CN115487568A - Mto急冷塔水浆净化装置及净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MTO急冷塔水浆净化装置及方法，包括串联连接的水浆过滤器和渣浆罐；水浆过滤器包括壳体和位于壳体内的过滤管；其中，过滤管的数量为n，n大于1，各过滤管在壳体内均匀水平排布；过滤管位于壳体内的区域的管壁为滤材管壁，多根的所述过滤管与水浆入口和循环水浆出口并联连接。本发明，水浆不是直接通过滤材，通过渗透的方式得到净化水，同时浓缩水浆。因为水浆未直接通过滤材，滤材不易堵塞，因而延长了过滤操作周期。采用本发明的技术方案，单次过滤周期长达48小时以上，取得了很好的技术效果。本发明的方法，解决了现有技术中MTO急冷塔水浆中催化剂细粉难以回收的问题。可用于MTO工业生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种MTO急冷塔水浆净化装置和一种MTO急冷塔水浆净化方法。
背景技术
低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。替代原料转化制乙烯、丙烯的技术受到越来越多的重视。其中，一类重要的用于低碳烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。因此，近年来，甲醇转化制烯烃(MTO)的工艺得到很大的发展，已有三家技术实现了工业应用。
MTO常用的反应器是流化床反应器，反应产物夹带催化剂经反应器顶部旋风分离器后去产品分离单元，因旋风分离器的分离反应产物和催化剂颗粒的局限性，反应产物经旋风分离后还夹带少量颗粒粒径小于10μm或5μm的催化剂微粉颗粒。反应产物进入急冷塔进行换热，并将产物中携带的催化剂细粉洗掉。急冷塔底部会产生含有催化剂细粉的水浆，这部分水浆目前通过旋液分离技术、过滤。而MTO催化剂相对比较贵重，需要采用有效的手段进行回收。
US5744680A公开了一种由氧化物制轻烃的方法，其中含催化剂物流从湿法洗涤步骤排出。US6870072也公开了利用湿法洗涤区移走产物排出催化剂。这两种方法没有有效回收催化剂细粉。
CN1942558针对MTO急冷水，公开了一种采用一套串联或并联组合运行的一个或多个固液旋风分离器或旋液分离器，催化剂经分离后回收使用。MTO急冷水中催化剂颗粒的粒径一般不大于5μm，常规的固液旋风分离器或旋液分离器的有效捕捉粒径在5～10μm左右，因此很难达到净化水的目的。
CN102093153B公开的方法对含催化剂微粉的洗涤液进行固液分离，分离后含催化剂微粉的洗涤液再经浓缩处理，最终采用离心脱水或干燥使催化剂微粉以固态形式回收。该方法催化剂细粉回收的办法操作过于复杂、能耗高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是克服现有技术中MTO急冷塔水浆净化过程过滤周期短的技术问题，提供一种MTO急冷塔水浆净化装置及方法。该装置具有MTO急冷塔水浆过滤过程过滤周期长的优点。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种MTO急冷塔水浆净化装置，包括串联连接的水浆过滤器和渣浆罐；其中，水浆过滤器包括壳体和位于壳体内的过滤管；其中，过滤管的数量为n，n大于1，各过滤管在壳体内均匀水平排布；过滤管位于壳体内的区域的管壁为滤材管壁，多根的所述过滤管与水浆入口和循环水浆出口并联连接。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种MTO急冷塔水浆净化方法，该方法采用本发明所述的任意一种净化装置进行，该方法包括：
a)包括甲醇的原料进入流化床MTO装置的反应器，与催化剂接触形成包括低碳烯烃的产物物流；产物物流经至少一级气固分离后进入急冷塔，与洗涤介质接触，形成第一水浆物流；
b)第一水浆物流进入水浆过滤器通过所述过滤管过滤得到第二水浆物流和第三水浆物流，第二水浆物流从净化介质出口排出装置，第三水浆物流返回第一水浆物流；
c)过滤操作完成后切换为再生操作，再生介质进入水浆过滤器得到再生产物；
d)再生产物进入渣浆罐静置分层，上层渣浆清液返回第一水浆物流1，下层渣浆外排出装置。
现有技术中，流化床甲醇转化装置的产物物流携带的催化剂细粉在急冷塔进入水相，形成有一定固含量的水浆，接着这部分水浆进入过滤单元脱除催化剂细粉得到净化后水和固含量更高的渣浆。过滤过程中，水浆全部通过过滤单元的滤材，水浆中的催化剂细粉极易堵塞滤材的孔道，导致过滤操作周期较短，需要频繁对滤材进行清理。为解决过滤操作周期短的问题，本发明提供了一种MTO急冷塔水浆净化装置及其方法，水浆不是直接通过滤材，通过渗透的方式得到净化水，同时浓缩水浆。因为水浆未直接通过滤材，滤材不易堵塞，因而延长了过滤操作周期。采用本发明的技术方案，单次过滤周期为48小时，取得了很好的技术效果。
本发明的方法，解决了现有技术中MTO急冷塔水浆中催化剂细粉难以回收的问题。可用于MTO工业生产中。
附图说明
图1为根据本发明装置的一种优选实施方式的主视图。
图2为根据本发明的方法的一种流程示意图。
图3为根据本发明的装置的一种优选实施方式的俯视图。
图4为根据本发明的装置的一种优选实施方式的俯视图。
附图标记说明
1为第一水浆物流；2为第二水浆物流；
3为第三水浆物流；4为再生介质；
5为再生产物；6为过滤管；
7为滤材管壁；8为水浆入口；
9为再生出口；10为净化介质出口；
11为再生入口；12为循环水浆出口；
13为水浆入口阀；14为再生出口阀；
15为净化介质出口阀；16为再生入口阀；
17为循环水浆出口阀；18为渣浆罐；
19为渣浆；20为渣浆清夜；
21为水浆过滤器；22为壳体。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种MTO急冷塔水浆净化装置，包括串联连接的水浆过滤器21和渣浆罐18；其中，水浆过滤器21包括壳体22和位于壳体22内的过滤管6；其中，过滤管6的数量为n，n大于1，各过滤管6在壳体22内均匀水平排布；过滤管6位于壳体22内的区域的管壁为滤材管壁7，多根的所述过滤管与水浆入口8和循环水浆出口12并联连接。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述装置还包括：再生入口11、再生出口9、净化介质出口10和循环水浆出口12。
根据本发明的优选实施方式，再生入口11用于通入再生介质4。
根据本发明的优选实施方式，再生出口9用于排出再生产物5，例如排出再生得到的含大量催化剂细粉的物料。
根据本发明的优选实施方式，净化介质出口10用于排出净化后水浆也即过滤后的水浆。
根据本发明的优选实施方式，循环水浆出口12用于排出待循环使用的净化后的水浆。
根据本发明的优选实施方式，水浆入口8用于通入水浆原料。
根据本发明的优选实施方式，优选所述再生出口9和净化介质出口10通过管线连通。
根据本发明的一种优选实施方式，所述水浆入口8和所述循环水浆出口12分别位于过滤管6的两端。
根据本发明的一种优选实施方式，净化介质出口10位于壳体22中下部。
根据本发明的一种优选实施方式，净化介质出口10上端和壳体22顶部的距离H小于最低的过滤管6底部和壳体22顶部的距离h，更优选H与h的比为1.02-1.2：1。
根据本发明的一种优选实施方式，各个进料管线和出料管线上设置能够开合的阀门，由此能够通过控制各个阀门的开合进行物料的切换。
根据本发明的一种优选实施方式，所述滤材管壁7指的是通过管壁过滤的滤材用于拦截固体颗粒。
根据本发明的一种优选实施方式，所述滤材管壁7的过滤精度为0.5～5微米。
根据本发明的一种优选实施方式，过滤管6的数量依据具体需要进行选择。
采用本发明的装置进行净化能够实现水浆不是直接通过滤材，通过渗透的方式得到净化水，同时浓缩水浆。因为水浆未直接通过滤材，滤材不易堵塞，因而延长了过滤操作周期。采用本发明的技术方案，单次过滤周期为48小时，取得了很好的技术效果。
本发明的装置，解决了现有技术中MTO急冷塔水浆中催化剂细粉难以回收的问题。可用于MTO工业生产中。
本发明提供了一种MTO急冷塔水浆净化方法，该方法采用本发明的净化装置进行，该方法包括：
a)包括甲醇的原料进入流化床MTO装置的反应器，与催化剂接触形成包括低碳烯烃的产物物流；产物物流经至少一级气固分离后进入急冷塔，与洗涤介质接触，形成第一水浆物流1；
b)第一水浆物流1进入水浆过滤器21通过所述过滤管6过滤得到第二水浆物流2和第三水浆物流3，第二水浆物流2从净化介质出口10排出装置，第三水浆物流3返回第一水浆物流1；
c)过滤操作完成后切换为再生操作，再生介质4进入水浆过滤器21得到再生产物5；
d)再生产物5进入渣浆罐18静置分层，上层渣浆清液20返回第一水浆物流1，下层渣浆19外排出装置。
根据本发明，所述第一水浆物流1的组成含量范围宽泛，优选所述第一水浆物流1中固含量为30～5000毫克/升。
根据本发明，对所述第二水浆物流2的组成无特殊要求，针对本发明，优选第二水浆物流2中固含量为0.01～100毫克/升。
根据本发明，对所述第三水浆物流3的组成无特殊要求，针对本发明，优选第三水浆物流3中固含量为35～10000毫克/升。
根据本发明的优选实施方式，所述第一水浆物流1的压力为0.1～0.3MPa，所述过滤管6内流速为0.01～0.3m/s。
根据本发明的一种优选实施方式，所述第一水浆物流1中固含量为1000～5000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.1～0.3MPa，所述过滤管6内流速为0.05～0.3m/s。
根据本发明的一种优选实施方式，所述第一水浆物流1中固含量为30～1000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.1～0.3MPa，过滤管6内流速为0.01～0.1m/s。
根据本发明的一种优选实施方式，所述再生介质4压力为0.4～1MPa。
根据本发明的一种优选实施方式，所述过滤管6内压降大于0.3MPa时切换为再生操作。
根据本发明的一种优选实施方式，所述再生介质4为水蒸气和水中至少一种。
根据本发明的一种优选实施方式，本发明提供一种MTO急冷塔水浆净化装置，包括串联连接的水浆过滤器21和渣浆罐18；其中，水浆过滤器21包括过滤管6和壳体22，过滤管6位于壳体22内；过滤管6的数量为n，n大于1，各过滤管6在壳体22内均匀水平排布；过滤管6位于壳体22内的部分管壁为滤材管壁7，位于壳体22外的部分连接在一起，和水浆入口8和循环水浆出口12相连；壳体22和再生出口9和净化介质出口10相连；水浆入口8和水浆入口阀13相连，再生出口9和再生出口阀14相连，净化介质出口10和净化介质出口阀15相连，再生入口11和再生入口阀16相连，循环水浆出口12和循环水浆出口阀17相连。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述水浆入口8和循环水浆出口12分别位于过滤管6的两端；净化介质出口10位于壳体22底部，净化介质出口10上端和壳体22顶部的距离H小于最低的过滤管6底部和壳体22顶部的距离h。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述滤材管壁7的过滤精度0.5～5微米。
根据本发明，优选地，包括甲醇的原料进入流化床MTO装置的反应器，与催化剂接触形成包括低碳烯烃的产物物流；产物物流经至少一级气固分离后进入急冷塔，与洗涤介质接触，形成第一水浆物流1；第一水浆物流1进入水浆过滤器21得到第三水浆物流3，第三水浆物流3返回第一水浆物流1；过滤操作完成后切换为再生操作，再生介质4进入水浆过滤器21得到再生产物5；再生产物5进入渣浆罐18静置分层，上层渣浆清液20返回第一水浆物流1，下层渣浆19外排出装置。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述第一水浆物流1中固含量为30～5000毫克/升；第二水浆物流2中固含量为0.01～10毫克/升；第三水浆物流3中固含量为10000～50000毫克/升。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述第一水浆物流1中固含量为1000～5000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.1～0.2MPa，过滤管6内流速为0.1～0.3m/s。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述第一水浆物流1中固含量为30～1000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.2～0.3MPa，过滤管6内流速为0.01～0.1m/s。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述再生介质4压力为0.4～1MPa。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述过滤管6内压降大于0.3MPa时切换为再生操作。
根据本发明的优选实施方式，优选地，所述再生介质4为水蒸气、水中至少一种。
以下结合图1-图3，详细说明本发明的流程，具体包括：
包括甲醇的原料进入流化床MTO装置的反应器，与催化剂接触形成包括低碳烯烃的产物物流；产物物流经至少一级气固分离后进入急冷塔，与洗涤介质接触，形成第一水浆物流1；第一水浆物流1进入水浆过滤器21通过所述过滤管6过滤得到第二水浆物流2和第三水浆物流3，第二水浆物流2从净化介质出口10排出装置，第三水浆物流3返回第一水浆物流1；过滤操作完成后切换为再生操作，再生介质4进入水浆过滤器21得到再生产物5；再生产物5进入渣浆罐18静置分层，上层渣浆清液20返回第一水浆物流1，下层渣浆19外排出装置。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
实施例1
采用图1、图2、图3所示的装置，包括水浆过滤器21和渣浆罐18；其中水浆过滤器21由过滤管6和壳体22组成，过滤管6位于壳体22内；过滤管6的数量为30，各过滤管6在壳体22内均匀水平排布；过滤管6位于壳体22内的部分管壁为滤材管壁7，位于壳体22外的部分连接在一起，和水浆入口8和循环水浆出口12相连；壳体22和再生入口9和净化介质出口10相连；水浆入口8和水浆入口阀13相连，再生出口9和再生出口阀14相连，净化介质出口10和净化介质出口阀15相连，再生入口11和再生入口阀16相连，循环水浆出口12和循环水浆出口阀17相连。
水浆入口8和循环水浆出口12分别位于过滤管6的两端；净化介质出口10位于壳体22下部，净化介质出口10上端和壳体22顶部的距离H和最低的过滤管6底部和壳体22顶部的距离h的比值为1.02:1。
滤材管壁7的过滤精度0.5微米。
包括甲醇的原料进入流化床MTO装置的反应器，与催化剂接触形成包括低碳烯烃的产物物流；产物物流经至少一级气固分离后进入急冷塔，与洗涤介质接触，形成第一水浆物流1；第一水浆物流1进入水浆过滤器21得到第三水浆物流3，第三水浆物流3返回第一水浆物流1；过滤操作完成后切换为再生操作，再生介质4进入水浆过滤器21得到再生产物5；再生产物5进入渣浆罐18静置分层，上层渣浆清液20返回第一水浆物流1，下层渣浆19外排出装置。
第一水浆物流1中固含量为30毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.1MPa，过滤管6内流速为0.01m/s。第二水浆物流2中固含量为0.1毫克/升。第三水浆物流3中固含量为35毫克/升。
过滤管6内压降为0.31MPa时切换为再生操作。再生介质4为水蒸气，再生介质4压力为0.4MPa。
结果表明，过滤周期为50小时。
实施例2
采用实施例1的装置，只是第一水浆物流1中固含量为1000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.25MPa，过滤管6内流速为0.05m/s。第二水浆物流2中固含量为50毫克/升。第三水浆物流3中固含量为2500毫克/升。
过滤管6内压降为0.38MPa时切换为再生操作。再生介质4为水蒸气，再生介质4压力为0.8MPa。
结果表明，过滤周期为48小时。
实施例3
采用实施例1的装置，只是第一水浆物流1中固含量为5000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.3MPa，过滤管6内流速为0.1m/s。第二水浆物流2中固含量为100毫克/升。第三水浆物流3中固含量为10000毫克/升。
过滤管6内压降为0.52MPa时切换为再生操作。再生介质4为水，再生介质4压力为1MPa。
结果表明，过滤周期为52小时。
实施例4
采用图1、图2、图4所示的装置，只是过滤管6的数量为100，净化介质出口10上端和壳体22顶部的距离H小于最低的过滤管6底部和壳体22顶部的距离h，优选H与h的比为1.2：1。
第一水浆物流1中固含量为3000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.15MPa，过滤管6内流速为0.2m/s。第二水浆物流2中固含量为60毫克/升。第三水浆物流3中固含量为3800毫克/升。
过滤管6内压降为0.4MPa时切换为再生操作。再生介质4为水蒸气，再生介质4压力为0.6MPa。
结果表明，过滤周期为56小时。
实施例5
采用实施例4的装置，只是滤材管壁7过滤精度为5微米。
第一水浆物流1中固含量为3000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.12MPa，过滤管6内流速为0.12m/s。第二水浆物流2中固含量为95毫克/升。第三水浆物流3中固含量为3500毫克/升。
过滤管6内压降为0.4MPa时切换为再生操作。再生介质4为水蒸气，再生介质4压力为0.6MPa。
结果表明，过滤周期为58小时。
实施例6
采用实施例4的装置，只是滤材管壁7过滤精度为2微米。
第一水浆物流1中固含量为4000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.25MPa，过滤管6内流速为0.25m/s。第二水浆物流2中固含量为75毫克/升。第三水浆物流3中固含量为3500毫克/升。
过滤管6内压降为0.4MPa时切换为再生操作。再生介质4为水蒸气，再生介质4压力为0.6MPa。
结果表明，过滤周期为58小时。
对比例1
采用实施例5所示的装置，操作过程中只是循环水浆出口阀(17)关闭。
结果表明，过滤周期为25小时。
实施例7
采用实施例5所示的装置，只是滤材管壁(7)过滤精度为8微米。第二水浆物流2中固含量为180毫克/升，结果表明，过滤周期为42小时。
实施例8
采用实施例5所示的装置，只是第一水浆物流1中固含量为3000毫克/升，第一水浆物流1的压力为0.4MPa，过滤管6内流速为0.5m/s。第二水浆物流2中固含量为130毫克/升。第三水浆物流3中固含量为4500毫克/升。
过滤管6内压降为0.4MPa时切换为再生操作。再生介质4为水蒸气，再生介质4压力为0.6MPa。
结果表明，过滤周期为33小时。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种MTO急冷塔水浆净化装置，包括串联连接的水浆过滤器(21)和渣浆罐(18)；其中，水浆过滤器(21)包括壳体(22)和位于壳体(22)内的过滤管(6)；其中，过滤管(6)的数量为n，n大于1，各过滤管(6)在壳体(22)内均匀水平排布；过滤管(6)位于壳体(22)内的区域的管壁为滤材管壁(7)，多根的所述过滤管与水浆入口(8)和循环水浆出口(12)并联连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：
再生入口(11)、再生出口(9)和净化介质出口(10)；
再生入口(11)用于通入再生介质(4)；
再生出口(9)用于排出再生产物(5)；
净化介质出口(10)用于排出净化后的水浆；
循环水浆出口(12)用于排出待循环使用的净化后的水浆；
水浆入口(8)用于通入水浆原料。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，
所述水浆入口(8)和所述循环水浆出口(12)分别位于过滤管(6)的两端；净化介质出口(10)位于壳体(22)中下部，净化介质出口(10)上端和壳体(22)顶部的距离H小于最低的过滤管(6)底部和壳体(22)顶部的距离h，优选H与h的比为1.02-1.2：1；和/或
各个进料管线和出料管线上设置能够开合的阀门；和/或
所述滤材管壁(7)过滤精度为0.5～5微米。
4.一种MTO急冷塔水浆净化方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-3中所述的任意一种净化装置进行，该方法包括：
a)包括甲醇的原料进入流化床MTO装置的反应器，与催化剂接触形成包括低碳烯烃的产物物流；产物物流经至少一级气固分离后进入急冷塔，与洗涤介质接触，形成第一水浆物流(1)；
b)第一水浆物流(1)进入水浆过滤器(21)通过所述过滤管(6)过滤得到第二水浆物流(2)和第三水浆物流(3)，第二水浆物流(2)从净化介质出口(10)排出装置，第三水浆物流(3)返回第一水浆物流(1)；
c)过滤操作完成后切换为再生操作，再生介质(4)进入水浆过滤器(21)得到再生产物(5)；
d)再生产物(5)进入渣浆罐(18)静置分层，上层渣浆清液(20)返回第一水浆物流(1)，下层渣浆(19)外排出装置。
5.根据权利要求1所述的净化方法，其中，所述第一水浆物流(1)固含量为30～5000毫克/升；第二水浆物流(2)固含量为0.1～100毫克/升；第三水浆物流(3)固含量为35～10000毫克/升；优选，
第一水浆物流(1)的压力为0.1～0.3MPa，所述过滤管(6)内流速为0.01～0.3m/s。
6.根据权利要求4或5所述的净化方法，其中，所述第一水浆物流(1)中固含量为1000～5000毫克/升，第一水浆物流(1)的压力为0.1～0.3MPa，所述过滤管(6)内流速为0.05～0.3m/s。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的净化方法，其中，所述第一水浆物流(1)固含量为30～1000毫克/升，第一水浆物流(1)的压力为0.1～0.3MPa，过滤管(6)内流速为0.01～0.1m/s。
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的净化方法，其中，所述再生介质(4)压力为0.4～1MPa。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的净化方法，其中，所述过滤管(6)内压降大于0.3MPa时切换为再生操作。
10.根据权利要求4-9中任意一项所述的净化方法，其中，所述再生介质(4)为水蒸气和水中至少一种。
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