一种天然气乙炔工艺中炭黑水封闭循环利用的工艺方法技术

本发明专利技术属于天然气制乙炔技术领域，提供了一种天然气制乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置，包括增稠罐、冷却塔、漂浮槽、浆液罐、板框过滤机、清水池、浆液泵和换热器；增稠罐入口与天然气制乙炔反应系统的炭黑水出口连接；增稠罐的上部出口与漂浮槽入口连接；增稠罐的底部出口与冷却塔的塔体进水口相连接；冷却塔的出水口与换热器的入口连接；换热器的出口连接冷却塔的塔顶进水口；漂浮槽的上部出口与浆液罐的顶部入口连接；漂浮槽的底部出口和清水池的入口连接；浆液罐的底部出口与浆液泵的入口连接；浆液泵的出口与板框过滤机的入口连接；板框过滤机包括炭黑出口和底部出口；其底部出口与清水池的入口连接；清水池的出口与换热器的入口连接。入口连接。入口连接。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气乙炔工艺中炭黑水封闭循环利用的工艺方法


[0001]本专利技术总体地涉及属于天然气制乙炔
，具体地涉及一种天然气制乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置和方法。

技术介绍

[0002]天然气部分氧化裂解制乙炔过程中，不仅产生大量的CO、CO2、H2、H2O和少量的丁二炔、乙烯基乙炔和其它不饱和碳氢化合物以及芳族烃等副产物，乙炔的进一步裂解还会产生一定量的炭黑，在裂解气冷却时这些炭黑混入萃冷水中，导致大量废水产生；同时部分副产物溶解在淬火的炭黑水中，后续易伴随大量VOCs排放；炭黑和有机聚合物在水中会形成固渣沉淀。三废处理问题是该行业面临的严重环保挑战。
[0003]目前，炭黑水循环系统多采用敞式流程。从乙炔炉、冷却塔、电除尘装置出来的炭黑水进入敞式炭黑分离槽中，其中冷却塔也多采用双曲型冷却塔或其他敞式冷却装置。两者中炭黑水均直接与空气接触，溶解在炭黑水中的有机污染物部分解析出来，对空气产生污染。如CN103496808A、CN102951711A、CN206244558U、CN1478765A中提及的这些方法中，废水处理、炭黑和其他固渣的获取是主要目的，虽在一定程度缓解了废水和固渣沉淀的污染问题，但未解决VOCs排放问题。
[0004]针对VOCs排放问题，相关机构提出了炭黑水封闭循环利用的概念，处理废水和废渣的同时，将带有有机污染物的清水封闭循环使用，但并未给出具体的操作流程，如美国专利US005824834。BASF根据炭黑水封闭循环利用的概念，给出了部分流程，即将乙炔炉、冷却塔出炭黑水经一次处理，得到清水经换热后，打入乙炔炉和冷却塔塔顶循环使用，如BASF专利CN1155532A、CN101421207B、CN101384529B。这有效降低了废水处理过程中有机气体排放，但乙炔炉和冷却塔出炭黑水仅经一次处理，程序过于简单，易导致炭黑在循环水中累积，增大后续脱炭黑难度，严重时，循环水将无法作为淬冷水和冷却水回用；同时以上几种方法对于炭黑水后续的处理，即炭黑与水的分离，未给出明确装置和流程介绍。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提出了一种天然气乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置及方法，以保证天然气制乙炔工艺中炭黑废水处理得当、避免VOCs排放、高效回收炭黑和高聚物(高聚物中形成固渣的部分随炭黑一起排出，没有形成固渣的在溶液中循环，不影响水溶液的循环利用，)等固体废渣，同时利用清水提高循环水淬冷和冷却效率。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种天然气制乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置，包括增稠罐、冷却塔、漂浮槽、浆液罐、板框过滤机、清水池、浆液泵和换热器；所述炭黑水循环回收利用装置与天然气制乙炔反应系统相连接，所述天然气制乙炔反应系统有炭黑水出口、裂解气出口、淬冷装置入口；所述增稠罐的入口与天然气制乙炔反应系统中的炭黑水出口连接；增稠罐的上部出口与漂浮槽的入口连接；增稠罐的底部出口与冷却塔的塔体进水口相连接；所述冷却塔的出水口与换热器的入口连接；换热器的出口连接冷却塔的塔顶进
水口；所述漂浮槽的上部出口与浆液罐的顶部入口连接；所述增稠罐用于使罐体中静置的炭黑水借助密度差异实现炭黑与水分层且炭黑在罐体顶部富集；所述漂浮槽用于使增稠罐顶部富集的炭黑再次通过与水的密度差异被富集；漂浮槽的底部出口和清水池的入口连接；所述浆液罐的底部出口与浆液泵的入口连接；所述浆液泵的出口与板框过滤机的入口连接；所述板框过滤机包括炭黑出口和底部出口；其底部出口与清水池的入口连接；所述清水池的出口与换热器的入口连接。
[0007]本专利技术通过连续的装置连接，使天然气制乙炔工艺中的炭黑水依次经增稠罐提浓、漂浮槽富集、浆液罐混匀和中转，然后送入过滤机进行固液分离，实现炭黑和清水的分别回收和利用；炭黑水在增稠罐中静置，因不同物质之间的密度差产生分层，炭黑漂浮在上层、清水在下层，炭黑水中的炭黑得到第一次提浓，增稠罐中下层的水泵入冷却塔，用于物质冷却，上层得到第一次提浓的炭黑进入漂浮池，在漂浮池中通过炭黑与水的密度差异进行第二次提浓，即富集；经漂浮池富集后，漂浮在表面的炭黑被收集进入浆液罐中混匀，为浆液泵泵至板框过滤机过滤提供介质条件(因为板框过滤机对于进料和流量有要求，漂浮池出口不能满足板框过滤机的进料要求，通过浆液罐进行富集和缓冲。)；漂浮槽和板框过滤机均是炭黑与水的分离处理装置，漂浮槽是通过两种物质的密度差实现，板框过滤机是通过孔隙分离和机械压力实现，两者得到的均是炭黑和分离出来的清水，因此，漂浮槽和板框过滤机中的清水经富集后也用于冷却塔冷却水循环，实现其最大化利用。可以看出，本专利技术通过炭黑水的逐步提浓或富集对炭黑进行集中回收，同时收集其中的清水，根据清水的温度等实际情况将其用于工艺中的其它装置或步骤中，实现了天然气制乙炔工艺中的炭黑水的循环回收利用。
[0008]进一步的，上述冷却塔还包括塔体进气口和裂解气出口，所述塔体进气口设置在塔体下部并且与天然气制乙炔反应系统中的裂解气出口相连接，以将裂解气送入冷却塔中冷却；所述裂解气出口设置在冷却塔顶部，以排出经塔体进气口送入且经塔体冷却后的气体。
[0009]冷却塔中的水来源于增稠罐(温度相对较高，需要冷却)、漂浮槽和板框过滤机(低温冷水)，漂浮槽和板框过滤机中出来的水足够用于对天然气制乙炔反应系统中的裂解气和增稠罐下部的较高温度清水进行冷却降温，因此设计将增稠罐中的水从冷却塔下部送入，塔体进气口也设计在塔体下部且与天然气制乙炔反应系统中的裂解气出口相连接，天然气制乙炔反应系统中的裂解气进入冷却塔中后向上流动，与经冷却塔顶部进入的来经换热器换热后的冷却水相遇，被降温冷却后从冷却塔顶部的裂解气出口排出被收集；增稠罐中的较高温度的水从冷却塔下部送入，与顶部进入的冷水混合后从冷却塔底部排出并与来自漂浮槽和板框过滤机中的清水混合进行第二次降温，然后再经换热器进行换热降温后被泵入冷却塔顶部，所有介质中的热量均得到合理回收和利用，且用于工艺中其他产品处理，是综合利用热量的优选设计。
[0010]进一步的是，本专利技术装置还包括第一离心泵、第二离心泵、第三离心泵；所述第一离心泵连接在增稠罐的底部出口和冷却塔的塔底进水口之间，以将增稠罐的底部的液体泵入冷却塔；所述第二离心泵连接在冷却塔的出水口与换热器的入口之间，以将冷却塔的出水泵入换热器中；所述第三离心泵连接在清水池的出口与换热器的入口之间，以将清水池中的液体泵入换热器中。
[0011]离心泵用于保证足够的水输送动力和冷却效果，同时可以保证炭黑水持续进入本专利技术装置时，整个装置的不间断、稳定运行，以实现本专利技术装置与天然气制乙炔系统的反应装置连接，进行天然气乙炔工艺中炭黑水的持续、循环回收。
[0012]更进一步的，上述第三离心泵的出口还与天然气制乙炔反应系统的淬冷装置入口相连接，以将清水送入天然气制乙炔反应系统的淬冷装置中冷却气体。
[0013]为了最大化利用系统中的清水来降低整个系统的热量，将第三离心泵的出口还与天然气制乙炔反应系统的淬冷装置入口相连接，使第三离心泵的出口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气制乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置，其特征在于，包括增稠罐（1）、冷却塔（2）、漂浮槽（3）、浆液罐（4）、板框过滤机（5）、清水池（6）、浆液泵（8）和换热器（9）；所述炭黑水循环回收利用装置与天然气制乙炔反应系统相连接，所述天然气制乙炔反应系统有炭黑水出口、裂解气出口、淬冷装置入口；所述增稠罐（1）的入口与天然气制乙炔反应系统中的炭黑水出口连接；增稠罐（1）的上部出口与漂浮槽（3）的入口连接；增稠罐（1）的底部出口与冷却塔（2）的塔体进水口相连接；所述增稠罐（1）用于使罐体中静置的炭黑水借助密度差异实现炭黑与水分层且炭黑在罐体顶部富集；所述漂浮槽（3）用于使增稠罐（1）顶部富集的炭黑再次通过与水的密度差被富集；所述冷却塔（2）的出水口与换热器（9）的入口连接；换热器（9）的出口连接冷却塔（2）的塔顶进水口；所述漂浮槽（3）的上部出口与浆液罐（4）的顶部入口连接；漂浮槽（3）的底部出口和清水池（6）的入口连接；所述浆液罐（4）的底部出口与浆液泵（8）的入口连接；所述浆液泵（8）的出口与板框过滤机（5）的入口连接；所述板框过滤机（5）包括炭黑出口和底部出口；其底部出口与清水池（6）的入口连接；所述清水池（6）的出口与换热器（9）的入口连接。2.如权利要求1所述的天然气制乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置，其特征在于，所述冷却塔（2）还包括塔体进气口和裂解气出口，所述塔体进气口设置在塔体下部并且与天然气制乙炔反应系统中的裂解气出口相连接，以将裂解气送入冷却塔中冷却；所述裂解气出口设置在冷却塔顶部，以将经塔体进气口送入的气体冷却后排出。3.如权利要求1所述的天然气制乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置，其特征在于，还包括第一离心泵（7
‑
1）、第二离心泵（7
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2）、第三离心泵（7
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3）；所述第一离心泵（7
‑
1）连接在增稠罐（1）的底部出口和冷却塔（2）的塔底进水口之间，以将增稠罐（1）的底部的液体泵入冷却塔（2）；所述第二离心泵（7
‑
2）连接在冷却塔（2）的出水口与换热器（9）的入口之间，以将冷却塔（2）的出水泵入换热器（9）中；所述第三离心泵（7
‑
3）连接在清水池（6）的出口与换热器（9）的入口之间，以将清水池（6）中的液体泵入换热器（9）中。4.如权利要求3所述的天然气制乙炔工艺中炭黑水循环回收利用装置，其特征在于，所述第三离心泵（7
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金福，徐杰，
申请(专利权)人：王金福，
类型：发明
国别省市：