CN103601329A

CN103601329A - 一种费托合成水的醇水分离回收装置

Info

Publication number: CN103601329A
Application number: CN201310586679.2A
Authority: CN
Inventors: 叶舟; 曾淼
Original assignee: HANGZHOU SHANGYI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU SHANGYI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: CN103601329B

Abstract

本发明公开了一种费托合成水的醇水分离回收装置，属于环保和资源化技术领域，包括预处理系统、分离系统、提浓系统、脱水系统和回用水系统，其中预处理系统包括依次连接的原料槽、第一进料泵、中和反应设备、混凝气浮设备、第二进料泵、精密过滤器、膜过滤器和第一中间料液槽；分离系统：包括第三进料泵所述第三进料泵的进料口连接第一中间料液槽，出料口连接第一热交换器后连接透醇膜设备的进料口，透醇膜设备的渗透液出料口连接第二热交换器，第二热交换器分别连接第一真空泵和液液分离器等。本发明用较低的能耗有效的回收了原来作为废水排放的可利用资源，化害为利，既节约了资源和能源，又达到了回收创利的目的。

Description

一种费托合成水的醇水分离回收装置

技术领域

本发明涉及一种费托合成水的醇水分离回收装置，属于环保和资源化技术领域。

背景技术

随着经济的快速发展，对环境保护的要求越来越高，可用资源越来越少。在工业生产过程中，特别在石油化工、精细化工等行业，产生大量的工业副产物，部分副产物具有很大回收利用价值。如这些废水废液不加妥善处理直接排放，将对周围环境产生恶劣的影响，影响人体健康。同时，该类具有利用价值的有机溶剂的废弃或排放，也造成了资源的严重浪费。

由天然气制液体燃料的气转液（GTL）技术是当前化工的重要发展方向。合成油作为21世纪GTL的三种燃料（合成油、二甲醚、甲醇）之一，则成为发展热点。其中费托合成技术是GTL技术的关键。费托合成是以一氧化碳和氢气为主的合成气作为原料，在一定温度压力条件下，以钴基或铁基为催化剂，反应生产烃类物质，同时产生水和其他含氧烃类物质的过程。

合成水是费托合成反应过程的主要产物之一，其内含有醇、烃、酸等物质，具有水量大、温度高、COD含量高、含盐量低的特点，直接排放将对环境产生极大危害，如处理后回用，水内醇类产品无法回收，带来资源的极大浪费。

鉴于GTL技术的发展，国内外对合成水处理技术的应用研究也逐步重视起来，也可查阅出相关的专利技术。例如：专利CN1696082A，提出一种采用精馏塔将F-T合成反应水进行分离处理的方法。F-T合成反应水从精馏塔的上部进料口加入，在适当温度、压力和回流比的条件下进行精馏，塔顶可得到含有少量水的含有醇等低沸点有机含氧化合物的混合物，塔底得到含有少量沸点较高的有机物含氧化合物的反应水。塔顶部分可用作燃料或进一步分离回收各组份，塔底部分可回用于固体可燃烧有机燃料为原料的合成气生产工艺。该方法中的精馏装置具有较高的能耗。但上述方案只是对水相副产物进行处理，没有充分利用水相副产物中的各基本有机原料，以及说明水相副产物的整个分离流程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是一种费托合成水的醇水分离回收装置，解决了现有技术在处理反应水时能耗高且不能充分利用反应水中的有机原料的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，包括预处理系统、分离系统、提浓系统、脱水系统和回用水系统；其中，

预处理系统：包括依次连接的原料槽、第一进料泵、中和反应设备、混凝气浮设备、第二进料泵、精密过滤器、膜过滤器和第一中间料液槽；

分离系统：包括第三进料泵、第一热交换器、透醇膜设备、第二热交换器、第一真空泵、液液分离器、第二中间料液槽、第四进料泵、第三热交换器，所述第三进料泵的进料口连接第一中间料液槽，出料口连接第一热交换器后连接透醇膜设备的进料口，透醇膜设备的渗透液出料口连接第二热交换器，第二热交换器分别连接第一真空泵和液液分离器，液液分离器的下出料口依次连接第二中间料液槽、第四进料泵和第三热交换器；

提浓系统：包括蒸馏塔、再沸器和第四热交换器，所述蒸馏塔的进料口连接第三热交换器，蒸馏塔的顶部出料口连接第四热交换器，蒸馏塔的底部出料口连接第一中间料液槽，再沸器安装在蒸馏塔底部；

脱水系统：脱水系统包括第一脱水系统和第二脱水系统，第一脱水系统包括第三中间料液槽、第五进料泵、第五换热器、第一分子筛膜设备、第一产品槽储罐，所述第三中间料液槽的进料口连接第四热交换器，第三中间料液槽的出料口依次连接第五进料泵、第五换热器和第一分子筛膜设备的进料口，第一分子筛膜设备的渗透液出料口连接第一产品槽储罐，第一分子筛膜设备的分离水出料口通过第七换热器连接第二真空泵；第二脱水系统包括第四中间料液槽、第六进料泵、第六换热器、第二分子筛膜设备、第二产品槽储罐，所述第四中间料液槽的进料口连接液液分离器的上出料口，第四中间料液槽的出料口依次连接第六进料泵、第六换热器和第二分子筛膜设备的进料口，第二分子筛膜设备的渗透液出料口连接第二产品槽储罐，第二分子筛膜设备的分离水出料口通过第七换热器连接第二真空泵；

在上述的费托合成水的醇水分离回收装置中，还包括回用水系统，所述回用水系统包括依次连接的分离水槽、第七进料泵、厌氧设备、好氧设备、第八进料泵、超滤膜设备和回用水储罐，其中分离水槽的进料口连接透醇膜设备的分离水出料口和第七换热器的冷凝水出料口。

在上述的费托合成水的醇水分离回收装置中，所述透醇膜设备为有机复合膜。

在上述的费托合成水的醇水分离回收装置中，所述有机复合膜为卷式平板膜和/或中空纤维膜。

在上述的费托合成水的醇水分离回收装置中，所述第一分子筛膜设备和第二分子筛膜设备为无机复合膜。

在上述的费托合成水的醇水分离回收装置中，所述无机复合膜为NaA型和/或NaY型。

在上述的费托合成水的醇水分离回收装置中，所述蒸馏塔为板式塔或填料塔。

本发明的有益效果是：

1、针对费托合成水中具有多组分、质量浓度不到10%的醇类有机物，采用本方法可进行有效的醇水分离，产出纯度大于99.5%的混合醇产品进行回收，有效降低运行能耗，产生可观的经济效益，极大的提高了费托工艺的经济性；

2、经分离后的回用水水质指标优于循环冷却水水质指标，可满足生产回用的要求，不仅解决了合成水排放的污染问题，更解决水源短缺地区的用水问题，具有良好的环保性和经济性。

3、将渗透汽化膜技术和蒸馏技术两者有机结合，利用两者技术的优势范围，达到低能耗、高效率回收高纯度混合醇的目的。

本发明提供的费托合成水的醇水分离回收方法用较低的能耗有效的回收了原来作为废水排放的可利用资源，化害为利，既节约了资源和能源，又达到了回收创利的目的，具有显著的环境效益和经济效益，为费托工艺合成水的资源化回收利用提供了完整的工艺装置和技术路线。

附图说明

图1是本发明提供的的结构示意图

图中：原料槽1、第一进料泵2、中和反应设备3、混凝气浮设备4、第二进料泵5、精密过滤器6、膜过滤器7、第一中间料液槽8、包括第三进料泵9、第一热交换器10、透醇膜设备11、第二热交换器12、第一真空泵13、液液分离器14、第二中间料液槽15、第四进料泵16、第三热交换器17、蒸馏塔18、再沸器19和第四热交换器20、第三中间料液槽21、第四中间料液槽22、第五进料泵23、第六进料泵24、第五换热器25、第六换热器26、第一分子筛膜设备27、第二分子筛膜设备28、第七换热器29、第二真空泵30、第一产品槽储罐31、第二产品槽储罐32、分离水槽33、第七进料泵34、厌氧设备35、好氧设备36、第八进料泵37、超滤膜设备38、回用水储罐39。

具体实施方式

如图1所示，一种费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，包括预处理系统、分离系统、提浓系统、脱水系统和回用水系统；其中，

预处理系统：包括依次连接的原料槽1、第一进料泵2、中和反应设备3、混凝气浮设备4、第二进料泵5、精密过滤器6、膜过滤器7和第一中间料液槽8；

分离系统：包括第三进料泵9、第一热交换器10、透醇膜设备11、第二热交换器12、第一真空泵13、液液分离器14、第二中间料液槽15、第四进料泵16、第三热交换器17，所述第三进料泵9的进料口连接第一中间料液槽8，出料口连接第一热交换器10后连接透醇膜设备11的进料口，透醇膜设备11的渗透液出料口连接第二热交换器12，第二热交换器12分别连接第一真空泵13和液液分离器14，液液分离器14的下出料口依次连接第二中间料液槽15、第四进料泵16和第三热交换器17；

提浓系统：包括蒸馏塔18、再沸器19和第四热交换器20，所述蒸馏塔18的进料口连接第三热交换器17，蒸馏塔18的顶部出料口连接第四热交换器20，蒸馏塔18的底部出料口连接第一中间料液槽8，再沸器19安装在蒸馏塔18底部；

脱水系统：脱水系统包括第一脱水系统和第二脱水系统，第一脱水系统包括第三中间料液槽21、第五进料泵23、第五换热器25、第一分子筛膜设备27、第一产品槽储罐31，所述第三中间料液槽21的进料口连接第四热交换器20，第三中间料液槽21的出料口依次连接第五进料泵23、第五换热器25和第一分子筛膜设备27的进料口，第一分子筛膜设备27的渗透液出料口连接第一产品槽储罐31，第一分子筛膜设备27的分离水出料口通过第七换热器29连接第二真空泵30；第二脱水系统包括第四中间料液槽22、第六进料泵24、第六换热器26、第二分子筛膜设备28、第二产品槽储罐32，所述第四中间料液槽22的进料口连接液液分离器14的上出料口，第四中间料液槽22的出料口依次连接第六进料泵24、第六换热器26和第二分子筛膜设备28的进料口，第二分子筛膜设备28的渗透液出料口连接第二产品槽储罐32，第二分子筛膜设备28的分离水出料口通过第七换热器29连接第二真空泵30。

作为一种优选的方案，还包括回用水系统，所述回用水系统包括依次连接的分离水槽33、第七进料泵34、厌氧设备35、好氧设备36、第八进料泵37、超滤膜设备38和回用水储罐39，其中分离水槽33的进料口连接透醇膜设备11的分离水出料口和第七换热器29的冷凝水出料口。

所述透醇膜组件11为有机复合膜。

所述有机复合膜为卷式平板膜和/或中空纤维膜。

所述第一分子筛膜设备27和第二分子筛膜设备28为无机复合膜。

所述无机复合膜为NaA型和/或NaY型。

所述蒸馏塔18为板式塔或填料塔。

本发明的工作过程如下：

合成水来源：使用钴基催化剂的F-T合成反应水。pH值3.5，其中含有C1-C8醇，醇总质量含量为5.6%，微量烷烃和烯烃类，其余为水，含油量300mg/L。

合成水储藏在原料槽1中，用第一进料泵2打入中和反应设备3中，加碱调节至中性，再进入到混凝气浮设备4中加药混凝反应，第二进料泵5将处理后的合成水打入到精密过滤器6和膜过滤器7进行多级过滤后进入第一中间料液槽8，得到pH值为7.2，含油量小于5mg/L的预处理水。

包括第三进料泵9将预处理水通过第一热交换器10加热至45-65℃，优选为50-55℃后进入到透醇膜设备11中，第一真空泵13抽真空至200-2000Pa，优选为400-600Pa，渗透液经过第二热交换器12换热后进入液液分离器14进行分层分离，上层为高碳醇液，质量浓度为75-88%，下层为低碳醇液，质量浓度为25-35%。

下层低碳醇液进入第二中间料液槽15，用第四进料泵16打到第三热交换器17加热至90-140℃，优选为100-130℃，通过加热的低碳醇液进入到蒸馏塔18中，从蒸馏塔18顶部出料口出来的低碳醇液经过第四热交换器20冷却后进入到第三中间料液槽21中，第五进料泵23将低碳醇液打入到第五换热器25加热至55-75℃，优选60-65℃，加热后的低碳醇液进入第一分子筛膜设备27脱水分离，从第一分子筛膜设备27出来的渗透液进入到第一产品槽储罐31，为质量浓度大于99.5%的C1-C3低碳混合醇。

从蒸馏塔18底部出料口出来的釜液回流到第一中间料液槽8中。

上层高碳醇液进入到第四中间料液槽22中，用第六进料泵24将高碳醇液打入到第六换热器26加热至55-75℃，优选60-65℃，加热后的高碳醇液进入第二分子筛膜设备28脱水分离，从第二分子筛膜设备28出来的渗透液进入到第二产品槽储罐32，为质量浓度大于99.5%的C4-C8高碳混合醇。

第一分子筛膜设备27和第二分子筛膜设备28的分离水出口通过第七换热器29冷却，第七换热器29连接第二真空泵30，因此第一分子筛膜设备27和第二分子筛膜设备28是在负压下操作的，第二真空泵30的操作压力为100-1000Pa，优选为200-500Pa。

从透醇膜设备11和第七换热器29出来的分离水进入到分离水槽33中，用第七进料泵34依次打入到厌氧设备35和好氧设备36进行处理，之后用第八进料泵37打入到超滤膜设备38中进行膜过滤操作，得到pH值7.5，CODcr25mg/L，SS 3mg/L可回用的中水进入回用水储罐39。

Claims

1.一种费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，包括预处理系统、分离系统、提浓系统、脱水系统和回用水系统等；其中，

预处理系统：包括依次连接的原料槽（1）、第一进料泵（2）、中和反应设备（3）、混凝气浮设备（4）、第二进料泵（5）、精密过滤器（6）、膜过滤器（7）和第一中间料液槽（8）等；

分离系统：包括第三进料泵（9）、第一热交换器（10）、透醇膜设备（11）、第二热交换器（12）、第一真空泵（13）、液液分离器（14）、第二中间料液槽（15）、第四进料泵（16）、第三热交换器（17）等，所述第三进料泵（9）的进料口连接第一中间料液槽（8），出料口连接第一热交换器（10）后连接透醇膜设备（11）的进料口，透醇膜设备（11）的渗透液出料口连接第二热交换器（12），第二热交换器（12）分别连接第一真空泵（13）和液液分离器（14），液液分离器（14）的下出料口依次连接第二中间料液槽（15）、第四进料泵（16）和第三热交换器（17）；

提浓系统：包括蒸馏塔（18）、再沸器（19）和第四热交换器（20）等，所述蒸馏塔（18）的进料口连接第三热交换器（17），蒸馏塔（18）的顶部出料口连接第四热交换器（20），蒸馏塔（18）的底部出料口连接第一中间料液槽（8），再沸器（19）安装在蒸馏塔（18）底部；

脱水系统：脱水系统包括第一脱水系统和第二脱水系统，第一脱水系统包括第三中间料液槽（21）、第五进料泵（23）、第五换热器（25）、第一分子筛膜设备（27）、第一产品槽储罐（31），所述第三中间料液槽（21）的进料口连接第四热交换器（20），第三中间料液槽（21）的出料口依次连接第五进料泵（23）、第五换热器（25）和第一分子筛膜设备（27）的进料口，第一分子筛膜设备（27）的渗透液出料口连接第一产品槽储罐（31），第一分子筛膜设备（27）的分离水出料口通过第七换热器（29）连接第二真空泵（30）；第二脱水系统包括第四中间料液槽（22）、第六进料泵（24）、第六换热器（26）、第二分子筛膜设备（28）、第二产品槽储罐（32），所述第四中间料液槽（22）的进料口连接液液分离器（14）的上出料口，第四中间料液槽（22）的出料口依次连接第六进料泵（24）、第六换热器（26）和第二分子筛膜设备（28）的进料口，第二分子筛膜设备（28）的渗透液出料口连接第二产品槽储罐（32），第二分子筛膜设备（28）的分离水出料口通过第七换热器（29）连接第二真空泵（30）。

2.根据权利要求1所述的费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，还包括回用水系统，所述回用水系统包括依次连接的分离水槽（33）、第七进料泵（34）、厌氧设备（35）、好氧设备（36）、第八进料泵（37）、超滤膜设备（38）和回用水储罐（39），其中分离水槽（33）的进料口连接透醇膜设备（11）的分离水出料口和第七换热器（29）的冷凝水出料口。

3.根据权利要求1或2所述的费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，所述透醇膜设备（11）为有机复合膜。

4.根据权利要求3所述的费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，所述有机复合膜为卷式平板膜和/或中空纤维膜。

5.根据权利要求1或2所述的费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，所述第一分子筛膜设备（27）和第二分子筛膜设备（28）为无机复合膜。

6.根据权利要求5所述的费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，所述无机复合膜为NaA型和/或NaY型。

7.根据权利要求1或2所述的费托合成水的醇水分离回收装置，其特征在于，所述蒸馏塔（18）为板式塔或填料塔。