專利名稱：一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，該精餾塔同樣適用于其它有機(jī)物(烴及其含氧衍生物)與水混合物的分離。
背景技術(shù)：
隨著以石油為基礎(chǔ)的液體燃料需求量的增大及石油資源可用儲量的減少，由煤等固體燃料生產(chǎn)液體燃料的方法越來越受到人們的重視。
固體燃料的液化有兩種不同的技術(shù)路線，一種是直接液化，一種是間接液化。直接液化是在高溫高壓下，在溶劑和催化劑的作用下將煤等固體燃料加氫直接轉(zhuǎn)化為液體油品的工藝。直接液化操作條件苛刻，對原料的依賴性強(qiáng)。
間接液化即通常所指的費托合成，是在鐵基、鈷基或鐵鈷基催化劑存在的條件下，將由煤等固體燃料產(chǎn)生的包含一氧化碳(CO)和氫氣(H2)的合成氣，在一定溫度和壓力下，定向催化合成烴類燃料和化工原料的工藝。間接液化對原料的適用性強(qiáng)，產(chǎn)品品種多，所產(chǎn)油品質(zhì)量高。
在費托合成反應(yīng)過程中，一氧化碳(CO)和氫氣(H2)在鐵基、鈷基或鐵鈷基催化劑的作用下生成甲烷及更高碳數(shù)的烴類，同時生成醇、醛、酮、酸、酯等含氧化合物和反應(yīng)水。
反應(yīng)水與費托合成的主產(chǎn)物烴可以很方便地分離，但由于醇、醛、酮、酸、酯等含氧化合物在水中有一定的溶解度，故從費托合成產(chǎn)物中分離出的反應(yīng)水也含有一定醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物。
由于費托合成過程中生成的反應(yīng)水的量較大且含有醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物，將其直接排放既不經(jīng)濟(jì)，也不符合環(huán)保要求。
費托合成反應(yīng)反應(yīng)水中的醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物有數(shù)十種，除甲醇、乙醇、乙酸等還含有C4～C10以至更高碳數(shù)的醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物。由于有機(jī)含氧化合物的種類多，含量低，故用一般的含有機(jī)氧化物的廢水處理及其水中有機(jī)氧化物分離回收方法和單元設(shè)備處理費托合成反應(yīng)水，不但費用高而且很難達(dá)到環(huán)保要求的指標(biāo)。因此，有必要提出一種專門用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的高效精餾塔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種簡單、經(jīng)濟(jì)、高效的用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，該精餾塔包含25到60塊塔板，精餾塔塔頂設(shè)有冷凝器，并設(shè)有產(chǎn)品抽出和循環(huán)回路，可收集塔頂產(chǎn)品并調(diào)整回流比，精餾塔塔底設(shè)有再沸器，可提供液體蒸發(fā)所需熱量；精餾塔在進(jìn)料板以上某位置設(shè)置了煙囪塔板和側(cè)線采出管路。
所述的精餾塔采用了特別設(shè)計的煙囪塔板，在煙囪塔板上液相保持足夠的停留時間，確保塔板上水相與富含含氧有機(jī)物的油相進(jìn)行有效分層，油相通過導(dǎo)油槽進(jìn)入集油槽，水相經(jīng)過降液管進(jìn)入下一塔板；側(cè)線采出管安裝在集油槽上，可以取出含水量較小的含氧化合物；塔板上氣相通過升氣管進(jìn)入上層塔板。
所述的費托合成反應(yīng)水原料中含有1.0％～15.0％重量醇、醛、酮、酯和酸等含氧有機(jī)物，所述的醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物是指C1～C10，甚至更高碳數(shù)的醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物。
該精餾塔同樣適用于其它有機(jī)物(烴及其含氧衍生物)與水混合物的分離。所述的其它有機(jī)物(烴及其含氧衍生物)與水的混合物指C1-C10的烴或其含氧衍生物與水的混合物，所述的含氧衍生物包括醇、醛、酮、酸、酯等含氧有機(jī)物。
所述的費托合成反應(yīng)水的進(jìn)料位置為第7-23塔板(從塔頂向下計數(shù))，煙囪板設(shè)在進(jìn)料塔板以上某一高度，在第4-17塔板(從塔頂向下計數(shù))。
所述的煙囪塔板采用了較高的降液板堰高，保證了塔板上液相有足夠的停留時間使水油兩相分層，所述的停留時間為1-60分鐘。
所述的煙囪板設(shè)有油水隔板，液相在足夠的停留時間下有效分層，油水隔板阻止了比重較小的油層進(jìn)入降液區(qū)，而水相可以溢過降液板進(jìn)入降液管。
所述的煙囪板設(shè)有導(dǎo)油槽采集上層油相，油相沿導(dǎo)油槽進(jìn)入集油槽。
所述的集油槽為圓管形或弓形，其中弓形集油槽用于持液量較多情況，塔板面積利用率高；圓管形集油槽用于持液量較少情況。
所述的側(cè)線采出位置為集油槽下部。
所述煙囪板采用升氣管提供氣相通道。
所述的煙囪板在液體進(jìn)口處(降液管)可以設(shè)置內(nèi)堰，減少進(jìn)口處液體的水平?jīng)_擊，并使塔板上液體分布均勻。
所述的精餾塔可以使塔頂含水0.1％～60％重量，含酸小于1％重量；側(cè)線含水量0.1％～30％，含酸量小于1％重量；塔底含醇量低于500ppm重量。
所述的精餾塔的操作條件為常壓，塔頂40～100℃，塔底70～160℃，回流比0～15。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，應(yīng)用本發(fā)明處理費托合成反應(yīng)水，可以將費托合成反應(yīng)水及其中所含醇等有機(jī)含氧化合物有效、有序地分離，并分別加以利用或處理，解決了費托合成反應(yīng)水直接排放不經(jīng)濟(jì)和污染環(huán)境問題；將經(jīng)精餾分離得到的產(chǎn)品進(jìn)一步深加工處理，可得到不同的有機(jī)含氧化合物產(chǎn)品，大大增加固體燃料液化制油裝置的產(chǎn)品品種。


圖1為本發(fā)明用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中煙囪塔板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A-A剖視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，一個用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔主體由塔體2、28塊塔板、塔底再沸器5、塔頂冷凝器6以及相關(guān)管路組成。其中，1為進(jìn)料管路，10為側(cè)線采出管路，11為塔釜含酸廢水排出管路，8為塔頂產(chǎn)品抽出管路，9為塔頂循環(huán)管路。7為冷凝液回流罐，4為煙囪塔板，3為進(jìn)料板。
圖2、圖3所示為分別為煙囪塔板4在兩個視圖方向上的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為側(cè)視圖，圖3為俯視圖。12為降液板，降液板12的高度按照塔板上液相停留時間50分鐘設(shè)計堰高。液相在足夠的停留時間下有效分層，通過油水隔板13阻止了比重較小的油層(為以醇、醛、酮、酯為主的有機(jī)含氧化合物，包含少量有機(jī)酸)進(jìn)入降液區(qū)，而水相可以溢過降液板12進(jìn)入降液管14。煙囪板4設(shè)有導(dǎo)油槽15采集上層油相，油相沿導(dǎo)油槽15進(jìn)入集油槽16。集油槽16為弓形，由油槽隔板隔出，可以存儲較多油相。集油槽16下部為側(cè)線采出口17，與側(cè)線采出管路相連。煙囪板4上設(shè)置了4根升氣管18，提供氣相通道。煙囪板4還在液體進(jìn)口處設(shè)置了內(nèi)堰19，減少進(jìn)口處液體的水平?jīng)_擊，并使塔板上液體分布均勻。
費托合成反應(yīng)水通過進(jìn)料管路1加到進(jìn)料板3上，進(jìn)入塔內(nèi)精餾分離，進(jìn)料板位置位于第12塊板(從塔頂向下計數(shù)塔板，下同)，而在進(jìn)料板之上，全塔第8塊塔板為煙囪塔板4，在煙囪塔板4上設(shè)有側(cè)線采出管路10，可以直接采出以醇、醛、酮、酯為主的合格含氧化合物產(chǎn)品。塔釜的再沸器5提供了全塔的加熱熱負(fù)荷，而從塔底產(chǎn)出管路11可以采出基本不含醇、醛、酮、酯的含酸廢水，經(jīng)過酸堿中和、生物處理后就基本可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的水可以循環(huán)利用。塔頂冷凝器6將塔頂蒸出氣相冷凝，一部分通過循環(huán)回路9回流到精餾塔第1塊塔板，一部分通過產(chǎn)品抽出管路8作為產(chǎn)品產(chǎn)出。
所述的反應(yīng)水原料組成如下原料組成

當(dāng)精餾塔的操作條件為塔頂溫度40℃、塔底溫度96℃、回流比為8。此條件下的分離結(jié)果如下

如果精餾塔不采用本發(fā)明所述的煙囪板來作側(cè)線抽出，產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量將有所變化。在塔板總數(shù)不變，煙囪板換為普通塔板，采用上述操作條件下作無側(cè)線抽出的反應(yīng)水精餾，所獲得的數(shù)據(jù)與有側(cè)線抽出的數(shù)據(jù)相比，有

可以看出，有側(cè)線產(chǎn)品抽出的塔頂和塔釜產(chǎn)品組成均有一定變化，側(cè)線抽出的產(chǎn)品非酸含氧有機(jī)化合物濃度比較高，塔頂?shù)姆撬岷跤袡C(jī)化合物含量液有所增加，而相應(yīng)塔釜的反應(yīng)水有機(jī)含氧化合物含量降低。即采用本發(fā)明所述的煙囪板來作側(cè)線抽出，可以提高含氧有機(jī)化合物的收率和降低塔底排放廢水的處理要求。故本發(fā)明所公開的技術(shù)方案可以達(dá)到較高的回收含氧化合物要求，實現(xiàn)了簡單、經(jīng)濟(jì)、高效的分離目的。
權(quán)利要求
1.一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，該精餾塔包含25到60塊塔板，精餾塔塔頂設(shè)有冷凝器，并設(shè)有產(chǎn)品抽出和循環(huán)回路，可收集塔頂產(chǎn)品并調(diào)整回流比，精餾塔塔底設(shè)有再沸器，可提供液體蒸發(fā)所需熱量；精餾塔在進(jìn)料板以上某位置設(shè)置了煙囪塔板和側(cè)線采出管路。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的精餾塔采用了特別設(shè)計的煙囪塔板，在煙囪塔板上液相保持足夠的停留時間，確保塔板上水相與富含含氧有機(jī)物的油相進(jìn)行有效分層，油相通過導(dǎo)油槽進(jìn)入集油槽，水相經(jīng)過降液管進(jìn)入下一塔板；側(cè)線采出管安裝在集油槽上，可以取出含水量較小的含氧化合物；塔板上氣相通過升氣管進(jìn)入上層塔板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的費托合成反應(yīng)水原料中含有1.0％～15.0％重量醇、醛、酮、酯和酸等含氧有機(jī)物，所述的醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物是指C1～C10，甚至更高碳數(shù)的醇、醛、酮、酯和酸等有機(jī)含氧化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，該精餾塔同樣適用于其它有機(jī)物(烴及其含氧衍生物)與水混合物的分離。所述的其它有機(jī)物(烴及其含氧衍生物)與水的混合物指C1-C10的烴或其含氧衍生物與水的混合物，所述的含氧衍生物包括醇、醛、酮、酸、酯等含氧有機(jī)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的費托合成反應(yīng)水的進(jìn)料位置為第7-23塔板(從塔頂向下計數(shù))，煙囪板設(shè)在進(jìn)料塔板以上某一高度，在第4-17塔板(從塔頂向下計數(shù))。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的煙囪塔板采用了較高的降液板堰高，保證了塔板上液相有足夠的停留時間使水油兩相分層，所述的停留時間為1-60分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的煙囪板設(shè)有油水隔板，液相在足夠的停留時間下有效分層，油水隔板阻止了比重較小的油層進(jìn)入降液區(qū)，而水相可以溢過降液板進(jìn)入降液管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的煙囪板設(shè)有導(dǎo)油槽采集上層油相，油相沿導(dǎo)油槽進(jìn)入集油槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的集油槽為圓管形或弓形，其中弓形集油槽用于持液量較多情況，塔板面積利用率高；圓管形集油槽用于持液量較少情況。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的側(cè)線采出位置為集油槽下部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述煙囪板采用升氣管提供氣相通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的煙囪板在液體進(jìn)口處(降液管)可以設(shè)置內(nèi)堰，減少進(jìn)口處液體的水平?jīng)_擊，并使塔板上液體分布均勻。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的精餾塔可以使塔頂含水0.1％～60％重量，含酸小于1％重量；側(cè)線含水量0.1％～30％，含酸量小于1％重量；塔底含醇量低于500ppm重量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，其特征在于，所述的精餾塔的操作條件為常壓，塔頂40～100℃，塔底70～160℃，回流比0～15。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于費托合成反應(yīng)水中含氧有機(jī)物回收的精餾塔，該精餾塔采用了特別設(shè)計的煙囪塔板，在煙囪塔板上液相保持足夠的停留時間，確保塔板上水相與富含含氧有機(jī)物的油相進(jìn)行了有效分層，油相通過導(dǎo)油槽進(jìn)入集油槽，水相經(jīng)過降液管進(jìn)入下一塔板；側(cè)線采出管安裝在集油槽上，可以取出含水量較小的含氧化合物；塔板上氣相通過升氣管進(jìn)入上層塔板。本發(fā)明所述的設(shè)備可以將費托合成反應(yīng)水中的含氧有機(jī)物和水進(jìn)行有效、有序分離，并可以分別加以利用，解決了直接排放不經(jīng)濟(jì)和污染環(huán)境問題。
文檔編號C02F1/04GK1935305SQ20061003084
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者孫啟文, 朱繼承, 岳建平, 黃海, 楊躍 申請人:上海兗礦能源科技研發(fā)有限公司