CN107720872B - 一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤化工废水处理领域，特别涉及一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置及净化方法，该方法包括：将水洗水从水洗塔底抽出，送至颗粒床分离器；水洗水由水平方向穿过颗粒床，拦截水中颗粒物，同时利用颗粒床中媒质颗粒对油类物质的吸附和聚结作用，使水中的微细油滴聚集长大；聚集长大的油滴再经重力沉降分离；待颗粒床对水中颗粒物吸附饱和后，废水改由颗粒床底部进料，同时混入气体，使媒质颗粒流化呈沸腾状，释放床层间固体污染物，使污染物随反冲洗液送至固体浓缩单元。该方法实现了催化剂颗粒物与油类物质从水洗水中的分离。

Description

一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置及其净化方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置及其净化方法。

背景技术

甲醇制烯烃，简称MTO（Methanol to Olefins）是指以甲醇作为原料，通过催化反应制备低碳烯烃的过程。该反应一般通过流化床反应器实现，现用的催化剂为SAPO-34分子筛。反应产品气中会夹带部分催化剂颗粒，同时带有部分未反应的甲醇、以及醛、醚、烷烃、芳烃等副产物一同进入水系统中。产品气经急冷塔降温洗涤后，大部分催化剂颗粒留在急冷水中，有机副产物及少量催化剂细粉进入水洗塔，并留在水洗水中。由于副产物中有部分熔沸点较高的烷烃及芳烃，这些有机物难溶于水，易在水洗水循环系统低温区凝固成蜡状，主要是在空冷器、换热器以及水洗塔上层塔盘中，易造成水洗水循环系统流通不畅，造成水洗水换热器、空冷器换热效率不足，需频繁清洗，同时还容易造成水洗塔塔盘堵塞，直接影响到了整个MTO装置的连续稳定运行。

中国发明专利申请公开说明书CN101352621A公开了一种MTO急冷水和水洗水旋流脱固方法与装置，通过微旋流分离器除去水系统中的催化剂颗粒和油蜡。受到旋流分离器分离精度的限制，该方法实际应用时对2.5μm以下微细颗粒分离效果差，并且对水中的乳化油无明显分离效果。

中国实用新型专利申请公开说明书CN205031975U公开了一种MTO急冷水与水洗水净化处理装置，该装置采用微孔过滤原件过滤，通过增加了有效的气体反吹和化学清洗方法，实现对过滤原件的清洗再生。该方法能有效除去水洗水中催化剂颗粒，但对水中油蜡无法有效去除。同时该系统连续运行周期短，设备投资大，运行费用高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置及其净化方法，它实现了对甲醇制烯烃装置水洗水中废催化剂细粉及油蜡类物质的脱除，该方法简单有效，解决了目前MTO装置由于水洗水中油蜡及催化剂含量过高造成的水洗水循环系统设备及管道堵塞问题，降低了换热器、空冷器及水洗塔塔盘的清洗频次，有效地延长了系统连续运行周期。

所述的一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置，包括净化装置本体，其特征在于所述净化装置本体内设有第一隔板和第二隔板，两个隔板将净化装置本体分为进料段、分离段及沉降段，进料段左侧设有第一进料口；分离段底部设有第二进料口，顶部设有三相分离器；沉降段顶部设有集液包，底部设有出料口；第一隔板和第二隔板之间设有与其垂直的第三隔板，颗粒床设置在三个隔板之间，颗粒床内填充有媒质，三个隔板上均设有水帽。

所述的一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置，其特征在于三相分离器包括分离器本体，分离器本体顶部设有出气口，两侧对称设有第一出液口和第二出液口，内部设有三相混合器，三相混合器底部设有媒质出口。

所述的一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置，其特征在于颗粒床设置于分离段的中部，颗粒床上表面和分离段顶部之间的距离与第三隔板和分离段底部之间的距离相同或不同。

所述的一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置，其特征在于颗粒床上表面和分离段顶部之间的距离与分离段高度比为1：3-5，优选为1：4。

所述的一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置，其特征在于进料段和沉降段上分别设有压力计。

所述净化装置的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于包括净化过程及再生过程：

1）净化过程 待净化的水洗水从水洗塔底抽出经第一进料口进入进料段，水平向右经第一隔板上的水帽穿过分离段内的颗粒床，在颗粒床的拦截及吸附作用下，水洗水中的催化剂颗粒物吸附于颗粒床中，进入同时利用颗粒床中颗粒对油类物质的吸附作用，使水中的微细油滴聚集长大成油蜡，油蜡和分离后的水洗水穿过第二隔板进入沉降段进行沉降，分离出水洗水中的油蜡，净化后的水洗水由出料口排出，油集液包排出进入 去污油沉降罐进行后出来；

2）再生过程 待颗粒床对水中颗粒物吸附饱和后，颗粒床分离器切换至再生过程操作，水洗水作为反冲洗液由分离段底部的第二进料口进入颗粒床，进料同时在第二进料口加入低压蒸汽反吹，使颗粒床充分流化，释放媒质吸附的催化剂颗粒物及油蜡，颗粒床中的媒质及催化剂颗粒物、油类混合废水则随反冲洗液送至三相分离器进行强化洗涤，得到催化剂浆液，媒质从媒质出口流出，回到颗粒床中，催化剂浆液从第一出液口和第二出液口排出，蒸气从出气口排出，待媒质颗粒完全再生后，颗粒床分离器恢复为正常操作。

所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于待净化的水洗水中催化剂颗粒含量为0.02-0.2g/L，含油量为0.05-5g/L，催化剂颗粒粒径为0.5-10μm，净化后的水洗水中固体颗粒含量降至10mg/L以下，含油量可降至30 mg/L以下。

所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于媒质为一种或多种混合物，媒质材质为对待分离催化剂颗粒及油类具有吸附性的有机材料或无机材料。

所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于媒质采用粒径为0.5-1.0mm的无烟煤。

所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于步骤2）中的低压蒸汽的压力为0.15-0.25Mpa，优选为0.2Mpa。本发明在进料段和沉降段上的压力差达到一定值时视为吸附饱和，对媒质进行再生，压力差的大小以媒质的种类有关，再生时，催化剂浆液的澄清程度与入口的水洗水澄清程度类似时，再生结束。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明采用该净化装置，对水洗水进行净化处理，利用物理吸附原理，其结构简单，操作方法，实现了对甲醇制烯烃装置水洗水中废催化剂细粉及油蜡类物质的脱除，可用单台设备除去水洗水中的非溶解污染物，相比原有的精密过滤、除油器串联操作工艺，分离效率更高，再生容易，连续运行周期长，有效地解决了原工艺中水洗水催化剂颗粒及油蜡难以去除的问题，，解决了目前MTO装置由于水洗水中油蜡及催化剂含量过高造成的水洗水循环系统设备及管道堵塞问题，降低了换热器、空冷器及水洗塔塔盘的清洗频次，有效地延长了系统连续运行周期；

2）本发明采用该装置，在净化结束后，其再生方便，再生时通过加入蒸气进行反吹，使颗粒床流化呈沸腾状，释放床层间固体污染物，有效实现了固体颗粒物与油类物质从废水中的分离，提高了媒质的使用寿命；

3）本发明采用了颗粒床一步去除水中的颗粒物及油蜡，相比原有的精密过滤、除油器串联工艺，简化了处理流程，同时该方法设备简单，投资少，能耗低，维护费用低。

附图说明

图1为本发明净化装置的结构示意图；

图2为本发明再生状态的局部放大图；

图3为本发明再生状态三相分离器的内部放大图。

图中：1-第一进料口，2-进料段，3-颗粒床，4-第二进料口，5-第三隔板，6-水帽，7-出料口，8-沉降段，9-集液包，10-第二隔板，11-三相分离器，1101-分离器本体，1102-第一出液口，1103-出气口，1104-第二出液口，1105-三相混合器，1106-媒质出口，12-分离段，13-第一隔板。

具体实施方式

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。

本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，对于甲醇制烯烃装置水洗水这种操作流量大、固含量不高、颗粒粒径较小的液固多相体系，比较效的方法是采用精密过滤方法脱除水中细颗粒物，使用聚结器脱除水中油蜡。但实际应用中发现，由于水洗水中颗粒物粒径小，易进入滤芯孔道内，造成精密过滤装置滤芯孔道堵塞。同时，水中的油蜡进入滤芯，还极易形成一层油膜，使滤芯具有一定的疏水性，大大增加过滤阻力，也造成滤芯再生困难。而对于纤维聚结装置，由于水中颗粒物难以有效去除，同时水中还含有熔沸点较高的重烃，这些重烃在工作温度下成固态或半固态，极易引起聚结器滤芯堵塞，大大缩短了装置运行周期。

因此，本发明采用颗粒床过滤方法分离甲醇制烯烃装置水洗水中催化剂颗粒及油蜡，该方法通过颗粒床过滤和重力沉降组合使用，不仅有效地去除了水洗水中难溶解有机物，同时也去除了水中微细颗粒物，有效地解决了甲醇制烯烃装置水洗水循环系统设备堵塞问题，避免了原系统精密过滤方法压差升高快、反冲洗不彻底的缺陷，也避免了纤维聚结装置易堵塞的缺陷。并且该方法设备运行方式简单可靠，大大简化了系统设备，降低了系统投资及维护费用。

如图1-3所示，本发明的甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置，包括净化装置本体，所述净化装置本体内设有第一隔板13和第二隔板10，两个隔板将净化装置本体分为进料段2、分离段12及沉降段8，进料段2左侧设有第一进料口1；分离段12底部设有第二进料口4，顶部设有三相分离器11；沉降段8顶部设有集液包9，底部设有出料口7；第一隔板13和第二隔板10之间设有与其垂直的第三隔板5，颗粒床3设置在三个隔板之间，颗粒床3内填充有媒质，三个隔板上均设有水帽6，颗粒床3设置于分离段12的中部，颗粒床3上表面和分离段12顶部之间的距离与第三隔板5和分离段12底部之间的距离相同或不同，颗粒床3上表面和分离段12顶部之间的距离与分离段12高度比为1：3-5，优选为1：4。

如图2和图3所示，本发明的三相分离器11包括分离器本体1101，分离器本体1101顶部设有出气口1103，两侧对称设有第一出液口1102和第二出液口1104，内部设有三相混合器1105，三相混合器1105底部设有媒质出口1106。

本发明为了便于及时发现媒质是否吸附饱和，在进料段2和沉降段8上分别设有压力计，以两端的压力差来判断吸附饱和。

在本发明中，所述颗粒床3再生时，含媒质颗粒、固体污染物、油类、空气的混合废水经床层上部的旋流三相分离器，对媒质颗粒进行回收，并利用旋流三相分离器内的旋转流场，强化媒质颗粒的洗涤效果，含固体污染物、油类、空气的混合废水则随反冲洗液送至浓缩脱水单元。

所述废水除油脱固装置分离段采用一种或多种颗粒状分离媒质，材质为对待分离固体污染物及油类具有吸附性的有机或无机材料，本发明实施例中采用无烟煤。

本发明基于净化装置的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，包括净化过程及再生过程：

1）净化过程待净化的水洗水中催化剂颗粒含量为0.02-0.2g/L，含油量为0.05-5g/L，催化剂颗粒粒径为0.5-10μm，待净化的水洗水从水洗塔底抽出经第一进料口1进入进料段2，水平向右经第一隔板13上的水帽6穿过分离段12内的颗粒床3，在颗粒床3的拦截及吸附作用下，水洗水中的催化剂颗粒物吸附于颗粒床3中，进入同时利用颗粒床3中颗粒对油类物质的吸附作用，使水中的微细油滴聚集长大成油蜡，油蜡和分离后的水洗水穿过第二隔板10进入沉降段8进行沉降，分离出水洗水中的油蜡，净化后的水洗水由出料口7排出，油集液包9排出进入 去污油沉降罐进行后出来，净化后的水洗水中固体颗粒含量降至10mg/L以下，含油量可降至30 mg/L以下；

2）再生过程 待颗粒床3对水中颗粒物吸附饱和后，颗粒床3分离器切换至再生过程操作，水洗水作为反冲洗液由分离段12底部的第二进料口4进入颗粒床3，进料同时在第二进料口4加入低压蒸汽（压力0.2Mpa）反吹，使颗粒床3充分流化，释放媒质吸附的催化剂颗粒物及油蜡，颗粒床3中的媒质及催化剂颗粒物、油类混合废水则随反冲洗液送至三相分离器11进行强化洗涤，得到催化剂浆液，媒质从媒质出口1106流出，回到颗粒床3中，催化剂浆液从第一出液口1102和第二出液口1104排出，蒸气从出气口1103排出，待媒质颗粒完全再生后，颗粒床分离器恢复为正常操作。

实施例1：

在一个180万吨/年甲醇制烯烃工艺过程中，按照本发明的方法，采用本发明中的水洗水净化装置，用以对含有固体催化剂及油蜡的水洗水进行净化，达到对水洗水净化的目的，其具体运作过程及效果描述如下：

1. 物料性质及相关参数

甲醇制烯烃水洗水为多相混合物，水中含有固体催化剂颗粒和难溶解的油滴，其中水为连续相，油和固体催化剂为分散相介质。水洗水处理量200t/h，液相操作状态下密度915.4 kg/m³，粘度0.255 cP，操作温度90℃，废催化剂含量80 mg/L，平均粒径1.5μm，油含量85 mg/L；

2. 水洗水净化装置

该装置主要为多台并联的本发明的净化装置，内部分进料段2、分离段12、沉降段8三个腔体，分离媒质为粒径0.5-1.0mm无烟煤，颗粒床3内的媒质滤层深度为1600mm，单个过滤器处理量50 m³/h，5台并联使用，4开1备，轮流切换反冲洗；

3. 实施过程

含催化剂细粉及油蜡的甲醇制烯烃水洗水通过颗粒床3进行分离，去除水中颗粒物并吸附部分油蜡；经微旋流的三相分离器组初步净化的急冷水再送至沸腾床分离器组，脱除水中剩余颗粒物后返回急冷塔；沸腾床分离器组为5台并联工作，4开1备，连续运行至压差升高至0.3MPa后，轮流切换反冲洗；水洗水净化装置反冲洗液送至沉降浓缩单元做进一步浓缩处理；

4. 结果分析

通过水洗水净化装置，水洗水固含量由80 mg/L降至10 mg/L以下，去除率超过85%，平均操作压降0.1MPa。

此外，通过颗粒床过滤方法，在达到了分离效果的同时，避免了原有精密过滤方法压差升高快、反冲洗不彻底的缺陷，同时也解决了旋流除油方法分离效率不足的问题，并且该方法相比精密过滤和旋流除油方法设备结构简单，成本、能耗更低。

本发明通过采用上述方法，采用颗粒床过滤方法应用于甲醇制烯烃水洗水中催化剂颗粒及油类物质的去除，可用单台设备除去水洗水中的非溶解污染物，相比原有的精密过滤、除油器串联操作工艺，分离效率更高，再生容易，连续运行周期长，有效地解决了原工艺中水洗水催化剂颗粒及油蜡难以去除的问题。

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 (12)

1.一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于包括净化过程及再生过程：

1）净化过程：待净化的水洗水从水洗塔底抽出经第一进料口（1）进入进料段（2），水平向右经第一隔板（13）上的水帽（6）穿过分离段（12）内的颗粒床（3），在颗粒床（3）的拦截及吸附作用下，水洗水中的催化剂颗粒物吸附于颗粒床（3）中，进入同时利用颗粒床（3）中颗粒对油类物质的吸附作用，使水中的微细油滴聚集长大成油蜡，油蜡和分离后的水洗水穿过第二隔板（10）进入沉降段（8）进行沉降，分离出水洗水中的油蜡，净化后的水洗水由出料口（7）排出，油集液包（9）排出进入 去污油沉降罐进行后出来；

2）再生过程：待颗粒床（3）对水中颗粒物吸附饱和后，颗粒床（3）分离器切换至再生过程操作，水洗水作为反冲洗液由分离段（12）底部的第二进料口（4）进入颗粒床（3），进料同时在第二进料口（4）加入低压蒸汽反吹，使颗粒床（3）充分流化，释放媒质吸附的催化剂颗粒物及油蜡，颗粒床（3）中的媒质及催化剂颗粒物、油类混合废水则随反冲洗液送至三相分离器（11）进行强化洗涤，得到催化剂浆液，媒质从媒质出口（1106）流出，回到颗粒床（3）中，催化剂浆液从第一出液口（1102）和第二出液口（1104）排出，蒸气从出气口（1103）排出，待媒质颗粒完全再生后，颗粒床分离器恢复为正常操作，媒质材质为对待分离催化剂颗粒及油类具有吸附性的有机材料或无机材料。

2.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于待净化的水洗水中催化剂颗粒含量为0.02-0.2g/L，含油量为0.05-5g/L，催化剂颗粒粒径为0.5-10μm，净化后的水洗水中固体颗粒含量降至10mg/L以下，含油量降至30mg/L以下。

3.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于媒质为一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于媒质采用粒径为0.5-1.0mm的无烟煤。

5.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于步骤2）中的低压蒸汽的压力为0.15-0.25Mpa。

6.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于步骤2）中的低压蒸汽的压力为0.2Mpa。

7.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于该净化方法所用的甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置，包括净化装置本体，其特征在于所述净化装置本体内设有第一隔板（13）和第二隔板（10），两个隔板将净化装置本体分为进料段（2）、分离段（12）及沉降段（8），进料段（2）左侧设有第一进料口（1）；分离段（12）底部设有第二进料口（4），顶部设有三相分离器（11）；沉降段（8）顶部设有集液包（9），底部设有出料口（7）；第一隔板（13）和第二隔板（10）之间设有与其垂直的第三隔板（5），颗粒床（3）设置在三个隔板之间，颗粒床（3）内填充有媒质，三个隔板上均设有水帽（6）。

8.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于三相分离器（11）包括分离器本体（1101），分离器本体（1101）顶部设有出气口（1103），两侧对称设有第一出液口（1102）和第二出液口（1104），内部设有三相混合器（1105），三相混合器（1105）底部设有媒质出口（1106）。

9.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于颗粒床（3）设置于分离段（12）的中部，颗粒床（3）上表面和分离段（12）顶部之间的距离与第三隔板（5）和分离段（12）底部之间的距离相同或不同。

10.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于颗粒床（3）上表面和分离段（12）顶部之间的距离与分离段（12）高度比为1：3-5。

11.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于颗粒床（3）上表面和分离段（12）顶部之间的距离与分离段（12）高度比为1：4。

12.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃装置水洗水的净化方法，其特征在于进料段（2）和沉降段（8）上分别设有压力计。

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