申请日2014.07.29
公开(公告)日2014.11.05
IPC分类号C02F1/24; C07C9/14; C07C7/00
摘要
本发明公开了一种从甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类的设备和方法。该设备包括溶剂气浮塔和疏水性聚并板组件，溶剂气浮塔的塔壁上设有废水入口、废水出口、气体入口、气体出口、溶剂入口和溶剂出口，废水入口的位置高于废水出口的位置，气体入口的位置低于废水出口的位置，气体出口的位置高于气体入口的位置，溶剂入口和溶剂出口均高于废水入口;疏水性聚并板组件设在溶剂气浮塔的内部，位于废水入口与废水出口之间。该设备通过在溶剂气浮塔的内部设置疏水性聚并板组件，增加了携带有长链烃类有机溶剂的液滴的聚并机会，减少了水相与溶剂的返混，改善了溶剂气浮塔内的流体力学特性，简化了废水处理工艺，降低了能耗，提高了分离效率。
权利要求书
1.一种从甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类的设备，其特征在于，所述设备包括：
溶剂气浮塔，所述溶剂气浮塔的塔壁上设置有废水入口(1)、废水出口(2)、气体 入口(3)、气体出口(4)、溶剂入口(5)和溶剂出口(6)，所述废水入口(1)的位置 高于所述废水出口(2)的位置，所述气体入口(3)的位置低于所述废水出口(2)的位 置，所述气体出口(4)的位置高于所述气体入口(3)的位置，所述溶剂入口(5)和所 述溶剂出口(6)均高于所述废水入口(1);
疏水性聚并板组件(7)，设置在所述溶剂气浮塔的内部，位于所述废水入口(1)与 所述废水出口(2)之间。
2.根据权利要求l所述的设备，其特征在于，所述疏水性聚并板组件(7)包括由所述废水 入口(1)向所述废水出口(2)方向连续设置的一组或多组疏水性聚并板组，每组所述 疏水性聚并板组中包括多个平行设置的疏水性聚并板，优选所述疏水性聚并板组的数量 为1组～5组。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，每组所述疏水性聚并板组中各所述疏水性聚 并板相对于废水流动方向具有30°～60°的倾角，优选相邻所述疏水性聚并板的间距为 10～30cm。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述疏水性聚并板组件(7)为多组时，相邻 两组所述疏水性聚并板组中所述疏水性聚并板的倾斜方向或倾斜角度不同。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述疏水性聚并板材料选自聚四氟乙烯、聚 乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚酯中的一种。
6.根据权利要求l至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备中还包括设置在所述溶 剂气浮塔内部，位于所述疏水性聚并板组件(7)下方，且与所述气体入口(3)气相连 通的气体分布器(8)。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述气体分布器(8)为多孔砂芯分布板，且 所述气体分布器(8)位于所述疏水性聚并板组件(7)与所述气体入口(3)之间，优选 所述多孔砂芯分布板中气孔的孔径为1～5mm，更优选1mm，优选所述多孔砂芯分布板中 气孔的数量按照截面积每平方米10～15个气孔计算。
8.一种从甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类的方法，其特征在于，所述方法
利用权利要求1至7中任一项所述的设备对所述甲醇制烯烃化工废水进行气浮处理， 得到含有长链烃类有机物的有机溶剂层;
从溶剂出口收集所述含有长链烃类有机物的有机溶剂层，并回收所述有机溶剂层中 的有机物，得到所述长链烃类。
9.根据权利要求8中所述的方法，其特征在于，所述方法采用间歇处理方式，将所述甲醇 制烯烃化工废水和有机溶剂分别间歇性地通入和排出所述溶剂气浮塔。
10.根据权利要求8中所述的方法，其特征在于，所通入的甲醇制烯烃化工废水和有机溶剂 的体积比为10:1～400:1，优选通入所述气浮气的气体表观流速为0.01～0.5cm/s，所述气 浮处理时间为30min～600min。
11.根据权利要求8中所述的方法，其特征在于，所述方法采用连续处理方式，所述甲醇制 烯烃化工废水和有机溶剂分别连续通入和排出所述溶剂气浮塔。
12.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于，所述甲醇制烯烃化工废水以0.01～0.2cm/s， 的平均流速进料和出料，所述有机溶剂以0.01～0.2cm/min的平均流速连续地进料和出料。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在向所述设备中通入所述甲醇制烯烃化工废水 之前，优选向所述甲醇制烯烃化工废水中通入0.01wt%～10wt%的电解质。
14.根据权利要求9至12中任一项中所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自
C7至C10直链或支链烷烃中的一种或几种的混合物;或者
C6至C10一元醇或多元醇中的一种或几种的混合物;或者
C7至C10直链或支链烷烃与C6至C10一元醇或多元醇的混合溶剂，且C6至C10 一元醇或多元醇在混合溶剂中所占的体积小于50%。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇制烯烃废水处理过程中 所获得的不溶于水的有机溶剂，优选为所获得的不溶于水的有机溶剂中的C7至C10直链 或支链烷烃中的一种或几种的混合物。
说明书
从甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类的设备和方法
技术领域
本发明涉及化学工程技术领域，具体而言，涉及一种从甲醇制烯烃化工废水中分离长链 烃类的设备和方法。
背景技术
我国拥有煤炭保有资源量约1.3万亿吨，一次能源结构的特点是富煤、贫油、少气，在化 石能源总量中，95.6%为煤炭，3.2%为石油，1.2%为天然气。煤炭占能源消费70%，其中煤炭 产量的70%用于发电和燃料，炼焦占18%～20%，化工利用仅占5%～7%。当前，我国煤化工 产业正逐步从焦炭、电石、煤制化肥为主的传统煤化工产业向石油替代产品为主的现代煤化 工产业转变。预计未来20年内，中国能源消费将保持2.6%年均增长速度，能源消费结构以煤 炭为主的格局不会有大的改变。随着我国国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高， 我国一次能源中石油的供需矛盾日益突出，2000年石油进口量已超过7000万吨，2008年中 国原油净进口量1.7888亿吨，对境外石油的依存度达到49.0%。
聚乙烯(简称PE)树脂是由乙烯单体聚合而成的一种热塑性塑料，是当今世界上产量和 消费量最大的通用塑料产品之一。聚乙烯因其优良的力学性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性、 耐低温性和优良的加工性能在国民经济的各个方面都有十分广泛的应用。目前在聚乙烯产品 中，已形成高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、分子量 和支链可控的茂金属聚乙烯，产品性能也进一步拓宽。聚乙烯已成为世界上最大的合成树脂 品种。该产品被广泛地应用于包装、农业、建筑、纤维、电线电缆、汽车油箱、日用品和医 疗器械等行业。近年来，中国消费市场总体上保持高速发展态势，国内聚乙烯产量从2006年 的600万吨增长到2010年的986万吨，年均增长率达到了惊人的13.2%，相比较“十五”期 间增长了近三个百分点。
聚丙烯是世界第二大合成树脂品种。聚丙烯具有优良的机械性能，耐热性能，电气绝缘 性能，化学稳定性也好，与多数化学药品不发生化学作用;另一方面，聚丙烯具有易于成型 加工的优点。其缺点是耐低温冲击性差，较易老化，染色性差，是一种通用塑料。它不溶于 水，也不吸水，可在水中沸煮，可在130℃下消毒。其产品的优良性能使其在包装、纤维、电 子电器、汽车零部件、日用品和医疗器械等行业得到广泛应用。在“十一五”期间，国内炼 油、乙烯工业保持的快速发展势头，带动聚丙烯工业始终处于上升态势。2006年，中国的聚 丙烯产能为578万吨/年，而到2010年底中国的聚乙烯产能已经达到了1112万吨/年，产能相 比“十一五”初期增长了568万吨/年，产能增长速度明显高于聚乙烯。相比较“十一五”期 间聚乙烯产能增长90%集中在2009年、2010年两年的情况，聚丙烯产能增长则较为稳定，主 要因为聚丙烯上游丙烯的来源相比较乙烯更为多元化，近年来包括炼厂聚丙烯、MTP、MTO 以及丙烷脱氢制丙烯等项目纷纷建成投放市场。
随着煤制烯烃装置的大量上马，虽然一定程度上解决了我国对烯烃的需求，但同时在生 产过程中不可避免地带来了大量的工业废水，那么对工业废水中的长链烃类进行回收的无害 化处理也成了一项巨大工程。传统的回收处理方法采用污水生化、过滤、蒸馏等处理方法， 存在以下几个缺点：(1)整个处理过程工艺流程长。由于烃类液滴在此废水中的质量百分含量 低于1%，原有设备的处理能力有限，只能加大设备的尺寸，造成设备投资的浪费，污水中烃 类的分离成本相应较高。(2)由于甲醇制烯烃化工废水中含有多种有机物，如：烷烃、烯烃、 酮等，这些有机物质成分复杂容易造成污水中烃类的分离回收困难。(3)高温下废水中的部分 有机物水解，形成高酸度的废水，并在高温下对设备造成腐蚀，特别是汽提塔的塔内件和换 热器，增加了设备的维护难度和维修费用。
由于传统的回收处理对甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类(长链烃主要包括正己烷、 正庚烷、2-甲基戊烷、2，3二甲戊烷、3-甲基己烷等)存在上述缺点，因此，需要开发一种高 效、低成本的新型分离回收方法，既能有效回收长链烃类，又有利于后续的环保处理。
发明内容
本发明旨在提供一种甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类的设备和方法，以克服传统的 回收处理方法在回收甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类存在的能耗高、分离效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从甲醇制烯烃化工废水中分离 长链烃类的设备，该设备包括：溶剂气浮塔和疏水性聚并板组件;溶剂气浮塔，溶剂气浮塔 的塔壁上设置有废水入口、废水出口、气体入口、气体出口、溶剂入口和溶剂出口，废水入 口的位置高于废水出口的位置，气体入口的位置低于废水出口的位置，气体出口的位置高于 气体入口的位置，溶剂入口和溶剂出口均高于废水入口;疏水性聚并板组件，设置在溶剂气 浮塔的内部，位于废水入口与废水出口之间。
进一步地，上述疏水性聚并板组件包括由废水入口向废水出口方向连续设置的一组或多 组疏水性聚并板组，每组疏水性聚并板组中包括多个平行设置的疏水性聚并板，优选疏水性 聚并板组的数量为1组～5组。
进一步地，每组疏水性聚并板组中各疏水性聚并板相对于废水流动方向具有30°～60°的 倾角，优选相邻疏水性聚并板的间距为10～30cm。
进一步地，疏水性聚并板组件为多组时，相邻两组疏水性聚并板组中疏水性聚并板的倾 斜方向或倾斜角度不同。
进一步地，疏水性聚并板材料选自聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯 或聚酯中的一种。
进一步地，上述设备中还包括设置在溶剂气浮塔内部，位于疏水性聚并板组件下方，且 与气体入口气相连通的气体分布器。
进一步地，气体分布器为多孔砂芯分布板，且气体分布器位于疏水性聚并板组件与气体 入口之间，优选多孔砂芯分布板中气孔的孔径为1～5mm，更优选1mm，优选多孔砂芯分布板 中气孔的数量按照截面积每平方米10～15个气孔计算。
根据本发明的另一方面，提供了一种从甲醇制烯烃化工废水中分离长链烃类的方法，该 方法包括：利用上述任一种设备对所述甲醇制烯烃化工废水进行气浮处理，得到含有长链烃 类有机物的有机溶剂层;从溶剂出口收集含有长链烃类有机物的有机溶剂层，并回收其中的 有机物，得到长链烃类。
进一步地，上述方法采用间歇处理方式，将甲醇制烯烃化工废水和有机溶剂分别间歇性 地通入和排出溶剂气浮塔。
进一步地，所通入的甲醇制烯烃化工废水和有机溶剂的体积比为10:1～400:1，优选通入 气浮气体的气体表观流速为0.01～0.5cm/s，气浮处理时间为30min～600min。
进一步地，上述方法采用连续处理方式，甲醇制烯烃化工废水和有机溶剂分别连续通入 和排出溶剂气浮塔。
进一步地，上述甲醇制烯烃化工废水以0.01～0.2cm/s，的平均流速进料和出料，有机溶 剂以0.01～0.2cm/min的平均流速连续地进料和出料。
进一步地，上述甲醇制烯烃化工废水中包含0.01wt%～10wt%的电解质。
进一步地，上述有机溶剂选自C7至C10直链或支链烷烃中的一种或几种的混合物;或者 C6至C10一元醇或多元醇中的一种或几种的混合物;或者C7至C10直链或支链烷烃与C6 至C10一元醇或多元醇的混合溶剂，且C6至C10一元醇或多元醇在混合溶剂中所占的体积 小于50%。
进一步地，上述有机溶剂为甲醇制烯烃废水处理过程中所获得的不溶于水的有机溶剂， 优选为所获得的不溶于水的有机溶剂中的C7至C10直链或支链烷烃中的一种或几种的混合 物。
应用本发明的技术方案，通过对现有的溶剂气浮塔进行改进，在溶剂气浮塔的内部设置 有利于气浮过程中液滴聚并的疏水性聚并板组件，增加了携带有长链烃类有机溶剂的液滴的 聚并机会，减少了水相与溶剂的返混，改善了溶剂气浮塔内的流体力学特性，简化了废水处 理工艺，降低了能耗，提高了分离效率。