Способ очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша
Текст
(51) 01 61/36 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНОГО ПОТОКА,ПОСТУПАЮЩЕГО ИЗ ПРОЦЕССА ФИШЕРАТРОПША(57) Способ очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша, который включает подачу водного потока в один или более перфузионных блоков с получением водного потока,обогащенного окисленными органическими соединениями (сторона ретентата), и водного потока, обогащенного водой (сторона пермеата),подачу водного потока, обогащенного окисленными органическими соединениями, в сатуратор с получением газообразного потока, выходящего из сатуратора, подачу газообразного потока в установку производства синтез-газа. Указанный способ позволяет использовать, по крайней мере, часть водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша,в качестве технической воды на установке производства синтез-газа, далее направляемого на установку Фишера-Тропша, для производства углеводородов.(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна Тагбергенова Алма Таишевна Касабекова Найля Ертисовна 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 подачу водного потока в один или более перфузионных блоков с получением водного потока,обогащенного органическими соединениями(сторона ретентата, тврдая, отделяемая фаза), и водного потока, обогащенного водой (сторона пермеата, фильтрат), подачу водного потока,обогащенного органическими соединениями, в сатурационную колонну (сатуратор) с получением газообразного потока, выходящего из сатуратора,подачу газообразного потока на установку производства синтез-газа. Технология Фишера-Тропша для получения углеводородов из 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 (, . ). Технология Фишера-Тропша, в общем, основана на использовании шламовых реакторов,применяемых в химических реакциях, выполняемых в многофазных системах, в которых газообразная фаза барботируется в суспензию твердых частиц(твердая фаза) в жидкости (жидкая фаза). В случае реакции Фишера-Тропша газообразная фаза включает синтез-газ или сингаз, который является комбинацией водорода (Н 2) и монооксида углерода(СО) с мольным соотношением Н 2/СО в пределах от 1 до 3, предпочтительно, приблизительно 2 жидкая фаза, при температуре реакции, преимущественно включает реакционный продукт, т.е. в основном линейные углеводороды с большим числом атомов углерода и твердая фаза преимущественно включает катализатор. Синтез-газ может иногда содержать незначительные количества диоксида углерода (СО 2) и/или воды. Присутствие серы,азота, галоидов, селена, фосфора и мышьяка или их производных в синтез-газе, нежелательно. По этой причине и в зависимости от качества синтез-газа,прежде всего, необходимо удалить серу и другие загрязняющие примеси до подачи синтез-газа в реактор Фишера-Тропша. Способы для удаления этих загрязняющих примесей известны. Использование предохранительных слоев,известных как слои защиты, на основе оксида цинка, является предпочтительным для удаления серы или ее производных. Кроме того, как правило,необходимо предпочтительно извлечь диоксид углерода (СО 2), который может образовываться из синтез-газа, а также все еще присутствующие серу 2 или ее производные. С этой целью, например,синтез-газ может быть приведен в контакт с умеренно щелочным раствором(например,раствором карбоната калия) в насадочной колонне. Синтез-газ, предпочтительно, получают паровым риформингом,и/или неполным окислением природного газа, обычно метана, или других более тяжелых углеводородов,которые могут присутствовать в природном газе (например, этан,пропан, бутан), согласно известным способам. В способе парового риформинга десульфированный природный газ, как правило,смешивают с паром и пропускают, при высокой температуре и давлении, через каталитический слой,содержащий катализатор, включающий переходный металл, предпочтительно никель. Пар обычно подается сатуратором, в котором вода приводится в контакт с вышеупомянутым подогретым природным газом. Альтернативно, синтез-газ может быть получен другими способами производства, такими как, например, автотермический риформинг или способ, известный как С.Р.О. (каталитическое неполное окисление), в которых используют потоки высокочистого кислорода или обогащенного им воздуха вместе с десульфированным природным газом и катализатором, или газификация угля или других углеродосодержащих продуктов, паром при высокой температуре, как описано, например, в, издание 1,-, Нью-Йорк, 1981. В реакции Фишера-Тропша монооксид углерода и водород превращаются в воду и молекулы органических соединений, главным образом содержащие углерод и водород (т.е. углеводороды). Кроме того, во время реакции Фишера-Тропша могут образовываться и другие органические соединения, молекулы которых содержат кислород в дополнение к углероду и водороду, так называемые окисленные соединения. Реакция Фишера-Тропша обычно выполняется при температуре, равной или выше 150 С,например, в пределах от 180 С до 350 С, и поддерживании давления в пределах от 0,5 МПа до 10 МПа, предпочтительно от 1 МПа до 5 МПа, в реакторе. Как упомянуто выше, осуществление реакции Фишера-Тропша облегчается катализатором. Катализаторы, предпочтительно, служат для увеличения скорости реакции без изменения их количества непосредственно во время реакции. Тип катализатора влияет на относительное количество углеводородов, получаемых реакцией ФишераТропша. Катализаторы, обычно используемые в реакции Фишера-Тропша, как правило, содержат по крайней мере один металл, принадлежащий к группам 8, 9 или 10 Периодической таблицы элементов (в примечанииот 22 июня 2007 года). Катализаторы, содержащие кобальт, железо,рутений и/или никель, могут преимущественно использоваться для конверсии синтез-газа в углеводороды, подходящие для производства бензина и/или дизельного топлива. Кобальт,например, является особенно подходящим для катализаторов Фишера-Тропша для производства тяжелых углеводородов из синтез-газа. Железо имеет преимущество в том, что является легкодоступным и относительно экономичным, но имеет такой недостаток, как увеличение реакции,известной как сдвиг вода-газ, которая преобразует часть монооксида углерода и произведенной воды в диоксид углерода и водород. Никель способствует реакции обрыва цепи и преимущественно используется для селективного производства метана от синтез-газа. Рутений имеет преимущество высокой активности, но является довольно дорогим. 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 (С 5 углеводороды). Кроме смесей углеводородов, в процессе Фишера-Тропша, также производится вода согласно следующему уравнению реакции СО 2 Н 22 Н 2 О. 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. со-произведенную воду),перед очисткой подвергают предварительной сепарации. 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 мас Более тяжелые спирты(например, уксусный альдегид, пропионовый альдегид, масляный альдегид и т.д.), кетоны (ацетон,метилпропилкетон и т.д.) и кислоты (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 мас 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 суспендированных 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 частности на предприятиях по производству синтез-газа, или в качестве охлаждающей воды в реакционной блоки), 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. Установка очистки воды, поступающей из процесса Фишера-Тропша, например, может быть биологического типа,которой может предшествовать обработка, обычно дистилляция и/или отпаривание (отгонка лгких фракций), для удаления большинства летучих органических соединений. Затем воду, получаемую после биологической обработки, обычно подвергают дальнейшей окончательной обработке для удаления твердых частиц и, в случае необходимости, также солей, оставшихся после биологической обработки. Способы такого типа описаны, например, в патентах 7,166,219,7,150,831 или в международной заявке на патент 2005/113426. Альтернативно, вода, поступающая из процесса Фишера-Тропша,может быть подвергнута обработке физико-химического типа. Патент 6,462,097, например, описывает способ, в котором после обработки отпариванием, проводится стадия адсорбции на активированном угле. Поток пара,получаемый в процессе отпаривания,преимущественно может быть переработан в блоки производства синтез-газа. Аналогичные способы также описаны, например, в патентах 6,225,358, 5,053,581,5,004,862, в которых органические соединения,например 1-6 спирты,присутствующие в воде, поступающей из процесса Фишера-Тропша, потенциально возвращают и затем преобразуют до простых молекул, таких как СОх/Н 2(синтез-газ). Другие типы обработок физико-химического типа позволяют разделить один или более водных потоков,обогащенных органическими соединениями. Заявка на патент 2004/0262199, например,описывает возможность разделения дистилляцией преимущественно спиртовые потоки с содержанием некислотных соединенийв пределах от 55 мас. до максимально 85 мас Этот поток может использоваться в качестве топлива,или,альтернативно, он может быть подвергнут дальнейшей переработке для извлечения ценных продуктов. Образование путем обработок физикохимического типа одного или более потоков,обогащенных различными группами органических соединений, одновременно с производством воды,очищенной до необходимой степени, описано,например, в патенте 7,153,432, который раскрывает способ, по меньшей мере, с двумя стадиями, первая стадия дистилляции и вторая стадия разделения с помощью мембран, и произвольно, в случае необходимости, другими дополнительными стадиями для приведения очищаемой воды до необходимой степени чистоты.7,153,432, в частности, описывает способ очистки воды, со-произведенной в процессе Фишера-Тропша,который включает(а) подвергание воды, со-произведенной в процессе Фишера-Тропша, дистилляции или экстракции жидкости жидкостью для удаления, по крайней мере, части спиртов, присутствующих в указанной воде, с получением первого потока, обогащенного 4 водой иподвергание первого потока,обогащенного водой, разделению посредством мембраны, который позволяет удалить, по крайней мере, некоторые из твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии, вместе с некоторыми органическими кислотами с получением очищенной воды. Указанный способ разделения, посредством мембраны, может быть выбран из группы,включающей микрофильтрацию,ультрафильтрацию, обратный осмос, испарение через проницаемую перегородку (перфузия). Дальнейшее использование воды, поступающей из процесса Фишера-Тропша,известно. Международная заявка на патент 2005/113426,например, описывает способ использования воды,поступающей из процесса Фишера-Тропша,выполняемый при низкой температуре, который включает фазу подачи воды, поступающей из указанного процесса, в сатуратор, включенный в установку производства синтез-газа для насыщения потока газообразных углеводородов, подаваемых в указанную установку. Патент 7,323,497 описывает способ синтеза углеводородов, включающий (а) подвергание смеси углеводородов и пара процессу каталитического парового риформинга для получения частично реформированного газаподвергание частично реформированного газа неполному окислению газом, содержащим кислород, и приведение получающегося газа в равновесие посредством катализатора парового риформинга для получения смеси реформированного синтез-газа(с) охлаждение смеси реформированного синтез-газа ниже точки росы пара для конденсирования воды и отделения конденсированной воды для получения безводного синтез-газа синтезирование углеводородов из указанного безводного синтез-газа посредством реакции Фишера-Тропша и (е) отделение углеводородов от со-произведенной воды отличающийся тем, что, по крайней мере,часть указанной со- произведенной воды подают в сатуратор, в котором она входит в контакт с исходным углеводородным сырьем с образованием,таким образом, смеси углеводородов и пара,которую подвергают каталитическому паровому риформингу. Патент 6,533,945 описывает способ обработки сточных вод, поступающих из реактора синтеза углеводородов (например, реактор ФишераТропша), который включает смешивание сточной воды с твердым органическим топливом (например,уголь) для получения суспензии направление суспензии в газогенератор, в котором она реагирует с паром и кислородом для получения синтез-газа. Однако описанные выше способы имеют различные недостатки. Подача всего водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша,непосредственно в сатуратор, например, может вызвать образование большого количества выпускаемого потока,выбрасываемого из сатуратора, при этом выпускаемый поток,обогащенный органическими кислотами, порождает проблемы с его последующим размещением и/или повторным использованием. Фактически,выпускаемый поток должен, как правило, быть подвергнут сложному процессу очистки до вывода напрямую в окружающую среду и/или повторного использования, что увеличивает производственные издержки Найден способ, который позволяет использовать,по крайней мере, часть водного потока,поступающего из процесса Фишера-Тропша, в качестве технической воды, на предприятиях производства синтез-газа, далее направляемого на установки Фишера-Тропша для производства углеводородов. В частности, был выявлен способ,который позволяет уменьшить количество выпускаемого потока,выбрасываемого из сатуратора. Было установлено, что подверганием перфузии водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, можно получить водный поток,обогащенный окисленными органическими соединениями, в частности спиртами, (сторона ретентата), который может быть направлен в сатуратор, с получением газообразного потока,выходящего из сатуратора, далее направляемого на установку синтез-газа. В частности, водный поток,обогащенный окисленными органическими соединениями, может быть использован в производстве синтез- газа и в качестве источника пара, и, благодаря присутствию указанных окисленных органических соединений, в качестве источника водорода и углерода, что приводит к увеличению производства синтез-газа. Было также найдено, что указанный способ позволяет уменьшить количество выпускаемого потока,выбрасываемого из сатуратора, по сравнению с вышеописанными способами (т.е. количество выпускаемого потока составляет менее или равно 10 мас. от общего веса водного потока, подаваемого в сатуратор) и, следовательно, направить меньшее количество выпускаемого потока на последующую очистку, что упрощает способ и снижает затраты по его выполнению. Согласно первому аспекту,настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из процесса Фишера-Тропша,который включает- подачу водного потока, содержащего органические побочные продукты реакции в один или более перфузионных блоков, при этом один или более перфузионных блоков включают по меньшей мере одну гидрофильную перфузионную мембрану,с получением двух выходящих потоков водного потока , на стороне ретентата, обогащенного спиртами с от 1 до 20 атомами углерода,предпочтительно от 1 до 8 атомами углерода,содержащего органические кислоты с от 1 до 10 атомами углерода, предпочтительно от 2 до 8 атомами углерода, в количестве менее или равном 0,5 мас., предпочтительно в пределах от 0,01 до 0,2 мас., от общего веса водного потока , и другие необязательные летучие соединения водного потока , на стороне пермеата, обогащенного водой подачу водного потокав сатуратор подачу технологического газа в сатуратор с получением газообразного потока , выходящего из сатуратора подачу газообразного потокав установку производства синтез-газа. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, указанный газообразный потокподают в установку каталитического парового риформинга. В описании и последующих пунктах формулы настоящего изобретения,определения числовых диапазонов всегда включают граничные значения, если иначе не определено. Процесс Фишера-Тропша может быть преимущественно выполнен как описано в патенте 6,348,510, содержание которого считается включенным данной ссылкой. Водный потокимеет концентрацию спиртов предпочтительно более или равную 1 мас., более предпочтительно в пределах от 1,5 мас. до 10 мас., от общего веса водного потока . Водный потокимеет концентрацию воды предпочтительно выше или равную 95 мас., более предпочтительно в пределах от 99,9 мас. до 99 мас., от общего веса водного потока . Водный потокимеет концентрацию спиртов и органических кислот предпочтительно менее или равную 2,5 мас., более предпочтительно в пределах от 0,01 мас. до 1 мас., от общего веса водного потока . Водный поток , предпочтительно, содержит спирты и органические кислоты в количестве более или равном 60 мас., более предпочтительно в пределах от 75 мас. до 95 мас., от общего веса спиртов и кислот, присутствующих в водном потоке, подаваемом в один или более перфузионных блоков. Водный потокпредпочтительно содержит спирты и органические кислоты в количестве менее или равном 40 мас., более предпочтительно в пределах от 5 мас. до 25 мас., от общего веса спиртов и кислот, присутствующих в водном потоке, подаваемом в один или более перфузионных блоков. Водный потоки водный потокмогут произвольно включать соли органических кислот,содержавшиеся в них изначально. Однако, в случае присутствия,указанные соли находятся в количестве менее 10 мас. от общего количества органических кислот. В описании и последующих пунктах формулы настоящего изобретения, термин перфузионный блок относится ко всей установке, необходимой для выполнения перфузии, которая обычно включает питающий насос,питающий подогреватель,по меньшей мере одну гидрофильную перфузионную мембрану,межфазный теплообменник, вакуумную систему для выпаривания водного потока на стороне пермеата или, альтернативно, поток носителя (вытесняющий газ) для выпаривания водного потока на стороне пермеата, систему, которая позволяет привести обезвоженный пермеат, или частично или полностью, до температуры ниже или равной так 5 называемой точке росы, при заданном рабочем давлении, с целью конденсации. В описании и последующих пунктах формулы настоящего изобретения, термин другие летучие соединения, относится к соединениям, произвольно присутствующим в водном потоке , таким как,например, углеводороды, альдегиды, кетоны или их смеси. В одном или более перфузионных блоках, в дополнение к формированию вышеупомянутых водных потокови , происходит также удаление неконденсируемых соединений,присутствующих в водном потоке, поступающем из процесса Фишера-Тропша. В описании и последующих пунктах формулы настоящего изобретения,термин неконденсируемые соединения относится к следам синтез-газа (например, водорода и/или монооксида углерода), произвольно присутствующего в водном потоке, поступающем из процесса Фишера-Тропша,подаваемом в один или более перфузионных блоков. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, указанная гидрофильная мембрана может быть выбрана из керамических гидрофильных мембран,включающих неорганические соединения, такие как,например, диоксид кремния, диоксид титана,диоксид циркония, цеолиты или их смеси,указанные неорганические соединения являются необязательно пропитанными гидрофильных мембран, включающих метилированный диоксид кремния органических/неорганических гидрофильных гибридных мембран, таких как,например, мембраны, описанные в международной патентной заявке 2007/081212, содержание которой включено данной ссылкой. Керамическую гидрофильную мембрану предпочтительно выбирают из керамических гидрофильных мембран, включающих диоксид кремния, диоксид циркония или их смеси. Керамические гидрофильные мембраны, как правило, включают слой подложки на основе оксида алюминия, на котором помещен плотный активный слой, выполненный из керамического материала, который может быть выбран, например,из оксидов кремния, оксидов титана, оксидов циркония, цеолитов или их смесей. Для улучшения адгезии, между слоем подложки и плотным активным слоем, и восстановления поверхностной шероховатости может быть использован промежуточный слой на основе оксида алюминия. Примерами керамических гидрофильных мембран, которые могут использоваться в настоящем изобретении и коммерчески доступны,являются продуктыфирмыили керамические мембраны. Вышеупомянутая гидрофильная мембрана может иметь форму плоских дисков, трубчатых мембран или другие приемлемые формы. Водный поток, содержащий органические побочные продукты реакции, предпочтительно 6 подается в один или более перфузионных блоках при температуре в пределах от 50 С до 150 С, более предпочтительно от 60 С до 120 С. Питающая сторона (сторона ретентата) одного или более перфузионных блоков предпочтительно работает при давлении в пределах от 0,7 бар (105 Па) до 5 бар (105 Па), более предпочтительно от 1 бар (105 Па) до 2,5 бар (105 Па). Сторона пермеата одного или более перфузионных блоков,предпочтительно, работает при давлении в пределах от 0,0005 бар (105 Па) до 0,25 бар (105 Па), более предпочтительно от 0,005 бар (105 Па) до 0,2 бар(105 Па). Удельный поток (кг пермеата на квадратный метр поверхности гидрофильной мембраны в час) изменяется от 0,05 кг/(м 2 х ч) до 20 кг/(м 2 х ч), более предпочтительно от 0,1 кг/(м 2 х ч) до 10 кг/(м 2 х ч). Как определено выше, сатуратор, как правило,предназначен для обеспечения пара, необходимого для насыщения технологического газа,предпочтительно природного газа, обычно метана,до его подачи в установку производства синтез-газа. Вода в сатураторе, как правило, приводится в контакт с вышеупомянутым подогретым технологическим газом. Согласно настоящему изобретению сатуратор может работать в противотоке или прямотоке, с или без внешней рециркуляции. Для целей настоящего изобретения может быть использован любой известный тип сатуратора. Определенные примеры сатураторов, которые могут преимущественно использоваться,включают сатураторы типа вертикальных труб, сатураторы типа колонны или башни с распылительным орошением,сатураторы типа скруббера с отбойными перегородками, сатураторы типа колонны с перфорированными тарелками,сатураторы типа насадочной колонны, сатураторы типа башни с орошаемыми стенками и т.п. В процессе выполнения способа, согласно настоящему изобретению из сатуратора выходят два потока газообразный потоки выпускаемый потокв количестве менее или равном 10 мас., предпочтительно в пределах от 2 мас. до 9 мас., от общего веса водного потока, подаваемого в сатуратор, при этом выпускаемый потоквключает часть кислот, присутствующих в водном потоке . Водный потокимеет концентрацию кислот предпочтительно выше или равную 20 мас., более предпочтительно в пределах от 25 мас. до 70 мас., от общего веса кислот, присутствующих в водном потоке . Согласно способу настоящего изобретения,выпускаемый потокможно направить на последующую обработку для очистки, такую как,например ионообменные смолы, обратный осмос,нанофильтрация,испарение,кристаллизация,электродиализ, биологические обработки. До подвергания указанным обработкам, водный поток, предпочтительно, подвергают нейтрализации согласно известным способам, таким как, например, 27796(например, гидроксида натрия). Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, сатуратор функционирует при температуре в пределах от 160 С до 200 С и давлении в пределах от 30 абсолютных бар (аа)(105 Па) до 60 абсолютных бар (аа) (105 Па). До подачи в один или более перфузионных блоков, водный поток, поступающий из процесса Фишера-Тропша, преимущественно может быть подвергнут микрофильтрации, ультрафильтрации для удаления суспендированных твердых веществ,дополнительно присутствующих в водном потоке. В зависимости от конечного использования и,следовательно, степени получаемой чистоты,водный потокможет быть подвергнут дальнейшим обработкам для очистки, таким как,например, ионообменные смолы, обратный осмос,кристаллизация, электродиализ, биологические обработки. Водный потокможет быть предпочтительно,подвергнут биологическим обработкам. До подвергания указанным обработкам,водный потокможет быть, предпочтительно подвергнут, нейтрализации согласно известным способам, таким как, например, добавление по крайней мере одного основания (например,гидроксида натрия). Нужно отметить, что вышеуказанные обработки,и в случае выпускаемого потока , который, как указано выше, получают в незначительном количестве, и в случае водного потока , который обогащен водой и поэтому частично очищен,требуют несложных обработок, что приводит к снижению производственных издержек. Настоящее изобретение далее показано в деталях на варианте выполнения способа со ссылкой на фиг.1. Способ, объект настоящего изобретения, может быть выполнен, как представлено, например, на фиг.1. В этом случае, водный поток (1),поступающий из процесса Фишера-Тропша,подается в блок перфузии (2), включающий гидрофильную мембрану,в частности керамическую гидрофильную мембрану,с получением водного потока (3), на стороне пермеата, обогащенного водой, и водного потока(4), на стороне ретентата, обогащенного спиртами. Водный поток (4) подают в блок (5), в который также подают технологический газ (8) (например,природный газ). Газообразный поток (7) выходит из головы сатуратора (5) и подается в установку производства синтез-газа, в частности в блок парового риформинга (не показана на фиг.1). Выпускаемый поток (6), как определено выше,можно направить на последующие обработки для очистки (не показаны на фиг.1). В случае необходимости, в зависимости от конечного использования, водный поток (3) может быть направлен на дальнейшие обработки для очистки, предпочтительно биологические обработки(не показаны на фиг.1). Ниже приведены некоторые иллюстративные и неограничивающие примеры для лучшего понимания сущности и варианта выполнения настоящего изобретения. ПРИМЕР 1 После выполнения процесса Фишера-Тропша как описано в патенте 6,348,510 (-) и согласно фигуре 1, воду, которая отделена декантацией от сточных реакционных вод водный поток ,подают в колбу, находящуюся при техническом равновесии, и направляют посредством объемного насоса в жидкую сторону камеры (т.е. сторону ретентата) лабораторной перфузионной ячейки. Вода, которая рециркулируется посредством насоса между колбой и перфузионной ячейкой со скоростью 2 л/ч, характеризуется присутствием спиртов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода, и органических кислот, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. Газовым хроматографическим анализом выявлено, что основными спиртами являются- метанол 3,17 мас. от общего веса подаваемой воды водный поток- этанол 1,28 мас. от общего веса подаваемой воды водный поток- пропанол 0,69 мас. от общего веса подаваемой воды водный поток- бутанол 0,37 мас. от общего веса подаваемой воды водный поток . Перфузионная ячейка содержит трубчатую керамическую перфузионную гидрофильную мембрану (селективный слой на основе диоксида кремния, подложка на основе -оксида алюминия,промежуточный слой на основе -оксида алюминия,фирмы), имеющую наружный диаметр 10 мм, внутренний диаметр 7 мм, высоту 225 мм,эквивалентные 0,005 м поверхности. Перфузионная ячейка включает камеру снаружи трубчатой мембраны (сторона пара или сторона пермеата) и камеру в трубчатой мембране (жидкая сторона или сторона ретентата). Эти две камеры контактируют только через указанную мембрану. Полное удерживаемое количество жидкости(колбаперфузионная ячейка) составляет 2260 г. Перфузионная ячейка также размещается в сушильном шкафу, который позволяет проводить тесты при требуемой температуре в рассматриваемом случае - 80 С. Сторона пара (т.е. сторона пермеата) находится под вакуумом, устанавливаемым мембранным насосом, и поддерживается при давлении 1113 мбар. Затем пар конденсируют в конденсаторе,который находится в криостатической ванне при минус 10 С. Условия, описанные выше, поддерживаются в течение 150 часов, в течение которых удельный поток пермеата составляет 1,7 кг/(м 2 х ч), что позволяет собрать, в общей сложности, 1265 г пермеата. Конечное количество материала составляет 94(вес конденсата пермеатаобразцы для анализаконечный ретентат/вес первоначально загружаемый в колбу). Водный поток (4), обогащенный спиртами, как установлено посредством газовой хроматографии,имеет следующий состав метанол 5,55 мас. от общего веса водного потока (4) этанол 2,35 мас. от общего веса водного потока (4) пропанол 1,29 мас. от общего веса водного потока (4) бутанол 0,69 мас. от общего веса водного потока (4). Установлено, что водный поток (4) имеет концентрацию спиртов, равную 94 мас. от общего веса спиртов, присутствующих в воде, подаваемой в перфузионную ячейку водный поток . Водный поток (3), обогащенный водой, как установлено посредством газовой хроматографии,имеет следующий состав вода 99,31 мас. от общего веса водного потока(3) метанол 0,54 мас. от общего веса водного потока (3) этанол 0,10 мас. от общего веса водного потока (3) пропанол 0,03 мас. от общего веса водного потока (3) бутанол 0,02 мас. от общего веса водного потока (3). Установлено, что водный поток (3) имеет концентрацию спиртов, равную 0,69 мас. от общего веса водного потока (3). ПРИМЕР 2 Водный поток (4), полученный в Примере 1,подают в сатуратор (5) при номинальном расходе,равном 8,5 г/ч. Сатуратор (5) снабжен системой нагрева и работает при давлении 40 бар (105 Па) и температуре 180 С. Затем, природный газ направляют, противотоком, в сатуратор (5) при номинальном расходе, равном 29000 нсм 3/ч. Выпускаемый поток (6) получают у выпускного отверстия на дне сатуратора (5) при номинальном расходе, равном 0,65 г/ч. Насыщенный газообразный поток (7) с номинальным расходом, равным 38700 нсм 3/ч,получают у выпускного отверстия в голове сатуратора (5) для использования при производстве синтез-газа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки водного потока,поступающего из процесса Фишера-Тропша,включающий подачу водного потока,содержащего органические побочные продукты реакции в один или более перфузионных блоков, при этом один или более перфузионных блоков включают, по меньшей мере, одну гидрофильную перфузионную мембрану,с получением двух выходящих потоков водного потока , на стороне ретентата, обогащенного спиртами, имеющими от 1 до 20 атомов углерода,включающего органические кислоты, имеющие от 1 до 10 атомов углерода, в количестве менее или 8 равном 0,5 мас. от общего веса водного потока ,и другие необязательные летучие соединения водный поток , на стороне пермеата,обогащенного водой подачу водного потокав сатуратор подачу технологического газа в сатуратор с получением газообразного потока , выходящего из сатуратора подачу газообразного потокав установку производства синтез-газа. 2. Способ по п.1, в котором газообразный поток подают на каталитический паровой риформинг. 3. Способ по п.1 или 2, в котором водный поток имеет концентрацию спиртов предпочтительно более или равную 1 мас. от общего веса водного потока . 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором водный потокимеет концентрацию воды, предпочтительно, более или равную 95 мас. от общего веса водного потока . 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором водный потокимеет концентрацию спиртов и органических кислот менее или равную 2,5 мас. от общего веса водного потока . 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный водный потоквключает спирты и органические кислоты в количестве более или равном 60 мас. от общего веса спиртов и органических кислот, присутствующих в водном потоке, подаваемом в один или более перфузионных блоков. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором водный потоквключает спирты и органические кислоты в количестве менее или равном 40 мас. от общего веса спиртов и органических кислот, присутствующих в водном потоке, подаваемом в один или более перфузионных блоков. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором гидрофильную мембрану выбирают из керамических гидрофильных мембран,включающих неорганические соединения, такие как диоксид кремния, диоксид титана, диоксид циркония, цеолиты или их смеси, указанные неорганические соединения являются необязательно пропитанными гидрофильных мембран,включающих метилированный диоксид кремния органических/неорганических гидрофильных гибридных мембран. 9. Способ по п.8, в котором гидрофильную мембрану выбирают из керамических гидрофильных мембран, включающих диоксид кремния, диоксид циркония или их смеси. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором водный поток, содержащий органические побочные продукты реакции, подают в один или более перфузионных блоков при температуре в пределах от 50 С до 150 С. 11. Способ по п.10, в котором водный поток,содержащий органические побочные продукты реакции, подают в один или более перфузионных блоков при температуре в пределах от 60 С до 120 С. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором рабочее давление питающей стороны(стороны ретентата) одного или более перфузионных блоков составляет от 0,7 бар (105 Па) до 5 бар (105 Па). 13. Способ по п. 12, в котором рабочее давление питающей стороны (стороны ретентата) одного или более перфузионных блоков составляет от 1 бар(105 Па) до 2,5 бар (105 Па). 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором рабочее давление стороны пермеата одного или более перфузионных блоков составляет от 0,0005 бар (105 Па) до 0,25 бар (105 Па). 15. Способ по п. 14, в котором рабочее давление стороны пермеата одного или более перфузионных блоков сост авляет от 0,005 бар (105 Па ) до 0,2 бар(105 Па). 16. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором удельный поток (кг пермеата на квадратный метр поверхности гидрофильной мембраны в час) изменяется от 0,05 кг/(м 2 х ч) до 20 кг/(м 2 х ч).(кг пермеата на квадратный метр поверхности гидрофильной мембраны в час) изменяется от 0,1 кг/(м 2 х ч) до 10 кг/(м 2 х ч). 18. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором из сатуратора выходят два потока газообразный потоки выпускаемый потокв количестве менее или равном 10 мас. от общего веса водного потока ,подаваемого в сатуратор, при этом выпускаемый потоквключает часть кислот, присутствующих в водном потоке . 19. Способ по п.18, в котором из сатуратора выходят два потока газообразный потоки выпускаемый потокв количестве в пределах от 2 мас. до 9 мас. от общего веса водного потока , подаваемого в сатуратор, при этом выпускаемый потоквключает часть кислот,присутствующих в водном потоке . 20. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором рабочая температура сатуратора составляет от 160 С до 200 С и рабочее давление сатуратора составляет от 30 абсолютных бар
МПК / Метки
МПК: B01D 61/36
Метки: поступающего, фишера-тропша, способ, потока, очистки, процесса, водного
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/9-27796-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: Способ разделения в моделируемом подвижном слое и его применение
Следующий патент: Способ крекинга и улучшенные катализаторы для осуществления указанного способа
Случайный патент: Устройство защиты линии 35 кВ