УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СЕРНИСТО-ЩЕЛОЧНЫХ СТОКОВ (ВАРИАНТЫ)
SULPHURIC-ALKALINE WASTE PURIFICATION UNIT (VARIANTS)

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 и вывода окисленных стоков, вывода дымового газа, подачи топлива 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 и узлом охлаждения, 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 расположен первый холодильник и сепарационное устройство, оснащенное линией подачи отработанного воздуха и соединенное линией ввода окисленных стоков с аппаратом с погружной горелкой, кроме того, на линии вывода окисленных стоков расположены теплообменник, примыкание линии подачи циркулирующих очищенных стоков после узла охлаждения, второй холодильник и вторая колонна карбонизации, соединенная с линией вывода дымового газа линией подачи его части, оснащенной третьим холодильником, и оснащенная линией вывода отходящего газа и линией вывода очищенных стоков, которая соединена с узлом охлаждения линией подачи циркулирующих 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, узлом доочистки 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 первом варианте).
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. 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-, сульфид-ионы и меркаптиды щелочных металлов 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 включает колонны карбонизации 1 и 2, реактор 3 с узлом охлаждения, аппарат 4 с погружной горелкой 5, теплообменник 6, холодильники 7-9 и сепаратор 10. Пунктиром показано возможное оснащение установки устройством для предварительной очистки стоков 11, печью дожига 12, узлом доочистки 13, линиями подачи промотора окисления 14 и воздуха 15. При работе первого варианта установки (фиг. 1) сернисто-щелочные стоки по линии 16 подают в колонну 1, где осуществляют первичную карбонизацию стоков, отдувая легкие сернистые соединения частью дымового газа, подаваемого по линии 17 из аппарата 4. Отдутый газ по линии 18 подают в линию подачи отработанного воздуха 19 или непосредственно в горелку 5 (не показано), в которую по линии 20 подают топливо. Карбонизированные стоки выводят из колонны 1 по линии 21, нагревают до температуры каталитического окисления в теплообменнике 6 и направляют в низ реактора 3 совместно с воздухом, подаваемым по линии 22. В реакторе 3 в присутствии гетерогенного катализатора происходит окисление не отдутых в колонне 1 сернистых соединений с получением нетоксичных веществ. Окисленные стоки с верха реактора 3 выводят по линии 23, охлаждают в холодильнике 7 и разделяют в сепараторе 10 на отработанный воздух, который выводят по линии 19 и окисленные стоки, подаваемые по линии 24 в аппарат 4. Нагретые окисленные стоки, выводимые из аппарата 4 по линии 25 охлаждают в теплообменнике 6, смешивают с циркулирующей частью очищенных стоков, подаваемых по линии 26, охлаждают в холодильнике 8 и подают на повторную карбонизацию в колонну 2, в которую, после охлаждения в холодильнике 9, по линии 27 подают оставшуюся часть дымового газа. Из колонны 2 по линии 28 выводят отходящий газ, а по линии 29 - очищенные стоки, часть которых по линии 26 направляют в качестве циркулирующего хладоагента в узел охлаждения реактора 3. Работа второго варианта (фиг. 2) отличается тем, что отработанный воздух сбрасывают по линии 19 из сепаратора 10, а отдутый газ по линии 18 подают непосредственно в горелку вместе с воздухом, подаваемым по линии 15. Пунктиром показана возможная предварительная очистка сернисто-щелочных стоков в устройстве 11 от мехпримесей и нефтепродуктов, выводимых по линиям 30, дожиг отходящих газов в печи 12, доочистка стоков в узле 13, подача циркулирующего промотора окисления по линии 14 в линию 21 и подпитка воздухом по линии 15 в варианте 1.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет осуществлять безреагентную и безотходную очистку сернисто-щелочных стоков и может быть использована в промышленности.