknown.

На фиг.1 показана принципиальная технологическая схема мокрого гранулирования и сушки сажи, которая включает следующие последовательно соединенные аппараты:Figure 1 shows a schematic flow diagram of wet granulation and drying of soot, which includes the following series-connected devices:

- накопительный бункер 1 со шлюзовым питателем 2;- storage hopper 1 with gateway feeder 2;

- гранулятор 3;- granulator 3;

- воздушный патрубок 4 с регулируемой заслонкой;- air pipe 4 with adjustable damper;

- сушильный барабан 5 с заборным патрубком 6;- a drying drum 5 with an intake pipe 6;

- наружная камера обогрева 7 с дымовой трубой 8, оборудованной регулируемой заслонкой 9;- an external heating chamber 7 with a chimney 8 equipped with an adjustable damper 9;

- вентилятор 10 с регулируемой заслонкой 11;- fan 10 with adjustable damper 11;

- рукавный фильтр 12;- bag filter 12;

- вентилятор 13;- fan 13;

- циклон 14 со шлюзовым питателем 15.- cyclone 14 with a gateway feeder 15.

Пылящая сажа в количестве 3-5 т/ч после разделения с газообразными продуктами процесса сажеобразования (отходящим газом) поступает в накопительный бункер 1, из которого шлюзовым питателем 2 подается в гранулятор 3, где при интенсивном перемешивании с водой в соотношении ~1:1 происходит образование влажных гранул сажи. Из гранулятора 3 влажная гранулированная сажа самотеком поступает в сушильный барабан 5. В наружной камере 7 сушильный барабан 5 обогревают высокотемпературным дымовым газом, образующимся при сжигании с воздухом топлива, включающего отходящий газ процесса сажеобразования. В качестве углеводородного топлива используют природный газ. Из наружной камеры обогрева 7 дымовой газ через заборный патрубок 6 поступает внутрь сушильного барабана 5 за счет разрежения, создаваемого вентилятором 10 в сушильном барабане 5 и камере обогрева 7. Кроме дымового газа в сушильный барабан подсасывается из атмосферы дополнительный поток воздуха через кольцевой зазор между корпусом камеры обогрева 7 и сушильным барабаном 5. При необходимости расход дополнительного потока воздуха может быть увеличен с помощью патрубка 4, оборудованного регулируемой заслонкой. Величина разрежения внутри барабана 4 и в камере обогрева 6, а следовательно, и расход дополнительно подсасываемого воздуха регулируется заслонкой 10 перед вентилятором 9, после которого производят отбор дымового газа для определения его состава.Dusting soot in an amount of 3-5 t / h after separation with gaseous products of the soot formation process (exhaust gas) enters the storage hopper 1, from which it is fed to the granulator 3 from a gate feeder 2, where ~ 1: 1 occurs with vigorous stirring with water the formation of wet granules of soot. From the granulator 3, the wet granulated soot flows by gravity to the dryer drum 5. In the outer chamber 7, the dryer drum 5 is heated with high-temperature flue gas, which is formed by burning fuel with soot formation exhaust air. Natural gas is used as hydrocarbon fuel. From the outer heating chamber 7, the flue gas through the intake pipe 6 enters the dryer drum 5 due to the vacuum created by the fan 10 in the dryer drum 5 and the heating chamber 7. In addition to the flue gas, an additional air stream is drawn from the atmosphere through the annular gap between the chamber body heating 7 and dryer drum 5. If necessary, the flow rate of the additional air flow can be increased using the pipe 4, equipped with an adjustable damper. The amount of rarefaction inside the drum 4 and in the heating chamber 6, and therefore the flow rate of the additionally sucked-in air, is regulated by a shutter 10 in front of the fan 9, after which flue gas is sampled to determine its composition.

Вентилятором 9 влажный дымовой газ при температуре 180÷250°С и влагосодержании 45÷65% направляется из барабана 4 в рукавный фильтр 11 для отделения пылящей сажи и мелких осколков, разрушившихся в процессе сушки гранул, которые вентилятором 12 по газовому транспорту подаются в циклон 13 и через шлюзовой питатель 14 выгружаются в накопительный бункер 1. Сухая гранулированная сажа с температурой 120÷140°С и влагосодержанием не более 0.5% направляется на охлаждение и складирование.Fan 9 moist flue gas at a temperature of 180 ÷ 250 ° C and a moisture content of 45 ÷ 65% is sent from the drum 4 to the bag filter 11 to separate the dusty soot and small fragments destroyed during the drying of the granules, which are fed by a fan 12 to the cyclone 13 through gas transport and through the gate feeder 14 are discharged into the storage hopper 1. Dry granular soot with a temperature of 120 ÷ 140 ° C and a moisture content of not more than 0.5% is sent for cooling and storage.

В таблице 2 приведены экспериментальные данные сравнительных испытаний прототипа и предлагаемого способа сушки влажной гранулированной сажи. В ходе опытных работ коэффициент избытка воздуха, определяемый согласно нижеприведенному уравнению, поддерживался равным 1.1:Table 2 shows the experimental data of comparative tests of the prototype and the proposed method for drying wet granular soot. During the experimental work, the coefficient of excess air, determined according to the equation below, was maintained equal to 1.1:

Figure 00000005
Figure 00000005

Для оценки эффективности процесса сушки использовался показатель удельного приведенного по теплотворной способности к природному газу расхода топлива на 1 т воды.To evaluate the efficiency of the drying process, we used the indicator of the specific fuel consumption per calorific value for natural gas per 1 ton of water.

В опытах 1÷3, выполненных в соответствии с прототипом, последовательно увеличивался расход воды на гранулирование при постоянном весовом соотношении 1:1 с расходом сажи. При постоянных значениях содержания влаги на входе и выходе барабана последовательное увеличение производительности приводит к снижению температуры сажи на выходе барабана и увеличению температуры дымового газа. В опыте 3 температура сажи упала ниже критической, а температура дымового газа превысила предельно допустимое значение для рукавного фильтра - 250°С. При этом содержание влаги гранулированной сажи на выходе из барабана составило 3.5% при допустимой норме не более 0.5%. Увеличение разности температур сажи и дымового газа на выходе барабана с 80°С в опыте №1 до 167°С в опыте №3 свидетельствует о снижении скорости тепло- и массопереноса между влажной гранулированной сажей и дымовыми газами. Следует отметить, что при увеличении расхода воды увеличивался и удельный приведенный расход топлива с 105.6 до 109.6 м3/т воды, что свидетельствует о снижении скорости переноса влаги до критического значения, при котором даже избыточный повод тепловой энергии не позволяет получить требуемую влажность гранулированной сажи.In experiments 1 ÷ 3, performed in accordance with the prototype, the flow rate of water for granulation increased sequentially with a constant weight ratio of 1: 1 with the consumption of soot. With constant values of the moisture content at the inlet and outlet of the drum, a sequential increase in productivity leads to a decrease in the temperature of soot at the exit of the drum and an increase in the temperature of the flue gas. In experiment 3, the temperature of soot dropped below a critical temperature, and the temperature of the flue gas exceeded the maximum permissible value for a bag filter - 250 ° C. The moisture content of granular soot at the outlet of the drum was 3.5% with an allowable rate of not more than 0.5%. An increase in the temperature difference of soot and flue gas at the drum outlet from 80 ° C in experiment No. 1 to 167 ° C in experiment No. 3 indicates a decrease in the rate of heat and mass transfer between wet granular soot and flue gases. It should be noted that with an increase in water consumption, the specific reduced fuel consumption also increased from 105.6 to 109.6 m 3 / t of water, which indicates a decrease in the rate of moisture transfer to a critical value, at which even an excess of thermal energy does not allow to obtain the required moisture content of granular soot.

Экспериментальные данные сравнительных испытаний прототипа и предлагаемого способа сушки влажной гранулированной сажи.The experimental data of comparative tests of the prototype and the proposed method for drying wet granular soot.

Figure 00000006
Figure 00000006

В опытах 4÷8 приведены результаты испытаний предлагаемого способа сушки при постоянном расходе воды, как и в опыте №3-4 т/ч. Последовательное увеличение расхода дополнительного потока воздуха, подаваемого на смешение с продуктами горения топлива до подачи в сушильный барабан, с 50 м3/ч до 6000 м3/ч приводит к увеличению концентрации кислорода в дымовом газе [O2]Д с 1.39 до 11.81%, снижению влагосодержания на входе барабана с 33.6 до 19.4% и выходе барабана с 58.3% до 40.4%. Отношение [O2]T/[O2]Д снижается с 0.87 до 0.1, причем эффективной является величина 0.77, которая соответствует расходу дополнительного воздуха 100 м3/ч, так как при нем температура сажи на выходе барабана составила 110°C, что обеспечило получение сухой гранулированной сажи.In experiments 4 ÷ 8 shows the test results of the proposed method of drying at a constant flow of water, as in experiment No. 3-4 t / h A consistent increase in the flow rate of the additional air flow supplied to the mixture with the fuel combustion products before being fed into the dryer drum from 50 m 3 / h to 6,000 m 3 / h leads to an increase in the oxygen concentration in the flue gas [O 2 ] D from 1.39 to 11.81% , reducing moisture content at the inlet of the drum from 33.6 to 19.4% and the output of the drum from 58.3% to 40.4%. The ratio [O 2 ] T / [O 2 ] D decreases from 0.87 to 0.1, and the value 0.77 is effective, which corresponds to an additional air consumption of 100 m 3 / h, since with it the soot temperature at the drum outlet was 110 ° C, which provided dry granular soot.

В опытах 9÷12 производительность сушильного барабана последовательно увеличивают до 4.3 и 4.5 т/ч. Начиная с опыта №9 часть газов после обогрева наружной поверхности барабана сбрасывается через дымовую трубу, что позволяет дополнительно снизить влажность газа за счет большего разбавления воздухом. При этом эффективным можно считать величину отношения [O2]T/[O2]Д=0.07 в опыте №11, так как дальнейшее снижение этого отношения в опыте №12 до 0.06 приводит только к увеличению удельного приведенного расхода топлива.In experiments 9 ÷ 12, the productivity of the drying drum is successively increased to 4.3 and 4.5 t / h. Starting from experiment No. 9, part of the gases after heating the outer surface of the drum is discharged through the chimney, which further reduces the humidity of the gas due to greater dilution with air. In this case, the ratio [O 2 ] T / [O 2 ] D = 0.07 in experiment No. 11 can be considered effective, since a further decrease in this ratio in experiment No. 12 to 0.06 leads only to an increase in the specific reduced fuel consumption.

Таким образом, эффективное действие дополнительного потока воздуха, подаваемого на смешение с дымовым газом, достигается при отношении концентрации в продуктах горения топлива к концентрации кислорода в дымовом газе на выходе их сушильного барабана [O2]T/[O2]Д в пределах 0.07÷0.77.Thus, the effective action of the additional air flow supplied for mixing with the flue gas is achieved when the concentration in the combustion products of the fuel to the concentration of oxygen in the flue gas at the outlet of their drying drum [O 2 ] T / [O 2 ] D in the range 0.07 ÷ 0.77.

В опытах 13-14 приведены режимы сушки влажной гранулированной сажи с использованием в качестве топлива только отходящего газа сажеобразования. Эти условия сушки являются наиболее сложными, так как влагосодержание продуктов горения максимально и только разбавление воздухом и сброс избыточной части дымового газа позволяет провести процесс сушки при высокой производительности.Experiments 13-14 show the modes of drying wet granular soot using only soot-forming exhaust gas as fuel. These drying conditions are the most difficult, since the moisture content of the combustion products is maximum and only dilution with air and discharge of the excess part of the flue gas allows the drying process to be carried out at high productivity.

Использование предлагаемого способа сушки влажной гранулированной сажи позволяет решить комплексную технико-экономическую задачу - обеспечить высокую производительность сушильного барабана при одновременном снижении потребления природного газа за счет использования побочного источника тепловой энергии: производительность одного технологического потока возрастает с 20 до 25 тыс. т гранулированной сажи в год при одновременной экономии 3 млн м3 природного газа за счет применения в качестве топлива отходящего газа процесса сажеобразования.Using the proposed method for drying wet granular soot allows you to solve the complex technical and economic problem - to ensure high performance of the drying drum while reducing natural gas consumption by using a secondary source of thermal energy: the productivity of one process stream increases from 20 to 25 thousand tons of granular soot per year while saving 3 million m 3 of natural gas due to the use of soot process as an exhaust gas fuel Ania.

ЛитератураLiterature

1. В.Ю. Орлов, A.M. Комаров, Л.А. Ляпина. Производство и использование технического углерода для резин. Ярославль, Изд. АР, 2002, с.314.1. V.Yu. Orlov, A.M. Komarov, L.A. Lyapina. Production and use of carbon black for rubber. Yaroslavl, Ed. AR, 2002, p. 314.

2. Пат. US 4282199, 1981.2. Pat. US 4282199, 1981.

3. Пат. US 2952921, 1960.3. Pat. US 2952921, 1960.

4. Пат. US 3102005, 1963.4. Pat. US 3102005, 1963.

5. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. химической литературы, 1948, с.420.5. A.G. Kasatkin. Basic processes and apparatuses of chemical technology. Ed. chemical literature, 1948, p. 420.

Claims (2)

1. Способ сушки сажи, включающий подачу влажной гранулированной сажи в сушильный барабан, оборудованный наружной камерой, в которой внешнюю поверхность барабана обогревают высокотемпературным дымовым газом, образующимся при сжигании топлива, включающего отходящий газ процесса сажеобразования, с последующей подачей их внутрь барабана, отличающийся тем, что в дымовой газ до контакта с гранулированной сажей подается дополнительный поток воздуха.1. The method of drying soot, including the supply of wet granular soot to a drying drum equipped with an external chamber, in which the outer surface of the drum is heated with high-temperature flue gas generated during the combustion of fuel, including the exhaust gas of the soot formation process, followed by their supply into the drum, characterized in that an additional air stream is supplied into the flue gas before contact with granular soot. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный поток воздуха подается в количестве, при котором отношение концентрации кислорода в продуктах горения топлива к концентрации кислорода в дымовом газе на выходе из сушильного барабана находится в пределах 0,07÷0,77, а концентрация кислорода в продуктах горения топлива определяется из следующего соотношения
Figure 00000007

где [O2]T - концентрация кислорода в продуктах горения топлива, %;
QB, QT, QОГ - объемные расходы воздуха, углеводородного топлива и отходящего газа сажеобразования соответственно;
KT, KОГ - удельные расходы воздуха для полного сжигания 1 м3 углеводородного топлива и отходящего газа сажеобразования соответственно, м33;
[H2], [CO], [H2O] - концентрация водорода, оксида углерода в сухом отходящем газе сажеобразования и влагосодержание отходящего газа соответственно, %.
2. The method according to claim 1, characterized in that the additional air flow is supplied in an amount in which the ratio of the oxygen concentration in the fuel combustion products to the oxygen concentration in the flue gas at the outlet of the drying drum is within 0.07 ÷ 0.77, and the oxygen concentration in the fuel combustion products is determined from the following ratio
Figure 00000007

where [O 2 ] T is the oxygen concentration in the fuel combustion products,%;
Q B , Q T , Q ОГ - volumetric flow rates of air, hydrocarbon fuel and soot-forming exhaust gas, respectively;
K T , K ОГ - specific air consumption for the complete combustion of 1 m 3 of hydrocarbon fuel and soot formation waste gas, respectively, m 3 / m 3 ;
[H 2 ], [CO], [H 2 O] is the concentration of hydrogen, carbon monoxide in the dry exhaust gas of soot formation and the moisture content of the exhaust gas, respectively,%.
RU2006135678/06A 2006-10-09 2006-10-09 Method of drying carbon black RU2459161C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006135678/06A RU2459161C2 (en) 2006-10-09 2006-10-09 Method of drying carbon black

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006135678/06A RU2459161C2 (en) 2006-10-09 2006-10-09 Method of drying carbon black

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006135678A RU2006135678A (en) 2008-04-20
RU2459161C2 true RU2459161C2 (en) 2012-08-20

Family

ID=39453579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006135678/06A RU2459161C2 (en) 2006-10-09 2006-10-09 Method of drying carbon black

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459161C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171494U1 (en) * 2016-10-10 2017-06-02 Общество с ограниченной ответственностью "Омский завод технического углерода" (ООО "Омсктехуглерод") DRYING UNIT FOR GRANULATED TECHNICAL CARBON

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU901775A1 (en) * 1980-04-30 1982-01-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода Unit for drying granulated black carbon
SU926464A1 (en) * 1980-10-23 1982-05-07 Омский завод технического углерода Pelletized carbon black drying method
SU932155A1 (en) * 1980-08-21 1982-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода Method of drying black carbon pellets
SU1250798A1 (en) * 1985-02-11 1986-08-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода Method of drying carbon black granules in revolving drum
SU1175233A1 (en) * 1984-04-29 1996-12-27 Омский завод технического углерода Granular soot drying plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU901775A1 (en) * 1980-04-30 1982-01-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода Unit for drying granulated black carbon
SU932155A1 (en) * 1980-08-21 1982-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода Method of drying black carbon pellets
SU926464A1 (en) * 1980-10-23 1982-05-07 Омский завод технического углерода Pelletized carbon black drying method
SU1175233A1 (en) * 1984-04-29 1996-12-27 Омский завод технического углерода Granular soot drying plant
SU1250798A1 (en) * 1985-02-11 1986-08-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода Method of drying carbon black granules in revolving drum

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171494U1 (en) * 2016-10-10 2017-06-02 Общество с ограниченной ответственностью "Омский завод технического углерода" (ООО "Омсктехуглерод") DRYING UNIT FOR GRANULATED TECHNICAL CARBON

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006135678A (en) 2008-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10690409B2 (en) Method for continuously drying bulk goods, in particular wood fibers and/or wood chips
NL8102667A (en) Apparatus and method for flue gas recirculation in a solid fuel boiler.
US11543124B2 (en) Apparatus and method for continuously drying bulk goods, in particular wood chips and/or wood fibers comprising a hot gas cyclone
US11499778B2 (en) Apparatus and method for continuously drying bulk goods, in particular wood chips and/or wood fibers comprising a solid fired hot gas generator
CN1589382A (en) Closed cycle waste combustion
CA3053978C (en) Apparatus and method for continuously drying bulk goods, in particular wood chips and/or wood fibers comprising a heat exchanger
CN110117011A (en) A kind of method that physical method prepares active carbon
CA2798537A1 (en) Reduced fossil fuel in an oxidizer downstream of a biomass furnace
CA3053986C (en) Apparatus and method for continuously drying bulk goods, in particular wood chips and/or wood fibers comprising multi-fuel burner with a muffle cooling system
KR101003707B1 (en) Anhydrous Carbon Black Pellets
RU2459161C2 (en) Method of drying carbon black
Skopec et al. Desulfurization in co-firing of sewage sludge and wooden biomass in a bubbling fluidized bed combustor under air and oxy-fuel conditions
CN102748922B (en) Semi-closed self-inert-type vibrating fluidized drying system
CN104140837A (en) A heat conduction briquette humidity control method and device using coke oven tail gas as carrier gas
CN101285587B (en) Low metamorphic grade coal drying and dewatering process
CN101709881A (en) Oxygen-enriched combustion-supporting method of pulverized coal fired boilers
EP0019443B1 (en) Method and apparatus for handling and utilizing system off-gas in a pyro-processing system
US4304550A (en) Apparatus for handling and utilizing system gas in a pyro-processing system
JPS62121786A (en) Method for drying coke coking coal
RU2568360C1 (en) Method and device for gas recovery in drying unit
CN110357389A (en) A kind of hot air type sludge drying and incinerating system

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20081022

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20081112

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081010