Способ очистки водного потока, поступающего из реакции фишера-тропша



Способ очистки водного потока, поступающего из реакции фишера-тропша
Способ очистки водного потока, поступающего из реакции фишера-тропша

 


Владельцы патента RU 2502681:

Эни С.п.А. (IT)

Изобретение относится к технологии очистки воды, являющейся побочным продуктом получения жидких углеводородов при помощи реакции Фишера-Тропша. Способ очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включает подачу указанного водного потока, содержащего органические побочные продукты реакции, в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанный один или более блоки диффузионного испарения включают по меньшей мере одну полимерную мембрану диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков: водного потока (1), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода, и водного потока (2), обогащенного водой. Технический результат - очистка водного потока до качества, позволяющего его использовать как питьевую воду, воду для орошения, повторно использовать в реакции Фишера-Тропша в качестве технической или охлаждающей воды, получение потока, обогащенного спиртами, с возможностью их дальнейшего использования. 4 н. и 33 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, который включает подвергание указанного водного потока одной или более стадии диффузионного испарения.

В научной литературе известна технология Фишера-Тропша получения углеводородов из смесей газов, в основном содержащих водород и моноксид углерода, обычно известных как синтез-газ. Краткое изложение, в котором суммированы основные работы по реакции Фишера-Тропша, содержится в Bureau of Mines Bulletin, 544, 1955 и озаглавлено "Bibliography of the Fischer-Tropsch synthesis and Related Processes", H.C. Anderson, J.L. Wiley and A. Newell.

В способе получения жидких углеводородов при помощи реакции Фишера-Тропша производится большее по массе количество воды, чем общее количество получаемых углеводородов, что следует из получения моля воды на моль СО, преобразуемого в углеводороды.

Воду, поступающую из реакции Фишера-Тропша (то есть воду, получаемую в качестве побочного продукта), перед очисткой подвергают предварительным разделениям. Обычно ее пропускают через трехфазный сепаратор, из которого получают органический конденсат вместе с паровой фазой и водной фазой, которая еще содержит органические соединения, как растворенные, так и в суспензии, и ее предпочтительно обрабатывают в коалесцентном фильтре.

Разделенная таким образом вода остается загрязненной углеводородными соединениями, обычно менее 1000 частей на млн., и кислородсодержащими соединениями, растворимыми в воде. Количество загрязняющих примесей зависит от катализатора и от условий реакции, в частности, температуры и давления. Общее количество кислородсодержащих соединений возрастает с увеличением температуры реакции, причем группа органических кислот более значительно.

Основными кислородсодержащими загрязняющими примесями являются легкие спирты, такие как метанол и этанол, обычно присутствующие в количестве от 0,5% масс. до 5% масс. Также присутствуют в меньших количествах более тяжелые спирты (например, пропанол, бутанол, пентанол и т.п.) и другие кислородсодержащие соединения, такие как альдегиды (например, ацетальдегид, пропионовый альдегид, бутиральдегид и т.п.), кетоны (ацетон, метилпропилкетон и т.п.) и кислоты (например, муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота, изомасляная кислота, валериановая кислота, гексановая кислота, гептановая кислота, октановая кислота и т.п.), причем эти последние обычно присутствуют в концентрациях ниже 1,5% масс. Количество соединений, присутствующих в каждой группе, уменьшается с увеличением молекулярной массы, и присутствуют соединения, содержащие до 25 атомов углерода. Вода также может содержать небольшие количества азотсодержащих и серосодержащих соединений, полученных из используемого сырья, а также микропримеси металлов, поступающих из реактора. Металлы также могут присутствовать в форме суспендированных твердых веществ.

Водный поток сам по себе не имеет какой-либо промышленной ценности, и в таком виде не может быть сброшен из-за присутствующих в нем органических соединений, которые могут вызвать различные повреждения. Например, кислородсодержащие соединения (кислоты) придают коррозионные свойства, а углеводороды могут образовывать пены (вспенивание).

К воде, получаемой в качестве побочного продукта, можно добавить атмосферные воды или другие технические воды, присутствующие на производственном участке.

Таким образом, имеется необходимость в установке по обработке водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша (то есть воды, получаемой в качестве побочного продукта), для его повторного использования в способе Фишера-Тропша, например, в качестве технической воды или в качестве охлаждающей воды в реакционной секции, или для ее наружного сброса, или для других возможных применений, таких как вода для орошения или питьевая вода.

Обработка или сочетание обработок воды, получаемой в качестве побочного продукта, определяется на основе ограничений, накладываемых ее конечным назначением и присутствующими в ней органическими соединениями.

Установка по обработке воды, получаемой в качестве побочного продукта, обычно является установкой биологического типа, которой может предшествовать обработка, обычно отпаривание и/или отгонка, для удаления наиболее летучих органических соединений. Воду, поступающую из биологической обработки, затем обычно подвергают дополнительной окончательной обработке для удаления твердых веществ и, при необходимости, также остатков солей из биологической обработки. Подход такого типа описан, например, в US 7166219, US 7150831 (SASOL) или в международной патентной заявке WO 2005/113426 (STATOIL - PETROLEUM OIL & GAS CORPORATION OF SOUTH AFRICA).

Когда получаемую в качестве побочного продукта воду обрабатывают посредством биологического способа, содержащиеся в ней органические соединения разлагают до CO2 и H2O или до CO2, CH4 и H2O, и дозы химических препаратов, требуемых для биологического способа, аэробного или анаэробного типа, приводят к получению осадка, который может обычно составлять от 0,05 кг до 0,5 кг на кг биологически разлагаемых веществ, имеющих ХПК (химическую потребность в кислороде).

Обычно биологические обработки являются сложными и дорогими по многим причинам, таким как, например, используемые химические препараты (например, мочевина, фосфаты и т.п.), которые нужно переменным образом и точно дозировать в соответствии с типом получаемого осадка; большие объемы обработки резервуаров/реакторов, время протекания биологических реакций, которое составляет порядка нескольких часов; необходимость нагнетания воздуха при использовании аэробной обработки. Другой недостаток биологической обработки состоит в том, что нельзя повысить качество органических соединений, присутствующих в воде.

Если бы вместо биологического разложения можно было повысить качество органических соединений, присутствующих в воде, получаемой в качестве побочного продукта, нужно было применять физико-химическую обработку. Например, в американском патенте US 6462097 (IFP-ENI) описан способ, в котором после обработки отпариванием предусмотрена стадия адсорбции на активированном угле. Затем водный поток, поступающий из указанной стадии адсорбции на активированных углях, богатый органическими соединениями, можно подавать назад в реактор синтеза. Похожие предложения также упоминаются, например, в американских патентах US 6225358 (SYNTROLEUM CORP), US 5053581, US 5004862 (EXXON), в которых органические соединения, например спирты от C1 до C6, потенциально присутствующие в получаемой в качестве побочного продукта воде, трансформируют и, следовательно, повышают качество до простых молекул, таких как COx/H2 (синтез-газ).

Другие типы обработки физико-химической природы позволяют отделить один или более водных потоков, обогащенных органическими соединениями.

В основном спиртовой поток с количеством некислотных соединений (НКС) от 55% масс, до максимум 85% масс, можно отделить путем отгонки, например, как описано в US 2004/0262199 (SASOL) и в итальянской заявке на патент MI07A001209 (ENI). Этот поток можно использовать в качестве топлива или, альтернативно, его можно дополнительно обработать для извлечения ценных продуктов.

Образование посредством физико-химических обработок одного или более потоков, обогащенных различными группами органических соединений, совместно с получением очищенной до требуемой степени воды, описано, например, в американском патенте US 7153432 (SASOL), в котором предложен способ, состоящий по меньшей мере из двух стадий: первой - стадии отгонки, второй - разделения с помощью мембраны и, при необходимости, других вспомогательных стадий доведения очищенной воды до требуемой степени чистоты.

В частности, в US 7153432 описан способ очистки воды, получаемой в реакции Фишера-Тропша в качестве побочного продукта, который включает: (а) проведение ее перегонки или жидкость-жидкостной экстракции, что позволяет удалить по меньшей мере часть спиртов, присутствующих в воде, получаемой в реакции Фишера-Тропша в качестве побочного продукта, и получить первый поток, обогащенный водой, и б) осуществление процесса разделения указанного первого потока, обогащенного водой, с помощью мембраны, что позволяет удалить по меньшей мере некоторые твердые вещества в суспензии и некоторые органические кислоты, с получением очищенной воды. Указанный процесс разделения с помощью мембраны может быть выбран из группы, включающей микрофильтрацию, ультрафильтрацию, обратный осмос, диффузионное испарение.

При проведении указанного выше процесса разделения с помощью мембраны путем диффузионного испарения (первапорации), указанную мембрану можно выбрать из мембран на основе поливинилового спирта (ПВС) или смеси поливинилового спирта (ПВС) и полиакриловой кислоты (ПАК) с целью удаления органических соединений, не образующих азеотропные смеси (то есть органических кислот). Указанное диффузионное испарение обычно выполняют при давлении ниже 533 Па (4 мм рт.ст.), при pH примерно 7 и при температуре от 30°C до 70°C. Указанное диффузионное испарение позволяет получить обогащенный водой второй поток (пермеат).

В американском патенте US 5230801 (EXXON) описан способ отделения нормальных спиртов, особенно спиртов, содержащих от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 4 до 14 атомов углерода, более предпочтительно от 6 до 11 атомов углерода, из смесей, содержащих нормальные парафины и указанные нормальные спирты, путем диффузионного испарения через плотную непористую мембрану. Указанные смеси можно получить из реакции Фишера-Тропша. Указанная мембрана предпочтительно является мембраной, содержащей сложный полиэфир, более предпочтительно мембраной, содержащей алифатический сополимер полиимида и сложного полиэфира. Диффузионное испарение предпочтительно выполняют при температуре, выше или равной 170°C.

В американской патентной заявке US 2007/0031954 (MEMBRANE TECHNOLOGY RESEARCH) описан способ получения и извлечения легких спиртов, в частности, этанола, смесей спиртов, содержащих этанол, и смесей, содержащих ацетон, бутанол и этанол (АБЭ смесей) с использованием сочетания стадий, включающих ферментацию, первое разделение с помощью мембраны, дефлегмацию и дегидратацию посредством второго отделения с помощью мембраны. Материалы, содержащие ферментируемые сахара, предпочтительно подвергают ферментации. Отделение с помощью мембраны предпочтительно выполняют путем диффузионного испарения.

Заявитель столкнулся с проблемой получения потока, обогащенного спиртами, в особенности легкими спиртами, из водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша.

Было найдено, что подвергая водный поток, поступающий из реакции Фишера-Тропша, способу очистки, включающему одну или более стадии диффузионного испарения, возможно осуществлять простое и удобное разделение водного потока, обогащенного спиртами, в особенности легкими спиртами, и водного потока, обогащенного водой.

Указанные спирты можно преимущественно использовать в качестве топлив для автомобилей или компонентов, которые можно добавлять к автомобильным топливам.

В соответствии с первым аспектом, настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включающему:

- подачу указанного водного потока, содержащего органические побочные продукты реакции, в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанный один или более блоки диффузионного испарения включают по меньшей мере одну полимерную мембрану диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:

- водного потока (1), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода,

- водного потока (2), обогащенного водой.

Указанные блоки диффузионного испарения обычно расположены последовательно и/или параллельно в зависимости от скоростей потоков, от характеристик, которые нужно получить, и от конкретных потоков, которые проходят через полимерные мембраны диффузионного испарения, содержащиеся в указанных блоках диффузионного испарения (то есть скорости потока пермеата в единицу времени и на единицу поверхности).

В настоящем изобретении и приложенной формуле изобретения термин «блок диффузионного испарения» означает все оборудование, необходимое для осуществления диффузионного испарения, которое обычно включает подающий насос, устройство для предварительного нагревания подаваемого потока, по меньшей мере одну полимерную мембрану диффузионного испарения, расположенный между стадиями теплообменник, вакуумную систему для испарения водного потока со стороны пермеата или, альтернативно, продувочный газ для испарения водного потока со стороны пермеата, а также систему, которая позволяет охладить испаренный пермеат, полностью либо частично, до температуры ниже или равной так называемой точки росы при действующем давлении с целью его конденсации.

В настоящем изобретении и приложенной формуле изобретения численные определения всегда включают крайние значения диапазона, если не указано другое.

Реакцию Фишера-Тропша можно преимущественно выполнять так, как описано в американском патенте US 6348510, содержание которого включено сюда во всей полноте путем ссылки.

Обогащенный спиртами водный поток (1) имеет концентрацию спиртов, предпочтительно выше или равную 40% масс., более предпочтительно выше или равную 80% масс., еще более предпочтительно выше или равную 95% масс.

Подходящие для целей настоящего изобретения полимерные мембраны диффузионного испарения предпочтительно выбирают из гидрофильных полимерных мембран или липофильных полимерных мембран, более предпочтительно - из гидрофильных полимерных мембран.

В соответствии со вторым аспектом, настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включающему:

- подачу указанного водного потока, содержащего органические побочные продукты реакции, в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанные один или более блоков диффузионного испарения включают по меньшей мере одну липофильную полимерную мембрану диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:

- водного потока (1а), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода,

- водного потока (2а), обогащенного водой,

- подачу указанного водного потока (1а) в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанные один или более блоки диффузионного испарения включают по меньшей мере одну гидрофильную полимерную мембрану диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:

- водного потока (1б), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода,

- водного потока (2б), обогащенного водой.

Обогащенный спиртами водный поток (1а) имеет концентрацию спиртов, предпочтительно выше или равную 15% масс., более предпочтительно от 20% масс. до 60% масс.

Пропускание через по меньшей мере первую липофильную полимерную мембрану диффузионного испарения и по меньшей мере вторую гидрофильную мембрану диффузионного испарения позволяет получить обогащенный спиртами водный поток (16), имеющий концентрацию спиртов, предпочтительно выше или равную 80% масс., еще более предпочтительно выше или равную 95% масс.

Способ согласно изобретению может преимущественно включать перегонку/отпаривание водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша.

В соответствии с третьим аспектом, настоящее изобретение относится к способу очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включающему:

- подачу водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, в дистилляционную или отпарную колонну,

- подачу обогащенного спиртами водного потока (1в), выходящего из верхней части вышеупомянутой колонны, в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанные один или более блоки диффузионного испарения включают по меньшей мере одну полимерную мембрану диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:

- водного потока (1г), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода,

- водного потока (2г), обогащенного водой.

Обогащенный спиртами водный поток (1в) имеет концентрацию спиртов, предпочтительно выше или равную 15% масс., более предпочтительно от 20% масс. до 60% масс.

Предварительное прохождение через дистилляционную или отпарную колонну позволяет получить обогащенный спиртами водный поток (1г), имеющий концентрацию спиртов, предпочтительно выше или равную 80% масс., еще более предпочтительно выше или равную 95% масс.

Основываясь на конкретных потребностях, можно предусмотреть дополнительные, предварительные, промежуточные или конечные стадии, такие как, например, начальную фильтрацию водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, или конечную дегидратацию обогащенного спиртами водного потока (потоков).

Обогащенные водой водные потоки (2), (2а), (2б) и (2г) имеют концентрацию воды, предпочтительно выше или равную 95% масс., более предпочтительно выше или равную 99% масс.

Обогащенные водой водные потоки (2), (2а), (2б) и (2г), в зависимости от конечного применения и, следовательно, получаемой степени чистоты, можно подвергнуть дополнительным очищающим обработкам, таким как, например, очистка ионообменными смолами, обратный осмос, электродиализ, биологическая обработка.

Гидрофильные полимерные мембраны предпочтительно выбирают из полимерных мембран, содержащих по меньшей мере один полимер, выбранный из поливинилового спирта, сополимеров поливинилового спирта и полиакриловой кислоты, диацетата целлюлозы, триацетата целлюлозы, или их смесей. Указанный полимер предпочтительно является сшитым полимером. Еще более предпочтительными являются полимерные мембраны, содержащие поливиниловый спирт, сополимеры поливинилового спирта и полиакриловой кислоты, предпочтительно сшитые.

Для целей настоящего изобретения подходят промышленно поставляемые гидрофильные мембраны, такие, например, как PERVAP® 2200, PERVAP® 2201, PERVAP® 2202, PERVAP® 2205, PERVAP® 2210, PERVAP® 2510 от Sulzer.

Липофильные полимерные мембраны предпочтительно выбирают из полимерных мембран, содержащих по меньшей мере один полимер, выбранный из нитрильного каучука, неопрена, полидиметилсилоксана (силиконового каучука), полиэтиленхлорсульфоната, полисиликон-карбонатных сополимеров, фторэластомеров, пластифицированного поливинилхлорида, полиуретана, цис-полибутадиена, цис-полиизопрена, полихлоропрена, полибутена-1, этилен-пропиленовых сополимеров, тройных этилен-пропилен-диеновых сополимеров, бутадиен-стирольных сополимеров, стирол-бутадиен-стирольных блоксополимеров, стирол-этилен-бутиленовых блоксополимеров, термопластичных полиолефиновых эластомеров, полиэфирамидов, блоксополимеров простых и сложных эфиров, или их смесей. Указанный полимер предпочтительно является сшитым. Еще более предпочтительными являются полимерные мембраны, включающие полиалкилсилоксан, предпочтительно полидиметилсилоксан, более предпочтительно сшитый.

Липофильные полимерные мембраны, включающие полидиметилсилоксан, включающий частицы по меньшей мере одного гидрофобного цеолита, такого как, например, силикалиты, можно равным образом с успехом использовать в целях настоящего изобретения.

Промышленно поставляемые липофильные мембраны, такие, например, как PERVAP® 4060 от Sulzer, подходят для целей настоящего изобретения.

Вышеупомянутые полимерные мембраны, как липофильные, так и гидрофильные, могут быть выполнены в форме гомогенных мембран, асимметричных мембран, многослойных композиционных мембран, матричных мембран, включающих слой геля или слой жидкости, или в любой другой форме, известной в технике. Они предпочтительно выполнены в форме многослойных композиционных мембран, содержащих основной слой, пористый слой носителя и слой, содержащий по меньшей мере один или более описанных выше полимеров. Подходящие для данной цели основные слои обычно являются эластичными ткаными или неткаными материалами, обладающими высокой пористостью и содержащими волокна, в частности металлические волокна, полиолефиновые волокна, полисульфоновые волокна, волокна простого полиэфиримида, волокна полифениленсульфида, углеродные волокна или их смеси; в равной степени подходящими являются пористые структуры, включающие стекло, керамику, графит, металлы. Пористый слой носителя предпочтительно имеет ассиметричную пористую структуру. Указанный пористый слой носителя может быть выполнен, например, из полиакрилонитрила, полисульфона, простого полиэфирсульфона, простого полиэфиримида, поливинилиденфторида, гидролизованного триацетата целлюлозы, полифениленсульфида, полиакрилонитрила, политетрафторэтилена, полиэтилена, поливинилового спирта, сополимеров трифторированных полиолефинов или других подходящих полимеров или их смесей.

Вышеупомянутые полимерные мембраны, как гидрофильные, так и липофильные, могут быть выполнены в форме плоских листов, полых волокон, трубчатых мембран или в других подходящих формах.

Водный поток, содержащий органические побочные продукты реакции, подают в блок диффузионного испарения при температуре от 20°С до 100°С, более предпочтительно от 30°С до 70°С.

На стороне подачи (стороне ретентата) указанных одного или более блоков диффузионного испарения рабочее давление составляет от 50 кПа до 500 кПа (от 0,5 до 5 бар), более предпочтительно от 100 кПа до 250 кПа (от 1 до 2,5 бар).

На стороне пермеата указанных одного или более блоков диффузионного испарения рабочее давление составляет от 50 Па до 50 кПа (от 0,0005 до 0,5 бар), более предпочтительно от 100 Па до 25 кПа (от 0,001 до 0,25 бар).

Общая масса потока (кг пермеата на квадратный метр поверхности полимерной мембраны в час) предпочтительно составляет от 0,05 кг/(м2 × час) до 10 кг/(м2 × час), более предпочтительно от 0,1 кг/(м2 × час) до 8 кг/(м2 × час).

Обогащенные спиртами водные потоки можно использовать сами по себе, или их можно подвергнуть дополнительным обработкам, например, перегонке, с целью разделения присутствующих в них различных спиртов.

В соответствии с четвертым аспектом, настоящее изобретение относится к применению спиртов, полученных в соответствии с описанными выше способами, в качестве автомобильных топлив или в качестве компонентов, которые можно добавлять в автомобильные топлива.

Далее изобретение будет описано более подробно посредством различных иллюстративных форм, которые относятся к приведенным здесь Фиг.1-2.

Способ согласно изобретению можно осуществлять, как представлено, например, на Фиг.1.

В этом случае водный поток, поступающий из реакции Фишера - Тропша, подают (поток 1) в блок диффузионного испарения, включающий липофильную полимерную мембрану (ML), с получением обогащенного спиртами водного потока (поток 2) (пермеат) и обогащенного водой водного потока (поток 3) (ретентат).

Поток 3 можно подвергнуть описанным выше очищающим обработкам или его можно направить рециклом в вышеупомянутый блок диффузионного испарения, включающий липофильную полимерную мембрану (ML) (не показано на Фиг.1).

Обогащенный спиртами водный поток (поток 2) (пермеат) после конденсации подают в следующий блок диффузионного испарения, включающий гидрофильную полимерную мембрану (МН), получая водный поток (поток 4) (ретентат), более обогащенный спиртами, и водный поток (поток 5) (пермеат), более обогащенный водой.

Поток 5 можно подвергнуть описанным выше очищающим обработкам или его можно направить рециклом в вышеупомянутый блок диффузионного испарения, включающий липофильную полимерную мембрану (ML) (не показано на Фиг.1).

Альтернативно, способ по настоящему изобретению можно выполнять, как показано на Фиг.2.

В этом случае водный поток, поступающий из реакции Фишера-Тропша (поток 1), подают в дистилляционную колонну (D), получая обогащенный спиртами водный поток с верха колонны (поток 2) и обогащенный водой водный поток с низа колонны (поток 3).

Поток 3 можно подвергнуть описанным выше очищающим обработкам или его можно направить рециклом в вышеупомянутую дистилляционную колонну (D) (не показано на Фиг.2).

Водный поток с верха колонны (поток 2) подают в блок диффузионного испарения, включающий гидрофильную полимерную мембрану (МН), получая поток, более обогащенный спиртами (ретентат) (поток 4), и поток, обогащенный водой (пермеат) (поток 5), который, как показано на Фиг.2, можно повторно подать в дистилляционную колонну (D).

Альтернативно, поток 5 можно подвергнуть описанным выше очищающим обработкам.

Далее, для лучшего понимания настоящего изобретения и его воплощений представлены некоторые иллюстративные и не ограничивающие его примеры.

Пример 1

После проведения реакции Фишера-Тропша, как описано в американском патенте US 6348510 (IFP-ENI), и со ссылкой на Фиг.2, воду, которую отделяют путем декантирования из выходящего потока реакции (поток 1), подают в дистилляционную колонну (D). С верхней части дистилляционной колонны отделяют богатый спиртами водный поток (поток 2), состав которого, определенный посредством газовой хроматографии, представлен в таблице 1 (колонка А), а с нижней части дистилляционной колонны получают обогащенный водой водный поток (поток 3).

Указанный поток 2 подают в сосуд, расположенный на технических весах, и направляют посредством объемного насоса в «жидкую сторону» лабораторной ячейки диффузионного испарения.

В ячейке диффузионного испарения размещена плоская гидрофильная полимерная мембрана (PERVAP® 2210), имеющая подходящий диаметр, равный 5,8 см, что эквивалентно площади 26,4 кв.см.

Ячейка диффузионного испарения включает камеру, которая расположена под указанной мембраной («сторона пара»), и камерой, которая расположена над указанной ячейкой («сторона жидкости»). Две камеры контактируют только через указанную мембрану.

Указанная мембрана находится выше перегородки из спеченной стали, обладающей большой пористостью. Камера «стороны жидкости» имеет систему распределения жидкости, которая производит жидкую пленку толщиной менее 2 мм, находящуюся в контакте с мембраной.

Сосуд и ячейка диффузионного испарения способны вместе удерживать до 1000,9 г жид кости.

Ячейку диффузионного испарения также размещают внутри печи, что позволяет проводить испытание, приспособленное к требуемой температуре, в данном случае 58°С.

«Сторону пара» вакуумируют путем откачивания мембранным насосом и поддерживают при давлении 500-1000 Па (5-10 мбар).

Описанные выше условия поддерживают в течение 600 часов, в течение которых средний удельный поток пермеата равен 0,39 кг/(м2 × час), что позволяет собрать в общем 618,9 г пермеата.

Общий баланс материала равен 98% (пермеат + масса конденсата + образцы для анализа + конечный ретентат/начально загруженная в сосуд масса).

Ретентат (поток 4) и пермеат (поток 5) подвергали газовому хроматографическому анализу; полученные результаты представлены в таблице 1, колонка В и колонка С, соответственно.

Таблица 1
А В С
Поток 2 Поток 4 (ретентат) Поток 5 (пермеат)
Вода, масс.% 42,0 1,5 67,1
Спирты, масс.%
C1H4O 33,0 48,0 23,3
C2H6O 12,6 24,6 4,9
C3H8O 6,6 13,8 2,3
C4H10O 4,0 8,6 1,5
C5H12O 1,6 2,9 0,9
Сумма, масс.% 58,0 98,5 32,9

1. Способ очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включающий:
- подачу указанного водного потока, содержащего органические побочные продукты реакции, в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанный один или более блоки диффузионного испарения включают по меньшей мере одну полимерную мембрану для диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:
- водного потока (1), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода,
- водного потока (2), обогащенного водой.

2. Способ по п.1, в котором указанный водный поток (1) обогащен спиртами, содержащими от 2 до 4 атомов углерода.

3. Способ по п.1 или 2, в котором указанный обогащенный спиртами водный поток (1) имеет концентрацию спирта, выше или равную 40 мас.%.

4. Способ по п.3, в котором указанный обогащенный спиртами водный поток (1) имеет концентрацию спирта, выше или равную 80 мас.%.

5. Способ по п.4, в котором указанный обогащенный спиртами водный поток (1) имеет концентрацию спирта, выше или равную 95 мас.%.

6. Способ по п.1, в котором обогащенный водой водный поток (2) имеет концентрацию воды, выше или равную 95 мас.%

7. Способ по п.6, в котором обогащенный водой водный поток (2) имеет концентрацию воды, выше или равную 99 мас.%.

8. Способ по п.1, в котором полимерную мембрану для диффузионного испарения выбирают из гидрофильных полимерных мембран или липофильных полимерных мембран.

9. Способ по п.8, в котором указанную полимерную мембрану для диффузионного испарения выбирают из гидрофильных полимерных мембран.

10. Способ по п.8, в котором гидрофильные полимерные мембраны выбирают из полимерных мембран, содержащих по меньшей мере один полимер, выбранный из поливинилового спирта, сополимеров поливинилового спирта с полиакриловой кислотой, диацетата целлюлозы, триацетата целлюлозы или их смесей.

11. Способ по п.10, в котором указанный полимер является сшитым.

12. Способ по п.10 или 11, в котором указанный полимер выбирают из поливинилового спирта и сополимеров поливинилового спирта с полиакриловой кислотой.

13. Способ по п.8, в котором липофильные полимерные мембраны выбирают из полимерных мембран, содержащих по меньшей мере один полимер, выбранный из нитрильного каучука, неопрена, полиалкилсилоксана (силиконового каучука), полиэтиленхлорсульфоната, полисилоксан-карбонатных сополимеров, фторэластомеров, пластифицированного поливинилхлорида, полиуретана, цис-полибутадиена, цис-полиизопрена, полихлоропрена, полибутена-1, этилен-пропиленовых сополимеров, этилен-пропилен-диеновых тройных сополимеров, бутадиен-стирольных сополимеров, стирол-бутадиен-стирольных блоксополимеров, стирол-этилен-бутиленовых блоксополимеров, термопластичных полиолефиновых эластомеров, полиэфирамидов, блоксополимеров простых и сложных эфиров, или их смесей.

14. Способ по п.13, в котором указанный полимер является сшитым.

15. Способ по п.13 или 14, в котором указанный полимер является полидиметил силоксаном.

16. Способ по п.1, в котором водный поток, содержащий органические побочные продукты реакции, подают в блок диффузионного испарения при температуре от 20°C до 100°C.

17. Способ по п.16, в котором водный поток, содержащий органические побочные продукты реакции, подают в блок диффузионного испарения при температуре от 30°C до 70°C.

18. Способ по п.1, в котором на стороне подачи (стороне ретентата) указанных одного или более блоков диффузионного испарения рабочее давление составляет от 50 кПа до 500 кПа (от 0,5 до 5 бар).

19. Способ по п.18, в котором на стороне подачи (стороне ретентата) указанных одного или более блоков диффузионного испарения рабочее давление составляет от 100 кПа до 250 кПа (от 1 до 2,5 бар).

20. Способ по п.1, в котором на стороне пермеата указанных одного или более блоков диффузионного испарения рабочее давление составляет от 50 Па до 50 кПа (от 0,0005 до 0,5 бар).

21. Способ по п.20, в котором на стороне пермеата указанных одного или более блоков диффузионного испарения рабочее давление составляет от 100 Па до 25 кПа (от 0,001 до 0,25 бар).

22. Способ по п.1, в котором общий поток массы составляет от 0,05 кг/(м2·ч) до 10 кг/(м2·ч).

23. Способ по п.22, в котором общий поток массы составляет от 0,1 кг/(м2·ч) до 8 кг/(м2·ч).

24. Способ очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включающий:
- подачу указанного водного потока, содержащего органические побочные продукты реакции, в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанные один или более блоки диффузионного испарения включают по меньшей мере одну липофильную полимерную мембрану для диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:
- водного потока (1а), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода,
- водного потока (2а), обогащенного водой,
- подачу указанного водного потока (1а) в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанные один или более блоков диффузионного испарения включают по меньшей мере одну гидрофильную полимерную мембрану для диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:
- водного потока (1б), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода,
- водного потока (2б), обогащенного водой.

25. Способ по п.24, в котором указанный водный поток (1б) обогащен спиртами, содержащими от 2 до 4 атомов углерода.

26. Способ по п.24 или 25, в котором указанный обогащенный спиртами водный поток (1б) имеет концентрацию спирта, выше или равную 80 мас.%.

27. Способ по п.26, в котором указанный обогащенный спиртами водный поток (1б) имеет концентрацию спирта, выше или равную 95 мас.%.

28. Способ по п.24, в котором указанная липофильная полимерная мембрана для диффузионного испарения определена согласно любому из пп.13-15.

29. Способ по п.24, в котором указанная гидрофильная полимерная мембрана для диффузионного испарения определена согласно любому из пп.10-12.

30. Способ по п.24, в котором указанный способ выполняют согласно любому из пп.16-23.

31. Способ очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включающий:
- подачу водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, в дистилляционную или отпарную колонну,
- подачу обогащенного спиртами водного потока (1в), выходящего из верха вышеупомянутой колонны, в один или более блоков диффузионного испарения, причем указанные один или более блоки диффузионного испарения включают по меньшей мере одну полимерную мембрану для диффузионного испарения, с получением двух выходящих потоков:
- водного потока (1г), обогащенного спиртами, содержащими от 1 до 8 атомов углерода,
- водного потока (2г), обогащенного водой.

32. Способ по п.31, в котором указанный водный поток (1г) обогащен спиртами, содержащими от 2 до 4 атомов углерода.

33. Способ по п.31 или 32, в котором указанный обогащенный спиртами водный поток (1г) имеет концентрацию спирта, выше или равную 80 мас.%.

34. Способ по п.33, в котором указанный обогащенный спиртами водный поток (1г) имеет концентрацию спирта, выше или равную 95 мас.%.

35. Способ по п.31, в котором указанная полимерная мембрана для диффузионного испарения определена согласно любому из пп.8-15.

36. Способ по п.31, в котором указанный способ осуществляют согласно любому из пп.16-23.

37. Применение спиртов, полученных способами по любому из пп.1-36, в качестве автомобильных топлив или в качестве компонентов, которые можно добавлять к автомобильным топливам.



 

Похожие патенты:

Изобретения могут быть использованы при получении воды для питьевых целей, для медицинских целей, для водных процедур, а также в сельском хозяйстве для растениеводства, животноводства, рыбоводства.
Изобретение может быть использовано для очистки технологических стоков предприятий химической промышленности. Способ очистки водных растворов от пиридина адсорбцией активным углем включает обработку активного угля хлоридом аммония с концентрацией 5 мг/дм3 в течение 3 часов.

Изобретение относится к способу очистки жидкости флотацией и может быть использовано для очистки и получения питьевой воды. Способ очистки жидкости флотацией с использованием всплывающих частиц включает стадию перемешивания, на которой всплывающие частицы добавляют к очищаемой жидкости.

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды. Водоочиститель для получения талой питьевой воды включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды в виде кольца с резьбой на внутренней поверхности и с зубчатым приводом вращения, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью.

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды. Водоочиститель включает зону замораживания воды, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое, при этом все зоны расположены последовательно в одном продольном сосуде.

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды. Водоочиститель для получения талой питьевой воды включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью.

Изобретение может быть использовано для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой питьевой воды. Водоочиститель включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде 1 зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой 2, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом 11, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды 12, расположенные в нижней части продольного сосуда, приводное устройство перемещения стержня 3 замороженной воды в виде зубчатых роликов 4.

(57) Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды. Устройство включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, приводное устройство продольного перемещения замороженного стержня воды в виде роликов с зубчатыми поверхностями, входящими в зацепление с замороженным стержнем через прорези в сосуде и расположенными по периметру продольного сосуда, разобщающее устройство, причем для вывода примесей в виде рассола и талой воды имеются раздельные патрубки, расположенные в нижней части продольного сосуда.
Изобретение может быть использовано на предприятиях цветной и черной металлургии, в химических и машиностроительных производствах для очистки сточных вод от цианидов и при получении золота цианидным способом.

Группа изобретений относится к статическому декантатору и водоочистной установке, использующей этот декантатор, и может использоваться для предварительного сгущения жидкого ила при очистке сточных вод.

Изобретение относится к технологии получения мембран, в частности первапорационных композитных мембран, и может быть использовано в устройствах для разделения смесей компонентов с помощью первапорации или нанофильтрации.

Изобретение относится к технологиям трубопроводного транспорта природного газа, содержащего гелий, его очистки от гелия и распределения очищенного газа между промежуточными потребителями.

Изобретение относится к мембранным технологиям и предназначено для изготовления новых мембран для разделения спиртовых смесей методом первапорации. .
Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений и предназначено для получения композитных полимерных первапорационных мембран, представляющих собой многослойное, содержащее по крайней мере два слоя изделие.

Изобретение относится к способам подготовки воды методом обратного осмоса и может быть использовано в химической, энергетической и других областях промышленности для получения питательной воды энергетических котлов и систем парообразования в аммиачном производстве.

Изобретение относится к устройству для получения чистой воды из неочищенной воды и, более конкретно, к такому устройству, включающему в себя испарительную систему, состоящую из первого контура, в котором циркулирует неочищенная вода, и второго контура, в котором циркулирует жидкий охладитель, а также мембранные элементы, предназначенные для разделения циркулирующей неочищенной воды и циркулирующего жидкого охладителя и для получения чистой воды из неочищенной воды посредством мембранной перегонки сквозь среду мембранных элементов, ограничивающих циркулирующую неочищенную воду.

Изобретение относится к водоочистителю, который раскрыт в преамбуле п.1, в частности к водоочистителю для домашнего пользования. .

Изобретение относится к физической химии высокомолекулярных соединений, конкретно к способу получения композиционных двухслойных полимерных мембран для дегидратации водно-спиртовых смесей методом первапорации.

Изобретение относится к процессам сгущения водных растворов органических и неорганических соединений и предназначено для концентрирования медицинского витамина С (МАК) с использованием метода мембранной дистилляции как экологически чистого процесса.

Изобретение относится к устройствам для выделения растворенного компонента из жидкости с использованием паропроницаемой мембраны и последующей конденсации пара на стенке, охлаждаемой циркулирующей жидкостью.

Модульная проточная система содержит множество рамных элементов, которые предназначены для создания различных функциональных блоков, таких как, в частности, мембранная дистилляционная ступень, парогенератор, конденсатор, теплообменник, фильтр и/или перфузионная ступень, посредством соединения с помощью структур (11) сварных перегородок в различные, содержащие по меньшей мере два, в частности, по меньшей мере десять рамных элементов штабели. При этом рамные элементы содержат снабженную проточными отверстиями и каналами для пара и/или текучей среды наружную раму и окруженную наружной рамой центральную внутреннюю зону. Дополнительно к этому, рамные элементы снабжены с обеих сторон структурой сварных перегородок, которые ограничивают, с одной стороны, содержащую пропускные отверстия, а также центральную внутреннюю зону область и, с другой стороны, по меньшей мере две содержащие канал для пара и/или текучей среды области. 23 н.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх