Установка безреагентной утилизации сернисто-щелочных стоков (варианты)
Группа изобретений относится к установкам безреагентной утилизации сернисто-щелочных стоков. Установка включает теплообменник и отпарную колонну с линиями подачи стоков и вывода сернистого газа. В качестве отпарной колонны установлена первая колонна карбонизации. Установка оборудована аппаратом с погружной горелкой, оснащенным линиями ввода стоков и подачи стоков, на которых установлен первый теплообменник, линиями вывода дымового газа, подачи топлива и линией подачи отработанного воздуха, соединенной с линией вывода сернистого газа из первой колонны карбонизации, которая оснащена линией подачи стоков и соединена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен второй теплообменник, с низом реактора окисления с гетерогенным катализатором, а также соединена с линией вывода дымового газа. 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, соединенной с линией вывода дымового газа линией подачи его части, оснащенной холодильником, и оснащенной линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков. Технический результат заключается в безреагентной и безотходной очистке 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 аппаратом с погружной горелкой 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 стоков и вывода сернистого газа, особенностью является то, что в качестве отпарной колонны установлена первая колонна карбонизации, а установка оборудована аппаратом с погружной горелкой, оснащенным линиями ввода стоков и подачи стоков, на которых установлен первый теплообменник, линиями вывода дымового газа, подачи топлива и линией подачи отработанного воздуха, соединенной с линией вывода сернистого газа из первой колонны карбонизации, которая соединена с линией подачи стоков, оснащена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен второй теплообменник и реактор окисления с гетерогенным катализатором, а также соединена с линией вывода дымового газа, 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, соединенной с линией вывода дымового газа линией подачи его части, оснащенной холодильником, и оснащенной линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков. Второй вариант установки 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 отходящих газов, холодильником окисленных стоков, узлом охлаждения окислительного реактора для поддержания оптимальной температуры процесса, устройством для удаления остаточных механических примесей из очищенных стоков (например, фильтром), системой циркуляции промотора окисления, который подают в поток карбонизированных стоков перед реактором и выделяют в сепарационном устройстве, а также линией подачи воздуха при недостатке кислорода для обеспечения устойчивого горения топлива в аппарате с погружной горелкой.
В окислительном 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 промотора окисления могут быть использованы углеводородные фракции. 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 до нетоксичных соединений, за счет чего обеспечить безреагентную и безотходную очистку сернисто-щелочных стоков, а оборудование установки аппаратом с погружной горелкой 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, 2) включает колонны карбонизации 1 и 2, реактор 3, аппарат 4 с погружной горелкой 5, теплообменники 6 и 7, холодильник 8 и сепарационное устройство 9. Пунктиром показано возможное оснащение установки устройством для предварительной очистки стоков 10, вторым холодильником 11, печью дожига 12, фильтром 13, узлом охлаждения 14, линией циркуляции промотора окисления 15 и линией подачи воздуха 16 (в первом варианте).
При работе установки в первом варианте сернисто-щелочные стоки, подаваемые по линии 17, нагревают в теплообменнике 6 и аппарате 4 и по линии 18, после охлаждения в холодильнике 6, подают в колонну 1, где осуществляют первичную карбонизацию стоков, отдувая легкие сернистые соединения частью дымового газа, подаваемой по линии 19 из аппарата 4. Отдутый сернистый газ по линии 20 подают в линию подачи отработанного воздуха 21 или непосредственно в горелку 5 (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. Продукты окисления по линии 25 выводят с верха реактора 3, охлаждают в теплообменнике 7 и разделяют в устройстве 9 на отработанный воздух, который выводят по линии 21 и окисленные стоки, которые подают 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 дымового газа. С верха колонны 2 по линии 28 выводят отходящий газ, а с низа по линии 29 - очищенные стоки. Пунктиром показаны: возможная предварительная очистка сернисто-щелочных стоков в устройстве 10 от мехпримесей и нефтепродуктов, выводимых по линиям 30, охлаждение окисленных стоков в холодильнике 11, дожиг отходящих газов в печи 12, фильтрование очищенных стоков в фильтре 13, охлаждение реактора 3 в помощью узла 14, подача циркулирующего промотора окисления по линии 15 в линию 23 и подпитка воздухом по линии 16 (в первом варианте). Работа второго варианта отличается подачей в горелку 5 сернистого газа по линии 20, а также воздуха по линии 16.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет осуществлять безреагентную и безотходную очистку сернисто-щелочных стоков и может быть использована в промышленности.
1. Установка безреагентной утилизации 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 аппаратом с погружной горелкой, оснащенным линиями ввода стоков и подачи стоков, на которых установлен первый теплообменник, линиями вывода дымового газа, подачи топлива и линией подачи отработанного воздуха, соединенной с линией вывода сернистого газа из первой колонны карбонизации, которая оснащена линией подачи стоков и соединена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен второй теплообменник, с низом реактора окисления с гетерогенным катализатором, а также соединена с линией вывода дымового газа, 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, соединенной с линией вывода дымового газа линией подачи его части, оснащенной холодильником, и оснащенной линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков.
2. Установка безреагентной утилизации 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 аппаратом с погружной горелкой, оснащенным линиями ввода стоков и подачи стоков, на которых установлен первый теплообменник, линиями вывода дымового газа, подачи топлива, воздуха и соединенным линией с линией вывода сернистого газа из первой колонны карбонизации, которая оснащена линией подачи стоков и соединена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен второй теплообменник, с низом реактора окисления с гетерогенным катализатором, а также соединена с линией вывода дымового газа, 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, соединенной с линией вывода дымового газа линией подачи его части, оснащенной холодильником, и оснащенной линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков.
