CN106701144B - 一种用于费托合成的在线净化方法及其费托合成*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于费托合成的在线净化方法及其费托合成***，其中，在线净化方法，在费托合成的过程中采用三段加药的方式，实现对费托合成产品以及废水进行净化，其中，1)有机pH调和剂的加入，可以减弱产物燃料中的酸性，为第二加药点的药剂加入创建最佳反应环境，将废水的pH值调和至适于净化助剂的中性或弱酸性条件；2)净化助剂的加入，可以除去费托废水中90％以上的油类、酚类、胺类、酯类等有机物，为第三段减少加药量，提高氧化效率，节省成本创造环境；3)第三段加入高锰酸钾复合剂，可以氧化第一段和第二段加入药剂内含有未反应的有机类物质，避免药剂内的有机物为废水处理带来影响，而费托合成***适用于上述净化方法。

Description

一种用于费托合成的在线净化方法及其费托合成***
技术领域
本发明公开涉及费托合成的技术领域，尤其涉及一种用于费托合成的在线净化方法及其费托合成***。
背景技术
我国能源条件是“富煤、贫油、少气”，大力发展新型煤化工，代替能耗巨大、利用率低下、浪费严重、环境污染严重的传统煤化工，是降低企业成本、促进产业升级、顺应国家政策，促进社会经济可持续发展的必经之路。费托合成是煤间接液化技术之一，可简称为FT反应，它以合成气(CO和H2)为原料在催化剂(主要是铁系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料。由于费托合成可以将以往的燃料煤和天然气等能源转化为液体燃料，可降低污染，提高利用率等，因此，发展费托合成技术成为我国煤化工产业转型升级的必然选择。
但现有的费托合成过程中，不仅产品油中含水高，而且分离出的水中含有各种复杂的烃类及其衍生物，导致整个费托合成***中，由于分离出的水中含有各种复杂的烃类及其衍生物，经常会发生管路堵塞等问题，维修频率高，而且排放水中污染物极易超标，限制了费托合成技术的发展与应用。
因此，如何研发一种可有效解决上述问题的方案，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明公开提供了一种用于费托合成的在线净化方法及其费托合成***，以至少解决现有的费托合成技术中存在管路容易堵塞，导致设备故障率高等问题。
本发明一方面提供了一种用于费托合成的在线净化方法，所述费托合成中应用到一段反应器和二段反应器，其特征在于，所述在线净化方法包括如下步骤：
1)在所述二段反应器的输出混合物中加入有机pH调和剂，将混合物的pH值调和为6～7后，通入换热器中进行换热，得换热后混合物；
2)在所述换热后混合物中加入净化助剂，并通入冷却器中进行冷却，得冷却后混合物；
3)将所述冷却后混合物经由气液分离器分离后，分离获得气体和液体；
4)将步骤3)中分离获得的气体依次经过换热器、氨冷器处理后，再次经由气液分离器分离获得气体和粗产品，其中，分离获得的气体部分用作循环气通入一段反应器中；
5)将步骤3)中分离获得的液体经过油水分离器分离后，获得粗产品和废水；
6)将步骤4)和步骤5)中获得的粗产品经精馏塔精馏后获得汽油、柴油和残油；
7)将步骤5)中获得的废水中加入高锰酸钾复合剂后，进行废水生物处理。
优选，步骤1)中所述有机pH调和剂，按重量计，由以下成分组成：
乙酸钠20份、叔丁胺30份以及甲胺50份。
进一步优选，步骤1)中所述有机pH调和剂的加入量占二段反应器的输出混合物量的0.8～1ppm。
进一步优选，步骤2)中所述的净化助剂，按重量计，由以下成分组成：
油胺聚氧乙烯醚90～99份以及脂肪胺1～5份。
进一步优选，步骤2)中所述净化助剂的加入量占所述换热后混合物量的0.5～1ppm。
进一步优选，步骤7)中所述的高锰酸钾复合剂，按重量计，由以下成分组成：
高锰酸钾25份、锰酸钾40份以及硫酸铵35份。
进一步优选，步骤7)中所述高锰酸钾复合剂的加入量占步骤5)中获得废水量的1～1.5ppm。
本发明另一方面还提供了一种费托合成***，该***包括：依次串联连接的预热器1、一段反应器2、分子筛3、加热器4、二段反应器5、第一换热器6、冷凝冷却器7以及第一气液分离器8；
所述第一气液分离器8的气体输出端依次串联连接有第二换热器9、氨冷器10以及第二气液分离器11，且所述第二气液分离器11的气体输出端与所述预热器1的输入端连通；
所述第一气液分离器8的液体输出端连接有油水分离器12，所述油水分离器12的废水输出端与生物处理池13连通，所述油水分离器12的油相输出端和所述第二气液分离器11的液体输出端均与精馏塔14的输入端连通；
其中，所述二段反应器5与所述第一换热器6之间并联有第一计量泵16；
所述第一换热器6与所述冷凝冷却器7之间并联有第二计量泵17；
所述油水分离器12与所述生物处理池13之间并联有第三计量泵18。
优选，所述费托合成***还包括：加氢精制反应器19；
所述加氢精制反应器19的输入端与所述蒸馏塔9的残油输出端和分子筛3的蜡基重油输出端连通。
本发明公开的用于费托合成的在线净化方法，在费托合成的过程中采用三段加药的方式，实现对费托合成产品以及废水进行净化，其中，1)有机pH调和剂的加入，可以减弱产物燃料中的酸性，同时也为第二加药点的药剂加入创建最佳反应环境，将废水的pH值调和至适于净化助剂的中性或弱酸性条件，以确保净化效果最佳；2)净化助剂的加入，可以除去费托废水中90％以上的油类、酚类、胺类、酯类等有机物，为第三段减少加药量，提高氧化效率，节省成本创造环境；3)第三段加入高锰酸钾复合剂，可以氧化第一段和第二段加入药剂内含有未反应的有机类物质，避免药剂内的有机物为废水处理带来影响。
本发明公开的费托合成***，可适用于上述的在线净化方法，实现费托合成过程中的在线净化，降低对环境的污染，实现废水的零污染排放。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开实施例提供的一种费托合成***的结构示意图；
图2为本发明公开实施例提供的一种费托合成的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
参见图1为本实施方案提供的一种费托合成***，该***包括：依次串联连接的预热器1、一段反应器2、分子筛3、加热器4、二段反应器5、第一换热器6、冷凝冷却器7以及第一气液分离器8；
其中，第一气液分离器8的气体输出端依次串联连接有第二换热器9、氨冷器10以及第二气液分离器11，且第二气液分离器11的气体输出端与预热器1的输入端连通；第一气液分离器8的液体输出端连接有油水分离器12，油水分离器12的废水输出端与生物处理池13连通，油水分离器12的油相输出端和第二气液分离器11的液体输出端均与精馏塔14的输入端连通；
其中，在二段反应器5与第一换热器6之间并联有第一计量泵16，在第一换热器6与冷凝冷却器7之间并联有第二计量泵17，在油水分离器12与生物处理池13之间并联有第三计量泵18。
作为方案改进，上述费托合成***还包括：加氢精制反应器19，该加氢精制反应器19的输入端与所述蒸馏塔9的残油输出端和分子筛3的蜡基重油输出端连通。
使用上述费托合成***，进行费托合成的流程可参见图2，其具体过程为：
煤炭经过加工制得粗煤气，该粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气(CO+H2)，合成气与循环气首先进入预热器，温度升至320-360℃，进入一段反应器，在铁系催化剂的条件下反应生成石蜡烃类产品，进入分子筛，其中，分离出的蜡基重油组分经过加氢精制提存制得中蜡、硬蜡、残油等产品；而分离出的C50以下的烃类及其他物质进入加热器，待温度升至380-420℃，进入二段反应器，在铁系催化剂下发生裂解，在裂解之后的产品中通过第一计量泵加入有机pH调和剂，将pH值调和为6～7后，通入第一换热器中进行换热后，再通过第二计量泵加入净化助剂，然后通入冷凝冷却器中进行冷却，再由第一气液分离器进行分离，分离获得气体和液体，其中，上述分离获得的液体进入油水分离器，分离出的燃料油进入粗产品槽，而在分离出的废水中通过第三计量泵加入高锰酸钾复合剂后，进入生物处理池中进行废水生物处理；上述分离获得的气体从第二换热器出来进入氨冷器进行进一步降温，出来的气液混合物再次进入第二气液分离器，分离出的气体一部分作为循环气利用，一部分作为燃料气，分离出的液体进入粗产品槽，粗产品经过泵达到精馏塔精馏，根据液体燃料熔沸点的差异，从不同的侧线采集出不同的产品，例如：汽油、柴油以及残油。
本实施方案提供的费托合成过程，采用特殊的三段加药方式，而且药品全部采用全自动在线投加的方式，其加药点、药剂种类及特点如下：
1、第一段加药点位于费托合成***中二段反应器之后，加入有机pH调和剂，该有机pH调和剂由乙酸钠20重量份、叔丁胺30重量份以及甲胺50重量份份组成，其中，有机pH调和剂的加入量占二段反应器的输出混合物量的0.8～1ppm，通过该有机pH调和剂的加入可中和费托合成产品中含有的大量有机酸，将产品的pH值调和为6～7后，可减少后续设备腐蚀，降低设备维护费用，减少废水预处理阶段中和剂的加入量，有利于降低废水中酸类等有机物，实现只要一点加入，就可持续后续若干工段同时使用。
2、第二段加药点位于冷却器前段，在该处加入净化助剂，该净化助剂由油胺聚氧乙烯醚90～99重量份以及脂肪胺1～5重量份组成，其中，净化助剂的加入量占所述换热后混合物量的0.5～1ppm，通过该净化助剂的加入可避免费托产品中的“水包油，油包水”现象的发生，加快难分离油水中乳化油、溶解油等有效分离，减少废水设备维护周期与维护费用，降低废水中COD等指标，增加公司效益与环保效益，而且只要一点加入，就可持续后续若干工段同时使用。
3、第三段加药点位于废水生物处理前段，在该处加入高锰酸钾复合剂，该高锰酸钾复合剂由高锰酸钾25重量份、锰酸钾40重量份以及硫酸铵35重量份组成，其中，高锰酸钾复合剂的加入量占废水量的1～1.5ppm，通过该高锰酸钾复合剂的加入可分解废水中80％以上的醇类、醛类、酸类、酯类等有机物，生化处理前的COD可下降约12000mg/m3，减少生化处理***波动，稳定生产，对树立公司环保形象带来效益。
上述三个加药点设计并非相互独立，而是相互关联，彼此协作，具体而言，1)加入有机pH调和剂，可以减弱产品中的酸性，为第二段加药创建最佳反应环境，由于费托产品工艺净化助剂在中性或弱酸性条件下，效果最佳；2)加入净化助剂，可以除去费托废水中90％以上的油类、酚类、胺类、酯类等有机物，为第三段减少加药量，提高氧化效率，节省成本创造环境；3)第三段加入高锰酸钾复合剂，可以氧化第一段和第二段加入药剂内含有未反应的有机类物质，避免药剂内的有机物为废水处理带来影响。
将上述费托合成在线净化的方法应用于某煤化工企业中，改进后的费托合成***具体组成，可参见图1，其中，该***的费托合成温度为320—350℃，其产物主要以烯烃和可直接使用的燃料油为主，产能为20万吨/年燃料油，废水采用微电解UASB(Up-flowAnaerobic Sludge Bed/Blanket，上流式厌氧污泥床反应器)生物接触氧化处理合成工段废水。
将该企业的费托合成***中，未加药之前的原工作情况，与采用了上述三段加药的在线净化方法后的工作情况，进行试验效果对比，具体见下表：
通过上述效果对照表分析可知，采用三段加药的在线净化方法后：
1、可以对燃料油(汽油、柴油和残油)中水分、尘的分离效果大大改善，实现了废水中乳化油、溶解性油等有效的分离，解决了各塔盘、换热器等设备因油尘造成的堵塞问题，提高了塔盘和换热器效率。
2、加入的药剂对***管道具有清洗剥离的作用，对***设备管道内存在的油尘的沉积物有清洗玻璃的作用，保障了***稳定运行，减少设备维护费用。
3、有利于乳化油、溶解油、醇类、酸类等有机物的回收，从而提高燃料油的产量，为企业带来经济效益。
4、废水中的有机物减少，降低了废水中的COD、TSS等，对废水处理***的稳定运行带来益处，进而提升公司环保形象。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种用于费托合成的在线净化方法，所述费托合成中应用到一段反应器和二段反应器，其特征在于，所述在线净化方法包括如下步骤：
1)在所述二段反应器的输出混合物中加入有机pH调和剂，将混合物的pH值调和为6～7后，通入换热器中进行换热，得换热后混合物；
2)在所述换热后混合物中加入净化助剂，并通入冷却器中进行冷却，得冷却后混合物；
3)将所述冷却后混合物经由气液分离器分离后，分离获得气体和液体；
4)将步骤3)中分离获得的气体依次经过换热器、氨冷器处理后，再次经由气液分离器分离获得气体和粗产品，其中，分离获得的气体部分用作循环气通入一段反应器中；
5)将步骤3)中分离获得的液体经过油水分离器分离后，获得粗产品和废水；
6)将步骤4)和步骤5)中获得的粗产品经精馏塔精馏后获得汽油、柴油和残油；
7)将步骤5)中获得的废水中加入高锰酸钾复合剂后，进行废水生物处理；
其中，步骤1)中所述有机pH调和剂，按重量计，由以下成分组成：乙酸钠20份、叔丁胺30份以及甲胺50份；
步骤2)中所述的净化助剂，按重量计，由以下成分组成：油胺聚氧乙烯醚90～99份以及脂肪胺1～5份；
步骤7)中所述的高锰酸钾复合剂，按重量计，由以下成分组成：高锰酸钾25份、锰酸钾40份以及硫酸铵35份。
2.根据权利要求1所述用于费托合成的在线净化方法，其特征在于，步骤1)中所述有机pH调和剂的加入量占二段反应器的输出混合物量的0.8～1ppm。
3.根据权利要求1所述用于费托合成的在线净化方法，其特征在于，步骤2)中所述净化助剂的加入量占所述换热后混合物量的0.5～1ppm。
4.根据权利要求1所述用于费托合成的在线净化方法，其特征在于，步骤7)中所述高锰酸钾复合剂的加入量占步骤5)中获得废水量的1～1.5ppm。
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