Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ СТОКОВ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области комплексной очистки сульфидно-щелочных стоков (СЩС), образующихся на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях, и стоков, содержащих ионы меди, в частности с установки получения акриловой кислоты.

Сульфидно-щелочные стоки являются наиболее загрязненными стоками, т.к. содержат в своем составе фенолы, нейтральные углеводороды, сульфиды, аммиак, взвешенные примеси. Наличие на предприятии большого количества технологических процессов, в результате деятельности которых образуются стоки, значительно различающиеся по качественному и количественному составу, обуславливает большой диапазон изменения концентрации загрязнителей в суммарном стоке. Типичным содержанием в стоке являются сульфиды - 100-20000 мг/дм³, азот аммонийный - 750-5000 мг/дм³, фенолы - 200-1000 мг/дм³, нефтепродукты - 200-3000 мг/дм³, взвешенные вещества - 100-350 мг/дм³.

Сток производства акриловой кислоты содержит в своем составе ионы меди до 300 мг/дм³, углеводороды 200-3000 мг/дм³.

Известна биохимическая очистка от фенолсодержащих соединений с помощью штамма Pseudomonas aeruginosa ХР-25, иммобилизованного на сорбенте (патент на изобретение RU №2270807, МПК C02F3/34, опубликовано 27.02.2006 г.). Но непосредственная биологическая очистка СЩС невозможна из-за высокой концентрации сероводорода, губительно действующего на штамм микроорганизмов.

Известна установка очистки сульфидно-щелочных стоков карбонизацией (Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов / Я.А. Карелин [и др.]. - М.: Стройиздат, 1982). Установка включает реактор-колонну, оборудованную маточником для подачи углекислого газа. На тарелках реактора-колонны СЩС реагирует с углекислым газом, с выделением сероводорода, фенола. Недостаток установки заключается в сбросе отдуваемых газов на дожигание в печь, что вызывает вторичное загрязнение атмосферы оксидами серы. Наличие значительного количества непрореагировавшего углекислого газа в отдуваемых газах (80-95% объемных) и низкая концентрация сероводорода (5-15% объемных) исключает возможность утилизации сероводорода в печах Клауса.

Известен способ обезвреживания сульфидно-щелочных жидких стоков, включающий в себя подачу в жидкий сток диоксида углерода и озоновоздушной смеси (патент на изобретение RU 2326824, МПК C02F 9/14, опубликовано 20.06.2008 г.) и инициирование автомодельного процесса подкисления жидких стоков образующейся серной кислотой. Недостаток установки заключается во вторичном загрязнении стока образующейся серной кислотой.

Известен способ очистки сточных вод от ионов меди где в сточные воды добавляют активированный уголь, вводят гидроксид натрия до pH 10,7-12,0, смесь нагревают до 50-55°C, выдерживают 30 мин при этой температуре и отделяют осадок фильтрованием (авторское свидетельство SU №1495308, опубликовано 23.07.1989 г.). Недостаток способа заключается во вторичном загрязнении стока используемыми реагентами (щелочью).

Наиболее близким по технической сущности является установка очистки сернисто-щелочных стоков (патент на полезную модель RU №122188, МПК C02F 3/34, опубликовано 10.01.2012 г.). Установка включает последовательно соединенные блок предварительной очистки от нефтепродуктов и взвешенных примесей; блок очистки от сероводорода и аммиака, узел смешения для подкисления СЩС и колонну отпарки сероводорода и аммиака путем подачи водяного пара в низ колонны, на выходе паров из колонны установлены конденсатор-холодильник и сепаратор, обеспечивающие конденсацию водяного пара с возвратом в колонну отпарки; блок биологической очистки сточных вод с помощью штамма микроорганизмов, имеющего фенолразрушающую активность. Недостаток установки заключается в отсутствии комплексной очистки стоков от нефтепродуктов, ионов меди, сульфид ионов, азота аммонийного, фенолов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является:

- расширение арсенала технических средств для осуществления комплексной очистки сульфидно-щелочных стоков и стоков производств, содержащих ионы меди, от сульфидов, аммиака, фенолов, ионов меди, нейтральных углеводородов;

- осуществление очистки с одновременным получением потока газа, содержащего не менее 60% мас. сероводорода и подходящего в качестве компонента сырья для установок получения элементарной серы методом Клауса и получением твердого сульфида меди, который может быть переработан на соответствующих предприятиях;

- осуществление очистки СЩС и стоков производств, содержащих ионы меди, без образования вторичного загрязнения стоков и атмосферы.

Согласно первому варианту изобретения установка комплексной очистки стоков включает последовательно соединенные блок предварительной очистки сульфидно-щелочных стоков от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей, блок очистки от ионов меди, содержащий узел смешения сульфидно-щелочных стоков и медьсодержащих стоков, который имеет подвод медьсодержащего стока, узел отделения взвешенных нерастворимых или малорастворимых частиц, имеющий отвод сульфида меди, блок очистки от сероводорода и аммиака, содержащий узел смешения стоков с подкисляющими реагентами и колонну отпарки сероводорода и аммиака, в низ которой подается водяной пар, причем на выходе паров из колонны установлены конденсатор-холодильник и сепаратор, конденсат с которого возвращается в отпарную колонну, блок очистки озонированием и/или биологической очистки сточных вод с помощью штамма микроорганизмов, имеющего фенолразрушающую активность.

В частном случае установка включает линию байпаса, соединяющую блок предварительной очистки непосредственно с блоком очистки от сероводорода и аммиака.

В частном случае на узле смешения стоков с подкисляющими реагентами в качестве подкисляющих реагентов используется углекислый газ и/или серная кислота.

На чертеже фиг. 1 изображена схема по первому варианту комплексной установки очистки сульфидно-щелочных стоков и стоков производств, содержащих соединения или ионы меди.

Установка включает:

1 - блок предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей;

2 - узел смешения СЩС и медьсодержащих стоков (блок очистки от ионов меди);

3 - узел отделения взвешенных нерастворимых или малорастворимых частиц (блок очистки от ионов меди);

4 - блок очистки от сероводорода и аммиака;

5 - блок биологической очистки и/или очистки озонированием;

6 - конденсатор-холодильник;

7 - сепаратор;

8 - сероводородный газовый поток;

9 - жидкостный поток (конденсат) на выходе из сепаратора;

10 - очищенный сток;

11 - исходный медьсодержащий сток;

12 - сульфид меди;

13 - узел смешения стока с подкисляющими реагентами (в частном случае с углекислым газом и/или серной кислотой);

14 - отпарная колонна;

15 - исходный сульфидно-щелочной сток;

16 - линия байпаса, соединяющая блок предварительной очистки непосредственно с блоком очистки от сероводорода и аммиака.

Установка работает следующим образом. Сульфидно-щелочной сток 15 поступает на блок 1 предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей. Блок 1 может включать устройства физико-химической и/или механической очистки нефтесодержащих сточных вод, например флотаторы, смесители и камеры хлопьеобразования процессов коагуляции и флокуляции, отстойники. Из блока 1 выходит очищенный СЩС, с содержанием нефтепродуктов не более 50 мг/дм³ и взвешенных веществ не более 25 мг/дм³. Наличие нефтепродуктов в СЩС снижает эффективность очистки от фенола и фенолсодержащих соединений на блоке 5 биологической очистки и/или очистки озонированием. Таким образом, наличие блока 1 предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей способствует повышению эффективности очистки и достижению заявленного технического результата.

СЩС после очистки от нефтепродуктов поступают на узел 2 смешения СЩС и медьсодержащих стоков 11. Смешение может производиться непосредственно в трубе. Далее на узле 3 происходит отделение взвешенных нерастворимых или малорастворимых частиц, и отделенный сульфид меди 12 выводится с установки. Отделение сульфида меди возможно с помощью отстаивания, фильтрования и другими известными способами.

В частном случае установка дополнительно содержит линию байпаса 16, соединяющую блок предварительной очистки непосредственно с блоком очистки от сероводорода и аммиака, минуя блок очистки от ионов меди. В результате часть СЩС после блока 1 предварительной очистки может быть направлена по линии байпаса непосредственно на блок 4 очистки от сероводорода и аммиака.

После узла 3 стоки поступают на блок 4 очистки от сероводорода и аммиака. В узле смешения 13 осуществляется понижение pH стоков путем смешения с подкисляющими реагентами, например с углекислым газом и/или серной кислотой.

Далее стоки поступают на верх отпарной колонны 14. В низ колонны 14 подведен пар, с помощью которого осуществляется отпарка сероводорода и аммиака. Пары головного погона из колонны 14 частично конденсируются в конденсаторе-холодильнике 6. Далее в сепараторе 7 происходит отделение сероводородного газового потока 8 от жидкостного потока 9, возвращаемого в колонну 14. Поток 8, содержащий: сероводород - 70,4% мас., аммиак - 17,5% мас., воду - 12,1% мас., и отвечающий требованиям, предъявляемым к сырью установок получения элементарной серы методом Клауса, может быть направлен на установку получения серы методом Клауса.

Поток отпаренных стоков с низа колонны 14 с содержанием сульфидов не более 15 мг/дм³ и аммонийного азота не более 25 мг/дм³ направляется на блок 5 очистки озонированием или биологической очистки. Проведенная очистка от ионов меди, сероводорода и аммиака предотвращает гибель микроорганизмов в блоке 5 либо при последующей биологической очистке общезаводского стока.

На блоке 5 биологическая очистка сточных вод осуществляется с помощью штамма микроорганизмов, имеющего фенолразрушающую активность. Используется стандартное оборудование для биологических методов очистки, например реакторы с иммобилизованными на сорбенте микроорганизмами, аэротенки.

Биологическая очистка может осуществляться с помощью следующих штаммов и методов:

- Pseudomonas aeruginosa ХР-25 ВКПМ В-8613 (патенты на изобретение RU №2270805, 2270806, 2270807);

- Rhodococcusopacus ВКМ Ac-2546D (патент на изобретение RU №2405036);

- Aureobacterium saperdae 6-204 (патент на изобретение RU №2201446);

- Rsodococcus sp (патент на изобретение RU №2107665);

- Pseudomonas putida 131 (патент на изобретение RU №2476385).

Биологическая очистка позволяет обеспечить содержание фенола в очищенном стоке 10 не более 0,5 мг/дм³.

На блоке 5 возможно осуществление очистки стока озонированием, что также позволяет очистить сток от фенола и его соединений.

Очистка на блоке 5 может осуществляться либо озонированием, либо биологическим методом, либо совместной последовательной или параллельной обработкой стока указанными методами.

Согласно второму варианту изобретения установка комплексной очистки стоков содержит последовательно соединенные узел смешения сульфидно-щелочных стоков и медьсодержащих стоков, имеющий подводы медьсодержащего стока и сульфидно-щелочного стока, блок предварительной очистки сульфидно-щелочных стоков от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей, блок очистки от сероводорода и аммиака, содержащий узел смешения стоков с подкисляющими реагентами и колонну отпарки сероводорода и аммиака, путем подачи водяного пара в низ колонны, причем на выходе паров из колонны установлены конденсатор-холодильник и сепаратор, конденсат с которого возвращается в отпарную колонну, блок очистки озонированием и/или биологической очистки сточных вод с помощью штамма микроорганизмов, имеющего фенолразрушающую активность.

В частном случае установка дополнительно содержит линию байпаса, соединяющую исходный сульфидно-щелочной сток с блоком предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей.

В частном случае на узле смешения стоков с подкисляющими реагентами в качестве подкисляющих реагентов используется углекислый газ и/или серная кислота.

На чертеже фиг. 2 изображена схема по второму варианту комплексной установки очистки сульфидно-щелочных стоков и стоков производств, содержащих соединения или ионы меди.

Установка включает:

1 - блок предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей;

2 - узел смешения СЩС и медьсодержащих стоков;

4 - блок очистки от сероводорода и аммиака;

5 - блок биологической очистки и/или очистки озонированием;

6 - конденсатор-холодильник;

7 - сепаратор;

8 - сероводородный газовый поток;

9 - жидкостный поток (конденсат), возвращаемый в колонну;

10 - очищенный сток;

11 - исходный медьсодержащий сток;

12 - сульфид меди;

13 - узел смешения стока с кислым потоком (в частном случае с углекислым газом и/или серной кислотой);

14 - отпарная колонна;

15 - исходный сульфидно-щелочной сток;

16 - линия байпаса, соединяющая исходный сульфидно-щелочной сток непосредственно с блоком предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей.

Установка работает следующим образом.

Сульфидно-щелочной сток 15 поступает на узел 2 смешения СЩС и медьсодержащих стоков 11. Смешение может производиться непосредственно в трубе, в емкости или иным способом. Далее сток поступает на блок 2 предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей, где твердый сульфид меди (образовавшийся в результате реакции) может отделяться отстаиванием, фильтрованием, флотацией или иным способом. Функционально узел 2 смешения и блок 1 предварительной очистки могут быть реализованы в одном аппарате, например, в емкости, куда поступают на смешение СЩС и медьсодержащие стоки с последующим отстаиванием в емкости образующегося осадка.

В частном случае имеется линия байпаса 16, соединяющая исходный сульфидно-щелочной сток с блоком предварительной очистки от нефтепродуктов и/или взвешенных примесей, минуя узел 2 смешения СЩС и медьсодержащих стоков. При этом часть потока СЩС может поступать на блок 1, не поступая на смешение с медьсодержащим стоком 11 на узле 2.

Из блока 1 выходит очищенный сток с содержанием нефтепродуктов не более 50 мг/дм³, взвешенных веществ не более 25 мг/дм³ и ионов меди не более 5 мг/дм³. Наличие нефтепродуктов в стоках снижает эффективность очистки от фенола и фенолсодержащих соединений на стадии биологической очистки и/или очистки озонированием (блок 5). Проведенная очистка от ионов меди предотвращает гибель микроорганизмов в блоке 5 либо при последующей биологической очистке общезаводского стока. Следовательно, наличие блока предварительной очистки 1 способствует повышению эффективности очистки и достижению заявленного технического результата.

Далее сток поступает на блок 4 очистки от сероводорода и аммиака и блок 5 биологической очистки и/или очистки озонированием, работающие, как было показано в первом варианте изобретения.

Состав потоков по двум вариантам реализации изобретения представлен в таблице.

Таким образом, установка по приведенным вариантам позволяет комплексно очистить сульфидно-щелочные стоки и стоки производств, содержащих соединения или ионы меди, от сульфидов, аммиака, фенолов, нейтральных углеводородов и меди без образования вторичного загрязнения стоков и атмосферы с одновременным получением потока газа, содержащего более 60% сероводорода и подходящего в качестве компонента сырья для установок получения элементарной серы методом Клауса. Кроме того, установка позволяет получать сульфид меди, который может быть переработан на соответствующих предприятиях.