CN205718205U - 利用炭黑尾气制液化天然气的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，包括：用于对炭黑尾气进行初步冷却的一级换热器；用于对初步冷却后炭黑尾气进行再次冷却的二级换热器；用于对再次冷却后的炭黑尾气进行精馏，使炭黑尾气分离出富氮气、液化天然气的甲烷精馏塔，与二级换热器通过管路连接；甲烷精馏塔的塔顶分离器的富氮气出口与第一管路连接；第一管路依次经过二级换热器、一级换热器，以向二级换热器、一级换热器提供冷量。本实用新型的技术方案可以对炭黑尾气进行分离，分离出液化天然气产品和富氮气，提高了尾气的利用价值，并且本装置的冷量主要由混合冷剂制冷循环提供，节能环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及尾气的回收利用领域，特别是涉及一种利用炭黑尾气制液化天然气的装置。
背景技术
炭黑是一种无定形碳，其为轻、松而极细的黑色粉末，其比表面积非常大，范围从10-3000m2/g。炭黑是有机物(天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物，比重为1.8-2.1。由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”、“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等种类。炭黑可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也可用于做橡胶的补强剂。
每生产1吨炭黑，会产生8000Nm3含尘尾气。按照我国2105年炭黑产量504万吨计，产生尾气约400亿Nm3，这些炭黑尾气如直接排入空气中会造成极大污染与浪费，如何有效利用炭黑尾气是急需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种有效减少污染与浪费的利用炭黑尾气制液化天然气的装置。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，包括：
用于对炭黑尾气进行初步冷却的一级换热器；
用于对初步冷却后炭黑尾气进行再次冷却的二级换热器，与所述一级换热器通过管路连接；
用于对再次冷却后的炭黑尾气进行精馏，使炭黑尾气分离出富氮气、液化天然气的甲烷精馏塔，与所述二级换热器通过管路连接；
所述甲烷精馏塔的塔顶分离器的富氮气出口与第一管路连接；所述第一管路依次经过二级换热器、一级换热器，以向二级换热器、一级换热器提供冷量。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，所述精馏设备还包括混合冷剂制冷系统，所述混合冷剂制冷系统包括用于对混合冷剂压缩的压缩机，压缩机的气体出口通过第二管路连通第一节流阀，所述第一节流阀通过回流管路连接压缩机的气体入口，所述混合冷剂在压缩机与第一节流阀之间循环，第二管路依次经过一级换热器、甲烷精馏塔的塔底再沸器、二级换热器，第二管路中的混合冷剂在一级换热器、甲烷精馏塔的塔底再沸器、二级换热器中冷却降温，回流管路依次经过甲烷精馏塔的塔顶冷凝器、二级换热器、一级换热器，回流管路中的混合冷剂在甲烷精馏塔的塔顶冷凝器、二级换热器、一级换热器中提供冷量。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，所述甲烷精馏塔的底部的液化天然气出口与液化天然气排出管连通，液化天然气排出管经过二级换热器后与第二节流阀的入口连通，以使液化天然气排出管中的液化天然气通过二级换热器冷却降温后通过第二节流阀节流冷却降温。
本实用新型的技术方案可以对炭黑尾气进行分离，分离出液化天然气产品和富氮气，提高了尾气的利用价值，并且本装置的冷量主要由混合冷剂制冷循环提供，节能环保。
附图说明
图1为本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，包括：
用于对炭黑尾气进行初步冷却的一级换热器E1；
用于对初步冷却后炭黑尾气进行再次冷却的二级换热器E3，与一级换热器E1通过管路连接；
用于对再次冷却后的炭黑尾气进行精馏，使炭黑尾气分离出富氮气、液化天然气的甲烷精馏塔T1，与二级换热器E3通过管路连接；
甲烷精馏塔的塔顶分离器V10的富氮气出口与第一管路11连接；第一管路11依次经过二级换热器、一级换热器，以向二级换热器、一级换热器提供冷量。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，精馏设备还包括混合冷剂制冷系统，混合冷剂制冷系统包括用于对混合冷剂压缩的压缩机C1，压缩机的气体出口通过第二管路12连通第一节流阀V1，第一节流阀V1通过回流管路20连接压缩机C1的气体入口，混合冷剂在压缩机C1与第一节流阀V1之间循环，第二管路12依次经过一级换热器E1、甲烷精馏塔的塔底再沸器E2、二级换热器E3，第二管路12中的混合冷剂在一级换热器E1、甲烷精馏塔的塔底再沸器E2、二级换热器E3中冷却降温，回流管路20依次经过甲烷精馏塔的塔顶冷凝器E4、二级换热器E3、一级换热器E1，回流管路20中的混合冷剂在甲烷精馏塔的塔顶冷凝器E4、二级换热器E3、一级换热器E1中提供冷量。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，甲烷精馏塔的底部的液化天然气出口与液化天然气排出管30连通，液化天然气排出管30经过二级换热器E3后与第二节流阀V2的入口连通，以使液化天然气排出管30中的液化天然气通过二级换热器E3冷却降温后通过第二节流阀V2节流冷却降温。
利用本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置进行炭黑尾气回收利用的实施例如下：
炭黑尾气流量为4000Nm3/h，压力18bar，成分如表1所示，进入一级换热器E1降温至-103℃后，进入二级换热器E3降温至-150℃进入甲烷精馏塔T1，在甲烷精馏塔T1塔底的液相物料经过甲烷精馏塔的塔底再沸器E2加热，氮气不断的蒸发，甲烷不断的浓缩，最终从塔底分离出温度-112℃、压力17bar、流量493Nm3/h的液化天然气，经二级换热器E3降温和第二节流阀V2降压，最终输出-161℃、1.15bar的液化天然气产品(LNG)，组分如表1所示；
在甲烷精馏塔T1塔顶的气相物料经过甲烷精馏塔的塔顶冷凝器E4冷凝，并经过甲烷精馏塔的塔顶分离器V10分离，分离出的富氮气，流量为3507Nm3/h、温度为-160℃、压力为16.8bar，进入二级换热器E3复温至-125℃，最后经过一级换热器E1复温至常温排出。
4bar、36℃，10000Nm3/h的混合冷剂进入压缩机C1压缩至25bar后，依次进入一级换热器E1降温至-105℃、甲烷精馏塔的塔底再沸器E2降温至-110℃、二级换热器E3降温至-160℃、第一节流阀V1降压至-170℃/4.5bar、经甲烷精馏塔的塔顶冷凝器E4换热后升温至-162℃、二级换热器复温至-118℃后，进入一级换热器E1复温至常温，最后进入压缩机C1的入口，完成混合冷剂循环，混合冷剂组分如表1所示。
表1
利用本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置进行炭黑尾气利用时，炭黑尾气优选经过压缩并干燥净化，压缩后其压力为10-40bar。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，压缩机可以为往复压缩机或离心压缩机或螺杆压缩机或迷宫压缩机。压缩机可以为实现1-4级压缩的压缩机。
利用本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置进行炭黑尾气利用时，混合冷剂进入压缩机入口的压力为2-4bar，由压缩机出口排出时压力18-30bar。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，甲烷精馏塔可以为板式塔也可以为填料塔。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，再沸器可以为釜式重沸器或热虹吸式再沸器或强制循环再沸器。
本实用新型的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其中，混合冷剂的成分为：CH4摩尔含量为35-46％；N2摩尔含量为20-30％；C3H8摩尔含量为28-36％。
本实用新型的技术方案可以对炭黑尾气进行分离，分离出液化天然气产品和富氮气，提高了尾气的利用价值，并且本装置的冷量主要由混合冷剂制冷循环提供，节能环保。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其特征在于，包括：
用于对炭黑尾气进行初步冷却的一级换热器；
用于对初步冷却后炭黑尾气进行再次冷却的二级换热器，与所述一级换热器通过管路连接；
用于对再次冷却后的炭黑尾气进行精馏，使炭黑尾气分离出富氮气、液化天然气的甲烷精馏塔，与所述二级换热器通过管路连接；
所述甲烷精馏塔的塔顶分离器的富氮气出口与第一管路连接；所述第一管路依次经过二级换热器、一级换热器，以向二级换热器、一级换热器提供冷量。
2.如权利要求1所述的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其特征在于，所述精馏设备还包括混合冷剂制冷系统，所述混合冷剂制冷系统包括用于对混合冷剂压缩的压缩机，压缩机的气体出口通过第二管路连通第一节流阀，所述第一节流阀通过回流管路连接压缩机的气体入口，所述混合冷剂在压缩机与第一节流阀之间循环，第二管路依次经过一级换热器、甲烷精馏塔的塔底再沸器、二级换热器，第二管路中的混合冷剂在一级换热器、甲烷精馏塔的塔底再沸器、二级换热器中冷却降温，回流管路依次经过甲烷精馏塔的塔顶冷凝器、二级换热器、一级换热器，回流管路中的混合冷剂在甲烷精馏塔的塔顶冷凝器、二级换热器、一级换热器中提供冷量。
3.如权利要求2所述的利用炭黑尾气制液化天然气的装置，其特征在于，所述甲烷精馏塔的底部的液化天然气出口与液化天然气排出管连通，液化天然气排出管经过二级换热器后与第二节流阀的入口连通，以使液化天然气排出管中的液化天然气通过二级换热器冷却降温后通过第二节流阀节流冷却降温。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108444214A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-08-24 | 中科瑞奥能源科技股份有限公司 | 异丁烷脱氢工艺与系统 |
| CN112745700A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-04 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 一种生产碳黑的方法和设备 |
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