Способ очистки сульфидно-щелочных стоков с получением коллоидной серы Российский патент 2024 года по МПК C02F1/72 C01B17/06 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для очистки сульфидно-щелочных стоков (СЩС).

Наиболее опасными для окружающей среды являются СЩС, которые формируются при улавливании сероводорода раствором щелочи. Высокое содержание сульфидов в таких стоках не позволяет сбрасывать их на биологические очистные сооружения вместе с остальными сточными водами. Поэтому весьма актуальным является полное обезвреживание сульфидных соединений.

Известен способ обезвреживания СЩС (RU 2708005, МПК В01D 1/00, C02F 1/20, опубл. 03.12.2019 г.) карбонизацией СЩС углекислым газом при давлении 4,5 атм в соотношении СО₂: СЩС равным 5-15 м³:1 м³. При этом изобретение позволяет осуществить глубокую очистку СЩС методом отпарки и комплексной обработки газообразным СО₂ до остаточного содержания сульфидов не более 10 мг/л и рН 6,9-9,0 при исходном содержании сульфидов 20 000 мг/л и рН не более 13,5.

Данное изобретение требует сложного технологического оборудования, значительных энергозатрат и не позволяет полностью ликвидировать сульфиды.

Известен способ обезвреживания СЩС в установке безреагентной утилизации (RU 2743436, МПК С02F 1/00, опубл.18.02.2021 г.), использующий кислород воздуха для окисления сернистых соединений в присутствии гетерогенного катализатора. Процесс окисления проводят при повышенных температурах.

Данное изобретение характеризуется сложной технологической схемой и использованием дорогостоящего оборудования. Требуется значительное энергопотребление. Реализуемый на установке способ не позволяет полностью обезвредить сточные воды от сульфидов.

Наиболее близким к предложенному является способ обезвреживания сульфидно-щелочных стоков (RU 2587437, МПК С02F 1/72, С10G 53/14, опубл. 20.06.2016 г.), по которому связывают сульфиды серы в нерастворимый остаток с помощью пероксида водорода в присутствии катализатора.

Данный способ очистки предусматривает применение окислительного катализатора и довольно дорогостоящей перекиси водорода.

Процесс проводят по двухстадийной схеме обезвреживания, является трудоемким с использованием дополнительного оборудования. Степень очистки составляет 92 - 93,0%.

Задачей изобретения является безреагентная и безотходная очистка СЩС с получением коллоидной серы.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки СЩС за счет полного вывода сульфидных соединений с получением увеличенного количества коллоидной серы.

Указанный технический результат достигается способом очистки сульфидно-щелочных стоков с получением коллоидной серы, включающим

окисление сульфидной серы стоков сернистой кислотой концентрацией не менее 10%, причем предварительно определяют массовое количество сульфидов в обрабатываемом объеме стоков, а необходимую для их полного окисления сернистую кислоту определяют исходя из обеспечения в реакционной массе рН 4,0 - 4,5, причем процесс ведут при температуре 40,0 - 45,0 °С.

Ввиду того, что концентрация сульфидов в СЩС имеет не постоянное значение, процесс ведется по строгому контролю рН реакционной среды. Опытным путем установлено, что в указанном диапазоне значений рН под воздействием сернистой кислоты происходит полное окисление сульфидов Na₂S и NaHS с выделением сульфита Na₂SO₃ и коллоидной серы. Причем, дополнительное количество коллоидной серы образуется в процессе реакции из сернистой кислоты.

Образующаяся коллоидная сера выводится из системы в виде мелкодисперсного осадка известными способами: фильтрацией либо центрифугированием. Данный продукт используется в различных областях промышленности. Остающийся в сточных водах после выведения серы сульфит Na₂SO₃ не представляет вреда для экологии.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример №1. Сульфидно-щелочные стоки с рН 11,3-12,6 в объеме 1,0 л, с содержанием сульфидов 22,23 г/л, смешиваются в смесителе с сернистой кислотой H₂SO_3, имеющей концентрацию 11%, в количестве 112,4 г для восстановления сульфидной серы до атомарной с обеспечением в реакционной смеси рН 3,5. Значение рН контролировалось по рН-метру. Температура выдерживалась на уровне 40,0 - 45°С. При соблюдении данных условий сульфиды Na₂S и NaHS при взаимодействии с сернистой кислотой разрушались на 100% с выделением коллоидной серы, но при этом частично NaHS превращался в H₂S по реакции

NaHS+ H₂SO₃ =NaHSO₃ + H₂S↑.

Выделение сероводорода является нежелательным явлением, так как он является ядом для биологической очистки стоков.

Пример №2. Сульфидно-щелочные стоки с рН 11,3-12,6 в объеме 1,0 л, с содержанием сульфидов 22,23 г/л, смешиваются в смесителе с сернистой кислотой H₂SO_3, имеющей концентрацию 11%, в количестве 111,5 г для восстановления сульфидной серы до атомарной с обеспечением в реакционной смеси рН 4,0. Значение рН контролировалось по рН-метру. Температура выдерживалась на уровне 40,0 - 45,0°С. При соблюдении данных условий сульфиды Na₂S и NaHS при взаимодействии с сернистой кислотой разрушались на 100% без образования сероводорода, а сера сульфидов и сернистой кислоты выпадала в коллоидную серу. Такой процесс выгодно отличается от других известных методов получения коллоидной серы.

Пример №3. Сульфидно-щелочные стоки с рН 11,3-12,6 в объеме 1,0 л, с содержанием сульфидов 22,23 г/л, смешиваются в смесителе с сернистой кислотой H₂SO_3, имеющей концентрацию 11%, в количестве 110,2 г для восстановления сульфидной серы до атомарной с обеспечением в реакционной смеси рН 4,5. Значение рН контролировалось по рН-метру. Температура выдерживалась на уровне 40,0 - 45,5°С. При соблюдении данных условий сульфиды Na₂S и NaHS при взаимодействии с сернистой кислотой разрушались на 100% без образования сероводорода, а сера сульфидов и сернистой кислоты выпадала в коллоидную серу.

Пример №4. Сульфидно-щелочные стоки с рН 11,3-12,6 в объеме 1,0 л, с содержанием сульфидов 22,23 г/л, смешиваются в смесителе с сернистой кислотой H₂SO_3, имеющей концентрацию 11%, в количестве 109,5 г для восстановления сульфидной серы до атомарной с обеспечением в реакционной смеси рН 5,5. Значение рН контролировалось по рН-метру. Температура выдерживалась на уровне 40,0 - 45,0°С. При соблюдении данных условий сульфиды Na₂S и NaHS при взаимодействии с сернистой кислотой разрушались не полностью, в СЩС оставались следы сульфидов, которые на биологических очистных сооружениях при смешении с остальными стоками нарушают технологический режим.

При повышении рН более 5,5 содержание сульфидов в сточных водах резко возрастает, поскольку при преобладании щелочной среды сульфиды не до конца разрушаются, так как не успевают полностью окислиться. Добавление излишней сернистой кислоты приводит к выделению вредного газа - сероводорода.

Приведенные примеры подтверждают правильность указанного в сущности изобретения диапазона значений рН в реакционной среде, необходимого для полного окисления в стоках сульфидов под воздействием сернистой кислоты.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет полностью обезвредить сульфидные соединения в СЩС благодаря использованию окислительных свойств сернистой кислоты и получать при этом полезную для промышленности коллоидную серу.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для очистки сульфидно-щелочных стоков (СЩС). Способ включает окисление сульфидной серы стоков сернистой кислотой концентрацией не менее 10%. Предварительно определяют массовое количество сульфидов в обрабатываемом объеме стоков, а необходимую для их полного окисления сернистую кислоту определяют исходя из обеспечения в реакционной массе рН 4,0-4,5. Процесс ведут при температуре 40,0-45,0°С. В результате образуется коллоидная сера. Технический результат: полное обезвреживание сульфидных соединений в СЩС с получением коллоидной серы. 4 пр.

Способ очистки сульфидно-щелочных стоков с получением коллоидной серы, включающий окисление сульфидной серы стоков сернистой кислотой концентрацией не менее 10%, причем предварительно определяют массовое количество сульфидов в обрабатываемом объеме стоков, а необходимую для их полного окисления сернистую кислоту определяют исходя из обеспечения в реакционной массе рН 4,0-4,5, причем процесс ведут при температуре 40,0-45,0°С.