CN110980981A - 一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，包括有急冷塔，急冷塔顶部出口连接有水洗塔，水洗塔底部通过离心泵连接有沸腾床分离系统的顶部，沸腾床分离系统底部连接有纤维聚结系统，沸腾床分离系统侧壁靠近顶部的位置还连接有缓冲沉降罐。本发明的一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，连续运行周期长，对水洗水中的催化剂颗粒和油蜡具有优良的分离效果。本发明还公开了一种甲醇制烯烃水洗水深度净化方法。

Description

一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置及其净化方法

技术领域

本发明属于甲醇制烯烃水净化装置技术领域，涉及一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，本发明还公开了采用上述净化装置的净化方法。

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。反应器中的高温产品气经三级旋风分离器回收催化剂颗粒。经催化剂回收的产品气再送往急冷塔进行降温。受旋风分离器精度的限制，产品气中携带的少量粒径小于10μm或小于5μm的催化剂细粉未被分离，经急冷塔洗涤大部分留在急冷水中，少量去往水洗塔，同时，还有未反应的甲醇、二甲醚等有机含氧化合物及少量芳烃和烷烃等反应副产物随反应气一同进入急冷塔和水洗塔。由于急冷塔操作温度较高，且产品气与急冷水接触时间短，因此大部分的有机含氧化合物及烃类物质进入水洗水中。

因此，通常水洗水中含有催化剂粉末和甲醇、二甲醚等有机含氧化合物与芳烃、烷烃等油蜡类物质，为保证水系统正常运行，需要有效脱除水洗水中的催化剂和油蜡类物质。其中，水洗水中的油蜡状物质主要为芳烃和烷烃等重组分，根据油滴尺寸的大小，主要存在形式有游离油、分散油和乳化油。

目前常见的脱固除油方法主要有沉降法、离心分离法、精密过滤法、膜分离法、化学絮凝法等，沉降法分离精度差，且无法去除水洗水中的乳化油；离心分离法对于细小油滴和亚微米级的颗粒分离效果较差；由于MTO水洗水中颗粒粒径小，并含有少量油蜡，易进入精密过滤装置的滤芯孔道内部，造成孔道堵塞，难以通过在线反冲洗去除；膜分离法由于其分离效果优良近年来虽得到广泛应用，但由于MTO水洗水固含量和油含量较高，存在易堵塞、维护代价大及成本高等缺点；化学絮凝法对乳化油及细小颗粒物的处理效果较差，且处理药剂成本高、易产生二次污染等。

中国专利申请CN103951098A提出对水洗水和急冷水利用超滤膜进行分离净化，并结合三相分离器回收催化剂及油。该申请利用了膜分离技术对水洗水进行处理，对微细颗粒物的处理较为精细，但在大流量的含油量很高的水洗水处理过程中极易引起压差升高，处理效率低。且其过滤单元为滤膜的串联，在反冲洗时由于浓液固含率及油含量很高，串联的滤膜加大了压差的递升，不利于大流量处理过程的稳定连续运行。

中国专利申请CN102093153A及CN101352621A提出利用微旋流技术对MTO急冷水和水洗水进行微旋流分离，以去除其中夹带的催化剂颗粒。微旋流分离器具有适应性广、造价低廉、易维护等优点，但对水洗水中3μm以下的微细颗粒物分离效率有限，加之水洗水中含有大量含氧化合物及油蜡，微旋流器对油分的分离效果不佳。

中国发明专利申请CN104649446A公开的一种MTO急冷水和水洗水液固分离方法和装置，该方法利用提出利用三个以上并联的过滤器，虽对水中的固体颗粒物有较好的分离效果，但未提及是否具备对水洗水进行除油处理的功能。

中国发明专利申请公开CN205031975U公开了一种MTO急冷水与水洗水净化处理装置，该装置采用不同形式的微孔过滤原件过滤，通过增加了有效的气体和化学清洗方法，实现对过滤原件的在线清洗再生。但该系统反冲洗过程复杂、时间长，同时设备投资大，运行费用高。中国发明专利申请CN204275622U公开了一种MTO水洗水过滤装置，通过内部多孔结构且表层涂有金属膜的过滤原件进行过滤，可有效改善过滤原件的内部堵塞问题，且过滤精度较高，但装置维护代价大及成本较高，且过滤原件需化学再生，易产生二次污染。

中国发明专利申请CN108328761A公开的MTO水洗水工艺连续运行周期延长的方法及装置，采用沸腾床分离技术处理甲醇制烯烃水洗水，该方法运行周期长，成本及能耗低，，对水洗水中的催化剂颗粒有较好的分离效果，但对水洗水中的油蜡状有机物分离效果一般；且水洗水中油类组分复杂，形态不同，游离油和分散油通过沸腾床可以分离，但是乳化油的分离需要深度处理方法，因此单一设备或技术很难达到深度处理要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，连续运行周期长，对水洗水中的催化剂颗粒和油蜡具有优良的分离效果。

本发明的另一目的是公开了采用上述装置的净化方法。

本发明所采用的技术方案是，一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，包括有急冷塔，急冷塔顶部出口连接有水洗塔，水洗塔底部通过离心泵连接有沸腾床分离系统的顶部，沸腾床分离系统底部连接有纤维聚结系统，沸腾床分离系统侧壁靠近顶部的位置还连接有缓冲沉降罐。

本发明第一种技术方案的特征还在于，

沸腾床分离系统包括并联设置的多台沸腾床分离器，沸腾床分离器顶部设置有进口，沸腾床分离器底部设置有出口，沸腾床分离器侧壁近顶部的位置设置有排污口和排气口，水洗塔底部通过离心泵分别连接在各个进口上，各个排污口共同连接到管道G1后连接缓冲沉降罐，各个排气口共同连接到管道G2后连接有旋流脱液罐，旋流脱液罐底部还连接管道G1，每个沸腾床分离器底部出口均连接有管道G3，管道G3共同连接有管道G4，管道G4另一端连接纤维聚结系统，每个管道G3上均连接有氮气/蒸汽管道以及水洗水管道。

每个进口上均设置有进口阀，每个出口上均设置有出口阀，每个排污口上均设置有排污阀，每个排气口上均设置有排气阀，氮气/蒸汽管道与每个管道G3的连接处均设置有氮气/蒸汽入口阀，水洗水管道与每个管道G3的连接处均设置有反洗阀。

沸腾床分离器包括沸腾床分离器壳体，沸腾床分离器壳体顶部设置有进口，沸腾床分离器壳体底部设置有出口，沸腾床分离器壳体侧壁近顶部的位置设置有排污口，沸腾床分离器壳体顶部一侧设置有排气口，沸腾床分离器壳体内部由上到下依次设置有旋流三相分离器、进料分配器、颗粒床、分隔板，出口内部设置有防涡器，旋流三相分离器的入口与进口连接，旋流三相分离器侧面与排污口连接，分隔板上表面设置有流体均布器。纤维聚结系统包括多个并列设置有的纤维聚结器，纤维聚结器左端设置有入口，纤维聚结器右端的顶部和底部分别设置有油相出口和水相出口，管道G4的另一端通过管道G5分别连接在入口上，每个油相出口均通过管道G6连接在管道G1上。

纤维聚结器包括纤维聚结器壳体，纤维聚结器壳体左端设置有入口，纤维聚结器壳体右端的顶部和底部分别设置有油相出口和水相出口，纤维聚结器壳体由左到右依次设置有进口整流分布器、油滴粗粒化聚结模块、改性波纹强化沉降模块以及纳米改性深度分离模块。

还包括工控机，进口阀、出口阀、排污阀、排气阀、氮气/蒸汽入口阀、反洗阀均为电磁阀，进口阀、出口阀、排污阀、排气阀、氮气/蒸汽入口阀、反洗阀均通过导线电连接工控机，颗粒床上还安装有压差传感器，压差传感器通过导线电连接所述工控机。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种甲醇制烯烃水洗水深度净化方法，采用上述一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，具体按照如下步骤实施：

步骤1，启动电源，在工控机上设定沸腾床分离器的过滤压降值以及再生操作时间；

步骤2，开启进口阀和出口阀，装置正常运行，水洗水通过离心泵从水洗塔底抽出，由沸腾床分离器顶部进口进入沸腾床分离器，经进料分配器送至颗粒床层，经颗粒床分离后，水洗水通过分隔板上的流体均布器，经防涡器后由底部出口送至纤维聚结器，水洗水由纤维聚结器入口进入纤维聚结器内，经进口整流分布器依次进入油滴粗粒化聚结模块、性波纹强化沉降模块和纳米改性深度分离模块使沸腾床出口水洗水中剩余的细小乳化油滴通过在亲疏水纤维上的粘附、碰撞、长大、分离过程，油滴逐渐运动到上部油层，水滴快速下沉，水洗水清液由水相出口外排返至水洗水循环换热系统，污油由相出口至缓冲沉降罐，实现油水分离的目的，装置正常运行时，实时监测沸腾床分离器的压差传感器的数值；

步骤3，若压差传感器到达设定的过滤压降值时，开始再生操作，此时，关闭进口阀和出口阀，开启排污阀、排气阀、反洗阀、氮气/蒸汽入口阀，水洗水改由出口进入沸腾床分离器内，同时混入氮气，由下向上穿过颗粒床层，使颗粒床层呈沸腾状，释放分离媒质间的催化剂细粉和油蜡状有机物，使媒质清洗再生，含分离媒质和污染物经顶部旋流三相分离器，使媒质颗粒在旋流场内洗涤，强化媒质再生，同时回收媒质颗粒，污染物随液相由设备侧面排污口排出，氮气由顶部排气口排出；

步骤4，待到达设定的再生操作时间时，关闭排污阀、排气阀、反洗阀、氮气/蒸汽入口阀，开启进口阀和出口阀，装置继续正常运行，如此循环。

本发明第二种技术方案的特征还在于，

过滤压降值为0.3Mpa。

甲醇制烯烃水洗水的催化剂颗粒含量为100～500mg/L，固体催化剂颗粒的平均粒径为0.5～5μm，油含量为200～1000mg/L。

本发明的有益效果是

1)本发明将颗粒床过滤与纤维聚结组合使用，弥补了原有沸腾床分离器对水洗水中的油类分离效率不足的问题，同时有效避免了水洗水中的催化剂颗粒对纤维聚结器内件的污染问题。

2)本发明利用沸腾床分离器中的颗粒床分离媒质对水中颗粒和油蜡的筛分、拦截、吸附等作用，使水中的固含量和油含量随滤层深度逐渐降低；后续利用纤维聚结器中的亲疏水纤维实现物理破乳，达到深度油水分离的目的，相比于膜过滤和精密过滤，该方法设备简单，投资少，能耗低，分离媒质易再生，连续运行周期长，维护费用低，可对水洗水中的催化剂颗粒和油蜡具有优良的分离效果，分离流程简单，解决了现有工艺中存在的分离设备易堵塞、需频繁清洗、设备运行周期短且水中油蜡及固体颗粒物去除不彻底的缺陷。

3)本发明利用沸腾床方法对分离媒质进行再生，同时通过顶部三相分离器的旋流剪切作用强化媒质再生效果；利用纤维聚结器中亲疏水纤维实现水油分离并外排，适用于甲醇制烯烃高含油量水洗水的净化。

附图说明

图1是本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置的结构示意图；

图2是本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置中沸腾床分离和纤维聚结系统的结构示意图；

图3是本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置中沸腾床分离器的结构示意图；

图4是本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置中纤维聚结器的结构示意图；

图5是本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置中沸腾床分离器与工控机电路连接图。

图6是本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置中沸腾床分离器配套控工控机控制界面图。

图中，1-1.急冷塔，1-2.水洗塔，1-3.沸腾床分离器，1-4.纤维聚结器，1-5.缓冲沉降罐，1-6.旋流脱液罐，1-7.氮气/蒸汽管道，1-8.水洗水管道，1-9.工控机，1-10.压差传感器；

1.进口，2.出口，3.排污口，4.排气口；

2-1.进口阀，2-2.出口阀，2-3.排污阀，2-4.排气阀，2-5.氮气/蒸汽入口阀，2-6.反洗阀；

3-1.沸腾床分离器壳体，3-2.颗粒床，3-3.分隔板，3-4.流体均布器，3-5.进料分配器，3-6.防涡器，3-7.旋流三相分离器；

4-1.纤维聚结器壳体，4-2.入口，4-3.进口整流分布器，4-4.油滴粗粒化聚结模块，4-5.改性波纹强化沉降模块，4-6.纳米改性深度分离模块，4-7.水相出口，4-8.油相出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其结构如图1所示，包括有急冷塔1-1，急冷塔1-1顶部出口连接有水洗塔1-2，水洗塔1-2底部通过离心泵连接有沸腾床分离系统的顶部，沸腾床分离系统底部连接有纤维聚结系统，沸腾床分离系统侧壁靠近顶部的位置还连接有缓冲沉降罐1-5。

沸腾床分离系统包括并联设置的多台沸腾床分离器1-3，沸腾床分离器1-3顶部设置有进口1，沸腾床分离器1-3底部设置有出口2，沸腾床分离器1-3侧壁近顶部的位置设置有排污口3和排气口4，水洗塔1-2底部通过离心泵分别连接在各个进口1上，各个排污口3共同连接到管道G1后连接缓冲沉降罐1-5，各个排气口4共同连接到管道G2后连接有旋流脱液罐1-6，旋流脱液罐1-6底部还连接管道G1，每个沸腾床分离器1-3底部出口2均连接有管道G3，管道G3共同连接有管道G4，管道G4另一端连接纤维聚结系统，每个管道G3上均连接有氮气/蒸汽管道1-7以及水洗水管道1-8。

每个进口1上均设置有进口阀2-1，每个出口2上均设置有出口阀2-2，每个排污口3上均设置有排污阀2-3，每个排气口4上均设置有排气阀2-4，氮气/蒸汽管道1-7与每个管道G3的连接处均设置有氮气/蒸汽入口阀2-5，水洗水管道1-8与每个管道G3的连接处均设置有反洗阀2-6。

沸腾床分离器1-3包括沸腾床分离器壳体3-1，沸腾床分离器壳体3-1顶部设置有进口1，沸腾床分离器壳体3-1底部设置有出口2，沸腾床分离器壳体3-1侧壁近顶部的位置设置有排污口3，沸腾床分离器壳体3-1顶部一侧设置有排气口4，沸腾床分离器壳体3-1内部由上到下依次设置有旋流三相分离器3-7、进料分配器3-5、颗粒床3-2、分隔板3-3，出口2内部设置有防涡器3-6，旋流三相分离器3-7的入口与进口1连接，旋流三相分离器3-7侧面与排污口3连接，分隔板3-3上表面设置有流体均布器3-4。

纤维聚结系统包括多个并列设置有的纤维聚结器1-4，纤维聚结器1-4左端设置有入口4-2，纤维聚结器1-4右端的顶部和底部分别设置有油相出口4-8和水相出口4-7，管道G4的另一端通过管道G5分别连接在入口4-2上，每个油相出口4-8均通过管道G6连接在管道G1上。

纤维聚结器1-4包括纤维聚结器壳体4-1，纤维聚结器壳体4-1左端设置有入口4-2，纤维聚结器壳体4-1右端的顶部和底部分别设置有油相出口4-8和水相出口4-7，纤维聚结器壳体4-1由左到右依次设置有进口整流分布器4-3、油滴粗粒化聚结模块4-4、改性波纹强化沉降模块4-5以及纳米改性深度分离模块4-6。

还包括工控机1-9，进口阀2-1、出口阀2-2、排污阀2-3、排气阀2-4、氮气/蒸汽入口阀2-5、反洗阀2-6均为电磁阀，进口阀2-1、出口阀2-2、排污阀2-3、排气阀2-4、氮气/蒸汽入口阀2-5、反洗阀2-6均通过导线电连接工控机1-9，颗粒床3-2上还安装有压差传感器1-10，压差传感器1-10通过导线电连接所述工控机1-9。

本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化方法，采用上述一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，具体按照如下步骤实施：

步骤1，启动电源，在工控机1-9上设定沸腾床分离器1-3的过滤压降值以及再生操作时间；

步骤2，开启进口阀2-1和出口阀2-2，装置正常运行，水洗水通过离心泵从水洗塔1-2底抽出，由沸腾床分离器1-3顶部进口1进入沸腾床分离器1-3，经进料分配器3-5送至颗粒床层，经颗粒床3-2分离后，水洗水通过分隔板3-3上的流体均布器3-4，经防涡器3-6后由底部出口送至纤维聚结器1-4，水洗水由纤维聚结器1-4入口4-2进入纤维聚结器1-4内，经进口整流分布器4-3依次进入油滴粗粒化聚结模块4-4、性波纹强化沉降模块4-5和纳米改性深度分离模块4-6使沸腾床出口水洗水中剩余的细小乳化油滴通过在亲疏水纤维上的粘附、碰撞、长大、分离过程，油滴逐渐运动到上部油层，水滴快速下沉，水洗水清液由水相出口4-7外排返至水洗水循环换热系统，污油由相出口4-8至缓冲沉降罐，实现油水分离的目的，装置正常运行时，实时监测沸腾床分离器1-3的压差传感器1-10的数值；

步骤3，若压差传感器1-10到达设定的过滤压降值时，开始再生操作，此时，关闭进口阀2-1和出口阀2-2，开启排污阀2-3、排气阀2-4、反洗阀2-6、氮气/蒸汽入口阀2-5，水洗水改由出口2进入沸腾床分离器1-3内，同时混入氮气，由下向上穿过颗粒床3-2层，使颗粒床3-2层呈沸腾状，释放分离媒质间的催化剂细粉和油蜡状有机物，使媒质清洗再生，含分离媒质和污染物经顶部旋流三相分离器3-7，使媒质颗粒在旋流场内洗涤，强化媒质再生，同时回收媒质颗粒，污染物随液相由设备侧面排污口3排出，氮气由顶部排气口4排出；

步骤4，待到达设定的再生操作时间时，关闭排污阀2-3、排气阀2-4、反洗阀2-6、氮气/蒸汽入口阀2-5，开启进口阀2-1和出口阀2-2，装置继续正常运行，如此循环。

过滤压降值为0.3Mpa。

甲醇制烯烃水洗水的催化剂颗粒含量为100～500mg/L，固体催化剂颗粒的平均粒径为0.5～5μm，油含量为200～1000mg/L。

本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置的工作原理为：设备正常运行时，进口阀2-1、出口阀2-2开启，排污阀2-3、排气阀2-4、氮气/蒸汽入口阀2-5以及反洗阀2-6关闭，水洗水通过离心泵从水洗塔1-2底抽出，由沸腾床分离器1-3顶部进口1进入沸腾床分离器1-3，由上而下穿过颗粒床层，对甲醇制烯烃水洗水进行过滤，脱除水中的颗粒物、游离油和分散油，底部出口2出料，初步净化后的水洗水送至多台并联的纤维聚结器1-4进行二次深度净化，通过纤维聚结器1-4内部的亲疏水纤维对沸腾床净化后水相进行物理破乳，实现油水分离，水洗水清液由纤维聚结器底部水相出口4-7外排返至水洗水循环换热系统，用于水洗水换热，污油由纤维聚结器1-4顶部油相出口4-8外排；沸腾床分离器1-3连续运行至压差上升到0.3Mpa时，多台沸腾床分离器轮流切换至反冲洗操作，反冲洗时，关闭对应沸腾床分离器1-3的进口阀2-1和出口阀2-2，打开排污阀2-3、排气阀2-4、打开氮气/蒸汽入口阀2-5和反洗阀2-6，通入水洗水原液和氮气使分离器中颗粒床变为沸腾状，释放颗粒床中拦截和吸附的污染物，实现分离媒质的再生。再生出的污染物浆液由排污口3排出，送至缓冲沉降罐进行油水沉降分离，缓冲罐上层油相送至污油回炼系统，下层催化剂浆液送至浓缩单元做进一步脱水处理，混合废气由排气口4排出，经旋流脱液罐1-6脱除其中的水分去往废气处理单元。纤维聚结器连续运行，污油经顶部油相出口4-8送至缓冲沉降罐1-5，进行沉降，实现油水分层，上层油相与纤维聚结器1-4外排污油一同送至污油回炼系统，下层水相携带催化剂做进一步浓缩脱水处理。

本发明沸腾床分离器1-3的工作原理如下：

正常运行时，水洗水通过离心泵从水洗塔1-2底抽出，由沸腾床分离器1-3顶部进口1进入沸腾床分离器1-3，经进料分配器3-5送至颗粒床层，经颗粒床3-2分离后，水洗水通过分隔板3-3上的流体均布器3-4，经防涡器3-6后由底部出口送至纤维聚结器1-4；设备切换至反冲洗操作后，关闭进口阀2-1和出口阀2-2，打开排污阀2-3、排气阀2-4、打开氮气/蒸汽入口阀2-5和反洗阀2-6后，水洗水改由出口2进入沸腾床分离器1-3内，同时混入氮气，由下向上穿过颗粒床层，使床层呈沸腾状，释放分离媒质间的催化剂细粉和油蜡状有机物，使媒质清洗再生，含分离媒质和污染物经顶部旋流三相分离器3-7，使媒质颗粒在旋流场内洗涤，强化媒质再生，同时回收媒质颗粒，污染物随液相由设备侧面排污口3排出，氮气由顶部排气口4排出。

本发明的沸腾床分离器1-3配套工控机，在工控机上设定压差值(过滤压降)，在过滤压降达到设定值时，可自动切换至再生状态，进行分离媒质的清洗再生；通过工控机可以使沸腾床分离器1-3在无人控制的情况下进行水洗水过滤和分离媒质的有效再生，该工控机采用西门子S7-300工控机，其控制界面如图5所示，工控机的主要功能是通过控制每台沸腾床分离器1-3的进口阀2-1、出口阀2-2、排污阀2-3、排气阀2-4、氮气/蒸汽入口阀2-5、反洗阀2-6的开关来切换不同的状态达到自动化控制的目的。具体为监控各个阀门的开关状态与监测沸腾床分离器1-3内部过滤压差的实时数据，并根据压差实时数据与已设定压差上限值的之间的反馈关系，并通过系统预设的逻辑进行六个主阀门的开关操作，达到在线切换沸腾床过滤运行状态与反冲洗状态的目的。其中，沸腾床分离器1-3正常过滤运行时，进口阀2-1和出口阀2-2为打开状态；在过滤压降达到设定值时，设备切换至反冲洗操作，具体为进口阀2-1和出口阀2-2依次关闭，随后排污阀2-3、排气阀2-4同时打开，反洗阀2-6、氮气/蒸汽入口阀2-5同时打开，水洗水改由出口2进入沸腾床分离器1-3内，同时混入氮气，由下向上穿过颗粒床层，进行设备分离媒质的再生操作；再生操作时间达到设定值时，反洗阀2-6、氮气/蒸汽入口阀2-5同时关闭，排污阀2-3、排气阀2-4同时关闭，随后出口阀2-2和进口阀2-1依次打开，进行沸腾床分离器1-3的正常过滤运行操作，本发明过滤压降达到设定值0.3MPa后，设备切换至反冲洗操作。

沸腾床分离器1-3顶部的旋流三相分离器3-7在沸腾床分离器1-3再生时提供的旋流剪切作用增强分离媒质的再生效果，同时实现媒质颗粒的回收；沸腾床分离器1-3内部分离媒质采用无烟煤、碳球及活性炭等具吸附性除油除固滤料，对水洗水中的催化剂颗粒、游离油和分散油具有较好的吸附、截留效果。

本发明纤维聚结器1-4的工作原理如下：

正常运行时，水洗水由纤维聚结器1-4入口4-2进入纤维聚结器1-4内，经进口整流分布器4-3依次进入油滴粗粒化聚结模块4-4、性波纹强化沉降模块4-5和纳米改性深度分离模块4-6使沸腾床出口水洗水中剩余的细小乳化油滴通过在亲疏水纤维上的粘附、碰撞、长大、分离过程，油滴逐渐运动到上部油层，水滴快速下沉，水洗水清液由水相出口4-7外排返至水洗水循环换热系统，污油由相出口4-8至缓冲沉降罐，实现油水分离的目的。

本发明纤维聚结器1-4的纤维聚结器壳体4-1是卧式圆形罐或卧式长方体罐的，其水相出口4-7连续外排，油相出口4-8间歇外排或小流量连续外排；油滴粗粒化聚结模块由表面亲油的固体物质构成的填充床层组成，水中细小的油滴会粘附在填充床层表面上，并逐步积累变成大油滴而得以加速分离；改性波纹强化沉降模块采用表面亲油的波纹折流板，油滴汇集在折流板波峰顶点并上升到油层，水滴汇聚在折流板凹处而聚结长大快速下沉；纳米改性深度分离模块4-6作为纤维聚结器的核心单元，采用有机高分子材料，主要为尼龙、玻璃、特氟龙或者金属的丝绒组成的聚结模块，通过Ω形式进行编制组合，对水洗水中的乳化油进行快速高效分离。

采用本发明的方法，在经过的沸腾床分离后，水洗水中的固体悬浮物含量降至20mg/L以下，油含量降至150mg/L以下，在经过纤维聚结器深度净化后，水洗水中的油含量降至30mg/L以下。

为验证本发明一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置的效果，进行了如下验证：

在一个180万吨/年甲醇制烯烃工艺过程中，采用本发明的装置，用以对含有固体催化剂和油蜡的水洗水进行深度净化，达到对水洗水中的颗粒物和油蜡进行有效分离的目的，试验参数以及效果如下：

1.物料性质及相关参数

甲醇制烯烃水洗水为液固两相混合物，水中含有固体催化剂颗粒和油；操作温度为90℃，废催化剂含量为100～500mg/L，平均粒径为2μm，油含量为200～1000mg/L。

2.水洗水净化装置

水洗水净化装置为沸腾床分离器和纤维聚结器的串联装置，沸腾床分离器直径为300mm，高度为1500mm，顶部安装三相分离器，分离媒质为粒径0.5～1mm的无烟煤颗粒滤料，床层高度为1300mm，单台过滤器处理量为1m³/h，纤维聚结器为卧式容器，设备进、水出口、油出口皆设有视镜，油相出口间歇排油或小流量连续排油，水相出口连续外排，聚结除油器底部均设有排污口。

3.实施过程

含催化剂和油蜡的甲醇制烯烃水洗水由离心泵送至沸腾床分离器脱除催化剂颗粒、游离油和分散油，继而进入纤维聚结器，深度脱除水洗水中的乳化油；沸腾床分离器连续运行至压差升高至0.3MPa后，切换反冲洗操作；沸腾床再生液送至缓冲沉降罐静置油水分离，上层油相与聚结器外排污油送至污油回炼系统，下层催化剂浆液送至浓缩系统做进一步脱水处理。

4.结果分析

通过沸腾床分离和纤维聚结组合净化工艺，水洗水固含量由100～500mg/L降至20mg/L以下，油含量由200～1000mg/L降至30mg/L以下，测试期间经过1000小时连续运行及沸腾床分离器50次反冲洗再生操作后仍能保持初始分离效果，分离效率超过90％。

本发明创造性的将颗粒床过滤方法与纤维聚结方法组合使用来对甲醇制烯烃水洗水中催化剂细粉和油分进行高效分离，弥补了原有沸腾床分离器对水洗水中的油类分离效率不足的问题，同时有效避免了水洗水中的催化剂颗粒对纤维聚结器内件的污染问题，从而实现深度净化的目的，特别的，沸腾床分离器内部分离媒质采用无烟煤、碳球及活性炭等具吸附性除油除固滤料，对水洗水中的催化剂细粉、游离油和分散油进行有效截留、吸附；后续水洗水中的乳化油通过在纤维聚结器中的以Ω形式编制的亲疏水纤维上的粘附、碰撞、长大、分离过程，实现物理破乳，进而脱除水洗水中的乳化油。本发明实现了水洗水中纳微米级颗粒物和油蜡的深度脱除和水的循环利用，出水悬浮物浓度降至20mg/L以下，油含量降低至30mg/L以下，可使水洗水系统换热器、空冷器清洗频次减少80％以上，并有效减少水洗塔、汽提塔的堵塞。

Claims (10)

1.一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其特征在于，包括有急冷塔(1-1)，所述急冷塔(1-1)顶部出口连接有水洗塔(1-2)，所述水洗塔(1-2)底部通过离心泵连接有沸腾床分离系统的顶部，所述沸腾床分离系统底部连接有纤维聚结系统，所述沸腾床分离系统侧壁靠近顶部的位置还连接有缓冲沉降罐(1-5)。

2.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其特征在于，所述沸腾床分离系统包括并联设置的多台沸腾床分离器(1-3)，所述沸腾床分离器(1-3)顶部设置有进口(1)，所述沸腾床分离器(1-3)底部设置有出口(2)，所述沸腾床分离器(1-3)侧壁近顶部的位置设置有排污口(3)和排气口(4)，水洗塔(1-2)底部通过离心泵分别连接在各个进口(1)上，各个排污口(3)共同连接到管道G1后连接所述缓冲沉降罐(1-5)，各个排气口(4)共同连接到管道G2后连接有旋流脱液罐(1-6)，所述旋流脱液罐(1-6)底部还连接所述管道G1，每个所述沸腾床分离器(1-3)底部出口(2)均连接有管道G3，管道G3共同连接有管道G4，管道G4另一端连接所述纤维聚结系统，每个所述管道G3上均连接有氮气/蒸汽管道(1-7)以及水洗水管道(1-8)。

3.根据权利要求2所述的一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其特征在于，每个所述进口(1)上均设置有进口阀(2-1)，每个所述出口(2)上均设置有出口阀(2-2)，每个所述排污口(3)上均设置有排污阀(2-3)，每个所述排气口(4)上均设置有排气阀(2-4)，所述氮气/蒸汽管道(1-7)与每个管道G3的连接处均设置有氮气/蒸汽入口阀(2-5)，所述水洗水管道(1-8)与每个管道G3的连接处均设置有反洗阀(2-6)。

4.根据权利要求3所述的一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其特征在于，所述沸腾床分离器(1-3)包括沸腾床分离器壳体(3-1)，所述沸腾床分离器壳体(3-1)顶部设置有进口(1)，沸腾床分离器壳体(3-1)底部设置有出口(2)，所述沸腾床分离器壳体(3-1)侧壁近顶部的位置设置有排污口(3)，所述沸腾床分离器壳体(3-1)顶部一侧设置有排气口(4)，所述沸腾床分离器壳体(3-1)内部由上到下依次设置有旋流三相分离器(3-7)、进料分配器(3-5)、颗粒床(3-2)、分隔板(3-3)，所述出口(2)内部设置有防涡器(3-6)，所述旋流三相分离器(3-7)的入口与所述进口(1)连接，所述旋流三相分离器(3-7)侧面与所述排污口(3)连接，所述分隔板(3-3)上表面设置有流体均布器(3-4)。

5.根据权利要求3所述一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其特征在于，所述纤维聚结系统包括多个并列设置有的纤维聚结器(1-4)，所述纤维聚结器(1-4)左端设置有入口(4-2)，所述纤维聚结器(1-4)右端的顶部和底部分别设置有油相出口(4-8)和水相出口(4-7)，所述管道G4的另一端通过管道G5分别连接在所述入口(4-2)上，每个所述油相出口(4-8)均通过管道G6连接在所述管道G1上。

6.根据权利要求5所述一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其特征在于，所述纤维聚结器(1-4)包括纤维聚结器壳体(4-1)，所述纤维聚结器壳体(4-1)左端设置有入口(4-2)，所述纤维聚结器壳体(4-1)右端的顶部和底部分别设置有油相出口(4-8)和水相出口(4-7)，所述纤维聚结器壳体(4-1)由左到右依次设置有进口整流分布器(4-3)、油滴粗粒化聚结模块(4-4)、改性波纹强化沉降模块(4-5)以及纳米改性深度分离模块(4-6)。

7.根据权利要求3-6任意一项所述一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，其特征在于，还包括工控机(1-9)，所述进口阀(2-1)、出口阀(2-2)、排污阀(2-3)、排气阀(2-4)、氮气/蒸汽入口阀(2-5)、反洗阀(2-6)均为电磁阀，所述进口阀(2-1)、出口阀(2-2)、排污阀(2-3)、排气阀(2-4)、氮气/蒸汽入口阀(2-5)、反洗阀(2-6)均通过导线电连接所述工控机(1-9)，所述颗粒床(3-2)上还安装有压差传感器(1-10)，所述压差传感器(1-10)通过导线电连接所述工控机(1-9)。

8.一种甲醇制烯烃水洗水深度净化方法，其特征在于，权利要求7所述的一种甲醇制烯烃水洗水深度净化装置，具体按照如下步骤实施：

步骤1，启动电源，在工控机(1-9)上设定沸腾床分离器(1-3)的过滤压降值以及再生操作时间；

步骤2，开启进口阀(2-1)和出口阀(2-2)，装置正常运行，水洗水通过离心泵从水洗塔(1-2)底抽出，由沸腾床分离器(1-3)顶部进口1进入沸腾床分离器(1-3)，经进料分配器(3-5)送至颗粒床层，经颗粒床(3-2)分离后，水洗水通过分隔板(3-3)上的流体均布器(3-4)，经防涡器(3-6)后由底部出口送至纤维聚结器(1-4)，水洗水由纤维聚结器(1-4)入口(4-2)进入纤维聚结器(1-4)内，经进口整流分布器(4-3)依次进入油滴粗粒化聚结模块(4-4)、性波纹强化沉降模块(4-5)和纳米改性深度分离模块(4-6)使沸腾床出口水洗水中剩余的细小乳化油滴通过在亲疏水纤维上的粘附、碰撞、长大、分离过程，油滴逐渐运动到上部油层，水滴快速下沉，水洗水清液由水相出口(4-7)外排返至水洗水循环换热系统，污油由相出口(4-8)至缓冲沉降罐，实现油水分离的目的，装置正常运行时，实时监测沸腾床分离器(1-3)的压差传感器(1-10)数值；

步骤3，若压差传感器(1-10)到达设定的过滤压降值时，开始再生操作，此时，关闭进口阀(2-1)和出口阀(2-2)，开启排污阀(2-3)、排气阀(2-4)、反洗阀(2-6)、氮气/蒸汽入口阀(2-5)，水洗水改由出口(2)进入沸腾床分离器(1-3)内，同时混入氮气，由下向上穿过颗粒床(3-2)层，使颗粒床(3-2)层呈沸腾状，释放分离媒质间的催化剂细粉和油蜡状有机物，使媒质清洗再生，含分离媒质和污染物经顶部旋流三相分离器(3-7)，使媒质颗粒在旋流场内洗涤，强化媒质再生，同时回收媒质颗粒，污染物随液相由设备侧面排污口(3)排出，氮气由顶部排气口(4)排出；

步骤4，待到达设定的再生操作时间时，关闭排污阀(2-3)、排气阀(2-4)、反洗阀(2-6)、氮气/蒸汽入口阀(2-5)，开启进口阀(2-1)和出口阀(2-2)，装置继续正常运行，如此循环。

9.根据权利要求8所述的一种甲醇制烯烃水洗水深度净化方法，其特征在于，所述过滤压降值为0.3Mpa。

10.根据权利要求8所述的一种甲醇制烯烃水洗水深度净化方法，其特征在于，所述甲醇制烯烃水洗水的催化剂颗粒含量为100～500mg/L，固体催化剂颗粒的平均粒径为0.5～5μm，油含量为200～1000mg/L。

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