[发明专利]一种膜分离耦合轻烃热分解的近零排放碳材料制备工艺

摘要

本发明提供了一种膜分离耦合轻烃热分解的近零排放碳材料制备工艺，属于新材料制备技术领域。该工艺从轻烃催化热分解尾气的组成特性、各组分的最有价值下游去向出发，将氢气膜分离技术与轻烃催化热分解装置耦合，利用膜分离处理热分解尾气，渗余气返回预热炉和热分解反应管，减少碳源和氮气的用量，富含氢气的渗透气作为预热炉的燃料，减少燃料气的用量。由于热分解尾气各组分的充分合理利用，采用轻烃催化热分解路线的碳材料制备工艺，不仅可以实现近零排放，而且可以显著降低成本。以丙烯催化热分解过程为例，膜分离耦合工艺的气态碳源用量可减少21.6％，氮气用量可以减少92.0％，燃料气用量可节约80％以上。

主权项

1.一种膜分离耦合轻烃热分解的近零排放碳材料制备工艺，其特征在于，所述的包括膜分离耦合轻烃热分解的近零排放碳材料制备工艺所用的系统包括热解反应管(1)、换热器(2)、冷却器(3)、压缩机(4)、氢气膜分离单元(5)和预热炉(6)；从热解反应管(1)排出的轻烃催化热分解尾气(S‑1)，依次经换热器(2)、冷却器(3)降至常温后，进入压缩机(4)提高压力，再进入换热器(2)预热至氢气膜分离单元(5)所需的操作温度；经压缩和预处理的轻烃催化热分解尾气(S‑1)，作为氢气膜分离单元(5)的原料气(S‑2)，在氢气膜分离单元(5)的低压侧获得渗透气(S‑3)，富含氢气；在氢气膜分离单元(5)的高压侧获得渗余气(S‑4)，富含氮气和烃类；富含氢气的渗透气S‑3，由于氮气大量脱除，燃烧火焰温度显著提高，与正常的燃料气(S‑5)混合后进入预热炉(6)的燃烧室，以空气(S‑6)为助燃剂，在燃烧室中燃烧供热；富含氮气和烃类的渗余气(S‑4)，通过膜分离避免氢气的积累，与正常的气态碳源(S‑8)和惰性气体氮气(S‑9)混合后进入预热炉(6)的被加热侧，达到热分解温度之后进入热解反应管(1)中生成碳材料。