专利名称：Mto急冷水、水洗水中细微催化剂微旋流浓缩方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于煤转化技术领域，涉及采用微旋流方法对甲醇制烯烃(MTO)工 艺急冷水和水洗水中所含的固体催化剂进行浓縮的方法与装置。由于在急冷和水洗 过程中贵重催化剂颗粒进入水体，为了回收催化剂，必须对急冷水和水洗水进行液 -固浓縮。本发明适于处理包括MTO工艺急冷水、水洗水在内的浓縮细微粒子过程, 也适合其它微量微细颗粒或液滴的浓縮过程。
背景技术：
催化剂在化工、石油化工、生物化工等各个工业领域的应用非常普遍，其活 性成分往往是贵重金属，因此制造催化剂的成本很高，如何最大限度的回收利用催 化剂是工程设计的重中之重。MTO是甲醇制烯烃的简称，主要原理是从煤出发经 合成气生产甲醇，再由甲醇转化为低碳烯烃(主要成分为乙烯和丙烯)，然后应用 于其它化学用品和工业用品。MTO工艺流程主要包括反应部分、产物净化部分和 产物分离部分。反应部分包括反应器和再生器，产物净化部分包括急冷塔、水洗塔、 碱洗塔和干燥塔，其余为产物分离部分。MTO常用的反应器是流化床反应器，在 反应器内反应物甲醇和烯烃产物均以气相存在。
US 6166282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，以从产物排出流中分离催化剂固体颗粒，防止催化剂颗粒被夹带出反应器。 虽然反应气流通过几个旋风分离装置，但是仍然会有催化剂颗粒随产物排出流一起 离开反应器，在急冷塔和水洗塔内这些催化剂粒子分别随急冷水和水洗水与反 应气体产物分离，随急冷水和水洗水进入水循环系统，从而造成下游设备的磨 损堵塞，缩短了装置的运转周期。
在MTO工艺中，携带催化剂的产物排出流离开反应器后进入急冷塔急冷。在 急冷塔内，水和甲醇冷凝为液体，烯烃产品仍然是气体，大部分催化剂颗粒进入水 中随急冷水排出急冷塔，因此急冷水里富含催化剂颗粒。为了进一步去除产物气流
中夹带的催化剂粉尘，烯烃产物气流要进入水洗塔水洗，将其中的催化剂彻底除掉, 催化剂粉尘进入水洗水中。为了回收催化剂，同时净化循环水，有必要对急冷水和 水洗水进行液固分离，浓縮催化剂浆料。
US 5744680A公开了一种由氧化物制取轻烃的方法，其中含催化剂物流从湿 法洗涤步骤排出。US 6870072也公开了利用湿法洗涤区移走产物排出流中的催化 剂。
US 0234281和CN 1942558A针对MTO急冷水，公开了一种采用一套串联或 并联组合运行的一个或多个固液旋风分离器或旋液分离器，催化剂经分离后回收使 用。从反应器排出的产物流在反应器内已经经过几个气固旋风分离装置，因此MTO 急冷水中催化剂颗粒的粒径非常小(1-20微米，80%在10微米以下)，水洗水中 的颗粒会更小(5微米以下)。但是，常规的固液旋风或旋液分离器的有效捕捉粒 径在5-10微米左右，只能去除因固液旋风分离器失效或操作失效等非正常工作条 件下跑损的催化剂，而对于旋风分离器的正常工作状态则不能或很难去除2微米以 下的固体颗粒，所以常规的固液旋风或旋液分离器只能用作跑催化剂事故时使用， 正常操作情况下不能起到预期效果。
因此，本领域迫切需要开发出一种能在正常工作状态下去除2微米以下的固 体颗粒的对MTO急冷水、水洗水中夹带的催化剂颗粒进行浓縮的方法。
发明内容
本发明提供了一种新的、浓縮MTO急冷水、水洗水中细微催化剂的方法及 装置，克服了现有技术存在的缺陷。
一方面，本发明提供了一种MTO急冷水、水洗水中细微催化剂微旋流浓縮 方法，该方法包括
对MTO急冷水进行微旋流分离，以对其中含有的催化剂进行浓縮处理；
以及
对MTO水洗水进行微旋流分离，以对其中含有的催化剂进行浓縮处理。 在一个优选的实施方式中，所述MTO急冷水的工作温度为95-115°C，催
化剂含量为100-1000mg/L，催化剂粒径为1-20微米，催化剂的充水密度为
1300-1500kg/m3。
在另一个优选的实施方式中，所述MTO急冷水的密度为900-930kg/m3， 粘度为0.15-0.35厘泊。
在另一个优选的实施方式中，所述MTO水洗水的工作温度为30-50°C，催 化剂含量为70-800mg/L，催化剂粒径为1-10微米。
在另一个优选的实施方式中，所述MTO水洗水的密度为923-953kg/m3， 粘度为0.551-0.751厘泊。
另一方面，本发明提供了一种MTO急冷水、水洗水中细微催化剂微旋流浓 縮装置，该装置包括
与急冷塔连接的，用于对MTO急冷水进行微旋流分离，以对其中含有的 催化剂进行浓縮处理的微旋流分离器组；与所述急冷塔连接的，用于对经急冷 塔分离后的烯烃产物进行水洗，以进一步除去产物排出流中剩余的催化剂颗粒 的水洗塔；与所述水洗塔连接的，用于对MTO水洗水进行微旋流分离，以对 其中含有的催化剂进行浓缩处理的微旋流分离器组。
在一个优选的实施方式中，所述微旋流分离器组是由单级、两级或更多级 微旋流分离器组成的。
在另一个优选的实施方式中，所述微旋流分离器是由单个、两个或更多个 旋流芯管并联组成的。
在另一个优选的实施方式中，所述急冷水微旋流分离器组的压力损失为 0.1-0.25 MPa。
在另一个优选的实施方式中，所述水洗水微旋流分离器组的压力损失为 0.15-0.25 MPa。
图1是根据本发明一个实施方式的MTO工艺催化剂浓縮流程的示意图。
具体实施例方式
本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，对于MTO急冷水、水洗水这 种操作通量大，固体含量低的固液体系，最有效、价廉的方法是采用旋流分离器； 但是由于常规的旋流、旋液分离器的分割粒径大于5微米，在正常工作状态下不能
或很难去除2微米以下的固体颗粒，因此，发明了采用微旋流分离技术对急冷水和 水洗水中的催化剂颗粒进行浓縮，因为微旋流芯管的直径比普通旋流分离器的直径 小几倍甚至几十倍，因此固体颗粒在分离区所受到的离心力和普通旋流分离器相比 要大很多，所以微旋流芯管的分离效率也就大大高于普通的旋流、旋液分离器。基 于上述发现，本发明得以完成。
MTO反应过程中生成以乙烯、丙烯为主的低碳烯烃和大量的水。反应产物和 未反应的甲醇一起以气体的形式携带少量催化剂离开反应器。产物排出流进入急冷 塔冷却后，催化剂颗粒进入水中， 一部分从急冷塔底部排出，称为急冷水底水，另 一部分从急冷塔的上部排出。烯烃产物经急冷塔急冷后到水洗塔水洗以进一步脱除 剩余的催化剂，催化剂随水一起从水洗塔底排出，进入水洗水中。在正常操作情况 下，产物排出流中的催化剂含量很少，颗粒的粒径也非常小，因此急冷水和水洗水 中催化剂的浓度很低。但是，由于催化剂和水存在密度差，在急冷塔内催化剂固体 颗粒在轴向上的分布不均匀，越靠近塔底，催化剂浓度越高，粒径越大。从急冷塔 上部抽出的急冷水中的催化剂浓度很低，不需要固液分离直接到冷却器冷却后循环
回急冷塔。与急冷水全部从塔底排出工艺相比，此工艺有几个优点①减少固液分 离设备的处理量，降低了设备和运行成本；②可以增加急冷塔底水的固含量，有利 于固液分离效率的提高。急冷水底水经过微旋流分离器组后， 一部分净化水到气提 塔汽提分离甲醇， 一部分作为急冷剂返回急冷塔，经过分离后的水洗水净化水也返 回水洗塔循环使用，两股富催化剂物流浓縮做进一步处理。
在本发明的第一方面，提供了一种采用微旋流方法对MTO工艺急冷水和水洗 水中所含固体催化剂进行浓縮的方法，该方法包括
采用微旋流分离器对急冷塔底水含有的少量催化剂进行浓缩处理，净化后 的急冷水一部分到汽提塔进行汽提，另一部分经冷却器降温后作为急冷剂返回 急冷塔；以及
采用微旋流分离器对水洗塔底水含有的少量催化剂进行浓縮处理，净化后 的水洗水经冷却器降温后返回水洗塔。
较佳地，所述急冷水的工作温度约为95-115°C，催化剂含量约为 100-1000mg/L ，催化剂粒径约为1 -20微米。
较佳地，所述水洗水的工作温度约为30-50 °C ，催化剂含量约为
70-腦mg/L，催化剂粒径约为l-10微米。
较佳地，所述急冷水的密度约为900-930kg/m3，粘度约为0.15-0.35厘泊。 较佳地，所述水洗水的密度约为923-953kg/m3，粘度约为0.551-0.751厘泊。
较佳地，所述急冷水中的催化剂的充水密度约为1300-1500kg/m3。
在本发明的第二方面，提供了一种采用微旋流方法对MTO工艺急冷水和水洗 水中所含固体催化剂进行浓縮的装置，该装置包括
与MTO反应器1连接的，用于对MTO反应所得到的携带催化剂颗粒的产 物排出流进行急冷的急冷塔2，以使产物中的烯烃脱除水份、甲醇和催化剂， 甲醇和大部分催化剂颗粒进入急冷水中；与所述急冷塔2连接的，用于对经急 冷塔2分离后的烯烃产物进行水洗的水洗塔3，用以进一步除去产物排出流中 剩余的催化剂颗粒；与所述急冷塔2连接的，用于对急冷水底水进行固液分离， 以浓縮固体催化剂的急冷水微旋流分离器组4-1;与所述急冷水微旋流分离器 组4-l连接的，用于对经固液分离得到的急冷净化水进行冷却降温的急冷水冷 却器5-l，用以实现水的循环利用；与所述急冷水冷却器5-1连接的，用于对 经急冷水冷却器5-1冷却的急冷净化水输送到急冷塔2的急冷水泵6-1;用于 对水洗水底水进行固液分离，以浓縮水洗水中固体催化剂的水洗水微旋流分离 器组4-2，用以除去水洗水中的催化剂细粉；与所述水洗水微旋流分离器组4-2 连接的，用于对经分离后得到的水洗净化水进行冷却降温的水洗水冷却器5-2; 以及与所述水洗水冷却器5-2连接的，用于对经水洗水冷却器5-2冷却的水洗 净化水输送到水洗塔3的水洗水泵6-2。
较佳地，所述急冷水、水洗水微旋流分离器组是由l个或多个微旋流分离 器组成的。
较佳地，所述微旋流分离器是由若干套旋流芯管组成的。
较佳地，所述急冷水微旋流分离器组的入口速度约为5-10米/秒，压力损 失约为0.1-0.25 MPa，进水表压约为0.9-1.3MPa。
较佳地，所述水洗水微旋流分离器组的入口速度约为8-15米/秒，压力损 失约为0.15-0.25 MPa，进水表压约为1.2-1.6MPa。
较佳地，从急冷塔出来的急冷塔底水中催化剂的含量约为100-1000mg/L，充 水密度约为1300-1500kg/m3，颗粒的粒径约为l-20pm。含有少量催化剂颗粒的 急冷水(操作压力约为0.9-1.3MPa，操作温度约为20-80°C)以约8-10米/秒的速 度进入微旋流分离器组，在离心力的作用下实现固液分离，经过l个或多个微旋流 分离器分离，富催化剂浆料内催化剂的含量可以达到40g/L以上。
较佳地，水洗塔底水中催化剂的含量低于急冷水的，约为70-800mg/L;颗粒 的粒径也要小于急冷水中催化剂的粒径，约为l-10)im。入口速度是影响分离效 率的一个重要因素，入口速度越大，颗粒所受到的离心力也越大，两相越容易分离； 但是入口速度越大，旋流分离设备所需的压差也越大，能量消耗也就越大。为了使 得水洗水中的催化剂能够有效分离，水洗水微旋流分离器组的入口速度(约8-15 米/秒)大于急冷水微旋流分离器组的入口速度。含有微量催化剂颗粒的水洗水(操 作压力约为1.2-1.6MPa，操作温度约为30-50°C)以约8-15米/秒的速度进入微旋 流分离器组，在离心力的作用下实现固液分离，经过一个或几个微旋流分离器分离， 富催化剂浆料内催化剂的含量可以达到36g/L以上。
较佳地，本发明的方法和装置也可以应用于MTP(甲醇制丙稀)和OTO(从 含氧化合物制取轻烃)工艺的急冷水和水洗水中细微催化剂颗粒的浓缩。
以下参看附图。
图1是根据本发明一个实施方式的MTO工艺催化剂浓縮流程的示意图。如图 l所示，将甲醇加入MT0反应器1中发生反应，生成以乙烯、丙烯为主的低碳烯 烃和大量的水；反应产物和未反应的甲醇一起以气体的形式携带少量催化剂离开 MT0反应器1;产物排出流进入急冷塔2冷却后，催化剂颗粒进入水中， 一部分 从急冷塔2的底部排出，称为急冷水底水，另一部分从急冷塔2的上部排出；烯烃 产物经急冷塔2急冷后到水洗塔3水洗以进一步脱除剩余的催化剂，催化剂随水一 起从水洗塔3的底部排出，进入水洗水中；急冷水底水经过微旋流分离器组4-1， 4-1'分离后， 一部分净化水到气提塔汽提分离甲醇， 一部分作为急冷剂经急冷水 冷却器5-l冷却降温，以及急冷水泵6-l增压后返回急冷塔2;水洗水经过微旋 流分离器组4-2， 4-2，后， 一部分经水洗水冷却器5-2冷却降温，以及水洗水泵 6-2增压后返回水洗塔3。
单级微旋流浓縮20-30倍，第二级浓缩20-30倍，底流最高浓度小于50%
(说明旋流器前面两极可以达到20-30倍的浓縮效率，但是不管用多少级旋 流器，最终的浓縮液中催化剂的浓度一定小于50%，这是由旋流器本身决定 的)。
本发明的方法和装置的主要优点在于
本发明采用微旋流分离器对MTO工艺急冷水和水洗水中所含催化剂进行浓
縮，具有设备成本低廉、分离效率高、操作周期长等突出的优点。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献 被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，
本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种MTO急冷水、水洗水中细微催化剂微旋流浓缩方法，该方法包括对MTO急冷水进行微旋流分离，以对其中含有的催化剂进行浓缩处理；以及对MTO水洗水进行微旋流分离，以对其中含有的催化剂进行浓缩处理。
全文摘要
本发明提供了一种MTO急冷水、水洗水中细微催化剂微旋流浓缩方法，该方法包括对MTO急冷水进行微旋流分离，以对其中含有的催化剂进行浓缩处理；以及对MTO水洗水进行微旋流分离，以对其中含有的催化剂进行浓缩处理。本发明还提供了一种MTO急冷水、水洗水中细微催化剂微旋流浓缩装置。
文档编号B01D21/26GK101352620SQ20081004266
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者张艳红, 强 杨, 汪华林, 白志山, 吉 马 申请人:上海华畅环保设备发展有限公司