專利名稱:利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，包括：精餾設(shè)備；第一膨脹機(jī)，第一膨脹機(jī)的膨脹端與精餾設(shè)備的一氣體出口通過管路連接，第一膨脹機(jī)的膨脹端用于使精餾設(shè)備排出的富氮?dú)馀蛎浐蠓祷鼐s設(shè)備，以此為精餾設(shè)備提供冷量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)炭黑尾氣中尾氣進(jìn)行液化分離，分離出液化天然氣產(chǎn)品和富氮?dú)?，將尾氣進(jìn)行分離并提純，提高了尾氣的利用價(jià)值，并且本裝置的制冷系統(tǒng)采用的單一的冷劑氮?dú)猓蟠蠼档土酥评湎到y(tǒng)的成本。
【專利說明】
利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)
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 氣的系統(tǒng)。
【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 制液化天然氣的系統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，包括：
[0006] 用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行精餾，使炭黑尾氣分離出富氮?dú)?、液化天然氣的精餾設(shè)備；
[0007] 第一膨脹機(jī)，所述第一膨脹機(jī)的膨脹端與精餾設(shè)備的一氣體出口通過管路連接， 所述第一膨脹機(jī)的膨脹端用于使精餾設(shè)備排出的富氮?dú)馀蛎浐蠓祷鼐s設(shè)備，以此為所述 精餾設(shè)備提供冷量。
[0008] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，所述精餾設(shè)備包括：
[0009] 用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行初步冷卻的一級(jí)換熱器；
[0010] 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；
[0011] 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;所述甲烷精餾塔的塔頂分離器的富氮?dú)?出口與所述第一膨脹機(jī)的膨脹端通過第一管路連接;所述第一膨脹機(jī)的膨脹端通過排氣管 路將膨脹至低溫低壓的富氮?dú)馀懦?，所述排氣管路?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。
[0012] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，所述第一管路經(jīng)過二級(jí) 換熱器，以向二級(jí)換熱器提供冷量。
[0013] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，所述精餾設(shè)備還包括氮 氣制冷系統(tǒng)，氮?dú)庵评湎到y(tǒng)包括用于對(duì)氮?dú)鈮嚎s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，所述氮?dú)庠趬?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，第二管路中的氮?dú)庠谝患?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 的氮?dú)庠诩淄榫s塔的塔頂冷凝器、二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器中提供冷量。
[0014] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，所述回流管路經(jīng)過二級(jí) 換熱器后經(jīng)過第二膨脹機(jī)的膨脹端，由所述第二膨脹機(jī)的膨脹端接出后，所述回流管路依 次經(jīng)過二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，第二膨脹機(jī)的膨脹端用于使所述回流管路內(nèi)的氮?dú)馀蛎?降溫。
[0015] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，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。
[0016] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)炭黑尾氣中尾氣進(jìn)行液化分離，分離出液 化天然氣產(chǎn)品和富氮?dú)猓瑢⑽矚膺M(jìn)行分離并提純，提高了尾氣的利用價(jià)值，并且本裝置的制 冷系統(tǒng)采用的單一的冷劑氮?dú)?，大大降低了制冷系統(tǒng)的成本。
【附圖說明】

[0017] 圖1為本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 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系統(tǒng)，包括：
[0019] 用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行精餾，使炭黑尾氣分離出富氮?dú)?、液化天然氣的精餾設(shè)備；
[0020] 第一膨脹機(jī)ET1，第一膨脹機(jī)ET1的膨脹端與精餾設(shè)備的一氣體出口通過管路連 接，第一膨脹機(jī)ET1的膨脹端用于使精餾設(shè)備排出的富氮?dú)馀蛎浐蠓祷鼐s設(shè)備，以此為精 餾設(shè)備提供冷量。
[0021] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，精餾設(shè)備包括：
[0022]用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行初步冷卻的一級(jí)換熱器E1;
[0023]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；
[0024] 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)換熱器通過管路連接；甲烷精餾塔T1的塔頂分離器VI的富氮?dú)獬?口與第一膨脹機(jī)ET1的膨脹端通過第一管路11連接;第一膨脹機(jī)的膨脹端通過排氣管路10 將膨脹至低溫低壓的富氮?dú)馀懦觯艢夤苈?0經(jīng)過二級(jí)換熱器E3、一級(jí)換熱器E1，以向二級(jí) 換熱器E3、一級(jí)換熱器E1提供冷量。
[0025] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，第一管路11經(jīng)過二級(jí)換 熱器E3，以向二級(jí)換熱器E3提供冷量。
[0026] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，精餾設(shè)備還包括氮?dú)庵?冷系統(tǒng)，氮?dú)庵评湎到y(tǒng)包括用于對(duì)氮?dú)鈮嚎s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V10,第一節(jié)流閥V10通過回流管路30連接壓縮機(jī)Cl的氣體入口，氮?dú)庠?壓縮機(jī)與第一節(jié)流閥V10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中的氮?dú)庠谝患?jí)換熱器、甲烷精餾塔的塔底再沸器 E2、二級(jí)換熱器中冷卻降溫，回流管路30依次經(jīng)過甲烷精餾塔的塔頂冷凝器E4、二級(jí)換熱 器、一級(jí)換熱器，回流管路中的氮?dú)庠诩淄榫s塔的塔頂冷凝器E4、二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱 器中提供冷量。
[0027] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，回流管路30經(jīng)過二級(jí)換 熱器后經(jīng)過第二膨脹機(jī)ET2的膨脹端，由第二膨脹機(jī)的膨脹端接出后，回流管路30依次經(jīng)過 二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，第二膨脹機(jī)的膨脹端用于使回流管路內(nèi)的氮?dú)馀蛎浗禍亍?br>[0028] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，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40連通，液化天然氣排出管40經(jīng)過二級(jí)換熱器后與第二 節(jié)流閥V20的入口連通，以使液化天然氣排出管40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V20節(jié)流冷卻降溫。
[0029] 本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其中，還包括用于對(duì)炭黑尾氣 壓縮的炭黑尾氣壓縮機(jī)以及用于對(duì)壓縮后的炭黑尾氣進(jìn)行干燥凈化處理的干燥凈化裝置， 炭黑尾氣壓縮機(jī)與干燥凈化裝置通過管路連接，干燥凈化裝置與一級(jí)換熱器通過管路連 接。
[0030] 炭黑尾氣壓縮機(jī)用于將炭黑尾氣壓縮至10_40bar。
[0031] 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)，可以為實(shí)現(xiàn) 1-4級(jí)壓縮的壓縮機(jī)。
[0032] 利用本實(shí)用新型的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)作業(yè)的實(shí)施例如下：
[0033] 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-96°C后，進(jìn)入二級(jí)換熱器E3降溫至-150Γ，然后進(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 vh的液化天然氣(LNG)，經(jīng)二級(jí)換熱器 E3降溫和第二節(jié)流閥V20降壓，最終輸出-161°C、1.15bar的液化天然氣產(chǎn)品，組分如表1所 不。
[0034]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V1分離，分離出的富氮?dú)?，流? 5 0 7 N m3 / h、溫度-16 0 °C、壓力 16.8bar，進(jìn)入二級(jí)換熱器E3復(fù)溫至-128 °C，進(jìn)入第一膨脹機(jī)ET1膨脹為-165 °C、500bar，然 后經(jīng)二級(jí)換熱器E3、一級(jí)換熱器El換熱后常溫排出。
[0035] 3bar、36°C，5500Nm3/h的氮?dú)膺M(jìn)入壓縮機(jī)C1壓縮至26bar后，依次進(jìn)入一級(jí)換熱器 E1降溫至_86°C、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-160°C、 第一節(jié)流閥V10降壓至-162.8°C/15bar、甲烷精餾塔的塔頂冷凝器E4換熱后至-162.%~、二 級(jí)換熱器復(fù)溫至-120°C進(jìn)入第二膨脹機(jī)膨脹至_164°C/3.4bar、二級(jí)換熱器復(fù)溫至-120°C、 一級(jí)換熱器復(fù)溫至30°C，最后進(jìn)入壓縮機(jī)Cl的入口，完成氮?dú)庋h(huán)。
[0036]本實(shí)施例中，氮?dú)膺M(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。氮?dú)饨?jīng)節(jié)流閥降壓至8-15bar，并且經(jīng)過膨脹機(jī)膨脹至2-5bar。甲烷精餾塔可以為板 式塔也可以為填料塔。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。
[0037] 本實(shí)施例中，炭黑尾氣經(jīng)換熱器換熱降溫，進(jìn)入甲烷精餾塔，在塔底精餾出液化天 然氣，在塔頂精餾出富氮?dú)?，富氮?dú)膺M(jìn)入二級(jí)換熱器后，經(jīng)膨脹機(jī)膨脹降溫降壓，為二級(jí)換 熱器提供冷量，并依次進(jìn)入二級(jí)換熱器和一級(jí)換熱器，最后常溫排出。
[0038] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:可以對(duì)炭黑尾氣中尾氣進(jìn)行液化分離，分離出液化天然氣 產(chǎn)品和富氮?dú)猓瑢⑽矚膺M(jìn)行分離并提純，提高了尾氣的利用價(jià)值，并且本系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)采 用的單一的冷劑氮?dú)?，大大降低了制冷系統(tǒng)的成本。
[0039] 表 1
[0041]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)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾 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系統(tǒng)，其特征在于，包括： 用于對(duì)炭黑尾氣進(jìn)行精餾，使炭黑尾氣分離出富氮?dú)狻⒁夯烊粴獾木s設(shè)備； 第一膨脹機(jī)，所述第一膨脹機(jī)的膨脹端與精餾設(shè)備的一氣體出口通過管路連接，所述 第一膨脹機(jī)的膨脹端用于使精餾設(shè)備排出的富氮?dú)馀蛎浐蠓祷鼐s設(shè)備，以此為所述精餾 設(shè)備提供冷量。2. 如權(quán)利要求1所述的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾設(shè)備 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?與所述第一膨脹機(jī)的膨脹端通過第一管路連接;所述第一膨脹機(jī)的膨脹端通過排氣管路將 膨脹至低溫低壓的富氮?dú)馀懦?，所述排氣管路?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。3. 如權(quán)利要求2所述的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一管路 經(jīng)過二級(jí)換熱器，以向二級(jí)換熱器提供冷量。4. 如權(quán)利要求3所述的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述精餾設(shè)備 還包括氮?dú)庵评湎到y(tǒng)，氮?dú)庵评湎到y(tǒng)包括用于對(duì)氮?dú)鈮嚎s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 氮?dú)庠趬嚎s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，第二管路中的氮?dú)庠谝患?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， 回流管路中的氮?dú)庠诩淄榫s塔的塔頂冷凝器、二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器中提供冷量。5. 如權(quán)利要求4所述的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述回流管路 經(jīng)過二級(jí)換熱器后經(jīng)過第二膨脹機(jī)的膨脹端，由所述第二膨脹機(jī)的膨脹端接出后，所述回 流管路依次經(jīng)過二級(jí)換熱器、一級(jí)換熱器，第二膨脹機(jī)的膨脹端用于使所述回流管路內(nèi)的 氮?dú)馀蛎浗禍亍?. 如權(quán)利要求5所述的利用炭黑尾氣制液化天然氣的系統(tǒng)，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)】F25J3/02GK205718206SQ201620373081
【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