УСТАНОВКА БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СЕРНИСТО-ЩЕЛОЧНЫХ СТОКОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК C02F1/72 B01D3/38 

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 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, вывода дымового газа и линией подачи отработанного воздуха, соединенной с линией вывода сернистого газа из первой колонны карбонизации, которая оснащена линией ввода сернисто-щелочных стоков и соединена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен теплообменник, с низом реактора с гетерогенным катализатором окисления, а также соединена с линией вывода газа сепарации, при этом нижняя часть реактора оснащена линией подачи воздуха, а верхняя - линией вывода продуктов окисления, на которой расположен первый холодильник и сепарационное устройство, оснащенное линией подачи отработанного воздуха и соединенное линией подачи окисленных стоков с линией вывода дымового газа, на которой расположен сепаратор с линиями вывода газа и остатка сепарации, на последней расположены теплообменник, второй холодильник и вторая колонна карбонизации, соединенная с линией вывода газа сепарации линией подачи его части, оснащенной третьим холодильником, и оборудованная линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков. 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, узлом доочистки (фильтром) очищенных стоков, 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 (в первом варианте), 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, теплообменник 6, холодильники 7-9 и сепарационное устройство 10. Пунктиром показано возможное оснащение установки устройством для предварительной очистки стоков 11, печью дожига 12, узлом доочистки 13, узлом охлаждения 14, линиями подачи циркулирующего промотора окисления 15 и линией подачи воздуха 16 (в первом варианте).

При работе установки в первом варианте (фиг. 1) сернисто-щелочные стоки по линии 17 подают в колонну 1, где осуществляют первичную карбонизацию стоков, отдувая легкие сернистые соединения частью газа, подаваемой по линии 18 из сепаратора 5. Отдутый сернистый газ по линии 19 подают в линию подачи отработанного воздуха 20 или непосредственно в горелку 4 (не показано), в которую по линии 21 подают также топливо. Карбонизированные стоки выводят с низа колонны 1 по линии 22, нагревают до температуры каталитического окисления в теплообменнике 6 и направляют в низ реактора 3 совместно с воздухом, подаваемым по линии 23. 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 24, охлаждают в холодильнике 7 и разделяют в устройстве 10 на отработанный воздух, который выводят по линии 20 и окисленные стоки, подаваемые по линии 25 в линию вывода дымового газа 26, соединенную с сепаратором 5. Из сепаратора 5 остаток сепарации выводят по линии 27, охлаждают в теплообменнике 6, холодильнике 8 и подают на повторную карбонизацию в верхнюю часть колонны 2, в нижнюю часть которой, после охлаждения в холодильнике 9, по линии 28 подают оставшуюся часть газа сепарации. С верха колонны 2 по линии 29 выводят отходящий газ, а с низа по линии 30 - очищенные стоки. Работа установки по второму варианту (фиг. 2) отличается подачей в горелку 4 воздуха по линии 16 взамен смеси сернистого газа и отработанного воздуха. Пунктиром показана возможная предварительная очистка сернисто-щелочных стоков в устройстве 11 от мехпримесей и нефтепродуктов, выводимых по линиям 31, дожиг отходящего газа в печи 12, доочистка стоков в узле 13, охлаждение реактора 3 с помощью узла 14, подача циркулирующего промотора окисления по линии 15 в линию 22, 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.

Изобретение относится к установкам очистки сернисто-щелочных стоков. Предложено два варианта установки, включающей в обоих вариантах две колонны карбонизации, окислительный реактор с узлом охлаждения, аппарат с погружной горелкой, рекуперативный теплообменник, три холодильника и сепарационное устройство. При работе установки в первом варианте сернисто-щелочные стоки подают в первую колонну карбонизации, где отдувают легкие сернистые соединения частью газа, подаваемой из сепаратора. Полученный сернистый газ совместно с отработанным воздухом и топливом подают в горелку, оснащенную линией вывода дымового газа. Из первой колонны карбонизации выводят карбонизированные стоки, нагревают их в рекуперативном теплообменнике и направляют совместно с воздухом в низ реактора, в котором в присутствии гетерогенного катализатора осуществляют окисление сернистых соединений. Окисленные стоки выводят с верха реактора, охлаждают в первом холодильнике и разделяют в сепарационном устройстве на отработанный воздух и окисленные стоки, подаваемые в линию вывода дымового газа, соединенную с сепаратором, из которого выводят остаток сепарации, охлаждают его в рекуперативном теплообменнике, втором холодильнике и подают в верхнюю часть второй колонны карбонизации, в нижнюю часть которой после охлаждения в третьем 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. 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. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка безреагентной очистки 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, вывода дымового газа и линией подачи отработанного воздуха, соединенной с линией вывода сернистого газа из первой колонны карбонизации, которая оснащена линией ввода сернисто-щелочных стоков и соединена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен теплообменник, с низом реактора с гетерогенным катализатором окисления, а также соединена с линией вывода газа сепарации, при этом нижняя часть реактора оснащена линией подачи воздуха, а верхняя - линией вывода продуктов окисления, на которой расположен первый холодильник и сепарационное устройство, оснащенное линией подачи отработанного воздуха и соединенное линией подачи окисленных стоков с линией вывода дымового газа, на которой расположен сепаратор с линиями вывода газа и остатка сепарации, на последней расположены теплообменник, второй холодильник и вторая колонна карбонизации, соединенная с линией вывода газа сепарации линией подачи его части, оснащенной третьим холодильником, и оборудованная линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков.

2. Установка безреагентной очистки 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, воздуха, вывода дымового газа, соединенной с линией вывода сернистого газа из первой колонны карбонизации, которая оснащена линией ввода сернисто-щелочных стоков и соединена линией подачи карбонизированных стоков, на которой расположен теплообменник, с низом реактора с гетерогенным катализатором окисления, а также соединена с линией вывода газа сепарации, при этом нижняя часть реактора оснащена линией подачи воздуха, а верхняя - линией вывода продуктов окисления, на которой расположен первый холодильник и сепарационное устройство, оснащенное линией вывода отработанного воздуха и соединенное линией подачи окисленных стоков с линией вывода дымового газа, на которой расположен сепаратор с линиями вывода газа и остатка сепарации, на последней расположены теплообменник, второй холодильник и вторая колонна карбонизации, соединенная с линией вывода газа сепарации линией подачи его части, оснащенной третьим холодильником, и оборудованная линиями вывода отходящего газа и очищенных стоков.