專利名稱：：Mto預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于煤轉(zhuǎn)化
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及去除MTO工藝過程中進(jìn)入汽提塔前反應(yīng)廢水中存在的少量催化劑顆粒的方法和裝置，適于處理包括MTO工藝反應(yīng)廢水在內(nèi)的固-液非均相分離過程。具體地說，本發(fā)明提供了一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化方法及裝置。
背景技術(shù)：
：MTO是MethaneToOlefin的簡稱，艮卩，甲醇制烯烴。甲醇制烯烴技術(shù)主要分為兩步首先是由天然氣合成粗甲醇，然后甲醇再轉(zhuǎn)化為以乙烯和丙烯為主的烯烴。不同的工藝生成的乙烯和丙烯的比例不同。目前具有代表性的MTO技術(shù)有UOP、UOP/Hydro、ExxonMobil和大連化物所的工藝技術(shù)。隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及對低碳烯烴需求的日漸攀升，作為乙烯生產(chǎn)原料的石腦油、輕柴油等原料資源面臨著越來越嚴(yán)重的短缺局面，因此，加快甲醇制烯烴工藝的工業(yè)應(yīng)用問題已經(jīng)引起了各方面的重視。在MTO工藝中未反應(yīng)的部分甲醇和反應(yīng)氣一起離開反應(yīng)器后進(jìn)入急冷塔，在急冷塔內(nèi)水和甲醇冷凝為液體與烯烴產(chǎn)品分離。溶有甲醇的反應(yīng)廢水送往汽提塔內(nèi)汽提，將甲醇和水分離。汽提是分離液相混合物的方法之一，汽提的主要原理就是利用在氣液兩相之間的相平衡關(guān)系使易揮發(fā)組分從液相轉(zhuǎn)移到氣相中。在本發(fā)明涉及的工藝中，是將甲醇由水相轉(zhuǎn)移到氣相后從塔頂排出，塔底得到幾乎不含甲醇的水。因為反應(yīng)廢水中還含有少量催化劑顆粒，而催化劑顆粒進(jìn)入到汽提塔會影響氣提塔的穩(wěn)定操作，為了保證汽提塔長周期運(yùn)行，最佳方案是在反應(yīng)廢水進(jìn)入汽提塔前對其進(jìn)行脫催化劑處理，與此同時降低催化劑顆粒對下游物料的污染。反應(yīng)廢水催化劑的分離屬于非均相固-液分離，當(dāng)前傳統(tǒng)的物理固-液分離技術(shù)主要可以分為幾類過濾、沉降、靜電分離、離心分離、膜分離等。根據(jù)分離原理，膜分離技術(shù)也屬于過濾分離的范疇。液體脫細(xì)催化劑顆?？刹捎玫脑O(shè)備有精密過濾器、磁性分離器、膜分離器、旋流分離器等。它們的使用場合不同，效果也差別很大。精密過濾器和膜分離器主要存在造價太高、維護(hù)成本也相對比較高，而且易發(fā)生堵塞、堵塞后壓降過大，在小流量、催化劑含量小的情況下使用效果好，但在大流量、催化劑含量較大的情況下使用效果不好的問題。磁性分離器需要根據(jù)催化劑的本身性質(zhì)迸行選擇設(shè)計，含催化劑顆粒的液體通過一個高梯度磁分離器，催化劑受到很強(qiáng)的磁場力作用，被捕集截留，實(shí)現(xiàn)催化劑的分離；該技術(shù)應(yīng)用面比較窄，而且磁場需用電場產(chǎn)生，能耗較大，在大流量小含量的情況下效果并不好。中國專利申請CN1942558A公開了一種采用一套串聯(lián)或并聯(lián)組合運(yùn)行的一個或多個固液旋風(fēng)分離器或旋液分離器回收含氧物到烯烴工藝中排出反應(yīng)器催化劑的回收方法，催化劑經(jīng)分離后回收使用。常規(guī)的固液旋流分離器或旋液分離器的分離精度為5-10微米，但是從反應(yīng)器排出的產(chǎn)物流在反應(yīng)器內(nèi)已經(jīng)經(jīng)過幾個氣固旋風(fēng)分離裝置，反應(yīng)廢水中催化劑顆粒的粒徑很小(l-20微米，80%在IO微米以下)，因此常規(guī)的固液旋流分離器或旋液分離器并不能起到有效的分離效果。此外，現(xiàn)有技術(shù)中盡管也采用在流化床反應(yīng)器頂部安裝一個或多個氣固分離裝置的方法，但是出反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物氣流中仍然攜帶少量催化劑細(xì)粒子，在急冷塔內(nèi)這些催化劑粒子隨反應(yīng)廢水離開急冷塔，致使汽提反應(yīng)廢水內(nèi)含有少量難以去除的固體顆粒。因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)出一種能更有效地去除MTO反應(yīng)廢水中少量催化劑顆粒的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種新的、去除MTO工藝過程中進(jìn)入汽提塔前反應(yīng)廢水中存在的少量催化劑顆粒的方法及裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。一方面，本發(fā)明提供了一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化方法，該方法包括對MTO反應(yīng)廢水進(jìn)行微旋流分離，以去除其中含有的催化劑顆粒。在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述MTO反應(yīng)廢水的工作溫度為95-115°C，催化劑含量為30-400mg/L，催化劑粒徑為1-10微米，催化劑密度為1300-1500kg/m3。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，在進(jìn)行了所述微旋流分離后，催化劑含量為30mg/L以下。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述MTO反應(yīng)廢水的密度為900-930kg/m3，粘度為0.15-0.35厘泊。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微旋流分離是使用微旋流分離器進(jìn)行的。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微旋流分離器是由旋流芯管組成的。另一方面，本發(fā)明提供了一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化裝置，該裝置包括與急冷塔連接的，用于對MTO反應(yīng)廢水進(jìn)行微旋流分離，以去除其中含有的催化劑顆粒的微旋流分離器。在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微旋流分離器是由旋流芯管組成的。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微旋流分離器的壓力損失為0.2-0.5MPa。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微旋流分離器的入口速度為8-15米/秒，進(jìn)水表壓為0.9-1.3MPa。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的MTO工藝汽提反應(yīng)廢水微旋流分離凈化流程的示意圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究后發(fā)現(xiàn)，微旋流分離器具有分離效率髙、可靠性高，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于脫除MTO反應(yīng)廢水中的催化劑顆粒能夠更有效地去除MTO工藝過程中進(jìn)入汽提塔前反應(yīng)廢水中存在的少量催化劑顆粒，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。MTO的反應(yīng)機(jī)理是甲醇先脫水生成二甲醚，然后二甲醚與甲醇的平衡混合物脫水轉(zhuǎn)化為以乙烯、丙烯為主的低碳烯烴和少量飽和烴、芳烴等，反應(yīng)過程中由于脫水反應(yīng)生成了大量的水。水和未反應(yīng)的甲醇以氣體的形式攜帶少量催化劑隨產(chǎn)物一起離開反應(yīng)器，排出反應(yīng)器的物流稱為反應(yīng)氣。反應(yīng)氣進(jìn)入急冷塔進(jìn)行冷卻后，水蒸氣和甲醇液化為液體，溶于水中的甲醇和水一起排出急冷塔，稱為反應(yīng)廢水。大部分反應(yīng)廢水從塔的中上部抽出，因為在急冷塔中的位置越高，催化劑顆粒含量越少，為了區(qū)分稱這部分反應(yīng)廢水為反應(yīng)廢水A;剩下一部分反應(yīng)廢水從塔底排出急冷塔，稱為急冷塔底水(反應(yīng)廢水B)。反應(yīng)廢水B經(jīng)過微旋流分離器分離后稱為急冷凈化水，急冷凈化水和反應(yīng)廢水B混合后一部分經(jīng)過冷卻器冷卻后重新返回急冷塔冷卻反應(yīng)氣，達(dá)到了水的循環(huán)利用，另外一部分稱為汽提反應(yīng)廢水，去氣提塔汽提以分離甲醇。分離得到的甲醇回到反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，而水送到另一裝置作為生成合成氣的原料，實(shí)現(xiàn)了水的有效資源利用。理論上多次部分氣化在液相中可獲得高純度的難揮發(fā)組分，多次部分冷凝在氣相中可獲得高純度的易揮發(fā)組分，而水和甲醇沸點(diǎn)差別較大，因此可以采用蒸餾的方法在氣提塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)甲醇和水的分離。塔內(nèi)溫度從塔頂?shù)剿字饾u增加，塔頂溫度大約在100-130°C。反應(yīng)廢水A的催化劑含量較低(30-400mg/L)，顆粒較小(1-10微米)，經(jīng)過微旋流分離器凈化得到的急冷凈化水的催化劑含量更是低于反應(yīng)廢水A的催化劑含量，但是它們攜帶的催化劑細(xì)粉仍然會在氣提塔內(nèi)積累，影響氣提塔的操作，為了延長汽提塔的運(yùn)行周期，本發(fā)明的發(fā)明人采用微旋流分離器對汽提反應(yīng)廢水進(jìn)行微旋流分離凈化處理。所述微旋流分離器由若干旋流芯管組成。微旋流分離器具有操作壓降小，能耗低的優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化方法，該方法包括對MTO工藝急冷塔底水，即反應(yīng)廢水，進(jìn)行微旋流分離，以去除反應(yīng)廢水中的催化劑顆粒(即，從反應(yīng)器內(nèi)夾帶的催化劑顆粒，其含量約為30-400mg/L，密度約為900-930kg/m3，粒徑約為1-10微米)。較佳地，所述反應(yīng)廢水的工作溫度約為95-115°C，催化劑含量約為30-400mg/L，催化劑粒徑約為1-10微米，催化劑密度約為1300-1500kg/m3。較佳地，所述反應(yīng)廢水的密度約為900-930kg/m3，粘度約為0.15-0.35厘泊。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化裝置，該裝置包括與MTO反應(yīng)器1連接的，用于出反應(yīng)器的反應(yīng)氣進(jìn)行急冷以使產(chǎn)物中的烯烴和水得以分離的急冷塔2，在急冷塔內(nèi)大部分催化劑顆粒進(jìn)入水中；與所述急冷塔2連接的，用于對汽提反應(yīng)廢水進(jìn)行固液分離以去除汽提反應(yīng)廢水中催化劑的微旋流分離器5-2;與所述微旋流分離器5-2連接的，用于將凈化后的汽提反應(yīng)廢水輸運(yùn)到氣提塔的汽提水泵3-2;與所述汽提水泵3-2連接的，用于對經(jīng)固液分離得到的凈化后的汽提凈化水進(jìn)行汽提的氣提塔6，用以分離水中溶解的未參加反應(yīng)的甲醇。較佳地，所述微旋流分離器的壓力損失(即，微旋流分離器入口和溢流口之間的壓力差)約為0.2-0.5MPa。較佳地，所述微旋流分離器的入口速度約為8-15米/秒，進(jìn)水表壓約為0.9-1.3MPa。較佳地，本發(fā)明的方法和裝置也可以應(yīng)用于MTP(甲醇制丙烯)和OTO(從含氧化合物制取輕烴)工藝反應(yīng)廢水的凈化。以下參看附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的MTO工藝汽提反應(yīng)廢水微旋流分離凈化流程的示意圖。如圖1所示，甲醇從反應(yīng)器1底部進(jìn)入MTO反應(yīng)器1后在催化劑的作用下經(jīng)過一系列的脫水反應(yīng)生產(chǎn)以乙烯和丙烯為主的烯烴產(chǎn)物，與此同時還生成大量的水；以氣體形式存在于MTO反應(yīng)器1內(nèi)的反應(yīng)物和未消耗的產(chǎn)物從MTO反應(yīng)器1的頂部離開；從MTO反應(yīng)器1出來的反應(yīng)產(chǎn)物和部分未反應(yīng)的反應(yīng)物到急冷塔2冷卻，在急冷塔2內(nèi)水和甲醇冷凝為液相，與其它反應(yīng)產(chǎn)物分離，烯烴產(chǎn)物離開急冷塔2到水洗塔(未示出)水洗；冷凝下來的水和甲醇一部分從急冷塔2的底部排出，稱為反應(yīng)廢水B，另外一部分從急冷塔2的中上部抽出，稱為反應(yīng)廢水A;反應(yīng)廢水B經(jīng)過微旋流分離器5-1旋流脫固處理后在急冷水泵3-1的作用下和反應(yīng)廢水B混合，混合后的反應(yīng)廢水一部分經(jīng)過冷卻器4冷卻后作為急冷劑返回急冷塔2，另一部分再次進(jìn)入微旋流分離器5-2中進(jìn)一步脫除其中的催化劑顆粒;凈化后的汽提水在汽提水泵3-2的作用下輸運(yùn)到氣提塔6脫除其中的甲醇；回收的甲醇返回MTO反應(yīng)器1參加反應(yīng)，水作為生產(chǎn)合成氣的原料。下表1中示出了在不同的壓力損失下，微旋流分離器的分離試驗效果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上表1中可以看出，增加壓力損失有利于分離效率的提高，但是因為增加壓力損失的同時會增加工藝的能耗，因此在本發(fā)明中，微旋流分離器的壓力損失最好是0.2-0.5MPa。下表2中示出了在壓力損失為0.30MPa，進(jìn)口催化劑顆粒濃度為218.44mg/L的條件下，汽提反應(yīng)廢水催化劑微粉顆粒的進(jìn)口和溢流口粒度分布。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從上表2中可以看出，汽提反應(yīng)廢水中有83.48%的催化劑顆粒粒徑小于10.257微米，因此，要想達(dá)到好的分離效率，常規(guī)的旋流分離設(shè)備是難以實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過微旋流分離器分離，凈化水出口(溢流口)中大于10微米的顆粒只有0.7%，總體分離效率高達(dá)88.95%，5.506微米的分離效率在80.0%左右。本發(fā)明的方法和裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明采用微旋流分離器對MTO工藝汽提反應(yīng)廢水進(jìn)行脫除催化劑顆粒處理，本發(fā)明的設(shè)備簡單、分離效率高、保證了設(shè)備的長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。權(quán)利要求1.一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化方法，該方法包括對MTO反應(yīng)廢水進(jìn)行微旋流分離，以去除其中含有的催化劑顆粒。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述MTO反應(yīng)廢水的工作溫度為95-115"C，催化劑含量為30-400mg/L，催化劑粒徑為1-10微米，催化劑密度為1300-1500kg/m3。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行了所述微旋流分離后，催化劑含量為30mg/L以下。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述MTO反應(yīng)廢水的密度為900-930kg/m3，粘度為0.15-0.35厘泊。5.如權(quán)利要求l-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述微旋流分離是使用微旋流分離器進(jìn)行的。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述微旋流分離器是由旋流芯管組成的。7.—種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化裝置，該裝置包括與急冷塔(2)連接的，用于對MTO反應(yīng)廢水進(jìn)行微旋流分離，以去除其中含有的催化劑顆粒的微旋流分離器(5-2)。8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述微旋流分離器是由旋流芯管組成的。9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述微旋流分離器的壓力損失為0.2-0.5MPa。10.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述微旋流分離器的入口速度為8-15米/秒，進(jìn)水表壓為0.9-1.3MPa。全文摘要本發(fā)明提供了一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化方法，該方法包括對MTO反應(yīng)廢水進(jìn)行微旋流分離，以去除其中含有的催化劑顆粒。本發(fā)明還提供了一種MTO預(yù)旋流型反應(yīng)廢水汽提凈化裝置。文檔編號C02F1/38GK101353187SQ20081004271公開日2009年1月28日申請日期2008年9月10日優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日發(fā)明者張艷紅,強(qiáng)楊,汪華林,白志山,吉馬申請人:華東理工大學(xué)