СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ, ПОЛУЧЕННОЙ В ПРОЦЕССЕ ФИШЕРА-ТРОПША Российский патент 2008 года по МПК C02F9/14 C02F101/32 

Данное изобретение относится к очистке воды, получаемой в ходе синтеза Фишера-Тропша, в качестве сырья для которого используют ряд углеродсодержащих материалов.

Заявителю известны процессы синтеза из такого углеродсодержащего сырья, как природный газ и уголь, в ходе которых получается вода, а также образуются углеводороды.

Одним из таких процессов является способ Фишера-Тропша, основным продуктом которого является вода и в меньшей степени углеводороды, включая олефины, парафины, воски и кислородсодержащие соединения. Имеются многочисленные ссылки на этот процесс, как, например, на стр.265-278 "Технологии процесса Фишера-Тропша" ("Technology of the Fischer-Tropsch process" by Mark Dry, Catal. Rev. Sci. Eng., Volume 23 (1&2), 1981).

Продукты, полученные в процессе Фишера-Тропша, можно переработать далее, например, путем гидроочистки для получения продуктов, включающих синтетическую сырую нефть, олефины, растворители, смазочные масла, технические или медицинские масла, воскоподобные углеводороды, соединения, содержащие азот и кислород, бензин для двигателей, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей и керосин. Смазки включают автомобильные, реактивные, турбинные масла и масла для металлообработки; промышленные масла включают жидкости для бурения скважин, масла для сельского хозяйства и жидкие теплоносители.

В некоторых областях, где имеются источники углеродсодержащего сырья, вода является дефицитной и относительно дорогой. Кроме того, нормативы по охране окружающей среды запрещают сброс загрязненной воды, полученной по способу Фишера-Тропша, в природные водные потоки и в море, тем самым создавая необходимость получения и выделения пригодной для использования воды при источнике углеродсодержащего сырья.

Углеродсодержащее сырье обычно включает уголь и природный газ, которые превращают в углеводороды, воду и диоксид углерода в ходе синтеза Фишера-Тропша. Естественно, можно также использовать другие виды углеродсодержащего сырья, как, например, гидраты метана, находящиеся в морских отложениях.

Перед осуществлением очистки воды, полученной в процессе Фишера-Тропша, согласно данному изобретению, ее обычно подвергают предварительному разделению с целью отделения обогащенного водой потока от продуктов реакции Фишера-Тропша.

Процесс предварительного разделения включает конденсацию газообразного продукта из реактора Фишера-Тропша и разделение его в обычном трехфазном сепараторе. Из сепаратора выходят три потока: отходящий газ, конденсат углеводородов, включающий в основном углеводороды в диапазоне от C₅ до С₂₀, и поток реакционной воды, содержащий растворенные кислородсодержащие углеводороды и эмульгированные углеводороды.

Поток реакционной воды затем разделяют с использованием коагулятора, который разделяет поток реакционной воды на суспензию углеводородов и обогащенный водой поток.

Коагулятор способен удалить углеводороды из реакционного потока воды до концентрации порядка от 10 до 1000 млн.ч., обычно до 50 млн.ч.

Полученный таким образом обогащенный водой поток составляет сырье для осуществления способа согласно данному изобретению и обозначается в данном описании термином "реакционная вода Фишера-Тропша".

Состав обогащенного водой потока реакционной воды в значительной степени зависит от металла катализатора, используемого в реакторе Фишера-Тропша, и от используемых условий реакции (например, температуры, давления). Реакционная вода Фишера-Тропша может содержать кислородсодержащие углеводороды, включая алифатические, ароматические и циклические спирты, альдегиды, кетоны и кислоты, и в меньшей степени алифатические, ароматические и циклические углеводороды, например олефины и парафины.

Реакционная вода Фишера-Тропша может также содержать небольшие количества неорганических соединений, включая металлы из реактора Фишера-Тропша, а также частицы, содержащие азот и серу, которые поступают из исходного сырья.

Влияние используемого типа синтеза Фишера-Тропша на качество реакционной воды Фишера-Тропша проиллюстрировано типичным органическим анализом (табл.1) реакционной воды Фишера-Тропша, полученной при трех различных режимах проведения синтеза, а именно:

низкотемпературный синтез Фишера-Тропша (НТФТ) - кобальтовый или железный катализатор;

высокотемпературный синтез Фишера-Тропша (ВТФТ) - железный катализатор.

Таблица 1:Типичный состав органики реакционной воды Фишера-Тропша, полученной при различных рабочих режимах синтеза Фишера-Тропша.Компонент (% мас.)НТФТ (кобальтовый катализатор)НТФТ (железный катализатор)ВТФТ (железный катализатор)Вода98,8995,7094,11Некислые кислородсодержащие углеводороды1,003,574,47Кислые кислородсодержащие углеводороды0,090,711,41Другие углеводороды0,020,020,02Неорганические компоненты<0,005<0,005<0,005

Из типичного анализа реакционных вод Фишера-Тропша различного происхождения (табл.1) видно, что эти воды, особенно реакционная вода высокотемпературного процесса Фишера-Тропша, содержат относительно высокие концентрации органических соединений, и прямое применение или сброс этих вод обычно невозможны без дополнительной обработки с целью удаления нежелательных компонентов. Степень обработки реакционной воды Фишера-Тропша в значительной степени зависит от предполагаемого применения, и можно получить воду в широком диапазоне качества - от воды для питания котлов до частично обработанной воды, которую можно сбрасывать в окружающую среду.

Можно также совместно обрабатывать реакционную воду Фишера-Тропша с другими типами технических сточных вод, а также с дождевой водой.

Способы очистки воды, описанные в данном изобретении, после небольшой адаптации можно использовать также для обработки потоков воды, полученных в процессах конверсии при получении синтез-газа с применением металлических катализаторов, сходных с катализаторами, применяемыми в синтезе Фишера-Тропша.

Согласно первому аспекту данного изобретения предложен способ получения очищенной воды из реакционной воды Фишера-Тропша, включающий по меньшей мере следующие стадии:

а) стадию первичной обработки, включающую биологическую обработку для удаления по меньшей мере части растворенного органического углерода из реакционной воды Фишера-Тропша для получения первичного обогащенного водой потока;

б) стадию вторичной обработки, включающую аэрацию и аэробную обработку в испарительной градирне по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока для снижения таким образом общей массовой доли органических компонентов в неиспаренной части, с получением вторичного обогащенного водой потока; и

в) стадию третичной обработки, включающую разделение твердого вещества и жидкости, для удаления по меньшей мере некоторого количества твердых веществ по меньшей мере из части первичного обогащенного водой потока.

Термин "очищенная вода" следует интерпретировать как обозначающий поток воды, имеющий ХПК от 20 до 600 мг/л, рН от 6,0 до 9,0, содержание взвешенных твердых веществ менее 250 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 600 мг/л.

Растворенный органический углерод обычно выбирают из группы, включающей альдегиды, кетоны, спирты и органические кислоты.

Биологическая обработка на стадии первичной обработки может включать анаэробную обработку реакционной воды Фишера-Тропша.

Реакционную воду Фишера-Тропша можно подвергнуть анаэробному сбраживанию, так как она содержит главным образом легко усвояемые органические молекулы с короткой цепью. Анаэробное сбраживание можно проводить в широком диапазоне температур, 5-60°С, однако обычно ее проводят в диапазоне существования мезофильных организмов (то есть 25-40°С). Гидравлическое время пребывания в значительной степени зависит от типа обрабатываемой реакционной воды Фишера-Тропша, но обычно требуется минимальное гидравлическое время пребывания порядка 4 часов. Для оптимального проведения процесса величину рН в ходе анаэробного сбраживания следует поддерживать между 5,5 и 9,5, предпочтительно рН 7-7,5.

Анаэробные технологии, которые были успешно использованы, включают процессы с восходящим потоком через слой анаэробного осадка (ила), системы с неподвижным слоем, реакторы с псевдоожиженным слоем, емкостные реакторы с мешалками, мембранные биореакторы и реакторы с отбойными перегородками.

Кроме обогащенного водой потока, или первичного обогащенного водой потока, анаэробная переработка обычно дает в качестве побочных продуктов метан, диоксид углерода и осадок (ил).

Метан можно выпустить в окружающую среду с помощью пригодной для этого системы или предпочтительно выделить. Выделенный метан можно использовать в качестве топлива или источника энергии или возвратить в процесс для риформинга (если в качестве питающего потока для процесса синтеза Фишера-Тропша применяют природный газ), или же его можно химически или биологически превратить в продукты.

Осадок можно сжечь, использовать для заполнения пустот в земле или в качестве удобрения или кондиционера для почвы.

Если реакционная вода Фишера-Тропша получена в процессе НТФТ с катализатором на основе кобальта, стадия первичной обработки обычно включает только анаэробную обработку, для которой гидравлическое время пребывания в анаэробном реакторе может составлять от 10 до 90 часов, обычно около 50 часов. Гидравлическое время пребывания в значительной степени определяется типом анаэробного реактора и желаемым качеством обработанной воды.

Необработанная вода, полученная в процессе НТФТ с катализатором на основе кобальта, имеет химическую потребность в кислороде от 5000 до 50000 мг/л, обычно около 20000 мг/л.

Если одна анаэробная обработка в качестве первичной обработки не дает удовлетворительных результатов в том отношении, что количество растворенного органического углерода в первичном обогащенном водой потоке после обработки еще слишком велико, можно использовать дополнительную стадию, включающую аэробную обработку в качестве части биологической обработки на стадии первичной обработки. Обычно это происходит в случае, если реакционная вода Фишера-Тропша получена в НТФТ и ВТФТ процессах с катализатором на основе железа.

Для аэробной обработки обогащенного водой потока, полученного после анаэробной обработки, можно использовать широкий диапазон способов.

Эти способы могут быть выбраны из группы, включающей процессы с активированным илом, высокоскоростные компактные реакторы, биологические аэрированные фильтры, оросительные фильтры, вращающиеся биологические контакторы, мембранные биореакторы и реакторы с псевдоожиженным слоем. Также успешно было разработано аэробное получение одноклеточного протеина (ОКП).

Аэробную обработку предпочтительно проводят в интервале температур существования мезофильных организмов (то есть 25-40°С). Для аэробной обработки величину рН в реакторе следует поддерживать между 5,5 и 9,5, обычно рН 7-7,5.

Кроме обогащенного водой, или первичного обогащенного водой потока, аэробная обработка обычно дает в качестве побочных продуктов диоксид углерода и осадок (ил). Диоксид углерода можно выпустить в окружающую среду. Осадок можно сжечь, использовать для заполнения пустот в земле, удобрения, кондиционера для почвы или как источник ОКП.

Анаэробная и/или аэробная обработка может включать добавление питательных веществ в форме соединений, содержащих азот (например, мочевины, аммиака или аммонийных солей) и фосфор (например, фосфатных солей), для ускорения микробиологического разложения органических компонентов. Кроме того, вследствие кислотности воды может быть необходимо регулирование рН с использованием щелочных солей, таких как известь, каустик и кальцинированная сода.

Первичный обогащенный водой поток можно подвергнуть дальнейшей аэробной обработке в виде испарения, где этот первичный обогащенный водой поток используют как воду для подпитки испарительной градирни.

При испарении в градирне количество по меньшей мере некоторых из растворенных органических компонентов, содержащихся в первичном обогащенном водой потоке, сокращается посредством воздействия микроорганизмов. Компоненты, которые удаляются полностью или частично, включают кислотные кислородсодержащие углеводороды и метанол.

При использовании первичного обогащенного водой потока в качестве охлаждающей воды избыток кислорода, вызванный аэрацией в градирне, активирует рост микроорганизмов, которые используют растворенные органические компоненты в первичном обогащенном по воде потоке в качестве источника пищи.

Испарительная градирня может быть выбрана из группы, включающей вентиляторные градирни, градирни с естественной тягой и градирни с нагнетательным вентилятором.

При использовании первичного обогащенного водой потока в качестве охлаждающей воды линейная скорость потока этой воды через оборудование, которое используют при охлаждении, должна быть достаточно высокой, чтобы препятствовать осаждению взвешенных твердых веществ в указанном оборудовании.

Перед использованием первичного обогащенного водой потока в качестве охлаждающей воды можно добавить к нему одну или более подходящих добавок для того, чтобы ингибировать нежелательные эффекты, такие как, например, засорение, коррозия или образование накипи.

Стадия вторичной обработки может иметь целью удаление взвешенных твердых веществ из первичного обогащенного водой потока.

Удаление взвешенных твердых веществ можно осуществить способами, выбранными из группы, включающей фильтрацию через песок, мембранное разделение (например, микро- или ультрафильтрация), седиментацию (с использованием или без использования флокулянтов), флотацию растворенным воздухом (с использованием или без использования флокулянтов) и центрифугирование.

Области применения очищенной воды, полученной описанными выше способами, могут включать ее использование в качестве охлаждающей воды (как обсуждалось выше), воды для орошения или общетехнической воды. В зависимости от местных нормативов по выбросам, особенно в отношении остаточных концентраций ХПК, эту воду можно сбросить в окружающую среду.

Очищенная вода обычно имеет следующие характеристики:

Свойство  Химическая потребность в кислороде (ХПК)мг/л20-600рН 6,0-9,0Взвешенные твердые вещества (ВТ)мг/л<250Общее количество растворенных твердых веществ (ОРТ)мг/л<600

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предложен способ получения воды высокой степени очистки из реакционной воды Фишера-Тропша, включающий по меньшей мере следующие стадии:

а) стадию первичной обработки, включающую биологическую обработку для удаления по меньшей мере части растворенного органического углерода из реакционной воды Фишера-Тропша для получения первичного обогащенного водой потока;

б) стадию вторичной обработки, включающую аэрацию и аэробную обработку в испарительной градирне по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока для снижения таким образом общей массовой доли органических компонентов в неиспаренной части, с получением вторичного обогащенного водой потока;

в) стадию третичной обработки, включающую разделение твердого вещества и жидкости для удаления по меньшей мере некоторого количества твердых веществ по меньшей мере из части первичного обогащенного водой потока с получением вторичного обогащенного водой потока; и

г) стадию окончательной обработки, включающую стадию удаления растворенных солей и органики для удаления по меньшей мере некоторых растворенных солей и органических компонентов из по меньшей мере части вторичного обогащенного водой потока.

Термин "вода высокой степени очистки" следует интерпретировать как обозначающий поток воды, имеющий ХПК менее 50 мг/л, рН от 6,0 до 9,0, содержание взвешенных твердых веществ менее 50 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 100 мг/л.

Растворенный органический углерод обычно выбран из группы, включающей альдегиды, кетоны, спирты и органические кислоты.

Стадия первичной обработки может включать анаэробную обработку реакционной воды Фишера-Тропша.

Реакционную воду Фишера-Тропша можно подвергнуть анаэробному сбраживанию, так как она содержит главным образом легко усвояемые органические молекулы с короткой цепью. Анаэробное сбраживание можно проводить в широком диапазоне температур, 5-60°С, однако обычно его проводят в диапазоне существования мезофильных организмов (то есть 25-40°С). Гидравлическое время пребывания в значительной степени зависит от типа обрабатываемой реакционной воды Фишера-Тропша, но обычно требуется минимальное гидравлическое время пребывания порядка 4 часов. Для оптимального проведения процесса величину рН в ходе анаэробного сбраживания следует поддерживать между 5,5 и 9,5, предпочтительно рН составляет 7-7,5.

Анаэробные технологии, которые были успешно использованы, включают процессы с восходящим потоком через слой анаэробного осадка, системы с неподвижным слоем, реакторы с псевдоожиженным слоем, реакторы с перемешиванием и реакторы с отбойными перегородками.

Кроме обогащенного водой, или первичного обогащенного водой потока, анаэробная переработка обычно дает в качестве побочных продуктов метан, диоксид углерода и осадок.

Метан можно выпустить в окружающую среду с помощью пригодной для этого системы или предпочтительно выделить. Выделенный метан можно использовать в качестве топлива или источника энергии или возвратить в процесс для риформинга (если в качестве питающего потока для процесса синтеза Фишера-Тропша применяют природный газ), или же его можно химически или биологически превратить в продукты.

Осадок (ил) можно сжечь, использовать для заполнения пустот в земле или в качестве удобрения или кондиционера для почвы.

Если реакционная вода Фишера-Тропша получена в процессе НТФТ с катализатором на основе кобальта, стадия первичной обработки обычно включает только анаэробную обработку, для которой гидравлическое время пребывания в анаэробном реакторе может составлять от 10 до 90 часов, обычно около 50 часов. Гидравлическое время пребывания в значительной степени определяется типом анаэробного реактора и желаемым качеством обработанной воды.

Необработанная вода, полученная в процессе НТФТ с катализатором на основе кобальта, имеет химическую потребность в кислороде от 5000 до 50000 мг/л, обычно около 20000 мг/л.

Если одна анаэробная обработка в качестве первичной обработки не дает удовлетворительных результатов в том отношении, что количество растворенного органического углерода в первичном обогащенном водой потоке после обработки еще слишком велико, можно использовать дополнительную стадию, включающую аэробную обработку в качестве части биологической обработки на стадии первичной обработки. Обычно это происходит в случае, если реакционная воды Фишера-Тропша получена в НТФТ и ВТФТ процессах с катализатором на основе железа.

Для аэробной обработки обогащенного водой потока, полученного после анаэробной обработки, можно использовать широкий диапазон способов.

Эти способы могут быть выбраны из группы, включающей процессы с активированным илом, высокоскоростные компактные реакторы, биологические аэрированные фильтры, оросительные фильтры, вращающиеся биологические контакторы, мембранные биореакторы и реакторы с псевдоожиженным слоем. Также успешно было разработано аэробное получение одноклеточного протеина (ОКП).

Аэробную обработку предпочтительно проводят в интервале температур существования мезофильных организмов (то есть 25-40°С). Для аэробной обработки рН в реакторе следует поддерживать между 5,5 и 9,5, обычно при рН 7-7,5.

Кроме обогащенного водой, или первичного обогащенного водой потока, аэробная обработка обычно дает в качестве побочных продуктов диоксид углерода и осадок (ил). Диоксид углерода можно выпустить в окружающую среду. Осадок можно сжечь, использовать для заполнения пустот в земле, в качестве удобрения, кондиционера для почвы или как источник ОКП.

Анаэробная и/или аэробная обработка может включать добавление питательных веществ в форме соединений, содержащих азот (например, мочевины, аммиака или аммонийных солей) и фосфор (например, фосфатных солей), содержащих соединения для ускорения микробиологического разложения органических компонентов. Кроме того, вследствие кислотности воды может быть необходимо регулирование рН с использованием щелочных солей, таких как известь, каустик и кальцинированная сода.

Первичный обогащенный водой поток можно подвергнуть дальнейшей аэробной обработке в виде испарения, где этот первичный обогащенный водой поток используют в качестве воды для подпитки испарительной градирни.

При испарении в градирне количество по меньшей мере некоторых из растворенных органических компонентов, содержащихся в первичном обогащенном водой потоке, снижается благодаря воздействию микроорганизмов. Компоненты, которые удаляются полностью или частично, включают кислотные кислородсодержащие углеводороды и метанол.

При использовании первичного обогащенного водой потока в качестве охлаждающей воды избыток кислорода, вызванный аэрацией в градирне, активирует рост микроорганизмов, которые используют растворенные органические компоненты в первичном обогащенном водой потоке в качестве источника пищи.

Испарительную градирню можно выбрать из группы, включающей вентиляторные градирни, градирни с естественной тягой и градирни с нагнетательным вентилятором.

При использовании первичного обогащенного водой потока в качестве охлаждающей воды линейная скорость потока этой воды через оборудование, которое используют при охлаждении, должна быть достаточно высокой, чтобы препятствовать осаждению взвешенных твердых веществ в указанном оборудовании.

Перед использованием первичного обогащенного водой потока в качестве охлаждающей воды к нему можно добавить одну или более подходящих добавок, ингибирующих нежелательные эффекты, такие как, например, засорение, коррозия или образование накипи.

Стадия вторичной обработки может иметь целью удаление взвешенных твердых веществ из первичного обогащенного водой потока.

Удаление взвешенных твердых веществ можно осуществить способами, выбранными из группы, включающей фильтрацию через песок, мембранное разделение (например, микро- или ультрафильтрация), седиментацию (с использованием или без использования флокулянтов), флотацию растворенным воздухом (с использованием или без использования флокулянтов) и центрифугирование.

В ходе стадии третичной обработки остаточные органические частицы, не удаленные на первой и второй стадиях обработки, можно удалить способами, выбранными из группы, включающей химическое окисление с использованием таких агентов, как озон и пероксид водорода, действие свободных радикалов, образованных при ультрафиолетовом излучении, и процессы адсорбции/абсорбции, включая обработку активированным углем и органическими очищающими смолами.

Растворенные соли, полученные на стадии первичной обработки (то есть в результате добавления химикатов для регулирования рН и питательных веществ) и/или при совместной обработке других жидких потоков, могут быть удалены способами, выбранными из группы, включающей ионный обмен, нанофильтрацию, обратный осмос и процессы химического осаждения, включая горячее или холодное умягчение известью.

Типичные области применения для воды высокой степени очистки, помимо областей применения, упомянутых для очищенной воды, обычно включают питьевую воду и воду для питания котлов.

Вода высокой степени очистки обычно имеет следующие характеристики:

Свойство  Химическая потребность в кислороде (ХПК)мг/л<50рН 6,0-9,0Взвешенные твердые вещества (ВТВ)мг/л<50Общее количество растворенных твердых веществ (ОРТ)мг/л<100

Преимуществом, присущим очищенной воде и воде высокой степени очистки, полученным согласно данному изобретению, является то, что эта вода будет содержать только небольшое количество растворенных твердых веществ, поскольку реакционная вода Фишера-Тропша является потоком, в существенной степени свободным от растворенных твердых веществ. Низкий уровень остаточных солей в очищенной воде является результатом контролируемого добавления химикатов, используемых в процессе очистки и/или при совместной обработке других жидких потоков, содержащих растворенные твердые вещества. Эти остаточные соли могут включать сочетания Са, Mg, Na, K, Cl, SO₄, НСО₃ и СО₃. Низкие концентрации растворенных твердых веществ в реакционной воде Фишера-Тропша могут упростить процесс очистки и снизить его стоимость.

Далее данное изобретение будет описано с помощью следующих неограничивающих примеров со ссылкой на сопутствующие чертежи.

На фиг.1 представлена упрощенная блок-схема процесса для первого варианта выполнения способа согласно данному изобретению; и

на фиг.2 - упрощенная блок-схема процесса для второго варианта выполнения способа согласно данному изобретению.

На этих чертежах позицией 10 обозначен в целом процесс получения очищенной воды и/или воды высокой степени очистки из реакционной воды Фишера-Тропша 12.

Со ссылкой на фиг.1 способ 10 включает стадию первичной обработки, включающую анаэробное сбраживание 14 для удаления по меньшей мере части растворенных органических компонентов из реакционной воды Фишера-Тропша 12.

Анаэробная переработка 14 дает в качестве продуктов первичный обогащенный водой поток 16, метан 18, диоксид углерода 20 и осадок 22.

В способе 10, изображенном на фиг.1, обычно используют реакционную воду Фишера-Тропша 12, полученную в процессе НТФТ.

Первичный обогащенный водой поток 16 подвергают дальнейшей обработке на стадии вторичной обработки, включающей разделение 24 твердого вещества и жидкости, которая дает осадок 26 и поток очищенной воды 28.

Очищенную воду 28 можно подвергнуть стадии третичной обработки, включающей стадию удаления растворенных солей и органики 30, которая дает поток воды высокой степени очистки 32 и осадок 34.

Со ссылкой на фиг.2, если только анаэробная обработка 14 в качестве первичной обработки не дает удовлетворительных результатов в том отношении, что количество растворенных органических компонентов в первичном обогащенном по воде потоке 16 все еще остается слишком высоким после обработки, то на стадии первичной обработки используют дополнительную стадию, включающую аэробную обработку 36. Это обычно происходит в случае, когда реакционная вода Фишера-Тропша получена в ВТФТ-процессе.

Аэробная переработка 36 дает первичный обогащенный водой поток 36, диоксид углерода 40 и осадок 42.

После аэробной обработки первичный обогащенный водой поток 38 можно направить в испарительную градирню 44, где содержание по меньшей мере некоторых растворенных органических компонентов, содержащихся в первичном обогащенном водой потоке 38, уменьшается вследствие воздействия микроорганизмов.

Первичный обогащенный водой поток 38 после градирни 44 подвергают дальнейшей обработке на стадии вторичной обработки, включающей разделение 24 твердого вещества и жидкости, которое дает осадок 26 и поток очищенной воды 28.

Очищенную воду 28 можно подвергнуть стадии третичной обработки, включающей стадию 30 удаления растворенных солей и органики, которая дает поток воды высокой степени очистки 32 и осадок 34.

В зависимости от конечного использования очищенной воды 28 или воды высокой степени очистки 32 минимальные требования к качеству воды приведены ниже в табл.2, а условия работы оборудования, применяемого в этом способе, а также подходящие условия обработки можно выбрать в соответствии с ними.

Таблица 2Типичные требования к качеству воды. Техническая водаВода для орошенияОхлаждающая водаВода для питания котловПитьевая водаХПК, мг/л0-75 0-300-10 РН5-106,5-8,46,5-87-86-9ОРТ, мг/л0-1600<400-4500-1000-450ВТВ, мг/л0-250-500-50-3<20

После описания основных аспектов изобретения для дальнейшей иллюстрации его конкретного вариата выполнения приведен следующий пример.

В качестве блок-схемы для этого примера используют в основном блок-схему фиг.2.

Пример. Обработка реакционной воды Фишера-Тропша, полученной в процессе НТФТ с использованием кобальтового катализатора, для получения очищенной воды.

После отделения побочных продуктов непрерывный поток реакционной воды Фишера-Тропша, полученный в процессе НТФТ, был дегазирован при атмосферном давлении. Содержание свободных углеводородов в реакционной воде было снижено до 0,005% мас. при использовании коагулятора. Температура реакционной воды была снижена до 37°С с использованием тарельчатого теплообменника. Состав реакционной воды приведен ниже в табл.3.

Первичную обработку реакционной воды осуществили с использованием насадочной установки для анаэробного сбраживания с нисходящим потоком. Реактор работал при гидравлическом времени пребывания 48-52 ч и уровне загрузки по ХПК порядка 8-12 кг/м³ в сутки. Величину рН в реакторе поддерживали в диапазоне от 6,8 до 7,2 с использованием каустической соды (NaOH).

Таблица 3Типичный состав питающей реакционной воды НТФТ и потока, выходящего после анаэробного сбраживания.КомпонентРеакционная вода, поступающая на анаэробное сбраживаниеРеакционная вода после анаэробного сбраживания (% мас.)(% мас.)Вода97,63499,887Ацетальдегид0,0190,002Пропионовый альдегид0,0020,000Масляный альдегид0,0010,000Ацетон0,0070,000МПК0,0010,000Метанол0,4340,020Этанол0,3690,022Пропанол0,1400,005Изопропанол0,0020,000Бутанол0,0560,001Пентанол0,0470,001Изопентанол0,0010,000Гексанол0,0190,000Изогексанол0,0010,000Гептанол0,0070,000Другие некислотные соединения0,0040,001Общее содержание некислотных соединений1,1060,051Муравьиная кислота0,0250,001Уксусная кислота0,0390,002Пропионовая кислота0,0020,001Масляная кислота0,0020,000Другие кислоты0,0060,001Общее содержание кислот0,0700,005Углеводороды0,0050,001   Химическая потребность в кислороде (ХПК в мг/л)12800600

Концентрация ХПК в реакционной воде после анаэробной обработки составляла примерно 600 мг/л, а концентрация взвешенных твердых веществ составляла около 200 мг/л. В дальнейшем концентрации ХПК и ВТВ в первичной обработанной реакционной воде были снижены примерно до 60 мг О₂/л и 30 мг ВТВ/л соответственно, с использованием обработки активированным илом в качестве стадии аэробной обработки. Система с активированным илом работала при следующих условиях.

рН: от 7,2 до 7,5.

Концентрацию растворенного кислорода в бассейне с активированным илом поддерживали на уровне выше 1,5 мг О₂/л.

Температура: 33-35°С.

Гидравлическое время пребывания: 38 часов.

Соотношение F/M: 0,35 кг ХПК /кг суспендированных в смешанном растворе твердых веществ (MLSS).

Время пребывания клеток (возраст ила): 25 дней.

Соотношение питающего потока к рециклу: 1:2,5.

Перенос питательных веществ со стадии анаэробной обработки был достаточным для того, чтобы поддерживать процесс, и, соответственно, дополнительных питательных веществ не требовалось.

Был получен прирост ила 0,16 кг на килограмм ХПК в питающем потоке: из этого ила удалили воду и сожгли его.

Для снижения концентрации взвешенных твердых веществ до уровня <30 мг/л применяли обычную фильтрацию через песчаный фильтр.

Полученную таким образом очищенную воду использовали как для орошения, так и в качестве технической охлаждающей воды.

Для того чтобы получить воду высокой степени очистки, часть очищенной воды после песчаного фильтра направляли на мембранный блок с перекрестным током, снабженный 0,2 мкм полипропиленовой микрофильтрационной мембраной. При стабильной работе блока была получена скорость потока пермеата 70-80 л/м² ч, а отделение воды при прохождении через этот блок изменялось в пределах 75-85%. Полученные концентрации ВТВ и ХПК в пермеате после блока микрофильтрации составляли <5 ВТВ мг/л и 50 мг O₂/л соответственно.

Величину рН очищенной воды после блока микрофильтрации корректировали до рН 8,5 с использованием гидроксида натрия и очищенную воду перекачивали в блок обратного осмоса, снабженный полиамидной мембраной высокой степени разделения для опреснения морской воды. При стабильной работе блока была получена скорость потока пермеата 15-25 л/м²·ч, а выделение воды при проходе через блок изменялось в пределах 85-90%. Блок обратного осмоса давал поток воды высокой степени очистки, содержащей концентрации по ХПК и общему содержанию растворенных твердых веществ <20 мг O₂/л и <10 мг ОРТ/л.

Следует понимать, что данное изобретение не ограничено каким-либо конкретным вариантом выполнения или конфигурацией, как это было выше описано или проиллюстрировано в общем виде; например, в соответствии с вышеописанным способом можно очистить дождевую воду или обогащенные водой потоки, полученные в процессах, отличных от синтеза Фишера-Тропша.

Изобретение относится к очистке воды, получаемой в ходе синтеза Фишера-Тропша. Реакционную воду Фишера-Тропша, содержащую кислородсодержащие углеводороды, алифатические, ароматические и циклические углеводороды и неорганические соединения, очищают на стадии первичной обработки, включающей биологическую обработку для удаления по меньшей мере части растворенного органического углерода из реакционной воды Фишера-Тропша для получения первичного обогащенного водой потока. Затем воду направляют на стадию вторичной обработки, включающую аэрацию и аэробную обработку в испарительной градирне по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока для снижения таким образом общей массовой доли органических компонентов в неиспаренной части, с получением вторичного обогащенного водой потока, и на стадию третичной обработки, включающую разделение твердого вещества и жидкости для удаления по меньшей мере некоторого количества твердых веществ из по меньшей мере части вторичного обогащенного водой потока. Очищенная вода представляет собой водный поток, имеющий ХПК от 20 до 600 мг/л, рН от 6,0 до 9,0, содержание взвешенных твердых веществ менее 250 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 600 мг/л. Получают очищенную воду в широком диапазоне качества. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

1. Способ получения очищенной воды из реакционной воды Фишера-Тропша, содержащей кислородсодержащие углеводороды, алифатические, ароматические и циклические углеводороды и неорганические соединения, причем очищенная вода представляет собой водный поток, имеющий ХПК в диапазоне от 20 до 600 мг/л, рН в диапазоне от 6,0 до 9,0, содержание взвешенных твердых веществ менее 250 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 600 мг/л, при этом способ включает по меньшей мере следующие стадии:

а) стадию первичной обработки, включающую биологическую обработку для удаления по меньшей мере части растворенного органического углерода из реакционной воды Фишера-Тропша для получения первичного обогащенного водой потока;

б) стадию вторичной обработки, включающую аэрацию и аэробную обработку в испарительной градирне по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока для снижения таким образом общей массовой доли органических компонентов в неиспаренной части, с получением вторичного обогащенного водой потока; и

в) стадию третичной обработки, включающую разделение твердого вещества и жидкости для удаления по меньшей мере некоторого количества твердых веществ из по меньшей мере части вторичного обогащенного водой потока.

а) стадию первичной обработки, включающую биологическую обработку для удаления по меньшей мере части растворенного органического углерода из реакционной воды Фишера-Тропша для получения первичного обогащенного водой потока;

б) стадию вторичной обработки, включающую аэрацию и аэробную обработку в испарительной градирне по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока для снижения таким образом общей массовой доли органических компонентов в неиспаренной части с получением вторичного обогащенного водой потока;

в) стадию третичной обработки, включающую разделение твердого вещества и жидкости для удаления по меньшей мере некоторого количества твердых веществ из по меньшей мере части вторичного обогащенного водой потока с получением третичного обогащенного водой потока; и

г) стадию окончательной обработки, включающую стадию удаления растворенных солей и органики для удаления по меньшей мере некоторого количества растворенных солей и органических компонентов из по меньшей мере части третичного обогащенного водой потока.