[發明專利]一種天然氣乙炔工藝中炭黑水封閉循環利用的工藝方法

在審

• 申請號: 202110399383.4
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113041674A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王金福;徐杰
• 申請（專利權）人: 王金福
• 主分類號: B01D25/21
• 分類號: B01D25/21
• 代理公司: 北京百年育人知識產權代理有限公司 11968
• 代理人: 赫玲芳

本發明屬于天然氣制乙炔技術領域，提供了一種天然氣制乙炔工藝中炭黑水循環回收利用裝置，包括增稠罐、冷卻塔、漂浮槽、漿液罐、板框過濾機、清水池、漿液泵和換熱器；增稠罐入口與天然氣制乙炔反應系統的炭黑水出口連接；增稠罐的上部出口與漂浮槽入口連接；增稠罐的底部出口與冷卻塔的塔體進水口相連接；冷卻塔的出水口與換熱器的入口連接；換熱器的出口連接冷卻塔的塔頂進水口；漂浮槽的上部出口與漿液罐的頂部入口連接；漂浮槽的底部出口和清水池的入口連接；漿液罐的底部出口與漿液泵的入口連接；漿液泵的出口與板框過濾機的入口連接；板框過濾機包括炭黑出口和底部出口；其底部出口與清水池的入口連接；清水池的出口與換熱器的入口連接。

技術領域

本發明總體地涉及屬于天然氣制乙炔技術領域，具體地涉及一種天然氣制乙炔工藝中炭黑水循環回收利用裝置和方法。

背景技術

天然氣部分氧化裂解制乙炔過程中，不僅產生大量的CO、CO₂、H₂、H₂O和少量的丁二炔、乙烯基乙炔和其它不飽和碳氫化合物以及芳族烴等副產物，乙炔的進一步裂解還會產生一定量的炭黑，在裂解氣冷卻時這些炭黑混入萃冷水中，導致大量廢水產生；同時部分副產物溶解在淬火的炭黑水中，后續易伴隨大量VOCs排放；炭黑和有機聚合物在水中會形成固渣沉淀。三廢處理問題是該行業面臨的嚴重環保挑戰。

目前，炭黑水循環系統多采用敞式流程。從乙炔爐、冷卻塔、電除塵裝置出來的炭黑水進入敞式炭黑分離槽中，其中冷卻塔也多采用雙曲型冷卻塔或其他敞式冷卻裝置。兩者中炭黑水均直接與空氣接觸，溶解在炭黑水中的有機污染物部分解析出來，對空氣產生污染。如CN103496808A、CN102951711A、CN206244558U、CN1478765A中提及的這些方法中，廢水處理、炭黑和其他固渣的獲取是主要目的，雖在一定程度緩解了廢水和固渣沉淀的污染問題，但未解決VOCs排放問題。

針對VOCs排放問題，相關機構提出了炭黑水封閉循環利用的概念，處理廢水和廢渣的同時，將帶有有機污染物的清水封閉循環使用，但并未給出具體的操作流程，如美國專利US005824834。BASF根據炭黑水封閉循環利用的概念，給出了部分流程，即將乙炔爐、冷卻塔出炭黑水經一次處理，得到清水經換熱后，打入乙炔爐和冷卻塔塔頂循環使用，如BASF專利CN1155532A、CN101421207B、CN101384529B。這有效降低了廢水處理過程中有機氣體排放，但乙炔爐和冷卻塔出炭黑水僅經一次處理，程序過于簡單，易導致炭黑在循環水中累積，增大后續脫炭黑難度，嚴重時，循環水將無法作為淬冷水和冷卻水回用；同時以上幾種方法對于炭黑水后續的處理，即炭黑與水的分離，未給出明確裝置和流程介紹。

發明內容

針對現有技術中的上述問題，本發明提出了一種天然氣乙炔工藝中炭黑水循環回收利用裝置及方法，以保證天然氣制乙炔工藝中炭黑廢水處理得當、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隨炭黑一起排出，沒有形成固渣的在溶液中循環，不影響水溶液的循環利用，)等固體廢渣，同時利用清水提高循環水淬冷和冷卻效率。

本發明的技術方案如下：一種天然氣制乙炔工藝中炭黑水循環回收利用裝置，包括增稠罐、冷卻塔、漂浮槽、漿液罐、板框過濾機、清水池、漿液泵和換熱器；所述炭黑水循環回收利用裝置與天然氣制乙炔反應系統相連接，所述天然氣制乙炔反應系統有炭黑水出口、裂解氣出口、淬冷裝置入口；所述增稠罐的入口與天然氣制乙炔反應系統中的炭黑水出口連接；增稠罐的上部出口與漂浮槽的入口連接；增稠罐的底部出口與冷卻塔的塔體進水口相連接；所述冷卻塔的出水口與換熱器的入口連接；換熱器的出口連接冷卻塔的塔頂進水口；所述漂浮槽的上部出口與漿液罐的頂部入口連接；所述增稠罐用于使罐體中靜置的炭黑水借助密度差異實現炭黑與水分層且炭黑在罐體頂部富集；所述漂浮槽用于使增稠罐頂部富集的炭黑再次通過與水的密度差異被富集；漂浮槽的底部出口和清水池的入口連接；所述漿液罐的底部出口與漿液泵的入口連接；所述漿液泵的出口與板框過濾機的入口連接；所述板框過濾機包括炭黑出口和底部出口；其底部出口與清水池的入口連接；所述清水池的出口與換熱器的入口連接。