CN102658213A - 甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法及装置，提供了一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法，该方法包括：对含催化剂的甲醇制烯烃急冷废水进行浓缩处理，得到催化剂浓缩相；以及对所得的催化剂浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂，其中，所述干燥采用自返料桨叶干燥机进行。还提供了一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥装置。

Description

甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法及装置

技术领域

本发明属于煤化工领域，涉及一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂回收的方法，具体地说，本发明涉及甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法，本发明还涉及一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥装置。

背景技术

催化剂在化工、石油化工、生物化工等各个工业领域的应用非常普遍。催化剂在使用过程中，会随着反应产物进入后续流程和下游设备，因此如何最大限度地回收利用催化剂是工程设计的重中之重。在甲醇制烯烃生产过程中，携带催化剂的产物排出流离开反应器进入急冷塔急冷，大部分催化剂颗粒进入水中随着急冷水排出急冷塔，因此急冷水里富含催化剂颗粒。为了回收催化剂，同时净化急冷水，有必要对急冷水进行分离。

CN 101352620A公开了一种甲醇制烯烃急冷水、水洗水中细微催化剂的分离与浓缩方法，主要思路是利用微旋流分离器对急冷水和水洗水中夹带的催化剂进行分离、浓缩，催化剂浓缩相外排。由于微旋流分离设备本身的特性，催化剂浓缩相含水率很高，导致外排量很大，给后续催化剂回收及废水处理带来极大不便。因此有必要对微旋流分离器外排的催化剂浓缩相进行减量化处理，干燥是比较适合的方法。

干燥机是一种常规的热传导设备，广泛应用于石化、化工、医药、染料、食品等行业，由于应用领域的不同，干燥的形式也不尽相同。桨叶干燥机由于其结构的特殊性（空心热轴和夹套同时加热，而且空心桨叶呈楔形，旋转时使物料交替受到压缩和膨胀，因而使传热面上的物料剧烈运动，大大提高了传热效率），其突出特点是热效率高，因而得到了广泛的应用。

CN 2508193Y针对现有的桨叶干燥机返料装置设在外部存在的诸多弊端，公开了一种桨叶干燥机的形式，主要是把返料装置设置在热轴下部两端座之间，减小了返料机构的尺寸和机构，内部返料热损失小，距离短，效率高。但是，上述专利返料装置采用单轴或者双轴螺旋输送机构，螺旋输送机构完全依靠摩擦力来进行输送，能量消耗很大。

迄今为止，本领域尚未开发出一种能耗低、经济实用的含催化剂急冷废水的处理方法。

因此，本领域迫切需要开发出一种能耗低、经济实用的含催化剂急冷废水的处理方法。

发明内容

本发明提供了一种新颖的甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法及装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法，该方法包括：

对含催化剂的甲醇制烯烃急冷废水进行浓缩处理，得到催化剂浓缩相；以及

对所得的催化剂浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂，其中，所述干燥采用自返料桨叶干燥机进行。

在一个优选的实施方式中，所述自返料桨叶干燥机的干燥方式包括：

蒸汽经空心热轴蒸汽入口和夹套蒸汽入口分别进入空心热轴和夹套中对自返料桨叶干燥机进行预热；

料液经进料口进入自返料桨叶干燥机内，并充满楔形桨叶的间隙，空心热轴在传动系统的带动下转动，料液一边被空心热轴和夹套间接加热，一边向前移动，干燥后的催化剂粉末从热轴蒸汽出口排出；

一部分热态的催化剂粉末通过嵌在空心热轴上的螺旋通道从自返料桨叶干燥机尾部封闭返回到自返料桨叶干燥机的头部作为母粒，和进料混合进行直接加热，形成蒸汽间接换热和母粒直接加热的耦合干燥方式；

料液干燥过程中产生的尾气从干燥尾气出口由抽吸系统抽出，尾气中夹带的催化剂粉末经加热沉降段后被截留下来。

在另一个优选的实施方式中，所述螺旋通道的返料量通过热轴的转速调节，返料量为进料量的0.1-0.5倍。

在另一个优选的实施方式中，所述含催化剂的甲醇制烯烃急冷废水中催化剂含量为1000-10000mg/L，催化剂颗粒粒径为0.1-100μm。

在另一个优选的实施方式中，所述浓缩处理得到的催化剂浓缩相中的催化剂含量为1-30重量％，以得到的催化剂浓缩相的重量计。

在另一个优选的实施方式中，所述浓缩处理采用微旋流浓缩器进行。

在另一个优选的实施方式中，经过返料过程后，自返料桨叶干燥机进料段的料液粘度为没有返料时的1.5-5倍。

在另一个优选的实施方式中，经过所述加热沉降段后，干燥尾气中夹带的催化剂粉末的95%以上都被加热沉降段截留下来。

在另一个优选的实施方式中，经过所述干燥过程后，催化剂粉末的含水率为5-10重量%。

另一方面，本发明提供了一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥装置，该装置包括：

微旋流浓缩器，用于对含催化剂的甲醇制烯烃急冷废水进行浓缩处理，得到催化剂浓缩相；以及

与微旋流浓缩器连接的自返料桨叶干燥机，用于对所得的催化剂浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂。

附图说明

图1是本发明的自返料桨叶干燥机的结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥工艺流程的示意图。

具体实施方式

本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，对于甲醇制烯烃急冷废水的处理，首先利用微旋流浓缩器对含催化剂的急冷废水进行浓缩处理，然后利用自返料桨叶干燥机对浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂，所述自返料桨叶干燥机在利用蒸汽通过空心热轴和夹套对料液间接换热干燥的同时，采用热态的催化剂对料液进行直接加热干燥，从而提高了换热强度，降低了所用蒸汽的最低温度；此外，返料的存在增加了干燥机进料段料液的粘度，避免了料液的泄漏。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

在甲醇制烯烃生产过程中，携带催化剂的产物排出流离开反应器进入急冷塔急冷，大部分催化剂颗粒进入水中随着急冷水排出急冷塔，因此急冷水里富含催化剂颗粒；为了回收催化剂，同时净化急冷水，有必要对急冷水进行分离；本发明首先利用微旋流浓缩器对含催化剂的急冷废水进行浓缩处理，然后利用自返料桨叶干燥机对催化剂浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂，大大降低了能耗。

在本发明的第一方面，提供了一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法，该方法包括：先利用微旋流浓缩器对含催化剂的急冷废水进行浓缩处理，然后利用自返料桨叶干燥机对催化剂浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂。

在本发明中，所述含催化剂的急冷废水中催化剂的含量为1000-10000mg/L，催化剂颗粒粒径为0.1-100μm。

在本发明中，经过所述浓缩过程后，催化剂浓缩相中催化剂的含量为1-30重量%。

在本发明中，所述自返料桨叶干燥机的干燥方式为：蒸汽经空心热轴蒸汽入口a和夹套蒸汽入口b分别进入空心热轴3和夹套6中对自返料桨叶干燥机进行预热；料液经进料口e进入自返料桨叶干燥机内，并充满楔形桨叶5的间隙，空心热轴3在传动系统2的带动下的转动，料液一边被空心热轴3和夹套6间接加热，一边向前移动，干燥后的催化剂粉末从热轴蒸汽出口d排出；一部分热态的催化剂粉末通过嵌在空心热轴上的螺旋通道4从干燥机尾部封闭返回到干燥机的头部作为母粒，和进料混合进行直接加热，形成蒸汽间接换热和母粒直接加热的耦合干燥方式；料液干燥过程中产生的尾气从干燥尾气出口g由抽吸系统抽出，尾气中夹带的催化剂粉末经加热沉降段后被截留下来。

在本发明中，所述螺旋通道的返料量通过热轴的转速调节，返料量为进料量的0.1-0.5倍。

在本发明中，经过所述返料过程后，干燥机进料段料液的粘度为没有返料时的1.5-5倍，避免了料液来不及干燥直接从出料口流出而造成的泄露。

在本发明中，经过所述加热沉降段后，干燥尾气夹带的催化剂粉末95%以上都被加热沉降段截留下来。

在本发明中，经过所述干燥过程后，催化剂粉末的含水率为5-10重量%，以所述催化剂粉末的重量计。

在本发明的第二方面，提供了一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥装置，该装置包括：

微旋流浓缩器200，用以对含催化剂的急冷废水进行浓缩处理；以及

自返料桨叶干燥机100，用以对催化剂浓缩相进行干燥处理，以固体形式回收催化剂。

在本发明中，所述螺旋通道嵌在空心热轴上，随着热轴的转动，实现催化剂的自动返料。

以下参看附图。

图1是本发明的自返料桨叶干燥机的结构示意图。如图1所示，本发明的自返料桨叶干燥机包括：空心热轴蒸汽入口a、夹套蒸汽入口b、下料口c、热轴蒸汽出口d、进料口e、夹套蒸汽出口f、干燥尾气出口g、外壳7、上盖11、夹套6、空心热轴3、螺旋通道4、传动系统2、支架8、加热沉降段13，其中，空心热轴3上设置螺旋通道4和楔形桨叶5，空心热轴与旋转弯头9、金属软管1相连，在自返料桨叶干燥机底部、上盖11上安装温度计12并设有观察孔10。

图2是根据本发明的一个实施方式的甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥工艺流程的示意图。如图2所示，甲醇制烯烃装置中从急冷塔底排出的急冷水会夹带催化剂颗粒，经过微旋流分离后，含催化剂含量比较高的急冷水去微旋流浓缩器200进行增浓处理，该过程产生的清液返回急冷塔回用，浓缩后的催化剂浆液送往自返料干燥机100进行干燥处理，干燥后的催化剂以固体形式外排回收，进入催化剂储罐400定期外排，干燥过程产生的尾气去干燥尾气冷凝器300进行冷凝，冷凝水回急冷塔回用。

本发明的主要优点在于：

本发明方法使用自返料桨叶干燥机，采用蒸汽间接换热和热态催化剂直接加热的耦合干燥方式，换热强度高，降低了所用蒸汽的最低温度；并采用螺旋通道进行返料，降低了返料能耗；且返料的存在增加了干燥机进料段料液的粘度，避免了料液的泄露。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：

某厂甲醇制烯烃装置的含催化剂急冷废水处理系统，采用本发明方法及装置对经两级旋流的含催化剂急冷水进行浓缩、干燥，物料性质及参数如下表所示：

工艺流程：

使用的甲醇制烯烃含催化剂急冷废水处理系统如图2所示。

效果：

本实施例中采用自返料干燥机后运行稳定，使甲醇制烯烃急冷废水处理系统实现了一个封闭的循环，最大化地循环利用了急冷水，减少了新鲜水的补充，降低了系统的运行成本。自返料干燥机采用饱和蒸汽加热，在进口物料含水率80-90重量%的条件下，对出料进行多次测定，平均含水率为4.6%，达到了以固体形式回收催化剂的目的。整个自返料干燥机的能耗为电机功率和饱和蒸汽消耗，电机功率45kw，0.5MPa饱和蒸汽消耗量为300kg/h，符合低能耗的要求。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥方法，该方法包括：

对含催化剂的甲醇制烯烃急冷废水进行浓缩处理，得到催化剂浓缩相；以及

对所得的催化剂浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂，其中，所述干燥采用自返料桨叶干燥机进行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自返料桨叶干燥机的干燥方式包括：

蒸汽经空心热轴蒸汽入口(a)和夹套蒸汽入口(b)分别进入空心热轴(3)和夹套(6)中对自返料桨叶干燥机进行预热；

料液经进料口(e)进入自返料桨叶干燥机内，并充满楔形桨叶(5)的间隙，空心热轴(3)在传动系统(2)的带动下转动，料液一边被空心热轴(3)和夹套(6)间接加热，一边向前移动，干燥后的催化剂粉末从热轴蒸汽出口(d)排出；

一部分热态的催化剂粉末通过嵌在空心热轴上的螺旋通道(4)从自返料桨叶干燥机尾部封闭返回到自返料桨叶干燥机的头部作为母粒，和进料混合进行直接加热，形成蒸汽间接换热和母粒直接加热的耦合干燥方式；

料液干燥过程中产生的尾气从干燥尾气出口(g)由抽吸系统抽出，尾气中夹带的催化剂粉末经加热沉降段后被截留下来。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述螺旋通道(4)的返料量通过热轴的转速调节，返料量为进料量的0.1-0.5倍。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含催化剂的甲醇制烯烃急冷废水中催化剂含量为1000-10000mg/L，催化剂颗粒粒径为0.1-100μm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浓缩处理得到的催化剂浓缩相中的催化剂含量为1-30重量％，以得到的催化剂浓缩相的重量计。

6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述浓缩处理采用微旋流浓缩器进行。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，经过返料过程后，自返料桨叶干燥机进料段的料液粘度为没有返料时的1.5-5倍。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，经过所述加热沉降段后，干燥尾气中夹带的催化剂粉末的95%以上都被加热沉降段截留下来。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，经过所述干燥过程后，催化剂粉末的含水率为5-10重量%。

10.一种甲醇制烯烃急冷废水中催化剂的浓缩与耦合干燥装置，该装置包括：

微旋流浓缩器（200），用于对含催化剂的甲醇制烯烃急冷废水进行浓缩处理，得到催化剂浓缩相；以及

与微旋流浓缩器（200）连接的自返料桨叶干燥机（100），用于对所得的催化剂浓缩相进行干燥，以固体形式回收催化剂。

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