ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области комплексной очистки от загрязнения окружающей среды и относится к устройству глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, способу очистки с использованием указанного устройства очистки и способу комплексной очистки для извлечения отработанной жидкости и отработанного газа, образующихся при регенерации указанного устройства очистки, и рекуперации остаточного тепла в очищенной промывочной воде.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Производство олефинов из метанола, называемое МТО (преобразование метанола в олефины), относится к процессу получения низкоуглеродистых олефинов посредством каталитической реакции с использованием метанола в качестве питания. Реакцию обычно осуществляют в реакторе с псевдоожиженным слоем, и в настоящее время используемым катализатором является молекулярное сито SAPO-34. Высокотемпературный газообразный продукт реакции в реакторе проходит через трехступенчатый циклонный сепаратор для извлечения частиц катализатора. Газообразный продукт реакции, из которого был извлечен катализатор, направляется в охлаждающую колонну для охлаждения. Из-за ограниченной точности циклонного сепаратора небольшое количество мелкодисперсного порошкообразного катализатора с размером части менее 10 мкм или менее 5 мкм не отделяется и не уносится газообразным продуктом реакции. После промывки в охлаждающей колонне большая часть
мелкодисперсного порошкового катализатора остается в охлаждающей колонне, а небольшая часть направляется в водопромывную колонну. Между тем, непрореагировавший метанол, диметиловый эфир и другие кислородсодержащие органические соединения, а также небольшое количество побочных продуктов реакции, таких как ароматические углеводороды и алканы, попадают в охлаждающую колонну и в водопромывную колонну вместе с реакционным газом. Из-за высокой рабочей температуры в охлаждающей колонне и короткого времени контакта между газообразным продуктом реакции и охлаждающей водой большая часть кислородсодержащих органических соединений и углеводородов поступает в промывочную воду.
В результате промывочная вода обычно содержит порошок катализатора, кислородсодержащие органические соединения, такие как метанол и диметиловый эфир, и парафиномасляные вещества, такие как ароматические углеводороды и алканы. Чтобы гарантировать нормальную работу водной системы, необходимо эффективно удалять катализатор и парафиномасляные вещества из промывочной воды. Парафиномасляные вещества в промывочной воде в основном представляют собой тяжелые компоненты, такие как ароматические углеводороды и алканы. В зависимости от размера капель масла эти вещества в основном присутствуют в виде свободного масла, диспергированного масла и эмульгированного масла.
В настоящее время распространенные способы удаления твердых частиц и масла из отработанной воды в основном включают физические способы, химические способы, физико-химические способы и биологические способы. Физические способы в основном включают гравитационный способ, способ центробежной сепарации, способ прецизионной фильтрации, способ мембранной сепарации и т.д. Гравитационный способ имеет низкую погрешность сепарации и не может удалять эмульгированное масло из промывочной воды. Эффект сепарации слабый, когда для сепарации капель масла или субмикронных частиц используется способ центробежной сепарации. Поскольку частицы, имеющие малый размер частиц и небольшое количество парафиномасляных веществ, присутствующих в промывочной воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины могут легко попасть в каналы фильтрующего элемента устройства прецизионной фильтрации, они блокируют каналы и практически не удаляются обратной промывкой в режиме реального времени. Мембранный способ сепарации широко используется в последние годы из-за его превосходного эффекта сепарации, но он имеет недостатки, заключающиеся в легком засорении, высоких затратах на техническое обслуживание и высокой стоимости из-за высокого содержания твердых частиц и содержания масла в промывочной воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. Химические способы в основном включают способ флокуляции, способ окисления, электрохимический способ и т.д. Способ флокуляции оказывает слабое воздействие на эмульгированное масло и мелкие частицы. Кроме того, реагенты для обработки дороги, при этом легко вызывается вторичное загрязнение. Химические окислители, такие как озон, реагент Фентона и т.п., могут использоваться для разложения органических веществ в отработанной воде для улучшения биоразлагаемости, но стоимость обработки высока. В способе электрофлокуляции требуется потребление большого количества вспомогательных солевых реагентов и электроэнергии, а эксплуатационные расходы высоки. Физико-химические способы в основном включают способ воздушной флотации, способ адсорбции, способ коагуляции и т.д. Для выполнения способа воздушной флотации требуется потребление химикатов и большая занимаемая площадь. Адсорбент, используемый в способе адсорбции, имеет ограниченную адсорбционную способность и высокую стоимость, а его регенерация затруднена. Способ коагуляции прост в эксплуатации и для него не требуется большая площадь, но необходимо добавлять коагулянт, а его стоимость высока. Хотя биохимический способ имеет низкую стоимость, требуются лишь небольшие затраты, и в нем отсутствует вторичное загрязнение, а для его выполнения требуются большие площади. Кроме того, отработанная вода, полученная в результате преобразования метанола в олефины, содержит высокую концентрацию загрязняющих веществ и большое количество органических компонентов, что будет влиять на нормальную работу биохимического резервуара.
В Китайской патентной заявке №103951098 А предложено использование сверхфильтрационной мембраны для сепарации и очистки промывочной воды и охлаждающей воды, а также регенерации катализатора и масла с помощью трехфазного сепаратора. В этой заявке для очистки промывочной воды используется технология мембранной сепарация. Тонкая очистка достигается для мелких частиц, но большой поток промывочной воды с высоким содержанием масла может вызывать повышение перепада давления во время очистки, и, следовательно, эффективность очистки низкая. Кроме того, фильтровальная установка представляет собой ряд фильтрующих мембран. Во время обратной промывки из-за высокого содержания твердых частиц и масла в концентрате последовательно расположенные фильтрующие мембраны усиливают рост перепада давления, что не способствует стабильному и непрерывному протеканию процесса высокопоточной обработки.
В китайских патентных заявках CN 102093153 А и CN 101352621 А предлагается использование микроциклонной технологии для выполнения микроциклонной сепарации охлаждающей воды и промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, для удаления захваченных ими частиц катализатора. Микроциклонный сепаратор обладает такими преимуществами, как хорошая адаптируемость, низкая стоимость, простота обслуживания и т д., но эффективность отделения мелких частиц размером менее 3 мкм в промывочной воде ограничена. Кроме того, промывочная вода содержит большое количество кислородсодержащих соединений и парафиномасляных веществ, в связи с чем микроциклонный сепаратор плохо отделяет масляную фракцию.
Китайская патентная заявка CN 104649446 А на изобретение раскрывает способ и устройство сепарации жидкой и твердой фаз охлаждающей воды и промывочной воды, используемых в процессе преобразования метанола в олефины. Способ предполагает использование трех или большего количества фильтров, соединенных параллельно. Хотя фильтры хорошо отделяют твердые частицы в воде, в заявке не упоминается, выполняют ли они функцию удаления масла из промывочной воды.
В китайском патенте CN 205031975 U на полезную модель раскрыто устройство для очистки и обработки охлаждающей воды и промывочной воды, используемых в процессе преобразования метанола в олефины. В устройстве для фильтрации используются микропористые фильтрующие элементы различной формы. Оперативная очистка и регенерация фильтрующих элементов осуществляется путем введения эффективного газа и использования химического способа очистки. Однако процесс обратной промывки этой системы сложен и требует много времени. Кроме того, затраты на оборудование велики, и эксплуатационные расходы также высоки.
Китайский патент CN 204275622 U на полезную модель раскрывает устройство для фильтрации промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. Фильтрация осуществляется с помощью фильтрующего элемента, содержащего пористую внутреннюю структуру и поверхностный слой, покрытый металлической пленкой. Закупорка во внутренней части фильтрующего элемента может быть эффективно устранена, а точность фильтрации высока. Однако стоимость устройства высокая, и эксплуатационные расходы на обслуживание устройства также высокая. Кроме того, фильтрующий элемент требует химической регенерации, которая может привести ко вторичному загрязнению.
Китайская патентная заявка CN 108328761 А на изобретение раскрывает способ и устройство для продления непрерывного рабочего цикла процесса обработки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в котором для обработки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, используется технология сепарации в псевдоожиженном слое. Этот способ имеет длительный рабочий цикл, низкую стоимость и низкое энергопотребление, а также имеет хороший эффект отделения частиц катализатора от промывочной воды. Однако сепарирующий эффект для парафиномасляных органических веществ в промывочной воде посредственный. Кроме того, масляные компоненты промывочной воды являются сложными и имеют различную морфологию. Свободное масло и диспергированное масло можно разделить в псевдоожиженном слое, но для отделения эмульгированного масла необходима глубокая обработка. Поэтому одному устройству или технологии сложно удовлетворить требованию глубокой очистки.
Таким образом, требования к очистке высококонцентрированной отработанной воды, полученной в результате преобразования метанола в олефины и содержащей масло и твердые вещества, не могут быть удовлетворены традиционными физическими способами из-за высокой стоимости и плохого эффекта очистки или традиционными химическими способами из-за вторичного загрязнения, вызванного расходом химикатов и сложностью повторного использования воды после очистки, либо традиционными физико-химическими способами из-за расхода химикатов и высокой стоимости эксплуатации, либо традиционными биохимическими способами из-за медленной скорости очистки и плохой технологичности активной взвези. Таким образом, существует острая необходимость в простом и эффективном способе обработки для устранения плохого эффекта сепарации существующими способами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предложено новое устройство и способ глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, тем самым решая проблемы, существующие в предшествующем уровне техники.
Одной целью настоящего изобретения является создание устройства для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, которое имеет длительный непрерывный рабочий цикл и обеспечивает превосходный эффект отделения частиц катализатора и парафиномасляных веществ в промывочной воде.
Другой целью настоящего изобретения является создание способа очистки с использованием вышеуказанного устройства.
В первом аспекте настоящего изобретения предложено устройство для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, содержащее:
охлаждающую колонну,
водопромывную колонну, соединенную с выпускным отверстием в верхней части охлаждающей колонны,
сепаратор с псевдоожиженным слоем, верхняя часть которого соединена с нижней частью водопромывной колонны,
волокнистый коагулятор, соединенный с нижней частью сепаратора с псевдоожиженным слоем, и
буферный отстойный резервуар, соединенный с боковой стенкой сепаратора с псевдоожиженным слоем в месте вблизи верхней части.
В предпочтительном варианте выполнения сепаратор с псевдоожиженным слоем содержит несколько сепараторов с псевдоожиженным слоем, которые расположены параллельно и каждый из которых имеет впускное отверстие в верхней части, выпускное отверстие в нижней части, а также дренажное отверстие и отверстие сброса в боковой стенке вблизи верхней части; при этом нижняя часть водопромывной колонны соединена с каждым впускным отверстием через центробежный насос, при этом все дренажные отверстия соединены с общим трубопроводом G1, который затем соединен с буферным отстойным резервуаром; при этом все отверстия сброса соединены с общим трубопроводом G2, который затем соединен с баком циклонного обезвоживания; при этом нижняя часть бака циклонного обезвоживания соединена с трубопроводом G1; при этом выпускное отверстие каждого сепаратора с псевдоожиженным слоем в нижней части соединено с трубопроводом G3; при этом трубопроводы G3 соединены с общим трубопроводом G4; при этом другой конец трубопровода G4 соединен с волокнистым коагулятором; при этом к каждому из трубопроводов G3 подсоединены трубопровод азота/пара и трубопровод промывочной воды.
В другом предпочтительном варианте выполнение каждое впускное отверстие имеет впускной клапан, каждое выпускное отверстие имеет выпускной клапан, каждое дренажное отверстие имеет дренажный клапан, а каждое отверстие сброса имеет клапан сброса, причем в месте соединения между трубопроводом азота/пара и каждым трубопроводом G3 установлен клапан доступа азота/пара, а в месте соединения между трубопроводом промывочной воды и каждым трубопроводом установлен G3 клапан обратной промывки.
В другом предпочтительном варианте выполнения сепаратор с псевдоожиженным слоем содержит корпус, в котором в верхней части расположено указанное впускное отверстие, в нижней части расположено указанное выпускное отверстие, на его боковой стенке в положении вблизи верхней части расположено указанное дренажное отверстие и в верхней части расположено указанное отверстие сброса; при этом в корпусе сепаратора с псевдоожиженным слоем последовательно сверху вниз расположены трехфазный циклонный сепаратор, распределитель питания, гранулированный слой и разделительная пластина, а внутри выпускного отверстия установлен стабилизатор потока, при этом вход трехфазного циклонного сепаратора соединен с впускным отверстием, дренажное отверстие соединено с боковой поверхностью трехфазного циклонного сепаратора, а на верхней поверхности разделительной пластины установлен распределитель жидкости.
В другом предпочтительном варианте выполнения волокнистый коагулятор содержит несколько волокнистых коагуляторов, которые расположены параллельно и каждый из которых имеет впускное отверстие на своем левом конце, а также выпускное отверстие для масляной фазы и выпускное отверстие для водной фазы, соответственно, в верхней части и в нижней части волокнистый коагулятор на его правой стороне, при этом другой конец трубопровода G4 соединен с впускным отверстием через трубопровод G5, а каждое выпускное отверстие для масляной фазы соединено с трубопроводом G1 через трубопровод G6.
В другом предпочтительном варианте выполнения волокнистый коагулятор содержит корпус, в котором на левом конце расположено впускное отверстие, а в верхней и нижней частях с его правой стороны расположены, соответственно, выпускное отверстие для масляной фазы и выпускное отверстие для водной фазы; при этом корпус коагулятора имеет последовательно, слева направо: входной ректификационный распределитель, коагулирующий модуль укрупнения капель масла, модифицированный гофрированный усиленный модуль отстойника и наномодифицированный модуль глубокой сепарации.
В другом предпочтительном варианте выполнения устройство дополнительно содержит промышленный управляющий компьютер, причем впускной клапан, выпускной клапан, дренажный клапан, клапан сброса, клапан доступа азота/пара и клапан обратной промывки представляют собой электромагнитные клапаны, и все они электрически соединены с промышленным управляющим компьютером по токоведущим проводам, при этом на гранулированным слое дополнительно установлен датчик перепада давления, который электрически соединен с промышленным управляющим компьютером через токопроводящий провод.
В другом аспекте настоящее изобретение предлагает способ глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, с использованием вышеуказанного устройства, причем способ включает следующие этапы:
Этап 1: включение источника питания и установку значения перепада давления на фильтре и времени регенерации сепаратора с псевдоожиженным слоем с помощью промышленного управляющего компьютера;
Этап 2: открытие впускного и выпускного клапанов для обеспечения нормальной работы устройства, при этом промывочную воду отводят из нижней части водопромывной колонны через центробежный насос и подают в сепаратор с псевдоожиженным слоем через впускное отверстие в верхней части сепаратора, в котором промывочная вода направляется в гранулированный слой через распределитель питания, при этом после отделения промывочной воды гранулированным слоем она проходит через распределитель жидкости на разделительной пластине и через стабилизатор потока и направляется в волокнистый коагулятор из выпускного отверстия на дне сепаратора с псевдоожиженным слоем, при этом промывочная вода поступает в волокнистый коагулятор через его впускное отверстие, причем в волокнистом коагуляторе промывочная вода проходит последовательно через входной ректификационный распределитель и поступает в коагулирующий модуль укрупнения капель масла, модифицированный гофрированным усиленный модуль отстойника и наномодифицированный модуль глубокой сепарации, так что эмульгированные капли масла, оставшиеся в промывочной воде в выпускном отверстии из псевдоожиженного слоя, подвергаются адгезии к гидрофильно-гидрофобному волокну, столкновению, росту и разделению для обеспечения постепенного перемещения капель масла к верхнему слою масла и быстрого опускания капель воды, при этом прозрачный раствор промывочной воды выводят из выпускного отверстия для водной фазы и направляют в ребойлер под колонной ректификации пропилена устройства для сепарации олефинов в качестве источника тепла для частичной рекуперации остаточного тепла промывочной воды, при этом после теплообмена светлый раствор подвергают дальнейшему теплообмену через воздухоохладитель и теплообменник и возвращают в водопромывную колонну, в которой отходящее масло сбрасывают из выпускного отверстия для масляной фазы в буферный отстойный резервуар для достижения сепарации масла и воды, при этом значения датчика перепада давления сепаратора с псевдоожиженным слоем контролируют в режиме реального времени во время нормальной работы устройства;
Этап 3: запуск операции регенерации, когда датчиком перепада давления определяется установленное значение перепада давления на фильтре, при этом впускной клапан и выпускной клапан закрывают; дренажный клапан, клапан сброса, клапан обратной промывки и клапан доступа азота/пара открывают, при этом направление подачи промывочной воды меняют для поступления в сепаратор с псевдоожиженным слоем из выпускного отверстия, и одновременно азот смешивают с промывочной водой, которая затем проходит через гранулированный слой снизу вверх, чтобы довести гранулированный слой до состояния кипения, так что мелкий порошок катализатора и органическое парафиномасляное вещество, прилипшее к разделительной среде, высвобождают, тем самым очищая и регенерируя среду, при этом сепарирующую среду и загрязняющие вещества вводят в трехфазный циклонный сепаратор в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем, чтобы обеспечить очистку частиц среды в циклонном поле, усиленную регенерацию среды и одновременное извлечение частиц среды, при этом загрязняющие вещества выводят из дренажного отверстия на боковой поверхности устройства вместе с жидкой фазой, а азот выводят из выпускного отверстия в верхней части; и
Этап 4: закрытие дренажного клапана, клапана сброса, клапана обратной промывки и клапана доступа азота/пара, а также открытие впускного клапана и выпускного клапана по достижении установленного времени регенерации, чтобы устройство продолжало нормально работать.
В предпочтительном варианте выполнения на этапе 1 значение перепада давления на фильтре устанавливают равным 0,1-0,4 МПа, время операции регенерации устанавливают на 20-60 минут и точность сепарации катализатора в промывочной воде устанавливают на D85 = 0,1 мкм.
В другом предпочтительном варианте выполнения содержание частиц катализатора в промывочной воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, составляет 100-500 мг/л, средний диаметр твердых частиц катализатора составляет 0,5-5 мкм, а содержание масла 200-1000 мг/л.
Благоприятные эффекты:
1) Настоящее изобретение сочетает фильтрацию в гранулированном слое и коагуляцию посредством волокон, что решает проблему недостаточной эффективности исходного сепаратора с псевдоожиженным слоем по отделению масла в промывочной воде и одновременно эффективно устраняет проблему загрязнения, вызванную прилипанием частиц катализатора в промывочной воде к внутренним частям волокнистого коагулятора. Между тем, достигается комплексная очистка отработанной жидкости и отработанного газа, образующихся при регенерации устройства очистки, и рекуперация остаточного тепла очищенной промывочной воды, чтобы реализовать почти нулевой сброс загрязняющих веществ, почти нулевое количество отходов и эффективное использование тепла.
2) В настоящем изобретении используются функции сепарирующей среды в виде гранулированного слоя в сепараторе с псевдоожиженным слоем при просеивании, улавливании и адсорбции частиц и парафиномасляных веществ в воде для постепенного снижения содержания твердого вещества и содержания масла в воде с глубиной фильтрующего слоя. Впоследствии гидрофильно-гидрофобное волокно в волокнистом коагуляторе используется для физического разрушения эмульсии для достижения цели глубокой сепарации масла и воды. По сравнению с мембранной фильтрацией и прецизионной фильтрацией, для выполнения этого способа требуется простое оборудование, небольшие капиталовложения, низкое энергопотребление, легкая регенерация сепарирующей среды, длительный непрерывный рабочий цикл и низкие затраты на техническое обслуживание. Способ обладает отличным эффектом сепарации частиц катализатора и парафиномасляных веществ в промывочной воде благодаря простому процессу сепарации. Он устраняет недостатки существующего процесса, в том числе легкое засорение сепарационного оборудования, необходимость частой очистки, короткий цикл работы оборудования и неполное удаление парафиномасляных веществ и твердых частиц из воды.
3) Настоящее изобретение использует процесс в псевдоожиженном слое для регенерации сепарирующей среды и одновременно усиливает эффект регенерации среды за счет циклонного сдвига верхнего трехфазного сепаратора. Гидрофильно-гидрофобное волокно в коагуляторе используется для сепарации воды и масла, которые затем удаляются. Способ подходит для очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, имеющей высокое содержание масла.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи предоставлены для дальнейшего понимания изобретения. Они составляют часть описания только для дальнейшего пояснения изобретения без его ограничения.
Фиг. 1 изображает схематический вид, показывающий конструкцию устройства для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Фиг. 2 изображает схематический вид, показывающий конструкцию системы сепарации в псевдоожиженном слое и волокнистого коагулятора в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Фиг. 3 изображает схематический вид, показывающий блок-схему процесса обработки устройства для очистки промывочной воды, сбрасывающего отработанную воду в установку очистки отработанной воды, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Фиг. 4 изображает схематический вид, показывающий конструкцию сепаратора с псевдоожиженным слоем в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Фиг. 5 изображает схематический вид, показывающий конструкцию коагулятора в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Фиг. 6 изображает схему, показывающую электрическое соединение между сепаратором с псевдоожиженным слоем в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, и промышленным управляющим компьютером, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Номера позиций на чертежах описываются следующим образом:
1-1. Охлаждающая колонна; 1-2. Водопромывная колонна; 1-3. Сепаратор с псевдоожиженным слоем; 1-4. Волокнистый коагулятор; 1-5. Буферный отстойный резервуар; 1-6. Бак циклонного обезвоживания; 1-7. Трубопровод азота/пара; 1-8. Трубопровод промывочной воды; 1-9. Промышленный управляющий компьютер; 1-10. Датчик перепада давления; 1-11. Напорный фильтр; 1. Впускное отверстие; 2. Выпускное отверстие; 3. Дренажное отверстие; 4. Отверстие сброса; 2-1. Впускной клапан; 2-2. Выпускной клапан; 2-3. Дренажный клапан; 2-4. Клапан сброса; 2-5. Клапан доступа азота/пара; 2-6. Клапан обратной промывки; 3-1. Маслоуловитель; 3-2. Бассейн воздушной флотации; 3-3. Биохимическая установка; 3-4. Биологический аэрируемый фильтр; 3-5. Установка песочной фильтрации; 4-1. Корпус сепаратора с псевдоожиженным слоем; 4-2. Гранулированный слой; 4-3. Перегородка; 4-4. Распределитель жидкости; 4-5. Распределитель питания; 4-6. Стабилизатор потока; 4-7. Трехфазный циклонный сепаратор; 5-1. Корпус волокнистого коагулятора; 5-2. Вход; 5-3. Входной ректификационный распределитель; 5-4. Коагулирующий модуль укрупнения капель масла; 5-5. Модифицированный гофрированный усиленный модуль отстойника; 5-6. Наномодифицированный модуль глубокой сепарации; 5-7. Выход водной фазы; 5-8. Выход масляной фазы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На основе изучения микроскопического движения мелких частиц, контроля структурного совмещения, регулярности агрегации частиц и контроля механизма захвата частицами микродисперсной фазы авторы настоящей заявки разработали технологию сепарации в псевдоожиженном слое, в которой функции столкновения и адсорбции сепарирующей среды, а также функция высокоточного перехвата микроканалами, образованными сепарирующей средой, используются для эффективного удаления мелких частиц и некоторых маслянистых органических веществ, присутствующих в промывочной воде. Микроканальная сепарация отличается от мембранной сепарации. Поскольку микроканалы не являются фиксированными, содержат длинные проходы и имеют большую емкость для загрязняющих веществ, проблемы закупорки загрязняющими веществами можно эффективно избежать. Кроме того, на основе изучения кинетики коагуляции на границе раздела жидкость-жидкость-твердое тело, регуляции структуры потока волоконных каналов и механизмов разрушения эмульсии и удаления масла из усиленной структуры комбинации гидрофильных/гидрофобных волокон, изобретатели разработали технологию коагуляции посредством волокон, в которой функция глубокого разрушения эмульсии высокоэффективного коагуляционного модуля для разрушения эмульсии используется для эффективного удаления наномикронных маслянистых органических веществ, оставшихся в промывочной воде. Кроме того, волокнистый коагулятор может обеспечить проникновение следов взвешенных веществ. Ожидается, что комбинированный процесс двух технологий сепарации, сепарации в псевдоожиженном слое и коагуляции посредством волокон, эффективно решит проблему глубокого удаления масла и твердых частиц из отработанной воды, полученной в результате преобразования метанола в олефины, с которыми сталкивается существующая технология.
В первом аспекте настоящего изобретения предложено устройство для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, содержащее охлаждающую колонну, в которой выпускное отверстие в верхней части охлаждающей колонны соединено с водопромывной колонной; при этом нижняя часть водопромывной колонны соединена с верхней частью системы сепарации с псевдоожиженным слоем через центробежный насос; при этом нижняя часть системы сепарации с псевдоожиженным слоем соединена с системой волокнистого коагулятора, и при этом буферный отстойный резервуар дополнительно соединен с боковой стенкой системы сепарации с псевдоожиженным слоем в его верхней части.
В настоящем изобретении система сепарации с псевдоожиженным слоем содержит несколько сепараторов с псевдоожиженным слоем, расположенных параллельно, при этом впускное отверстие расположено в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем; выпускное отверстие расположено в нижней части сепаратора с псевдоожиженным слоем; и дренажное отверстие и отверстие сброса расположены на боковой стенке сепаратора с псевдоожиженным слоем вблизи верхней части; при этом нижняя часть водопромывной колонны соединена с каждым впускным отверстием через центробежный насос; при этом все дренажные отверстия соединены с общим трубопроводом G1, который затем соединен с буферным отстойным резервуаром; при этом все отверстия сброса соединены с общим трубопроводом G2, который затем соединен с баком циклонного обезвоживания; при этом дно бака циклонного обезвоживания соединено с трубопроводом G1; при этом выпускное отверстие каждого сепаратора с псевдоожиженным слоем в нижней части соединено с трубопроводом G3; при этом трубопроводы G3 соединены с общим трубопроводом G4; при этом другой конец трубопровода G4 соединен с системой волокнистого коагулятора; при этом к каждому из трубопроводов G3 подсоединены трубопровод азота/пара и трубопровод промывочной воды.
В настоящем изобретении каждое впускное отверстие имеет впускной клапан; каждое выпускное отверстие имеет выпускной клапан; каждое дренажное отверстие имеет дренажный клапан; и каждое отверстие сброса имеет клапан сброса; клапан доступа азота/пара, расположенный в месте соединения между трубопроводом азота/пара и каждым трубопроводом G3; и клапан обратной промывки, расположенный в месте соединения между трубопроводом промывочной воды и каждым трубопроводом G3.
В настоящем изобретении сепаратор с псевдоожиженным слоем содержит корпус, при этом впускное отверстие расположено в верхней части корпуса сепаратора с псевдоожиженным слоем; выпускное отверстие расположено в нижней части корпуса сепаратора с псевдоожиженным слоем; дренажное отверстие расположено на боковой стенке корпуса сепаратора с псевдоожиженным слоем в его верхней части; и отверстие сброса расположено в верхней части корпуса сепаратора с псевдоожиженным слоем; при этом в корпусе сепаратора с псевдоожиженным слоем последовательно сверху вниз расположены трехфазный циклонный сепаратор, распределитель питания, гранулированный слой и разделительная пластина; при этом внутри выпускного отверстия расположен стабилизатор потока; при этом вход трехфазного циклонного сепаратора соединен с впускным отверстием; при этом дренажное отверстие соединено с боковой поверхностью трехфазного циклонного сепаратора; и при этом на верхней поверхности разделительной пластины расположен распределитель жидкости. Система волокнистого коагулятора содержит несколько волокнистых коагуляторов, расположенных параллельно, при этом впускное отверстие расположено на левом конце волокнистого коагулятора; и выпускное отверстие для масляной фазы и выпускное отверстие для водной фазы расположены, соответственно, вверху и внизу волокнистого коагулятора, с правой стороны; при этом другой конец трубопровода G4 соединен с впускным отверстием через трубопровод G5; и при этом каждое выпускное отверстие для масляной фазы соединено с трубопроводом G1 через трубопровод G6.
В настоящем изобретении волокнистый коагулятор содержит корпус, в котором впускное отверстие расположено на левом конце; а выпускное отверстие для масляной фазы и выпускное отверстие для водной фазы расположены, соответственно, вверху и внизу корпуса волокнистого коагулятора, с правой стороны; при этом в корпусе коагулятора установлены последовательно. слева направо, входной ректификационный распределитель, коагулирующий модуль укрупнения капель масла, модифицированный гофрированный усиленный модуль отстойника и наномодифицированный модуль глубокой сепарации.
В настоящем изобретении устройство дополнительно содержит промышленный управляющий компьютер, в котором впускной клапан, выпускной клапан, дренажной клапан, клапан сброса, клапан доступа азота/пара и клапан обратной промывки являются электромагнитными клапанами, при этом впускной клапан, выпускной клапан, дренажной клапан, клапан сброса, клапан доступа азота/пара и клапан обратной промывки электрически соединены с промышленным управляющим компьютером через токопроводящие провода; при этом на гранулированном слое дополнительно установлен датчик перепада давления; при этом датчик перепада давления электрически соединен с промышленным управляющим компьютером через токопроводящий провод.
Во втором аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, причем указанное выше устройство для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины используется в способе, при этом способ включает следующие этапы:
Этап 1: включение источника питания и установление значения перепада давления на фильтре и времени регенерации сепаратора с псевдоожиженным слоем с помощью промышленного управляющего компьютера;
Этап 2: открытие впускного и выпускного клапанов для обеспечения нормальной работы устройства, при этом промывочная вода втягивается из нижней части водопромывной колонны через центробежный насос и поступает в сепаратор с псевдоожиженным слоем через впускное отверстие в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем, в котором промывочная вода направляется в гранулированный слой через распределитель питания, при этом после отделения промывочной воды гранулированным слоем она проходит через распределитель жидкости на разделительной пластине, проходит через стабилизатор потока, и направляется в волокнистый коагулятор из выпускного отверстия на дне сепаратора с псевдоожиженным слоем, при этом промывочная вода поступает в волокнистый коагулятор через впускное отверстие волокнистого коагулятора, в котором промывочная вода последовательно проходит через входной ректификационный распределитель и коагулирующий модуль укрупнения капель масла, модифицированный гофрированный усиленный модуль отстойника и наномодифицированный модуль глубокой сепарации, так что эмульгированные капли масла, оставшиеся в промывочной воде, на выходе из псевдоожиженного слоя подвергаются адгезии к гидрофильно-гидрофобному волокну, столкновению, росту и разделению для обеспечения постепенного перемещения капель масла к верхнему слою масла и быстрого опускания капель воды, при этом прозрачный раствор промывочной воды выводится из выпускного отверстия для водной фазы и направляется в ребойлер под колонной ректификации пропилена устройства для сепарации олефинов в качестве источника тепла для частичной рекуперации остаточного тепла промывочной воды, при этом после теплообмена прозрачный раствор подвергается дальнейшему теплообмену через воздухоохладитель и теплообменник промывочной воды, и возвращается в водопромывную колонну, при этом отходящее масло сбрасывается из выпускного отверстия для масляной фазы в буферный отстойный резервуар для достижения цели сепарации масла и воды, при этом значения датчика перепада давления сепаратора с псевдоожиженным слоем контролируются в режиме реального времени во время нормальной работы устройства;
Этап 3: запуск операции регенерации, когда на фильтре датчиком перепада давления определено установленное значение перепада давления, при этом впускной клапан и выпускной клапан закрываются; дренажный клапан, клапан сброса, клапан обратной промывки и клапан доступа азота/пара открываются, при этом направление промывочной воды для поступления в сепаратор с псевдоожиженным слоем из выпускного отверстия изменяется, и одновременно азот смешивается с промывочной водой, которая затем направляется через гранулированный слой снизу вверх, чтобы довести гранулированный слой до состояния кипения, так что мелкий порошок катализатора и парафиномасляные органические вещества, прилипшие к сепарирующей среде, высвобождаются, тем самым очищая и регенерируя среду, при этом разделяющая среда и загрязняющие вещества вводятся в трехфазный циклонный сепаратор в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем, чтобы обеспечить очистку частиц среды в циклонном поле, усилить регенерацию среды и одновременно извлечь частицы среды, при этом загрязняющие вещества выводятся из дренажного отверстия на боковой поверхности устройства вместе с жидкой фазой, а азот выводится из выпускного отверстия в верхней части; и
Этап 4: закрытие дренажного клапана, клапана сброса, клапана обратной промывки и клапана доступа азота/пара, и открытие впускного клапана и выпускного клапана по достижении установленного времени регенерации, чтобы устройство продолжало нормально работать; и вышеуказанные этапы повторяются циклами.
В настоящем изобретении на этапе 1 значение перепада давления на фильтре устанавливают равным 0,1-0,4 МПа, предпочтительно 0,3 МПа; время операции регенерации устанавливают на 20-60 минут, предпочтительно на 40 минут; а точность сепарации катализатора в промывочной воде устанавливают D85 = 0,1 мкм.
В настоящем изобретении содержание частиц катализатора в промывочной воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, составляет 100-500 мг/л; средний диаметр твердых частиц катализатора составляет 0,5-5 мкм; содержание масла 200-1000 мг/л.
Теперь будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 изображает схематический вид, показывающий конструкцию устройства для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1, устройство содержит охлаждающую колонну 1-1, при этом выпускное отверстие в верхней части охлаждающей колонны 1-1 соединено с водопромывной колонной 1-2; при этом нижняя часть водопромывной колонны 1-2 соединена с верхней частью сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем через центробежный насос; при этом нижняя часть сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем соединена с волокнистым коагулятором 1-4, а буферный отстойный резервуар 1-5 дополнительно соединен с боковой стенкой сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем в местоположении вблизи верхней части. Дно буферного отстойного резервуара 1-5 соединено с напорным фильтром 1-11 через центробежный насос. Газообразный продукт реакции поступает в охлаждающую колонну 1-1 через его впускное отверстие. Охлаждающая вода отводится из выпускного отверстия охлаждающей колонны 1-1 с помощью центробежного насоса. Остаточное тепло, вырабатываемое волокнистым коагулятором 1-4, рекуперируется и возвращается в охлаждающую колонну 1-2. Верхний продукт из водопромывной колонны 1-2 направляется на отделение олефинов. Верхние продукты из буферного отстойного резервуара 1-5 и волокнистого коагулятора 1-4 направляются на переработку масла путем тонкой очистки. Катализатор, полученный напорным фильтром 1-11, извлекается.
Фиг. 2 изображает схематический вид, показывающий систему сепарации в псевдоожиженном слое и коагуляции посредством волокон в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 2, система сепарации в псевдоожиженном слое содержит несколько (всего m, где m больше или равно 2) сепараторов 1-3 с псевдоожиженным слоем, расположенных параллельно, при этом впускное отверстие расположено в верхней части сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем; выпускное отверстие расположено в нижней части сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем; и дренажное отверстие и отверстие сброса расположены на боковой стенке сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем вблизи верхней части; при этом нижняя часть водопромывной колонны соединена с каждым впускным отверстием через центробежный насос; при этом все дренажные отверстия соединены с общим трубопроводом G1, который затем соединен с буферным отстойным резервуаром 1-5; при этом все выпускные отверстия соединены с общим трубопроводом G2, который затем соединен с баком 1-6 циклонного обезвоживания; причем нижняя часть бака 1-6 циклонного обезвоживания дополнительно соединена с трубопроводом G1; при этом выпускное отверстие каждого сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем внизу соединено с трубопроводом G3; при этом трубопроводы G3 соединены с общим трубопроводом G4; при этом другой конец трубопровода G4 соединен с системой волокнистого коагулятора; при этом трубопровод 1-7 азота/пара и трубопровод 1-8 промывочной воды соединены с каждым из трубопроводов G3; при этом каждое впускное отверстие имеет впускной клапан 2-1; каждое выпускное отверстие имеет выпускной клапан 2-2; каждое дренажное отверстие имеет дренажный клапан 2-3; и каждое отверстие сброса имеет клапан 2-4 сброса; клапан 2-5 доступа азота/пара, расположенный в месте соединения между трубопроводом 1-7 азота/пара и каждым трубопроводом G3; и клапан 2-6 обратной промывки, расположенный в месте соединения между трубопроводом 1-8 промывочной воды и каждым трубопроводом G3.
Система волокнистого коагулятора содержит несколько (всего n, где n больше или равно 2) волокнистых коагуляторов 1-4, расположенных параллельно, причем впускное отверстие расположено на левом конце волокнистого коагулятора 1-4; а выпускное отверстие для масляной фазы и выпускное отверстие для водной фазы расположены, соответственно, вверху и внизу волокнистого коагулятора, с правой стороны; при этом другой конец трубопровода G4 соединен с впускным отверстием через трубопровод G5; и при этом каждое выпускное отверстие для масляной фазы соединено с трубопроводом G1 через трубопровод G6.
Неочищенная промывочная вода вводится через впускной клапан 2-1; азот/пар вводится через клапан 2-5 доступа азота/пара; и промывочная вода вводится через клапан 2-6 обратной промывки. Смешанный отработанный газ из верхней части бака 1-6 циклонного обезвоживания поступает в горелку; прозрачный раствор промывочной воды со дна волокнистых коагуляторов 1-4 возвращается в колонну; взвесь катализатора со дна буферного отстойного резервуара 1-5 направляется для напорной фильтрации; а маслянистые органические вещества с боковой стенки направляют на переработку путем тонкой очистки.
Фиг. 3 представляет собой схематический вид, показывающий блок-схему обработки устройства для очистки промывочной воды, сбрасывающего отработанную воду в установку очистки отработанной воды, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 3, средний расход отработанной воды, сбрасываемой с устройства для очистки промывочной воды в установку очистки отработанной воды, составляет 3 т/ч. Отработанную воду с устройства для очистки промывочной воды сначала направляют в масляную ловушку 3-1, в которой предварительно происходит отделение взвешенных веществ и масла от отработанной воды благодаря разности удельных весов взвешенных веществ, масла и воды. Отработанную воду, очищенную масляной ловушкой 3-1, направляют в бассейн 3-2 воздушной флотации, в котором взвешенные флокулы и капли масла в сточных водах далее осаждаются в виде хлопьев и растут, а вместе с пузырьками, выделяемыми аэрируемой водой, образуют крупные флокулы, которые поднимаются к поверхности воды под действием плавучести и подъема воды, тем самым дополнительно разделяя масло и твердые частицы в отработанной воде. После обработки воздушной флотацией отработанную воду направляют в биохимическую установку 3-3, в которой вещества ХПК (химическая потребность в кислороде), аммиачный азот, масло/жир и т.п. удаляют из отработанной воды путем микробного разложения. Затем отработанную воду направляют в биологический аэрируемый фильтр 3-4, в котором вещества ХПК, аммиачный азот, масла/жиры, взвешенные вещества и т.п. дополнительно удаляют из отработанной воды посредством функции окислительного разложения биопленки на поверхности фильтрующего материала и функции перехвата фильтрующего материала в фильтровальном резервуаре. В завершение отработанную воду направляют на установку 3-5 песочной фильтрации для глубокого удаления взвешенных веществ из отработанной воды, после чего воду сливают или используют повторно. Шлам отводят из днищ масляных ловушек 3-1, бассейна 3-2 воздушной флотации, биохимической установки 3-3, биологического аэрируемого фильтра 3-4 и установки 3-5 песочной фильтрации.
Фиг. 4 изображает схематический вид, показывающий конструкцию сепаратора с псевдоожиженным слоем в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 4, сепаратор с псевдоожиженным слоем содержит корпус 4-1, причем корпус 1-4 сепаратора с псевдоожиженным слоем имеет впускное отверстие 1 в верхней части, выпускное отверстие 2 в нижней части, дренажное отверстие 3 на боковой стенке в местоположение сверху и отверстие 4 сброса в верхней части. Последовательно сверху вниз в корпусе сепаратора с псевдоожиженным слоем расположены трехфазный циклонный сепаратор 4-7, распределитель 4-5 питания, гранулированный слой 4-2 и разделительная пластина 4-3. Внутри выпускного отверстия 2 расположен стабилизатор потока 4-6. Вход трехфазного циклонного сепаратора 4-7 соединен с впускным отверстием 1. Дренажное отверстие 3 соединено с боковой поверхностью трехфазного циклонного сепаратора 4-7. Распределитель 4-4 жидкости расположен на верхней поверхности разделительной пластины 4-3.
Фиг. 5 изображает схематический вид, показывающий конструкцию коагулятора в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 5, волокнистый коагулятор содержит корпус 5-1, при этом впускное отверстие 5-2 расположено на левом конце корпуса 5-1 волокнистого коагулятора; выпускное отверстие 5-8 для масляной фазы и выпускное отверстие 5-7 для водной фазы, расположенные, соответственно, в верхней части и в нижней части, с правой стороны. Корпус 5-1 коагулятора имеет, последовательно слева направо, входной ректификационный распределитель 5-3, коагулирующий модуль 5-4 укрупнения капель масла, модифицированный гофрированный усиленный модуль 5-5 отстойника и наномодифицированный модуль 5-6 глубокой сепарации.
Фиг. 6 изображает схему, показывающую электрическое соединение между сепаратором с псевдоожиженным слоем в устройстве для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, и промышленным управляющим компьютером, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 6, впускной клапан 2-1, выпускной клапан 2-2, дренажный клапан 2-3, клапан 2-4 сброса, клапан 2-5 доступа азота/пара и клапан 2-6 обратной промывки представляют собой электромагнитные клапаны, и они все электрически соединены с промышленным управляющим компьютером 1-9 проводами. На гранулированном слое дополнительно установлен датчик 1-10 перепада давления. Датчик 1-10 перепада давления электрически соединен с промышленным управляющим компьютером 1-9 посредством токопроводящего провода.
Принцип работы устройства для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в соответствии с настоящим изобретением заключается в следующем:
При нормальной работе устройства впускной клапан 2-1 и выпускной клапан 2-2 открывают, а дренажный клапан 2-3, клапан 2-4 сброса, клапан 2- 6 обратной промывки и клапан 2-5 доступа азота/пара закрывают.Промывочную воду отбирают из нижней части водопромывной колонны 1-2 через центробежный насос, подают в сепаратор 1-3 с псевдоожиженным слоем через впускное отверстие 1 в верхней части сепаратора 1-3, пропускают через гранулированный слой сверху вниз, тем самым фильтруя промывочную воду, используемую в процессе преобразования метанола в олефины, для удаления твердых частиц, свободного масла и диспергированного масла в воде. Первично очищенную промывочную воду выпускают из выпускного отверстия 2 в нижней части и направляют в несколько волокнистых коагуляторов 1-4, соединенных параллельно, для вторичной глубокой очистки. Водную фазу, очищенную в псевдоожиженном слое, подвергают физическому разрушению эмульсии гидрофильно-гидрофобным волокном в волокнистом коагуляторе 1-4 для достижения сепарации масла и воды. Прозрачный раствор промывочной воды выводят из выпускного отверстия 5-7 для водной фазы в нижней части волокнистого коагулятора и в качестве источника тепла направляют в ребойлер под колонной ректификации пропилена устройства для сепарации олефинов для частичной рекуперации остаточного тепла промывочной воды. После теплообмена ее подвергают дальнейшему теплообмену через воздухоохладитель и теплообменник промывочной воды, а затем возвращают в водопромывную колонну. Отходящее масло выводят из выпускного отверстия 5-8 для масляной фазы в верхней части волокнистого коагулятора 1-4. Когда сепараторы 1-3 с псевдоожиженным слоем работают непрерывно до тех пор, пока разность давлений не возрастет до 0,3 МПа, указанные несколько сепараторов с псевдоожиженным слоем по очереди переключают в режим обратной промывки. Во время обратной промывки впускной клапан 2-1 и выпускной клапан 2-2 соответствующего сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем закрывают, а дренажный клапан 2-3, клапан 2-4 сброса, клапан 2-5 доступа азота/пара и клапан 2-6 обратной промывки открывают. Неочищенную промывочную воду и азот подают для доведения гранулированного слоя в сепараторе до состояния кипения, так что загрязняющие вещества, перехваченные и адсорбированные в гранулированном слое, высвобождаются, тем самым достигается регенерация сепарирующей среды. Взвесь загрязняющих веществ, образующуюся при регенерации, сбрасывают из дренажного отверстия 3 и направляют в буферный отстойный резервуар 1-5 для сепарации масла и воды отстаиванием. Верхний продукт в виде масляной фазы в буферном отстойном резервуаре 1-5 направляют в систему очистки отходящего масла для повторного использования, а нижний продукт в виде взвеси катализатора направляют в установку напорной фильтрации для обработки напорной фильтрацией для извлечения катализатора, тем самым добиваясь почти нулевого уровня захоронения отходов. Отработанную воду, содержащую следовые количества масла и твердых частиц, полученную установкой напорной фильтрации, сбрасывают в очистные сооружения. После удаления из отработанной воды органического вещества и взвешенных веществ, воду, доведенную до норматива, сбрасывают в окружающую среду или используют повторно. Смешанный отработанный газ выводят через выпускное отверстие 4 и направляют в горелку после удаления из него воды баком 1-6 циклонного обезвоживания. Газообразные органические вещества, уносимые смешанными отработанными газами из процесса регенерации в псевдоожиженном слое, сжигают для достижения почти нулевого сброса загрязняющих веществ. Поскольку волокнистый коагулятор работает непрерывно, отходящее масло также направляют в буферный отстойный резервуар 1-5 через верхнее выпускное отверстие 5-8 для масляной фазы для отстаивания, а затем направляют вместе с отходящим маслом, образующимся при регенерации псевдоожиженного слоя, в систему очистки отходящего масла.
Принцип работы сепаратора с псевдоожиженным слоем, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, заключается в следующем:
Во время нормальной работы промывочную воду отбирают из нижней части водопромывной колонны 1-2 центробежным насосом, подают в сепаратор 1-3 с псевдоожиженным слоем через впускное отверстие 1 в верхней части сепаратора 1-3 с псевдоожиженным слоем и направляют на гранулированный слой через распределитель 4-5 питания. После сепарации гранулированным слоем 4-2 промывочную воду пропускают через распределитель 4-4 жидкости на разделительной пластине 4-3 и направляют в волокнистый коагулятор 1-4 из выпускного отверстия в нижней части после прохождения через стабилизатор 4-6 потока. После переключения устройства в режим обратной промывки впускной клапан 2-1 и выпускной клапан 2-2 закрывают, а дренажный клапан 2-3, клапан 2-4 сброса, клапан 2-5 доступа азота/пара и клапан 2-6 обратной промывки открывают. Затем промывочную воду подают в сепаратор 1-3 с псевдоожиженным слоем из выпускного отверстия 2, и одновременно азот подмешивают в промывочную воду. Промывочную воду пропускают через гранулированный слой снизу вверх, доводя слой до кипения. Мелкий порошок катализатора и органическое парафиномасляное вещество, прилипшее к сепарирующей среде, высвобождают, тем самым очищая и регенерируя среду. Сепарирующую среду и загрязняющие вещества подают в трехфазный циклонный сепаратор 4-7 в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем, так что частицы среды промываются в циклонном поле, усиливается регенерация среды и одновременно извлекаются частицы среды. Загрязняющие вещества выводят из дренажного отверстия 3 на боковой поверхности устройства вместе с жидкой фазой, а азот из отверстия 4 в верхней части.
Сепаратор с псевдоожиженным слоем, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, оснащен промышленным управляющим компьютером, при этом значение перепада давления (падение давления при фильтрации) устанавливают на промышленном управляющем компьютере. Когда падение давления при фильтрации достигает установленного значения, сепаратор с псевдоожиженным слоем может автоматически переключаться в режим регенерации для очистки и регенерации сепарирующей среды. Промышленный управляющий компьютер обеспечивает сепаратору с псевдоожиженным слоем возможность осуществлять фильтрацию промывочной воды и эффективную регенерацию сепарирующей среды без ручного управления. В качестве примера промышленного управляющего компьютера можно использовать промышленный управляющий компьютер Siemens S7-300. Его интерфейс управления показан на Фиг. 6. Основная функция промышленного управляющего компьютера заключается в управлении открытием и закрытием впускного клапана 2-1, выпускного клапана 2-2, дренажного клапана 2-3, клапана 2-4 сброса, клапана 2-5 доступа азота/пара, клапана 2-6 обратной промывки каждого сепаратора с псевдоожиженным слоем для выполнения переключения между различными состояниями для достижения цели автоматического управления. В частности, он контролирует открытое/закрытое состояние каждого клапана и данные в режиме реального времени о перепаде давления фильтрации в сепараторе с псевдоожиженным слоем. На основе обратной связи между данными перепада давления в реальном времени и установленным верхним пределом перепада давления шесть основных клапанов выполняют операцию открытия/закрытия в соответствии с заданной системой логикой для достижения цели переключения в режиме онлайн между состоянием фильтрации и состоянием обратной промывки псевдоожиженного слоя. При нормальной работе сепаратора с псевдоожиженным слоем для фильтрации впускной клапан 2-1 и выпускной клапан 2-2 находятся в открытом состоянии. Когда падение давления фильтрации достигает установленного значения, устройство переключается в режим обратной промывки. В частности, впускной клапан 2-1 и выпускной клапан 2-2 закрываются последовательно. Затем одновременно открываются дренажный клапан 2-3 и клапан 2-4 сброса, а также одновременно открываются клапан 2-6 обратной промывки и клапан 2-5 доступа азота/пара. В отличие от того, что описано ранее, промывочная вода поступает в сепаратор с псевдоожиженным слоем из выпускного отверстия 2. Одновременно с промывочной водой подмешивается азот. Промывочная вода проходит через гранулированный слой снизу вверх, активируя работу устройства регенерации сепарирующей среды. Когда продолжительность операции регенерации достигает установленного значения, клапан 2-6 обратной промывки и клапан 2-5 доступа азота/пара закрываются одновременно, а дренажный клапан 2-3 и клапан 2-4 сброса закрываются также одновременно. Затем последовательно открываются выпускной клапан 2-2 и впускной клапан 2-1. Таким образом, сепаратор с псевдоожиженным слоем снова переходит в обычный режим фильтрации. В соответствии с настоящим изобретением, когда падение давления фильтрации достигает установленного значения 0,3 МПа, устройство переключается на операцию обратной промывки.
Циклонное сдвиговое действие, обеспечиваемое трехфазным циклонным сепаратором 4-7 в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем во время регенерации сепаратора с псевдоожиженным слоем, усиливает эффект регенерации сепарирующей среды и одновременно помогает достичь извлечения частиц среды. В качестве сепарирующей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем используют антрацит, угольные шарики и другие фильтрующие материалы, способные удалять масло и твердые частицы. Они проявляют хороший эффект при адсорбции и улавливании частиц катализатора, свободного масла и диспергированного масла в промывочной воде.
Принцип работы волокнистого коагулятора, в соответствии с настоящим изобретением, заключается в следующем:
При нормальной работе промывочную воду подают в волокнистый коагулятор через впускное отверстие 5-2 волокнистого коагулятора, пропускают через входной ректификационный распределитель 5-3, а затем последовательно подают в коагулирующий модуль 5-4 укрупнения капель масла, модифицированный гофрированный усиленный модуль 5-5 отстойника и наномодифицированный модуль 5-6 глубокой сепарации, так что эмульгированные капли масла, оставшиеся в промывочной воде на выходе из кипящего слоя, подвергаются адгезии к гидрофильно-гидрофобному волокну, столкновению, росту и разделению, обеспечивающему постепенное перемещение капель масла к верхнему слою масла и быстрому опусканию капель воды. Прозрачный раствор промывочной воды выпускают из выпускного отверстия 5-7 для водной фазы и возвращают в систему теплообмена циркуляции промывочной воды. Отходящее масло сбрасывают из выпускного отверстия 5-8 для масляной фазы в буферный отстойный резервуар для сепарации масла и воды.
Корпус 5-1 волокнистого коагулятора, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой горизонтальный круглый резервуар или горизонтальный прямоугольный резервуар. В выпускном отверстии 5-7 для водной фазы происходит непрерывный сброс, а в выпускном отверстии 5-8 для масляной фазы происходит прерывистый сброс или непрерывный сброс небольшого потока. Коагулирующий модуль укрупнения капель масла состоит из уплотненного слоя, образованного твердым материалом с липофильной поверхностью. Капли масла в воде могут прилипать к поверхности плотного слоя и постепенно скапливаться в крупные капли масла, что ускоряет их сепарацию. В качестве модифицированного гофрированного армированного модуля отстойника используется гофрированная отражательная пластина с липофильной поверхностью. Капли масла собираются на вершине гофра отражательной пластины и поднимаются к слою масла. Капли воды собираются на вогнутой части отражательной пластины, сливаются, растут вверх и затем быстро тонут. Наномодифицированный модуль 5-6 глубокой сепарации, который является основным узлом волокнистого коагулятора, использует коагуляционный модуль, изготовленный из органического полимерного материала, в основном из нейлона, стекла, тефлона или металлической ваты. Материал сплетен в форме буквы Ω. Эмульгированное масло в промывочной воде можно быстро и эффективно отделить.
При реализации способа, в соответствии с настоящим изобретением, после сепарации псевдоожиженным слоем содержание взвешенных веществ в промывочной воде снижается до 20 мг/л и менее, а содержание масла снижается до 150 мг/л или менее. После глубокой очистки волокнистым коагулятором содержание масла в промывочной воде падает до 30 мг/л или менее.
ПРИМЕРЫ
Настоящее изобретение будет дополнительно проиллюстрировано со ссылкой на следующие конкретные примеры. Тем не менее, следует понимать, что эти примеры предназначены только для иллюстрации настоящего изобретения без ограничения объема настоящего изобретения. Экспериментальные способы в следующих примерах, для которых не указаны конкретные условия, обычно проводят в обычных условиях или в условиях, предложенных изготовителями. Если не указано иное, все части представляют собой части по массе, а все проценты представляют собой проценты по массе.
Пример 1:
В процессе преобразования метанола в олефины с производительностью 1,8 миллиона тонн в год для глубокой очистки промывочной воды, содержащей твердый катализатор и парафиномасляные вещества применяют устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, для достижения цели эффективной сепарации твердых частиц и парафиномасляных веществ из промывочной воды. Параметры эксперимента и эффекты следующие:
1. Свойства материала и способы обработки
Промывочная вода, используемая в процессе преобразования метанола в олефины, представляла собой двухфазную смесь жидкость-твердое вещество. Вода содержала твердые частицы катализатора и масло. Основными компонентами масло были высококонцентрированные ароматические углеводороды, устойчивые к деградации. Рабочая температура составляла 90°С. Содержание отработанного катализатора 100-500 мг/л, средний размер частиц 2 мкм. Содержание масло 200-1000 мг/л.
Что касается изучаемого процесса преобразования метанола в олефины производительностью 1,8 млн., то основные меры, принимаемые в настоящее время в предшествующем уровне техники, включают непрерывный сброс промывочной воды с расходом 160 т/ч, пополнение пресной воды для балансировки содержания твердых частиц и содержания масло в промывочной воде, а также непрерывное введение ксилола для облегчения осаждения катализатора и органического вещества на масляной основе и устранения вызываемой ими закупорки. Хотя такие меры могут уменьшить закупорку водной системы, используемой для преобразования метанола в олефины, потребление воды велико, а экономика процесса оставляет желать лучшего. Кроме того, увеличивается нагрузка на установку для отгонки легких веществ в сточных водах и на очистные сооружения, расположенные ниже по потоку, при этом тепло сбрасываемой отработанной воды трудно использовать. Например, если промывочная вода сбрасывается при температуре 90°С, то при ее охлаждении до температуры окружающей среды 25°С потери тепла 1 т отработанной воды составляют около 270 МДж. При расходе промывочной воды 160 т/ч суточные теплопотери составляют 1036800 МДж, что эквивалентно 35,4 т условного угля/сут. Поэтому принимаемые в настоящее время меры невыгодны с точки зрения безопасности, защиты окружающей среды и экономии.
2. Устройство для очистки промывочной воды
Устройство для очистки промывочной воды представляло собой устройство, содержащее последовательно соединенные сепаратор с псевдоожиженным слоем и волокнистый коагулятор. Сепаратор с псевдоожиженным слоем имел диаметр 300 мм и высоту 1500 мм. Сверху был установлен трехфазный циклонный сепаратор. Разделяющей средой служил фильтрующий материал из частиц антрацита размером 0,5-1 мм. Высота слоя составляла 1300 мм. Производительность одного фильтра составляла 1 м3/ч. Волокнистый коагулятор представлял собой горизонтальный сосуд. Впускное отверстие для воды, выпускное отверстие для воды и выпускное отверстие для масла были оборудованы смотровыми стеклами. Масло сбрасывалась периодически или непрерывно с небольшим расходом из выпускного отверстия для масляной фазы. Воду непрерывно сбрасывали из выпускного отверстия для водной фазы. В дне коагулятора было выполнено дренажное отверстие
3. Процесс реализации
Как показано на Фиг. 2, промывочная вода, используемая в процессе преобразования метанола в олефины, содержащая катализатор и парафиномасляные вещества, направлялась в сепаратор с псевдоожиженным слоем с помощью центробежного насоса для удаления частиц катализатора, свободного масла и диспергированного масла, а затем поступала в волокнистый коагулятор для глубокого удаления эмульгированного масла в промывочной воде. После непрерывной работы сепаратора с псевдоожиженным слоем до тех пор, пока перепад давления не достиг 0,3 МПа, его перевели на режим обратной промывки. Регенерационная жидкость из псевдоожиженного слоя направлялась в буферный отстойный резервуар для отделения масла от воды. Верхнюю масляную фазу вместе с отходящим маслом из коагулятора направляли в систему очистки отходящего масла. Нижний слой взвеси катализатора направляли в установку напорной фильтрации для обработки фильтрацией под давлением для извлечения катализатора. Отработанная вода, образовавшаяся в установке напорной фильтрации, направлялась на очистные сооружения.
4. Анализ результатов
При использовании процесса очистки, сочетающего сепарацию в псевдоожиженном слое и коагуляцию посредством волокон, содержание твердых веществ в промывочной воде было снижено со 100-500 мг/л до 20 мг/л или менее, а содержание масла - с 200-1000 мг/л до 30 мг/л или менее. В испытаниях после 1000 часов непрерывной работы сепаратора с псевдоожиженным слоем, который промывался 50 раз для регенерации, первоначальный эффект сепарации все еще сохранялся, а эффективность сепарации превышала 90%.
5. Технические эффекты
В последние годы в процессе очистки отработанной воды, использованной в процессе преобразования метанола в олефины, постепенно стали применяться микроциклонная сепарация, сепарация с металлическими мембранами, сепарация с керамическими мембранами и рукавная фильтрация. На основании отечественных полевых исследований авторы настоящей заявки обнаружили, что все вышеперечисленные способы имеют определенные недостатки. Таким образом, очистка отработанной воды, использованной в процессе преобразования метанола в олефины, всегда была большой проблемой, которую трудно решить в отрасли МТО. Микроциклоны и металлические мембраны используются более чем в 10 комплектах оборудования МТО. Эти два устройства, как правило, работают последовательно, при этом микроциклон используется для первичной сепарации, а металлическая мембрана - для глубокой очистки. Погрешность сепарации микроциклонного сепаратора низкая. Он показывает хороший эффект сепарации только для частиц размером более 3 микрон и с трудом отделяет частицы размером менее 3 микрон. Из-за проблемы загрязнения мембраны при микрофильтрации с металлическими мембранами поток через мембрану будет снижен до 20% или менее от нормального потока через мембрану в течение одного месяца работы, что затрудняет нормальную работу. На некоторых заводах МТО при техническом переоснащении добавляются керамические мембраны и рукавные фильтры. Керамические мембраны эффективны для фильтрации мелких частиц в отработанной воде, использованной в процессе преобразования метанола в олефины, но стоимость оборудования высока, а давление на мембране высокое. Кроме того, постепенно будет возникать проблема закупорки мембранных каналов после эксплуатации больше года. В настоящее время керамические мембраны используются в 3-х комплектах оборудования МТО для очистки отработанной воды. Из-за низкой точности сепарации и короткого срока службы рукавной фильтрации эффективность очистки будет значительно снижена после одного года эксплуатации, и эту проблему необходимо решить путем замены рукавного фильтра. Этот способ используется только на одном заводе МТО.
По сравнению с ранее применявшимися технологиями, технология сепарации в псевдоожиженном слое по эффективности сепарации уступает только технологии сепарации с керамической мембраной. Тем не менее, технология сепарации в псевдоожиженном слое основана на принципе глубокой фильтрации, а фильтрационные каналы образуются за счет накопления рыхлых частиц фильтрующего материала. В результате каналы являются изменчивыми. Загрязнения и засорения металлических или керамических мембран можно в принципе избежать. Гранулированный слой фильтрующего материала имеет большую пористость, и фильтруемые частицы могут размещаться в пустотах между частицами фильтрующего материала. Следовательно, емкость гранулированного слоя удерживает загрязняющие вещества, при этом гранулированный слой необходимо промывать обратной промывкой значительно реже, чем в способах поверхностной фильтрации, таких как фильтрация с металлической мембраной и фильтрация с керамической мембраной. С другой стороны, поскольку каналы изменчивы, загрязняющие вещества, оставшиеся в каналах, могут легко высвобождаться. Кроме того, для усиления промывки используется циклон, поэтому загрязняющие вещества легко удаляются с поверхности фильтрующего материала. Следовательно, фильтрующий материал можно регенерировать более эффективно, чем в традиционном устройстве глубокой фильтрации. Кроме того, поскольку фильтрующий материал может быть выбран из традиционного антрацита, угольных сфер и т.п., которые недороги, инвестиции в оборудование и плата за техническое обслуживание очень низки.
Сравнение нескольких технологий очистки отработанной воды, использованной в процессе преобразования метанола в олефины, в промышленных применениях (при производительности очистки 200 м3/ч) показано в Таблице 2 ниже. Технология сепарации с псевдоожиженным слоем превосходит другие технологии с точки зрения инвестиций в оборудование, затрат на обработку, эксплуатационных расходов, частоты сброса сточных вод и энергопотребления на сепарацию. Его эффективность сепарации уступает только технологии керамических мембран и достаточна для сепарации мелких частиц катализатора в водной системе МТО. Тем не менее, для него требуется больше места, чем для других технологий. Комплексная оценка показывает, что технология сепарации в псевдоожиженном слое имеет отличные характеристики при очистке отработанной воды, использованной в процессе преобразования метанола в олефины, поэтому она больше подходит для промышленной очистки этой отработанной воды.
Технология коагуляции посредством волокон также успешно применялась при очистке высокоэмульгированных маслосодержащих сточных вод на платформе газового месторождения мощностью 100 миллиардов тонн в Южно-Китайском море. Волокнистый коагулятор имеет компактную конструкцию и высокую ударопрочность, а также освобождает от использования деэмульгатора, который используется в способе удаления масла предшествующего уровня техники. Технология коагуляции посредством волокон имеет очевидные технические и экономические преимущества. В частности, сепарация происходит быстро и эффективно; перепад давления низкий (перепад давления менее 0,3 МПа); и потребление энергии низкое. Модульная конструкция позволяет гибко контролировать занимаемую площадь в соответствии с реальной ситуацией. Срок службы длительный, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание низкие. Сравнение технологии удаления масла с помощью коагуляции посредством волокон и технологии удаления масла предшествующего уровня техники с использованием реагента для разрушения эмульсии показано в Таблице 2 ниже.
В соответствии с настоящим изобретением способ фильтрации в гранулированном слое и способ коагуляции посредством волокон творчески сочетаются для высокоэффективной сепарации мелкодисперсного порошка катализатора и масла в промывочной воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. Эта комбинация компенсирует недостаточную эффективность отделения масла в промывочной воде сепаратором с псевдоожиженным слоем, а также эффективно устраняет проблему загрязнения внутренних частей волокнистого коагулятора, вызванную частицами катализатора в промывочной воде, чтобы достичь цели глубокого очищения. В частности, антрацит, угольные шарики или другие фильтрующие материалы для удаления масла и твердых частиц используются в качестве разделяющей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем, чтобы эффективно улавливать и адсорбировать мелкий порошок катализатора, свободное масло и диспергированное масло в промывочной воде. Затем эмульгированное масло в промывочной воде прилипает к гидрофильно-гидрофобному волокну, сплетенному в форме Ω в волокнистом коагуляторе, сталкивается, растет и разделяется, так что достигается физическая деэмульгация, а затем эмульгированное масло в промывочной воде удаляется. Пилотное промышленное испытание и промышленное применение настоящего изобретения могут обеспечить не только глубокое удаление нано-микронных частиц и парафиномасляных веществ в промывочной воде и повторное использование воды, но также и очистку отходящего масла, концентрирование и регенерацию катализатора, безвредную обработку регенерированного отработанного газа и частичную рекуперацию остаточного тепла промывочной воды, тем самым достигается комплексная обработка промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. Концентрация взвешенных веществ в отработанной воде снижается до 20 мг/л или менее, а содержание масла снижается до 30 мг/л или менее. Частота очистки теплообменника и воздухоохладителя в системе очистки промывочной воды может быть снижена более чем на 80%, а засорение водопромывной колонны и охлаждающей колонны эффективно снижается. Кроме того, можно исключить первоначальный сброс промывочной воды со скоростью 160 т/ч. В случае, если промывочная вода используется в качестве источника тепла для ребойлера под колонной ректификации пропилена устройства для сепарации олефинов для рекуперации части остаточного тепла, при условии, что промывочная вода сбрасывается при температуре 90°С при ее охлаждении, до 65°С за счет рекуперации остаточного тепла, рекуперация тепла составляет около 100 МДж на тонну сточных вод. При расходе промывочной воды 160 т/ч можно сэкономить 384000 МДж тепла в сутки, что эквивалентно 13,1 т условного топлива в сутки. Кроме того, промывочная вода, содержащая масло и твердые частицы, представляет собой высококонцентрированную органическую отработанную воду, устойчивую к разложению. При сбросе на очистные сооружения с расходом 160 т/ч в соответствии с предшествующим уровнем техники стоимость очистки отработанной воды будет увеличиваться. Теперь, в соответствии с настоящим изобретением, отработанная вода, сбрасываемая на установку очистки отработанной воды, в основном производятся установкой напорной фильтрации и содержат незначительное количество масла и твердых частиц, а средний сброс составляет 3 т/ч. Предполагая, что стоимость очистки составляет 10 юаней за тонну воды, можно сэкономить 12,56 млн юаней в год на очистке промывочной воды.
Примеры, перечисленные выше, являются только предпочтительными примерами в изобретении, и они не предназначены для ограничения объема изобретения. Все эквивалентные вариации и модификации, выполненные в соответствии с изобретением в объеме настоящей заявки на изобретение, попадают в технический объем изобретения.
Все документы, упомянутые в описании, включены в него посредством ссылки, как если бы каждый из них был включен в описание в качестве индивидуальной ссылки. Кроме того, следует понимать, что различные изменения или модификации изобретения могут быть сделаны специалистами в данной области техники после ознакомления с приведенными выше идеями изобретения, и эти эквивалентные изменения также попадают в объем, определенный прилагаемой формулой изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СЕПАРАЦИИ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ ДЛЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В ПРОЦЕССЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕТАНОЛА В ОЛЕФИНЫ | 2020 |
|
RU2817961C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОДЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО РЕЖИМА ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ ВОДОЙ ПРИ ПРЕОБРАЗОВАНИИ МЕТАНОЛА В ОЛЕФИНЫ | 2020 |
|
RU2814431C1 |
| РЕГЕНЕРАТОР С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ОЛЕФИНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ | 2020 |
|
RU2807509C1 |
| РЕАКТОР С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ОЛЕФИНОВ ИЗ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕГО СОЕДИНЕНИЯ | 2020 |
|
RU2806760C1 |
| БЫСТРЫЙ РЕАКТОР С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ, В КОТОРОМ ИСПОЛЬЗУЮТ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОПЕНА ИЛИ С4 УГЛЕВОДОРОДА | 2016 |
|
RU2722772C1 |
| РЕАКТОР С ТУРБУЛЕНТНЫМ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ, В КОТОРОМ ИСПОЛЬЗУЮТ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОПЕНА И C4 УГЛЕВОДОРОДА | 2016 |
|
RU2712274C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОПЕНА И C4 УГЛЕВОДОРОДА | 2016 |
|
RU2726483C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОПЕНА И C4 УГЛЕВОДОРОДА | 2016 |
|
RU2727699C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ОЛЕФИНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ | 2020 |
|
RU2815512C1 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОЙ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ | 2020 |
|
RU2811354C1 |
Предложен способ глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. В способе используют устройство для глубокой очистки промывочной воды, содержащее охлаждающую колонну, водопромывную колонну, сепаратор с псевдоожиженным слоем, волокнистый коагулятор и буферный отстойный резервуар. Предложенный способ включает этапы, на которых: устанавливают перепад давления на фильтре и время работы регенерации для сепаратора; обеспечивают нормальную работу устройства, при которой промывочную воду подают из водопромывной колонны в верхнюю часть сепаратора, направляя в гранулированный слой, причем после отделения промывочной воды гранулированным слоем ее подают для очистки в волокнистый коагулятор, а отходящее масло сбрасывают в буферный отстойный резервуар, при этом перепад давления в сепараторе контролируют в режиме реального времени при нормальной работе устройства; запускают операцию регенерации при определении установленного перепада давления на фильтре, при этом меняют поступление промывочной воды в сепаратор таким образом, что ее пропускают через гранулированный слой снизу вверх с осуществлением очистки и регенерации сепаратора; и при достижении установленного времени работы регенерации меняют поступление промывочной воды в сепаратор, чтобы устройство продолжало нормально работать. Изобретение обеспечивает создание устройства для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, которое имеет длительный непрерывный рабочий цикл и обеспечивает повышение эффекта отделения частиц катализатора и парафиномасляных веществ в промывочной воде. 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.
1. Способ глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в котором используют устройство для глубокой очистки промывочной воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, содержащее:
охлаждающую колонну (1-1),
водопромывную колонну (1-2), соединенную с выпускным отверстием в верхней части охлаждающей колонны (1-1),
сепаратор (1-3) с псевдоожиженным слоем, верхняя часть которого соединена с нижней частью водопромывной колонны (1-2),
волокнистый коагулятор (1-4), соединенный с нижней частью сепаратора (1-3) с псевдоожиженным слоем, и
буферный отстойный резервуар (1-5), соединенный с боковой стенкой сепаратора (1-3) с псевдоожиженным слоем в месте вблизи верхней части,
причем способ включает следующие этапы:
этап 1: включение источника питания и установление значения перепада давления на фильтре и времени работы регенерации для сепаратора (1-3) с псевдоожиженным слоем с помощью промышленного управляющего компьютера (1-9);
этап 2: открытие впускного клапана (2-1) и выпускного клапана (2-2) для обеспечения нормальной работы устройства, при этом промывочную воду отбирают из нижней части водопромывной колонны (1-2) через центробежный насос и подают в сепаратор (1-3) с псевдоожиженным слоем через впускное отверстие (1) в верхней части указанного сепаратора (1-3), в котором промывочная вода направляется в гранулированный слой (4-2) через распределитель (4-5) питания, причем после отделения промывочной воды гранулированным слоем (4-2) ее пропускают через распределитель (4-4) жидкости на разделительной пластине (4-3), пропускают через стабилизатор (4-6) потока и направляют в волокнистый коагулятор (1-4) из выпускного отверстия (2) в нижней части, при этом промывочная вода подается в волокнистый коагулятор (1-4) через впускное отверстие (5-2) коагулятора (1-4), в котором промывочная вода проходит через входной ректификационный распределитель (5-3) и последовательно поступает в коагулирующий модуль (5-4) укрупнения капель масла, модифицированный гофрированный усиленный модуль (5-5) отстойника и наномодифицированный модуль (5-6) глубокой сепарации, чтобы эмульгированные капли масла, оставшиеся в промывочной воде на выходе из кипящего слоя, подвергались адгезии к гидрофильно-гидрофобному волокну, столкновению, росту и разделению, обеспечивающему постепенное движение капель масла к верхнему слою масла и быстрое опускание капель воды, при этом прозрачный раствор промывочной воды выводят из выпускного отверстия (5-7) для водной фазы и направляют в ребойлер под колонной ректификации пропилена устройства для сепарации олефинов в качестве источника тепла для частичной рекуперации остаточного тепла промывочной воды, при этом после теплообмена прозрачный раствор подвергают дальнейшему теплообмену через воздухоохладитель и теплообменник промывочной воды и возвращают в водопромывную колонну (1-2), при этом отходящее масло сбрасывают из выпускного отверстия (5-8) для масляной фазы в буферный отстойный резервуар (1-5) для сепарации масла и воды, при этом значения датчика (1-10) перепада давления сепаратора (1-3) с псевдоожиженным слоем контролируют в режиме реального времени при нормальной работе устройства;
этап 3: запуск операции регенерации, когда датчиком (1-10) перепада давления определяется установленное значение перепада давления на фильтре, при этом впускной клапан (2-1) и выпускной клапан (2-2) закрывают, а дренажный клапан (2-3), клапан (2-4) сброса, клапан (2-6) обратной промывки и клапан (2-5) доступа азота/пара открывают, при этом меняют поступление промывочной воды в сепаратор (1-3) с псевдоожиженным слоем из выпускного отверстия (2), и одновременно азот подмешивают в промывочную воду, которую затем пропускают через гранулированный слой (4-2) снизу вверх, чтобы привести гранулированный слой (4-2) в кипящее состояние, так что мелкий порошок катализатора и парафиномасляные органические вещества, налипшие на сепарирующую среду, высвобождаются, тем самым происходит очистка и регенерация среды, при этом сепарирующая среда и загрязняющие вещества подаются в трехфазный циклонный сепаратор (4-7) в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем, чтобы обеспечить очистку от частиц среды в циклонном поле, усиленную регенерацию среды и одновременное извлечение частиц среды, при этом загрязняющие вещества сбрасывают через дренажное отверстие (3) на боковой поверхности устройства вместе с жидкой фазой, а азот выводят из отверстия (4) сброса в верхней части; и
этап 4: закрытие дренажного клапана (2-3), клапана (2-4) сброса, клапана (2-6) обратной промывки и клапана (2-5) доступа азота/пара и открытие впускного клапана (2-1) и выпускного клапана (2-2) при достижении установленного времени работы регенерации, чтобы устройство продолжало нормально работать.
2. Способ по п. 1, в котором на этапе 1 значение перепада давления на фильтре устанавливают равным 0,1-0,3 МПа, время операции регенерации устанавливают на 20-60 мин и точность отделения катализатора в промывочной воде устанавливают на D85=0,1 мкм.
3. Способ по п. 1, в котором содержание частиц катализатора в промывочной воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, составляет 100-500 мг/л, средний диаметр твердых частиц катализатора составляет 0,5-5 мкм и содержание масла составляет 200-1000 мг/л.
4. Способ по п. 1, в котором сепаратор (1-3) с псевдоожиженным слоем содержит несколько сепараторов с псевдоожиженным слоем, которые расположены параллельно и каждый из которых имеет впускное отверстие (1) в верхней части, выпускное отверстие (2) в нижней части, дренажное отверстие (3) и отверстие (4) сброса на боковой стенке вблизи верхней части, при этом нижняя часть водопромывной колонны (1-2) соединена с каждым впускным отверстием (1) через центробежный насос, все дренажные отверстия (3) соединены с общим трубопроводом G1, который затем соединен с буферным отстойным резервуаром (1-5), а все отверстия (4) сброса соединены с общим трубопроводом G2, который затем соединен с баком (1-6) циклонного обезвоживания, нижняя часть которого соединена с трубопроводом G1, при этом выпускное отверстие (2) каждого сепаратора с псевдоожиженным слоем в нижней части соединено с трубопроводом G3, причем трубопроводы G3 соединены с общим трубопроводом G4, при этом другой конец трубопровода G4 соединен с волокнистым коагулятором (1-4), и с каждым трубопроводом G3 соединены трубопровод (1-7) азота/пара и трубопровод (1-8) промывочной воды.
5. Способ по п. 4, в котором каждое впускное отверстие (1) имеет впускной клапан (2-1), каждое выпускное отверстие (2) имеет выпускной клапан (2-2), каждое дренажное отверстие (3) имеет дренажный клапан (2-3), а каждое отверстие (4) сброса имеет клапан (2-4) сброса, причем в месте соединения между трубопроводом (1-7) азота/пара и каждым трубопроводом G3 расположен клапан (2-5) доступа азота/пара, а в месте соединения между трубопроводом (1-8) промывочной воды и каждым трубопроводом G3 расположен клапан (2-6) обратной промывки.
6. Способ по п. 5, в котором сепаратор (1-3) с псевдоожиженным слоем содержит корпус (4-1), в котором в верхней части расположено указанное впускное отверстие (1), в нижней части расположено указанное выпускное отверстие (2), в боковой стенке в месте вблизи верхней части расположено указанное дренажное отверстие (3) и в верхней части расположено указанное отверстие (4) сброса, при этом в указанном корпусе (4-1) последовательно сверху вниз расположены трехфазный циклонный сепаратор (4-7), распределитель (4-5) питания, гранулированный слой (4-2) и разделительная пластина (4-3), причем внутри выпускного отверстия (2) расположен стабилизатор (4-6) потока, при этом вход трехфазного циклонного сепаратора (4-7) соединен с впускным отверстием (1), дренажное отверстие (3) соединено с боковой поверхностью трехфазного циклонного сепаратора (4-7), и на верхней поверхности разделительной пластины (4-3) расположен распределитель (4-4) жидкости.
7. Способ по п. 4, в котором волокнистый коагулятор (1-4) содержит несколько волокнистых коагуляторов, которые расположены параллельно и каждый из которых имеет впускное отверстие (5-2) на своем левом конце и выпускное отверстие (5-8) для масляной фазы и выпускное отверстие (5-7) для водной фазы, соответственно, вверху и внизу волокнистого коагулятора (1-4) на его правой стороне, при этом другой конец трубопровода G4 соединен с впускным отверстием (5-2) через трубопровод G5, и каждое выпускное отверстие (5-8) для масляной фазы соединено с трубопроводом G1 через трубопровод G6.
8. Способ по п. 1, в котором волокнистый коагулятор (1-4) содержит корпус (5-1), в котором на левом конце расположено впускное отверстие (5-2), а на правой стороне, соответственно, вверху и внизу корпуса (5-1) расположены выпускное отверстие (5-8) для масляной фазы и выпускное отверстие для водной фазы (5-7), при этом корпус (5-1) коагулятора имеет последовательно слева направо входной ректификационный распределитель (5-3), коагулирующий модуль (5-4) укрупнения капель масла, модифицированный гофрированный усиленный модуль (5-5) отстойника и наномодифицированный модуль (5-6) глубокой сепарации.
9. Способ по п. 6, в котором указанное устройство дополнительно содержит промышленный управляющий компьютер (1-9), при этом впускной клапан (2-1), выпускной клапан (2-2), дренажный клапан (2-3), клапан (2-4) сброса, клапан (2-5) доступа азота/пара и клапан (2-6) обратной промывки являются электромагнитными клапанами и электрически соединены с промышленным управляющим компьютером (1-9) через проводящие провода, при этом на гранулированном слое (4-2) дополнительно установлен датчик (1-10) перепада давления, который электрически соединен с промышленным управляющим компьютером (1-9) через проводящий провод.
| CN 110980981 A, 10.04.2020 | |||
| CN 103723790 A, 16.04.2014 | |||
| Газохимическое производство этилена и пропилена | 2017 |
|
RU2670433C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ РЕАКЦИОННОЙ ВОДЫ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА УГЛЕВОДОРОДОВ | 2014 |
|
RU2544510C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕТАНОЛА | 2011 |
|
RU2468999C1 |
