СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ПОБОЧНОЙ ВОДЫ И СИСТЕМА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОБОЧНОЙ ВОДЫ Российский патент 2011 года по МПК C02F1/00 C02F3/00 C02F101/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа изобретений относится к способу повторного использования побочной воды и к установке для повторного использования побочной воды.

Уровень техники

GTL (газ в жидкости) является известной технологией, посредством которой из природного газа (углеводородный газ) изготовляют углеводородные масла, такие как керосин и газойль, реакцией синтеза Фишера-Тропша (в данном описании «FT синтез») (например, смотри патентные документы 1 и 2). Технология GTL включает стадию производства синтетического газа, в которой вода, пар и диоксид углерода вводят в природный газ, состоящий в основном из метана, чтобы произвести синтетический газ, содержащий водород и монооксид углерода, стадию FT синтеза, в которой синтетический газ, произведенный на стадии производства синтетического газа, подвергают реакции FT синтеза, чтобы произвести FT синтетическое масло, состоящее в основном из нормальных парафинов, и стадию крекинга/переработки, в которой FT синтетическое масло, произведенное на стадии FT синтеза, крекируют и перерабатывают, чтобы получить углеводородные масла, такие как нафта, керосин, газойль и смазывающее базовое масло.

[Патентный документ 1] Непроверенная японская патентная публикация HEI №7-62356.

[Патентный документ 2] Непроверенная японская патентная публикация HEI №2006-22283.

Описание изобретения

Задачи, которые можно решить с помощью данного изобретения

В известном уровне техники, однако, побочную воду, являющуюся побочным продуктом на стадии производства синтетического газа или стадии FT синтеза, сбрасывают непосредственно в виде сточных вод. В связи с повышенным вниманием к проблемам окружающей среды в последнее время одной из целей является предотвращение загрязнения сточными водами или повторное использование сточных вод.

Настоящее изобретение достигло цели, заключающейся в решении задач, описанных выше, и ее задача заключается в том, чтобы обеспечить способом повторного использования побочной воды и установкой для повторного использования побочной воды для снижения нагрузки на окружающую среду.

Способы решения задач

Способ повторного использования побочной воды данного изобретения представляет собой способ повторного использования побочной воды, который утилизирует побочную воду, являющуюся побочным продуктом стадии производства синтетического газа и/или стадии синтеза Фишера-Тропша, причем способ характеризуется тем, что включает стадию обработки побочной воды, на которой из побочной воды удаляют углеводороды, содержащие кислород, на которой обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, на стадии обработки побочной воды, утилизируют в виде воды для питания котла, пара процесса, греющего пара, охлаждающей воды и/или противопожарной воды.

В соответствии с этим способом повторного использования побочной воды, т.к. обеспечивают стадией обработки побочной воды, на которой углеводороды, содержащие кислород, удаляют из побочной воды, произведенной на стадии производства синтетического газа и/или стадии синтеза Фишера-Тропша, и обработанной водой, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, с помощью стадии обработки побочной воды, повторно используют в виде воды для питания котла, пара процесса, греющего пара, охлаждающей воды и/или противопожарной воды, можно снизить объем сточных вод, сбрасываемых из системы в реки и моря. Также можно снизить количество используемой промышленной воды. Как результат, можно снизить нагрузку на окружающую среду. Более того, облегчается повторное использование побочной воды, т.к. удаляют углеводороды, содержащие кислород, которые склонны вызывать коррозию оборудования, такого как баки и трубопровод, при повторном использовании побочной воды. В качестве примеров углеводородов, содержащих кислород в побочной воде, можно упомянуть спирты, альдегиды, карбоновые кислоты и подобные.

На стадии обработки побочной воды углеводороды, содержащие кислород, удаляют так, чтобы в обработанной воде спирты присутствовали при концентрации, не более чем 100 частей на миллион. Это снизит концентрацию спирта в обработанной воде, чтобы облегчить повторное использование побочной воды.

Также, вода для питания котла предпочтительно имеет pH 8,5-9,5, электропроводимость при 25°С не более чем 0,05 мс/м, жесткость ниже измеренного порогового значения, как вычислено из нижнего предела измерений кальциевым и магниевым методами испытаний JISB8224, содержание растворенного кислорода не более чем 100 мкг/л, содержание железа не более чем 30 мкг/л, содержание меди не более чем 10 мкг/л и содержание гидразина, по крайне мере, 0,01 мг/л. Это может предотвратить повреждение котла, в который подается вода для питания котла.

Концентрация спиртов в побочной воде предпочтительно составляет, по крайней мере, 1% по весу.

Стадия обработки побочной воды предпочтительно включает, по крайне мере, одну стадию, выбранную из стадии биологической обработки, на которых углеводороды, содержащие кислород, разлагают организмами, стадии адсорбции, на которой углеводороды, содержащие кислород, адсорбируют для удаления, стадии флокуляции, на которой углеводороды, содержащие кислород, флоккулируют для удаления и стадии обработки с мембранным разделением, на которой углеводороды, содержащие кислород, удаляют мембранным разделением.

Стадия обработки также предпочтительно включает стадию экстракции спирта, на которой спирты экстрагируют из углеводородов, содержащих кислород, удаленных на стадии обработки побочной воды.

Установка для повторного использования побочной воды данного изобретения является установкой для повторного использования побочной воды, которая утилизирует побочную воду, являющуюся побочным продуктом в аппарате по производству синтетического газа и/или аппарата для синтеза Фишера-Тропша, причем система характеризуется тем, что содержит аппарат для обработки побочной воды, в котором удаляют углеводороды, содержащие кислород, в побочной воде, в которой обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, в аппарате для обработки побочной воды, утилизируют в виде воды для питания котла, пара процесса, греющего пара, охлаждающей воды и/или противопожарной воды.

В соответствии с установкой для повторного использования побочной воды обеспечивают аппаратом для обработки побочной воды, в котором из побочной воды, произведенной в аппарате для производства синтетического газа и/или аппарата для синтеза Фишера-Тропша, удаляют углеводороды, содержащие кислород, и он имеет установку для утилизации побочной воды, в которой обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, в аппарате для обработки побочной воды, утилизируют в виде воды для питания котла, пара процесса, греющего пара, охлаждающей воды и/или противопожарной воды, чтобы стало возможным снизить объем сточных вод, сбрасываемых из системы в реки и моря. Также можно снизить количество использованной промышленной воды. Как результат, можно снизить воздействие на окружающую среду.

Действие данного изобретения

В соответствии со способом для повторного использования побочной воды и установки для повторного использования побочной воды данного изобретения, можно повторно использовать побочную воду и посредством этого снизить воздействие на окружающую среду.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является схемой процесса для системы по производству углеводородного масла в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг.2 является графиком, показывающим содержание углеводородов, содержащих кислород, в побочной воде, произведенной в аппарате для FT синтеза на Фиг.1.

Объяснение символов

1 - аппарат для производства синтетического газа,

2 - аппарат для FT синтеза,

3 - аппарат для крекинга/переработки,

4 - аппарат для обработки побочной воды,

5 - холодильник,

6 - паровой котел,

7 - аппарат для удаления воздуха,

8 - противопожарная установка,

9 - аппарат для экстракции спирта.

Лучшие способы осуществления данного изобретения

Далее объясняется предпочтительный вариант осуществления системы производства углеводородного масла, применяющей способ повторного использования побочной воды, и установка для повторного использования побочной воды данного изобретения с ссылками на прилагаемые чертежи. При объяснении чертежей идентичные или соответствующие элементы будут иметь одинаковые номера позиций и будут объяснены только дин раз. Фиг.1 является схемой процесса для системы по производству углеводородного масла в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения.

Систему для производства углеводородного масла данного варианта осуществления снабжают аппаратом для производства углеводородного масла, который использует GTL (газ в жидкости) технологию, чтобы производить углеводородные масла, такие как нафта, керосин, газойль и смазывающее базовое масло из природного газа (углеводородного газа) в качестве исходного материала, и аппарат для производства углеводородного масла содержит аппарат для производства синтетического газа 1, который производит синтетический газ (Syn Gas), состоящий в основном из водорода и монооксида углерода из природного газа, аппарат для FT синтеза, который производит жидкий продукт реакции, содержащий FT синтетическое масло (FT-L-Oil; легкое масло), состоящее в основном из нормальных парафинов, реакцией FT синтеза синтетического газа, произведенного в аппарате для производства синтетического газа 1 и аппарат для крекинга/переработки 3, который производит углеводородные масла в виде продуктов из FT синтетического масла в продукте реакции.

Аппарат для производства синтетического газа 1 доставляет кислород, пар (пар процесса) и диоксид углерода к природному газу, состоящему в основном из метана, чтобы произвести синтетический газ, состоящий в основном из водорода и монооксида углерода. Произведенный синтетический газ подают в аппарат для FT синтеза 2.

В аппарате для FT синтеза 2 получают продукт из синтетического газа реакцией FT синтеза. Продукт реакции содержит FT синтетическое масло, содержащее в основном нормальные (не разветвленные) парафины, включая олефины, побочную воду и побочный продукты - углеводороды, содержащие кислород. FT синтетическое масло, из которого удалены побочная вода и побочные продукты - углеводороды, содержащие воду, подают в аппарат для крекинга/переработки 3.

В аппарате для крекинга/переработки 3 осуществляется обработка, такая как крекинг и переработка FT синтетического масла, произведенных продуктов, таких как нафта, керосин, газойль и смазывающее базовое масло.

Аппарат для производства углеводородного масла снабжают холодильником 5, который охлаждает жидкости процесса, паровым котлом 6, который генерирует пар, и аппаратом для деаэрации 7 для получения воды для питания котла и противопожарной установкой 8, способной сбрасывать противопожарную воду при аварии.

Аппарат для производства углеводородного масла данного варианта осуществления снабжают аппаратом для обработки побочной воды 4, который удаляет углеводороды, содержащие кислород, из побочной воды, выбрасываемой из аппарата по производству синтетического газа 1 и аппарата FT синтеза 2, и установкой для утилизации побочной воды для повторного использования обработанной воды, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, в аппарате для обработки побочной воды 4. В качестве углеводородов, содержащих кислород, можно упомянуть спирты, альдегиды, карбоновые кислоты и подобные. Установка для повторного использования побочной воды содержит аппарат для обработки побочной воды 4 и установку для утилизации побочной воды.

Фиг.2 является графиком, показывающим содержание углеводородов, содержащих кислород, в побочной воде, произведенном в аппарате для FT синтеза 2 с количествами атомов углерода, представленными на горизонтальной оси и массами спирта (R-OH) и карбоновой кислоты (R-COOH), представленными на вертикальной оси. Этот график показывает, что содержание карбоновой кислоты С2 является самым большим, затем содержание спирта С2.

Аппарат для обработки побочной воды 4 удаляет углеводороды, содержащие кислород, из побочной воды, и он предпочтительно включает стадии денитрификации и нитрификации, с по крайне мере одной функцией из функции биологической обработки, посредством чего углеводороды, содержащие кислород, разлагают организмами, функции адсорбции, посредством которой углеводороды, содержащие кислород, адсорбируют на активированном угле или подобных, функции флокуляции, по средствам которой флоккулирующий агент (например, неорганический флоккулирующий агент, такой как сульфат алюминия, регулятор pH или макромолекулярный флоккулирующий агент) подают для удаления флокуляцией углеводородов, содержащих кислород, функции мембранного разделения, посредством которой углеводороды, содержащие кислород, удаляют при использовании мембраны, например, RO мембраны или UF мембраны, в то же время он может быть сконструирован с множеством этих функций. Концентрация спиртов в побочной воде, поданной в аппарат для обработки побочной воды 4, составляет предпочтительно, по крайней мере, 1% по весу. Углеводороды, содержащие кислород, предпочтительно удаляют до такой концентрации, чтобы концентрация спиртов в обработанной воде составляла не более чем 100 частей на миллион по весу.

Установка для утилизации побочной воды, в которую подают обработанную воду, может быть холодильником 5, паровым котлом 6, аппаратом для деаэрирования 7, противопожарной установкой 8 или подобным, и поданную обработанную воду можно повторно использовать в аппарате для производства углеводородного масла в качестве охлаждающей воды, греющего пара, пара процесса, воды для питания котла, противопожарной воды или подобной. В качестве пара процесса можно упомянуть питающий пар, который подают в природный газ на стадиях производства синтетического газа. Промышленную воду можно также подавать в установку для утилизации побочной воды.

Аппарат для деаэрации 7 используют, чтобы получить воду для питания котла (BFW), и его снабжают деаэратором для удаления растворенного в обработанной воде кислорода, установкой для дозирования химических реагентов и подобными. Что касается свойств воды для питания котла, обработанной в аппарате для деаэрации 7, она предпочтительно имеет pH 8,5-9,5, электропроводность при 25°С не более чем 0,05 мс/м, жесткость ниже измеренного порогового значения, как вычислено из нижнего предела измерений кальциевым и магниевым методами испытаний JISB8224, содержание растворенного кислорода не более чем 100 мкг/л, содержание железа не более чем 30 мкг/л, содержание меди не более чем 10 мкг/л и содержание гидразина, по крайне мере, 0,01 мг/л. Подаваемая вода для питания котла с такими характеристиками может предотвратить повреждение котла.

Аппарат для производства углеводородного масла данного варианта осуществления также снабжают аппаратом для экстракции спирта 5, который экстрагирует спирты из углеводородов, содержащих кислород, удаленных в аппарате для обработки побочной воды 4. Это может дать спирты в качестве химических продуктов.

Далее будет объясняться способ производства углеводородного масла при применении способа повторного использования побочной воды данного изобретения. Способ производства углеводородного масла включает стадию производства углеводородного масла, на которой из природного газа (углеводородный газ) в качестве исходного материала производят углеводородные масла, такие как нафта, керосин, газойль и смазывающее базовое масло, и способ производства углеводородного масла включает стадию производства синтетического газа, на которой из природного газа производят синтетический газ, состоящий в основном из водорода и монооксида углерода, стадию FT синтеза, на которой синтетический газ, произведенный на стадии производства синтетического газа, подвергают реакции FT синтеза, чтобы произвести жидкий продукт реакции, содержащий FT синтетическое масло, состоящее в основном из нормальных парафинов, и стадию получения продукта, в которой углеводородные масла получают в качестве конечного продукта из FT синтетического масло в продукте реакции.

Во-первых, стадию производства синтетического газа осуществляют в аппарате для производства синтетического газа 1, посредством чего кислород, пар (питающий пар) и диоксид углерода подают к природному газу, состоящему в основном из метана, и производят синтетический газ, состоящий в основном из водорода и монооксида углерода, после которого произведенный синтетический газ подают на стадию FT синтеза.

Затем стадию FT синтеза осуществляют в аппарате для FT синтеза 2, посредством чего получают продукт реакции реакцией FT синтеза из синтетического газа, продукт реакции содержит FT синтетическое масло, содержащее в основном нормальные (не разветвленные) парафины и включает олефины, побочную воду и побочные продукты - спирты.

FT синтетическое масло, из которого удалены побочная вода и побочные продукты - спирты, подают на стадию получения продукта.

Затем осуществляют стадию получения продукта в аппарате крекинга/переработки 3, посредством чего FT синтетическое масло подвергают обработке, включающей крекинг и переработку, и собирают различные продукты, такие как нафта, керосин, газойль и смазывающее базовое масло.

Способ производства углеводородного масла данного варианта осуществления снабжают стадией производства синтетического газа и стадией обработки побочной воды, на которой удаляют углеводороды, содержащие кислород, в побочной воде, являющейся продуктом стадии FT синтеза, и обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород на стадии обработки побочной воды, повторно используют на стадии производства углеводородного масла (в системе).

Стадию обработки побочной воды осуществляют в аппарате для обработки побочной воды 4, и она, предпочтительно, включает, по крайне мере, одну стадию, выбранную из стадии биологической обработки, на которой углеводороды, содержащие кислород, разлагают организмами, стадии адсорбции, на которой углеводороды, содержащие кислород, адсорбируют на активированном угле или подобных для удаления, стадии флокуляции, на которой углеводороды, содержащие кислород, флоккулируют для удаления, стадии мембранного разделения, на которой углеводороды, содержащие кислород, удаляют мембранным разделением, и она может также включать более чем одну из этих стадий.

Кроме того, воду, обработанную на стадии обработки побочной воды, подают в холодильник 5, паровой котел 6, аппарат для деаэрирования 7, противопожарную установку 8 или подобную и повторно используют в аппарате для производства углеводородного масла в качестве охлаждающей воды, пара процесса, воды для питания котла, противопожарной воды или подобной.

Способ производства углеводородного масла данного варианта осуществления также обеспечивают стадией экстракции спиртов, на которой спирты экстрагируют из углеводородов, содержащих кислород, удаленных на стадии обработки побочной воды. Стадию экстракции спиртов осуществляют в аппарате для экстракции спиртов 9, и это может дать спирты в качестве химических продуктов.

Данный вариант осуществления включает стадию обработки побочной воды, на которой удаляют углеводороды, содержащие кислород, в побочной воде, произведенной на стадии производства углеводородного масла, и обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, на стадии обработки побочной воды, повторно используют в виде пара процесса, греющего пара, охлаждающей воды, воды для питания котла или противопожарной воды, посредством чего снижают объем сточных вод, выбрасываемых из системы в реки и моря. Также возможно снизить количество используемой промышленной воды. Как результат, можно снизить воздействие на окружающую среду и также снизить стоимость.

Кроме того, т.к. обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, на стадии обработки побочной воды, такие как спирты, повторно используют, возможно снизить повреждения в результате коррозии оборудования, такого как холодильник, паровой котел, противопожарная установка и труб, в которые подают обработанную воду.

В добавление, обеспечение стадией экстракции спиртов позволяет экстрагировать спирты из углеводородов, содержащих кислород и экстрагированные спирты можно продавать в виде химических продуктов. Посредством этого также снижают объем спиртов, сбрасываемых из системы.

Выше объясняют настоящее изобретение исходя из предпочтительного варианта осуществления, но оно не ограничивается данным вариантом осуществления. Что касается варианта осуществления, описанного выше, повторно используют побочную воду, являющуюся побочным продуктом на стадии производства синтетического газа (аппарат для производства синтетического газа) и стадии FT синтеза (аппарат для FT синтеза), но альтернативно можно повторно использовать побочную воду, сбрасываемую как на любой, так и на обоих стадиях из стадии производства синтетического газа и стадии FT синтеза.

Группа изобретений может быть использована в химической промышленности и относится к вариантам способа повторного использования побочной воды, произведенной на стадии производства синтетического газа и/или стадии синтеза Фишера-Тропша, и установке для их осуществления. Способ включает стадию обработки побочной воды, на которой из побочной воды удаляют углеводороды, содержащие кислород, и стадию деаэрации для деаэрации обработанной воды. Деаэрированную воду утилизируют в виде воды для питания котла. Стадия обработки побочной воды включает по крайней мере одну стадию из стадии биологической обработки, стадии адсорбции, стадии флокуляции, стадии мембранного разделения для удаления углеводородов, содержащих кислород. Способ дополнительно может включать стадию экстракции спиртов, где спирты экстрагируют из углеводородов, содержащих кислород, удаленных на стадии обработки побочной воды. В этом случае обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, утилизируют в виде воды для питания котла, пара процесса, греющего пара, охлаждающей воды и/или противопожарной воды. Установка содержит аппарат для обработки побочной воды, в котором удаляют углеводороды, содержащие кислород, аппарат для деаэрации и паровой котел для утилизации деаэрированной побочной воды. Способ и установка позволяют обеспечить повторное использование побочной воды и предотвратить загрязнение окружающей среды. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ повторного использования побочной воды, который утилизирует побочную воду, являющуюся побочным продуктом на стадии производства синтетического газа и/или стадии синтеза Фишера-Тропша, где способ повторного использования побочной воды характеризуется тем, что включает стадию обработки побочной воды, на которой из побочной воды удаляют углеводороды, содержащие кислород, и стадию деаэрации для деаэрации обработанной воды, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, на стадии обработки побочной воды; и обработанную воду, деаэрированную на стадии деаэрации, утилизируют в виде воды для питания котла.

2. Способ повторного использования побочной воды по п.1, характеризующийся тем, что вода для питания котла имеет рН 8,5-9,5, электропроводимость при 25°С не более чем 0,05 мС/м, жесткость ниже измеренного порогового значения, как вычислено из нижнего предела измерений кальциевым и магниевым методами испытаний JISB8224, содержание растворенного кислорода не более чем 100 мкг/л, содержание железа не более чем 30 мкг/л, содержание меди не более чем 10 мкг/л и содержание гидразина, по крайней мере, 0,01 мг/л.

3. Способ повторного использования побочной воды по п.1 или 2, характеризующийся тем, что стадия обработки побочной воды включает по крайней мере одну стадию из стадии биологической обработки, где углеводороды, содержащие кислород, разлагаются организмами, стадии адсорбции, где углеводороды, содержащие кислород, адсорбируют для удаления, стадии флокуляции, где углеводороды, содержащие кислород, флоккулируют для удаления, стадии мембранного разделения, где углеводороды, содержащие кислород, удаляют мембранным разделением.

4. Способ повторного использования побочной воды, который утилизирует побочную воду, являющуюся побочным продуктом на стадии производства синтетического газа и/или стаи синтеза Фишера-Тропша, где способ повторного использования побочной воды характеризуется тем, что включает стадию обработки побочной воды, включающую стадию адсорбции, где углеводороды, содержащие кислород, адсорбируют для удаления, и/или стадию мембранного разделения, где углеводороды, содержащие кислород, удаляют мембранным разделением, и стадию экстракции спиртов, где спирты экстрагируют из углеводородов, содержащих кислород, удаленных на стадии обработки побочной воды; и обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, на стадии обработки побочной воды, утилизируют в виде воды для питания котла, пара процесса, греющего пара, охлаждающей воды и/или противопожарной воды.

5. Способ повторного использования побочной воды по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что на стадии обработки побочной воды углеводороды, содержащие кислород, удаляют до такой концентрации, чтобы в обработанной воде спирты присутствовали не более чем 100 частей на миллион по весу.

6. Способ повторного использования побочной воды по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что концентрация спиртов в побочной воде составляет по меньшей мере 1% по весу.

7. Установка для повторного использования побочной воды, которая утилизирует побочную воду, являющуюся побочным продуктом в аппарате для производства синтетического газа и/или в аппарате для синтеза Фишера-Тропша, характеризующаяся тем, что содержит аппарат для обработки побочной воды, в котором удаляют углеводороды, содержащие кислород, аппарат для деаэрации, в котором обработанную воду, из которой удалены углеводороды, содержащие кислород, в аппарате для обработки побочной воды, деаэрируют, и паровой котел для утилизации побочной воды, деаэрированной в аппарате для деаэрации, в виде воды для питания котла.