RU2817961C1 - Method and device for separation in fluidized bed for cooling water used in process of converting methanol to olefins - Google Patents
Method and device for separation in fluidized bed for cooling water used in process of converting methanol to olefins Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817961C1 RU2817961C1 RU2023106486A RU2023106486A RU2817961C1 RU 2817961 C1 RU2817961 C1 RU 2817961C1 RU 2023106486 A RU2023106486 A RU 2023106486A RU 2023106486 A RU2023106486 A RU 2023106486A RU 2817961 C1 RU2817961 C1 RU 2817961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separator
- cooling water
- fluidized bed
- water
- separation
- Prior art date
Links
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 title claims abstract description 177
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 174
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 132
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 119
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims abstract description 64
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 90
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 13
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 41
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 38
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 33
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 28
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 26
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 23
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 6
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 25
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 24
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 19
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 9
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 9
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 9
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 8
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 6
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005662 Paraffin oil Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 3
- 238000009287 sand filtration Methods 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 108090000862 Ion Channels Proteins 0.000 description 1
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 description 1
- 206010035148 Plague Diseases 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- -1 carbon olefins Chemical class 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003933 environmental pollution control Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010690 paraffinic oil Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
Настоящее изобретение относится к области комплексной очистки от загрязнения окружающей среды и относится к способу очистки охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, подходящему для удаления и концентрирования частиц в охлаждающей воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. В частности, в настоящем изобретении предложен способ сепарации в псевдоожиженном слое и устройство для сепарации в псевдоожиженном слое для охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, а также способ комплексной обработки для рекуперации отработанной жидкости, отработанного газа и рекуперации остаточного тепла отстоявшегося слоя охлаждающей воды, образовавшегося при регенерации сепарационного устройства.The present invention relates to the field of integrated environmental pollution control and relates to a method for purifying cooling water used in a methanol to olefins process suitable for removing and concentrating particles in cooling water used in a methanol to olefins process. In particular, the present invention provides a fluidized bed separation method and a fluidized bed separation apparatus for cooling water used in the methanol to olefins conversion process, as well as a comprehensive treatment method for recovering waste liquid, waste gas and residual heat recovery of a settled cooling bed. water generated during regeneration of the separation device.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
Производство олефинов из метанола, называемое МТО (преобразование метанола в олефины), относится к процессу получения низкоуглеродистых олефинов посредством каталитической реакции с использованием метанола в качестве сырья. Реакцию обычно осуществляют в реакторе с псевдоожиженным слоем, и в настоящее время используемым катализатором является молекулярное сито SAPO-34. Часть частиц катализатора захватывается газообразным продуктом реакции. В настоящее время катализатор извлекается с помощью трехступенчатого или четырехступенчатого циклонного сепаратора. Газообразный продукт реакции, из которого был извлечен катализатор, направляется в охлаждающую колонну для охлаждения. Из-за ограниченной точности сепарации циклонным сепаратором газообразный продукт реакции, из которого был извлечен катализатор, по-прежнему содержит небольшое количество мелкодисперсного порошка катализатора с диаметром частиц менее 10 мкм или менее 5 мкм. После промывки в охлаждающей колонне большая часть мелкодисперсного порошка катализатора остается в охлаждающей воде, а небольшое его количество поступает вместе с газовой фазой в последующую водопромывную колонну. Следовательно, чтобы гарантировать нормальную работу водной системы, необходимо эффективно удалять твердые частицы из охлаждающей воды.The production of olefins from methanol, called MTO (methanol to olefins conversion), refers to the process of producing low carbon olefins through a catalytic reaction using methanol as a feedstock. The reaction is usually carried out in a fluidized bed reactor, and the catalyst currently used is a SAPO-34 molecular sieve. Some of the catalyst particles are captured by the gaseous reaction product. Currently, the catalyst is recovered using a three-stage or four-stage cyclone separator. The reaction gas from which the catalyst has been recovered is sent to a cooling column for cooling. Due to the limited separation accuracy of the cyclone separator, the reaction gas from which the catalyst has been recovered still contains a small amount of fine catalyst powder with a particle diameter of less than 10 µm or less than 5 µm. After washing in the cooling column, most of the fine catalyst powder remains in the cooling water, and a small amount of it enters the subsequent water-washing column along with the gas phase. Therefore, to ensure proper operation of the water system, it is necessary to effectively remove solids from the cooling water.
В настоящее время распространенные способы удаления твердых частиц из отработанной воды в основном включают физические способы, химические способы и физико-химические 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 мелкие частицы из охлаждающей воды. Эффект сепарации плохой, когда способ центробежной сепарации используется для отделения частиц, имеющих диаметр частиц менее 5 мкм. Поскольку частицы в охлаждающей воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, имеют малый диаметр, они могут легко попасть в каналы фильтрующего элемента устройства прецизионной фильтрации, забить каналы и практически не могут быть удалены обратной промывкой в режиме онлайн. 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 в охлаждающей воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. К химическим способам в основном относятся способ флокуляции, электрохимический способ и т.д. Способ флокуляции плохо очищает мелкие частицы. Кроме того, реагенты для обработки дороги, а также легко вызвать вторичное загрязнение. Способ электрофлокуляции требует потребления 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. В способе воздушной флотации потребляются химические реагенты, при этом для его осуществления требуется большая 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 требуется небольшая площадь, но необходимо добавлять коагулянт, а его стоимость высока.At present, common methods for removing solids from waste water mainly include physical methods, chemical methods and physicochemical methods. Physical methods mainly include gravity method, centrifugal separation method, precision filtration method, membrane separation method, etc. The gravity method has low separation error and cannot remove fine particles from the cooling water. The separation effect is poor when the centrifugal separation method is used to separate particles having a particle diameter of less than 5 μm. Because the particles in the cooling water used in the methanol to olefins conversion process are small in diameter, they can easily enter the filter element passages of a precision filtration device, clog the passages, and are virtually impossible to remove by online backwashing. Membrane separation method has been widely used in recent years due to its excellent separation effect, but it has the disadvantages of easy clogging, high maintenance costs and high cost due to the high solids content of the cooling water used in the methanol conversion process into olefins. Chemical methods mainly include flocculation method, electrochemical method, etc. The flocculation method does not clean fine particles well. In addition, treatment reagents are expensive and easy to cause secondary pollution. The electroflocculation method requires the consumption of large amounts of auxiliary salt reagents and electricity, and operating costs are high. Physicochemical methods mainly include air flotation method, adsorption method, coagulation method, etc. The air flotation process consumes chemicals and requires a large area to operate. The adsorbent used in the adsorption method has limited adsorption capacity and high cost, and its regeneration is difficult. The coagulation method is easy to operate and requires a small area, but the coagulant needs to be added and the cost is high.
Китайская патентная заявка CN 101352621 А на изобретение раскрывает способ и устройство для удаления твердых частиц из охлаждающей воды и промывочной воды, используемых в процессе преобразования метанола в олефины, с помощью циклона, причем микроциклонный сепаратор используется для удаления катализатора, захваченного охлаждающей водой. Из-за ограниченной точности сепарации циклонного сепаратора, этот способ при практическом применении плохо отделяет частицы размером менее 2,5 мкм, так что мелкие частицы не могут быть эффективно удалены и накапливаются в системе. На Фиг. 1 показаны изменения содержания и диаметра частиц взвесей в охлаждающей воде устройства для преобразования метанола в олефины в соответствии с предшествующим уровнем техники. Как показано на Фиг. 1, при непрерывной работе системы средний диаметр частиц катализатора в охлаждающей воде уменьшается с 10 мкм до 1 мкм. В то же время его общая концентрация значительно возрастает, что свидетельствует о серьезном накоплении мелких частиц в системе. Поскольку мелкие частицы не могут быть эффективно удалены, теплообменник охлаждающей воды и воздухоохладитель сильно засоряются, при этом эффективность теплообмена недостаточна.Chinese patent application CN 101352621 A discloses a method and apparatus for removing solids from cooling water and wash water used in a methanol to olefins conversion process using a cyclone, wherein a microcyclone separator is used to remove catalyst entrained in the cooling water. Due to the limited separation accuracy of the cyclone separator, this method, in practical application, is poor at separating particles smaller than 2.5 μm, so that fine particles cannot be effectively removed and accumulate in the system. In FIG. 1 shows changes in the content and particle diameter of suspended particles in the cooling water of a methanol to olefins device in accordance with the prior art. As shown in FIG. 1, with continuous operation of the system, the average diameter of catalyst particles in cooling water decreases from 10 μm to 1 μm. At the same time, its total concentration increases significantly, indicating a serious accumulation of small particles in the system. Because fine particles cannot be removed effectively, the cooling water heat exchanger and air cooler become severely clogged, and the heat exchange efficiency is insufficient.
В Китайской патентной заявке CN 101352620 А на изобретение раскрыты способ и устройство для микроциклонного концентрирования мелкодисперсного катализатора в охлаждающей воде и промывочной воде, используемых в процессе преобразования метанола в олефины. Китайский патент CN 102093153 В на изобретение раскрывает способ и устройство для оптимизированного сочетания очистки и сепарации газообразного продукта реакции МТО, содержащего мелкодисперсный порошок катализатора. Оба вышеуказанных способа используют многоступенчатый гидроциклонный сепаратор для очистки и концентрирования катализатора в охлаждающей воде и промывочной воде. Однако, из-за сепарирующего характера самого гидроциклона, коэффициент концентрации катализатора ниже 2,5 мкм является недостаточным.Chinese patent application CN 101352620 A discloses a method and apparatus for microcyclone concentration of fine catalyst in cooling water and wash water used in a methanol to olefin conversion process. Chinese invention patent CN 102093153 B discloses a method and apparatus for an optimized combination of purification and separation of a gaseous MTO reaction product containing fine catalyst powder. Both of the above methods use a multi-stage hydrocyclone separator to clean and concentrate the catalyst in cooling water and wash water. However, due to the separating nature of the hydrocyclone itself, a catalyst concentration ratio below 2.5 µm is insufficient.
Чтобы решить проблему недостаточной эффективности отделения частиц размером менее 2,5 мкм, перед возвратом отстоявшегося слоя жидкости из циклонного сепаратора в колонну обычно добавляют прецизионное фильтрующее устройство из спеченной металлической сетки для удаления мелких частиц и снижения содержания твердых частиц в охлаждающей воде. Китайская патентная заявка CN 104649446 А на изобретение раскрывает способ и устройство для жидко-твердой сепарации охлаждающей воды и промывочной воды, используемых в процессе преобразования метанола в олефины, в которых используется прецизионная фильтрация для отделения и концентрирования катализатора в охлаждающей воде. Однако при практической эксплуатации из-за малого диаметра частиц в охлаждающей воде и наличия небольшого количества парафиномасляных веществ, частицы и парафиномасляные вещества могут легко попасть в каналы фильтрующего элемента, закупорить каналы и с трудом удаляются обратной промывкой в режиме онлайн, что приводит к недостаточной пропускной способности фильтра и чрезмерному перепаду давления, в результате чего устройство не может нормально работать.To solve the problem of insufficient separation efficiency of particles smaller than 2.5 µm, before returning the settled liquid layer from the cyclone separator to the column, a precision sintered metal mesh filter device is usually added to remove fine particles and reduce the solids content of the cooling water. Chinese patent application CN 104649446 A discloses a method and apparatus for liquid-solid separation of cooling water and wash water used in a methanol to olefins conversion process, which uses precision filtration to separate and concentrate the catalyst in the cooling water. However, in practical operation, due to the small diameter of particles in the cooling water and the presence of a small amount of paraffin-oil substances, particles and paraffin-oil substances can easily enter the filter element channels, clog the channels and are difficult to remove by online backwashing, resulting in insufficient throughput filter and excessive pressure drop, resulting in the device not being able to operate properly.
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 используется микропористый фильтрующий элемент. Очистка и регенерация фильтрующего элемента осуществляются за счет введения эффективной обратной продувки газом и применения химического способа очистки. Однако процесс обратной промывки этой системы сложен и требует много времени. Кроме того, затраты на оборудование велики, при этом эксплуатационные расходы также высоки.Chinese utility patent CN 205031975 U discloses a device for purifying and treating cooling water and wash water used in a methanol-to-olefin conversion process. The filtration device uses a microporous filter element. Cleaning and regeneration of the filter element is carried out through the introduction of effective gas backflushing and the use of a chemical cleaning method. However, the process of backflushing this system is complex and time-consuming. In addition, equipment costs are high, while operating costs are also high.
Китайский патент CN 103951098 В на изобретение раскрывает способ и устройство для удаления твердых частиц и масла из охлаждающей воды и промывочной воды в процессе преобразования метанола в олефины. В способе используется сверхфильтрационная мембрана для отделения катализатора от охлаждающей воды. Сепарационный эффект способа хороший, но энергопотребление устройства высокое, а также высокие эксплуатационные расходы. Кроме того, помимо других проблем, сверхфильтрационная мембрана подвержена закупорке парафиномасляными веществами. Следовательно, она не подходит для охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, которая содержит сложные компоненты и требует большой производительности очистки.Chinese invention patent CN 103951098 B discloses a method and apparatus for removing solids and oil from cooling water and wash water in a methanol-to-olefin conversion process. The method uses a superfiltration membrane to separate the catalyst from the cooling water. The separation effect of the method is good, but the energy consumption of the device is high, as well as high operating costs. In addition, among other problems, the ultrafiltration membrane is susceptible to clogging by wax-oil substances. Therefore, it is not suitable for cooling water used in the methanol to olefins process, which contains complex components and requires high purification capacity.
Таким образом, требования к очистке высококонцентрированной отработанной воды, использованной в процессе преобразования метанола в олефины, содержащей твердые вещества, не могут быть удовлетворены традиционными физическими способами из-за высокой стоимости или 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 высоких эксплуатационных расходов. Таким образом, существует острая необходимость в простом и эффективном способе обработки для устранения плохого эффекта сепарации существующими способами.Therefore, the treatment requirements of highly concentrated waste water used in the methanol to olefins conversion process containing solids cannot be met by traditional physical methods due to high cost or poor treatment effect, or by traditional chemical methods due to secondary pollution caused by the flow rate. chemicals and the difficulty of reusing water after purification, or by traditional physical and chemical methods due to the consumption of chemicals and high operating costs. Thus, there is an urgent need for a simple and effective treatment method to overcome the poor separation effect of existing methods.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В настоящем изобретении предложен новый способ сепарации в псевдоожиженном слое и новое устройство для сепарации в псевдоожиженном слое для охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, тем самым решая проблемы, существующие в предшествующем уровне техники.The present invention provides a new fluidized bed separation method and a new fluidized bed separation apparatus for cooling water used in the methanol to olefins conversion process, thereby solving the problems existing in the prior art.
В одном аспекте настоящего изобретения предложен способ сепарации в псевдоожиженном слое охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, включающий следующие этапы:In one aspect of the present invention, there is provided a method for fluidized bed separation of cooling water used in a methanol to olefins conversion process, comprising the following steps:
(a) сепарацию жидкой и твердой фаз охлаждающей воды посредством микроциклонного сепаратора для удаления крупных частиц, захваченных охлаждающей водой;(a) separating liquid and solid phases of the cooling water using a microcyclone separator to remove large particles entrained in the cooling water;
(b) вторичную сепарацию отстоявшегося слоя жидкости из микроциклонного сепаратора посредством сепаратора с псевдоожиженным слоем для удаления остаточных частиц из охлаждающей воды с последующим направлением ее в установку рекуперации остаточного тепла в качестве низкотемпературного источника тепла для рекуперации части остаточного тепла охлаждающей воды, а затем возвращение охлаждающей воды в охлаждающую колонну после теплообмена;(b) secondary separation of the settled liquid layer from the microcyclone separator by a fluidized bed separator to remove residual particles from the cooling water, and then sending it to the residual heat recovery unit as a low-temperature heat source to recover part of the residual heat of the cooling water, and then returning the cooling water into the cooling column after heat exchange;
(c) после периода времени непрерывной работы сепаратора с псевдоожиженным слоем, регенерацию сепарирующей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем путем обратной подачи очищенной воды из колонны отгонки легких веществ или охлаждающей воды для высвобождения частиц катализатора, адсорбированных сепарирующей средой; и(c) after a period of time of continuous operation of the fluidized bed separator, regenerating the separation medium in the fluidized bed separator by recirculating purified water from the stripping column or cooling water to release catalyst particles adsorbed by the separation medium; And
(d) направление концентрированных взвесей катализатора из микроциклонного сепаратора и сепаратора с псевдоожиженным слоем в установку напорной фильтрации для обезвоживания фильтрацией под давлением для извлечения катализатора.(d) sending the concentrated catalyst slurries from the microcyclone separator and the fluidized bed separator to a pressure filtration unit for dewatering by pressure filtration to recover the catalyst.
В предпочтительном варианте выполнения способ дополнительно включает следующие этапы:In a preferred embodiment, the method further includes the following steps:
(i) удаление крупных частиц катализатора из газообразного продукта реакции, полученного реакцией исходного метанольного материала в реакторе с псевдоожиженным слоем, и затем направление газообразного продукта реакции в охлаждающую колонну для промывки и охлаждения, и, одлновременно, промывание мелкого порошка катализатора, захваченного газообразным продуктом реакции, в охлаждающей воде;(i) removing large catalyst particles from the reaction gas obtained by reacting the methanol feedstock in the fluidized bed reactor, and then sending the reaction gas to a cooling column for washing and cooling, and, at the same time, washing the fine catalyst powder entrained in the reaction gas , in cooling water;
(ii) направление газообразного продукта реакции, промытого и охлажденного в охлаждающей колонне, в водопромывную колонну для промывки, повторного охлаждения и удаления парафиномасляных веществ, сконденсированных в газообразном продукте реакции;(ii) sending the reaction gas washed and cooled in the cooling column to a water-wash column to wash, recool, and remove paraffino-oil substances condensed in the reaction gas;
(iii) выпуск части промывочной воды, полученной после промывки в водопромывной колонне, в колонну отгонки легких веществ для отгонки органических веществ из промывочной воды с получением продукта отгонки, часть которого подвергается очистке в отработанной воде, а оставшаяся часть которого используется для регенерации сепарирующей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем; и(iii) discharging part of the wash water obtained after washing in the water wash column into a stripping column to strip off organic substances from the wash water to obtain a stripping product, part of which is purified in waste water, and the remainder of which is used to regenerate the separation medium in fluidized bed separator; And
(iv) охлаждение охлаждающей воды, полученной на этапе (i), и промывочной воды, полученной на этапе (ii), путем рекуперации тепла и их повторного использования путем циркуляции, соответственно, в охлаждающей колонне и в водопромывной колонне.(iv) cooling the cooling water obtained in step (i) and the wash water obtained in step (ii) by recovering heat and reusing them by circulating in the cooling column and in the wash water column, respectively.
В другом предпочтительном варианте выполнения на этапе (i) содержание твердых частиц в охлаждающей воде составляет 0,1-5,0 г/л, а средний диаметр твердых частиц составляет 0,5-50 мкм.In another preferred embodiment, in step (i), the solids content of the cooling water is 0.1-5.0 g/l and the average diameter of the solids is 0.5-50 μm.
В другом предпочтительном варианте выполнения после сепарации жидкой и твердой фаз на этапе (а) средний диаметр частиц катализатора в охлаждающей воде уменьшается до 5 мкм или менее, а после вторичной сепарации на этапе (b) содержание катализатора в охлаждающей воде снижается до 10 мг/л или менее, и точность сепарации D85=0,1 мкм.In another preferred embodiment, after liquid-solid separation in step (a), the average particle diameter of the catalyst in the cooling water is reduced to 5 μm or less, and after secondary separation in step (b), the catalyst content in the cooling water is reduced to 10 mg/L or less, and separation accuracy D 85 =0.1 µm.
В другом предпочтительном варианте выполнения падение давления в микроциклонном сепараторе составляет 0,15-0,30 МПа, а падение давления в сепараторе с псевдоожиженным слоем составляет 0,02-0,30 МПа.In another preferred embodiment, the pressure drop in the microcyclone separator is 0.15-0.30 MPa, and the pressure drop in the fluidized bed separator is 0.02-0.30 MPa.
В другом предпочтительном варианте выполнения сепаратор с псевдоожиженным слоем работает в периодическом режиме, и после того, как он непрерывно работает, пока не будет достигнут заданный перепад давления, сепарирующая среда очищается и регенерируется путем обратной подачи очищенной воды из колонны отгонки легких веществ или охлаждающей воды, а также в сепаратор с псевдоожиженным слоем подается азот или пар для псевдоожижения сепарирующей среды до состояния кипения.In another preferred embodiment, the fluidized bed separator is operated in batch mode, and after it is operated continuously until a predetermined pressure drop is reached, the separating medium is cleaned and regenerated by re-feeding purified water from the stripper or cooling water, and nitrogen or steam is supplied to the fluidized bed separator to fluidize the separating medium to a boiling state.
В другом аспекте в настоящем изобретении предложено устройство для сепарации в псевдоожиженном слое охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, содержащее:In another aspect, the present invention provides a device for fluidized bed separation of cooling water used in a methanol to olefins conversion process, comprising:
микроциклонный сепаратор, сообщающийся с охлаждающей колонной для сепарации жидкой и твердой фаз охлаждающей воды для удаления крупных частиц, захваченных охлаждающей водой;a microcyclone separator in communication with the cooling column for separating liquid and solid phases of the cooling water to remove large particles entrained in the cooling water;
сепаратор с псевдоожиженным слоем, сообщающийся с микроциклонным сепаратором для вторичной сепарации отстоявшегося слоя жидкости из микроциклонного сепаратора для удаления остаточных частиц в охлаждающей воде, которая затем направляется в установку рекуперации остаточного тепла в качестве низкотемпературного источника тепла для рекуперации части остаточного тепла охлаждающей воды, а затем после теплообмена возвращается в охлаждающую колонну; иa fluidized bed separator in communication with the microcyclone separator for secondary separation of the settled liquid layer from the microcyclone separator to remove residual particles in the cooling water, which is then sent to the residual heat recovery unit as a low temperature heat source to recover part of the residual heat of the cooling water, and then after heat exchange is returned to the cooling column; And
установку напорной фильтрации, сообщающуюся с сепаратором с псевдоожиженным слоем для обезвоживания концентрированных взвесей катализатора из микроциклонного сепаратора и сепаратора с псевдоожиженным слоем путем фильтрации под давлением для извлечения катализатора.a pressure filtration unit in communication with the fluidized bed separator for dewatering concentrated catalyst slurries from the microcyclone separator and the fluidized bed separator by pressure filtration to recover the catalyst.
В предпочтительном варианте выполнения устройство дополнительно содержит:In a preferred embodiment, the device further comprises:
реактор с псевдоожиженным слоем для выполнения в нем реакции с исходным метанольным сырьем;a fluidized bed reactor for reacting therewith with the methanol feedstock;
охлаждающую колонну, сообщающуюся с реактором с псевдоожиженным слоем, для промывки и охлаждения газообразного продукта реакции, полученного реакцией в реакторе с псевдоожиженным слоем, после удаления крупных частиц катализатора, при этом промывая мелкодисперсный порошок катализатора, захваченный газообразным продуктом реакции, в охлаждающей воде;a cooling column in communication with the fluidized bed reactor for washing and cooling the reaction gas produced by the reaction in the fluidized bed reactor after removing large catalyst particles, while washing the fine catalyst powder entrained in the reaction gas in cooling water;
водопромывную колонну, сообщающуюся с охлаждающей колонной, для промывки и повторного охлаждения промытого и охлажденного охлаждающей колонной газообразного продукта реакции и удаления сконденсированных в газообразном продукте реакции парафиномасляных веществ; иa water-washing column in communication with the cooling column for washing and re-cooling the gaseous reaction product washed and cooled by the cooling column and removing paraffin-oil substances condensed in the gaseous reaction product; And
колонну отгонки легких веществ, сообщающуюся с водопромывной колонной, для отгонки легких веществ из части промывочной воды, полученной при промывке в водопромывной колонне;a column for stripping light substances in communication with the water-washing column for stripping off light substances from a portion of the wash water obtained by washing in the water-wash column;
при этом колонна отгонки легких веществ сообщается с сепаратором с псевдоожиженным слоем, а вода для регенерации сепарирующей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем представляет собой очищенную воду из колонны отгонки легких веществ.wherein the light stripping column is in communication with the fluidized bed separator, and the water for regenerating the separation medium in the fluidized bed separator is purified water from the light stripping column.
В другом предпочтительном варианте выполнения устройство дополнительно содержит установку рекуперации остаточного тепла, сообщающуюся с сепаратором с псевдоожиженным слоем, для рекуперации тепла из отстоявшегося слоя охлаждающей воды, которая охлаждена для повторного использования.In another preferred embodiment, the apparatus further comprises a residual heat recovery unit in communication with the fluidized bed separator to recover heat from the settled layer of cooling water, which is cooled for reuse.
В другом предпочтительном варианте выполнения в сепараторе с псевдоожиженным слоем используется одна или несколько гранулированных сепарирующих сред, причем материал сепарирующей среды представляет собой органический или неорганический материал, способный адсорбировать частицы катализатора молекулярного сита; а трехфазный циклонный сепаратор расположен в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем для формирования циклонного поля для усиления эффекта регенерации сепарирующей среды и, одновременно, достижения извлечения частиц среды во время регенерации путем псевдоожижения.In another preferred embodiment, the fluidized bed separator uses one or more granular separation media, the separation media material being an organic or inorganic material capable of adsorbing molecular sieve catalyst particles; and the three-phase cyclone separator is located at the top of the fluidized bed separator to form a cyclone field to enhance the regeneration effect of the separating medium and, at the same time, achieve the recovery of medium particles during regeneration by fluidization.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫBENEFITIVE EFFECTS
1) Способ, в соответствии с настоящим изобретением, сочетает последовательно процесс сепарации в микроциклоне и процесс фильтрации в гранулированным слое, что позволяет решить проблему недостаточной эффективности сепарации оригинального комплекта сепараторов для частиц размером менее 5 мкм и устранить недостаток недостаточной сепарирующей способности гранулированного слоя в сепараторе с псевдоожиженным слоем для отработанной воды с одновременным высоким содержанием твердых частиц. Эти два процесса сепарации дополняют друг друга. Между тем, достигается комплексная очистка отработанной жидкости и отработанного газа, образующихся при регенерации очистительного устройства, и рекуперация остаточного тепла из отстоявшегося слоя охлаждающей воды, чтобы реализовать почти нулевой сброс загрязняющих веществ, почти нулевое количество отходов и эффективное использование тепла.1) The method in accordance with the present invention combines sequentially the separation process in a microcyclone and the filtration process in a granular layer, which makes it possible to solve the problem of insufficient separation efficiency of the original set of separators for particles smaller than 5 microns and eliminate the disadvantage of insufficient separating ability of the granular layer in the separator with fluidized bed for waste water with a simultaneous high solids content. These two separation processes complement each other. Meanwhile, the comprehensive purification of waste liquid and waste gas generated by the regeneration of the purification device, and the recovery of residual heat from the settled cooling water layer is achieved, so as to realize almost zero pollutant discharge, almost zero waste and efficient use of heat.
2) Способ, в соответствии с настоящим изобретением, использует гранулированный слой в сепараторе с псевдоожиженным слоем для очистки охлаждающей воды, переливающейся из циклонного сепаратора, и использует функции сепарирующей среды при просеивании, улавливании и адсорбции частиц в воде для постепенного уменьшения содержания частиц в воде с глубиной фильтрующего слоя. По сравнению с прецизионной фильтрацией, в этом способе требуется простое оборудование, небольшие капиталовложения, легкая регенерация сепарирующей среды, низкое энергопотребление и низкие затраты на техническое обслуживание.2) The method according to the present invention uses a granular bed in a fluidized bed separator to purify the cooling water overflowing from the cyclone separator, and uses the functions of the separation medium in screening, trapping and adsorption of particles in the water to gradually reduce the content of particles in the water with depth of the filter layer. Compared to precision filtration, this method requires simple equipment, low capital investment, easy regeneration of the separation medium, low energy consumption and low maintenance costs.
3) Способ, в соответствии с настоящим изобретением, использует процесс с псевдоожиженным слоем для регенерации сепарирующей среды и усиливает эффект регенерации сепарирующей среды путем формирования циклонного поля с верхним циклонным сепарационным устройством. При этом извлечение частиц среды достигается при регенерации псевдоожижением. По сравнению с традиционным процессом в гранулированном слое, способ в соответствии с настоящим изобретением имеет преимущества, заключающиеся в более высокой способности к регенерации и лучшем эффекте регенерации, подходящем для сепарации катализатора с сильной адгезией и парафиномасляного вещества в охлаждающей воде, используемой в процессе преобразования метанола в олефины.3) The method according to the present invention uses a fluidized bed process to regenerate the separating medium, and enhances the effect of regenerating the separating medium by forming a cyclonic field with an upper cyclonic separating device. In this case, the extraction of medium particles is achieved during regeneration by fluidization. Compared with the traditional granular bed process, the method according to the present invention has the advantages of higher regeneration ability and better regeneration effect, suitable for the separation of strong adhesion catalyst and paraffinic oil substance in the cooling water used in the methanol conversion process. olefins.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
Прилагаемые чертежи предоставлены для дальнейшего понимания изобретения. Они составляют часть описания только для дальнейшего пояснения изобретения без его ограничения.The accompanying drawings are provided for further understanding of the invention. They form part of the description only to further explain the invention without limiting it.
Фиг. 1 изображает изменения содержания и диаметр частиц взвешенных веществ в охлаждающей воде устройства для преобразования метанола в олефины, в соответствии с предшествующим уровнем техники.Fig. 1 depicts changes in the content and particle diameter of suspended solids in the cooling water of a methanol to olefin converter according to the prior art.
Фиг. 2 изображает схематический вид, показывающий общую технологическую схему способа очистки охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в предпочтительном варианте выполнения в соответствии с изобретением.Fig. 2 is a schematic view showing a general flow diagram of a method for purifying cooling water used in a methanol to olefins conversion process in a preferred embodiment of the invention.
Фиг. 3 изображает схематический вид, показывающий общую технологическую схему способа очистки охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в другом предпочтительном варианте выполнения в соответствии с изобретением.Fig. 3 is a schematic view showing a general flow diagram of a method for purifying cooling water used in a methanol to olefins conversion process in another preferred embodiment in accordance with the invention.
Фиг. 4 изображает схематический вид, показывающий технологический поток для сброса отработанной воды из устройства для очистки охлаждающей воды в установку для очистки отработанной воды в предпочтительном варианте выполнения, в соответствии с изобретением.Fig. 4 is a schematic view showing a process flow for discharging waste water from a cooling water treatment device to a waste water treatment plant in a preferred embodiment according to the invention.
Фиг. 5 изображает схематический вид, показывающий технологическую схему системы сепарации с псевдоожиженным слоем в предпочтительном варианте выполнения, в соответствии с изобретением.Fig. 5 is a schematic view showing a flow diagram of a fluidized bed separation system in a preferred embodiment in accordance with the invention.
Фиг. 6 изображает схематический вид, показывающий сепарационное устройство с псевдоожиженным слоем в предпочтительном варианте выполнения, в соответствии с изобретением.Fig. 6 is a schematic view showing a fluidized bed separation device in a preferred embodiment in accordance with the invention.
Номера позиций на чертежах описываются следующим образом:Item numbers in the drawings are described as follows:
1-1. Реактор с псевдоожиженным слоем; 1-2. Регенератор; 1-3. Охлаждающая колонна; 1-4. Микроциклонный сепаратор; 1-5. Сепаратор с псевдоожиженным слоем; 1-6. Водопромывная колонна; 1-7. Колонна отгонки легких веществ; 1-8. Установка напорной фильтрации; 1-9. Установка рекуперации остаточного тепла;1-1. Fluidized bed reactor; 1-2. Regenerator; 1-3. Cooling column; 1-4. Microcyclone separator; 1-5. Fluid bed separator; 1-6. Water washing column; 1-7. Column for distillation of light substances; 1-8. Pressure filtration installation; 1-9. Residual heat recovery unit;
2-1. Масляная ловушка; 2-2. Бассейн воздушной флотации; 2-3. Биохимическая установка; 2-4. Аэрируемый бассейн биологической фильтрации; 2-5. Установка песочной фильтрации;2-1. Oil trap; 2-2. Air flotation pool; 2-3. Biochemical installation; 2-4. Aerated biological filtration pool; 2-5. Sand filtration installation;
3-1. Впускной клапан; 3-2. Выпускной клапан; 3-3. Дренажный клапан; 3-4. Клапан сброса; 3-5. Клапан доступа; 3-6. Клапан обратной промывки; 3-7. Буферный отстойный резервуар; 3-8. Бак циклонного обезвоживания;3-1. Inlet valve; 3-2. Exhaust valve; 3-3. Drain valve; 3-4. Relief valve; 3-5. Access valve; 3-6. Backwash valve; 3-7. Buffer settling tank; 3-8. Cyclonic dehydration tank;
4-1. Корпус; 4-2. Гранулированный слой; 4-3. Разделительная пластина; 4-4. Фильтр грубой очистки; 4-5. Распределитель сырья; 4-6. Стабилизатор потока; 4-7. Трехфазный циклонный сепаратор.4-1. Frame; 4-2. Granular layer; 4-3. Separator plate; 4-4. Coarse filter; 4-5. Raw material distributor; 4-6. Flow stabilizer; 4-7. Three-phase cyclone separator.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
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 микроканалов, образованных 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. Для жидкостно-твердой системы, имеющей большой рабочий расход и содержащей мелкие частицы, такой как охлаждающая вода из устройства для преобразования метанола в олефины, наиболее рентабельным способом сепарации является способ с использованием комплекта микроциклонного сепаратора. Однако на практике было обнаружено, что сепарационный эффект этого способа не очень хорош для частиц размером менее 2 мкм в охлаждающей воде. Обычно прецизионный фильтр из спеченной металлической сетки подключают последовательно к микроциклонному сепаратору, установленному после него. Прецизионное фильтрующее устройство выполняет фильтрацию фильтрационной лепешки. Поскольку твердые частицы в охлаждающей воде имеют небольшой диаметр и содержат некоторое количество парафиномасляных веществ, фильтрационная лепешка, образованная из твердых частиц, является чрезвычайно плотной и имеет плохую водопроницаемость. После формирования фильтрационной лепешки перепад фильтрующего давления быстро возрастает. Одновременно, поскольку катализатор в охлаждающей воде имеет широкий гранулометрический состав и включает некоторые частицы размером менее 0,5 мкм, он может легко попасть в каналы фильтрующего элемента во время фильтрации, вызывая закупорку каналов. Кроме того, эти частицы сложно удалить простой обратной промывкой. Чтобы решить проблемы этой системы, для отделения частиц катализатора в охлаждающей воде из устройства для преобразования метанола в олефины используется способ, сочетающий микроциклонный сепаратор и сепаратор с псевдоожиженным слоем. Благодаря сочетанию сепаратора с псевдоожиженным слоем и микроциклонного сепаратора этот способ не только решает проблему недостаточной сепарационной эффективности оригинального комплекта сепараторов для частиц размером менее 2 мкм, но и устраняет недостаток недостаточной сепарационной способности способа фильтрации с гранулированным слоем для отработанной воды с высоким содержанием твердых частиц. В то же время можно избежать недостатков оригинального способа прецизионной фильтрации, таких как быстрый рост перепада давления и неполная обратная промывка. По сравнению со способом прецизионной фильтрации, для этого способа требуется оборудование более низкой стоимости и меньшее энергопотребление, а также он работает более надежно. Ожидается, что процесс, сочетающий микроциклонную сепарацию и сепарацию в псевдоожиженном слое, эффективно решит проблемы неполной сепарации, легкого забивания, частой очистки оборудования и короткого непрерывного рабочего цикла, которые характерны для существующей системы циркуляции охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины.Based on the study of the microscopic movement of small particles, control of structural alignment, regularity of particle aggregation and control of the mechanism of particle capture of microdispersed phase, the authors of this application have developed a fluidized bed separation technology in which the functions of collision and adsorption of the separating medium, as well as the function of high-precision interception of microchannels formed by the separating medium media are used to effectively remove fine particles and some oily organic matter present in the wash water. Microchannel separation is different from membrane separation. Since microchannels are not fixed, contain long passages, and have a large capacity for contaminants, the problem of contaminant clogging can be effectively avoided. For a liquid/solid system that has a high flow rate and contains fine particles, such as cooling water from a methanol to olefin converter, the most cost effective separation method is a microcyclone separator kit. However, in practice, it has been found that the separation effect of this method is not very good for particles smaller than 2 μm in cooling water. Typically, a precision sintered metal mesh filter is connected in series with a downstream microcyclone separator. A precision filter device performs filtration of the filter cake. Because the solid particles in the cooling water are small in diameter and contain some wax-oil substances, the filtration cake formed from the solid particles is extremely dense and has poor water permeability. After the formation of the filter cake, the filter pressure drop increases rapidly. At the same time, since the catalyst in the cooling water has a wide particle size distribution and includes some particles smaller than 0.5 μm, it can easily enter the channels of the filter element during filtration, causing the channels to clog. In addition, these particles are difficult to remove by simple backwashing. To solve the problems of this system, a method combining a microcyclone separator and a fluidized bed separator is used to separate the catalyst particles in the cooling water from the methanol to olefins converter. By combining a fluidized bed separator and a microcyclone separator, this method not only solves the problem of the insufficient separation efficiency of the original separator set for particles smaller than 2 μm, but also overcomes the disadvantage of the insufficient separation ability of the granular bed filtration method for waste water with high solids content. At the same time, the disadvantages of the original precision filtration method, such as rapid increase in pressure drop and incomplete backwash, can be avoided. Compared to the precision filtration method, this method requires lower cost equipment and less power consumption, and is more reliable. The process, which combines microcyclone separation and fluidized bed separation, is expected to effectively solve the problems of incomplete separation, easy plugging, frequent equipment cleaning and short continuous operating cycles that characterize the existing cooling water circulation system used in the methanol to olefins conversion process.
Техническая концепция настоящего изобретения заключается в следующем:The technical concept of the present invention is as follows:
Вода со дна охлаждающей колонны предварительно отделяется микроциклонным сепаратором для удаления крупных частиц субмикронного размера; охлаждающая вода, очищенная микроциклонным сепаратором, подвергается вторичной сепарации в сепараторе с псевдоожиженным слоем для удаления оставшихся наночастиц, а затем возвращается в систему циркуляции охлаждающей воды; и взвеси катализатора, извлеченные из микроциклонного сепаратора и сепаратора с псевдоожиженным слоем, направляются в установку напорной фильтрации для обезвоживания фильтрацией под давлением. Этот способ реализует глубокое удаление нано/микрочастиц в охлаждающей воде и повторное использование воды. Концентрация взвесей в сбросах снижается до 10 мг/л и менее, а частота очистки теплообменника и воздухоохладителя в системе может быть уменьшена на 90%.Water from the bottom of the cooling column is pre-separated by a microcyclone separator to remove large submicron-sized particles; The cooling water purified by the microcyclone separator is subjected to secondary separation in the fluidized bed separator to remove the remaining nanoparticles, and then returned to the cooling water circulation system; and catalyst slurries recovered from the microcyclone separator and fluidized bed separator are sent to a pressure filtration unit for dewatering by pressure filtration. This method realizes deep removal of nano/micro particles in cooling water and reuse of water. The concentration of suspended matter in discharges is reduced to 10 mg/l or less, and the frequency of cleaning the heat exchanger and air cooler in the system can be reduced by 90%.
В первом аспекте настоящего изобретения предложен основанный на псевдоожиженном слое способ сепарации охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, включающий следующие этапы:In a first aspect of the present invention, there is provided a fluidized bed method for separating cooling water used in a methanol to olefins conversion process, comprising the following steps:
(i) удаление крупных частиц катализатора из газообразного продукта реакции, полученного реакцией исходного метанольного материала в реакторе с псевдоожиженным слоем, и затем направление газообразного продукта реакции в охлаждающую колонну для промывки и охлаждения, и одновременное промывание в охлаждающей воде мелкого порошка катализатора, захваченного газообразным продуктом;(i) removing large catalyst particles from the reaction gas obtained by reacting the methanol feedstock in the fluidized bed reactor, and then sending the reaction gas to a cooling column for washing and cooling, and simultaneously washing the fine catalyst powder entrained in the product gas in cooling water ;
(ii) направление газообразного продукта реакции, промытого и охлажденного в охлаждающей колонне, в водопромывную колонну для промывки, повторного охлаждения и удаления парафиномасляных веществ, сконденсированных в газообразном продукте реакции;(ii) sending the reaction gas washed and cooled in the cooling column to a water-wash column to wash, recool, and remove paraffino-oil substances condensed in the reaction gas;
(iii) выпуск части промывочной воды, полученной после промывки в водопромывной колонне, в колонну отгонки легких веществ для отгонки органических веществ из промывочной воды с получением продукта отгонки, часть которого подвергается очистке в отработанной воде, а оставшаяся часть которого используется для регенерации сепарирующей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем; и(iii) discharging part of the wash water obtained after washing in the water wash column into a stripping column to strip off organic substances from the wash water to obtain a stripping product, part of which is purified in waste water, and the remainder of which is used to regenerate the separation medium in fluidized bed separator; And
(iv) охлаждение охлаждающей воды, полученной на этапе (i), и промывочной воды, полученной на этапе (ii), путем рекуперации тепла и их повторного использования путем циркуляции, соответственно, в охлаждающей колонне и водопромывной колонне.(iv) cooling the cooling water obtained in step (i) and the wash water obtained in step (ii) by recovering heat and reusing them by circulating in the cooling column and the wash water column, respectively.
(v) сепарацию охлаждающей воды, полученной на этапе (1), на жидкую и твердую фазы посредством микроциклонного сепаратора для удаления крупных частиц, захваченных охлаждающей водой;(v) separating the cooling water obtained in step (1) into liquid and solid phases by means of a microcyclone separator to remove large particles entrained in the cooling water;
(vi) вторичную сепарацию отстоявшегося слоя жидкости из микроциклонного сепаратора посредством сепаратора с псевдоожиженным слоем для удаления остаточных частиц из охлаждающей воды с последующим ее направлением в установку рекуперации остаточного тепла в качестве низкотемпературного источника тепла для рекуперации части остаточного тепла охлаждающей воды, а затем после теплообмена возвращение охлаждающей воды в охлаждающую колонну;(vi) secondary separation of the settled liquid layer from the microcyclone separator through a fluidized bed separator to remove residual particles from the cooling water, and then send it to the residual heat recovery unit as a low-temperature heat source to recover part of the residual heat of the cooling water, and then return after heat exchange cooling water into the cooling column;
(vii) по истечении периода времени непрерывной работы сепаратора с псевдоожиженным слоем, выполнение регенерации сепарирующей среды путем обратной подачи очищенной воды из колонны отгонки легких веществ или охлаждающей воды для высвобождения частиц катализатора, адсорбированных сепарирующей средой; и(vii) after a period of continuous operation of the fluidized bed separator, performing regeneration of the separation medium by recirculating purified water from the stripper column or cooling water to release catalyst particles adsorbed by the separation medium; And
(viii) направление концентрированных взвесей катализатора из микроциклонного сепаратора и сепаратора с псевдоожиженным слоем в установку напорной фильтрации для обезвоживания фильтрацией под давлением для извлечения катализатора.(viii) sending concentrated catalyst slurries from the microcyclone separator and fluidized bed separator to a pressure filtration unit for dewatering by pressure filtration to recover the catalyst.
В настоящем изобретении на этапе (i) рабочая температура охлаждающей воды составляет 95-115°С; а твердые частицы представляют собой мелкий порошок катализатора, используемого в процессе преобразования метанола в олефины, обычно грубое молекулярное сито SAPO-34, с содержанием 0,1-5,0 г/л, предпочтительно 0,1-1,0 г/л, и средним диаметром частиц 0,5-50 мкм, предпочтительно 1-20 мкм.In the present invention, in step (i), the operating temperature of the cooling water is 95-115°C; and the solids are fine powder of the catalyst used in the process of converting methanol to olefins, usually SAPO-34 coarse molecular sieve, containing 0.1-5.0 g/L, preferably 0.1-1.0 g/L, and an average particle diameter of 0.5-50 µm, preferably 1-20 µm.
В настоящем изобретении способ очистки включает два процесса сепарации, а именно микроциклонную сепарацию и фильтрацию в гранулированном слое, и эти два процесса сепарации объединяют последовательно для достижения поэтапного удаления катализатора из охлаждающей воды.In the present invention, the purification method includes two separation processes, namely microcyclone separation and granular bed filtration, and these two separation processes are combined in series to achieve stepwise removal of the catalyst from the cooling water.
В настоящем изобретении после микроциклонной сепарации на этапе (v) средний диаметр частиц катализатора в охлаждающей воде уменьшается до 5 мкм или менее, предпочтительно до 2,5 мкм или менее.In the present invention, after microcyclone separation in step (v), the average particle diameter of the catalyst in the cooling water is reduced to 5 μm or less, preferably to 2.5 μm or less.
В настоящем изобретении после сепарации в псевдоожиженном слое на этапе (vi) содержание катализатора в охлаждающей воде снижается до 10 мг/л или менее, а точность сепарация составляет D85=0,1 мкм.In the present invention, after fluidized bed separation in step (vi), the catalyst content of the cooling water is reduced to 10 mg/L or less, and the separation accuracy is D 85 =0.1 μm.
В настоящем описании падение давления в микроциклонном сепараторе составляет 0,15-0,30 МПа, а падение давления в сепараторе с псевдоожиженным слоем составляет 0,02-0,30 МПа.In the present description, the pressure drop in the microcyclone separator is 0.15-0.30 MPa, and the pressure drop in the fluidized bed separator is 0.02-0.30 MPa.
В настоящем изобретении сепаратор с псевдоожиженным слоем работает в периодическом режиме, и после того, как он непрерывно работает, пока не будет достигнут заданный перепад давления (например, перепад давления ≥ 0,2 МПа), сепарирующую среду очищают и регенерируют путем обратной подачи очищенной воды из колонны отгонки легких веществ или охлаждающей воды в сепаратор с псевдоожиженным слоем для псевдоожижения сепарирующей среды до состояния кипения. Также одновременно может быть подано определенное количество азота или пара для усиления эффекта регенерации псевдоожижением.In the present invention, the fluidized bed separator is operated in batch mode, and after it is continuously operated until a predetermined pressure drop is reached (for example, pressure drop ≥ 0.2 MPa), the separating medium is purified and regenerated by feeding back purified water from the stripping column or cooling water into a fluidized bed separator to fluidize the separating medium to a boiling state. Also, a certain amount of nitrogen or steam can be supplied simultaneously to enhance the effect of fluidization regeneration.
В настоящем изобретении, если износ катализатора в системе мал, а равновесная концентрация катализатора в охлаждающей воде низка, сепаратор с псевдоожиженным слоем можно использовать отдельно, а не последовательно с микроциклонным сепаратором.In the present invention, if the wear of the catalyst in the system is small and the equilibrium concentration of the catalyst in the cooling water is low, the fluidized bed separator can be used separately rather than in series with the microcyclone separator.
Во втором аспекте, в соответствии с настоящим изобретением, предложено устройство для сепарации охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, на основе псевдоожиженного слоя, содержащее:In a second aspect, the present invention provides a fluidized bed separation device for cooling water used in a methanol to olefins conversion process, comprising:
реактор с псевдоожиженным слоем для выполнения в нем реакции с метанольным сырьем;a fluidized bed reactor for reacting with the methanol feedstock;
охлаждающую колонну, сообщающуюся с реактором с псевдоожиженным слоем, для промывки и охлаждения газообразного продукта реакции, полученного реакцией в реакторе с псевдоожиженным слоем, после удаления крупных частиц катализатора, при одновременной промывке мелкодисперсного порошка катализатора, захваченного газообразным продуктом реакции, в охлаждающей воде;a cooling column in communication with the fluidized bed reactor for washing and cooling the reaction gas produced by the reaction in the fluidized bed reactor after removing large catalyst particles, while washing the fine catalyst powder entrained in the reaction gas in cooling water;
водопромывную колонну, сообщающуюся с охлаждающей колонной, для промывки и повторного охлаждения промытого и охлажденного охлаждающей колонной газообразного продукта реакции и удаления сконденсированных в газообразном продукте реакции парафиномасляных веществ; иa water-washing column in communication with the cooling column for washing and re-cooling the gaseous reaction product washed and cooled by the cooling column and removing paraffin-oil substances condensed in the gaseous reaction product; And
колонну отгонки легких веществ, сообщающуюся с водопромывной колонной, для отгонки части промывочной воды, полученной при промывке в водопромывной колонне;a column for distilling off light substances, communicating with the water-washing column, for distilling off part of the wash water obtained during washing in the water-washing column;
сепаратор с псевдоожиженным слоем, сообщающийся с колонной отгонки легких веществ, причем вода для регенерации сепарирующей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем представляет собой очищенную воду из колонны отгонки легких веществ.a fluidized bed separator in communication with the stripping column, wherein the water for regenerating the separation medium in the fluidized bed separator is purified water from the stripping column.
микроциклонный сепаратор, сообщающийся с охлаждающей колонной и сепаратором с псевдоожиженным слоем, соответственно, для сепарации жидкой и твердой фаз охлаждающей воды для удаления крупных частиц, захваченных ею, при этом отстоявшийся слой жидкости из микроциклонного сепаратора направляется в сепаратор с псевдоожиженным слоем для вторичной сепарации.a microcyclone separator in communication with the cooling column and the fluidized bed separator, respectively, to separate the liquid and solid phases of the cooling water to remove large particles entrained therein, and the settled liquid layer from the microcyclone separator is sent to the fluidized bed separator for secondary separation.
В настоящем изобретении устройство дополнительно содержит установку рекуперации остаточного тепла, сообщающуюся с охлаждающей колонной для рекуперации тепла из отстоявшегося слоя охлаждающей воды, при этом указанный отстоявшийся слой повторно используют после ее охлаждения.In the present invention, the apparatus further comprises a residual heat recovery unit in communication with the cooling column to recover heat from the settled layer of cooling water, which settled layer is reused after cooling it.
В настоящем изобретении в сепараторе с псевдоожиженным слоем используется одна или несколько гранулированных сепарирующих сред, причем материал сепарирующей среды представляет собой органический или неорганический материал, способный адсорбировать частицы молекулярно-ситового катализатора.In the present invention, the fluidized bed separator uses one or more granular separation media, wherein the material of the separation media is an organic or inorganic material capable of adsorbing molecular sieve catalyst particles.
В настоящем изобретении в сепараторе с псевдоожиженным слоем используется одна или несколько гранулированных сепарирующих сред, причем материал представляет собой органический или неорганический материал, способный адсорбировать частицы молекулярно-ситового катализатора. Сепарирующая среда может представлять собой сепарирующую среду в виде частиц, такую как кварцевый песок, антрацит, фруктовая скорлупа, активированный уголь, угольные шарики или керамические шарики, или комбинацию различных сепарирующих сред. Благодаря функциям сепарирующей среды по просеиванию, улавливанию и адсорбции частиц в воде содержание частиц в воде постепенно уменьшается с глубиной фильтрующего слоя, так что охлаждающая вода очищается.In the present invention, the fluidized bed separator uses one or more granular separation media, the material being an organic or inorganic material capable of adsorbing molecular sieve catalyst particles. The separating medium may be a particulate separating medium such as quartz sand, anthracite, fruit shells, activated carbon, carbon beads or ceramic beads, or a combination of different separating media. Due to the functions of the separation medium in sifting, trapping and adsorption of particles in water, the content of particles in water gradually decreases with the depth of the filter layer, so that the cooling water is purified.
В настоящем изобретении трехфазный циклонный сепаратор расположен в верхней части сепаратора с псевдоожиженным слоем для формирования циклонного поля для усиления эффекта регенерации сепарирующей среды и, одновременно, для достижения извлечения частиц среды во время регенерации псевдоожижением.In the present invention, a three-phase cyclone separator is located at the top of the fluidized bed separator to form a cyclone field to enhance the regeneration effect of the separating medium and, at the same time, to achieve recovery of medium particles during fluidization regeneration.
Предпочтительно, устройство для сепарации охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, на основе псевдоожиженного слоя, в соответствии с настоящим изобретением, может быть расширено до различных случаев, когда требуется гетерогенная сепарация, когда мелкие частицы захватываются жидкостью.Preferably, the fluidized bed separation device for cooling water used in the methanol to olefins conversion process according to the present invention can be extended to various cases where heterogeneous separation is required where fine particles are entrained in the liquid.
Далее ссылка дается на прилагаемые чертежи.Further reference is given to the accompanying drawings.
Фиг. 2 изображает схематический вид, показывающий общую технологическую схему способа очистки охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в предпочтительном варианте выполнения в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 2, реакционный метанол нагревают и затем направляют в реактор 1-1 с псевдоожиженным слоем. После реакции катализатор направляют в регенератор 1-2 для регенерации путем сжигания кокса (регенерированный катализатор возвращают в реактор с псевдоожиженным слоем, а отходящие газы, такие как СО2, удаляют). Газообразный продукт реакции проходит через многоступенчатый циклонный сепаратор для извлечения частиц катализатора, а затем его направляют в охлаждающую колонну 1-3. Часть мелкодисперсного порошка катализатора, имеющая диаметр частиц менее 10 микрон, поступает в охлаждающую колонну 1-3 вместе с газообразным продуктом реакции. Она мгновенно охлаждается и далее поступает в водопромывную колонну 1-6. Комбинаторная система для очистки охлаждающей воды в целом состоит из микроциклонного сепаратора 1-4 и сепаратора 1-5 с псевдоожиженным слоем. Охлаждающую воду центробежным насосом под давлением направляют в микроциклонный сепаратор 1-4 для первичной очистки охлаждающей воды от крупных частиц в воде. Нижний продукт в виде мутной жидкости в микроциклонном сепараторе направляют в установку 1-8 напорной фильтрации для обезвоживания путем фильтрации под давлением, и катализатор извлекают.Верхний продукт в виде прозрачной жидкости направляют в сепаратор 1-5 с псевдоожиженным слоем. Верхний продукт в виде прозрачной жидкости в микроциклонном сепараторе снова очищают в сепараторе с псевдоожиженным слоем для удаления оставшихся твердых частиц, а затем направляют в установку 1-9 рекуперации остаточного тепла в качестве низкотемпературного источника тепла для рекуперации части остаточного тепла охлаждающей воды. После теплообмена его возвращают в охлаждающую колонну. Газообразный продукт реакции, промытый и охлажденный в охлаждающей колонне, направляют в водопромывную колонну для повторной промывки и охлаждения, а парафиномасляные вещества, сконденсированные в газообразном продукте реакции, вымывают (для отделения олефинов). Часть промывочной воды отводят в колонну 1-7 отгонки легких веществ для удаления органического вещества из промывочной воды. Далее очищенную воду направляют в установку для очистки отработанной воды, а часть ее используют для регенерации сепарирующей среды в сепараторе с псевдоожиженным слоем. Концентрированную воду выпускают. После того, как сепаратор с псевдоожиженным слоем проработает непрерывно в течение определенного периода времени, сепарирующую среду регенерируют путем обратной подачи очищенной воды из колонны отгонки легких веществ для высвобождения частиц катализатора, адсорбированных на сепарирующей среде.Fig. 2 is a schematic view showing a general flow diagram of a method for purifying cooling water used in a methanol to olefins conversion process in a preferred embodiment in accordance with the present invention. As shown in FIG. 2, the reaction methanol is heated and then sent to the fluidized bed reactor 1-1. After the reaction, the catalyst is sent to the regenerator 1-2 for regeneration by burning coke (the regenerated catalyst is returned to the fluidized bed reactor and off-gases such as CO 2 are removed). The reaction gas passes through a multi-stage cyclone separator to recover catalyst particles, and then it is sent to the cooling column 1-3. A portion of the fine catalyst powder, having a particle diameter of less than 10 microns, enters the cooling column 1-3 along with the gaseous reaction product. It is instantly cooled and then enters the water washing column 1-6. The combinatorial cooling water purification system generally consists of a microcyclone separator 1-4 and a fluidized bed separator 1-5. The cooling water is sent under pressure by a centrifugal pump to a microcyclone separator 1-4 for the primary purification of the cooling water from large particles in the water. The underproduct as a turbid liquid in the microcyclone separator is sent to the pressure filtration unit 1-8 for dewatering by pressure filtration, and the catalyst is recovered. The upper product as a clear liquid is sent to the fluidized bed separator 1-5. The upper product as a clear liquid in the microcyclone separator is again purified in a fluidized bed separator to remove remaining solids, and then sent to the residual heat recovery unit 1-9 as a low-temperature heat source to recover part of the residual heat of the cooling water. After heat exchange, it is returned to the cooling column. The reaction gas, washed and cooled in the cooling column, is sent to a water-wash column for repeated washing and cooling, and the paraffino-oil substances condensed in the reaction gas are washed away (to separate olefins). Part of the wash water is taken to the light substance distillation column 1-7 to remove organic matter from the wash water. Next, the purified water is sent to a waste water treatment plant, and part of it is used to regenerate the separating medium in a fluidized bed separator. Concentrated water is released. After the fluidized bed separator has been operated continuously for a certain period of time, the separation medium is regenerated by recirculating purified water from the stripping column to release catalyst particles adsorbed on the separation medium.
Фиг. 3 изображает схематический вид, показывающий общую технологическую схему способа очистки охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в другом предпочтительном варианте выполнения в соответствии с настоящим изобретением. Этот вариант выполнения подходит для устройства МТО, в котором износ катализатора мал, а равновесная концентрация катализатора в охлаждающей воде низка (<500 мг/л). Как показано на Фиг. 3, в отличие от варианта выполнения, показанного на Фиг. 2, в этом варианте выполнения микроциклонный сепаратор 1-4 не используется, и для очистки охлаждающей воды используется только сепаратор 1-5 с псевдоожиженным слоем. В остальном последовательность операций такая же, как на Фиг. 2.Fig. 3 is a schematic view showing a general flow diagram of a method for purifying cooling water used in a methanol to olefins conversion process in another preferred embodiment in accordance with the present invention. This embodiment is suitable for an MTO device in which catalyst wear is low and the equilibrium catalyst concentration in the cooling water is low (<500 mg/L). As shown in FIG. 3, in contrast to the embodiment shown in FIG. 2, in this embodiment, the microcyclone separator 1-4 is not used, and only the fluidized bed separator 1-5 is used to purify the cooling water. Otherwise, the sequence of operations is the same as in Fig. 2.
Фиг. 4 изображает схематический вид, показывающий технологический поток для выпуска отработанной воды из устройства для очистки охлаждающей воды в установку для очистки отработанной воды в предпочтительном варианте выполнения, в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 4, отработанная вода из устройства для очистки охлаждающей воды в основном генерируется в установке напорной фильтрации катализатора. Средний расход 3 т/ч. Отработанную воду сначала направляют в масляную ловушку 2-1, в которой предварительно происходит отделение взвешенных веществ и масла/жира от отработанной воды благодаря разности удельных весов взвешенных веществ, масла и воды. Отработанную воду, очищенную масляной ловушкой 2-1, направляют в бассейн 2-2 воздушной флотации, в котором взвешенные флокулы и мелкие 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 2-3, 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 аэрируемый бассейн 2-4 биологической фильтрации, в котором вещества ХПК, аммиачный азот, масло/жир, 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 2-5 песочной фильтрации для глубокого удаления взвешенных веществ из отработанной воды, после чего воду сливают или используют повторно. Шлам отводят из нижней части масляных ловушек 2-1, бассейна 2-2 воздушной флотации, биохимической установки 2-3, аэрируемого бассейна 2-4 биологической фильтрации и установки 2-5 песочной фильтрации.Fig. 4 is a schematic view showing a process flow for discharging waste water from a cooling water treatment apparatus into a waste water treatment apparatus in a preferred embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 4, the waste water from the cooling water purification device is mainly generated in the catalyst pressure filtration unit. Average consumption 3 t/h. The waste water is first sent to the oil trap 2-1, in which suspended solids and oil/fat are first separated from the waste water due to the difference in the specific gravities of suspended solids, oil and water. The waste water, purified by the oil trap 2-1, is sent to the air flotation pool 2-2, in which the suspended flocs and small drops of oil in the wastewater are further deposited in the form of flakes and grow, and together with the bubbles released by the aerated water, they form large flocs , which rise to the surface of the water under the influence of buoyancy and rising water, thereby further separating the oil and solids in the waste water. After air flotation treatment, the waste water is sent to a biochemical unit 2-3, in which substances COD (chemical oxygen demand), ammonia nitrogen, oil/grease, etc. are removed from the waste water through microbial decomposition. Then the waste water is sent to an aerated biological filtration pool 2-4, in which the substances COD, ammonia nitrogen, oil/grease, suspended solids, etc. further removed from waste water through the function of oxidative decomposition of biofilm on the surface of the filter material and the function of intercepting the filter material in the filter tank. Finally, the waste water is sent to a sand filtration unit 2-5 for deep removal of suspended solids from the waste water, after which the water is drained or reused. The sludge is removed from the bottom of the oil traps 2-1, the air flotation basin 2-2, the biochemical unit 2-3, the aerated biological filtration basin 2-4 and the sand filtration unit 2-5.
Фиг. 5 изображает схематический вид, показывающий технологическую схему системы сепарации с псевдоожиженным слоем в предпочтительном варианте выполнения, в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 5, система сепарации с псевдоожиженным слоем может включать множество сепараторов с псевдоожиженным слоем, работающих параллельно (общее количество равно n, где n≥2). При нормальной работе неочищенная охлаждающая вода подается через верхние впускные отверстия оборудования, а очищенная охлаждающая вода выводится из нижних выпускных отверстий. Очищенная охлаждающая вода возвращается в охлаждающую колонну (отстоявшийся слой охлаждающей воды возвращается в колонну). При непрерывной работе оборудования, пока перепад давления не достигнет заданного значения, сепараторы поочередно переключаются на режим обратной промывки. Во время обратной промывки впускной клапан 3-1 и выпускной клапан 3-2 оборудования закрыты, а дренажный клапан 3-3, клапан 3-4 сброса, клапан 3-5 доступа азота/пара и клапан 3-6 обратной промывки открыты. Очищенная вода и азот/пар используются для доведения гранулированного слоя в сепараторе до кипящего состояния, так что загрязняющие вещества, перехваченные и адсорбированные в гранулированном слое, высвобождаются, тем самым достигается регенерация сепарирующей среды. Токсичная взвесь катализатора, образующаяся при регенерации, выводится из дренажного отверстия и направляется в буферный отстойный резервуар 3-7. После отстаивания взвесь катализатора в нижней части направляется в установку напорной фильтрации для обработки фильтрацией под давлением (взвесь катализатора подвергают фильтрации под давлением) для извлечения катализатора, тем самым добиваясь почти нулевого уровня захоронения отходов. Отработанная вода, содержащая следовые количества масла и твердых частиц, полученная установкой напорной фильтрации, сбрасывается в установку для очистки отработанной воды. После удаления из отработанной воды органического вещества и взвешенных веществ, вода, доведенная до норматива, сбрасывается в окружающую среду или используется повторно. Смешанный отработанный газ выводится через выпускное отверстие 4 и направляется в горелку (смешанные отработанные газы в горелку) после удаления из него воды баком 3-8 циклонного обезвоживания, благодаря чему достигается почти нулевой сброс загрязняющих веществ.Fig. 5 is a schematic view showing a flow diagram of a fluidized bed separation system in a preferred embodiment in accordance with the present invention. As shown in FIG. 5, the fluidized bed separation system may include a plurality of fluidized bed separators operating in parallel (the total number is n, where n≥2). During normal operation, raw cooling water is supplied through the upper inlets of the equipment, and purified cooling water is discharged from the lower outlets. The purified cooling water is returned to the cooling column (the settled layer of cooling water is returned to the column). During continuous operation of the equipment, until the pressure drop reaches a set value, the separators alternately switch to backwash mode. During backwashing, the equipment inlet valve 3-1 and outlet valve 3-2 are closed, and the drain valve 3-3, discharge valve 3-4, nitrogen/steam access valve 3-5 and backwash valve 3-6 are open. Purified water and nitrogen/steam are used to boil the granular bed in the separator so that contaminants trapped and adsorbed in the granular bed are released, thereby achieving regeneration of the separation medium. The toxic suspension of the catalyst formed during regeneration is removed from the drainage hole and sent to the buffer settling tank 3-7. After settling, the catalyst slurry at the bottom is sent to a pressure filtration unit for pressure filtration treatment (the catalyst slurry is subjected to pressure filtration) to recover the catalyst, thereby achieving near-zero waste disposal. Waste water containing trace amounts of oil and solids produced by the pressure filtration unit is discharged to the waste water treatment plant. After removing organic matter and suspended substances from waste water, the water brought to the standard is discharged into the environment or reused. The mixed exhaust gas is discharged through the outlet 4 and sent to the burner (mixed exhaust gases into the burner) after removing water from it by the cyclone dehydration tank 3-8, thereby achieving almost zero discharge of pollutants.
Фиг. 6 изображает схематический вид, показьшающий устройство сепаратора с псевдоожиженным слоем в предпочтительном варианте выполнения в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 6, сепаратор с псевдоожиженным слоем в целом состоит, среди прочего, из корпуса 4-1, гранулированного слоя 4-2, разделительной пластины 4-3, фильтра 4-4 грубой очистки, распределителя 4-5 сырья, стабилизатора 4-6 потока, и трехфазного циклонного сепаратора 4-7. Во время нормальной работы охлаждающая вода поступает в оборудование через верхнюю впускную трубу и направляется в гранулированный слой через распределитель сырья. После сепарации гранулированным слоем охлаждающая вода проходит через фильтр грубой очистки на разделительной пластине, проходит через стабилизатор потока и через нижнее выпускное отверстие направляется в установку последующей обработки. После того, как оборудование переключено на режим обратной промывки, охлаждающая вода подается снизу, и одновременно с охлаждающей водой подмешивается азот. Охлаждающая вода проходит через гранулированный слой снизу вверх, приводя слой в кипящее состояние. Загрязняющие вещества в сепарирующей среде высвобождаются, так что среда регенерируется. Сепарирующая среда и загрязняющие вещества проходят через трехфазный циклонный сепаратор 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 выводятся из дренажного отверстия на боковой поверхности оборудования вместе с жидкой фазой, а азот выводится из выпускного отверстия в верхней части.Fig. 6 is a schematic view showing a fluidized bed separator apparatus in a preferred embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 6, the fluidized bed separator generally consists of, among other things, a housing 4-1, a granular bed 4-2, a separating plate 4-3, a coarse filter 4-4, a raw material distributor 4-5, a flow stabilizer 4-6, and three-phase cyclone separator 4-7. During normal operation, cooling water enters the equipment through the top inlet pipe and is directed into the granular bed through the feed distributor. After granular bed separation, the cooling water passes through the coarse filter on the separating plate, passes through the flow stabilizer and is directed through the bottom outlet to the after-treatment unit. After the equipment is switched to backwash mode, cooling water is supplied from below, and nitrogen is mixed with the cooling water at the same time. Cooling water passes through the granular bed from bottom to top, bringing the bed to a boiling state. Contaminants in the separation medium are released so that the medium is regenerated. The separating medium and pollutants pass through the three-phase cyclone separator at the top of the fluidized bed separator, so that the medium particles are washed in the cyclone field, the regeneration of the medium is enhanced, and the medium particles are extracted at the same time. Contaminants are discharged from the drainage hole on the side of the equipment along with the liquid phase, and nitrogen is discharged from the outlet at the top.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Настоящее изобретение ниже дополнительно проиллюстрировано со ссылкой на следующие конкретные примеры. Тем не менее, следует понимать, что эти примеры предназначены только для иллюстрации настоящего изобретения без ограничения его объема. Способы испытаний 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 массовые проценты.The present invention is further illustrated below with reference to the following specific examples. However, it should be understood that these examples are intended only to illustrate the present invention without limiting its scope. The test methods in the following examples, for which specific conditions are not specified, are generally carried out under normal conditions or under conditions suggested by the manufacturers. Unless otherwise noted, all parts are parts by weight and all percentages are percentages by weight.
Пример 1:Example 1:
В процессе преобразования метанола в олефины с производительностью 1,8 миллиона тонн в год использовалось маломасштабное экспериментальное сепарационное устройство на основе псевдоожиженного слоя в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, для проведения сопутствующего эксперимента с охлаждающей водой, содержащей твердый катализатор. Конкретный рабочий процесс и эффекты описываются следующим образом:A 1.8 million ton/year methanol to olefins conversion process used a small scale fluidized bed separation pilot plant according to the process of the present invention to conduct a companion experiment with cooling water containing a solid catalyst. The specific workflow and effects are described as follows:
Для изучаемого процесса преобразования метанола в олефины производительностью 1,8 млн т/год основные меры, принятые в соответствии с предшествующим уровнем техники, включают отделение мелких частиц от охлаждающей воды с помощью микроциклонного сепаратора, непрерывный выпуск охлаждающей воды с расходом 60 т/ч и пополнение запасов свежей воды для балансировки содержания твердых частиц в охлаждающей воде. 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 очистку отработанной воды, расположенной ниже по потоку, при этом тепло сбрасываемой отработанной воды трудно использовать. Например, при сбросе охлаждающей воды с температурой 110°С при ее охлаждении до температуры окружающего воздуха 25°С потери тепла 1 т отработанной воды составляют около 360 МДж. При расходе охлаждающей воды 60 т/ч суточные потери тепла составляют 518400 МДж, что эквивалентно 17,7 т условного топлива/сутки. Поэтому принимаемые в настоящее время меры невыгодны с точки зрения безопасности, защиты окружающей среды и экономии.For the 1.8 million ton/year methanol to olefins process under study, the main measures taken in accordance with the prior art include separation of fines from the cooling water using a microcyclone separator, continuous release of cooling water at a flow rate of 60 t/h and replenishment fresh water reserves to balance the solids content of the cooling water. Although such measures can reduce clogging of the water system used to convert methanol to olefins, water consumption is high and the economics of the process are poor. In addition, the downstream waste water treatment burden increases, and the heat of the discharged waste water is difficult to utilize. For example, when discharging cooling water with a temperature of 110°C and cooling it to an ambient temperature of 25°C, the heat loss of 1 ton of waste water is about 360 MJ. With a cooling water flow rate of 60 t/h, the daily heat loss is 518,400 MJ, which is equivalent to 17.7 tons of standard fuel/day. Therefore, the measures currently taken are unprofitable from the point of view of safety, environmental protection and economy.
1. Свойства материала и связанные параметры1. Material properties and related parameters
Охлаждающая вода, используемая в процессе преобразования метанола в олефины, представляла собой двухфазную смесь жидкость-твердое вещество, а вода содержала твердые частицы катализатора и масло, при этом вода представляла собой непрерывную фазу, а масло и твердый катализатор представляли собой среду с дисперсной фазой. Производительность экспериментальной установки составляла 50 л/ч. В рабочем состоянии плотность жидкой фазы составила 915,4 кг/м3; и вязкость составляла 0,255 сП. Рабочая температура 109°С. Содержание отработанного катализатора 450 мг/л; средний диаметр частиц 2,0 мкм. Содержание масла составляло 15 мг/л.The cooling water used in the methanol to olefins conversion process was a two-phase liquid-solid mixture, and the water contained solid catalyst particles and oil, with water being the continuous phase and oil and solid catalyst being the dispersed phase medium. The productivity of the experimental installation was 50 l/h. In operating condition, the density of the liquid phase was 915.4 kg/m 3 ; and the viscosity was 0.255 cP. Operating temperature 109°C. The content of spent catalyst is 450 mg/l; average particle diameter 2.0 µm. The oil content was 15 mg/l.
2. Устройство для очистки охлаждающей воды2. Cooling water purification device
Устройство представляло собой одиночный сепаратор с псевдоожиженным слоем диаметром 72 мм. Сепарирующей средой служил модифицированный кварцевый песок с диаметром частиц 1-2 мм. Высота гранулированного слоя составляла 1000 мм. Производительность одного фильтра составляла 50 л/ч.The device was a single fluidized bed separator with a diameter of 72 mm. The separating medium was modified quartz sand with a particle diameter of 1-2 mm. The height of the granular layer was 1000 mm. The productivity of one filter was 50 l/h.
3. Процесс реализации3. Implementation process
Охлаждающая вода, используемая в процессе преобразования метанола в олефины, содержащая мелкодисперсный порошок катализатора, направлялась в экспериментальное сепарирующее устройство на основе псевдоожиженного слоя. После прохождения через гранулированный слой твердые частицы в воде удалялись. После непрерывной работы, когда перепад давления повысился и достиг 0,3 МПа, операцию переводили в режим обратной промывки.The cooling water used in the methanol to olefins conversion process, containing fine catalyst powder, was sent to an experimental fluidized bed separation device. After passing through the granular bed, the solids in the water were removed. After continuous operation, when the pressure drop increased and reached 0.3 MPa, the operation was switched to backwash mode.
4. Анализ результатов4. Analysis of results
После сепарации и очистки в псевдоожиженном слое содержание твердых частиц в охлаждающей воде снизилось с 450 мг/л до не более 30 мг/л; скорость удаления превысила 90%; средний перепад давления в сепараторе с псевдоожиженным слоем составил 0,05 МПа. Во время испытаний, после 1000 часов непрерывной работы и 100 операций регенерации обратной промывкой, сверхвысокий эффект первичной сепарации все еще мог сохраняться, а эффективность сепарации превышала 90%.After fluidized bed separation and purification, the solids content of the cooling water decreased from 450 mg/L to no more than 30 mg/L; removal rate exceeded 90%; the average pressure drop in the fluidized bed separator was 0.05 MPa. During testing, after 1000 hours of continuous operation and 100 backwash regeneration operations, the ultra-high primary separation effect could still be maintained, and the separation efficiency exceeded 90%.
Пример 2:Example 2:
В процессе преобразования метанола в олефины производительностью 1,8 млн тонн/год сепарирующее устройство, сочетающее микроциклонный сепаратор и сепаратор с псевдоожиженным слоем, использовали в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, для очистки охлаждающей воды, содержащей твердый катализатор, с целью эффективной сепарации отработанных микрочастиц катализатора в охлаждающей воде. Конкретный рабочий процесс и эффекты описываются следующим образом:In a 1.8 million ton/year methanol to olefins conversion process, a separation device combining a microcyclone separator and a fluidized bed separator was used in accordance with the method of the present invention to treat cooling water containing solid catalyst to effectively separate spent microparticles catalyst in cooling water. The specific workflow and effects are described as follows:
1. Свойства материала и связанные параметры1. Material properties and related parameters
Охлаждающая вода, используемая в процессе преобразования метанола в олефины, представляла собой двухфазную смесь жидкость-твердое вещество, а вода содержала твердые частицы катализатора и масло, при этом вода представляла собой однородную фазу, а масло и твердый катализатор представляли собой среду с дисперсной фазой. Расход охлаждающей воды на обработку составлял 240 т/ч. В рабочем состоянии плотность жидкой фазы составляла 915,4 кг/м3; и вязкость составляла 0,255 сП. Рабочая температура 109°С. Содержание отработанного катализатора 450 мг/л; средний диаметр частиц 2,0 мкм. Содержание масла составляло 15 мг/л.The cooling water used in the methanol to olefins conversion process was a two-phase liquid-solid mixture, and the water contained solid catalyst particles and oil, with water being the homogeneous phase and the oil and solid catalyst being the dispersed phase medium. The cooling water consumption for processing was 240 t/h. In operating condition, the density of the liquid phase was 915.4 kg/m 3 ; and the viscosity was 0.255 cP. Operating temperature 109°C. The content of spent catalyst is 450 mg/l; average particle diameter 2.0 µm. The oil content was 15 mg/l.
2. Устройство очистки охлаждающей воды2. Cooling water purification device
Устройство в целом состояло из двух частей. Одна часть представляла собой набор микроциклонных сепараторов, в котором каждый микроциклонный сепаратор имел внутренний диаметр 25 мм и производительность очистки 0,8 м3/ч, а 300 микроциклонных сепараторов были собраны параллельно. Другая часть представляла собой установку сепаратора с псевдоожиженным слоем, в которой сепарирующей средой был модифицированный кварцевый песок с диаметром частиц 1-2 мм; гранулированный слой имел высоту 1400 мм; каждый фильтр имел производительность по очистке 50 м3/ч; 6 сепараторов с псевдоожиженным слоем использовались параллельно, 5 рабочих и 1 резервный; и их по очереди переключали на обратную промывку.The device as a whole consisted of two parts. One part was a set of microcyclone separators, in which each microcyclone separator had an internal diameter of 25 mm and a cleaning capacity of 0.8 m 3 /h, and 300 microcyclone separators were assembled in parallel. The other part was a fluidized bed separator unit, in which the separating medium was modified quartz sand with a particle diameter of 1-2 mm; the granular layer had a height of 1400 mm; each filter had a cleaning capacity of 50 m 3 /h; 6 fluidized bed separators were used in parallel, 5 operational and 1 standby; and they were switched to backwashing one by one.
3. Процесс реализации3. Implementation process
Охлаждающая вода, используемая в процессе преобразования метанола в олефины, содержащая мелкий порошок катализатора, подвергалась сепарации жидкой и твердой фаз посредством микроциклонного сепаратора, установленного для удаления крупных частиц в воде. Охлаждающая вода, предварительно очищенная с помощью микроциклонного сепаратора, затем направлялась в сепаратор с псевдоожиженным слоем для удаления из воды оставшихся твердых частиц. Затем вода возвращалась в охлаждающую колонну. В состав сепаратора с псевдоожиженным слоем входили 6 параллельно работающих сепараторов, 5 включенных и 1 резервный. После непрерывной работы, когда перепад давления повысился и достиг 0,3 МПа, их по очереди переключали на обратную промывку. Плотную фазу из микроциклонных сепараторов и жидкость обратной промывки из сепараторов с псевдоожиженным слоем направляли в установку напорной фильтрации для обезвоживания путем фильтрации под давлением для извлечения катализатора.The cooling water used in the methanol to olefins conversion process, containing fine catalyst powder, was subjected to liquid-solid separation by means of a microcyclone separator installed to remove large particles in the water. The cooling water, previously purified by a microcyclone separator, was then sent to a fluidized bed separator to remove any remaining solids from the water. The water was then returned to the cooling column. The fluidized bed separator consisted of 6 separators operating in parallel, 5 on and 1 standby. After continuous operation, when the pressure drop increased and reached 0.3 MPa, they were switched to backwashing one by one. The dense phase from the microcyclone separators and the backwash liquid from the fluidized bed separators were sent to a pressure filtration unit for dewatering by pressure filtration to recover the catalyst.
4. Анализ результатов4. Analysis of results
После комбинированной очистки микроциклонной сепарацией и сепарацией в псевдоожиженном слое содержание твердого вещества в охлаждающей воде было снижено с 450 мг/л до не более 10 мг/л; скорость удаления превысила 95%; перепад давления введенного в эксплуатацию микроциклонного сепаратора 0,25 МПа; а средний перепад давления в сепараторах с псевдоожиженным слоем при работе составил 0,05 МПа.After combined microcyclone separation and fluid bed separation cleaning, the solid content of the cooling water was reduced from 450 mg/L to no more than 10 mg/L; removal rate exceeded 95%; pressure drop of the microcyclone separator put into operation is 0.25 MPa; and the average pressure drop in fluidized bed separators during operation was 0.05 MPa.
В последние годы в процессе очистки охлаждающей воды, используемой 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 охлаждающей воды, используемой 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 охлаждающей воде, используемой 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 охлаждающей 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.In recent years, microcyclone separation, metal membrane separation, ceramic membrane separation and bag filtration have gradually been used in the purification of cooling water used in the methanol to olefins conversion process. Based on domestic field research, the authors of this application have discovered that all of the above methods have certain disadvantages. Thus, purification of cooling water used in the methanol to olefins conversion process has always been a major challenge that is difficult to solve in the MTO industry. Microcyclones and metal membranes are used in more than 10 sets of MTO equipment. The two devices are typically operated in series, with the microcyclone used for primary separation and the metal membrane used for deep cleaning. The separation error of the microcyclone separator is low. It shows good separation effect only for particles larger than 3 microns and has difficulty separating particles smaller than 3 microns. Due to the problem of membrane fouling in microfiltration with metal membranes, the membrane flux will be reduced to 20% or less of the normal membrane flux within one month of operation, making normal operation difficult. At some MTO plants, ceramic membranes and bag filters are added during technical re-equipment. Ceramic membranes are effective for filtering fine particles in cooling water used in the methanol-to-olefins process, but the equipment costs are high and the membrane pressure is high. In addition, the problem of clogging of membrane channels will gradually arise after operation for more than a year. Currently, ceramic membranes are used in 3 sets of MTO equipment for cooling water purification. Due to the low separation accuracy and short service life of the bag filter, the cleaning efficiency will be significantly reduced after one year of operation, and this problem must be solved by replacing the bag filter. This method is used only at one MTO plant.
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 кварцевого песка, антрацита, угольных сфер и т.п., которые недороги, инвестиции в оборудование и плата за техническое обслуживание очень низки.Compared with previous technologies, fluidized bed separation technology is second only to ceramic membrane separation technology in terms of separation efficiency. However, fluidized bed separation technology is based on the principle of deep filtration, and filtration channels are formed by the accumulation of loose particles of filter material. As a result, the channels are volatile. Contamination and clogging of metal or ceramic membranes can in principle be avoided. The granular layer of filter material has a high porosity, and the filtered particles can be located in the voids between the particles of the filter material. Consequently, the capacity of the granular bed retains contaminants, and the granular bed needs to be backwashed much less frequently than in surface filtration methods such as metal membrane filtration and ceramic membrane filtration. On the other hand, since the channels are variable, contaminants remaining in the channels can be easily released. In addition, a cyclone is used to enhance washing, so contaminants are easily removed from the surface of the filter material. Therefore, the filter material can be regenerated more efficiently than in a conventional deep filtration device. In addition, since the filter material can be selected from traditional quartz sand, anthracite, carbon spheres, etc., which are inexpensive, equipment investment and maintenance fees are very low.
Сравнение нескольких технологий очистки охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, в промышленных применениях (при производительности очистки 200 м3/ч) показано в Таблице 1 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 охлаждающей 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 охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины, поэтому она больше подходит для промышленной очистки указанной охлаждающей воды.A comparison of several technologies for treating cooling water used in the methanol to olefins conversion process in industrial applications (at a treatment capacity of 200 m 3 /h) is shown in Table 1 below. Fluidized bed separation technology is superior to other technologies in terms of equipment investment, processing costs, operating costs, wastewater discharge frequency and separation energy consumption. Its separation efficiency is second only to ceramic membrane technology and is sufficient to separate catalyst fines in a water-cooled MTO system. However, it requires more space than other technologies. Comprehensive evaluation shows that the fluidized bed separation technology has excellent performance in treating the cooling water used in the methanol to olefins conversion process, so it is more suitable for the industrial treatment of said cooling water.
В соответствии с настоящим изобретением, способ, в котором комбинируются микроциклонный сепаратор и сепаратор с псевдоожиженным слоем, используют для удаления твердых частиц из охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. В сочетании с конструкцией на основе псевдоожиженного слоя с обратной промывкой, частицы сепарирующей среды регенерируются до такой степени, что количество захваченных в них загрязняющих веществ снижается почти до нуля. Хорошо выполняются следующие требования: содержание твердых частиц в охлаждающей воде должно быть снижено до 30 мг/л или менее, а остаточная доля пыли после обратной промывки должна быть снижена до 5% или менее. Также удовлетворяются требования высокой эффективности удаления, длительного рабочего цикла, простоты обслуживания и стабильной работы оборудования, расположенного дальше по технологической цепочке. При этом осуществляется рециркуляция воды, дальнейшее концентрирование и регенерация катализатора, безвредная очистка отходящих газов, образующихся в процессе регенерации, и частичная рекуперация остаточного тепла охлаждающей воды. Таким образом, осуществляется комплексная обработка охлаждающей воды, используемой в процессе преобразования метанола в олефины. Кроме того, можно исключить первоначальный сброс охлаждающей воды с расходом 60 т/ч. В случае, если в качестве низкотемпературного источника тепла в установке сепарации олефинов для рекуперации части остаточного тепла используется охлаждающая вода, то, при условии, что охлаждающая вода выпускается при температуре 110°С, когда она охлаждается до 65°С из-за рекуперации остаточного тепла, рекуперация тепла составляет около 189 МДж на тонну отработанной воды. При расходе охлаждающей воды 60 т/ч можно сэкономить 272160 МДж тепла в сутки, что эквивалентно 9,3 т условного топлива в сутки. Кроме того, охлаждающая вода, содержащая твердые частицы и незначительное количество масла, сбрасывается в установку для очистки отработанной воды с расходом 60 т/ч, в соответствии с предшествующим уровнем техники, и, таким образом, стоимость очистки отработанной воды увеличивается. Теперь, в соответствии с настоящим изобретением, отработанная вода, сбрасываемая в установку для очистки отработанной воды, в основном производится установкой напорной фильтрации для катализатора и содержит следовые количества масла и твердых частиц, а средний сброс составляет 3 т/ч. Предполагая, что стоимость очистки составляет 5 юаней за тонну воды, можно сэкономить 2,28 миллиона юаней в год на очистку сбрасываемой охлаждающей воды.In accordance with the present invention, a method that combines a microcyclone separator and a fluidized bed separator is used to remove solids from cooling water used in the methanol to olefins conversion process. Combined with a backwash fluidized bed design, the separation media particles are regenerated to the point that the amount of contaminants trapped within them is reduced to almost zero. The following requirements are well met: the solids content of the cooling water should be reduced to 30 mg/L or less, and the residual dust content after backwash should be reduced to 5% or less. The requirements for high removal efficiency, long cycle times, ease of maintenance and stable operation of downstream equipment are also met. This involves recirculation of water, further concentration and regeneration of the catalyst, harmless purification of exhaust gases generated during the regeneration process, and partial recovery of residual heat from the cooling water. In this way, a comprehensive treatment of the cooling water used in the process of converting methanol into olefins is carried out. In addition, the initial cooling water discharge of 60 t/h can be eliminated. In case cooling water is used as a low temperature heat source in an olefin separation unit to recover part of the residual heat, then, provided that the cooling water is discharged at a temperature of 110°C, when it is cooled to 65°C due to residual heat recovery , heat recovery is about 189 MJ per ton of waste water. With a cooling water flow rate of 60 t/h, 272,160 MJ of heat per day can be saved, which is equivalent to 9.3 tons of standard fuel per day. In addition, cooling water containing solid particles and a small amount of oil is discharged into the waste water treatment plant at a flow rate of 60 t/h according to the prior art, and thus the cost of waste water treatment increases. Now, according to the present invention, the waste water discharged to the waste water treatment plant is mainly produced by the catalyst pressure filtration unit and contains trace amounts of oil and solids, and the average discharge is 3 t/h. Assuming that the treatment cost is 5 yuan per ton of water, 2.28 million yuan can be saved per year for the treatment of discharged cooling water.
В соответствии с настоящим изобретением, не только улучшается точность сепарации, но также устраняются недостатки, связанные с быстрым ростом перепада давления и неполной обратной промывкой, от которых страдает существующий способ прецизионной фильтрации. Способ, в соответствии с настоящим изобретением, имеет меньшую стоимость оборудования и потребление энергии, чем способ прецизионной фильтрации.According to the present invention, not only is separation accuracy improved, but also the shortcomings associated with rapid pressure drop and incomplete backwash that plague the existing precision filtration method are eliminated. The method of the present invention has lower equipment cost and energy consumption than the precision filtration method.
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.The examples listed above are only preferred examples in the invention, and they are not intended to limit the scope of the invention. All equivalent variations and modifications made in accordance with the invention within the scope of this application for invention fall within the technical scope of the invention.
Все документы, упомянутые в изобретении, включены в настоящее описание посредством ссылки, как если бы каждый из них был включен в настоящее 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.All documents mentioned in the invention are incorporated herein by reference as if each were incorporated herein by individual reference. Moreover, it is to be understood that various changes or modifications to the invention may be made by those skilled in the art upon examination of the above inventive teachings, and such equivalent changes also come within the scope of the appended claims.
Claims (23)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817961C1 true RU2817961C1 (en) | 2024-04-23 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8083951B2 (en) * | 2008-09-10 | 2011-12-27 | East China University Of Science And Technology | Method for purifying quench water and scrubbing water from MTO by mini-hydrocyclone and apparatus used for same |
| RU2602095C2 (en) * | 2011-07-29 | 2016-11-10 | Паркер Ханнифин Маньюфекчерин (Юк) Лимитид | Separator |
| CN106542589A (en) * | 2015-09-21 | 2017-03-29 | 波特膜过滤与分离技术(石家庄)有限公司 | MTO chilled water (chw)s and washing water purification process technique |
| CN107382654A (en) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 上海华畅环保设备发展有限公司 | Methanol-to-olefins chilled water (chw) ebullated bed separation method and device |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8083951B2 (en) * | 2008-09-10 | 2011-12-27 | East China University Of Science And Technology | Method for purifying quench water and scrubbing water from MTO by mini-hydrocyclone and apparatus used for same |
| RU2602095C2 (en) * | 2011-07-29 | 2016-11-10 | Паркер Ханнифин Маньюфекчерин (Юк) Лимитид | Separator |
| CN106542589A (en) * | 2015-09-21 | 2017-03-29 | 波特膜过滤与分离技术(石家庄)有限公司 | MTO chilled water (chw)s and washing water purification process technique |
| CN107382654A (en) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 上海华畅环保设备发展有限公司 | Methanol-to-olefins chilled water (chw) ebullated bed separation method and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107382654B (en) | Separation method and device for quenching water boiling bed for preparing olefin from methanol | |
| CN108328761B (en) | Method and device for prolonging continuous operation period of MTO water washing process | |
| CN107512787B (en) | Method for sorting separation media in fluidized bed separator | |
| EP2641877B1 (en) | Method for treating a waste stream using a bioreactor and a membrane filter | |
| CN110980981A (en) | Deep purification device and purification method for methanol-to-olefin washing water | |
| CN107720872B (en) | Purifying device and purifying method for washing water of methanol-to-olefin device | |
| CN101732968B (en) | Micro-cyclone de-solid method and device in catalytic cracking flue gas washing desulphurization process | |
| US20230339785A1 (en) | Deep purification device and method for methanol-to-olefin washing water | |
| CN115180744B (en) | Cross-flow nanofiltration microchannel separator and application thereof | |
| CN102092886A (en) | Combined sewage treatment method for oil field | |
| CN112811667B (en) | Sequential oil removing system and method | |
| CN211664891U (en) | Deep purification device for methanol-to-olefin washing water | |
| RU2817961C1 (en) | Method and device for separation in fluidized bed for cooling water used in process of converting methanol to olefins | |
| Chen et al. | Industrial application of swirl regenerating micro-channel separation (SRMS) for fine catalysts removal from methanol-to-olefin quench water | |
| CN1201842C (en) | Method and equipment for separating synthetic oil and catalyst in slurry reactor | |
| CN112827323A (en) | Purification system, purification method and application of methanol-to-olefin product gas | |
| CN207330792U (en) | Methanol-to-olefins chilled water (chw) ebullated bed separator | |
| CN115215460B (en) | Water saving method and device for hydrocracking device | |
| RU2814431C1 (en) | Method and device for prolonging continuous mode of washing process with water when converting methanol to olefins | |
| RU2821462C1 (en) | Method for deep purification of flushing water used in process of converting methanol into olefins | |
| US20230365449A1 (en) | Fluidized bed separation method and device for methanol-to-olefins quenched water | |
| US20230406728A1 (en) | Method and apparatus for prolonging continuous operation period of methanol-to-olefins water washing process | |
| CN112624472A (en) | Flash evaporation-sedimentation-ebullated bed separation combined coal gasification black water purification method and device | |
| CN208054965U (en) | A kind of methanol-to-olefins device washing water purifying means | |
| CN116621274A (en) | Modularized wastewater solid and oil removal method and device |