用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的装置、方法及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的装置，其包括：预处理单元，用于去除天然气裂解炭黑尾气中的第一油类物质和固体颗粒物杂质以获得预处理后的料流I；变温变压吸附单元，用于去除所述预处理后的料流I中的二氧化碳和第二油类物质以获得除油脱碳的料流II；脱硫单元，用于去除所述除油脱碳的料流II中的含硫物质以获得脱硫后的料流III；加氢单元，用于将所述脱硫后的料流III中的炔烃和烯烃进行加氢饱和以获得加氢后的料流IV；和深冷分离单元，用于将所述加氢后的料流IV进行深冷分离，获得甲烷。采用本申请的装置实现了天然气裂解炭黑尾气中甲烷的高效回收，具备环保、安全以及低成本的优点。安全以及低成本的优点。安全以及低成本的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的装置、方法及其应用


[0001]本专利技术涉及天然气裂解炭黑尾气净化
，具体涉及一种用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的装置、方法及其应用。
技术背景
[0002]在单晶硅行业，甲烷裂解的主要副产品固体炭黑质量很高，是特别纯的粉末，可用于制作应用于单晶炉热场的碳碳复合材料。天然气是一种优质、经济、清洁的能源，其组成以甲烷为主，含有少量乙烷。与其他能源相比，天然气具有使用方便、经济安全、发热量高和污染少等优点。此外，以天然气代替甲烷为原料，进行高温裂解得到产品炭黑和副产品氢气，可节省成本。目前，为控制天然气裂解反应进程，会补充氮气抑制甲烷裂解反应速度，甲烷裂解率仅在30％左右，且在裂解过程中会出现烯、炔烃等副产物，炭黑尾气中还存在天然气中微量的硫化物、二氧化碳和炭黑颗粒物，无法直接增压后重复利用，只能排放至火炬燃烧，既污染环境，也浪费资源。
[0003]鉴于此，如何采用安全、环保节能的工艺流程实现炭黑尾气中甲烷的有效回收，成为本领域的重点研究方向。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的装置、方法及其应用。本申请提供的装置包括预处理单元、变温变压吸附单元、脱硫单元、加氢单元和深冷分离单元，其通过将天然气裂解炭黑尾气进行过滤、增压、变温变压吸附除油脱碳、催化吸附脱硫、加氢转化不饱和烃和深冷分离，实现了对天然气裂解炭黑尾气中甲烷的高效回收利用，减少了原料天然气的消耗，降低了生产成本，增加了装置收益，具有较好的经济效益，同时有效保护了环境。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的装置，其包括：
[0006]预处理单元，用于去除天然气裂解炭黑尾气中的第一油类物质和固体颗粒物杂质以获得预处理后的料流I；
[0007]变温变压吸附单元，用于去除所述预处理后的料流I中的二氧化碳和第二油类物质以获得除油脱碳的料流II；
[0008]脱硫单元，用于去除所述除油脱碳的料流II中的含硫物质以获得脱硫后的料流III；
[0009]加氢单元，用于将所述脱硫后的料流III中的炔烃和烯烃进行加氢饱和以获得加氢后的料流IV；和
[0010]深冷分离单元，用于将所述加氢后的料流IV进行深冷分离，获得甲烷。
[0011]根据本申请的一些实施方式，所述预处理单元设置有过滤器；所述变温变压吸附单元设置有压缩机、除油脱碳塔、加氢换热器、第一电加热器和第二电加热器；所述脱硫单
元设置有脱硫塔；所述加氢单元设置有加氢反应器和加氢冷却器；所述深冷分离单元设置有粉尘过滤器、冷箱、冷量供给设备和脱氢分离罐。
[0012]根据本申请的一些实施方式，所述第一电加热器为开工电加热器，所述第二电加热器为除油电加热器。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述冷量供给设备包括冷剂压缩机或节流设备。在本专利技术的一些具体的实施方式中，所述冷箱的冷量通过冷剂压缩机提供。在本专利技术的另一些具体的实施方式中，所述冷箱的冷量通过液氮或液压节流后提供。在本专利技术的另一些具体的实施方式中，所述冷箱的冷量通过甲烷冷凝液自身节流降压提供。
[0014]根据本申请的一些实施方式，所述过滤器、所述压缩机和所述除油脱碳塔依次连接，所述除油脱碳塔与所述加氢换热器、所述第一电加热器依次连接；所述第一电加热器、所述脱硫塔、所述加氢反应器、所述加氢冷却器和所述粉尘过滤器依次连接，所述粉尘过滤器与所述冷箱、所述脱氢分离罐依次连接；所述第二电加热器和所述冷量供给设备分别与所述冷箱连接。
[0015]根据本专利技术的另一些实施方式，所述过滤器、所述压缩机和所述除油脱碳塔依次连接，所述除油脱碳塔与所述脱硫塔、所述加氢换热器、所述第一电加热器依次连接；所述第一电加热器、所述加氢反应器、所述加氢冷却器和所述粉尘过滤器依次连接，所述粉尘过滤器与所述冷箱、所述脱氢分离罐依次连接；所述第二电加热器和所述冷量供给设备分别与所述冷箱连接。
[0016]根据本申请的一些实施方式，所述第一油类物质包括润滑油，主要为真空泵中携带的润滑油。根据本申请的一些实施方式，所述第二油类物质包括重烃。
[0017]根据本申请的一些实施方式，所述预处理单元设置有至少两台过滤器，其中一台作为备用过滤器。
[0018]根据本申请的一些实施方式，所述除油脱碳塔包括至少两个并联的第一除油脱碳塔和第二除油脱碳塔，所述第一除油脱碳塔处于吸附状态，用于去除所述预处理后的料流I中的第二油类物质，所述第二除油脱碳塔处于再生状态，用于加热解吸所述第二除油脱碳塔中的第二油类物质。本申请中，当处于吸附状态的除油脱碳塔饱和后，再生状态的除油脱碳塔完成再生，两塔切换，进行功能交换。设置两塔流程的目的是当一个除油脱碳塔出现故障或吸附剂吸附饱和、吸附效果不及预期需要再生时切换备用塔，整个过程采取程序阀门自动程序控制。避免了除油脱碳装置再生期间导致的停产，保证了除油脱碳装置运行的持续性，提高了生产效率。
[0019]根据本申请的一些实施方式，所述天然气裂解炭黑尾气包括甲烷、氢气、氮气、烯烃、炔烃、二氧化碳、含硫物质和重烃。根据本专利技术的一些实施方式，所述天然气裂解炭黑尾气中甲烷的含量为30％
‑
50％。
[0020]本申请的第二方面提供了一种用于回收炭黑尾气中甲烷的方法，其包括如下步骤：
[0021]S1：将天然气裂解炭黑尾气中的第一油类物质和固体颗粒物杂质去除，得到预处理后的料流I；
[0022]S2：将所述预处理后的料流I进行变温变压吸附处理，得到除油脱碳的料流II；
[0023]S3：将所述除油脱碳的料流II进行脱硫处理，得到脱硫后的料流III；
[0024]S4：将所述脱硫后的料流III进行加氢处理，得到加氢后的料流IV；
[0025]S5：将所述加氢后的料流IV进行深冷分离处理，得到甲烷冷凝液。
[0026]根据本申请的一些实施方式，步骤S1中，通过过滤去除所述天然气裂解炭黑尾气中的第一油类物质和固体颗粒物杂质。根据本申请的一些实施方式，以5℃至40℃、90kPa
‑
110kPa的条件进行所述过滤。
[0027]根据本申请的一些实施方式，步骤S2中，所述预处理后的料流I增压至1.0MPaG
‑
3.0MPaG，并冷却至25℃至45℃进行所述变温变压吸附处理。
[0028]根据本申请的一些实施方式，步骤S3中，所述除油脱碳的料流II升温至80℃至160℃进行所述脱硫处理。
[0029]根据本申请的一些实施方式，步骤S5中，所述加氢后的料流IV冷却至25℃至45℃进行所述深冷分离处理。
[0030]本申请中，天然气裂解炭黑尾气中除含有一定量的颗粒物外，还残留有油类杂质和微量二氧化碳、硫化物，加氢处理和深冷分离处理前必须先除去，以防止加氢催化剂中毒、结焦。因此，天然气裂解炭黑尾气自上而下经过除油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的装置，其包括：预处理单元，用于去除天然气裂解炭黑尾气中的第一油类物质和固体颗粒物杂质以获得预处理后的料流I；变温变压吸附单元，用于去除所述预处理后的料流I中的二氧化碳和第二油类物质以获得除油脱碳的料流II；脱硫单元，用于去除所述除油脱碳的料流II中的含硫物质以获得脱硫后的料流III；加氢单元，用于将所述脱硫后的料流III中的炔烃和烯烃进行加氢饱和以获得加氢后的料流IV；和深冷分离单元，用于将所述加氢后的料流IV进行深冷分离，获得甲烷。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预处理单元设置有过滤器；所述变温变压吸附单元设置有压缩机、除油脱碳塔、加氢换热器、第一电加热器和第二电加热器；所述脱硫单元设置有脱硫塔；所述加氢单元设置有加氢反应器和加氢冷却器；所述深冷分离单元设置有粉尘过滤器、冷箱、冷量供给设备和脱氢分离罐。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述过滤器、所述压缩机和所述除油脱碳塔依次连接，所述除油脱碳塔与所述加氢换热器、所述第一电加热器依次连接；所述第一电加热器、所述脱硫塔、所述加氢反应器、所述加氢冷却器和所述粉尘过滤器依次连接，所述粉尘过滤器与所述冷箱、所述脱氢分离罐依次连接；所述第二电加热器和所述冷量供给设备分别与所述冷箱连接；或所述过滤器、所述压缩机和所述除油脱碳塔依次连接，所述除油脱碳塔与所述脱硫塔、所述加氢换热器、所述第一电加热器依次连接；所述第一电加热器、所述加氢反应器、所述加氢冷却器和所述粉尘过滤器依次连接，所述粉尘过滤器与所述冷箱、所述脱氢分离罐依次连接；所述第二电加热器和所述冷量供给设备分别与所述冷箱连接。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述除油脱碳塔包括至少两个并联的第一除油脱碳塔和第二除油脱碳塔，所述第一除油脱碳塔处于吸附状态，用于去除所述预处理后的料流I中的第二油类物质，所述第二除油脱碳塔处于再生状态，用于加热解吸所述第二除油脱碳塔中的第二油类物质；和/或所述第一电加热器为开工电加热器，所述第二电加热器为除油电加热器。5.一种用于回收天然气裂解炭黑尾气中甲烷的方法，其包括如下步骤：S1：将天然气裂解炭黑尾气中的第一油类物质和固体颗粒物杂质去除，得到预处理后的料流I；S2：将所述预处理后的料流I进行变温变压吸附处理，得到除油脱碳的料流II；S3：将所述除油脱碳的料流II进行脱硫处理，得到脱硫后的料流III；S4：将所述脱硫后的料流III进行加氢处理，得到加氢后的料流IV；S5：将所述加氢后的料流IV进行深冷分离处理，得到甲烷冷凝液。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S1中，通过过滤去除所述天然气裂解炭黑尾气中的第一油类物质和固体颗粒物杂质，优选以5℃至40℃、90kPa
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110kPa的条件进行所述过滤；和/或步骤S2中，所述预处理后的料流I增压至1.0MPaG
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3.0MPaG，并冷却至25℃至45℃进行所述变温变压吸附处理；和/或
步骤S3中，所述除油脱碳的料流II升温至80℃至160℃进行所述脱硫处理；和/或步骤S5中，所述加氢后的料流IV冷却至25℃至45...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏柯洋，王永杰，刘涛，何毅，
申请(专利权)人：四川杰瑞恒日天然气工程有限公司，
类型：发明
国别省市：