RU2806144C1

RU2806144C1 - Method for purifying water-methanol solutions to remove salts

Info

Publication number: RU2806144C1
Application number: RU2023104610A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Соломахин; Илья Гершевич Шпигель; Александр Александрович Маслов; Павел Евгеньевич Емельянов; Наталия Николаевна Кисленко; Алексей Александрович Свитцов; Владимир Игоревич Адамович; Александр Николаевич ЛЕВЧЕНКО
Original assignee: Публичное акционерное общество "Газпром"
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2023-10-26

Abstract

FIELD: natural gas treatment.

SUBSTANCE: method for purifying water-methanol solutions from salts, and can be used to ensure optimal management of a complex of technological processes for the regeneration of methanol from a water-methanol solution at oil and gas production enterprises. The proposed method includes the stages of introducing a reagent into the water-methanol solution, holding the resulting solution, removing the formed colloidal particles in the filtration membrane blocks, cleaning the membrane elements as they become contaminated. The water-methanol solution is mixed with trisodium phosphate in an amount of 86.3 grams per 1 litre of water-methanol solution, after which the resulting colloidal particles are removed at the first stage of filtration in a filtration membrane unit at a pressure of 2 to 6 atmospheres. The linear speed of movement of the filtered medium is not less than 1.5 m/sec, and temperature is not less than 35°C. Then bottoms water is added from the column of the direct-fired methanol regeneration unit, the secondary process of softening of the water-methanol solution is carried out at the second stage of filtration (diafiltration) in the filtration membrane block at a pressure of 2 to 6 atmospheres, the linear speed of movement of the filtered medium is at least 1.5 m/sec, and the temperature not less than 35°C. The reagent is reintroduced into the resulting permeate in an amount of 1.53 grams per liter of the water-methanol solution, the resulting colloidal particles are removed in the filtration membrane block of the third filtration stage at a pressure of 2 to 6 atmospheres, the linear speed of movement of the filtered medium not less than 1.5 m/sec, and the temperature not less than 35°C, and a softened water-methanol solution and salt slurry are obtained.

EFFECT: improved quality of methanol regeneration from a water-methanol solution, in particular preventing increased salt formation in water-methanol solutions having a high initial concentration of hardness salts and a high salt background of sodium compounds, reducing the volume of repair and restoration work and reducing the level of negative impact on the environment.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи и подготовки природного газа и может быть использовано для обеспечения оптимального ведения комплекса технологических процессов регенерации метанола из водно-метанольного раствора на нефтегазодобывающих предприятиях.The invention relates to the field of production and preparation of natural gas and can be used to ensure optimal management of a complex of technological processes for the regeneration of methanol from a water-methanol solution at oil and gas production enterprises.

Из области техники известен способ регенерации водного раствора метанола [патент РФ №2695211, B01D 53/96, опубл. 22.07.2019, бюл. №21], в котором исходный водно-метанольный раствор подвергают дегазации и удаляют из него нестабильный углеводородный конденсат, затем водно-метанольный раствор подвергают первоначальному нагреву и подают его в ректификационную колонну, в которую выше или под тарелку питания подают газ, химически инертный по отношению к метанолу и воде, при этом из ректификационной колонны отводят часть кубовой жидкости, которую подвергают нагреву, в процессе которого она частично испаряется с образованием потока пара, который подают в кубовую часть ректификационной колонны, при этом поток неиспаренной части кубовой жидкости используют для первоначального нагрева водно-метанольного раствора, а парогазовую смесь, отводимую с верха ректификационной колонны, охлаждают и направляют в первый сепаратор, жидкостной поток из которого подают на орошение в ректификационную колонну, а парогазовую смесь, отводимую из первого сепаратора компримируют, после чего компримированную парогазовую смесь охлаждают и образовавшуюся газожидкостную смесь подают во второй сепаратор, из которого отводят жидкостной поток, представляющий собой регенерированный водно-метанольный раствор. В качестве газа, подаваемого в ректификационную колонну выше или под тарелку питания используют газовый поток, отводимый из второго сепаратора. В качестве газа, подаваемого в ректификационную колонну выше или под тарелку питания, используют азот. Часть жидкостного потока, отводимого из второго сепаратора, направляют на верхнюю тарелку ректификационной колонны. Часть жидкостного потока, отводимого из второго сепаратора, направляют на смешение с жидкостным потоком, отводимым из первого сепаратора. Охлаждение компримированной парогазовой смеси проводят в два этапа, при этом на первом этапе производят охлаждение газовым потоком, отводимым из второго сепаратора, а на втором этапе охлаждают низкотемпературным хладагентом. Для охлаждения парогазовой смеси, отводимой с верха ректификационной колонны, используют газовый поток, отводимый из второго сепаратора после использования его на первом этапе охлаждения компримированной парогазовой смеси. Для охлаждения парогазовой смеси, отводимой с верха ректификационной колонны, используют воздух.A method for regenerating an aqueous solution of methanol is known from the field of technology [RF patent No. 2695211, B01D 53/96, publ. 07/22/2019, bulletin. No. 21], in which the initial water-methanol solution is subjected to degassing and the unstable hydrocarbon condensate is removed from it, then the water-methanol solution is subjected to initial heating and fed into a distillation column, into which gas, chemically inert in relation to to methanol and water, while part of the bottom liquid is removed from the distillation column, which is subjected to heating, during which it is partially evaporated to form a steam flow, which is fed into the bottom part of the distillation column, while the flow of the unevaporated part of the bottom liquid is used for the initial heating of water -methanol solution, and the vapor-gas mixture removed from the top of the distillation column is cooled and sent to the first separator, the liquid stream from which is fed for irrigation into the distillation column, and the vapor-gas mixture removed from the first separator is compressed, after which the compressed vapor-gas mixture is cooled and the resulting the gas-liquid mixture is fed into the second separator, from which a liquid stream is withdrawn, which is a regenerated water-methanol solution. The gas flow removed from the second separator is used as the gas supplied to the distillation column above or below the feed plate. Nitrogen is used as the gas supplied to the distillation column above or below the feed plate. Part of the liquid flow withdrawn from the second separator is directed to the upper plate of the distillation column. Part of the liquid flow withdrawn from the second separator is directed to mix with the liquid flow withdrawn from the first separator. Cooling of the compressed vapor-gas mixture is carried out in two stages, while at the first stage it is cooled with a gas flow removed from the second separator, and at the second stage it is cooled with a low-temperature refrigerant. To cool the vapor-gas mixture removed from the top of the distillation column, use the gas flow removed from the second separator after using it at the first stage of cooling the compressed vapor-gas mixture. Air is used to cool the vapor-gas mixture removed from the top of the distillation column.

Недостатком указанного способа является высокая сложность достижения требуемого остаточного солесодержания водно-метанольного раствора (менее 20 мг/л), при этом крайне высоки эксплуатационные затраты, связанные с необходимостью периодических остановок и очистки внутренних поверхностей технологического оборудования от накипи.The disadvantage of this method is the high difficulty of achieving the required residual salt content of the water-methanol solution (less than 20 mg/l), while the operating costs associated with the need for periodic stops and cleaning the internal surfaces of the process equipment from scale are extremely high.

Из области техники известен способ регенерации метанола из минерализованного водного раствора [патент РФ №2576299, B01D 3/14, опубл. 27.02.2016, бюл. №6], включающий ректификацию водометанольных паров во фракционирующей колонне с получением метанола. В качестве водометанольных паров в нижнюю часть колонны подают водометанольные пары с низким содержанием метанола, а в верхнюю часть колонны подают водометанольные пары с высоким содержанием метанола, кроме того, в среднюю часть колонны дополнительно подают нагретый минерализованный водометанольный раствор, при этом из колонны между точками ввода нагретого минерализованного водометанольного раствора и водометанольных паров с высоким содержанием метанола выводят деминерализованный водометанольный раствор, а из низа колонны выводят водно-солевой раствор, который затем охлаждают и выводят с установки, кроме того, деминерализованный водометанольный раствор фракционируют в отпарной колонне, с верха которой выводят водометанольные пары с высоким содержанием метанола, а из нижней части выводят водометанольные пары с низким содержанием метанола, при этом обогрев нижней части отпарной колонны осуществляют «горячей струей», получаемой путем нагрева смеси воды и водометанольного раствора, выводимого из низа отпарной колонны. Минерализованный водометанольный раствор нагревают до температуры, не превышающей температуру его агрегативной стабильности. Нагрев смеси воды и водометанольного раствора осуществляют с помощью огневого или беспламенного устройства сжигания топлива или с помощью теплоносителя. Нагрев минерализованного водометанольного раствора и охлаждение водно-солевого раствора осуществляют с помощью рекуперационного теплообменника.A method for regenerating methanol from a mineralized aqueous solution is known from the technical field [RF patent No. 2576299, B01D 3/14, publ. 02/27/2016, bulletin. No. 6], including rectification of water-methanol vapors in a fractionation column to produce methanol. As water-methanol vapors, water-methanol vapors with a low methanol content are supplied to the lower part of the column, and water-methanol vapors with a high methanol content are supplied to the upper part of the column; in addition, a heated mineralized water-methanol solution is additionally supplied to the middle part of the column, from the column between the input points of the heated mineralized water-methanol solution and water-methanol vapors with a high methanol content, a demineralized water-methanol solution is removed, and a water-salt solution is removed from the bottom of the column, which is then cooled and removed from the installation; in addition, the demineralized water-methanol solution is fractionated in a stripping column, from the top of which water-methanol is removed vapors with a high methanol content, and water-methanol vapors with a low methanol content are removed from the lower part, while the lower part of the stripping column is heated with a “hot jet” obtained by heating a mixture of water and a water-methanol solution removed from the bottom of the stripping column. The mineralized water-methanol solution is heated to a temperature not exceeding the temperature of its aggregative stability. The mixture of water and water-methanol solution is heated using a fire or flameless fuel combustion device or using a coolant. Heating of the mineralized water-methanol solution and cooling of the water-salt solution is carried out using a recovery heat exchanger.

Из области техники известен способ очистки сточных вод красильного производства [патент РФ №2065404, C02F 1/44, B01D 61/00, опубл. 20.08.1996], включающий ультрафильтрацию. При этом перед ультрафильтрацией сточные воды отварочного и отделочно-красильного отделений смешивают посредством гидродинамического смесителя с кратностью циркуляции 10-15 объемов в час, а полученный в результате ультрафильтрации пермеат подвергают обработке обратным осмосом.A method for purifying wastewater from dyeing production is known from the field of technology [RF patent No. 2065404, C02F 1/44, B01D 61/00, publ. 08/20/1996], including ultrafiltration. In this case, before ultrafiltration, wastewater from the boiling and finishing and dyeing departments is mixed using a hydrodynamic mixer with a circulation rate of 10-15 volumes per hour, and the permeate obtained as a result of ultrafiltration is subjected to reverse osmosis treatment.

Недостатком указанного способа является высокая сложность достижения требуемого остаточного солесодержания водно-метанольного раствора (менее 20 мг/л).The disadvantage of this method is the high difficulty of achieving the required residual salt content of the water-methanol solution (less than 20 mg/l).

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения осветленной воды [патент РФ №2294794, B01D 61/14, C02F 9/08, C02F 1/52, опубл. 10.03.2007, бюл. №7], заключающийся в заборе исходной воды, ее последующем осветлении, флокуляции, фильтрации от механических и взвешенных частиц и подаче на установку получения деминерализованной воды нанофильтрацией и обратным осмосом. При этом в качестве исходной воды используют биологически очищенные сточные воды химического производства, ливневые стоки, шахтные сточные воды и другие стоки или их смеси с общим солесодержанием 3-4 г/л, содержанием взвешенных веществ до 50 мг/л, с общим микробным числом до 10 тыс.ед. в мл., с общей жесткостью до 15 мг экв/л, воду предварительно очищают на сетчатых фильтрах 200 мкм, осуществляют осветление воды путем ультрафильтрации, проводя процесс разделения от растворенных примесей на ультрафильтрационных мембранах со спектром фильтрации от 50 до 1000 ангстрем при давлении 0,05-0,5 МПа, до полного устранения взвешенных веществ в пермеате, задержания всех микробиологических загрязнений, перед осветлением в воду подают флокулянт, в качестве которого используют хлористое железо 14% FeCl₃, по мере загрязнения мембранных элементов проводят их очистку путем подачи и выдержки по времени моющих растворов: 50% серной кислоты и 42% щелочи или 20% гипохлорита натрия.The closest to the claimed invention is a method for producing clarified water [RF patent No. 2294794, B01D 61/14, C02F 9/08, C02F 1/52, publ. 03/10/2007, bulletin. No. 7], which consists of collecting source water, its subsequent clarification, flocculation, filtration from mechanical and suspended particles and supply to the installation for producing demineralized water by nanofiltration and reverse osmosis. In this case, biologically treated wastewater from chemical production, storm drainage, mine wastewater and other wastewater or mixtures thereof with a total salt content of 3-4 g/l, suspended solids content of up to 50 mg/l, with a total microbial number of up to 10 thousand units in ml., with a total hardness of up to 15 mg eq/l, the water is pre-purified using 200 micron mesh filters, the water is clarified by ultrafiltration, carrying out the process of separation from dissolved impurities on ultrafiltration membranes with a filtration spectrum from 50 to 1000 angstroms at a pressure of 0. 05-0.5 MPa, until suspended solids in the permeate are completely eliminated, all microbiological contaminants are retained, before clarification, a flocculant is added to the water, which is ferric chloride 14% FeCl ₃ , as the membrane elements become dirty, they are cleaned by feeding and holding according to the time of washing solutions: 50% sulfuric acid and 42% alkali or 20% sodium hypochlorite.

Недостатком указанного прототипа является низкая эффективность в условиях очень высокой исходной концентрации солей жесткости и высокого солевого фона соединений натрия, резко повышающего осмотическое давление водно-метанольного раствора.The disadvantage of this prototype is its low efficiency under conditions of a very high initial concentration of hardness salts and a high salt background of sodium compounds, which sharply increases the osmotic pressure of the water-methanol solution.

Задачей изобретения является создание способа очистки водно-метанольных растворов от солей, исключающего указанные недостатки аналогов и прототипа.The objective of the invention is to create a method for purifying water-methanol solutions from salts, eliminating the indicated disadvantages of analogues and the prototype.

Техническим результатом изобретения является повышение качества процесса регенерации метанола из водно-метанольного раствора, в частности предупреждения процесса повышенного солеобразования в водно-метанольных растворах, имеющих высокую исходную концентрацию солей жесткости и высокого солевого фона соединений натрия, снижение объемов ремонтно-восстановительных работ и снижение уровня негативного воздействия на окружающую среду.The technical result of the invention is to improve the quality of the process of regenerating methanol from a water-methanol solution, in particular to prevent the process of increased salt formation in water-methanol solutions having a high initial concentration of hardness salts and a high salt background of sodium compounds, reducing the volume of repair and restoration work and reducing the level of negative environmental impact.

Поставленная задача и технический результат в способе очистки водно-метанольных растворов от солей, включающем предварительное удаление из водно-метанольного раствора механических примесей, введение в водно-метанольный раствор реагента, выдерживание полученного раствора, удаление образовавшихся коллоидных частиц в блоках мембран фильтрации, по мере загрязнения мембранных элементов проведение их очистки, решается тем, что водно-метанольный раствор смешивают с тринатрийфосфатом в количестве 86,3 грамм на 1 литр водно-метанольного раствора, после чего образовавшиеся коллоидные частицы удаляют на первой ступени фильтрации в блоке мембран фильтрации при давлении от 2 до 6 атмосфер, линейной скорости движения фильтруемой среды не менее 1,5 м/сек и температуре не менее 35°С, добавляют кубовую воду с колонны установки огневой регенерации метанола, осуществляют вторичный процесс умягчения водно-метанольного раствора на второй ступени фильтрации (диафильтрации) в блоке мембран фильтрации при давлении от 2 до 6 атмосфер, линейной скорости движения фильтруемой среды не менее 1,5 м/сек и температуре не менее 35°С, в полученный пермеат повторно вводят реагент, в количестве 1,53 грамм на литр водно-метанольного раствора, удаляют образовавшиеся коллоидные частицы в блоке мембран фильтрации третей ступени фильтрации при давлении от 2 до 6 атмосфер, линейной скорости движения фильтруемой среды не менее 1,5 м/сек и температуре не менее 35°С, получают умягченный водно-метанольный раствор и солевой шлам.The task and technical result in the method of purifying water-methanol solutions from salts, including preliminary removal of mechanical impurities from the water-methanol solution, introducing a reagent into the water-methanol solution, keeping the resulting solution, removing the formed colloidal particles in filtration membrane blocks, as contamination occurs membrane elements, their cleaning is solved by mixing a water-methanol solution with trisodium phosphate in an amount of 86.3 grams per 1 liter of water-methanol solution, after which the resulting colloidal particles are removed at the first stage of filtration in a filtration membrane unit at a pressure of 2 to 6 atmospheres, the linear speed of movement of the filtered medium is not less than 1.5 m/sec and the temperature is not less than 35°C, add still water from the column of the fire methanol regeneration installation, carry out the secondary process of softening the water-methanol solution at the second stage of filtration (diafiltration) in block of filtration membranes at a pressure of 2 to 6 atmospheres, a linear speed of movement of the filtered medium of at least 1.5 m/sec and a temperature of at least 35°C, the reagent is reintroduced into the resulting permeate in an amount of 1.53 grams per liter of water-methanol solution, remove the formed colloidal particles in the filtration membrane block of the third stage of filtration at a pressure of 2 to 6 atmospheres, linear speed of movement of the filtered medium of at least 1.5 m/sec and temperature of at least 35°C, obtain a softened water-methanol solution and saline sludge

Осуществление заявленного способа очистки водно-метанольных растворов от солей поясняется с помощью чертежа, где представлена блок-схема установки мембранной очистки водно-метанольного раствора от солей.The implementation of the claimed method for purifying water-methanol solutions from salts is illustrated with the help of a drawing, which shows a block diagram of an installation for membrane purification of water-methanol solutions from salts.

Установка для очистки водно-метанольных растворов от солей содержит фильтр для удаления механических примесей 1 (возможно использование зернистого или тканевого фильтра), блок подготовки реагента 2, в котором происходит измельчение, смешение компонентов реагента в нужной пропорции и введение приготовленной сухой смеси при помощи весовых дозаторов сыпучих материалов, емкость 3, выполненную из нержавеющей стали, предназначенную для выдерживания раствора на время, необходимое для образования осадка, нагнетательный насос 4 для подачи суспензии на первую ступень умягчения водно-метанольного раствора (возможные конфигурации насоса: винтовой, шнековый, перистальтический), подача осуществляется при давлении от 2 до 6 атмосфер, линейной скорости движения фильтруемой среды не менее 1,5 м/сек и температуре не менее 35°С, первую ступень фильтрации, включающую блок мембран фильтрации 5, работающий в циркуляционном режиме при помощи циркуляционного насоса 6 того же типа, что и нагнетательный насос 4, на котором происходит частичный отбор пермеата (первое концентрирование смеси), вторую ступень фильтрации (диафильтрации), включающую подачу кубовой воды с колонны установки огневой регенерации метанола и частичный отбор пермеата (второе концентрирование смеси) на блоке мембран фильтрации 7, также снабженном циркуляционным насосом 6, емкость 3 для сбора пермеата, отобранного на первых двух ступенях фильтрации, снабженную блоком подготовки реагента 2, третью ступень фильтрации, включающую один снабженный циркуляционным насосом 6 блок мембран фильтрации 8, технологические линии сбора пермеата и подачи очищенного от солей жесткости водно-метанольного раствора на установку огневой регенерации метанола, технологические линии сбора ретентата (солевого шлама). Способ осуществляется следующим образом.The installation for purifying water-methanol solutions from salts contains a filter for removing mechanical impurities 1 (it is possible to use a granular or fabric filter), a reagent preparation unit 2, in which grinding and mixing of the reagent components in the required proportion takes place and the introduction of the prepared dry mixture using weighing dispensers bulk materials, container 3, made of stainless steel, designed to hold the solution for the time required for the formation of sediment, injection pump 4 for supplying the suspension to the first stage of softening the water-methanol solution (possible pump configurations: screw, screw, peristaltic), supply carried out at a pressure from 2 to 6 atmospheres, a linear speed of movement of the filtered medium of at least 1.5 m/sec and a temperature of at least 35°C, the first stage of filtration, including a filtration membrane unit 5, operating in circulation mode using a circulation pump 6 in addition the same type as injection pump 4, on which partial selection of permeate (first concentration of the mixture), a second stage of filtration (diafiltration) occurs, including the supply of still water from the column of the fire methanol regeneration unit and partial selection of permeate (second concentration of the mixture) on the membrane block filtration 7, also equipped with a circulation pump 6, a container 3 for collecting permeate selected at the first two stages of filtration, equipped with a reagent preparation unit 2, a third filtration stage, including one filtration membrane unit 8 equipped with a circulation pump 6, technological lines for collecting permeate and supplying purified from hardness salts of a water-methanol solution to a fire regeneration plant for methanol, technological lines for collecting retentate (salt sludge). The method is carried out as follows.

Исходный водно-метанольный раствор подается в фильтр для удаления механических примесей 1, при помощи которого раствор очищается от механических примесей. Фильтр 1 является общим для трех ступеней фильтрации водно-метанольного раствора. Механические примеси (осадок гетерогенных загрязнений) утилизируются, а раствор подается в емкость 3, в которой происходит соединение раствора с реагентом до образования нерастворимого осадка (перехода коллоидного раствора в суспензию). В качестве реагента использован тринатрийфосфат в количестве 86,3 грамм на 1 литр водно-метанольного раствора на первой ступени фильтрации, 1,53 грамм на литр водно-метанольного раствора на третьей ступени фильтрации. Объем емкости 3 определяется исходя из скорости образования осадка и объемов подачи водно-метанольного раствора. При этом реагент подается в емкость 3 при помощи блока подготовки реагента 2, являющегося общим для первой и третей ступени фильтрации водно-метанольного раствора и предназначенного для автоматического регулирования величины подачи сыпучих материалов (реагента) в зависимости от расхода водно-метанольного раствора.The initial water-methanol solution is fed into a filter for removing mechanical impurities 1, with the help of which the solution is cleaned of mechanical impurities. Filter 1 is common to three stages of filtration of a water-methanol solution. Mechanical impurities (sediment of heterogeneous contaminants) are disposed of, and the solution is fed into container 3, in which the solution is combined with the reagent until an insoluble precipitate is formed (the colloidal solution transforms into a suspension). Trisodium phosphate was used as a reagent in an amount of 86.3 grams per 1 liter of water-methanol solution at the first stage of filtration, 1.53 grams per liter of water-methanol solution at the third stage of filtration. The volume of container 3 is determined based on the rate of sediment formation and the volume of supply of the water-methanol solution. In this case, the reagent is supplied to container 3 using the reagent preparation unit 2, which is common to the first and third stages of filtration of the water-methanol solution and is designed to automatically regulate the amount of supply of bulk materials (reagent) depending on the flow rate of the water-methanol solution.

Величина удельного расхода реагента (тринатрийфосфата) зависит от исходной жесткости водно-метального раствора (содержания ионов Са²⁺ и Mg²⁺), и на всех ступенях фильтрации принята равной стехиометрическому соотношению по реакции осаждения солей жесткости.The specific consumption of the reagent (trisodium phosphate) depends on the initial hardness of the water-metal solution (the content of Ca ²⁺ and Mg ²⁺ ions), and at all stages of filtration is assumed to be equal to the stoichiometric ratio for the precipitation reaction of hardness salts.

Далее при помощи нагнетательного насоса 4, обеспечивающего необходимый напор для создания движущей силы микрофильтрации, суспензия поступает на первую ступень фильтрации в блок мембран фильтрации 5, в котором происходит частичный отбор пермеата. Ретентат направляется на вторую ступень фильтрации (диафильтрации) водно-метанольного раствора, на которой в поток ретентата добавляется кубовая вода с колонны установки огневой регенерации метанола в количестве, равном объему очищенного водно-метанольного раствора, полученного на первой ступени фильтрации, для обеспечения режима диафильтрации и увеличения концентрации метанола в смеси, и далее раствор поступает в блок мембран фильтрации 7. Подача суспензии на блоки мембран фильтрации осуществляется при давлении от 2 до 6 атмосфер, линейной скорости движения фильтруемой среды не менее 1,5 м/сек и температуре не менее 35°С (с целью минимизации гидравлических потерь). На каждом блоке мембран фильтрации организован рецикловой поток ретентата (солевого раствора) благодаря циркуляционным насосам 6 того же типа, что и нагнетательный насос 4, при этом циркуляционные насосы 6 для обеспечения необходимого скоростного режима жидкости в блоках мембран фильтрации имеют подачу, в 8-10 раз превышающую подачу нагнетательного насоса 4.Next, using a pressure pump 4, which provides the necessary pressure to create the driving force for microfiltration, the suspension enters the first filtration stage into the filtration membrane block 5, in which partial selection of permeate occurs. The retentate is sent to the second stage of filtration (diafiltration) of the water-methanol solution, at which bottom water from the column of the fire methanol regeneration unit is added to the retentate flow in an amount equal to the volume of the purified water-methanol solution obtained at the first stage of filtration to ensure diafiltration mode and increasing the concentration of methanol in the mixture, and then the solution enters the filtration membrane block 7. The suspension is supplied to the filtration membrane blocks at a pressure of 2 to 6 atmospheres, the linear speed of movement of the filtered medium is not less than 1.5 m/sec and the temperature is not less than 35° C (in order to minimize hydraulic losses). On each filtration membrane block, a recycle flow of retentate (saline solution) is organized thanks to circulation pumps 6 of the same type as the injection pump 4, while the circulation pumps 6, to ensure the required speed of the liquid in the filtration membrane blocks, have a flow rate of 8-10 times exceeding the flow of the injection pump 4.

Каждый блок мембран фильтрации состоит из последовательно либо параллельно соединенных мембранных аппаратов. Каждый мембранный аппарат представляет собой корпус (металлический или пластиковый), внутри которого установлены керамические мембранные элементы трубчатого типа, количество которых подбирается исходя из необходимой площади фильтрации.Each filtration membrane block consists of series- or parallel-connected membrane devices. Each membrane apparatus is a housing (metal or plastic), inside of which tubular-type ceramic membrane elements are installed, the number of which is selected based on the required filtration area.

Отобранный на первой и второй ступени фильтрации водно-метанольного раствора пермеат направляется на прием второго нагнетательного насоса 4 и далее под давлением от 2 до 6 атмосфер поступает во вторую емкость 3, в которой происходит смешение потока водно-метанольного раствора с тринатрийфосфатом при помощи блока подготовки реагента 2 в количестве 1,53 грамм на 1 литр водно-метанольного раствора и выдерживание раствора до образования коллоидных частиц (солевого шлама). Далее модифицированный водно-метанольный раствор поступает на третью ступень фильтрации, включающую блок мембран фильтрации 8, в котором из раствора вымываются остатки метанола.The permeate selected at the first and second stages of filtration of the water-methanol solution is sent to receive the second injection pump 4 and then, under a pressure of 2 to 6 atmospheres, enters the second tank 3, in which the flow of the water-methanol solution is mixed with trisodium phosphate using a reagent preparation unit 2 in an amount of 1.53 grams per 1 liter of water-methanol solution and keeping the solution until colloidal particles (salt sludge) form. Next, the modified water-methanol solution enters the third filtration stage, which includes a filtration membrane unit 8, in which the remaining methanol is washed out of the solution.

Умягченный водно-метанольный раствор посредством технологических линий сбора направляется на установку огневой регенерации метанола для дальнейшей ректификации. Полученный в результате умягчения водно-метанольного раствора солевой шлам утилизируется при помощи комплекса термического обезвреживания, либо направляется на линию производства товарной продукции - минеральных фосфатных удобрений.The softened water-methanol solution is sent through collection lines to a fire methanol regeneration unit for further rectification. The salt sludge obtained as a result of softening the water-methanol solution is disposed of using a thermal neutralization complex, or is sent to the production line of commercial products - mineral phosphate fertilizers.

Оптимальные гидродинамические параметры течения дисперсии (давление, линейная скорость, температура) подбираются путем проведения лабораторных исследований на мембранной установке с учетом необходимого предела снижения исходной концентрации солей жесткости и максимальной производительности мембран. Количество ступеней фильтрации водно-метанольного раствора вариативно и зависит от исходных физико-химических свойств водно-метанольного раствора, требуемого предела снижения минерализации водно-метанольного раствора, а также от технологической схемы оборудования.The optimal hydrodynamic parameters of the dispersion flow (pressure, linear velocity, temperature) are selected by conducting laboratory studies on a membrane installation, taking into account the required limit for reducing the initial concentration of hardness salts and the maximum productivity of the membranes. The number of stages of filtration of a water-methanol solution is variable and depends on the initial physicochemical properties of the water-methanol solution, the required limit for reducing the salinity of the water-methanol solution, as well as on the technological design of the equipment.

Повышение качества процесса регенерации метанола из водно-метанольного раствора достигается за счет снижения остаточного содержания солей жесткости в подготовленном к ректификации водно-метанольном растворе менее 20 мг/л, в частности до требуемого значения -5 мг/л. В свою очередь снижение остаточного содержания солей жесткости приводит к снижению объемов и периодизации ремонтно-восстановительных работ.Improving the quality of the process of methanol regeneration from a water-methanol solution is achieved by reducing the residual content of hardness salts in the water-methanol solution prepared for rectification to less than 20 mg/l, in particular to the required value of -5 mg/l. In turn, a decrease in the residual content of hardness salts leads to a decrease in the volume and periodization of repair and restoration work.

Снижение уровня негативного воздействия на окружающую среду достигается за счет комплекса мер, предусматривающих сокращение доли отходов, направляемых на захоронение, путем их утилизации при помощи комплекса термического обезвреживания, а также использование доли отходов в качестве сырья для производства фосфатных удобрений.Reducing the level of negative impact on the environment is achieved through a set of measures that include reducing the share of waste sent for disposal by recycling it using a thermal neutralization complex, as well as using a share of waste as raw material for the production of phosphate fertilizers.

Claims

A method for purifying water-methanol solutions from salts, including preliminary removal of mechanical impurities from the water-methanol solution, introducing a reagent into the water-methanol solution, keeping the resulting solution, removing the formed colloidal particles in the filtration membrane blocks, and cleaning them as the membrane elements become dirty, characterized in that the water-methanol solution is mixed with trisodium phosphate in an amount of 86.3 grams per 1 liter of water-methanol solution, after which the resulting colloidal particles are removed at the first stage of filtration in a filtration membrane unit at a pressure of 2 to 6 atmospheres, linear speed of movement filtered medium at least 1.5 m/sec and at a temperature of at least 35°C, add still water from the column of the fire methanol regeneration unit, carry out the secondary process of softening the water-methanol solution at the second stage of filtration (diafiltration) in the filtration membrane unit at a pressure from 2 to 6 atmospheres, the linear speed of movement of the filtered medium is not less than 1.5 m/sec and the temperature is not less than 35°C, the reagent is reintroduced into the resulting permeate in an amount of 1.53 grams per liter of aqueous-methanol solution, the formed colloidal particles are removed in block of filtration membranes of the third stage of filtration at a pressure of 2 to 6 atmospheres, a linear speed of movement of the filtered medium of at least 1.5 m/sec and a temperature of at least 35°C, a softened water-methanol solution and salt slurry are obtained.