Установка безреагентного обезвреживания сернисто-щелочных стоков (варианты)
Изобретение относится к установкам очистки сернисто-щелочных стоков. Предложено два варианта установки, включающей две колонны карбонизации, окислительный реактор, горелку, сепаратор, два теплообменника, холодильник и сепарационное устройство. При работе первого варианта установки сернисто-щелочные стоки нагревают в первом теплообменнике, смешивают с дымовым газом, подаваемым из горелки, и разделяют в сепараторе на газ, который подают в нижнюю часть первой колонны карбонизации, и остаток, который охлаждают в первом теплообменнике и подают в верхнюю часть первой колонны карбонизации, где осуществляют первичную карбонизацию стоков. Отдутый сернистый газ подают в линию подачи отработанного воздуха или непосредственно в горелку, в которую подают также топливо. Карбонизированные стоки выводят с низа первой колонны карбонизации, нагревают во втором теплообменнике и направляют в низ реактора совместно с воздухом. Окисленные стоки выводят с верха реактора, охлаждают во втором теплообменнике и разделяют на отработанный воздух и окисленные стоки, подаваемые на повторную карбонизацию в верхнюю часть второй колонны карбонизации, в нижнюю часть которой после охлаждения в холодильнике подают оставшуюся часть газа сепарации. С верха второй колонны карбонизации выводят отходящий газ, а с низа - очищенные стоки. Работа второго варианта отличается подачей в горелку сернистого газа взамен отработанного воздуха, а также воздуха. Технический результат – повышение качества очистки сернисто-щелочных стоков. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к установкам очистки сернисто-щелочных стоков, образующихся при щелочной очистке продуктов нефтедобычи, нефтепереработки и в других отраслях промышленности.
Известна установка, используемая в способе обезвреживания сульфидно-щелочных стоков [RU 2587437, опубл. 20.06.2016 г., МПК C02F 1/72, C10G 53/14, C10G 27/12], содержащая механический фильтр, объемный расходомер, насос-дозатор, узел смешения с технической водой, трубчатый реактор каталитического окисления водным раствором пероксида водорода в присутствии гомогенного катализатора и емкостный реактор.
Недостатками известной установки является загрязнение стоков катализатором и использование в качестве окислителя дорогостоящего взрывоопасного реагента - пероксида водорода.
Наиболее близким по технической сущности является способ очистки сульфидно-щелочных стоков [RU 2460692, опубл. 10.09.2012 г., МПК C02F 1/24, C02F 9/14, B01D 3/38, C02F 103/18], осуществляемый на установке, включающей теплообменник нагрева стоков, смесители стоков с углекислым газом и серной кислотой и отпарную (десорбционную) колонну, оснащенную линией вывода сернистого газа с холодильником и сепаратором.
Недостатками данной установки являются использование водяного пара и реагентов (углекислого газа и серной кислоты), а также получение отхода -сернистого газа, требующего дальнейшей утилизации.
Задачей настоящего изобретения является безреагентная и безотходная очистка сернисто-щелочных стоков.
Техническим результатом является безреагентная и безотходная очистка сернисто-щелочных стоков за счет оснащения установки реактором с гетерогенным катализатором окисления, а также горелкой и сепаратором в качестве источника углекислого газа.
Предложено два варианта установки. Технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей теплообменник и отпарную колонну с линиями подачи сернисто-щелочных стоков и вывода сернистого газа, особенностью является то, что в качестве отпарной колонны установлена первая колонна карбонизации, а установка оборудована горелкой, оснащенной линиями подачи топлива и отработанного воздуха, а также линией вывода дымового газа, на которой расположены примыкание линии подачи стоков с первым теплообменником и сепаратор, соединенный линией подачи части газа сепарации и линией подачи остатка сепарации, оборудованной первым теплообменником, с первой колонной карбонизации, которая соединена линией вывода сернистого газа с линией подачи отработанного воздуха, а линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен второй теплообменник, с низом реактора с гетерогенным катализатором окисления, при этом нижняя часть реактора оснащена линией подачи воздуха, а верхняя - линией вывода продуктов окисления, на которой расположены второй теплообменник и сепарационное устройство, оснащенное линией подачи отработанного воздуха и соединенное линией подачи окисленных стоков со второй колонной карбонизации, оснащенной линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков, соединенной с линией подачи газа сепарации линией подачи его части, оборудованной холодильником.
Второй вариант отличается соединением горелки с линией вывода сернистого газа и с линией подачи воздуха.
Установка может быть оснащена устройством для предварительной очистки стоков от мехпримесей и нефтепродуктов, печью дожига отходящего газа, системой циркуляции промотора окисления, который смешивают с карбонизированными стоками перед реактором и выделяют в сепарационном устройстве, линией подачи воздуха при нехватке кислорода для обеспечения устойчивого горения топлива в горелке, а также узлом охлаждения для поддержания оптимальной температуры в реакторе.
В реакторе размещен гетерогенный катализатор окисления сернистых соединений. Колонны карбонизации могут быть оснащены насадочными или тарельчатыми контактными устройствами, а горелка может быть выполнена в виде устройства для каталитического окисления или огневого сжигания топлива. Сепарационное устройство может быть изготовлено, например, в виде двух- или трехфазного сепаратора. Холодильники могут быть выполнены в виде аппаратов воздушного или водяного охлаждения. В качестве хладоагента в узле охлаждения используют или хладоагент со стороны, или часть окисленных стоков, или часть очищенных стоков. Остальные элементы установки могут представлять собой любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Оснащение установки реактором с гетерогенным катализатором окисления позволяет окислить кислородом воздуха гидросульфид-, сульфидионы и меркаптиды щелочных металлов до нетоксичных соединений, за счет чего обеспечить безреагентную и безотходную очистку сернисто-щелочных стоков, а оборудование установки горелкой и сепаратором позволяет получить углекислый газ для первичной карбонизации стоков, осуществляемой в первой колонне карбонизации с получением сернистого газа, далее направляемого на сжигание, и для вторичной карбонизации стоков, осуществляемой во второй колонне карбонизации с целью нейтрализации щелочных стоков со снижением рН до 6,5-8,5.
Предлагаемая установка в обоих вариантах (фиг. 1 и 2) включает колонны карбонизации 1 и 2, реактор 3, горелка 4, сепаратор 5, теплообменники 6 и 7, холодильник 8 и сепарационное устройство 9. Пунктиром показано возможное оснащение установки устройством для предварительной очистки стоков 10, холодильником 11, печью дожига 12, фильтром 13, узлом охлаждения 14, линиями подачи циркулирующего промотора окисления 15 и воздуха 16 (в первом варианте).
При работе первого варианта установки сернисто-щелочные стоки, подаваемые по линии 17, нагревают в теплообменнике 6, смешивают с дымовым газом, подаваемым по линии 18 из горелки 4, и разделяют в сепараторе 5 на газ, который подают в нижнюю часть колонны 1, и остаток, который охлаждают в теплообменнике 6 и по линии 19 подают в верхнюю часть колонны 1, где осуществляют первичную карбонизацию стоков. Отдутый сернистый газ по линии 20 подают в линию подачи отработанного воздуха 21 или непосредственно в горелку 4 (не показано), в которую по линии 22 подают также топливо. Карбонизированные стоки выводят с низа колонны 1 по линии 23, нагревают до температуры каталитического окисления в теплообменнике 7 и направляют в низ реактора 3 совместно с воздухом, подаваемым по линии 24. В реакторе 3 в присутствии гетерогенного катализатора осуществляют окисление сернистых соединений, не отдутых ранее в колонне 1, с получением нетоксичных соединений. Окисленные стоки с верха реактора 3 выводят по линии 25, охлаждают в теплообменнике 7 и разделяют в устройстве 9 на отработанный воздух, который выводят по линии 21 и окисленные стоки, подаваемые по линии 26 на повторную карбонизацию в верхнюю часть колонны 2, в нижнюю часть которой, после охлаждения в холодильнике 8, по линии 27 подают оставшуюся часть газа сепарации. С верха колонны 2 по линии 28 выводят отходящий газ, а с низа по линии 29 - очищенные стоки. Работа второго варианта отличается подачей в горелку 4 сернистого газа по линии 20 взамен отработанного воздуха, а также воздуха по линии 16.
Пунктиром показана возможная предварительная очистка сернисто-щелочных стоков в устройстве 10 от мехпримесей и нефтепродуктов, выводимых по линиям 30, доохлаждение окисленных стоков в холодильнике 11, дожиг отходящего газа в печи 12, фильтрование очищенных стоков в фильтре 13, охлаждение реактора с помощью узла 14, подача циркулирующего промотора окисления по линии 15 в линию 23 и подпитка воздухом по линии 16 (в первом варианте).
Таким образом, предлагаемая установка позволяет осуществлять безреагентную и безотходную очистку сернисто-щелочных стоков и может быть использована в промышленности.
1. Установка безреагентного обезвреживания сернисто-щелочных стоков, включающая теплообменник и отпарную колонну с линиями подачи стоков и вывода сернистого газа, отличающаяся тем, что в качестве отпарной колонны установлена первая колонна карбонизации, а установка оборудована горелкой, оснащенной линиями подачи топлива и отработанного воздуха, а также линией вывода дымового газа, на которой расположены примыкание линии подачи стоков с первым теплообменником и сепаратор, соединенный линией подачи части газа сепарации и линией подачи остатка сепарации, оборудованной первым теплообменником, с первой колонной карбонизации, которая соединена линией вывода сернистого газа с линией подачи отработанного воздуха, а линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен второй теплообменник, с низом реактора с гетерогенным катализатором окисления, при этом нижняя часть реактора оснащена линией подачи воздуха, а верхняя - линией вывода продуктов окисления, на которой расположены второй теплообменник и сепарационное устройство, оснащенное линией подачи отработанного воздуха и соединенное линией подачи окисленных стоков со второй колонной карбонизации, оснащенной линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков, соединенной с линией подачи газа сепарации линией подачи его части, оборудованной холодильником.
2. Установка безреагентного обезвреживания сернисто-щелочных стоков, включающая теплообменник и отпарную колонну с линиями подачи стоков и вывода сернистого газа, отличающаяся тем, что в качестве отпарной колонны установлена первая колонна карбонизации, а установка оборудована горелкой, оснащенной линиями подачи топлива и сернистого газа, а также линией вывода дымового газа, на которой расположены примыкание линии подачи стоков с первым теплообменником и сепаратор, соединенный линией подачи части газа сепарации и линией подачи остатка сепарации, оборудованной первым теплообменником, с первой колонной карбонизации, которая оснащена линией вывода сернистого газа и соединена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен второй теплообменник, с низом реактора с гетерогенным катализатором окисления, при этом нижняя часть реактора оснащена линией подачи воздуха, а верхняя - линией вывода продуктов окисления, на которой расположены второй теплообменник и сепарационное устройство, оснащенное линией вывода отработанного воздуха и соединенное линией подачи окисленных стоков со второй колонной карбонизации, оснащенной линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков, соединенной с линией подачи газа сепарации линией подачи его части, оборудованной холодильником.
