Способ очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша
Номер патента: 27665
Опубликовано: 15.11.2013
Авторы: ФРАНЗОСИ, Джулиана, ПАГЛИНО, Роберто, ЧЕСТИ, Пьетро, КАРНЕЛЛИ, Лино, МИГЛИО, Роберта
Текст
(51) 02 1/04 (2006.01) 02 3/28 (2006.01) 02 9/00 (2006.01) 02 101/32 (2006.01) 02 101/34 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Способ очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша, который включает подачу указанного водного потока, содержащего органические побочные продукты процесса в дистилляционную колонну с получением двух выходящих потоков - водного потока ,выходящего из головы колонны, обогащенного спиртами, имеющими от 1 до 20 атомов углерода,предпочтительно от 1 до 9 атомов углерода, и другими произвольными летучими соединениями водного потока , выходящего со дна колонны,обогащенного органическими кислотами,имеющими от 1 до 10 атомов углерода,предпочтительно от 2 до 6 атомов углерода подвергание водного потокаанаэробной биологической обработке с получением очищенного водного потокав котором анаэробную биологическую обработку выполняют при времени гидравлического удерживания менее 15 часов,предпочтительно в пределах от 4 до 10 часов, более предпочтительно в пределах от 5 до 8 часов.(74) Тагбергенова Алма Таишевна Тагбергенова Модангуль Маруповна Касабекова Найля Ертисовна(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНОГО ПОТОКА,ПОСТУПАЮЩЕГО ИЗ ПРОЦЕССА ФИШЕРАТРОПША Настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша. В частности, настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша, который включает подвергание указанного водного потока дистилляции и/или абсорбции и анаэробной биологической обработке. Технология Фишера-Тропша для получения углеводородов от смесей газов на основе водорода и монооксида углерода, обычно называемых синтезгазом (сингаз, ), всесторонне описана в научной литературе. Краткое руководство, в котором суммированы основные работы по процессу Фишера-Тропша, включено в Бюллетень управления по горному делу (), 544 (1955) под названием Библиография синтеза Фишера-Тропша и связанных с ним процессов под редакцией Х.С.Андерсона,Дж.Л.Уилей и А.Ньюэлла (, . .. ). Реакцией Фишера-Тропша, обычно, получают смеси газообразных,жидких и твердых углеводородов с числом атомов углерода,варьируемым от 1 до 100 или более и имеющих различные молекулярные массы. В зависимости от распределения молекулярных масс эти смеси имеют разное предназначение. Смеси, содержащие жидкие углеводороды, например, могут быть подвергнуты дальнейшей переработке для получения бензина, а также средних дистиллятов. Твердые углеводороды могут быть подвергнуты дальнейшей переработке с целью конверсии в жидкие и/или газообразные углеводороды. Следовательно, чтобы использовать реакцию Фишера-Тропша для последующего производства топлива, желательно увеличить производство жидких и/или твердые углеводородов,таких как углеводороды с по меньшей мере 5 атомами углерода в молекуле (5 углеводороды). Кроме смесей углеводородов в процессе Фишера-Тропша также производится вода согласно следующему уравнению реакции СО 2 Н 2 СН 2 Н 2. При этом количество воды является весьма значительным, поскольку каждый моль монооксида углерода, преобразованного в углеводороды,производит один моль воды. Как правило, при использовании неподвижного слоя катализатора,например, кобальта и/или рутения, реакция,известная как сдвиг вода-газ, минимизируется так,что общее количество произведенной воды приближается к стехиометрическим значениям реакции. Для движущихся слоев катализатора,например, железа, реакция, известная как сдвиг вода-газ, более существенна, поэтому общее количество произведенной воды всегда берется в расчет, но оно ниже стехиометрических значений реакции. Обычно воду, поступающую из процесса Фишера-Тропша (т.е. сопроизведенную воду), перед очисткой подвергают предварительной сепарации. 2 Как правило, воду пропускают через трехфазный сепаратор, из которого получают органический конденсат, паровую фазу и водную фазу, которая все еще содержит органические соединения в растворенном и во взвешенном состоянии, и предпочтительно обрабатывают на коалесцирующем фильтре. Таким образом отделенная вода остается загрязненной углеводородными соединениями,обычно в количестве менее 1000(частей на миллион), и окисленными водорастворимыми соединениями. Количество загрязняющих примесей зависит от типа катализатора и от условий процесса,в особенности от температуры и давления. Общее количество окисленных соединений увеличивается с увеличением температуры процесса,более значительно увеличивается фракция органических кислот. Основными окисленными загрязняющими примесям являются легкие спирты, такие как метанол и этанол, как определено присутствующие в количестве от 0,5 до 5 по весу. Более тяжелые спирты (например, пропанол, бутанол, пентанол и т.д.) и другие окисленные соединения, такие как альдегиды(например, муравьиная кислота, уксусная кислота,пропионовая кислота,масляная кислота,изомасляная кислота, валериановая кислота,гексановая кислота, гептановая кислота, октановая кислота и т.д.), также присутствуют, но уже в меньших количествах, присутствие последних определено в концентрации ниже 1,5 по весу. Количество присутствующих в воде соединений каждой группы уменьшается с увеличением молекулярной массы, при этом встречаются соединения с количеством атомов углерода до 25. Вода может также содержать небольшие количества азотистых и сернистых соединений, поступающих из используемого исходного сырья, в дополнение к следам металлов, которые поступают из реактора. Металлы могут также присутствовать в форме суспендируемых твердых веществ. Следовательно, вода, поступающая из процесса Фишера-Тропша, не имеет коммерческой ценности и также не может выводиться непосредственно в окружающую среду из-за присутствующих в ней органических соединений, которые могут создать различные проблемы. Окисленные соединения(кислоты), например, придают воде агрессивные,коррозионные свойства, углеводороды - тенденцию формировать пену (вспенивание). Кроме того, к воде, поступающей из процесса Фишера-Тропша, может прибавиться дождевая вода или другая присутствующая на участке производства техническая вода. Поэтому установка по переработке воды,поступающей из процесса Фишера-Тропша (т.е. сопроизведенной воды), является необходимой как для повторного использования воды в процессе Фишера-Тропша (например, в виде технической воды, в особенности на предприятиях по производству синтез-газа , или в качестве охлаждающей воды в реакционной секции), так и для ее вывода наружу в окружающую среду или для других дальнейших целей (например, в качестве воды для ирригации или питьевой воды). Обработка или комбинирование обработок воды,поступающей из процесса Фишера-Тропша,устанавливается ограничениями, определяемыми ее конечным использованием и присутствующими в ней органическими соединениями. Патент 7,147,775, например, описывает способ получения очищенной воды из воды,поступающей из процесса Фишера-Тропша,который включает по крайней мере следующие стадии первую стадию, включающую биологическую обработку для удаления по крайней мере части растворенных в воде органических соединений с получением первого обогащенного водного потока вторую стадию, включающую разделение твердой и жидкой фаз для удаления по крайней мере части твердых веществ из по крайней мере части указанного первого обогащенного водного потока. Эти растворенные органические соединения обычно выбирают из группы, включающей альдегиды, кетоны, спирты и органические кислоты. Термин очищенная вода относится к водному потоку, имеющему ХПК (химическую потребность в кислороде) в пределах от 20 мг/л до 600 мг/л,значение в пределах от 6 до 9, содержание суспендированных твердых веществ менее 250 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 600 мг/л. Биологическая обработка может включать анаэробную обработку. Если этой анаэробной обработки недостаточно для удаления указанных растворенных органических соединении из указанного первого обогащенного водного потока,может быть проведена дополнительная стадия аэробной биологической обработки. Для получения высокоочищенной воды,вышеупомянутый способ включает третью стадию,включающую очистку для удаления по крайней мере части растворенных солей и органических соединений из по крайней мере части указанного второго обогащенного водного потока. Указанная очистка может быть выбрана из группы,включающей химическое окисление при помощи реагентов, таких как озон и перекись водорода,свободные радикалы,произведенные ультрафиолетовым излучением,адсорбция/абсорбция, включая обработки на активированном угле и органических очистных смолах. Термин высокоочищенная вода относится к водному потоку, имеющему ХПК (химическую потребность в кислороде) менее 50 мг/л,значение в пределах от 6 до 9, содержание суспендированных твердых веществ менее 50 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 100 мг/л. Патент 7,150,831 описывает способ получения очищенной воды из воды, поступающей из процесса Фишера-Тропша, который включает по крайней мере следующие стадии первую стадию, включающую сепарацию для удаления по крайней мере части некислотных окисленных углеводородов, присутствующих в указанной воде,с получением первого обогащенного водного потока(в) вторую стадию, включающую экстракцию жидкости жидкостью для удаления по крайней мере части органических кислот из по крайней мере части указанного первого обогащенного водного потока с получением второго обогащенного водного потока третью стадию, включающую биологическую обработку для удаления по крайней мере части кислотных окисленных углеводородов из по крайней мере части указанного второго обогащенного водного потока с получением третьего обогащенного водного потока четвертую стадию, включающую разделение твердой и жидкой фаз для удаления по крайней мере части твердых веществ, из по крайней мере части указанного третьего обогащенного водного потока. Указанные некислотные окисленные углеводороды обычно выбирают из группы,включающей спирты, кетоны, альдегиды. Первая стадия (а) может быть выполнена,например,посредством дистилляции или экстракции растворителем. Термин очищенная вода относится к водному потоку, имеющему ХПК(химическую потребность в кислороде) в пределах от 20 мг/л до 500 мг/л,значение в пределах от 6 до 9, содержание суспендированных твердых веществ менее 250 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 600 мг/л. Биологическая обработка может включать анаэробную или аэробную обработку, или анаэробную и аэробную обработку. Чтобы получить высокоочищенную воду, стадия вышеупомянутого способа заменяется конечной стадией, включающей очистку для удаления по крайней мере части растворенных солей и органических соединений из по крайней мере части указанного третьего обогащенного водного потока. Указанная очистка может быть выбрана из группы,включающей химическое окисление при помощи реагентов, таких как озон и перекись водорода,свободные радикалы,произведенные ультрафиолетовым излучением,адсорбция/абсорбция, включая обработки на активированном угле и органических очистных смолах. Термин высокоочищенная вода относится к водному потоку, имеющему ХПК (химическую потребность в кислороде) менее 50 мг/л,значение в пределах от 6 до 9, содержание суспендированных твердых веществ менее 50 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 100 мг/л. Патент 7,166,219 описывает способ получения очищенной воды из воды, поступающей из процесса Фишера-Тропша, который включает по крайней мере следующие стадии 3 первую стадию, включающую сепарацию с целью удаления по крайней мере части некислотных окисленных углеводородов, присутствующих в указанной воде,с получением первого обогащенного водного потока(в) вторую стадию, включающую биологическую обработку с целью удаления по крайней мере части кислотных окисленных углеводородов из по крайней мере части указанного первого обогащенного водного потока с получением второго обогащенного водного потока третью стадию, включающую разделение твердой и жидкой фаз для удаления по крайней мере части твердых веществ из по крайней мере части указанного второго обогащенного водного потока. Указанные некислотные окисленные углеводороды обычно выбирают из группы,включающей спирты, кетоны, альдегиды. Первая стадия (а) может быть выполнена,например,посредством дистилляции или экстракции растворителем. Термин очищенная вода относится к водному потоку, имеющему ХПК (химическую потребность в кислороде) в пределах от 20 мг/л до 500 мг/л,значениев пределах от 6 до 9, содержание суспендированных твердых веществ менее 250 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 600 мг/л. Биологическая обработка может включать анаэробную или аэробную обработку, или анаэробную и аэробную обработку. Для получения высокоочищенной воды,вышеупомянутый способ включает конечную стадию, включающую очистку для удаления по крайней мере части растворенных солей и органических соединений из по крайней мере части указанного третьего обогащенного водного потока. Указанная очистка может быть выбрана из группы,включающей химическое окисление при помощи реагентов, таких как озон и перекись водорода,свободные радикалы,произведенные ультрафиолетовым излучением,адсорбция/абсорбция,включая обработки активированным углем и органическими очистными смолами. Термин высокоочищенная вода относится к водному потоку, имеющему ХПК (химическую потребность в кислороде, далее указано как ХПК) менее 50 мг/л, значениев пределах от 6 до 9,содержание суспендированных твердых веществ менее 50 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 100 мг/л. Однако, биологическая обработка, описанная в вышеупомянутых способах, может иметь несколько недостатков, таких как, например- продолжительное время гидравлического удерживания или , обычно в пределах от 20 до 50 часов, во время анаэробной биологической обработки- необходимость подвергания водного потока,поступающего из указанной биологической обработки, дальнейшим обработкам для получения высокоочищенной воды (т.е. воды, имеющей ХПК менее 50 мг/л)- небольшое количество нагрузки органического субстрата,обрабатываемого ежедневно,т.е. нагрузка органического субстрата составляет не более 16 кг ХПК/м 3/день. Целью изобретения является получение высокоочищенной воды (т.е. воды, имеющей ХПК менее или равный 50 мг/л) очисткой водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша,посредством анаэробной биологической обработки. Была найдена возможность преодоления описанных выше недостатков известных способов посредством способа очистки водного потока,поступающего из процесса Фишера-Тропша,который включает дистилляцию и/или абсорбцию и анаэробную биологическую обработку, указанная анаэробная биологическая обработка выполняется при коротком времени гидравлического удерживания (т.е. менее или равном 15 часам). Также было найдено, что этот способ позволяет обрабатывать ежедневно высокую нагрузку органического субстрата(т.е. нагрузку органического субстрата более или равную 17 кг ХПК/м 3/день. Поэтому, объект настоящего изобретения относится к способу очистки водного потока,поступающего из процесса Фишера-Тропша,который включает подачу указанного водного потока,содержащего органические побочные продукты процесса,в дистилляционную колонку с получением двух выходящих потоков водного потока , выходящего из головы колоны, обогащенного спиртами, имеющими от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 9 атомов углерода,и другими пропроизвольизвольными летучими соединениями- водного потока , выходящего со дна колоны,обогащенного органическими кислотами,имеющими от 1 до 10 атомов углерода,предпочтительно от 2 до 6 атомов углерода- подвергание указанного водного потокаанаэробной биологической обработке с получением очищенного водного потокав котором указанная анаэробная биологическая обработка выполняют при времени гидравлического удерживания менее или равном 15 часам,предпочтительно в пределах от 4 до 10 часов, более предпочтительно от 5 до 8 часов. Для целей настоящего изобретения и следующей далее формулы изобретения, определения числовых диапазонов всегда включают крайние значения,если иначе не определено. Реакция Фишера-Тропша может быть выполнена при низкой температуре , обычно в присутствии катализаторов на основе кобальта или железа или при высокой температуре ,обычно в присутствии катализаторов на основе железа. Для целей настоящего изобретения реакция Фишера-Тропша может быть преимущественно выполнена, как описано в патенте 6,348,510,содержание которого включено данной ссылкой. Водный потокимеет концентрацию спиртов предпочтительно более или равную 20 по весу,более предпочтительно в пределах от 25 до 70 по весу, относительно общего веса указанного водного потока . Указанный водный потокможет произвольно содержать органические кислоты в количестве менее или равном 20 по весу по отношению к общему весу органических кислот, присутствующих в водном потоке, подаваемом в дистилляционную колонну. Указанный водный потокможет произвольно включать следы солей указанных органических кислот в количестве менее или равном 2 по весу по отношению к общему весу органических кислот в водном потоке, подаваемом в дистилляционную колонну. Водный потокимеет концентрацию органических кислот предпочтительно более или равную 0,05 по весу, более предпочтительно в пределах от 0,1 до 10 по весу, по отношению к общему весу указанного водного потока . Указанный водный потокпредпочтительно содержит количество органических кислот более или равное 40 по весу, более предпочтительно в пределах от 60 до 98 по весу, по отношению к общему весу органических кислот, присутствующих в водном потоке, подаваемом в дистилляционную колонну. Указанный водный потокможет произвольно содержать соли органических кислот, содержащиеся в нем в количестве менее или равном 80 по весу,предпочтительно менее или равном 50 по весу, по отношению к общему весу органических кислот,присутствующих в указанном водном потоке . Указанный водный потокможет произвольно включать следы спиртов в количестве менее или равном 20 по весу, предпочтительно менее или равном 10 по весу, по отношению к общему весу спиртов, присутствующих в водном потоке,подаваемом в дистилляционную колонну. Очищенный водный потокпредпочтительно имеет следующие характеристики- ХПК менее или равный 50 мг/л, более предпочтительно в пределах от 20 до 40 мг/л- значениеменее или равное 9, более предпочтительно от 6 до 8- количество суспендированных твердых веществменее или равное 250 мг/л, более предпочтительно в пределах от 50 до 200 мг/л- общее количество растворенных твердых веществ менее или равное 600 мг/л, более предпочтительно в пределах от 300 мг/л до 550 мг/л. Для целей настоящего изобретения и следующей далее формулы изобретения, термин другие летучие соединения, произвольно присутствующие в указанном водном потоке , относится к соединениям, таким как, например, углеводороды,альдегиды, кетоны или их смеси. Альтернативно, указанная дистилляционная колонна может быть отгонной колонной. Альтернативно, указанная дистилляционная колонна может быть дистилляционной и отгонной колоннами. Дистилляционная и/или отгонная колонны состоят из конденсатора в голове, ребойлера в основании колонны,стадий обогащения,расположенных выше стадии подачи, и стадий выпуска, расположенных ниже стадии подачи. Указанные стадии обогащения и выпуска могут быть выполнены тарелками дистилляционной и/или отгонной колонн, или внутренними средствами структурированного или неструктурированного типа. Для целей настоящего изобретения могут быть использованы дистилляционная и/или отгонная колонны,имеющие конфигурацию асимметричного типа, т.е. имеющие количество тарелок, формирующих теоретические стадии обогащения, равное приблизительно половине количества тарелок, формирующих теоретические стадии выпуска. Альтернативно, могут быть использованы дистилляционная и/или отгонная колонны без тарелок, образующих теоретические стадии обогащения. Для целей настоящего изобретения и следующей далее формулы изобретения, термин водный поток, выходящий из головы колонны относится к потоку, выходящему из конденсатора в верхней части колонны, являющегося частью указанной колонны. Указанный конденсатор является предпочтительно конденсатором полной конденсации. Для целей настоящего изобретения и следующей далее формулы изобретения, термин водный поток, выходящий со дна колонны относится к потоку, выходящему из ребойлера в основании колонны, являющегося частью указанной колонны. Дистилляционная и/или отгонная колонны предпочтительно функционируют при атмосферном давлении, даже если указанная колонна способна к функционированию одинаково хорошо при давлении выше или ниже атмосферного давления,таком как, например, давление в пределах от 0,5 до 4(абсолютная атмосфера) (50,65-405,2 кПа). Температура,как правило,определяется давлением и составом водного потока,поступающего из процесса Фишера-Тропша. Обычно, при рабочем давлении в пределах от 0,5 до 4(абсолютная атмосфера), температура в голове колонны поддерживается в пределах диапазона от 70 до 125 С, и на дне колонны - в пределах диапазона от 90 до 160 С. В указанной дистилляционной и/или отгонной колонне,в дополнение к формированию вышеупомянутых водных потокови ,обозначенных выше, происходит также отделение неконденсируемых соединений, присутствующих в водном потоке, поступающем из процесса ФишераТропша. Для целей настоящего описания и следующей далее формулы изобретения,термин неконденсируемые соединения относится к следам синтез-газа (например, водород и/или 5 монооксид углерода),произвольно присутствующего в водном потоке, поступающем из процесса Фишера-Тропша, подаваемом в голову колонны. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, указанная анаэробная биологическая обработка может быть выполнена при нагрузке органического субстрата более или равной 17 кг ХПК/м 3/день, предпочтительно в пределах от 18 до 25 кг ХПК/м 3/день. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, указанная анаэробная биологическая обработка может быть выполнена при температуре в пределах от 20 до 45 С,предпочтительно в пределах от 25 до 40 С. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, указанная анаэробная биологическая обработка может быть выполнена при значениив пределах от 5,5 до 8,5,предпочтительно в пределах от 6 до 8. С целью поддержания значенияв пределах вышеупомянутых значений, к указанному водному потокуможет произвольно быть добавлено неорганическое основание, которое может быть выбрано из гидроксидов, оксидов, карбонатов,бикарбонатов щелочных или щелочноземельных металлов или их смесей, таких как, например,гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция, карбонат кальция, оксид магния, карбонат магния, бикарбонат натрия или их смеси. Для регулирования и поддержания анаэробного метаболизма и ускорения микробиологического разрушения органических кислот, присутствующих в указанном водном потоке , к указанному водному потокумогут быть добавлены питательные вещества, которые могут быть выбраны из азотсодержащих соединений, таких как,например, мочевина, аммиак, соли аммония или их смеси или фосфорсодержащих соединений, таких как фосфаты или их смеси. Указанные питательные вещества могут быть добавлены к указанному водному потокусоответственно известным количествам. Указанные питательные вещества предпочтительно добавляют к указанному водному потокув таком количестве, при котором весовое соотношение ХПК указанного водного потокаазотафосфора(Р), т.е. весовое соотношение ХПКР, находится в диапазоне от 20051 до 60051. Более предпочтительно, указанное весовое соотношение П равно 50051. Кроме того, к указанному водному потокумогут быть добавлены микроэлементы, такие как,например, медь, железо, марганец, молибден, бор,селен, кобальт или их смеси. Указанные микроэлементы предпочтительно добавляют к указанному водному потокув количестве менее или равном 1 . Анаэробная биологическая обработка может быть выполнена в известных реакторах. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, указанная анаэробная биологическая обработка может быть выполнена в 6 реакторе, выбранном из реакторы(реакторы с восходящим потоком жидкости через слой анаэробного ила), реакторы с неподвижным слоем,реакторы с псевдоожиженным слоем, реакторы с разрыхлнной постелью,перемешиваемые реакторы, мембранные биореакторы, реакторы с перегородками. Реакторы(реакторы с восходящим потоком жидкости через слой анаэробного ила) являются предпочтительными. В конце указанной анаэробной биологической обработки, в дополнение к указанному очищенному водному потоку , также получают биогаз, т.е. смесь метана и диоксида углерода, предпочтительно смесь, включающую от 65 до 95 по объему,предпочтительно от 75 до 85 по объему, метана, и от 5 до 35 по объему, предпочтительно от 15 до 25 по объему, диоксида углерода, по отношению к общему объему указанной смеси. Указанная смесь может произвольно включать следы водорода и/или сероводорода, обычно в количестве менее 10 . Полученный биогаз может быть использован в качестве топлива, или он может быть использован в производстве синтез-газа , который впоследствии будет направлен на установку Фишера-Тропша для производства углеводородов. Нужно отметить, что способ, объект настоящего изобретения,позволяет получать высокие количества метана (т.е. более или равные 75 по объему). В конце вышеупомянутого способа также получают шлам, который можно направить на конечное размещение (например, на участок контролируемого размещения отходов или на сжигание), или он может быть повторно использован (например, в качестве удобрения в сельском хозяйстве). Чтобы далее очистить водный поток , в частности восстановить количество суспендированных твердых веществи/или растворенных твердых веществ,более предпочтительно восстановить количество растворенных солей (например, солей, которые могут быть получены из произвольных добавок оснований для контроля за значениеми/или из добавок питательных веществ, описанных выше),указанный водный потокможет быть подвергнут дальнейшим обработкам, таким как,например, ультрафильтрация, микрофильтрация,нанофильтрация, обратный осмос. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, указанный способ также включает подвергание водного потокаультрафильтрации или микрофильтрации и последующему обратному осмосу, предпочтительно ультрафильтрации и последующему обратному осмосу, с получением двух выходящих потоков- очищенного водного потока(ретентат),содержащего количество питательных веществ более или равное 90 от общего количества питательных веществ, присутствующих в водном потоке- ультрачистого водного потока(пермеат),имеющего удельную электропроводность менее 10 мСм/см, по существу не содержащего солей. Указанный потокпредпочтительно имеет следующие характеристики- ХПК менее или равный 20 мг/л, более предпочтительно менее или равный 15 мг/л- количество суспендированных твердых веществменее или равное 5 мг/л, более предпочтительно менее или равное 2 мг/л- удельную электропроводность менее 10 мСм/см, более предпочтительно менее или равную 5 мСм/см. Следует подчеркнуть, что указанный очищенный водный поток , обогащенный питательными веществами, может быть с пользой рециркулирован на указанную анаэробную обработку,позволяющую, таким образом, уменьшить удельный расход указанных питательных веществ. Ультрачистый водный поток , с другой стороны, может быть использован в качестве технической воды, предпочтительно на установке по производству синтез-газа , который впоследствии направляют на установку ФишераТропша для производства углеводородов. Вышеупомянутая ультрафильтрация,микрофильтрация,нанофильтрация,обратный осмос могут быть выполнены при помощи известных мембран и эксплуатационных режимов. Настоящее изобретение далее иллюстрируется более подробно вариантом выполнения со ссылкой на фиг. 1, предоставленную ниже. Способ настоящего изобретения может быть выполнен как представлено, например, на фигуре 1. В этом случае, водный поток, поступающий из процесса Фишера-Тропша(1),подают в дистилляционную колонну (2). Водный поток, обогащенный спиртами (3),выходит из головы дистилляционной колонны. Водный поток,выходящий из основания дистилляционной колонны (4) и обогащенный органическими кислотами, далее подвергают анаэробной биологической обработке (5), и предпочтительно подают в реактор(реактор с восходящим потоком жидкости через слой анаэробного ила), с получением очищенного водного потока (6), шлама (7) и биогаза (8) (т.е. смеси метана и диоксида углерода). Очищенный водный поток (6) может быть подвергнут дальнейшей очистке, как описано выше,т.е. ультрафильтрации,микрофильтрации,нанофильтрации,обратному осмосу(не представлены на фиг.1). Далее, для лучшего понимания настоящего изобретения и в качестве примера его выполнения,представлен иллюстративный и неограничивающий пример. Пример 1 После завершения процесса Фишера-Тропша( - катализатор кобальт) как описано в патенте 6,348,510 (-) и со ссылкой на фиг. 1,водный поток (1), который отделен декантацией от сточных вод процесса, подают в дистилляционную колонну (2). Состав водного потока (1),определенный газовой хроматографией (для определения количества спиртов) и ионной хроматографией (для определения количества органических кислот), приведен в Таблице 1. Водный поток (3), обогащенный спиртами,отделяют из головы дистилляционной колонны вместе с водным потоком (4), выходящим со дна дистилляционной колонны и обогащенным органическими кислотами. Состав водного потока(4), полученный газовой хроматографией (для определения количества спиртов) и ионной хроматографией (для определения количества органических кислот), приведен в Таблице 1. Таблица 1 Компонент Вода Спирты Кислоты Углеводороды ХПК (мг/л) по весу по отношению к общему весу потока (1)по весу по отношению к общему весу потока (4). Вышеупомянутый водный поток (4) подается в(реактор с восходящим потоком жидкости через слой анаэробного ила) фирмыдля проведения анаэробной биологической обработки. В указанном реакторе создают следующие эксплуатационные условия- время гидравлического удерживания 6-7 часов- нагрузка органического субстрата 19-21 кг ХПК/м 3/день. В указанный реактор также добавляют 5 водный раствор , в таком количестве, чтобы сохранитьводного потока (2) при значениях,обозначенных выше питательные вещества, т.е. соединения, включающие азот, и соединения,включающие фосфор, описанные выше, в таком количестве, чтобы иметь следующее весовое соотношение ХПК указанного водного потока(2)50051 хлорид кальция в количестве,равном 50 мг/л. В конце вышеупомянутой биологической обработки получают биогаз (8), т.е. смесь метана и диоксида углерода, содержащую 80 по объему 7 метана и 20 по объему диоксида углерода, по отношению к общему объему указанной смеси, и очищенный водный поток (6), имеющий следующие характеристики- количество суспендированных твердых веществ , равное 100 мг/л- общее количество растворенных твердых веществ, равное 520 мг/л. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки водного потока,поступающего из процесса Фишера-Тропша,включающий подачу указанного водного потока,содержащего органические побочные продукты процесса в дистилляционную колонну с получением двух выходящих потоков- водного потока , выходящего из головы колонны, обогащенного спиртами, имеющими 1-20 атомов углерода, и другими произвольными летучими соединениями,- водного потока , выходящего со дна колонны, обогащенного органическими кислотами,имеющими от 1 до 10 атомов углерода.- подвергание водного потокаанаэробной биологической обработке с получением очищенного водного потокав котором анаэробную биологическую обработку выполняют при времени гидравлического удерживания менее или равном 15 часам. 2. Способ по п.1, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при времени гидравлического удерживания в пределах от 4 до 10 часов. 3. Способ по п.2, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при времени гидравлического удерживания в пределах от 5 до 8 часов. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором водный потокимеет концентрацию спиртов более или равную 20 по весу по отношению к общему весу водного потока . 5. Способ по п.4, в котором водный потокимеет концентрацию спиртов в пределах от 25 до 70 по весу по отношению к общему весу водного потока . 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором водный потокимеет концентрацию органических кислот более или равную 0,05 по весу по отношению к общему весу водного потока. 7. Способ по п.6, в котором водный потокимеет концентрацию органических кислот в пределах от 0,1 до 10 по весу по отношению к общему весу водного потока . 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором очищенный водный потокимеет следующие характеристики- ХПК менее или равный 50 мг/л- рН менее или равный 9 8- количество суспендированных твердых веществменее или равное 250 мг/л- общее количество растворенных твердых веществ менее или равное 600 мг/л. 9. Способ по п. 8. в котором очищенный водный потокимеет следующие характеристики- количество суспендированных твердых веществв пределах от 50 мг/л до 200 мг/л- общее количество растворенных твердых веществ в пределах от 300 мг/л до 550 мг/л. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при нагрузке органического субстрата более или равной 17 кг ХПК/м 3/день. 11. Способ по п.10, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при нагрузке органического субстрата в пределах от 18 до 25 кг ХПК/м 3/день. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при температуре в пределах от 20 до 45 С. 13. Способ по п.12, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при температуре в пределах от 25 до 40 С. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при рН в пределах от 5,5 до 8,5. 15. Способ по п.14, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют при рН в пределах от 6 до 8. 16. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором к водному потокудобавляют неорганическое основание, которое выбирают из гидроксидов, оксидов, карбонатов, бикарбонатов щелочных или щелочноземельных металлов или их смесей, таких как, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция, карбонат кальция, оксид магния, карбонат магния, бикарбонат натрия или их смеси. 17. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором к водному потокудобавляют питательные вещества, которые выбирают из азотсодержащих соединений, таких как мочевина,аммиак, соли аммония или их смеси или фосфорсодержащих соединений,таких как фосфаты или их смеси. 18. Способ по п.17 в котором питательные вещества добавляют к водному потокув таком количестве, чтобы весовое соотношение ПК водного потокаазота фосфора (Р), т.е. весовое соотношение ПК, находилось в пределах от 20051 до 60051. 19. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют в реакторе, выбранном из реакторы(реакторы с восходящим потоком жидкости через слой анаэробного ила), реакторы с неподвижным слоя, реакторы с псевдоожиженным слоем, реакторы с разрыхлнной постелью, 27665 перемешиваемые реакторы,мембранные биореакторы, реакторы с перегородками. 20. Способ по п.19, в котором анаэробную биологическую обработку выполняют в реакторе,выбранном из реакторов(реакторы с восходящим потоком жидкости через слой анаэробного ила). 21. Способ по любому из предыдущих пунктов,который включает подвергание водного потокаультрафильтрации или микрофильтрации и последующему обратному осмосу с получением двух выходящих потоков- очищенного водного потока(ретентат) включающего количество питательных веществ более или равное 90 от общего количества- ультрачистого водного потока(пермеат),имеющего удельную электропроводность менее 10 мСм/см, по существу не содержащего солей. 22. Способ по п.21, в котором потокимеет следующие характеристики- ХПК менее или равный 20 мг/л- количество суспендированных твердых веществменее или равное 5 мг/л- удельную электропроводность менее 10 мСм/см. 23. Способ по п.21 или 22, в котором очищенный обогащенный питательными веществами водный потокрециркулируют на анаэробную обработку.
МПК / Метки
МПК: C02F 101/32, C02F 1/04, C02F 9/00, C02F 3/28, C02F 101/34
Метки: водного, очистки, процесса, поступающего, способ, потока, фишера-тропша
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/9-27665-sposob-ochistki-vodnogo-potoka-postupayushhego-iz-processa-fishera-tropsha.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша</a>
Предыдущий патент: Велосипед Втулкина
Следующий патент: Внутриканальная кислородно-топливная горелка, печь (варианты) и способ нагрева печи
Случайный патент: Способ получения электрической энергии Овчарова и устройство его реализации