申请日2009.10.29
公开(公告)日2011.05.11
IPC分类号C02F9/14; C07C11/02; C02F1/20; C02F1/52; C02F3/12; C07C1/20
摘要
一种甲醇制烯烃工艺废水的处理回用方法，包含如下步骤：1.MTO反应器流出物料经余热锅炉回收热量后，用分离塔冷却并分离出高浓度MTO废水;2.对MTO反应器流出物料继续进行冷却，在分离塔塔底得到水相，在分离塔塔顶得到烯烃气;烯烃气经过压缩和水洗操作进一步净化;3.对来自分离塔塔底以及水洗塔塔底的水相进行汽提处理，汽提塔塔底得到的水相经由塔底换热器冷却降温后即为低浓度MTO水;4.对低浓度MTO水进行均质调节;5.对经过均质调节后的低浓度MTO水进行混凝沉淀处理;6.对经过混凝沉淀处理后的低浓度MTO水进行好氧曝气处理;7.对好氧曝气处理出水进行沉淀处理;8.对沉淀处理出水进行絮凝过滤处理。本发明所述的方法，既可节约MTO生产中新鲜水的用量，也可减少MTO生产向环境排放的污染物量。
翻译权利要求书
1.一种甲醇制烯烃工艺废水的处理回用方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，在利用余热锅炉对MTO反应器流出物料的热量进行回收后，利用分离塔继续对MTO反应器流出物料进行冷却，冷却温度控制在110～130℃，并从MTO反应器流出物料中分离出5%～30%富含催化剂粉末的、有机污染物浓度较高的高浓度MTO废水，对其进行达标排放处理;
第二步，对分离出高浓度MTO废水后剩余的MTO反应器流出物料继续进行冷却，冷却温度控制在100～120℃，使绝大部分水与烯烃气分离，在分离塔塔底得到水相，在分离塔塔顶得到烯烃气;分离塔塔底水相经过换热降温后一部分回用作MTO反应器流出物料的冷却用水，余下部分则进入汽提塔进行处理;在分离塔塔顶得到的烯烃气继续经过压缩和水洗操作得到进一步净化;在使用水洗塔对烯烃气进行水洗的过程中，仅补充少量水，而绝大部分水洗水通过回用水来提供;由水洗塔塔底排出的水相进入汽提塔进行处理;
第三步，对来自分离塔塔底以及水洗塔塔底的水相进行汽提处理，汽提塔塔底温度控制在100～120℃，汽提塔塔底出水中的甲醇含量控制在500mg/L以下;由汽提塔塔底得到的水相经由塔底换热器冷却降温后部分回用作烯烃气水洗水以及MTO反应器流出物料冷却用水，余下的未回用的汽提塔塔底出水经由塔底换热器冷却降温后即为低浓度MTO水，低浓度MTO水的水量为MTO反应生成水的70～110%，低浓度MTO水按第四步进行处理;在汽提塔塔顶得到甲醇液，混入甲醇原料当中返回MTO反应器使用;
第四步，对低浓度MTO水进行均质调节，以减少水质水量波动对后续处理过程的影响，均质调节时间为6～48h;
第五步，对经过均质调节后的低浓度MTO水进行混凝沉淀处理，以去除水中的胶体和悬浮物;混凝剂采用聚合氯化铝，聚合氯化铝的用量为20～150mg/L;絮凝剂采用聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的用量为2～10mg/L;
第六步，对经过混凝沉淀处理后的低浓度MTO水进行好氧曝气处理，以去除水中的绝大部分有机污染物;好氧曝气处理的方法采用延时曝气法，其主要参数如下：COD污泥负荷为0.08～0.25kg/(kg·d)，污泥浓度为2.0～3.5g/L;
第七步，对好氧曝气处理出水进行沉淀处理，以去除水中的悬浮污泥;沉淀时间为1.5～4.5h;
第八步，对沉淀处理出水进行过滤处理，以进一步改善废水水质，并达到回用要求;过滤方式采用纤维束过滤，滤速为10～50m/h。
2.如权利要求1所述的甲醇制烯烃工艺废水的处理回用方法，其特征在于：第八步时在过滤处理前，先向沉淀处理出水中加入聚合氯化铝作为絮凝剂，进行絮凝处理，以强化过滤效果，聚合氯化铝的用量为10～50mg/L。
说明书
一种甲醇制烯烃工艺废水的处理回用方法
技术领域
本发明涉及含氧化合物制烯烃工艺废水的处理回用方法，具体的说是一种甲醇制烯烃工艺废水的处理回用方法。
背景技术
乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的有机化工原料，在现代石油和化学工业中具有十分重要的作用。传统上乙烯和丙烯的来源主要是烃类蒸汽裂解，原料主要是石脑油。近些年来，含氧化合物制烯烃(OTO)工艺尤其是甲醇制烯烃(MTO)工艺已日趋成熟，并有望在短期内开始大规模应用。
以甲醇为原料制取乙烯和丙烯的化学反应方程式和热效应为：
2CH3OH→C2H4+2H2O (ΔH=11.72KJ/mol，427℃)
3CH3OH→C3H6+3H2O (ΔH=30.98KJ/mol，427℃)
从以上反应方程式可以看出，甲醇制烯烃反应是高度放热的，且产生了大量的水。通常情况下，水占反应流出物料总重量的一半以上，因此，对整个MTO工艺而言，如何有效地对反应流出物料中的水进行处理和利用就变得十分重要。
中国专利CN100355708C中给出了一种含氧化合物制烯烃工艺中回收和再利用水的方法，包括以下步骤：
(1)将含氧化合物原料流供给反应器;
(2)让该含氧化合物原料流在反应器中与分子筛催化剂接触，以形成包含烯烃和副产物水的流出物流;
(3)从作为急冷塔底物流的流出物流中分离副产物水;
(4)将急冷塔底物流分离为液体烃相和水相，其中该水相包含固体催化剂颗粒;
(5)将水相分离为塔顶蒸汽物流和塔底残留级分，该塔底残留级分包含固体颗粒;
(6)将残留级分送至沉降设备以去除固体颗粒;
(7)从塔顶物流回收工艺质量水。
通过上述步骤，可以获得催化剂细粒含量≤0.5wt%、醇含量≤0.1wt%、甲醇含量<0.1wt%、有机酸含量<0.1wt%、芳族化合物≤0.01wt%的工艺质量水。在该专利中，还指出了上述工艺质量水可以用于催化剂制备、烃类的水合、乙炔的生产或蒸汽裂化。尽管该专利为实现含氧化合物制烯烃工艺中水的回收和利用提供了一些途径，但这并不意味着含氧化合物制烯烃工艺中产生的水一定能够按该专利所述方法实现全部回用，换言之，含氧化合物制烯烃工艺中产生的且未能按该专利所述方法实现回用的水如何处理在该专利当中并没有提及。
中国专利CN101139118A中公开了一种含甲醇和二甲醚的废水处理工艺，其具体方法是：将含甲醇和二甲醚的废水，加压后与汽提塔塔底净化水换热，然后进入汽提塔，汽提塔塔顶产生的甲醇等气体混合物经换热后进入回流罐，一部分作为回流返回汽提塔塔顶;另一部分送至装置外或作为MTO装置的原料;汽提塔塔底出净化水，与含甲醇和二甲醚的废水换热后送至装置外。专利中指出，通过该工艺处理后，所得净化水中甲醇和二甲醚的总含量可以达到100ppm以下。至于净化水中是否还含有其它污染物质以及如何对净化水进行进一步处理，该专利并未涉及。
从上述已公开的文献不难看出，当前，MTO废水处理手段主要集中在水与污染物的物理分离上，而且所提出的废水回用点也仅是原则性的，至于需要排放的废水如何进一步处理及回用则基本没有涉及。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种甲醇制烯烃(MTO)工艺废水的处理回用方法，既可节约MTO生产中新鲜水的用量，也可减少MTO生产向环境排放的污染物量。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种甲醇制烯烃工艺废水的处理回用方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，在利用余热锅炉对MTO反应器流出物料的热量进行回收后，利用分离塔继续对MTO反应器流出物料进行冷却，冷却温度控制在110～130℃，并从MTO反应器流出物料中分离出5%～30%富含催化剂粉末的、有机污染物浓度较高的高浓度MTO废水，对其进行达标排放处理;
第二步，对分离出高浓度MTO废水后剩余的MTO反应器流出物料继续进行冷却，冷却温度控制在100～120℃，使绝大部分水与烯烃气分离，在分离塔塔底得到水相，在分离塔塔顶得到烯烃气;分离塔塔底水相经过换热降温后一部分回用作MTO反应器流出物料的冷却用水，余下部分则进入汽提塔进行处理;在分离塔塔顶得到的烯烃气继续经过压缩和水洗操作得到进一步净化;在使用水洗塔对烯烃气进行水洗的过程中，仅补充少量水，而绝大部分水洗水通过回用水来提供;由水洗塔塔底排出的水相进入汽提塔进行处理;
第三步，对来自分离塔塔底以及水洗塔塔底的水相进行汽提处理，汽提塔塔底温度控制在100～120℃，汽提塔塔底出水中的甲醇含量控制在500mg/L以下;由汽提塔塔底得到的水相经由塔底换热器冷却降温后部分回用作烯烃气水洗水以及MTO反应器流出物料冷却用水，余下的未回用的汽提塔塔底出水经由塔底换热器冷却降温后即为低浓度MTO水，低浓度MTO水的水量为MTO反应生成水的70～110%，低浓度MTO水按第四步进行处理;在汽提塔塔顶得到甲醇液，混入甲醇原料当中返回MTO反应器使用;
第四步，对低浓度MTO水进行均质调节，以减少水质水量波动对后续处理过程的影响，均质调节时间为6～48h;
第五步，对经过均质调节后的低浓度MTO水进行混凝沉淀处理，以去除水中的胶体和悬浮物;混凝剂采用聚合氯化铝，聚合氯化铝的用量为20～150mg/L;絮凝剂采用聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的用量为2～10mg/L;
第六步，对经过混凝沉淀处理后的低浓度MTO水进行好氧曝气处理，以去除水中的绝大部分有机污染物;好氧曝气处理的方法采用延时曝气法，其主要参数如下：COD污泥负荷为0.08～0.25kg/(kg·d);污泥浓度为2.0～3.5g/L;
第七步，对好氧曝气处理出水进行沉淀处理，以去除水中的悬浮污泥;沉淀时间为1.5～4.5h;
第八步，对沉淀处理出水进行过滤处理，以进一步改善废水水质，并达到回用要求;过滤方式采用纤维束过滤，滤速为10～50m/h。
在上述技术方案的基础上，第八步时在过滤处理前，先向沉淀处理出水中加入聚合氯化铝作为絮凝剂，进行絮凝处理，以强化过滤效果，聚合氯化铝的用量为10～50mg/L。
本发明所述的甲醇制烯烃工艺废水的处理回用方法，既可节约MTO生产中新鲜水的用量，也可减少MTO生产向环境排放的污染物量;通过本发明提供的方法，在MTO生产过程中，大部分水可以得到有效利用，实际外排水量仅占MTO反应生成水量的20%以下，其余水量都可以得到重复利用。本发明处理效果稳定可靠、适用范围广、处理成本低、操作简便易行，易于实现工业化应用。