УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЩЕЛОЧНЫХ СТОКОВ

Решение относится к области очистки сернисто-щелочных стоков от сульфидов, образующихся при нефтедобыче, нефтепереработке и других химических производствах.
Известен способ очистки сточных вод от сульфидов окислением последних кислородом воздуха с образованием элементарной серы (пат. РФ №2099292, C02F 1/74, опубл. 20.12997). К недостаткам этого способа можно отнести использование катализаторов, в качестве которых применяют объемные текстильные структуры, а также соли кобальта или марганца, или железные стружки. Кроме того, для окисления используют двадцатикратный объем воздуха.
Известен способ очистки сернисто-щелочных вод от сульфидов путем их обработки хлоридом алюминия с образованием осадка сульфида алюминия (пат. РФ №2078053, C02F 1/58, опубл. 27.04.1997). К недостаткам способа можно отнести использование достаточно дорогостоящей соли - хлорида алюминия и появление в сточной воде примесей в виде хлорид ионов.
В качестве прототипа принята установка очистки сернисто-щелочных стоков (СЩС) производства олефинов пиролизом углеводородов (пат. РФ №13797, C02F 1/58, C02F 9/0), опубл. 27.05.2000). Установка для очистки щелочных стоков содержит сообщенные трубопроводами с насосами, регулировочной и измерительной аппаратурой средства подачи исходного СЩС, промежуточные и конечные накопительные емкости, сепараторы для отделения нефтепродуктов, узел выделения серы. Установка включает узел очистки СЩС от органических загрязнений, состоящий из смесителя-экстрактора, разделительной емкости, емкости сбора экстрагента, резервуар-отстойник с соответствующими насосами и трубопроводами; узел отпарки СЩС, включающий отпарную колонну, четыре теплообменника и емкость-сепаратор с соответствующими насосами и трубопроводами; узел каталитического окисления СЩС кислородом воздуха, состоящий из усреднительной емкости, реактора-окислителя, теплообменника с соответствующими насосами и трубопроводами и емкости для приготовления раствора катализатора; узел нейтрализации, состоящий из нейтрализатора, емкости-усреднителя и емкости для поглощения выделяющихся при нейтрализации кислых газов с соответствующими насосами и трубопроводами. СЩС смешиваются с пиробензином, циркулирующим в системе, для отделения насыщенных органических загрязнений и выделения газообразных продуктов. Газовая фаза отводится на факел. Очищенные СЩС поступают в резервуар-отстойник для отделения углеводородов и далее проходят через отпарную колонну, теплообменники, усредительную емкость, реактор-окислитель, емкость-усреднитель, откуда газовая фаза, содержащая сероводород, поступает в емкость для поглощения выделяющихся при нейтрализации кислых газов. При завышенном содержании сероводорода в упомянутую емкость для поглощения сероводорода периодически подаются отпаренные СЩС из отпарной колонны, которые по мере насыщения сероводородом откачиваются в реактор-окислитель СЩС из емкости-усреднителя и направляются на биологическую очистку.
В прототипе использован реагентный метод очистки щелочных стоков углеводородов, в котором при нейтрализации сернистощелочных стоков происходит взаимодействие щелочи с серной кислотой при котором образуется побочный продукт - сульфат натрия. Для реализации этого метода используется большой расход дорогостоящего продукта - серной кислоты.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решается задача оптимизации аппаратурного оформления технологического процесса очистки щелочных стоков.
Технический результат - возможность выделения элементарной серы, очищенной воды и регенерированной щелочи без использования дополнительных реагентов.
Этот технический результат достигается тем, что в установке для очистки щелочных стоков, содержащей сообщенные трубопроводами с насосами, регулировочной и измерительной аппаратурой, средства подачи исходных СЩС, промежуточные и конечные накопительные емкости, узел очистки, узел выделения серы и узел нейтрализации, в качестве узлов выделения серы и нейтрализации использован электродиализный блок, включающий биополярный электрод и катионнообменную мембрану, разделяющую его на катодную камеру, в которой происходит концентрирование щелочи и анодную камеру, где идет восстановление сульфидов до элементарной серы, при этом отходящие продукты электролиза катодной камеры направляются в емкость для сбора очищенной щелочи, а отходящие продукты анодной камеры в накопительную емкость для элементарной серы, при этом полученные осветленные стоки поступают в накопительную емкость для осветленных стоков из рабочего пространства которой выведены трубопроводы к установке обратноосмотической - для разделения осветленных стоков на концентрат и очищенную воду, которая собирается в накопительную емкость. Узел очистки включает, установленные в технологической последовательности сепаратор для отделения нефтепродуктов от щелочных стоков, накопительную емкость для щелочных стоков установку ультрафильтрации, накопительную емкость дочищенных от нефтепродуктов щелочных стоков, при этом дочищенные от нефтепродуктов щелочные стоки направляются на электродиализный блок. Сепараторы для отделения нефтепродуктов снабжены цепочкой, включающей нутч-фильтр и насосы для отделения тяжелых субстанций от нефтепродуктов. Биполярный электрод с одной стороны представляет нерастворимым анодом, выполненный из платинированного титана, а с другой катод - из титана.
Предлагаемая схема установки позволяет получить элементарную серу, регенерированную щелочь и очищенную воду.
Предлагаемая установка для очистки щелочных стоков приведена на чертеже. Она содержит накопительные емкости 1, 2 для исходных СЩС. Емкости 1, 2 сообщены трубопроводом с сепараторами 3, 4 для отделения нефтепродуктов, содержащихся в стоках, от щелочных стоков. Нефтепродукты собираются в емкость 5 для нефтепродуктов. Тяжелые субстанции (вода и механические примеси) опадают на дно сепаратора 3, 4, образуя осадок и с помощью насоса 6 и нутчфильтра 7 перегружаются в камеру для сбора осадка 8.
После сепараторов установлена накопительная емкость 9 для щелочных стоков, а за ней - установка ультрафильтрации 10, сообщенная трубопроводами с накопительной емкостью 11 доочищенных от нефтепродуктов щелочных стоков и с сепараторами 3, 4. От накопительной емкости 11 отведены трубопроводы с манометрами и датчиками давления к накопительной емкости 12 для осветленных стоков. Накопительная емкость 12 снабжена датчиком сигнализатором уровня рН (на чертеже не показан). Узел выделения серы и узел нейтрализации представлен электродиализным блоком 13, к которому подведена водопроводная вода из магистрали.
Электродиализный блок 13 состоит из биполярного электрода (на чертеже не показан), который с одной стороны представляет нерастворимый анод, выполненный из платинированного титана, а с другой катод, выполненный из титана. Блок 13 разделен катионнобменной мембраной (на чертеже не показана) на катодную камеру 14 и анодную камеру 15. В катодной камере 14 происходит концентрирование щелочи, а в анодной - 15 восстановление сульфидов до элементарной серы. На выходе из катодной 14 камеры установлен концентратомер 16 и емкость 17 для сбора щелочи. Анодная камера 15 сообщена трубопроводом, снабженным насосом 18 и шнекофильтром 19 с накопительной емкостью 20 для элементарной серы. Накопительная емкость 21 для осветленных стоков, из рабочего пространства которой выведены трубопроводы к установке обратноосмотической 22 для разделения осветленных стоков на очищенную воду, которая собирается в накопительную емкость 23 и концентрат, который возвращается в накопительную емкость для осветленных стоков 21. Все узлы снабжены аварийными системами.
Установка работает следующим образом. Щелочные стоки поступают в накопительные емкости 1, 2 и имеют следующий состав:
вода до
92,8% масс
NaOH
1,3-5,0
Na2S
0,1-2,3
Na2CО3
0,3-3,6
Хлорид-ион
0,1-1,9
Нефтепродукты
0,005-0,002
Из накопительных емкостей 1, 2 щелочные стоки поступают в сепараторы 3, 4, где происходит отделение нефтепродуктов, содержащихся в стоках, от щелочных стоков. Нефтепродукты собираются в емкость 5, тяжелые субстанции (вода и механические примеси) опадают на дно сепаратора 3, 4, образуя осадок и с помощью насоса 6 и нутчфильтра 7 поступают в камеру 8 для сбора осадков. Очищенные от нефтепродуктов щелочные стоки поступают в накопительную емкость 9. Из накопительной емкости 9 щелочные стоки поступают в установку ультрафильтрации 10, где происходит тонкая доочистка щелочных стоков от остатков нефтепродуктов. Дочищенные от нефтепродуктов щелочные стоки поступают в злектродиализный блок 13 (до 50% от объема щелочных стоков, поступающих на установку 10). Нефтепродукты, содержащиеся в щелочных стоках, возвращаются в сепаратор 3, 4. В электродиализном блоке 13 происходит концентрирование в катодной камере 14,3% щелочи (NaOH) а в анодной - восстановление сульфидов до элементарной серы. При этом осуществляется постоянный контроль рН.
Щелочной раствор поступает в емкость 17 для сбора щелочи. Сера с помощью насоса 18 и шнекофильтра 19 собирается в накопительную емкость 20 для элементарной серы. Из электродиализного блока 13 осветленные стоки направляются через накопительную емкость 21 для осветленных стоков на установку обратноосмотическую 22., где происходит разделение осветленного потока на фильтрат (очищенная вода) и концентрат. Очищенная вода проходит через накопительную емкость 23 и может использоваться далее. Продукты на выходе установки: щелочь (NaOH) 14,3% масс, сера пастообразная 60% масс.
Достоинство предлагаемой установки для очистки сернисто-щелочных стоков в возвратно-повторном использовании товарного продукта - щелочи (NaOH).
Полученная пастообразная сера является исходным сырьем для производства товарной серы.