專利名稱:利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，包括：用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行初步冷卻的一級(jí)換熱器；用于對(duì)初步冷卻后炭黑尾氣進(jìn)行再次冷卻的二級(jí)換熱器；用于對(duì)再次冷卻后的炭黑尾氣進(jìn)行精餾，使炭黑尾氣分離出富氮?dú)狻⒁夯烊粴獾募淄榫s塔，與二級(jí)換熱器通過管路連接；甲烷精餾塔的塔頂分離器的富氮?dú)獬隹谂c第一管路連接；第一管路依次經(jīng)過二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，以向二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器提供冷量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案可以對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行分離，分離出液化天然氣產(chǎn)品和富氮?dú)?，提高了尾氣的利用價(jià)值，并且本裝置的冷量主要由混合冷劑制冷循環(huán)提供，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】
利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及尾氣的回收利用領(lǐng)域，特別是涉及一種利用炭黑尾氣制液化天然 氣的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 炭黑是一種無定形碳，其為輕、松而極細(xì)的黑色粉末，其比表面積非常大，范圍從 10-3000m2/g。炭黑是有機(jī)物(天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒 或受熱分解而得的產(chǎn)物，比重為1.8-2.1。由天然氣制成的稱"氣黑"，由油類制成的稱"燈 黑"，由乙炔制成的稱"乙炔黑"。此外還有"槽黑"、"爐黑"。按炭黑性能區(qū)分有"補(bǔ)強(qiáng)炭黑"、 "導(dǎo)電炭黑"、"耐磨炭黑"等種類。炭黑可作黑色染料，用于制造中國(guó)墨、油墨、油漆等，也可 用于做橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。
[0003] 每生產(chǎn)1噸炭黑，會(huì)產(chǎn)生8000Nm3含塵尾氣。按照我國(guó)2105年炭黑產(chǎn)量504萬噸計(jì)， 產(chǎn)生尾氣約400億Nm 3,這些炭黑尾氣如直接排入空氣中會(huì)造成極大污染與浪費(fèi)，如何有效 利用炭黑尾氣是急需解決的技術(shù)問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種有效減少污染與浪費(fèi)的利用炭黑尾氣 制液化天然氣的裝置。
[0005] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，包括：
[0006] 用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行初步冷卻的一級(jí)換熱器；
[0007] 用于對(duì)初步冷卻后炭黑尾氣進(jìn)行再次冷卻的二級(jí)換熱器，與所述一級(jí)換熱器通過 管路連接；
[0008] 用于對(duì)再次冷卻后的炭黑尾氣進(jìn)行精餾，使炭黑尾氣分離出富氮?dú)?、液化天然?的甲烷精餾塔，與所述二級(jí)換熱器通過管路連接；
[0009]所述甲烷精餾塔的塔頂分離器的富氮?dú)獬隹谂c第一管路連接;所述第一管路依次 經(jīng)過二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，以向二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器提供冷量。
[0010] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，所述精餾設(shè)備還包括混 合冷劑制冷系統(tǒng)，所述混合冷劑制冷系統(tǒng)包括用于對(duì)混合冷劑壓縮的壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的氣 體出口通過第二管路連通第一節(jié)流閥，所述第一節(jié)流閥通過回流管路連接壓縮機(jī)的氣體入 口，所述混合冷劑在壓縮機(jī)與第一節(jié)流閥之間循環(huán)，第二管路依次經(jīng)過一級(jí)換熱器、甲烷精 餾塔的塔底再沸器、二級(jí)換熱器，第二管路中的混合冷劑在一級(jí)換熱器、甲烷精餾塔的塔底 再沸器、二級(jí)換熱器中冷卻降溫，回流管路依次經(jīng)過甲烷精餾塔的塔頂冷凝器、二級(jí)換熱 器、一級(jí)換熱器，回流管路中的混合冷劑在甲烷精餾塔的塔頂冷凝器、二級(jí)換熱器、一級(jí)換 熱器中提供冷量。
[0011] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，所述甲烷精餾塔的底部 的液化天然氣出口與液化天然氣排出管連通，液化天然氣排出管經(jīng)過二級(jí)換熱器后與第二 節(jié)流閥的入口連通，以使液化天然氣排出管中的液化天然氣通過二級(jí)換熱器冷卻降溫后通 過第二節(jié)流閥節(jié)流冷卻降溫。
[0012] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案可以對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行分離，分離出液化天然氣產(chǎn)品和富氮 氣，提高了尾氣的利用價(jià)值，并且本裝置的冷量主要由混合冷劑制冷循環(huán)提供，節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】

[0013] 圖1為本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 如圖1所示，本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，包括：
[0015] 用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行初步冷卻的一級(jí)換熱器E1;
[0016]用于對(duì)初步冷卻后炭黑尾氣進(jìn)行再次冷卻的二級(jí)換熱器E3,與一級(jí)換熱器E1通過 管路連接；
[0017] 用于對(duì)再次冷卻后的炭黑尾氣進(jìn)行精餾，使炭黑尾氣分離出富氮?dú)?、液化天然?的甲烷精餾塔T1，與二級(jí)換熱器E3通過管路連接；
[0018] 甲烷精餾塔的塔頂分離器V10的富氮?dú)獬隹谂c第一管路11連接;第一管路11依次 經(jīng)過二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，以向二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器提供冷量。
[0019] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，精餾設(shè)備還包括混合冷 劑制冷系統(tǒng)，混合冷劑制冷系統(tǒng)包括用于對(duì)混合冷劑壓縮的壓縮機(jī)C1，壓縮機(jī)的氣體出口 通過第二管路12連通第一節(jié)流閥VI，第一節(jié)流閥VI通過回流管路20連接壓縮機(jī)C1的氣體入 口，混合冷劑在壓縮機(jī)C1與第一節(jié)流閥VI之間循環(huán)，第二管路12依次經(jīng)過一級(jí)換熱器E1、甲 烷精餾塔的塔底再沸器E2、二級(jí)換熱器E3,第二管路12中的混合冷劑在一級(jí)換熱器E1、甲烷 精餾塔的塔底再沸器E2、二級(jí)換熱器E3中冷卻降溫，回流管路20依次經(jīng)過甲烷精餾塔的塔 頂冷凝器E4、二級(jí)換熱器E3、一級(jí)換熱器E1，回流管路20中的混合冷劑在甲烷精餾塔的塔頂 冷凝器E4、二級(jí)換熱器E3、一級(jí)換熱器E1中提供冷量。
[0020] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，甲烷精餾塔的底部的液 化天然氣出口與液化天然氣排出管30連通，液化天然氣排出管30經(jīng)過二級(jí)換熱器E3后與第 二節(jié)流閥V2的入口連通，以使液化天然氣排出管30中的液化天然氣通過二級(jí)換熱器E3冷卻 降溫后通過第二節(jié)流閥V2節(jié)流冷卻降溫。
[0021] 利用本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置進(jìn)行炭黑尾氣回收利用的 實(shí)施例如下：
[0022] 炭黑尾氣流量為4000Nm3/h，壓力18bar，成分如表1所示，進(jìn)入一級(jí)換熱器E1降溫 至-103Γ后，進(jìn)入二級(jí)換熱器E3降溫至-150Γ進(jìn)入甲烷精餾塔T1，在甲烷精餾塔T1塔底的 液相物料經(jīng)過甲烷精餾塔的塔底再沸器E2加熱，氮?dú)獠粩嗟恼舭l(fā)，甲烷不斷的濃縮，最終從 塔底分離出溫度_112°C、壓力17bar、流量493Nm 3/h的液化天然氣，經(jīng)二級(jí)換熱器E3降溫和 第二節(jié)流閥V2降壓，最終輸出-161°C、1.15bar的液化天然氣產(chǎn)品（LNG)，組分如表1所示；
[0023]在甲烷精餾塔T1塔頂?shù)臍庀辔锪辖?jīng)過甲烷精餾塔的塔頂冷凝器E4冷凝，并經(jīng)過甲 烷精餾塔的塔頂分離器V10分離，分離出的富氮?dú)?，流量?507Nm3/h、溫度為-160°C、壓力 為16.8bar，進(jìn)入二級(jí)換熱器E3復(fù)溫至-125Γ，最后經(jīng)過一級(jí)換熱器E1復(fù)溫至常溫排出。
[0024] 4bar、36°C，10000Nm3/h的混合冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)Cl壓縮至25bar后，依次進(jìn)入一級(jí) 換熱器E1降溫至-105Γ、甲烷精餾塔的塔底再沸器E2降溫至-110°C、二級(jí)換熱器E3降溫至-16(rC、第一節(jié)流閥Vl降壓至-17(rC/4.5ba r、經(jīng)甲烷精餾塔的塔頂冷凝器E4換熱后升溫至-162°C、二級(jí)換熱器復(fù)溫至-118Γ后，進(jìn)入一級(jí)換熱器E1復(fù)溫至常溫，最后進(jìn)入壓縮機(jī)C1的 入口，完成混合冷劑循環(huán)，混合冷劑組分如表1所示。
[0025] 表 1
[0027] 利用本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置進(jìn)行炭黑尾氣利用時(shí)，炭黑 尾氣優(yōu)選經(jīng)過壓縮并干燥凈化，壓縮后其壓力為10-40bar。
[0028] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，壓縮機(jī)可以為往復(fù)壓縮 機(jī)或離心壓縮機(jī)或螺桿壓縮機(jī)或迷宮壓縮機(jī)。壓縮機(jī)可以為實(shí)現(xiàn)1-4級(jí)壓縮的壓縮機(jī)。
[0029] 利用本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置進(jìn)行炭黑尾氣利用時(shí)，混合 冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)入口的壓力為2_4bar，由壓縮機(jī)出口排出時(shí)壓力18-30bar。
[0030] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，甲烷精餾塔可以為板式 塔也可以為填料塔。
[0031] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，再沸器可以為釜式重沸 器或熱虹吸式再沸器或強(qiáng)制循環(huán)再沸器。
[0032]本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其中，混合冷劑的成分為:CH4 摩爾含量為35-46 % ;N2摩爾含量為20-30 % ;C3H8摩爾含量為28-36 %。
[0033]本實(shí)用新型的技術(shù)方案可以對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行分離，分離出液化天然氣產(chǎn)品和富氮 氣，提高了尾氣的利用價(jià)值，并且本裝置的冷量主要由混合冷劑制冷循環(huán)提供，節(jié)能環(huán)保。 [0034]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾 也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其特征在于，包括： 用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行初步冷卻的一級(jí)換熱器； 用于對(duì)初步冷卻后炭黑尾氣進(jìn)行再次冷卻的二級(jí)換熱器，與所述一級(jí)換熱器通過管路 連接； 用于對(duì)再次冷卻后的炭黑尾氣進(jìn)行精餾，使炭黑尾氣分離出富氮?dú)?、液化天然氣的?烷精餾塔，與所述二級(jí)換熱器通過管路連接； 所述甲烷精餾塔的塔頂分離器的富氮?dú)獬隹谂c第一管路連接;所述第一管路依次經(jīng)過 二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，以向二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器提供冷量。2. 如權(quán)利要求1所述的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其特征在于，所述精餾設(shè)備 還包括混合冷劑制冷系統(tǒng)，所述混合冷劑制冷系統(tǒng)包括用于對(duì)混合冷劑壓縮的壓縮機(jī)，壓 縮機(jī)的氣體出口通過第二管路連通第一節(jié)流閥，所述第一節(jié)流閥通過回流管路連接壓縮機(jī) 的氣體入口，所述混合冷劑在壓縮機(jī)與第一節(jié)流閥之間循環(huán)，第二管路依次經(jīng)過一級(jí)換熱 器、甲烷精餾塔的塔底再沸器、二級(jí)換熱器，第二管路中的混合冷劑在一級(jí)換熱器、甲烷精 餾塔的塔底再沸器、二級(jí)換熱器中冷卻降溫，回流管路依次經(jīng)過甲烷精餾塔的塔頂冷凝器、 二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，回流管路中的混合冷劑在甲烷精餾塔的塔頂冷凝器、二級(jí)換熱 器、一級(jí)換熱器中提供冷量。3. 如權(quán)利要求2所述的利用炭黑尾氣制液化天然氣的裝置，其特征在于，所述甲烷精餾 塔的底部的液化天然氣出口與液化天然氣排出管連通，液化天然氣排出管經(jīng)過二級(jí)換熱器 后與第二節(jié)流閥的入口連通，以使液化天然氣排出管中的液化天然氣通過二級(jí)換熱器冷卻 降溫后通過第二節(jié)流閥節(jié)流冷卻降溫。
【文檔編號(hào)】F25J1/00GK205718205SQ201620371958
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】郝凱鐘, 陳武
【申請(qǐng)人】中科瑞奧能源科技股份有限公司