添加剂对焦油氨水分离的影响
摘要
焦化废水是焦化厂在焦炭炼制、煤气净化及化工产品回收过程中产生的大量毒性极高的废水，其主要来源有：①煤挟带水，反应生成水和焦化产品蒸馏、洗涤加入的蒸汽和新鲜水，在与煤气和产品接触后冷凝或分离出来的废水，包括集气管分离液和初冷液组成的剩余氨水，氨水工艺中洗氨的富氨水。这两部分废水经蒸氨（回收）后排出。②硫氨工艺中的终冷洗苯水。③苯、焦油、古马隆等化工产品加工的分离水。上述废水量约为0.25-0.30m3/t焦。
油水分离技术是被公认为21世纪最有发展前途的高新技术之一,在与传统的分离技术(吸附、吸收、深冷分离)的竞争中显示出独特的优势。其主要技术特点有:(1)适用于原料气具有较高压力,富氢气体低压使用,贫氢气体高压使用;(2)适用于原料气中氢浓度较高的气体分离。一般来说,当原料气中H2＞30%,油水分离的经济性较好;(3)适用于不需要同时获得高浓度氢和高氢气回收率的场合;(4)油水分离的可靠性最佳,开工率达100%;(5)油水分离组件的组合性强,非常容易进行扩建。它可根据实际工作条件,适当增加膜组件,来扩大生产能力;(6)油水分离设备投资低,能耗低;(7)膜法属静态操作,与PSA法的动态操作相比较,设备及操作简单。
关键词：油水分离技术 PSA法
Abstract
Coking wastewater is a highly toxic waste water produced by coking plant in the process of coke refining, gas purification and chemical product recovery. The main sources are: 1. Coal carrying water, reacting water and distillation of coking products, steam and fresh water, and condensing or separating waste water after contact with gas and products. It includes residual ammonia water which is composed of separation fluid and initial cooling liquid and ammonia rich ammonia water in ammonia process. The two parts are discharged after ammonia evaporation (recovery). (2) the final cold washing water in the sulphur ammonia process. 3. Separation of water from chemical products such as benzene, tar and ancient Malone. The amount of the waste water is about 0.25-0.30m3/t coke.
Oil and water separation technology is recognized as one of the most promising new technologies in twenty-first Century. It shows unique advantages in the competition with traditional separation technology (adsorption, absorption and cryogenic separation). The main technical features are as follows: (1) it is suitable for high pressure of raw gas, low pressure of hydrogen rich gas, high pressure of hydrogen poor gas, and (2) it is suitable for gas separation with high hydrogen concentration in raw gas. Generally speaking, the economy of oil and water separation is better when H2 is more than 30% in raw gas; (3) it is suitable for occasions where high concentration of hydrogen and high hydrogen recovery are not needed; (4) the reliability of oil and water separation is the best, the operation rate is 100%; (5) the combination of oil and water separation components is strong, and it is very easy to expand. It can expand the production capacity according to the actual working conditions and appropriately increase the membrane components; (6) the oil and water separation equipment investment is low, the energy consumption is low; (7) the membrane method is static operation, compared with the dynamic operation of the PSA method, the equipment and operation are simple.
Key words: oil and water separation technology PSA method
目录
引言 2
第一章 文献综述 3
1.1油水分离技术 3
1.1.1油水分离及特性 3
1.1.2油水分离技术的发展状况 4
1.1.3油水分离过程的特点 5
1.1.4油水分离技术的应用 6
1.2 油水分离技术 7
1.2.1油水分离技术内容及发展 7
1.2.2氢气油水分离技术的特点 8
1.2.3油水分离材料 9
1.2.4油水分离技术在炼厂气回收中的应用 13
1.3添加剂在油水分离中的作用 14
1.3.1 油水分离材料 14
1.4中空纤维油水分离所用到的材料 14
1.3.2 制膜工艺 15
1.3.3 添加剂对油水分离结构的调节 15
1.3.4添加剂作用机理 15
第二章 实验内容 18
2.1实验仪器与试剂 18
2.1.1实验仪器 18
2.1.2实验试剂 19
2.2描述气体分离的参数 19
2.2.1渗透速率 19
2.2.2选择性 20
2.3实验步骤 20
2.3.1油水分离的制备及的测定 20
2.3.2实验装置流程图 21
2.3.3 PDMS-PS油水分离的制备 22
2.3.4 PDMS-PS膜气体分离性能的测定 22
第三章 结果与讨论 23
3.1添加剂对油水分离性能的影响 24
3.2 添加剂对油水分离性能的影响 26
3.3 PDMS-PS膜的表征 29
3.3.1红外光谱分析 29
3.3.2 TG法测定不同添加剂膜的热稳定性 31
第四章 结论与展望 32
4.1结论 33
4.2展望 33
参考文献 34
致谢 36
引言
现代石油化学和炼油工业的特点是,一方面氢是生产氨、甲醇、乙醇、乙酸等化工产品的重要原料;另一方面,氢气又是石油二次加工过程(如:催化重整、加氢裂化、加氢精制和催化裂化等)的重要副产物。石化工业是个耗氢大户,多年来,在石化工业中,氢气一直供不应求。随着原料油变重和对辛烷值要求的提高,氢气的供需矛盾将会更加突出。据统计,每加工1吨原油,耗氢5ONM3,我国原油年加工能力为1.4亿吨左右,油品加氢每年需耗氢70亿NM3。而炼油厂本身就有丰富的氢资源,炼厂干气中氢气含量较高,直接排放或燃烧是很不经济的。为了合理地利用资源,节约能源和保护环境,最好的办法是选用合适的回收方法加以回收利用。
油水分离技术是被公认为21世纪最有发展前途的高新技术之一,在与传统的分离技术(吸附、吸收、深冷分离)的竞争中显示出独特的优势。其主要技术特点有:(1)适用于原料气具有较高压力,富氢气体低压使用,贫氢气体高压使用;(2)适用于原料气中氢浓度较高的气体分离。一般来说,当原料气中H2＞30%,油水分离的经济性较好;(3)适用于不需要同时获得高浓度氢和高氢气回收率的场合;(4)油水分离的可靠性最佳,开工率达100%;(5)油水分离组件的组合性强,非常容易进行扩建。它可根据实际工作条件,适当增加膜组件,来扩大生产能力;(6)油水分离设备投资低,能耗低;(7)膜法属静态操作,与PSA法的动态操作相比较,设备及操作简单。
油水分离技术的核心在于膜材料的选择和分离机理的研究。在膜材料的选择上,目前主要采用的是高分子膜。研究发现,大多数聚合物的渗透性和选择性能正好相反,因此研究新的气体分离高分子膜,突破渗透性和选择性能相悖关系已成为当前研究的重点。
本论文以从炼厂干气分离回收氢气为目的, 以最优基膜配方和涂层液配方为基准，选用聚砜为油水分离的基膜,以透气性能非常好的硅橡胶为油水分离的涂层材料，以无水乙醇、正戊醇、丙酮、磷酸三丁酯、无水氯化锂、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠做添加剂制备出PDMS-PS油水分离，通过实验研究这些膜的渗透性和选择性，选出工业上适用于干气分离制氢的PDMS-PS油水分离的最佳添加剂,利用红外光谱分析方法对不同添加剂的油水分离和添加剂为磷酸三丁酯的油水分离、PDMS-PS油水分离进行测定，分析硅橡胶涂层和添加剂在油水分离中起到的作用。
本论文的开展,对工业生产用磷酸三丁酯为PDMS-PS油水分离的最优添加剂提供了理论依据的同时,也对其它油水分离技术的研究和开发提供借鉴。
