申请日2009.11.17
公开(公告)日2011.05.18
IPC分类号C02F1/04; C02F9/10
摘要
本发明公开了一种回收低碳烃类和低碳含氧有机物的污水处理方法。其步骤是：污水原料进入汽提塔，汽提塔塔底出净化水，塔顶产物物流进烃类分馏塔进行分离，烃类分馏塔塔底为含低碳含氧有机物物流，烃类分馏塔塔顶分离出的气体混合物进脱氧化物塔以进一步回收低碳含氧有机物和低碳烃类。使用本发明方法得到的净化水中甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm，可满足污水处理场进水质量要求，同时对污水中低碳烃类物质和低碳含氧有机物进行回收。
权利要求书
1.一种回收低碳烃类和低碳含氧有机物的污水 处理方法，其特征在于该方法包括下述步骤：
1)含有低碳烃类和低碳含氧有机物的污水原料经换热后进入汽提塔，汽提塔塔底产物为净化水，汽提塔塔顶产物物流经换热后进入烃类分馏塔进行分离，烃类分馏塔塔顶物流经冷却和冷凝后进入烃类分馏塔回流罐，烃类分馏塔回流罐的液相作为回流返回烃类分馏塔塔顶，烃类分馏塔回流罐的气相进入步骤2)，烃类分馏塔塔底产物为含低碳含氧有机物的液体物流，作为MTO装置的原料或送至装置外;
2)来自步骤1)的烃类分馏塔回流罐的气相作为脱氧化物塔的进料，经加压和换热后进入脱氧化物塔，脱氧化物塔塔顶操作压力为1.0～1.8MPa，脱氧化物塔塔底温度为90℃～190℃，脱氧化物塔塔底产物为低碳含氧有机物物流，作为MTO装置的原料或送至装置外，脱氧化物塔塔顶出来的物流经冷却和冷凝后进入脱氧化物塔回流罐，脱氧化物塔回流罐的液相作为回流返回脱氧化物塔塔顶，脱氧化物塔回流罐的气相为含乙烯、丙烯的低碳烃类，作为产物送至装置外或作为烯烃分离装置的原料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中脱氧化物塔塔顶操作压力为1.2～1.7Mpa，脱氧化物塔塔底温度为110～150℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述污水原料进入原料水罐后，再换热，之后进入汽提塔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱氧化物塔回流罐操作温度为2～35℃，摩尔回流比为1～50。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱氧化物塔回流罐操作温度为5～20℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱氧化物塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，脱氧化物塔具有10～60块理论板，其进料口开在从塔顶向塔底数的第3-30块理论板处。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烃类分馏塔塔顶操作压力为0.05～0.6MPa，塔底温度为100～140℃。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述烃类分馏塔塔顶操作压力为0.1～0.4MPa，塔底温度为110～130℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烃类分馏塔回流罐操作温度为25～75℃，摩尔回流比为1～70。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述烃类分馏塔回流罐操作温度为35～65℃。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烃类分馏塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，烃类分馏塔具有5～19块理论板，其进料口开在从塔顶向塔底数的第2-10块理论板处。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：汽提塔塔底产物净化水经净化水管线至装置外，污水原料进入原料水罐后，再进入汽提塔，净化水管线设有旁路管线与原料水罐相通，该旁路管线上设置流量调节阀。
说明书
回收低碳烃类和低碳含氧有机物的污水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理领域。特别涉及一种回收低碳烃类和低碳含氧有机物的污水处理方法。
背景技术
石油炼制、石油化工等工业过程往往会产生污水，如不适时处理将会严重地污染环境，并使可有效利用的资源流失。由煤或天然气经甲醇制取烯烃技术(MTO)在国际上处于技术开发前沿，具有较明显的竞争潜力。在近几年石油价格较高的形势下，国际上由煤或天然气经甲醇制低碳烯烃即将步入工业化应用阶段。
由于甲醇制取低碳烯烃装置(以下简称MTO装置)和后续装置烯烃分离装置产生的污水中含有以乙烯和丙烯为主的多种低碳(碳原子数为8或低于8)烃类物质和含有以甲醇和/或二甲醚为主的多种低碳含氧有机物(分子中碳原子数为8或低于8)。若不对此污水进行预处理，而直接排到污水处理场处理，则不能满足污水处理场进水质量要求，不能保证污水处理场的正常运转和最终排出厂外的污水符合标准的要求。又因这些低碳烃类物质和低碳含氧有机物虽对环境有害，但却是有用的。低碳烃类物质大部分本身就是低碳烯烃的组成成分，它既是甲醇制取低碳烯烃装置的重要产品成分，也是甲醇制取低碳烯烃装置的后续装置烯烃分离装置的主要进料成分。而低碳含氧有机物却是制取低碳烯烃的有用原料，也是重要的化工原料。若含有低碳烃类和低碳含氧有机物的污水经预处理后，既能保证所得到的净化水中甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm，可满足污水处理场进水质量要求，实现装置工艺用水的循环使用，同时又能对污水中这些低碳烃类物质和低碳含氧有机物进行回收，则可化害为利，避免了资源的浪费，既节约了制取低碳烯烃的原料，又增加了烯烃分离装置的原料。
CN101139118A公开了一种含甲醇和二甲醚的污水处理工艺，此工艺的总体实施方案如图1。在图1中，含甲醇和二甲醚的污水，通过污水泵1加压，经污水-净化水换热器2与汽提塔3的塔底净化水换热后进入汽提塔3，汽提塔3的塔底用蒸汽通过重沸器7加热汽提。汽提塔3塔顶产生的含甲醇的汽体混合物经冷却器4冷却后进入回流罐5，经回流泵6升压，一部分作为回流返回汽提塔3塔顶，另一部分可作为甲醇制取低碳烯烃的原料返回MTO装置反应部分，也可送出装置外作其它用途。汽提塔3塔底出来的是甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm的净化水，与含甲醇和二甲醚的污水换热后送至装置外。
但当甲醇制取低碳烯烃装置和/或后续装置烯烃分离装置产生的污水中含有一定数量的以乙烯和丙烯为主的多种低碳(碳原子数为8或低于8)烃类物质时，若采用上述CN101139118A公开的一种含甲醇和二甲醚的污水处理工艺，则这些污水中的以乙烯和丙烯为主的低碳烃类物质也会象污水中的甲醇和二甲醚等含氧有机物一样一起进入上述汽提塔，然后低碳烃类物质和低碳含氧有机物作为汽提塔出料从汽提塔顶回流罐出来送至装置外或作为MTO装置的原料。由于低碳烃类物质始终和低碳含氧有机物在一起，若作为MTO装置的原料返回MTO装置反应部分，则乙烯和丙烯等主要烯烃在MTO装置反应器中，则因聚合和缩合反应变成焦炭前体等其它物质造成不必要的损失，并且会加块MTO装置反应器中催化剂的结焦速率，危害不轻。又因以乙烯和丙烯为主的低碳烃类物质大部分本身就是甲醇制取低碳烯烃装置的重要产品成分，也是甲醇制取低碳烯烃装置的后续装置烯烃分离装置的主要进料成分，为避免宝贵资源浪费，也要把它回收。还由于污水中低碳含氧有机物总重量超过低碳烃类物质的总重量，数量可观。若要充分利用它，把它作为MTO装置的原料返回MTO装置反应部分，则以乙烯和丙烯为主的低碳烃类物质就不能和低碳含氧有机物一起再进入甲醇制取低碳烯烃装置，而应在污水进入汽提塔之前把它从污水中分离出来或在汽提塔塔顶出来后进入甲醇制取低碳烯烃装置之前把它从含水的低碳含氧有机物中分离出来，作为原料直接进入烯烃分离装置。另外，如果从汽提塔顶回流罐出来的低碳烃类物质和低碳含氧有机物送至装置外作其它用途，如用作有机化工原料，也要把低碳烃类物质和低碳含氧有机物进一步分离。但是上述CN101139118A公开的一种含甲醇和二甲醚的污水处理工艺不能从污水中直接得到不含水和不含低碳含氧有机物的低碳烃类物质。
发明内容
本发明是针对现有技术对污水中的低碳烃类物质(主要是乙烯和丙烯)和低碳含氧有机物(主要是甲醇和/或二甲醚)不能进行回收等缺点，而提供一种对包含有乙烯、丙烯等组分的低碳烃类物质与包含有甲醇、二甲醚、丙酮和乙醛等组分的低碳含氧有机物的污水的处理方法，以保证所得到的净化水中甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm，满足污水处理场进水质量要求，同时对污水中这些低碳烃类物质和低碳含氧有机物进行回收。
本发明公开一种回收低碳烃类和低碳含氧有机物的污水处理方法，其方法包括下述步骤：
1)含有低碳烃类和低碳含氧有机物的污水原料经换热后进入汽提塔，汽提塔塔底产物为净化水，汽提塔塔顶产物物流经换热后进入烃类分馏塔进行分离，烃类分馏塔塔顶物流经冷却和冷凝后进入烃类分馏塔回流罐，烃类分馏塔回流罐的液相作为回流返回烃类分馏塔塔顶，烃类分馏塔回流罐的气相进入步骤2)，烃类分馏塔塔底产物为含低碳含氧有机物的液体物流，可作为MTO装置的原料或送至装置外;
2)来自步骤1)的烃类分馏塔回流罐的气相作为脱氧化物塔的进料，经加压和换热后进入脱氧化物塔，脱氧化物塔塔顶操作压力为1.0～1.8MPa，最好为1.2～1.7Mpa，脱氧化物塔塔底温度为90℃～190℃，最好为110～150℃，脱氧化物塔塔底产物为低碳含氧有机物物流，可作为MTO装置的原料或送至装置外，优先作为MTO装置的原料，脱氧化物塔塔顶出来的物流经冷却和冷凝后进入脱氧化物塔回流罐，脱氧化物塔回流罐的液相作为回流返回脱氧化物塔塔顶，脱氧化物塔回流罐的气相为含乙烯、丙烯的低碳烃类，作为产物送至装置外或优先作为烯烃分离装置的原料进入烯烃分离装置。
所述含有低碳烃类和低碳含氧有机物的污水原料进入原料水罐后，再换热，之后进入汽提塔。
所述汽提塔塔底产物净化水中甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm，净化水经净化水管线至装置外，净化水管线设有旁路管线与原料水罐相通，该旁路管线上设置流量调节阀。当汽提塔塔底出来的净化水中甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm时，流量调节阀处于关闭状态。当汽提塔塔底出来的净化水中甲醇和二甲醚两种物质总重量含量大于100ppm时，开启流量调节阀，调节通过流量调节阀的净化水流量，使汽提塔塔底出甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm的净化水。
本发明所述含有低碳烃类和低碳含氧有机物的污水原料来自于MTO装置和/或烯烃分离装置。
本发明所述脱氧化物塔回流罐操作温度为2～35℃，最好为5～20℃，摩尔回流比为1～50。
本发明所述的脱氧化物塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，脱氧化物塔具有10～60块理论板，其进料口开在从塔顶向塔底数的第3-30块理论板处。
本发明所述的烃类分馏塔塔顶操作压力为0.05～0.6MPa，最好为0.1～0.4MPa。烃类分馏塔塔底温度为100～140℃，最好为110～130℃。
本发明所述的烃类分馏塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，烃类分馏塔具有5～19块理论板，其进料口开在从塔顶向塔底数的第2-10块理论板处。
本发明所述的烃类分馏塔回流罐操作温度为25～75℃，最好为35～65℃。摩尔回流比为1～70。烃类分馏塔重沸器可用蒸汽或其它加热介质加热，优先用压力为0.3～0.7MPa的蒸汽。
本发明所述汽提塔为污水汽提塔，本领域技术人员可根据具体情况进行选择，如采用专利CN101139118A中公开的污水汽提塔。
本发明所述低碳烃类是由低碳的烷烃、低碳的烯烃、低碳的炔烃、低碳的芳烃和低碳的环烷烃这5类烃里面任意一类或多类中1个或多个不同的组分组成的。
本发明所述低碳烃类中一定含有乙烯组分和/或丙烯组分。
所述低碳的烷烃为碳数为C1～C8之间(包括C1和C8)的烷烃，代表性的化合物有甲烷、乙烷和丙烷。所述低碳的烯烃为碳数为C2～C5之间(包括C2和C5)的烯烃，代表性的化合物有乙烯、丙烯。所述低碳的炔烃为碳数为C2～C5之间(包括C2和C5)的炔烃，代表性的化合物有乙炔和丙炔。所述低碳的芳烃为碳数为C6～C8之间(包括C6和C8)的芳烃，代表性的化合物有苯和甲苯。所述低碳的环烷烃为碳数为C3～C8之间(包括C3和C8)的环烷烃，代表性的化合物有环丙烷。
本发明所述低碳含氧有机物是由低碳的醇、低碳的醚、低碳的酮、低碳的酸、低碳的醛和低碳的酯这6类含氧有机化合物里面任意一类或多类中1个或多个不同的组分组成的。
本发明所述低碳含氧有机物中一定含有甲醇组分和/或二甲醚组分。
所述低碳的醇为碳数为C1～C4之间(包括C1和C4)的醇，代表性的化合物有甲醇。所述低碳的醚为碳数为C2～C5之间(包括C2和C5)的醚，代表性的化合物有二甲醚。所述低碳的酮为碳数为C3～C6之间(包括C3和C6)的酮，代表性的化合物有二甲基酮。所述低碳的酸为碳数为C1～C4之间(包括C1和C4)的酸，代表性的化合物有乙酸。所述低碳的醛为碳数为C1～C5之间(包括C1和C5)的醛，代表性的化合物有乙醛。所述低碳的酯为碳数为C2～C5之间(包括C2和C5)的酯，代表性的化合物有乙酸乙酯。
本发明所述的一种回收低碳烃类和低碳含氧有机物的污水处理方法，特别适用于处理甲醇转化制取低碳烯烃(MTO)装置和/或烯烃分离装置产生的污水，尤其是低碳烃类和低碳含氧有机物的总重量含量不大于50%的污水。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明所述方法可对MTO装置和/或烯烃分离装置产生的污水进行处理，经处理后得到的净化水中甲醇和二甲醚两种物质总重量含量不大于100ppm，满足污水处理场进水质量要求。
2)本发明所述方法能回收溶解在污水中的乙烯和丙烯等MTO装置的主要产品组分，乙烯和丙烯的回收率均达到90%以上，较高的均可达95%以上，最高可达99%以上。并且回收得到的以乙烯和丙烯为主的低碳烃类，不含有水和低碳含氧有机物，它们可作为烯烃分离装置的原料进入烯烃分离装置进一步分离，也可用作其它用途。本发明所述方法突出特点是能避免污水中的以乙烯和丙烯为主的低碳烃类物质因重进MTO装置反应器中参与反应而造成的损失以及对催化剂造成的危害。
3)本发明所述方法能回收污水中的甲醇、二甲醚等多种低碳含氧有机物组分。低碳含氧有机物组分大部分回收率能达到90%以上，较高的可达95%以上，最高可达到99%以上。它们既可作为甲醇制取低碳烯烃的原料返回MTO装置，也可用作其它用途。
4)本发明所述方法因在净化水管线上设置旁路，操作灵活，对污水中各种浓度的低碳烃类和低碳含氧有机物适应性强。