基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置及工藝制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置及工藝，采用先氣提得到含雜質較少的稀甲醇溶液后采用真空膜蒸餾對稀甲醇溶液進行提濃的復合工藝路線。本發明專利技術的有益效果是：不需要復雜的精餾塔、重沸器、回流罐等相關設備，大大減少了設備投資；該集成工藝無甲醇回流液，避免了回流液和塔底殘液的重復加熱，充分利用甲醇產品、塔底水余熱加熱原料，氣提段加熱原料的余熱又為真空膜蒸餾的相變提供了能量，大大降低了甲醇回收能耗，提高了經濟效益；避免了原料含醇污水雜質含量較高，溶液污染疏水微孔膜的問題，延長了膜的使用壽命；集成應用了氣提、真空膜蒸餾復合工藝，提高了回收效率，降低了含醇污水的甲醇含量。

Methanol recovery device and process for gas field containing alcohol based on gas extraction and vacuum membrane distillation method

The invention relates to a gas stripping and vacuum membrane distillation based on gas containing alcohol methanol recovery device of sewage and process by gas stripping containing less impurities dilute methanol solution by vacuum membrane distillation of dilute methanol solution of thick composite process. The beneficial effect of the invention is: do not need complex distillation column, reboiler, reflux tank and other related equipment, greatly reducing the equipment investment; the integration process of methanol reflux liquid, avoid repeated heating and refluxing liquid and residual liquid at the bottom of the tower, making full use of products, more than methanol tower bottom heating material, phase change waste heat heating and stripping section of raw materials for vacuum membrane distillation with energy, greatly reduce the energy consumption of methanol recovery, improve economic efficiency; avoid raw sewage containing alcohol impurity content is high, the pollution solution of hydrophobic microporous membrane, prolong the service life of the membrane; integrated application of gas stripping and vacuum membrane distillation composite process, improve the recovery efficiency, reduce the methanol content in alcohol wastewater.

【技術實現步驟摘要】
基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置及工藝
本專利技術屬于污水處理工藝及節能
，涉及一種基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置及工藝。
技術介紹
在天然氣生產中，天然氣水合物常常造成管道、閥門和設備等的堵塞，為抑制水合物的形成，通常由采氣井口向集輸管道中注入水合物抑制劑。甲醇是氣田生產中較常用的抑制劑。由井口注入管道的甲醇，在集氣站伴隨天然氣脫水分離，產生了氣田含醇污水。天然氣開采中，由于注醇量大，如不回收，甲醇的耗資較大，另外甲醇屬于毒性物質，污水直接排放會造成環境污染等問題，給氣田的生產和運行帶來很大的影響。因此，污水中甲醇必須回收循環使用，達到注入-回收-再注入的良性循環，降低天然氣生產成本，減少對環境的污染。含甲醇水溶液的回收處理方法包括吸附、精餾、萃取等，當甲醇濃度較高時，可采用精餾、萃取法，當其濃度較低時宜采用吸附法。精餾法通常應用于有機物含量在5～10wt％的濃度范圍內、萃取法通常應用于有機物含量在1～10wt％的濃度范圍內，吸附法通常應用于有機物含量小于0.1wt％的濃度范圍下。吸附法對水溶液的處理是一種重要和成熟的技術，活性碳是廣泛采用的吸附劑。吸附系統包括顆粒活性炭吸附柱，以及飽和活性炭的熱再生裝置。當飽和活性炭加熱再生時，某些甲醇會在再生溫度范圍內分解，通常該法應用于甲醇低濃度場合，如1.0×10-4kg/kg以下，當甲醇的濃度高于1.0×10-3kg/kg時，活性炭的需用量非常大，兩且再生將會很頻繁。目前，國內外氣田處理含醇污水工藝流程歸納起來大多數采用3段處理工藝，即除油、混凝沉降(或氣浮)、過濾，再輔以阻垢、緩蝕、殺菌處理后進入精餾塔回收甲醇。精餾法仍然是最常用的甲醇回收方法，但總體來看，精餾法甲醇回收工藝，投資大，能耗高，精餾塔內填料易堵塞，設備結垢、腐蝕嚴重。因此，有必要開發新型含甲醇水溶液的回收處理工藝，降低甲醇回收能耗，實現氣田含醇污水處理的經濟性和環保性雙贏。同時上述技術雖均可以回收處理水中有機污染物，但沒有一種技術可以解決整個濃度范圍內的問題，不同的技術對不同體系的處理性能也不相同。而膜蒸餾技術處理的有機物濃度范圍比上述技術要廣的多。目前國內大多數氣田產出水中甲醇含量為5～20％，最低可至1％左右，其變化幅度之大是一般化工精餾過程難以遇到的，而膜蒸餾技術具有的處理有機物濃度范圍廣的特點正好可以解決該難題。且膜蒸餾處理含醇污水流程簡單，膜組件簡潔緊湊，易于自動化操作，維護方便，無二次污染，可使用低品位能源，進料溫度遠低于常規精餾工藝。甲醇氣提工藝是利用甲醇沸點低，在醇水溶液中分壓高的特性，在經過特殊設計的氣提器內，利用極性絡合物的特性將甲醇與水分離，具有流程短、易于操作等特點，可實現氣田含醇污水處理過程中甲醇的初步分離，從而得到濃度較低的稀甲醇溶液，然后再利用真空膜蒸餾法進行甲醇溶液的濃縮。因此基于氣提法和真空膜蒸餾法的甲醇回收工藝對于氣田含醇污水甲醇再生問題而言是一種十分有前途的新工藝。根據本專利技術技術特點檢索了國內外數據庫，發現在國內外采用精餾法進行氣田含醇污水甲醇回收的專利和報道較多，但未見采用氣提法和真空膜蒸餾法集成工藝的氣田含醇污水甲醇回收裝置及工藝相關專利和報道。有專利申請號：201220129330.7一種二甲醚氣化塔殘液中甲醇回收裝置，該技術公開了一種二甲醚氣化塔殘液中甲醇回收裝置，包括氣提塔體。氣提塔體下端內安裝有盤管，盤管連接到氣提塔體側邊的殘液入口，二甲醚生產殘液進入氣提塔，經塔內盤管加熱變成氣體，由塔頂導出進入冷凝器冷凝分離后得到甲醇含量為60-80％的回收液，冷凝器出液管分為兩根管道，一根為回流管，連接到氣提塔體上端，另一根為采出管，連接到二甲醚生產系統回收液。因此該專利采用的是殘液通過盤管加熱后形成的含醇氣體作為氣提氣，同塔頂冷凝回流液進行氣液交換后完成甲醇溶液的提濃回收。專利申請號：201010290311.8一種水中揮發性醇類有機物的去除和回收方法，該專利技術專利專利技術的方法是在進料側廢水中混入一定比例的氣體，氣液共同連續進入真空膜蒸餾組件，滲透側抽真空，廢水中的氣體、水蒸氣以及有機物蒸汽透過膜孔在滲透側冷凝，為一種氣提式的真空膜蒸餾過程。本專利技術采用的則是先氣提后真空膜蒸餾的集成工藝進行含醇污水的甲醇回收，其中氣提工藝采用空氣或氣田所產天然氣作為氣提氣，氣提工藝過程也不存在回流液。因此本專利技術的工藝路線和原理都不同于上述專利技術專利。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：基于上述問題，本專利技術提供一種具有更高的分離效率、操作更簡便、能耗更小、更易產業化的氣田含醇污水甲醇回收集成新工藝，以解決甲醇回收工藝對原料污水甲醇含量大幅度變化的適應問題，且降低甲醇回收能耗，實現氣田含醇污水處理的經濟性和環保性雙贏。本專利技術解決其技術問題所采用的一個技術方案是：基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置，包括氣提工藝段裝置和真空膜蒸餾段裝置。氣提工藝段裝置包括氣提塔，氣提塔的上入口依次管路連接有加熱換熱器、精細過濾器、原料-塔底水換熱器、原料-甲醇產品換熱器、原料泵，氣提塔的上部出口依次管路連接有原料-甲醇產品換熱器、氣液分離器，氣提塔的下出口依次管路連接有原料-塔底水換熱器、外排儲罐，氣提塔的下部進口管路連接有空氣壓縮機，氣液分離器的上部出口連通氣提塔的下部進口，氣液分離器的下部出口管路連接有稀甲醇儲罐；真空膜蒸餾段裝置包括膜分離器，膜分離器的管程入口管路連接有稀溶液中間緩沖罐，稀溶液中間緩沖罐的入口與稀甲醇儲罐出口連通，膜分離器的冷側出口依次管路連接有真空冷凝室、甲醇產品儲罐、真空泵，膜分離器的熱側出口與稀溶液中間緩沖罐的入口連通，稀溶液中間緩沖罐的另一個輸出端與外排儲罐輸入端連通。進一步地，氣提塔的下部出口與原料-塔底水換熱器之間的管路上設有塔底泵，氣液分離器的上部出口與氣提塔的下部進口之間的管路上設有電動閥Ⅰ，稀溶液中間緩沖罐的入口與稀甲醇儲罐出口之間的管路上設有電動閥Ⅱ，膜分離器的熱側出口與稀溶液中間緩沖罐的入口之間的管路上設有電動閥Ⅲ，膜分離器的管程入口與稀溶液中間緩沖罐入口之間的管路上設有泵，稀溶液中間緩沖罐與外排儲罐之間的連接管路上設有電動閥Ⅳ。進一步地，空氣壓縮機采用干空氣或產自氣田經過脫水脫硫脫凝析液處理的干天然氣。進一步地，稀溶液中間緩沖罐設有電加熱裝置。進一步地，膜分離器采用中空纖維膜組件，膜材料采用聚四氟乙烯膜。采用基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置的回收工藝，包括氣提工藝段和真空膜蒸餾段，具體為：氣提工藝段：經過預處理的含醇污水由原料泵加壓后，進入原料-甲醇產品換熱器進行預熱，然后再進入原料-塔底水換熱器進一步預熱，而后經精細過濾器過濾后進入加熱換熱器，由氣提塔上部進口進入氣體塔，來自空氣壓縮機的干氣體從氣提塔下部的進口進入氣提塔；氣提塔內液相自上而下流動與從下而上移動的干空氣逆流接觸，完成傳質傳熱過程；含有甲醇蒸氣和部分水蒸氣的氣體從氣提塔頂部出口進入原料-甲醇產品換熱器換熱，然后進入氣液分離器，在氣液分離器中，甲醇蒸汽和水蒸氣冷凝成稀甲醇溶液從分離器底部分出進入稀甲醇儲罐，氣提空氣從氣液分離器頂部分出返回到氣提塔下部進口重新作為氣提氣；流入氣提塔塔底的脫甲醇廢水進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置，其特征是：包括氣提工藝段裝置和真空膜蒸餾段裝置，氣提工藝段裝置包括氣提塔(6)，氣提塔(6)的上入口依次管路連接有加熱換熱器(5)、精細過濾器(4)、原料?塔底水換熱器(3)、原料?甲醇產品換熱器(2)、原料泵(1)，氣提塔(6)的上部出口依次管路連接有原料?甲醇產品換熱器(2)、氣液分離器(8)，氣提塔(6)的下出口依次管路連接有原料?塔底水換熱器(3)、外排儲罐(12)，氣提塔(6)的下部進口管路連接有空氣壓縮機(7)，氣液分離器(8)的上部出口連通氣提塔(6)的下部進口，氣液分離器(8)的下部出口管路連接有稀甲醇儲罐(9)；真空膜蒸餾段裝置包括膜分離器(16)，膜分離器(16)的管程入口管路連接有稀溶液中間緩沖罐(14)，稀溶液中間緩沖罐(14)的入口與稀甲醇儲罐(9)出口連通，膜分離器(16)的冷側出口依次管路連接有真空冷凝室(17)、甲醇產品儲罐(18)、真空泵(19)，膜分離器(16)的熱側出口與稀溶液中間緩沖罐(14)的入口連通，稀溶液中間緩沖罐(14)的另一個輸出端與外排儲罐(12)輸入端連通。

【技術特征摘要】
1.基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置，其特征是：包括氣提工藝段裝置和真空膜蒸餾段裝置，氣提工藝段裝置包括氣提塔(6)，氣提塔(6)的上入口依次管路連接有加熱換熱器(5)、精細過濾器(4)、原料-塔底水換熱器(3)、原料-甲醇產品換熱器(2)、原料泵(1)，氣提塔(6)的上部出口依次管路連接有原料-甲醇產品換熱器(2)、氣液分離器(8)，氣提塔(6)的下出口依次管路連接有原料-塔底水換熱器(3)、外排儲罐(12)，氣提塔(6)的下部進口管路連接有空氣壓縮機(7)，氣液分離器(8)的上部出口連通氣提塔(6)的下部進口，氣液分離器(8)的下部出口管路連接有稀甲醇儲罐(9)；真空膜蒸餾段裝置包括膜分離器(16)，膜分離器(16)的管程入口管路連接有稀溶液中間緩沖罐(14)，稀溶液中間緩沖罐(14)的入口與稀甲醇儲罐(9)出口連通，膜分離器(16)的冷側出口依次管路連接有真空冷凝室(17)、甲醇產品儲罐(18)、真空泵(19)，膜分離器(16)的熱側出口與稀溶液中間緩沖罐(14)的入口連通，稀溶液中間緩沖罐(14)的另一個輸出端與外排儲罐(12)輸入端連通。2.根據權利要求1所述的基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置，其特征是：所述的氣提塔(6)的下部出口與原料-塔底水換熱器(3)之間的管路上設有塔底泵(11)，氣液分離器(8)的上部出口與氣提塔(6)的下部進口之間的管路上設有電動閥Ⅰ(10)，稀溶液中間緩沖罐(14)的入口與稀甲醇儲罐(9)出口之間的管路上設有電動閥Ⅱ(13)，膜分離器(16)的熱側出口與稀溶液中間緩沖罐(14)的入口之間的管路上設有電動閥Ⅲ(20)，膜分離器(16)的管程入口與稀溶液中間緩沖罐(14)入口之間的管路上設有泵(15),稀溶液中間緩沖罐(14)與外排儲罐(12)之間的連接管路上設有電動閥Ⅳ(21)。3.根據權利要求1所述的基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置，其特征是：所述的空氣壓縮機(7)采用干空氣或產自氣田經過脫水脫硫脫凝析液處理的干天然氣。4.根據權利要求1所述的基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲醇回收裝置，其特征是：所述的稀溶液中間緩沖罐(14)設有電加熱裝置。5.根據權利要求1所述的基于氣提法和真空膜蒸餾法的氣田含醇污水甲...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周昊，趙會軍，呂愛華，李恩田，蘇昱，王志鍇，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32