06.12.2019
219.017.ea49

Способ очистки сернисто-щелочных сточных вод

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах. Сернисто-щелочные стоки (СЩС) подают в среднюю часть отпарной колонны 3, в которой происходит испарение аммиака, части сероводорода, а также воды, которые отводят с верхней части отпарной колонны 3 последовательно в холодильник 7 и сепаратор 8. Конденсат из сепаратора 8 возвращают на верхнюю тарелку отпарной колонны 3 в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая ее работу в режиме ректификационной колонны. Отпаренные СЩС из куба отпарной колонны 3 направляют в рекуперативный теплообменник 2, а затем охлаждают до температуры 25÷35°С в водяном холодильнике 10 и направляют в сатуратор 12 работающий при давлении до 4,5 атм, куда также подают газообразный СО при соотношении СО: СЩС, равном 5÷15 нм : 1 м. Карбонизированные СЩС подают в колонну десорбции 13, работающую при давлении 1-1,2 атм, где происходит десорбция образующегося HS. В среднюю и нижнюю часть колонны десорбции осуществляют подачу СО с соотношением СО : СЩС, равным 5÷15 нм : 1 м, при этом общий расход СОопределяется соотношением с СЩС в диапазоне значений 10÷30 нм : 1 м и зависит от степени загрязненности СЩС сульфидами. Подогрев кубовой части колонны десорбции 13 осуществляют до температуры не более 60°С за счет естественной теплопередачи через глухую перегородку, отделяющую нижнюю часть колонны десорбции 13 от верхней части отпарной колонны 3. Газообразные продукты отводят с верхней части колонны десорбции 13 и направляют последовательно в холодильник 16 и сепаратор 17, где происходит конденсация паров воды с частичным растворением в ней HS, а также отделение образующегося конденсата от газообразных продуктов. Конденсат из сепаратора 17 подают на верхнюю тарелку колонны десорбции 13 в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая ее работу в режиме ректификационной колонны. Газообразные продукты из сепаратора 17, содержащие преимущественно HS, отводят для последующей переработки на установке ПЭС (производство элементарной серы). Предложенное изобретение позволяет осуществить глубокую очистку СЩС методом отпарки и комплексной карбонизации газообразным СО до остаточного содержания азота аммонийного не более 10 мг/дм, сульфидов до значения не более 10 мг/дм и рН в диапазоне 6,9-9 ед., при исходном содержании азота аммонийного до 10000 мг/дм, сульфидов до 20000 мг/дм и рН не более 13,5 ед. 1 табл., 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для очистки сернисто-щелочных технологических сточных вод в смеси, в которых одновременно содержится сульфиды и азот аммонийный.

Наиболее опасными для окружающей среды являются сернисто-щелочные сточные воды (СЩС), которые формируются на установках АВТ, каталитического крекинга, замедленного коксования, гидроочистки, гидрокрекинга и пиролиза углеводородного сырья. Высокое содержание сульфидной и меркаптановой серы в таких стоках не позволяет сбрасывать их на биологические очистные сооружения вместе с остальными сточными водами. Сернисто-щелочные сточные воды образуются при очистке газов пиролиза от сероводорода и диоксида углерода в производстве низших олефинов, при щелочной обработке сжиженных газов, бензиновых и керосиновых фракций в процессах нефтепереработки.

Известен способ обезвреживания сульфидно-щелочных стоков нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, использующих щелочную очистку нефтепродуктов и продуктов основного органического синтеза (патент РФ 2326824, МПК C02F 9/14 Опубл. 20.06.2008 г). Для осуществления способа в турбулентно движущийся поток сульфидно-щелочного жидкого стока подают диоксид углерода и озоно-воздушную смесь последовательно в три стадии. Диоксид углерода в объемном отношении 5÷8:1 к объему жидкого стока подают только на первую по ходу движения потока стадию. На двух последующих стадиях в поток жидкого стока подают озоно-воздушную смесь с содержанием озона не менее 25,0 г на 1 м3 смеси в объемном отношении 8÷10:1 к объему жидкого стока. Способ позволяет повысить эффективность процесса обезвреживания жидких стоков, сократить расход диоксида углерода и снизить токсичность газовых выбросов за счет инициированного автомодельного процесса подкисления жидких стоков, образующейся серной кислотой.

Содержание сульфидов до очистки составляет 7730 мг/дм3, после очистки 1,15 мг/дм3.

Недостатком данного способа является повышение концентрации сульфатов в очищенном сернисто-щелочном стоке, выше предельно-допустимых значений для очищенных сточных вод, а также возможность поражения микроорганизмов в расположенном далее блоке биологической очистки остаточным количеством растворенного в СЩС озона.

Известен также способ локальной очистки сернисто-щелочных стоков. Изобретение относится к очистке сернисто-щелочных стоков нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (патент РФ №2053844). Предлагаемая локальная очистка сернисто-щелочных стоков включает две стадии: окислительную, которую осуществляют на катализаторе КС-2 (модифицированный фталоцианиновый катализатор на полипропиленовой основе) в течение 24 часов при температуре 60 90°С, при подаче воздуха 20÷25 м3/ч в течение 24 часов, и биологическую, проводимую в аэробном реакторе с использованием в качестве насадки для биоценоза нетканого материала - геотекстиля - с размером пор 80÷230 мкм и толщиной полотна 0,30÷0,55 мм, в количестве 0,45÷1,43 г/л, причем сернисто-щелочные стоки после первой стадии обработки разбавляют очищенной дренажной водой в массовом соотношении 1:200. Способ очистки стоков обеспечивает высокую степень очистки, что позволяет очищенную воду сбрасывать в водные бассейны. Содержание сульфидов до очистки составляет 160 мг/дм3., после 23,6 мг/дм3.

Недостатком данного способа является необходимость в длительном времени пребывания в реакторе окисления, что влечет за собой использование крупно габаритного реакторного оборудования, а также невозможность очистки сильно загрязненных сернисто-щелочных стоков с содержанием сульфидов более 160 мг/дм3.

Известна полезная модель очистки сульфидно-щелочных стоков. Полезная модель относится к области очистки сульфидно-щелочных стоков (СЩС), образующихся на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях (патент РФ №112188). Установка очистки сульфидно-щелочных стоков, включающая последовательно соединенные блок предварительной очистки от нефтепродуктов и взвешенных примесей; блок очистки от сероводорода и аммиака, содержащий узел смешения для подкисления СЩС, и колонну отпарки сероводорода и аммиака путем подачи водяного пара в низ колоны, на выходе паров из колоны 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. Достигается: расширение арсенала технических средств для осуществления очистки сульфидно-щелочных стоков от сульфидов, аммиака, фенолов, нейтральных углеводородов, осуществление очистки СЩС с одновременным получением потока газа, содержащего не менее 60% масс сероводорода и подходящего в качестве компонента сырья для установок получения элементарной серы методом Клауса.

Недостатками данного способа являются невозможность достижения остаточного содержания сульфидов и азота аммонийного 15 мг/дм3 и 25 мг/дм3 в очищенном СЩС при одноколонной схеме отпарки, при этом совместный вывод «кислых» газов (H2S, СО2) с NH3 с верха отпарной колонны приводит к образованию отложений аммонийных солей в сепараторе и трубопроводах при снижении температуры менее 80°С, а подача острого пара в низ отпарной колонны приводит к увеличению объема сточных вод.

Известен также способ очистки сульфидно-щелочных стоков. Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для очистки сульфидно-щелочных технологических сточных вод в смеси, в которых одновременно содержится углеводороды, взвешенные вещества, сульфид и гидросульфид натрия и гидросульфид аммония (патент РФ 2460692). Для осуществления способа проводят удаление углеводородов на стадии флотационной очистки стока. Затем водный сток, имеющий рН в диапазоне от 7,5 до 12 единиц, выводят с флотационной очистки, подвергают реагентной обработке углекислым газом и серной кислотой с последующей подачей его в отпарную колонну, снабженную вверху острым или циркуляционным верхним орошением и прямой подачей водяного пара в куб. При этом углекислый газ и сток подают в смеситель, снабженный насадкой, которая в зависимости от качества исходного стока по содержанию сульфидной серы работает либо в режиме сатурации, при котором расход углекислого газа поддерживают из условия достижения равновесного насыщения стока газом, либо абсорбции с выводом отдувочного газа из смесителя и его подачей непосредственно в колонну. Отводимый сток, очищенный от сульфидной серы и аммонийного азота, направляют на биологическую очистку. Кислый газ направляют на получение элементарной серы. Способ обеспечивает оптимальные условия очистки водных стоков от аммонийного азота до 25 мг/дм3 и до 15 мг/дм3 по содержанию сульфидной серы, отвечающих требованиям биологической очистки.

Недостатками данного способа являются повышение концентрации сульфатов в очищенном сернисто-щелочном стоке, выше предельно-допустимых значений для очищенных сточных вод, при использовании серной кислоты в качестве раскисляющего агента, низкая степень насыщения СЩС газообразным СО2, что обусловлено подогревом СЩС до температуры 85÷95°С в рекуперативном теплообменнике до смесителя, увеличение объема очищенных сточных вод на 16,5% при подаче острого пара в низ отпарной колонны, а также совместный вывод «кислых» газов (H2S, СО2) с NH3 с верха отпарной колонны (одноколонная схема отпарки), что приводит к образованию отложений аммонийных солей и забивке трубопроводов при снижении температуры менее 80÷85°С в сепараторе и выходящей из него газовой линии.

Задачей изобретения является очистка сернисто-щелочного стока с нефтеперерабатывающего и нефтехимического производств, имеющего рН до 13,5 единиц, и содержащего примеси в количестве:

Нефтепродукты до 100 мг/дм3

Азот аммонийный до 10000 мг/дм3

Сульфидной серы до 20000 мг/дм3

Техническим результатом изобретения является достижение нормируемых показателей концентрации в очищенном сернисто-щелочном стоке для сульфидов - не более 10 мг/дм3, для азота аммонийного - не более 10 мг/дм3 и рН в диапазоне 6,9 - 9 ед.

Задача решается и технический результат достигается способом очистки, включающим подачу СЩС в среднюю часть отпарной колонны, где за счет тепла, подводимого через выносной кипятильник происходит испарение аммиака, части сероводорода, а также воды, которые далее отводятся с верхней части отпарной колонны последовательно в холодильник и сепаратор, где происходит конденсация паров воды с частичным растворением в ней аммиака и сероводорода, а также отделение образующегося конденсата от газообразных продуктов, при этом конденсат с сепаратора возвращается на верхнюю тарелку отпарной колонны в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая тем самым ее работу в режиме ректификационной колонны, газообразные продукты, представляющие собой смесь аммиака и сероводорода при этом отводятся с установки, а отпаренный СЩС с куба отпарной колонны направляется в рекуперативный теплообменник, где охлаждается за счет подогрева входящего в отпарную колонну СЩС, дополнительно охлаждается до температуры 25÷35°С в водяном холодильнике и направляется в сатуратор, работающий под заполнение при повышенном давлении до 4,5 атм., куда также подается газообразный СО2 при соотношении СО2 : СЩС равном 5÷15 нм3 : 1 м3, что обеспечивает его полное растворение в СЩС, установление ионно-молекулярного равновесия, снижение рН СЩС до значений менее 7,5 ед. и протекание реакций образования молекулярного H2S.

При необходимости, для предварительного снижения рН СЩС до значений не ниже 9 ед. предусмотрена подача минеральной кислоты с блока дозирования, в который отбирается часть потока СЩС для предварительного разбавления кислотой, а полученный «перекисленный» сток с блока дозирования возвращается в трубопровод подачи СЩС в сатуратор.

Далее карбонизированный СЩС подается в колонну десорбции, работающую при пониженном давлении 1÷1,2 атм., на массообменных устройствах которой происходит десорбция образующегося H2S, причем для восполнения естественных потерь СО2 из раствора СЩС и сохранения интенсивности процесса карбонизации в среднюю и кубовую часть колонны десорбции осуществляется подача СО2 с соотношением СО2 : СЩС равном 5÷15 нм3 : 1 м3, при этом общий расход СО2 на карбонизацию определяется соотношением с СЩС в диапазоне значений 10÷30 нм3 : 1 м3 и зависит от степени загрязненности СЩС сульфидами, а кубовая часть подогревается до температуры не более 60°С за счет естественной теплопередачи через глухую перегородку («через стенку»), отделяющую нижнюю часть колонны десорбции от верхней части отпарной колонны, что позволяет более эффективно удалять образующийся H2S из СЩС.

Газообразные продукты, в основном состоящие из H2S, небольших количеств NH3, СО2, а также воды, далее отводятся с верхней части колонны десорбции и поступают последовательно в холодильник и сепаратор, где происходит конденсация паров воды с частичным растворением в ней NH3, СО2, H2S, а также отделение образующегося конденсата от газообразных продуктов, при этом конденсат с сепаратора возвращается на верхнюю тарелку колонны десорбции в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая тем самым ее работу в режиме ректификационной колонны.

Кубовый продукт, представляющий собой очищенный СЩС с остаточным содержанием сульфидов не более 10 мг/дм3 и азота аммонийного не более 10 мг/дм3 охлаждается в водяном холодильнике и далее отправляется на блок биологической очистки для очистки от фенолов и нефтепродуктов.

Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой установки для реализации способа очистки СЩС.

Установка содержит соединенные системой трубопроводов сырьевую емкость 1, рекуперативный теплообменник 2, отпарную колонну 3 с контактными устройствами 4, кипятильником 5, циркуляционным насосом 6, холодильником 7, сепаратором 8 и центробежным насосом 9, холодильник 10, блок дозировки минеральной кислоты 11, сатуратор 12, колонну десорбции 13 с контактными устройствами 14 и перегородкой 15, холодильником 16, и сепаратором 17 и холодильник 18.

Способ осуществляют следующим образом.

Загрязненный поток СЩС из сырьевой емкости 1 по трубопроводу 19 направляется в рекуперативный теплообменник 2, где обменивается теплом с отпаренным СЩС, поступающим по трубопроводу 20 из куба отпарной колонны 3 и далее по трубопроводу 21 поступает в среднюю часть отпарной колонны 3, на контактных устройствах 4 которой, за счет тепла, подводимого через выносной кипятильник 5 происходит испарение NH3, части H2S, а также воды, которые далее отводятся с верхней части отпарной колонны 3 и по трубопроводу 22 поступают последовательно в холодильник 7 и сепаратор 8, где происходит конденсация паров воды с частичным растворением в ней NH3, H2S, а также отделение образующегося конденсата от газообразных продуктов, при этом конденсат с сепаратора 8 откачивается насосом 9 по трубопроводу 23 на верхнюю тарелку отпарной колонны 3 в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая тем самым ее работу в режиме ректификационной колонны, газообразные продукты, представляющие собой смесь NH3 и H2S при этом отводятся с установки по трубопроводу 24, а отпаренный СЩС с куба отпарной колонны 3 по трубопроводу 20 направляется в рекуперативный теплообменник 2, где охлаждается за счет подогрева входящего в отпарную колонну 3 СЩС, дополнительно охлаждается до температуры 25÷35°С в водяном холодильнике 10 и по трубопроводу 25 направляется в сатуратор 12, работающий под заполнение при повышенном давлении до 4,5 атм., куда по трубопроводу 26 также подается газообразный СО2 при соотношении СО2 : СЩС равном 5÷15 нм3 : 1 м3, что обеспечивает полное растворение СО2 в СЩС, установление ионно-молекулярного равновесия, снижение рН СЩС до значений менее 7,5 ед. и протекание реакций образования молекулярного H2S.

При необходимости, для предварительного снижения рН СЩС до значений не ниже 9 ед. предусмотрена подача минеральной кислоты в сатуратор 12 из блока дозирования 11, в который для предварительного разбавления кислоты по трубопроводу 27 отбирается часть потока СЩС, а полученный «перекисленный» сток по трубопроводу 28 возвращается в трубопровод 25 подачи СЩС в сатуратор 12. С верхней части сатуратора 12 предусмотрен отвод газов карбонизации, которые по трубопроводу 29 направляются в шлемовую часть колонны десорбции 13.

Далее карбонизированный СЩС по трубопроводу 30 подается в колонну десорбции 13, работающую при пониженном давлении 1÷1,2 атм., на массообменных устройствах 14 которой происходит десорбция образующегося H2S, причем для восполнения естественных потерь СО2 из раствора СЩС и сохранения интенсивности процесса карбонизации в среднюю часть колонны десорбции 13 осуществляется подача СО2, путем предварительного отбора СЩС с глухих тарелок 31 и 32 насосами 33 и 34, соответственно, и дальнейшей подачи СЩС в высокоэффективные смесители 35 и 36, в которые также подается СО2 с соотношением СО2 : СЩС равном 5÷15 нм3 : 1 м3, а в нижней части подача СО2 осуществляется непосредственно в куб колонны десорбции 13 с соотношением СО2 : СЩС равном 5÷15 нм3 : 1 м3, при этом общий расход СО2 определяется соотношением с СЩС в диапазоне значений 10÷30 нм3 : 1 м3 и зависит от степени загрязненности СЩС сульфидами, а также осуществляется подогрев кубовой части колонны десорбции 13 до температуры не более 60°С за счет естественной теплопередачи через глухую перегородку («через стенку»), отделяющую нижнюю часть колонны десорбции 13 от верхней части отпарной колонны 3, что позволяет более эффективно удалять образующийся H2S из СЩС.

Газообразные продукты, в основном состоящие из H2S, СО2, а также воды при этом отводятся с верхней части колонны десорбции 13 и по трубопроводу 37 поступают последовательно в холодильник 16 и сепаратор 17, где происходит конденсация паров воды с частичным растворением в ней H2S, а также отделение образующегося конденсата от газообразных продуктов, при этом конденсат с сепаратора 17 откачивается насосом 38 и по трубопроводу 39 подается на верхнюю тарелку колонны десорбции 13 в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая тем самым ее работу в режиме ректификационной колонны, а газообразные продукты, содержащие преимущественно H2S при этом отводятся с установки по трубопроводу 40 для последующей переработки на установке ПЭС (производство элементарной серы), а кубовый продукт, представляющий собой очищенный СЩС с остаточным содержанием сульфидов не более 10 мг/дм3 и азота аммонийного не более 10 мг/дм3 откачивается насосом 41 и по трубопроводу 42 направляется в водяной холодильник 18, где охлаждается и далее отправляется на блок биологической очистки для очистки от фенолов и нефтепродуктов.

Для промывки от возможных отложений солей на контактных устройствах отпарной колонны 3, колонны десорбции 13, а также возможности рециркуляции СЩС в сырьевую емкость 1 в пусковой период предусмотрена подача очищенного СЩС по трубопроводам 43, 44 и 45 соответственно.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет осуществлять глубокую очистку СЩС до остаточного содержания азота аммонийного до значения не более <10 мг/дм3, сульфидов до значения не более <10 мг/дм3 и рН в диапазоне 6,9÷9 ед., при исходном содержании азота аммонийного до 10000 мг/дм3, сульфидов до 20000 мг/дм3 и рН не более 13,5 ед.

Способ очистки сернисто-щелочных сточных вод (СЩС), включающий подачу СЩС в среднюю часть отпарной колонны, на контактных устройствах которой за счет тепла, подводимого через выносной кипятильник, происходит испарение аммиака, части сероводорода, а также воды, которые далее отводятся с верхней части отпарной колонны последовательно в холодильник и сепаратор, где происходит конденсация паров воды с частичным растворением в ней аммиака и сероводорода, а также отделение образующегося конденсата от газообразных продуктов, при этом конденсат с сепаратора возвращается на верхнюю тарелку отпарной колонны в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая тем самым ее работу в режиме ректификационной колонны, газообразные продукты, представляющие собой смесь аммиака и сероводорода, при этом отводятся с установки, а отпаренные СЩС с куба отпарной колонны направляются в рекуперативный теплообменник, где охлаждаются за счет подогрева входящих в отпарную колонну СЩС, дополнительно охлаждаются до температуры 25÷35°С в водяном холодильнике и направляются в сатуратор, работающий под заполнение при повышенном давлении до 4,5 атм, куда также подается газообразный СО при соотношении СО: СЩС, равном 5÷15 нм: 1 м, что обеспечивает его полное растворение в СЩС, установление ионно-молекулярного равновесия, снижение рН СЩС до значений менее 7,5 ед. и протекание реакций образования молекулярного HS, далее карбонизированные СЩС подаются в колонну десорбции, работающую при давлении 1-1,2 атм, на массообменных устройствах которой происходит десорбция образующегося HS, причем для восполнения естественных потерь СО из раствора СЩС и сохранения интенсивности процесса карбонизации в среднюю и нижнюю часть колонны десорбции осуществляется подача СО с соотношением СО: СЩС, равным 5÷15 нм: 1 м, при этом общий расход СО определяется соотношением с СЩС в диапазоне значений 10÷30 нм: 1 м и зависит от степени загрязненности СЩС сульфидами, а также осуществляется подогрев кубовой части колонны десорбции до температуры не более 60°С за счет естественной теплопередачи через глухую перегородку («через стенку»), отделяющую нижнюю часть колонны десорбции от верхней части отпарной колонны, что позволяет более эффективно удалять образующийся HS из СЩС, газообразные продукты при этом, в основном состоящие из HS, СО, а также воды, отводятся с верхней части колонны десорбции и поступают последовательно в холодильник и сепаратор, где происходит конденсация паров воды с частичным растворением в ней HS, а также отделение образующегося конденсата от газообразных продуктов, при этом конденсат подается на верхнюю тарелку колонны десорбции в качестве циркуляционного орошения, обеспечивая тем самым ее работу в режиме ректификационной колонны, а газообразные продукты из сепаратора, содержащие преимущественно HS, при этом отводятся с установки для последующей переработки на установке ПЭС (производство элементарной серы).
Способ очистки сернисто-щелочных сточных вод
Способ очистки сернисто-щелочных сточных вод
Источник поступления информации: Роспатент

Всего документов: 7
Всего документов: 39

Похожие РИД в системе