申请日2020.01.21
公开(公告)日2020.05.15
IPC分类号C02F1/44; C02F11/12; C02F103/36
摘要
本发明涉及一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，甲醇制烯烃工艺中急冷水进入一级膜过滤器，一级膜过滤器将其分离为滤液与浓缩液，滤液可直接回用于急冷水塔，经一级膜过滤器处理后的水回用率>90%，一级膜过滤器的膜组件采用金属膜，浓缩液进入二级膜过滤器中进行分离，二级膜过滤器将浓缩液分离为产水与二级浓缩液，产水可直接回用于急冷水塔，二级浓缩液排入污泥处理系统。与现有技术相比，本发明水回收率高，可高温运行，在线反洗，大幅提高系统运行稳定性。
权利要求书
1.一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，其特征在于，
甲醇制烯烃工艺中急冷水进入一级膜过滤器(3)，一级膜过滤器(3)将其分离为滤液与浓缩液，所述滤液可直接回用于急冷水塔，经所述一级膜过滤器(3)处理后的水回用率>90%，所述一级膜过滤器(3)的膜组件采用金属膜，
所述浓缩液进入二级膜过滤器(4)中进行分离，所述二级膜过滤器(4)将浓缩液分离为产水与二级浓缩液，所述产水可直接回用于急冷水塔，所述二级浓缩液排入污泥处理系统;所述二级膜过滤器(4)进一步回收浓缩液体积50%以上的水。
2.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，其特征在于，所述一级膜过滤器(3)的膜组件采用表面镀有TiO2层的金属膜，所述金属膜的过滤精度为20-100nm，过滤通道直径为11-19毫米。
3.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，其特征在于，所述一级膜过滤器(3)的操作条件为：
过滤温度优选80-130℃，更优选为85-110℃，
过滤方式采用错流过滤，错流流速优选0.2-6m/s，更优选0.5-1.5m/s，
跨膜压差优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4Mpa。
4.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，其特征在于，甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法运行过程中，还包括对一级膜过滤器(3)的清洗，
对所述一级膜过滤器(3)的清洗操作条件为：
选择常规化学清洗、滤液反洗、蒸汽反洗或蒸汽冲洗中的一种或几种清洗方式的组合;
常规化学清洗，可以选择加热或者常温条件;
滤液反洗压力优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4MPa，反洗周期优选20-120min，更优选30-60min，反洗时间优选5-60s，更优选10-30s;
蒸汽反洗的操作条件为：采用低压蒸汽反洗，反洗压力1-6bar，反洗时间1-10min，反洗周期20-120min。
蒸汽冲洗的操作条件为：采用低压蒸汽冲洗，冲洗压力1-10bar，冲洗时间1-60min，冲洗周期1-24小时。
5.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，其特征在于，所述二级膜过滤器(4)的操作条件为：
过滤温度优选80-130℃，更优选为85-110℃，
过滤方式采用错流过滤，错流流速优选0.2-6m/s，更优选1.5-3m/s，
跨膜压差优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4Mpa。
6.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，其特征在于，甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法运行过程中，还包括对二级膜过滤器(4)的清洗，对所述二级膜过滤器(4)的清洗操作条件为：
选择常规化学清洗、滤液反洗、蒸汽反洗或蒸汽冲洗中的一种或几种清洗方式的组合;
常规化学清洗，可以选择加热或者常温条件;
滤液反洗压力优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4MPa，反洗周期优选20-120min，更优选30-60min，反洗时间优选5-60s，更优选30-60s;
蒸汽反洗的操作条件为：采用低压蒸汽反洗，反洗压力1-6bar，反洗时间1-10min，反洗周期20-120min;
蒸汽冲洗的操作条件为：采用低压蒸汽冲洗，冲洗压力1-10bar，冲洗时间1-60min，冲洗周期1-24小时。
7.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，其特征在于，所述二级膜过滤器(4)的膜组件采用表面镀有TiO2层的金属膜，所述金属膜的过滤精度为20-100nm，过滤通道直径为11-19毫米。
8.一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用系统，其特征在于，包括一级膜过滤器(3)与二级膜过滤器(4)，所述一级膜过滤器(3)用于接收甲醇制烯烃工艺中急冷水，并分离为滤液与浓缩液，所述滤液可直接回用，所述二级膜过滤器(4)与一级膜过滤器(3)连接，用于接收一级膜过滤器(3)的浓缩液，并将浓缩液分离为产水与二级浓缩液，所述产水可直接回用，所述二级浓缩液排入污泥处理系统。
9.根据权利要求8所述一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用系统，其特征在于，所述一级膜过滤器(3)前还设置有一级膜过滤器进料泵(1)，所述一级膜过滤器进料泵(1)与一级膜过滤器(3)连接，用于将甲醇制烯烃工艺中急冷水泵入一级膜过滤器(3)中，所述一级膜过滤器进料泵(1)与一级膜过滤器(3)之间还连接有一级膜过滤器循环泵(2)，所述二级膜过滤器(4)与一级膜过滤器(3)之间还设置有二级膜过滤器循环泵(5)。
说明书
甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法和回用系统
技术领域
本发明涉及甲醇制烯烃工艺水处理技术，尤其是涉及一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法和回用系统。
背景技术
MTO(Methanol to Olefins)是甲醇制烯烃工艺的简称，指以甲醇为原料，通过催化反应制备低碳烯烃(乙烯、丙烯)的过程。该反应一般采用流化床反应器，生产的产品气中含有多种杂质，通过急冷塔和水洗塔来清洗和初步冷却产品气(乙烯、丙烯)，因产品气中含有残留催化剂及混合烷烃、芳香烃、焦炭等副产物，清洗后的水需经过过滤和冷却去除水中的悬浮物再返回生产系统中循环使用。
急冷水主要对反应气进行进洗涤，因此其杂质主要成份与反应气中成分相近。同时因为是流化床反应器，催化剂易出现磨损，正常催化剂的粒径为70um，运行过程中磨损的催化剂经过三级旋风回收，催化剂的粒径在0-10um之间的细粉较难通过旋风分离回收，进入到急冷水中。在急冷塔内对反应气进行脱热，洗去催化剂细粉及生成的酸性气体。由于催化剂的大量跑损，导致水系统固含量增高，催化剂和混合烷烃、芳香烃、焦炭等副产物混合后直接影响到泵、急冷塔和换热器的正常运行，需要定期对设备进行清理，影响生产的稳定性。
为保证水系统的稳定，专利US6166282公开了一种MTO流化床反应器，在反应器顶部安装有一组旋风分离器，减少催化剂跑损。专利US0234281公开了一套组合运行的多个固液旋风分离器或旋液分离器用以回收催化剂。专利CN101352621A和CN102093153A公开了一种逆流洗涤与微旋流分离器耦合装置回收催化剂。专利CN205031975U公开了一种采用金属烧结过滤元件净化急冷水和水洗水的装置。以上发明存在过滤精度不高，催化剂和有机副产物分离不彻底，回水品质不高，水回收率低等缺点。专利CN103951098A公开了一种采用陶瓷膜与三相分离器结合处理急冷水和水洗水的装置。该发明将油、水、催化剂完全分离，但油、水、催化剂的回收率均不高，同时由于陶瓷膜的特性，在实际应用中存在投资和运行成本高，稳定性差等缺点。
目前急冷水处理最重要的问题是解决水回用的问题，而上述现有技术中并没有合适的解决水回用的技术方案。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法和回用系统，以解决目前急冷水处理中水回用的问题。
本发明采用金属膜系统，可以高温在线处理急冷水，集中解决急冷水的回用问题，通过二级系统实现95%以上的水回收率，在高温条件下实现高通量处理，大幅降低投资成本，同时由于金属膜的特殊结构和材质特性，通过在线高温反洗和稳定的膜面流速，能够保证系统的稳定性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明首先一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法，包括以下步骤：
甲醇制烯烃工艺中急冷水进入一级膜过滤器，一级膜过滤器将其分离为滤液与浓缩液，所述滤液可直接回用于急冷水塔，经所述一级膜过滤器处理后的水回用率>90%，所述一级膜过滤器的膜组件采用金属膜，所述浓缩液进入二级膜过滤器中进行分离，所述二级膜过滤器将浓缩液分离为产水与二级浓缩液，所述产水可直接回用于急冷水塔，所述二级浓缩液排入污泥处理系统;该工艺条件下，一级膜过滤器浓缩>10倍，水回用率>90%，<10%的浓缩液进入二级膜过滤器，二级膜过滤器产水率为总的急冷水进水量的5%以上，所以该工艺下，系统总的水回用率>95%，回水中固含量<30mg/L。
在本发明的一个实施方式中，所述一级膜过滤器的膜组件采用表面镀有TiO2层的金属膜，所述金属膜的过滤精度为20-100nm，过滤通道直径为11-19毫米。
在本发明的一个实施方式中，所述一级膜过滤器的操作条件为：
过滤温度优选80-130℃，更优选为85-110℃，
过滤方式采用错流过滤，错流流速优选0.2-6m/s，更优选0.5-1.5m/s，
跨膜压差优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4Mpa。
在本发明的一个实施方式中，甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法运行过程中，还包括对一级膜过滤器的清洗方式，
对所述一级膜过滤器的清洗操作条件为：
选择常规化学清洗、滤液反洗、蒸汽反洗或蒸汽冲洗中的一种或几种清洗方式的组合;
常规化学清洗，可以选择加热或者常温条件;
滤液反洗压力优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4MPa，反洗周期优选20-120min，更优选30-60min，反洗时间优选5-60s，更优选10-30s;
蒸汽反洗的操作条件为：采用低压蒸汽反洗，反洗压力1-6bar，反洗时间1-10min，反洗周期20-120min。
蒸汽冲洗条件为：1-10bar蒸汽进入过滤器浓缩液侧，冲洗时间1-60min，冲洗周期1-24小时。
在本发明的一个实施方式中，所述甲醇制烯烃工艺中急冷水的水温>80℃，固含量为150-700mg/L，进一步为150-500mg/L。所述甲醇制烯烃工艺中急冷水主要含有催化剂和少量有机物副产物。其中催化剂粉未主要以固体微粒形式存在。催化剂粉未可通过一级膜过滤器分离，滤液可直接回用。
在本发明的一个实施方式中，所述二级膜过滤器的操作条件为：
过滤温度优选80-130℃，更优选为85-110℃，
过滤方式采用错流过滤，错流流速优选0.2-6m/s，更优选1.5-3m/s，
跨膜压差优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4Mpa。
在本发明的一个实施方式中，甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用方法运行过程中，还包括对二级膜过滤器的清洗，对所述二级膜过滤器的清洗操作条件为：
选择常规化学清洗、滤液反洗、蒸汽反洗或蒸汽冲洗中的一种或几种清洗方式的组合;
常规化学清洗，可以选择加热或者常温条件;
滤液反洗压力优选0.1-1MPa，更优选0.2-0.4MPa，反洗周期优选20-120min，更优选30-60min，反洗时间优选5-60s，更优选10-30s;
蒸汽反洗的操作条件为：采用低压蒸汽反洗，反洗压力1-6bar，反洗时间1-10min，反洗周期20-120min;
蒸汽冲洗条件为：1-10bar蒸汽进入过滤器浓缩液侧，冲洗时间1-60min，冲洗周期1-24小时。
在本发明的一个实施方式中，所述浓缩液在二级膜过滤器循环泵的推动下，进入二级膜过滤器。
在本发明的一个实施方式中，所述二级膜过滤器的膜组件采用表面镀有TiO2层的金属膜，所述金属膜的过滤精度为20-100nm，过滤通道直径为11-19毫米。
本发明还提供一种甲醇制烯烃工艺中急冷水的回用系统，包括一级膜过滤器与二级膜过滤器，所述一级膜过滤器用于接收甲醇制烯烃工艺中急冷水，并分离为滤液与浓缩液，所述滤液可直接回用，所述二级膜过滤器与一级膜过滤器连接，用于接收一级膜过滤器的浓缩液，并将浓缩液分离为产水与二级浓缩液，所述产水可直接回用，所述二级浓缩液排入污泥处理系统。
进一步地，所述一级膜过滤器前还设置有一级膜过滤器进料泵，所述一级膜过滤器进料泵与一级膜过滤器连接，用于将甲醇制烯烃工艺中急冷水泵入一级膜过滤器中，所述一级膜过滤器进料泵与一级膜过滤器之间还连接有一级膜过滤器循环泵，所述二级膜过滤器与一级膜过滤器之间还设置有二级膜过滤器循环泵。
在本发明的一个实施方式中，所述一级膜过滤器为金属膜过滤器。膜管支撑层为金属，金属包括不锈钢、哈氏合金等，表面镀膜为TiO2膜层。所述金属膜的过滤精度为20-100nm，过滤通道直径为11-19毫米。
所述金属膜过滤器中，膜管在腔体内类似列管式换热器形式排列，每只金属管单独焊接到两端的花板上，形成不同于其它膜组件的密封形式。膜管壁厚<2mm。上述结构的膜组件，滤液从膜表面到滤液端的流程更短，降低了深层污染，反洗效果更好。而全金属材质的膜组件，具有更好的温度耐受范围，耐受温度冲击、机械冲击的能力更强。能够实现蒸汽清洗。这个材质及结构是实现蒸汽清洗及反洗的关键。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)水回收率高(>95%)，大幅度减少了污染物和污水的排放总量;
(2)可高温运行，在线反洗，每个膜组件配备独立循环泵，保证膜面流速，大幅提高系统运行稳定性。
(3)设备使用寿命长，通量高，系统投资低，经济性高;
(4)过滤精度高，回用水品质高。（发明人张承慈;陈予东;王茂立;李忠多;白洪才;程新燕）