[发明专利]从费托合成废水中同时回收水和醇的方法

说明书

本发明的目的是提供一种从费托合成废水中同时回收水和醇的方法，其中，所述方法主要包括通过将费托合成废水进行预处理，然后组合使用电渗析和精馏处理，得到C4以下的醇和脱醇水。所述方法对环境友好且可大幅降低分离过程的能耗。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体地说，本发明涉及一种从费托合成废水中同时回收水和醇的方法。

背景技术

费托合成反应涉及将煤、天然气、生物质、有机垃圾和污泥等含碳资源先转化为合成气(CO和H₂)，再通过特定催化剂转化为烃类有机物(主要包括正构烷烃、少量异构烷烃和烯烃等)，同时还生成大量的废水和部分低碳数含氧有机物(主要为醇、醛、酮、酸和酯等)，并伴随放出大量的热。在铁基费托合成反应过程中，废水的产量一般是合成油品的一倍多。

反应产生的水和费托合成得到的烃类产物可以很方便地分开，此初步分离过程可包括：费托反应器的气相产物经过降温闪蒸，一部分被冷却为液相流体，通过油水分离器将此液相流体分离为含有少量溶解有机物(烃和含氧有机物)和微量悬浮物的水相流体，再通过合成水滤油器将此水相流体分离为富含水的流体，即本发明待处理的费托合成废水。如能将其中的水与这些含氧化合物分离回收利用起来，将有效改善费托合成过程的经济性，降低水相的环保处理负荷，实现水的循环利用，并可使煤制油过程实现清洁生产。

在费托合成过程中，因使用不同的费托合成工艺技术、费托合成催化剂或合成反应操作参数，产生的费托合成水相副产物的组成也会不同。一般地，费托合成水相副产物的含水量在70wt％-97wt％，有机含氧有机化合物的含量为3wt％-30wt％。例如，申请人采用中科合成油技术有限公司的高温浆态床铁基费托合成技术，在内蒙古伊泰煤制油公司和山西潞安煤制油公司分别建立了16万吨/年的煤制油示范厂，并于2009年成功运行。根据示范厂提供的费托合成废水的数据，含氧有机物的碳数一般小于8，含量一般低于10wt％。含氧有机物中的醇类(主要为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇)的含量约为2wt％，酸类(主要为乙酸、丙酸、丁酸和戊酸)的含量约为0.76wt％，醛类(主要为乙醛和丙醛)的含量约为0.14wt％，酮类(主要为丙酮)的含量约为0.07wt％，酯类(主要为乙酸乙酯)的含量约为0.02wt％。此外，费托合成废水中还含有数十种含量低于50ppm含氧有机物，其对费托合成废水处理的工艺影响极小，可以不予考虑。

由于烃和含氧有机物的存在，上述费托合成废水不能直接排放，也不能作为循环水回收利用，特别是因有机含氧化合物的存在使费托合成废水远达不到排放或循环回用的标准，而且费托合成废水中的酸类有机物会对设备造成腐蚀。而费托合成相关的工艺流程(水煤浆配制、水煤气变换和循环水冷却等)需要消耗大量的水资源，通过对费托合成水的纯化处理，回收费托合成水中的水资源来供给相关工艺过程，一方面可以降低对环境的污染；另一方面可以回收费托合成水中的高附加值的有机物，因此对费托合成水进行纯化处理显得非常必要。

中国专利ZL03814122.1、ZL03814125.6和ZL03814127.2分别公开了一种费托反应水的净化方法。专利中涉及的主要工艺操作单元包括：普通精馏、蒸发、萃取、生物处理、固液分离和反渗透等。流程中对精馏塔塔釜的含水物先进行生物处理，再进行反渗透获得高纯水，ZL201080018494.6也提到了类似方法，由于费托反应水中含有羧酸类有机物，所以专利中用于分离非酸含氧有机物的精馏塔设备需要采用抗腐蚀性的材料，这大大增加了投资成本，并且在生物处理操作单元，需要加入碱性物质来调节pH值。

中国专利申请CN201010512405.5公开了一种费托合成水相有机含氧化合物的分离回收方法。专利中涉及的主要操作单元包括：普通精馏、共沸精馏、萃取精馏和间歇精馏等。主要针对费托合成水中的单个含氧有机物进行分离回收，设计12个精馏塔，过程较为复杂，并且对费托合成水中含氧有机物的含量要求较高，分离条件较为苛刻，不太适用于以净化回收费托合成水相为目标的工业化生产，而且精馏过程耗能较大，使操作成本增加。

因此，需要开发能耗相对较低、具有良好的成本效益比且能够从费托合成废水中同时回收水和醇的方法。