Способ очистки технологических конденсатов от сероводорода и аммиака

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и предназначено для глубокой очистки технологических конденсатов водяного пара с получением аммиак- и сероводородсодержащих газов высокой степени чистоты. Способ включает подачу неочищенного технологического конденсата в качестве питания системы колонн, выполненной в виде, по крайней мере, двух последовательно подключенных друг к другу абсорбционно-отпарной и ректификационной колонн, с отводом из этой системы очищенного конденсата, газообразного сероводорода и газовой смеси аммиака с остаточным сероводородом и водой, возврат части очищенного конденсата в абсорбционно-отпарную колонну и подачу газовой смеси на очистку в скруббер с циркуляционным орошением и линиями отвода аммиака сверху скруббера и конденсата в качестве его кубового продукта, из которых последняя подключена к линии подачи неочищенного технологического конденсата в систему колонн, причем очистку в скруббере смеси газов осуществляют в два этапа, на первом из которых смешивают газовую смесь с очищенным конденсатом, а на втором охлаждают несконденсировавшиеся газы и растворяют содержащийся в них остаточный сероводород в циркулирующем конденсате, при этом скруббер оборудуют дополнительной секцией, в которой проводят первый этап очистки Способ обеспечивает повышение степени очистки конденсата и отходящих газов - сероводорода и аммиака при непрерывной работе установки очистки без образования в аппаратах и трубопроводах солей гидросульфида аммония. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и предназначено для глубокой очистки технологических конденсатов водяного пара с получением аммиак- и сероводородсодержащих газов высокой степени чистоты.

Известны способы очистки технологического конденсата от сульфидной серы и аммонийного азота методом одноступенчатой десорбции углеводородным газом или одноступенчатой отпаркой водяным паром, см., например, Справочник нефтепереработчика под ред. Г.А.Ластовкина и др. Л.: Химия, 1986, с.569-570.

Основным недостатком данных способов является низкая степень очистки технологического конденсата, не удовлетворяющая современным требованиям к стокам, направляемым на биологическую очистку.

Известны также способы очистки технологического конденсата двухступенчатым разделением методами отпарки и дистилляции, см. Я.А.Карелин и др. "Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов". М.: Стройиздат, 1982, с.51-53, и очистки технологического конденсата с блоком концентрирования сероводорода и аммиака, см. В.Г.Пономарев и др. "Очистка сточных вод НПЗ". М.: Химия, 1985, с.163-165.

Недостатком указанных способов является низкое качество очищенного технологического конденсата, сероводород- и аммиаксодержащего газа, а также образование кристаллических солей сульфида и гидросульфида аммония на нижних поверхностях и в переливных устройствах тарелок абсорбционно-отпарной колонны, в системе трубопроводов и в конденсаторе-холодильнике острого орошения ректификационной колонны, а также в узле конденсации и сепарации газовой смеси, выходящей из ректификационной колонны, что приводит к необходимости остановки установки и ее очистке.

Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип изобретения, является способ очистки технологических сточных вод от сульфидной серы и аммонийного азота путем концентрирования чистого сероводорода в качестве верхнего продукта и технологического конденсата, обогащенного аммиаком, в качестве кубового остатка абсорбционно-отпарной колонны, получения смеси аммиака с остаточным сероводородом и водяным паром в качестве верхнего продукта и очищенного конденсата в качестве кубового продукта в ректификационной колонне, часть которого возвращается в абсорбционно-отпарную колонну, концентрирование сероводорода вверху абсорбционно-отпарной колонны производится в слое насадки путем поглощения аммиака холодным потоком очищенного конденсата, ректификационную колонну орошают циркулирующим потоком жидкости на верхних тарелках, смесь аммиака с остаточным сероводородом и водяным паром охлаждают в скруббере с образованием раствора гидросульфида аммония, возвращаемого в абсорбционно-отпарную колонну, а аммиак отводят сверху скруббера, см. RU 2162444, С02F 1/04.

Недостатком данного способа является достаточно высокое остаточное содержание сероводорода в потоке аммиака, что приводит к забивке трубопроводов вывода аммиака солями гидросульфида аммония и необходимости проведения дальнейшей доочистки аммиаксодержащего газа от сероводорода перед его использованием или утилизацией.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение непрерывной работы установки очистки технологического конденсата без образования в аппаратах и трубопроводах солей гидросульфида аммония, повышение степени очистки технологического конденсата и снижение содержания сероводорода в потоке аммиака.

Решение указанной задачи обеспечено тем, что способ очистки технологических конденсатов от сероводорода и аммиака, включающий подачу неочищенного технологического конденсата в качестве питания системы колонн, выполненной в виде, по крайней мере, двух последовательно подключенных друг к другу абсорбционно-отпарной и ректификационной колонн, с отводом из этой системы очищенного конденсата, газообразного сероводорода и газовой смеси аммиака с остаточным сероводородом и водой, возврат части очищенного конденсата в абсорбционно-отпарную колонну и подачу газовой смеси на очистку в скруббер с циркуляционным орошением и линиями отвода аммиака сверху скруббера и конденсата в качестве его кубового продукта, из которых последняя подключена к линии подачи неочищенного технологического конденсата в систему колонн, согласно предложенному изобретению очистку в скруббере смеси газов осуществляют в два этапа, на первом из которых осуществляют смешение газовой смеси с очищенным конденсатом, а на втором охлаждают несконденсировавшиеся газы и растворяют содержащийся в них остаточный сероводород в циркулирующем конденсате, при этом скруббер оборудуют дополнительной секцией, причем в дополнительной секции проводят первый этап очистки.

В вариантах осуществления способа дополнительную секцию скруббера выполняют в виде насадки, в качестве орошения которой используют очищенный конденсат, отбираемый из линии отвода очищенного конденсата, при этом ввод конденсата в скруббер расположен между секциями, а ввод очищаемой газовой смеси расположен ниже слоя насадки дополнительной секции; для снижения температуры несконденсировавшихся газов на первом этапе очистки дополнительную секцию скруббера выполняют в виде трубчатого или пластинчатого теплообменника, с использованием в качестве охлаждающего агента холодного очищенного конденсата, отбираемого из линии вывода очищенного конденсата из системы; система колонн дополнительно содержит предварительную отпарную колонну, низ которой подключен к линии отвода очищенного конденсата, а верх к линии питания абсорбционно-отпарной колонны, при этом кубовым продуктом преварительной отпарной колонны отводят очищенный конденсат, а верхним продуктом отводят водный концентрированный конденсат сероводорода и аммиака, причем линия питания предварительной отпарной колонны подключена к линии питания абсорбционно-отпарной колонны.

Техническим результатом является повышение степени очистки технологического конденсата и отходящих газов - сероводорода и аммиака.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:

- на фиг.1 показана принципиальная технологическая схема очистки технологического конденсата по предлагаемому способу;

- на фиг.2 - то же (вариант выполнения);

- на фиг.3 показана схема очистки технологического конденсата с предварительной отпарной колонной (вариант выполнения).

Реализация предложенного способа осуществляется следующим образом.

Питание в виде исходного неочищенного технологического конденсата по линии 1 подается в систему колонн, состоящую из двух последовательно подключенных абсорбционно-отпарной и ректификационной колонн соответственно 2 и 3. По линии 4 из этой системы отбирается газообразный сероводород, по линии 5 выводится балансовое количество очищенного технологического конденсата, по линии 6 выводится аммиак. Сверху ректификационной колонны по линии 7 отводится газовая смесь воды и аммиака с остаточным содержанием сероводорода, которая поступает в двухсекционный скруббер 8. Верхняя секция скруббера оборудована массообменной секцией 9 с циркуляционным орошением, при этом его нижняя секция 10 может быть оборудована насадкой или трубчатым теплообменником, см. фиг.2. В нижней секции скруббера 10 происходит смешение газовой смеси с очищенным конденсатом и частичное растворение сероводорода с аммиаком в воде, что улучшает условия растворения остатков сероводорода в растворе аммиака из газового потока при его прохождении верхней секции 9. По линии 11 из скруббера 8 отводится жидкостной поток, который подается в линию 1.

В варианте способа система колонн может быть выполнена трехколонной с предварительной отпарной колонной 12, низ которой по линии 13 подключен к линии 5 отвода очищенного конденсата, а верх по линии 14 - к линии питания абсорбционно-отпарной колонны 2.

Использование трехколонной схемы позволяет снизить энергетические затраты на разделение, разрушить часть стойких эмульсий, попадающих на очистку в предварительной отпарной колонне и обеспечить стабильную работу системы колонн при попадании эмульсий на очистку в составе технологических конденсатов и периодической подаче технологических конденсатов из отдельных источников.

Очистка технологического конденсата происходит при следующих параметрах технологического режима:

1. Давление, кг/см² (избыточное):

Абсорбционно-отпарная колонна	0,2-8,0
Ректификационная колонна	0,2-3,0
Скруббер	0,2-3,0
Предварительная отпарная колонна	0,2-3,0

2. Температура верха аппаратов, °С:

Абсорбционно-отпарная колонна	35-90
Ректификационная колонна	35-125
Скруббер	35-100
Предварительная отпарная колонна	100-125

Достигается степень очистки технологического конденсата:

от сероводорода:

- до очистки 4000-10000 мг/л,

- после очистки менее 1 мг/л;

от аммиака

- до очистки 4000 -10000 мг/л,

- после очистки менее 10 мг/л.

В качестве газовых продуктов получают:

сероводород с содержанием аммиака не более 0,01 мас.%.

аммиак с содержанием сероводорода не более 0,01 мас.%.

В качестве примеров приводятся установки по очистке технологических конденсатов производительностью 25-80 м³/ч.

Параметры работы основных аппаратов установки представлены в таблицах 1, 2.

Использование предлагаемого способа очистки технологических конденсатов обеспечивает непрерывную работу установки, исключает возможность образования солей на рабочих поверхностях системы, значительно снижает выбросы вредных загрязнений в окружающую среду.

Таблица 1
Пример параметров работы основных аппаратов установки без предварительной отпарной колонны
Абсорбционно-отпарная колонна
Параметр
Давление верха аппарата (изб.)	кг/см2	6,01
Расход холодного питания	м3/ч	12,3
Расход горячего питания	м3/ч	19,2
Расход очищенного технол. конденсата	м3/ч	0,6
Температура:
- ввода холодного питания	°С	41
- ввода горячего питания	°С	126
- ввода очищенного технол. конденсата	°С	39
- верха аппарата	°С	46
- низа аппарата	°С	152
Ректификационная колонна
Параметр
Давление верха аппарата (изб.)	кг/см2	1,47
Расход циркуляционного орошения	м3/ч	26,1
Температура:
- ввода питания	°С	74
- верха аппарата	°С	102
- низа аппарата	°С	128
Скруббер
Параметр
Давление верха аппарата (изб.)	кг/см2	0,98
Расход очищенного технол. конденсата	м3/ч	2,1
Расход циркуляционного орошения	м3/ч	11,2
Температура:
- верха аппарата	°С	45
- низа аппарата	°С	78
Содержание сероводорода и аммиака в сырье и продуктах
Параметр	Содержание, мас.% (мг/л)
сероводород	аммиак	вода
Неочищенный технологический конденсат	(4867)	(3920)
Очищенный технологический конденсат	(1)	(8)
Сероводородсодержащий газ	99,25	0,74	0,01
Аммиаксодержащий газ	0,01	95,40	3,59

Таблица 2
Пример параметров работы основных аппаратов установки с предварительной отпарной колонной
Предварительная отпарная колонна
Параметр
Давление верха аппарата (изб.)	кг/см2	0,35
Расход сырья	м3/ч	27.3
Температура:
- верха аппарата	°С	102
- низа аппарата	°С	106
Абсорбционно-отпарная колонна
Параметр
Давление верха аппарата (изб.)	кг/см2	6,1
Расход холодного питания	м3/ч	7,1
Расход горячего питания	м3/ч	18,2
Расход очищенного технол. конденсата	м3/ч	0,5
Температура:
- ввода холодного питания	°С	38
- ввода горячего питания	°С	120
- ввода очищенного технол. конденсата	°С	44
- верха аппарата	°С	57
- низа аппарата	°С	154
Ректификационная колонна
Параметр
Давление верха аппарата (изб.)	кг/см2	1,54
Расход циркуляционного орошения	м3/ч	34,2
Температура:
- ввода питания	°С	77
- верха аппарата	°С	81
- низа аппарата	°С	129
Скруббер
Параметр
Давление верха аппарата (изб.)	кг/см2	0,24
Расход очищенного технол. конденсата	м3/ч	2,8
Расход циркуляционного орошения	м3/ч	8,3
Температура:
- верха аппарата	°С	51
- низа аппарата	°С	84
Содержание сероводорода и аммиака в сырье и продуктах
Параметр	Содержание, мас.% (мг/л)
сероводород	аммиак	вода
Неочищенный технологический коденсат	(5337)	(6432)
Очищенный технологический конденсат	(0)	(7)
Сероводородсодержащий газ	98,76	1,23	0,01
Аммиаксодержащий газ	0,01	95,33	3,66

1. Способ очистки технологических конденсатов от сероводорода и аммиака, включающий подачу неочищенного технологического конденсата в качестве питания системы колонн, выполненной в виде, по крайней мере, двух последовательно подключенных абсорбционно-отпарной и ректификационной колонн, с отводом из этой системы очищенного конденсата, газообразного сероводорода и газовой смеси аммиака с остаточным сероводородом и водой, возврат части очищенного конденсата в абсорбционно-отпарную колонну и подачу газовой смеси на очистку в скруббер с циркуляционным орошением и линиями отвода аммиака сверху скруббера и конденсата в качестве его кубового продукта, из которых последняя подключена к линии подачи неочищенного технологического конденсата в систему колонн, отличающийся тем, что очистку в скруббере смеси газов осуществляют в два этапа, на первом из которых осуществляют смешение газовой смеси с очищенным конденсатом, а на втором охлаждают несконденсировавшиеся газы и растворяют содержащийся в них остаточный сероводород в циркулирующем конденсате, при этом скруббер оборудуют дополнительной секцией, причем в дополнительной секции проводят первый этап очистки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительную секцию скруббера выполняют в виде насадки, в качестве орошения которой используют очищенный конденсат, отбираемый из линии отвода очищенного конденсата, при этом ввод конденсата в скруббер расположен между секциями, а ввод очищаемой газопаровой смеси расположен ниже слоя насадки дополнительной секции.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для снижения температуры несконденсировавшихся газов на первом этапе очистки дополнительную секцию скруббера выполняют в виде трубчатого или пластинчатого теплообменника, с использованием в качестве охлаждающего агента холодного очищенного конденсата, отбираемого из линии вывода очищенного конденсата из системы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что система колонн дополнительно содержит предварительную отпарную колонну, низ которой подключен к линии отвода очищенного конденсата, а верх - к линии питания абсорбционно-отпарной колонны, при этом кубовым продуктом преварительной отпарной колонны отводят очищенный конденсат, а верхним продуктом отводят концентрированный водный конденсат сероводорода и аммиака, причем линия питания предварительной отпарной колонны подключена к линии питания абсорбционно-отпарной колонны.