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. Sd. 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 повод для 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 тем как очистить воду, полученную по способу Фишера-Тропша, согласно данному изобретению ее обычно подвергают предварительному разделению для отделения обогащенного водой потока от продуктов 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 миллионных частей (млн.ч) до 1000 млн.ч, обычно до 50 млн.ч.

Полученный таким образом обогащенный водой поток составляет сырье для 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, применяемого 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 применяемого 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 1Типичный состав органики реакционной воды Фишера-Тропша, полученной при различных рабочих режимах синтеза Фишера-Тропша.Компонент (% масс.)НТФТ (кобальтовый катализатор)НТФТ (железный катализатор)ВТФТ (железный катализатор)Вода98,8495,5494,00Некислые кислородсодержащие углеводороды1,0753,8304,80Кислые кислородсодержащие углеводороды0,0750,6101,20Другие 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 сбросить в окружающую среду.

Можно также совместно обрабатывать реакционную воду Фишера-Тропша с другой сточной водой от типичных процессов, а также с дождевой водой.

Способы очистки воды, описанные в данном изобретении, после небольшой адаптации можно использовать также для обработки потоков воды, полученных в общих процессах конверсии 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) первичную стадию обработки, включающую процесс разделения с равновесными стадиями, имеющий по меньшей мере одну стадию удаления по меньшей мере части некислых кислородсодержащих углеводородов из реакционной воды Фишера-Тропша, для получения первичного обогащенного водой потока;

б) вторичную стадию обработки, включающую по меньшей мере один мембранный процесс разделения для удаления по меньшей мере некоторого количества взвешенных твердых веществ и кислых кислородсодержащих углеводородов из по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока.

Термин «очищенная вода» следует интерпретировать как обозначающий поток воды, имеющий ХПК от 20 до 500 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.

Некислые кислородсодержащие углеводороды обычно выбраны из группы, включающей спирты, альдегиды и кетоны, а более конкретно выбраны из группы, включающей ацетальдегид, пропионовый альдегид, масляный альдегид, ацетон, метилпропилкетон, метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол и гептанол.

Взвешенными твердыми частицами обычно являются частицы катализатора.

Кислые кислородсодержащие углеводороды обычно выбраны из группы, включающей муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, валериановую кислоту, гексановую кислоту, гептановую кислоту и октановую кислоту.

Для использования на первичной стадии обработки пригодно большое количество способов разделения с равновесными стадиями. Такие способы могут включать обычные процессы перегонки, используемые в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также экстракцию растворителем с использованием обычных жидких растворителей или сжиженных газов.

Если в качестве первичной стадии обработки используют перегонку, то удаляют основную массу некислотных кислородсодержащих углеводородов, содержащихся в реакционной воде Фишера-Тропша; остаются главным образом монокарбоновые кислоты (например, уксусная кислота, пропионовая кислота) и, возможно, следовые количества некислых соединений. Вследствие присутствия органических кислот реакционная вода Фишера-Тропша, которая прошла первичную обработку, известна как кислая вода Фишера-Тропша (первичный обогащенный водой поток).

Верхние погоны от перегонки можно отделить и переработать до продуктов или их можно использовать в качестве топлива или источника энергии.

Первичная стадия обработки может дополнительно включать процесс разделения жидкостей, такой как, например, экстракция жидкости жидкостью, при котором первичный обогащенный водой поток разделяют на поток, обогащенный кислотами, и первичный обогащенный водой поток.

Поток, обогащенный кислотами, можно в дальнейшем обработать с целью выделения содержащихся в нем кислот.

Стадия первичной обработки может включать дегазацию реакционной воды Фишера-Тропша перед дальнейшей обработкой для удаления соединений, имеющих очень низкую температуру кипения, и растворенных газов.

Обычно реакционная вода Фишера-Тропша, полученная в результате ВТФТ процессов с железным катализатором и прошедшая первичную обработку, имеет ограниченное применение вследствие относительно высоких концентраций (>1% масс.) органических кислот, остающихся в кислой воде Фишера-Тропша, и необходима дальнейшая обработка этой воды. В противоположность этому, реакционная вода Фишера-Тропша, образующаяся в результате НТФТ процессов с катализатором на основе кобальта, после первичной обработки содержит значительно более низкие концентрации органических кислот (<0,1% масс.), и, следовательно, ее можно после нейтрализации сбрасывать в окружающую среду, если возможно осуществить достаточное разбавление и нормативы по выбросам это позволяют. Этот первичный обогащенный водой поток может также иметь ограниченное применение в качестве технической воды.

На стадии вторичной обработки можно применять ряд способов мембранного разделения в зависимости от того, какие компоненты следует удалить. Мембранными способами, применяемыми на стадии вторичной обработки, обычно являются способы, выбранные из группы, включающей микрофильтрацию, ультрафильтрацию, обратный осмос и испарение через полупроницаемую перегородку (перфузия).

Стадия вторичной обработки может включать стадию разделения твердого вещества и жидкости, на которой используют микрофильтрацию и/или ультрафильтрацию для удаления по меньшей мере части взвешенных твердых веществ из первичного обогащенного водой потока.

Микрофильтрация обычно включает применение капиллярных полипропиленовых мембран с номинальным пределом проницаемости по размеру частиц 0,2 мкм или по молекулярной массе 90000 для удаления частиц катализатора при обычных давлениях порядка 1000 кПа, рН от 4 до 7 и температуре ниже 40°С. Ультрафильтрация обычно включает использование трубчатых полиэфирных сульфоновых мембран с обычным пределом проницаемости в диапазоне от 10000 до 40000 для удаления частиц катализатора и взвешенных углеводородов, обычно при давлениях менее 2000 кПа, рН в диапазоне от 4 до 7 и температурах менее 40°С.

Стадия вторичной обработки может дополнительно включать одну или более стадий разделения жидкостей, на которых для удаления по меньшей мере части органических соединений из первичного обогащенного водой потока применяют обратный осмос и/или испарение через полупроницаемую перегородку. Обратный осмос можно проводить с использованием спиральной или трубчатой конфигурации, а испарение через полупроницаемую перегородку обычно осуществляют с использованием мембранной дистилляции.

Обратный осмос обычно включает применение скрученных в спираль полиамидных мембран, обеспечивающих точечное задерживание (point rejection) выше 99,6% (обычно мембраны для опреснения морской воды), или композитных мембран из простых полиэфиров, обеспечивающих точечное задерживание выше 99,6%, для удаления органических соединений, обычно при давлениях менее 6 МПа (60 бар), рН от 4 до 7 и температурах ниже 40°С.

Испарение через полупроницаемую перегородку обычно включает использование мембран в виде плоских листов из химически сшитого поливинилового спирта или мембран из смеси полимеров - поливинилового спирта и полиакриловой кислоты для удаления органики, которая не образует азеотропов, обычно при давлениях менее 533 Па (4 мм рт. ст.), рН около 7 и температурах в диапазоне от 30 до 70°С.

Величину рН первичного обогащенного водой потока можно откорректировать перед отделением органики таким образом, чтобы перевести органические кислоты в органические соли. Так как органические соли задерживаются мембранами более эффективно, чем органические кислоты, корректировка рН является действенной мерой для увеличения эффективности и экономичности процесса удаления органических компонентов.

Стадия разделения жидкостей приводит к получению потока очищенной воды и потока, обогащенного органическими компонентами. Эти органические компоненты обычно являются жирными кислотами.

Очищенную воду можно подвергнуть дальнейшей стадии (или стадиям) разделения жидкостей, как описано выше, для дальнейшего снижения количества содержащихся в ней органических компонентов.

Области применения для очищенной воды, полученной способами, описанными выше, могут включать использование в качестве охлаждающей воды, подпитывающей воды и воды для орошения.

Очищенная вода обычно имеет следующие характеристики:

Свойство  Химическая потребность в кислороде (ХПК)мг/л20-500рН 6,0-9,0Общее содержание растворенных твердых веществ (ОРТ)мг/л<600Взвешенные твердые веществамг/л<250

Согласно второму аспекту 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 процесс разделения с равновесными стадиями, имеющий по меньшей мере одну стадию удаления по меньшей мере части некислотных кислородсодержащих углеводородов из реакционной воды Фишера-Тропша для получения первичного обогащенного водой потока;

б) стадию вторичной обработки, включающую по меньшей мере один процесс мембранного разделения для удаления по меньшей мере некоторого количества взвешенных твердых веществ и кислотных кислородсодержащих углеводородов из по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока с получением вторичного обогащенного водой потока; и

в) стадию третичной 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 вторичного обогащенного водой потока.

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

Некислые кислородсодержащие углеводороды обычно выбраны из группы, включающей спирты, альдегиды и кетоны, более конкретно - из группы, включающей уксусный альдегид, пропионовый альдегид, масляный альдегид, ацетон, метилпропилкетон, метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол и гептанол.

Взвешенные твердые вещества обычно представляют собой частицы катализатора.

Кислотные кислородсодержащие углеводороды обычно выбраны из группы, включающей муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, валериановую кислоту, гексановую кислоту, гептановую кислоту и октановую кислоту.

Растворенные соли, удаляемые на третичной стадии, обычно выбраны из группы, включающей соли кальция и натрия, а также следы солей магния, железа и других солей.

Органические компоненты, удаляемые на стадии третичной обработки, обычно выбраны из группы, включающей уксусный альдегид, пропионовый альдегид, масляный альдегид, ацетон, метилпропилкетон, метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, гептанол, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту и валериановую кислоту.

Для использования на стадии первичной обработки пригодно большое количество процессов разделения с равновесными стадиями. Такие процессы могут включать обычные процессы перегонки, обычно применяемые в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также экстракцию растворителем с применением обычных жидких растворителей или сжиженных газов.

При использовании перегонки в качестве первичной стадии обработки удаляют основную массу некислотных кислородсодержащих углеводородов, содержащихся в реакционной воде Фишера-Тропша, а остаются в основном монокарбоновые кислоты (например, уксусная кислота, пропионовая кислота) и, возможно, следовые количества некислотных соединений. Вследствие присутствия органических кислот реакционная вода Фишера-Тропша, которая прошла первичную обработку, известна как кислая вода Фишера-Тропша (первичный обогащенный водой поток).

Верхние погоны перегонки можно отделить и переработать в продукты или же можно использовать их в качестве топлива или как источник энергии.

Первичная стадия обработки может дополнительно включать процесс разделения жидкостей, такой как, например, экстракция жидкости жидкостью, где первичный обогащенный водой поток разделяют на обогащенный кислотами поток и первичный обогащенный водой поток.

Обогащенный кислотами поток можно обработать далее для выделения содержащихся в нем кислот.

Стадия первичной обработки может перед дальнейшей обработкой включать дегазацию реакционной воды Фишера-Тропша для удаления соединений, имеющих очень низкую температуру кипения, и растворенных газов.

Обычно реакционная вода Фишера-Тропша, полученная при ВТФТ процессах с железным катализатором, после проведения первичной обработки имеет ограниченное применение из-за относительно высоких концентраций (>1% масс.) органических кислот, остающихся в кислой ФТ воде, и необходима дополнительная обработка. В противоположность этому, реакционная вода Фишера-Тропша, полученная в результате НТФТ процессов с кобальтовым катализатором, после первичной обработки содержит значительно более низкие концентрации органических кислот (<0,1% масс.) и, следовательно, после нейтрализации может быть сброшена в окружающую среду, если возможно провести достаточное разбавление и нормативы по выбросам это позволяют. Эта вода может также иметь ограниченное применение в качестве технической воды.

На стадии вторичной обработки можно использовать ряд процессов мембранного разделения, в зависимости от того, какие компоненты следует удалить.

Мембранные процессы, применяемые на вторичной стадии обработки, обычно выбирают из группы, включающей микрофильтрацию, ультрафильтрацию, обратный осмос и испарение через полупроницаемую перегородку.

Вторичная стадия обработки может включать стадию разделения твердого вещества и жидкости, где микрофильтрацию и/или ультрафильтрацию используют для удаления по меньшей мере части взвешенных твердых веществ из первичного обогащенного водой потока.

Микрофильтрация обычно включает использование капиллярных полипропиленовых мембран с номинальным пределом проницаемости 0,2 мкм, или по молекулярной массе 90000, для удаления частиц катализатора при обычных давлениях порядка 1000 кПа, рН в диапазоне от 4 до 7 и температурах менее 40°С. Ультрафильтрация обычно включает применение трубчатых полиэфирсульфоновых мембран с типичным пределом проницаемости по молекулярной массе в диапазоне от 10000 до 40000 для удаления частиц катализатора и суспендированных углеводородов, обычно при давлениях менее 2000 кПа, рН в диапазоне от 4 до 7 и температурах менее 40°С.

Вторичная стадия обработки может также включать одну или более стадий разделения жидкостей, где применяют обратный осмос и/или испарение через полупроницаемую перегородку для удаления по меньшей мере части органических соединений в первичном обогащенном водой потоке. Обратный осмос можно осуществить с применением спиральной или трубчатой конфигурации, а испарение через полупроницаемую перегородку обычно осуществляют с применением мембранной дистилляции.

Обратный осмос обычно включает применение скрученных в спираль полиамидных мембран, обеспечивающих точечное задерживание более 99,6%, для удаления органических веществ обычно при давлениях менее 6 МПа (60 бар), рН в диапазоне от 4 до 7 и температурах ниже 40°С.

Испарение через полупроницаемую перегородку включает использование мембран в виде плоских листов из химически сшитого поливинилового спирта или из смеси полимеров - поливинилового спирта и полиакриловой кислоты для удаления органики, которая не образует азеотропов, обычно при давлениях менее 533,2 Па (4 мм рт.ст.), рН около 7 и температурах в диапазоне от 30 до 70°С.

Величину рН первичного обогащенного водой потока перед удалением органики можно откорректировать таким образом, чтобы перевести органические кислоты в органические соли. Так как органические соли лучше задерживаются мембранами, чем органические кислоты, корректировка рН является действенным средством увеличения эффективности и экономичности процесса удаления органических компонентов.

Стадия разделения жидкостей приводит к образованию потока очищенной воды и потока, обогащенного органическими компонентами. Органические компоненты обычно являются жирными кислотами. Очищенную воду можно подвергнуть дальнейшей обработке на стадии (стадиях) разделения жидкостей, как описано выше, для дальнейшего снижения количества содержащихся в ней органических компонентов.

Стадия третичной обработки может включать один или более из следующих способов дальнейшего разделения для удаления солей из вторичного обогащенного водой потока: ионный обмен и обратный осмос с высокой степенью разделения.

Стадия третичной обработки может также включать один или более из следующих способов разделения для удаления органических компонентов из вторичного обогащенного водой потока: применение активированного угля, органических очищающих смол, а также химическое окисление (например, озоном или пероксидами водорода с применением катализатора или без него, или свободными радикалами, генерированными ультрафиолетовым излучением).

Области применения воды высокой степени очистки, полученной описанными выше способами, включают ее использование в качестве питьевой воды и воды для питания котлов.

Вода высокой степени очистки обычно имеет следующие характеристики:

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

Далее данное изобретение будет описано с помощью следующих не ограничивающих его примеров со ссылкой на сопровождающий чертеж.

На чертеже представлена блок-схема способа получения очищенной воды и/или воды высокой степени очистки из реакционной воды Фишера-Тропша в соответствии с данным изобретением.

На данном чертеже номером 10 в целом обозначен процесс получения очищенной воды и/или воды высокой степени очистки в соответствии с данным изобретением.

Пример: обработка реакционной воды Фишера-Тропша, полученной в результате ВТФТ процесса с железным катализатором.

После отделения побочных продуктов обогащенный водой поток, полученный в результате ВТФТ процесса, был дегазирован при атмосферном давлении в открытом сосуде. Содержание свободных углеводородов в обогащенном водой потоке было снижено до 0,01% масс. с помощью коагулятора. Первичную обработку полученной таким образом реакционной воды ФТ проводили с использованием перегонки, составы реакционной воды Фишера-Тропша и первичного обогащенного водой потока приведены в табл.2.

Таблица 2Состав реакционной воды ВТФТ и кислой воды Фишера-Тропша (первичного обогащенного водой потока), то есть кубовых остатков после первичной перегонки.КомпонентСостав реакционной воды ВТФТ, подаваемой в колонну первичной перегонки (% масс.)Состав кислой воды Фишера-Тропша (кубовых остатков колонны первичной перегонки) (% масс.)Вода94,0098,799Общее содержание некислотных кислородсодержащих углеводородов4,800,001Общее содержание кислотных кислородсодержащих углеводородов1,201,20Свободные углеводороды0,01<0,01ХПК (мг/л)7800016000

Первичную обработку реакционной ВТФТ воды 12 проводили с использованием перегонки 14, которая давала кислый кубовый остаток, или первичный обогащенный водой поток 16, и поток 18, обогащенный некислотными кислородсодержащими углеводородами. Анализ первичного обогащенного водой потока 16 из перегонной колонны 14 приведен выше в табл.2.

Из этого анализа следует, что в ходе первичной перегонки 14 из потока 12 реакционной воды Фишера-Тропша была удалена значительная часть некислотных компонентов, оставляя обогащенный органическими кислотами поток 16, содержащий 1,25% масс. органических кислот, состоящих преимущественно из уксусной кислоты. Измеренное значение ХПК этого потока 16 составляло порядка 16000 мг О₂/л.

Для дальнейшей обработки потока кислой воды ФТ 16 были исследованы две альтернативы. В первом варианте фракцию 20 кислой воды Фишера-Тропша (первичный обогащенный водой поток 16) обрабатывали на установке 22 экстракции кислот, где около 50% органических кислот, присутствующих в потоке 20, экстрагировали с использованием метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) с получением обогащенного кислотами потока 23 и обогащенного водой потока 24, известного как рафинат экстракции кислот. Обогащенный кислотами поток 23 можно вновь обработать с помощью установок, расположенных выше по ходу потока, в то время как рафинат 24 из установки экстракции 22, содержащий около 0,5% масс. органических кислот, затем охлаждали и направляли на вторичную стадию обработки, включающую процесс 28 мембранного разделения. Процесс мембранного разделения состоял из многостадийных спиральных блоков обратного осмоса (СОО), где использовались полиамидные мембраны с высокой степенью точечного задерживания. Поток через мембрану составлял в среднем 45 л/м²ч, в то время как отделение воды составляло в среднем 90%.

Была получена очищенная вода 34 со средней концентрацией карбоновых кислот порядка 0,05% масс., а также поток 40 концентрированных кислот, содержащий около 6% масс. карбоновых кислот. Последний можно вновь обработать на расположенных выше по ходу потока установках, в то время как очищенную воду 34 можно подвергнуть третичной обработке 36. Стадия третичной обработки 36 включает стадию окончательной очистки с использованием активированного угля (АУ) для удаления оставшихся следов ХПК. Обработка активированным углем может эффективно снизить концентрацию карбоновых кислот в потоке 16 до 30 мг/л в потоке 38 воды высокой степени очистки, что делает этот водный поток 38 пригодным для использования вместо забора свежей воды.

Во втором варианте поток 16 охлаждали перед ультрафильтрацией (УФ) 26 (с использованием полиэфирсульфоновых мембран), в процессе которой удаляли главным образом мелкие частицы катализатора 30. С помощью УФ достигают эффективного удаления частиц катализатора из потока 16, получая в основном свободный от твердых веществ поток 32. Поток через мембрану составлял в среднем 80 л/м²ч, а индекс плотности ила (silt density index) в полученном потоке 32 был постоянно ниже 3. Выделение воды было существенно выше 90%.

Полученный поток 32 затем подвергали обработке в многостадийной спиральной ячейке обратного осмоса (СОО) 33 с использованием полиамидных мембран с высоким точечным задерживанием; обработка 33 давала поток очищенной воды 35.

Поток очищенной воды 35, полученный при обработке СОО 33, содержал в среднем 0,09% масс. карбоновых кислот. Обогащенный кислотами поток 37, полученный при СОО, содержал около 6% карбоновых кислот. Поток через мембрану составлял в среднем 40 л/м²ч, и выделение воды составляло в среднем 80%. Обогащенный кислотами поток 37 можно вновь обработать с помощью расположенных выше по потоку установок для выделения его кислотных компонентов в виде продукта.

Очищенный поток воды 35 направляли затем на стадию третичной обработки, включающую стадию 39 окончательной очистки с использованием активированного угля (АУ) для удаления оставшихся следов ХПК; на этой стадии получали поток воды высокой степени очистки 41.

Обработка активированным углем могла эффективно снизить концентрацию карбоновых кислот в потоке воды высокой степени очистки 41 до 30 мг/л, что делает поток воды 41 пригодным для использования вместо забора свежей воды.

В зависимости от конечного предполагаемого использования очищенной воды 34, 35 или воды высокой степени очистки 38, 41, минимальные требования к качеству воды представлены в приведенной ниже табл.3, а условия работы оборудования, применяемого в данном способе, а также приемлемые способы очистки можно выбрать соответственно.

Таблица 3Типичные 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<400-4500-1000-450ВТ, мг/л0-250-500-50-3<20

Следует понимать, что данное изобретение не ограничено каким-либо конкретным вариантом выполнения или конфигурацией, как здесь в основном описано или проиллюстрировано; например, вышеописанным способом согласно данному изобретению можно очистить дождевую воду или обогащенные водой потоки, полученные в процессах, отличных от синтеза Фишера-Тропша.

Изобретение относится к очистке реакционной воды, получаемой в ходе синтеза Фишера-Тропша. Способ включает стадию первичной обработки, включающую перегонку или экстракцию жидкости жидкостью для удаления, по меньшей мере, части некислотных кислородсодержащих углеводородов из реакционной воды Фишера-Тропша с получением первичного обогащенного водой потока, и стадию вторичной обработки, включающую, по меньшей мере, один процесс мембранного разделения для удаления, по меньшей мере, некоторого количества взвешенных твердых веществ и кислотных кислородсодержащих углеводородов из, по меньшей мере, части первичного обогащенного водой потока. Технический эффект - получение очищенной от органических загрязнений воды, имеющей ХПК в диапазоне от 20 до 500 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. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 1 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 500 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 перегонку или экстракцию жидкости жидкостью для удаления, по меньшей мере, части некислотных кислородсодержащих углеводородов из реакционной воды Фишера-Тропша с получением первичного обогащенного водой потока;

б) стадию вторичной обработки, включающую, по меньшей мере, один процесс мембранного разделения для удаления, по меньшей мере, некоторого количества взвешенных твердых веществ и кислотных кислородсодержащих углеводородов из, по меньшей мере, части первичного обогащенного водой потока.

а) стадию первичной обработки, включающую перегонку или экстракцию жидкости жидкостью для удаления, по меньшей мере, части некислотных кислородсодержащих углеводородов из реакционной воды Фишера-Тропша с получением первичного обогащенного водой потока;

б) стадию вторичной обработки, включающую, по меньшей мере, один процесс мембранного разделения для удаления, по меньшей мере, некоторого количества взвешенных твердых веществ и кислотных кислородсодержащих углеводородов из, по меньшей мере, части первичного обогащенного водой потока с получением вторичного обогащенного водой потока; и

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