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一种 净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法及装置

阅读：271发布：2020-07-03

专利汇可以提供一种净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种净化 MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法及装置。本发明引入了具有双重功能的“催化-助沉降剂”：它的功能之一是催化作用，促进杂质变性脱稳，变成容易脱除的矾花，有利后续的絮凝反应；它的另一功能是作为杂质的共沉降物，和杂质一起形成质量重、密度大，易沉降分离的共沉降物(嵌合物)，解决了后续絮凝过程中絮体沉降慢或上浮问题。本发明不但处理效果好，处理后水质清澈透明，而且装置占地面积小。本发明设置了一套催化-助沉剂的分离回收系统，可以使催化-助沉剂回收率达到99.5％，使其在系统中循环利用。，下面是一种净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
(1)将来自于甲醇制乙烯工艺中的急冷水送入预反应器，并往预反应器中加入催化-助沉剂和助剂，然后混合均匀；
(2)从预反应器出来的急冷水进入第一反应器，并在第一反应器中加入主沉降剂，然后搅拌，使主沉降剂与急冷水充分混合并发生凝聚反应，在此停留时间2-5分钟；
(3)从第一反应器出来的急冷水进入第二反应器，第二反应器中投加来自“嵌合物-杂质”分离器回收的催化-助沉剂，然后混合均匀，与杂质发生嵌合反应，在此停留时间2-5分钟；
(4)从第二反应器出来的急冷水进入第三反应器，在第三反应器中加入助沉降剂，在搅拌下使其与急冷水混合均匀，使絮花迅速增大，在此停留时间2-5分钟；
(5)从第三反应器出来的急冷水进入沉淀池，上层净化水从沉淀池上部排出，自流进入净水收集罐，然后经加压泵返回到急冷水系统，带有催化-助沉剂的嵌合物从沉淀池底部排出；
(6)沉淀池底部的嵌合物，由输送泵将其中一部分直接返回到预反应器中，继续发挥其催化作用；另一部分送到“嵌合物-杂质”分离系统；
(7)“嵌合物-杂质”分离系统分离出的杂质排到污泥处理系统，分离出来的催化-助沉剂回到第二反应器作为共沉降物在此发挥作用；
(8)为防止氧气溶入急冷水中，上述净化处理过程和沉淀分离过程中均采用惰性气体密封措施。
2.如权利要求1所述的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：步骤(1)中，催化-助沉剂是以铁粉粉末为载体的钛系催化剂，铁粉是一种铁矿粉，粒度
80-180目的混合物；合成方法如下：95％铁粉+5％的二氧化钛粉充分混匀，再加入50％的环氧树脂粘合剂，搅拌充分混匀，在75℃温度下烘干，球磨成粒度为
100-160目即可；催化-助沉剂的加入量是处理水重量的1-6％，运行过程中催化-助沉剂主要靠从沉淀池底部直接返回，返回量为沉淀池排出量的70-30％，沉淀池排出量为处理水量的10-30％，不足时在此进行补加。
3.如权利要求1所述的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：
步骤(1)中，助剂是氢氧化钠，加入氢氧化钠使急冷水的pH大于7.5。
4.如权利要求1所述的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：
步骤(2)中，主沉降剂是聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、三氯化铁中的一种，主沉降剂的加入量是使其在水中的浓度为100-800mg/L。
5.如权利要求1所述的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：
步骤(3)中，来自“嵌合物-杂质”分离器回收的催化-助沉剂，其加入量为沉淀池排出量的30-70％，沉淀池排出量为处理水量的10-30％。
6.如权利要求1所述的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：
步骤(4)中，助沉降剂是耐高温聚丙烯酰胺类，适应温度大于75℃；助沉降剂的加入量是使其在处理水中的浓度是5-25mg/L。
7.如权利要求1所述的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：
步骤(5)中，沉淀池中设有防堵器，防止嵌合物的滞留堵塞。
8.如权利要求1所述的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法，其特征在于：
步骤(6)中，“嵌合物-杂质”分离回收系统是由：破嵌器、磁铁转鼓和剥离器组成，破嵌器作用是破坏嵌合物结构便于回收，磁铁可将嵌合物中以铁粉为载体的催化-助沉剂吸出，剥离器是将铁粉卸离磁铁转鼓。
9.一种净化MTO工艺急冷水水质的装置，其特征在于：所述的装置是由：预反应器、第一反应器、第二反应器、第三反应器、沉淀池、净水罐、“嵌合物-杂质”分离回收系统和污泥处理系统组成，它们依次通过管道连接。

说明书全文

一种 净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法及装

置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法及装置。也可用于印染废水、造纸废水、制药废水、基础化工废水、煤化工废水、炼油废水及石油化工废水预处理或深度处理。

背景技术

[0002] 随着石油资源的日渐枯竭，油价逐步攀升，使得以石脑油为原料的石油蒸汽裂解生产乙烯的成本越来越高，下游衍生产品的价格随之升高，竞争力越来越弱。因此，人们转为寻找替代技术，以降低乙烯的生产成本，因而甲醇制乙烯、煤制乙烯和轻烃制乙烯等工艺技术随之得到了发展，本发明处理对象就是甲醇制乙烯(MTO)过程的急冷水。

[0003] 在甲醇制乙烯和煤制乙烯的工艺过程中，产生的反应热通常由急冷水带走，并由系列热交换器回收这部分热量，用于加热其它工艺介质。急冷水实际上是在急冷塔和换热器之间循环使用。

[0004] 在甲醇脱水生成乙烯的过程中，还伴有大量的副反应同时发生。这些副反应所生成的副产物浊度大，粘度高；再加上催化剂使用过程中会发生粉化现象，产生大量的细分颗粒，急冷水中的悬浮物颗粒和有机副产物含量很高，并在循环过程中不断累积，造成急冷塔和热交换器经常结垢堵塞，装置不得不经常停车处理，导致整个装置的运行周期较短。

[0005] 目前主要采取两种措施维持急冷水水质稳定：

[0006] (1)将部分急冷水进行过滤，过滤后的滤液再返回急冷水系统；

[0007] (2)在部分急冷水过滤的同时，加入部分新鲜急冷水，同时要排掉同样数量的急冷水去污水处理场。

[0008] 过滤法存在以下缺点：

[0009] 由于过滤材料、处理能力、清理频次和采购成本等因素的限制，不可能使用目数很高的筛网或很细的滤布等过滤材料。因此导致过滤器存在以下无法克服的问题：

[0010] 1)过滤效果差。由于催化剂细粉粒径太细和乳状有机废物无法滤掉，滤液仍然很浑浊，急冷水中仍含有大量细粉颗粒和乳状有机废物，急冷塔和热交换器结垢堵塞问题不能得到彻底解决；

[0011] 2)处理能力不稳定。在过滤器清理后初期处理能力强，随着运行时间的延长处理能力会逐步下降，直至不能满足工艺要求切换清理；

[0012] 3)过滤器须频繁清理，不但劳动强度大，而且对设备寿命造成影响；

[0013] 4)急冷水温度高，清洗时大量的含有机物的蒸汽挥发到环境中，导致操作环境恶劣；

[0014] 5)过滤器需要每周清理一次，清理费用高。

[0015] 由于传统方法存在上述问题，所以MTO工艺水净化问题一直没有得到解决。

发明内容

[0016] 本发明的目的是：

[0017] 1)有效脱除甲醇制乙烯(MTO)急冷水中催化剂细粉颗粒和乳状有机废物，解决设备堵塞问题，从根本上彻底解决急冷水水质影响装置运行周期短的问题；

[0018] 2)本发明对水中杂质分离能够实现连续自动脱除，避免了人工清理带来的劳动强度大、操作环境恶劣等问题。

[0019] 3)降低设备清理等操作费用。

[0020] 本发明采用如下技术方案：

[0021] 本发明的净化MTO工艺急冷水水质的催化-加载嵌合方法的具体步骤如下：

[0022] (1)将来自于甲醇制乙烯工艺中的急冷水送入预反应器，并往预反应器中加入催化-助沉剂和助剂，然后混合均匀；

[0023] (2)从预反应器出来的急冷水进入第一反应器，并在第一反应器中加入主沉降剂，然后搅拌，使主沉降剂与急冷水充分混合并发生凝聚反应，在此停留时间2-5分钟；

[0024] (3)从第一反应器出来的急冷水进入第二反应器，第二反应器中投加来自“嵌合物-杂质”分离系统回收的催化-助沉剂，然后混合均匀，与杂质发生嵌合反应，在此停留时间2-5分钟；

[0025] (4)从第二反应器出来的急冷水进入第三反应器，在第三反应器中加入助沉降剂，在搅拌下使其与急冷水混合均匀，使絮花迅速增大，在此停留时间2-5分钟；

[0026] (5)从第三反应器出来的急冷水进入沉淀池，上层净化水从沉淀池上部排出，自流进入净水收集罐，然后经加压泵返回到急冷水系统，带有催化-助沉剂的嵌合物从沉淀池底部排出；

[0027] (6)沉淀池底部的嵌合物，由输送泵将其中一部分直接返回到预反应器中，继续发挥其催化作用；另一部分送到“嵌合物-杂质”分离回收系统；

[0028] (7)“嵌合物-杂质”分离回收系统分离出的杂质排到污泥处理系统，分离出来的催化-助沉剂回到第二反应器作为共沉降物在此发挥作用；

[0029] (8)为防止氧气溶入急冷水中，上述净化处理过程和沉淀分离过程中均采用惰性气体密封措施。

[0030] 步骤(1)中，催化-助沉剂是以铁粉粉末为载体的钛系催化剂，铁粉是一种铁矿粉，粒度80-180目的混合物；合成方法如下：

[0031] 95％铁粉+5％二氧化钛粉并充分混匀，然后加入50％的环氧树脂粘合剂，充分搅拌混匀，在75℃温度下烘干，球磨成粒度为100-160目即可；催化-助沉剂的加入量是处理水重量的1-6％。

[0032] 步骤(1)中，助剂是氢氧化钠，加入氢氧化钠使急冷水的pH大于7.5。

[0033] 步骤(2)中，主沉降剂是聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、三氯化铁中的一种，主沉降剂的加入量是使其在水中的浓度为100-800mg/L。

[0034] 步骤(3)中，来自“嵌合物-杂质”分离器回收的催化-助沉剂，其加入量为沉淀池排出量的30-70％，沉淀池排出量为处理水量的10-30％。

[0035] 步骤(4)中，助沉降剂是耐高温聚丙烯酰胺类，适应温度大于75℃；助沉降剂的加入量是使其在处理水中的浓度是5-25mg/L。

[0036] 步骤(5)中，沉淀池中设有防堵器，防止嵌合物的滞留堵塞。

[0037] 步骤(6)中，“嵌合物-杂质”分离回收系统是由由破嵌器、磁铁转鼓和剥离器组成，破嵌器将嵌合物结构破离，磁铁转鼓可将嵌合物中的铁粉吸出，然后由剥离器将铁粉卸离磁铁转鼓。

[0038] 本发明的催化-加载嵌合水净化处理装置是由预反应器、第一反应器、第二反应器、第三反应器，沉淀池和“嵌合物-杂质”分离回收系统组成，它们依次通过管道连接。

[0039] 本发明引入了具有双重功能的“催化-助沉降剂”：它的功能之一是催化作用，促进杂质变性脱稳，变成容易脱除的矾花，有利后续的絮凝反应；它的另一功能是作为杂质的共沉降物，与杂质一起形成密度大、质量重，易沉降分离的共沉降物(嵌合物)，解决了后续絮凝过程中絮体沉降慢或上浮问题。不但装置占地小，且处理后水质清澈透明。

[0040] 本发明对“催化-助沉剂”的设计非常巧妙，将该剂的催化作用、共沉降作用合为一体，同时设计了独特的回收方式：一部分直接循环到投加点，发挥其催化作用；另一部分，通过“嵌合物-杂质”分离回收系统回收后返回到系统，继续其共沉降物利用；“嵌合物-杂质”分离回收效率高，催化-助沉剂的回收率达99.5％以上。

[0041] 总之，能够使昂贵的催化剂既发挥双重作用又不会流失。

[0042] 本发明能够解决MTO水净化行业难题，目前，甲醇制乙烯(MTO)是乙烯新兴的生产工艺，它的优势在于生产成本大大降低。然而急冷水中的杂质没有很好的净化方法，杂质只能在系统中循环并积累，所以经常造成设备堵塞，严重影响装置的运行周期，这已经成为MTO行业发展的技术瓶颈。工艺急冷水经过本发明处理后，可以从根本上解决设备堵塞问题。

[0043] 现有处理方案问题较多：首先过滤法净化效果不好，水中的超细颗粒和絮状有机物过滤不出来，不能彻底解决问题；过滤器还是会经常产生堵塞，带来劳动强度大、环境恶劣以及环境污染等问题；设备清理对设备寿命影响很大。

[0044] 本发明优点：

[0045] 1)处理效果好：本发明通过在水中投加一种“催化-助沉剂”和助剂，其催化作用，可以使悬浮物和胶态物质迅速脱稳，并使某些溶解性物质变性，形成容易去除的矾花，其处理效果特别好，处理后的水质清澈透明。

[0046] 2)装置占地小：发明中的“催化-助沉剂”具有两种功能，除了其催化作用外，还有一功能是作为杂质的共沉降物，由于它的作用使形成的共沉降物质量重、密度大、沉降速度快，解决了传统水处理污染物杂质上浮或不沉降问题。所以占地小是本发明的又一优势，本工艺占地约占传统工艺的十分之一。

[0047] 3)本发明操作简单、维护方便。

[0048] 4)本发明耐冲击，悬浮物杂质浓度变化几乎不影响处理效果。附图说明

[0049] 图1是本发明的方法的工艺流程图；

[0050] 图中：1预反应器、2第一反应器、3第二反应器、4第三反应器、5沉淀池、6净水罐、7“嵌合物-杂质”分离回收系统、8污泥处理系统。

具体实施方式

[0051] 下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

[0052] 本发明的催化-加载嵌合水净化处理装置是由预反应器、第一反应器、第二反应器、第三反应器、沉淀池和净水罐、“嵌合物-杂质”分离回收系统、污泥处理系统组成，它们依次通过管道连接。

[0053] 实施例1本发明处理MTO装置工艺急冷水

[0054] 1)来自MTO装置换热器急冷水回水管的急冷水，通过一个减压阀减压后送入本发明的急冷水净化装置。

[0055] 2)在预反应器加入具有催化作用的催化-助沉剂和助剂，经混合器混合均匀。催化剂的作用是促进助剂与水中的悬浮物、浊度和其它污染物(统称为杂质)发生反应，使水中杂质发生变性脱稳，变成容易脱除的物质。运行过程中催化-助沉剂主要靠从沉淀池底部直接返回，返回量为沉淀池排出量的70-30％，沉淀池排出量为处理水量的10-30％，不足时在此进行补加。

[0056] 3)上述(2)的急冷水进入第一反应器。在此加入主沉降剂。此反应器安装有搅拌器，使得主沉降剂与上述(2)的急冷水充分混合。主沉降剂与水中的杂质发生反应，使得杂质颗粒变大。

[0057] 4)上述(3)的急冷水自流入第二反应器。在此投加来自“嵌合物-杂质”分离器回收的催化-助沉剂，催化-助沉剂的作用是与杂质相互嵌合在一起，形成密度大容易沉降的嵌合物。

[0058] 5)上述(4)的急冷水自流进入第三反应器。第三反应器也安装有搅拌器。在此投加耐高温助沉降剂，在搅拌器的作用下，助沉降剂使水中的嵌合物进一步增大，形成容易脱除的大颗粒嵌合物。

[0059] 6)上述(5)的急冷水自流进入沉淀分离系统。在此完成净化后的急冷水和杂质的分离。上层净化水从沉淀池上部排出，自流进入净水收集罐，然后经加压泵返回到急冷水系统。带有催化-助沉剂的嵌合物从沉淀池底部排出。

[0060] 7)为了防止嵌合物的滞留堵塞，在此还设计了防堵器。

[0061] 8)沉淀池底部的嵌合物，由输送泵将其中一部分直接返回到催化-助沉剂投加点(静态混合器之前)，继续发挥其催化作用；另一部分送到“嵌合物-杂质”分离回收系统。

[0062] 9)“嵌合物-杂质”分离器分离出的杂质排到污泥处理系统，分离出来的催化-助沉剂回到第二反应器作为共沉降物在此发挥作用。

[0063] 10)为防止氧气溶入急冷水，装置的反应系统和沉淀分离系统均采用惰性气体密封措施。MTO工艺急冷水处理前后主要指标数据见表1.

[0064] 表1“催化-加载嵌合”净化处理MTO工艺急冷水数据一览表

[0065]主要指标计量单位处理前处理后去除率(％)
CODcr mg/L 3650 1320 63.8
悬浮物 mg/L 299 15.6 95
浊度 NTU 238 0.5 99.8

[0066] 实施例2.采用本发明深度处理炼油废水数据见表2。

[0067] 表2“催化-加载嵌合”净化处理炼油废水数据一览表

[0068]主要指标计量单位处理前处理后去除率(％)
CODcr mg/L 120 60 50
悬浮物 mg/L 80 20 75
浊度 NTU 45 0.5 99

[0069] 实施例3.采用本发明处理基础化工(荧光增白剂)废水数据见表3。

[0070] 表3“催化-加载嵌合”净化处理荧光增白剂废水数据一览表

[0071]主要指标计量单位处理前处理后去除率(％)
CODcr mg/L 700 250 60
悬浮物 mg/L 68 15 78
荧光度 Absorbance Unit，简写A.U. 0.9 0.01 90

[0072] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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