CN100548896C - 一种处理含硫化氢和氨酸性污水的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理含硫化氢和氨酸性污水的工艺。含硫化氢和氨的酸性污水与分凝液混合后，分成两路进入汽提塔，其中一路与汽提塔底来的净化水混合后进入汽提塔顶的填料段上部，另一路分别与净化水和侧线气换热至130℃～155℃后，进入汽提塔的第1层塔盘；汽提塔的塔底净化水分成两部分，其中占汽提塔底净化水0～50重量%的一部分与冷原料水混合，剩余部分送至装置外；从汽提塔中部侧线抽出的氨混合气经冷凝分液后，粗氨气出装置，分凝液如上所述与酸性污水混合。本发明可用于含硫污水中硫化氢和氨总浓度大于50000mg/L的场合。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域。特别涉及一种处理含硫化氢和氨酸性污水的工艺。
背景技术
石油炼制、石油化工等工业过程往往会产生含有较多硫化氢和氨的酸性污水。如不适时处理将会严重地污染环境，并使可有效利用的资源流失。目前酸性污水有效的处理方法是采用双塔汽提或带侧线的单塔汽提，如美国专利3,335,071和3,404,072公开的是双塔汽提方法，该方法不仅设备繁杂，投资高，更重要的是能耗特别高。美国专利3,518,167和中国专利90107237.0各自提出了单塔汽提侧线抽出处理酸性污水的方法，通过汽提塔上部来提纯硫化氢，塔的中部来提纯氨气，塔的下部来汽提污水中的硫化氢和氨。这种方法，尤其是中国专利90107237.0较双塔汽提能耗大大降低，但是实际运行中发现，塔内的气相负荷由塔顶至塔底相差明显。这是因为汽提塔的侧部设有抽出口，导致塔内的气相负荷由塔底至塔顶是递减的，在塔底，气相负荷最大，在塔顶，气相负荷最小。由于汽提塔的上下部分直径一样，因而必须增加塔顶的液相喷淋，以保持塔内气液相的接触，来弥补塔顶气相负荷的减小。另外，还发现塔内侧线抽出口上部的汽相负荷，仅为塔内下部汽相负荷的40～60重量％以下。这样塔盘的浮阀的阀孔气速就会太低，造成阀孔动能因素太小，从而影响塔内的分离效果，同时还导致塔侧线抽出口以上的操作温度不稳，影响平稳操作，并且还造成回流量增加，蒸汽用量增大，能耗增加，此专利处理污水的最高浓度约为56000ppm。中国专利98114341.5公开了一种带侧线的单塔汽提处理炼油厂酸性污水的方法，原料污水经汽提塔分离，塔顶提取硫化氢，塔底出净化水，侧线抽出气氨，汽提塔的塔底至侧线抽出口、侧线抽出口至原料水进口、原料水进口至塔顶三部分各采取不同的塔径，其比为1∶0.55～0.7∶0.3～0.4，汽提塔塔底至侧线抽出口、侧线抽出口至原料水进口两部分塔内结构采用塔盘，原料水进口至塔顶部分塔内结构采用填料，使用此方法可以使分离效果改善，能耗进一步降低。
但现有的单塔加压侧线抽出污水汽提工艺对高浓度污水的处理效果不理想，该工艺应用于污水中硫化氢和氨总浓度小于50000mg/L的场合，其净化水可满足硫化氢浓度不大于50mg/L和氨浓度不大于100mg/L的要求。对国内至今已投产的此工艺装置的调查发现，该工艺处理的污水中硫化氢浓度最高为25700mg/L和氨浓度最高为16300mg/L，即硫化氢和氨总浓度最高为42000mg/L。但在加工含硫、含氮量较高的原油时，加氢裂化装置排放污水中硫化氢、氨的含量大幅度增加，硫化氢和氨总浓度远高于42000mg/L。采用现有工艺处理含硫化氢和氨总浓度为50000mg/L的酸性污水时，如含硫化氢浓度32000mg/L，含氨18000mg/L，经模拟计算发现，净化水可满足硫化氢浓度不大于20mg/L和氨浓度不大于50mg/L的要求，但由主汽提塔中间塔盘抽出的侧线气，经过三级冷凝冷却和三级分凝后，得到的粗氨气中氨浓度仅为74体积％，硫化氢浓度为25体积％。氨浓度达不到97体积％以上，不能满足后续装置氨精制系统的进料要求。由于硫化氢组分有相当一部分进入粗氨气中，因此，尽管塔顶酸性气硫化氢浓度大于97重量％，但塔顶硫化氢的回收率仅为73.7％。
发明内容
本发明在于提供一种新的单塔加压侧线抽出污水汽提的工艺，可克服现有技术对高浓度污水处理效果不理想的缺陷，本发明能处理硫化氢和氨总浓度大于50000mg/L的酸性污水，使净化水可满足硫化氢浓度不大于20mg/L和氨浓度不大于50mg/L的要求，本发明汽提塔中部抽出的侧线气，经分凝后可得到氨浓度大于97体积％的粗氨气，塔顶硫化氢回收率大于90％，本发明同样可应用于处理硫化氢和氨总浓度小于50000mg/L的酸性污水，满足上述的净化和回收指标。
本发明所提供的一种新的单塔加压侧线抽出污水汽提工艺，其技术方案是：含硫化氢和氨的酸性污水与分凝液混合后，进入汽提塔，汽提塔包括上部填料段和下部塔盘段，汽提塔顶排出酸性气至硫磺回收装置，氨混合气从汽提塔中部侧线抽出，冷凝分液后去氨精制系统，汽提塔底出净化水。其特征在于：所述酸性污水与分凝液混合后，分成两路进入汽提塔，其中一路为冷原料水，经冷进料调节阀和冷进料冷却器后与汽提塔底来的经冷却和加压后的净化水混合后，温度为5～50℃，作为冷进料进入汽提塔塔顶的填料段上部；另一路为热原料水，经热进料调节阀、一级换热器、一级冷凝冷却器和二级换热器，分别与净化水和侧线气换热至130℃～155℃后，作为热进料进入汽提塔的第1层塔盘；汽提塔的塔底净化水分成两部分，其中占汽提塔底净化水0～50重量％的一部分在净化水进料调节阀控制下，与所述冷原料水混合，剩余部分送至装置外；从汽提塔中部侧线抽出的含氨混合气经冷凝分液后，粗氨气出装置，分凝液如上所述与酸性污水混合。所述冷原料水量与热原料水量重量之比为0.1～1∶1。
本发明所述汽提塔上部填料段和下部塔盘段的塔径之比为0.2～1∶1。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)由于本发明所述工艺处理高含硫化氢和氨酸性污水时，通过汽提塔底出来的净化水与原料水换热后，经过净化水空冷器和净化水冷却器冷却后，与冷进料混合，在净化水进料调节阀的控制下返回汽提塔，这样进入汽提塔的净化水的流量可以得到控制，因而既可应用于酸性污水中硫化氢和氨总浓度小于50000mg/L场合，此时通过净化水调节阀的流量可调节为零，又可应用于酸性污水中硫化氢和氨总浓度大于50000mg/L(最高可达125500mg/L)场合，此时可将最高50重量％的净化水与冷原料水混合，返回汽提塔，从而使其净化水可满足硫化氢浓度不大于20mg/L和氨浓度不大于50mg/L的要求。粗氨气浓度高于97体积％，能满足后续氨精制系统的要求，使含硫污水中氨得到回收。汽提塔顶酸性气硫化氢和二氧化碳总浓度大于97重量％，作为硫磺回收装置的原料回收硫磺。
2)本发明所述工艺能耗较低。如应用于酸性污水中硫化氢和氨总浓度约为35000mg/L的场合，每吨原料污水的蒸汽消耗量约为180kg；应用于含硫污水中硫化氢和氨总浓度约为75300mg/L的场合，每吨原料污水的蒸汽消耗量约为230kg；应用于含硫污水中硫化氢和氨总浓度约为125500mg/L的场合，每吨原料污水的蒸汽单耗约为320kg。
3)本发明工艺可利用现已投产的单塔加压侧线抽出污水汽提装置，不改变此装置中汽提塔的任何结构。它可用于对现已投产的单塔加压侧线抽出污水汽提装置进行改造，使其能应用于含硫污水中硫化氢和氨总浓度大于5000mg/L的场合，改造成本较低。
附图说明
图1是本发明炼油厂处理高含硫化氢和氨酸性水的一种典型工艺原则流程。
图中：1-酸性污水，2-原料污水罐，3-原料水泵，4-冷进料调节阀，5-热进料调节阀，6-净化水循环泵，7-净化水进料调节阀，8-重沸器，9-汽提塔，10-酸性气，11-一级冷凝冷却器，12-二级换热器，13-一级换热器，14-净化水罐，15-净化水泵，16-净化水管线，17-一级分凝器，18-一级分凝液冷却器，19-二级冷凝冷却器，20-二级分凝器，21-二级分凝液冷却器，22-三级冷凝冷却器，23-富氨气氨冷器，24-三级分凝器，25-净化水空冷器，26-净化水冷却器，27-冷进料冷却器，28-粗氨气管线。
具体实施方式
如图1所示，含硫化氢和氨的酸性污水1进入原料污水罐2，与返回的分凝液混合均匀，经原料水泵3加压后按冷原料水量与热原料水量重量之比为0.1～1∶1分为两路进入汽提塔9，汽提塔9分为两段，上部为填料段，下部为塔盘段，塔顶至热进料入口的填料段为吸收段，热进料入口至塔底的塔盘段为汽提段，填料段与塔盘段的塔径之比为0.2～1∶1，其中一路经冷进料调节阀4、冷进料冷却器27后与塔底来的经冷却和加压后的净化水混合后作为冷进料进入汽提塔9的塔顶填料段上部，进塔温度为5～50℃，另一路经热进料调节阀5、一级换热器13、一级冷凝冷却器11和二级换热器12，分别与净化水和侧线气换热至130℃～155℃后，作为热进料进入汽提塔9的第1层塔盘。汽提塔9的塔底用1.0MPa蒸汽通过重沸器8加热汽提，塔顶排出酸性气10至硫磺回收装置，含氨混合气从塔中部侧线抽出，塔底净化水经二级换热器12、一级换热器13、净化水空冷器25和净化水冷却器26冷却至5～55℃后分成两部分，其中占塔底净化水0～50重量％的一部分经净化水循环泵6加压到0.62～2.5MPa，再经净化水进料调节阀7后，与冷原料水混合，剩余部分进入净化水罐14，经净化水泵15加压后经净化水管线16送至装置外，回用于工厂其他装置，也可直接排至含油污水管网。含氨混合气由汽提塔9的第15～19层塔盘抽出，经过一级冷凝冷却器11、一级分凝器17、二级冷凝冷却器19、二级分凝器20、三级冷凝冷却器22、富氨气氨冷器23和三级分凝器24后得到浓度高于97体积％的粗氨气，经粗氨气管线28送至氨精制系统；一级分凝器17和二级分凝器20产生的分凝液分别经过一级分凝液冷却器18和二级分凝液冷却器21后与三级分凝液合并，返回与含硫化氢和氨的酸性污水混合。
本发明汽提塔的具体操作方法，侧线抽出的含氨混合气的冷凝分液方法均为现有技术。
根据本发明图1所示流程，当处理硫化氢和氨总浓度约为35000mg/L的酸性污水时，净化水调入冷进料的量为零，此时在可满足净化水中硫化氢浓度不大于20mg/L和氨浓度不大于50mg/L的条件下，产生的粗氨气中氨的回收率大于90％，汽提塔顶气中硫化氢回收率也大于90％，而每吨原料污水的蒸汽消耗量约为180kg。
当处理硫化氢和氨总浓度约为75300mg/L的酸性污水时，净化水调入冷进料的量占汽提塔底总净化水量17.1重量％，此时在可满足上述净化和回收等各项指标条件下，每吨原料污水的蒸汽消耗量约为230kg。
当处理硫化氢和氨总浓度约为125500mg/L的酸性污水时，净化水调入冷进料的量占汽提塔底净化水量43.3重量％，此时在可满足上述净化和回收等各项指标条件下，每吨原料污水的蒸汽单耗约为320kg。
Claims (2)
1.一种处理含硫化氢和氨酸性污水的工艺，含硫化氢和氨的酸性污水与分凝液在原料污水罐中混合后，进入汽提塔，汽提塔包括上部填料段和下部塔盘段，汽提塔顶排出酸性气至硫磺回收装置，含氨混合气从汽提塔中部侧线抽出，冷凝分液后去氨精制系统，汽提塔底出净化水，其特征在于：所述酸性污水与分凝液混合后，分成两路进入汽提塔，其中一路为冷原料水，经冷进料调节阀和冷进料冷却器后与汽提塔底来的经冷却和加压后的净化水混合后，温度为5～50℃，作为冷进料进入汽提塔塔顶的填料段上部；另一路为热原料水，经热进料调节阀、一级换热器、一级冷凝冷却器和二级换热器，与净化水和侧线气换热至130℃～155℃后，作为热进料进入汽提塔的第1层塔盘；汽提塔的塔底净化水分成两部分，其中占汽提塔底净化水0～50重量％的一部分在净化水进料调节阀控制下，与所述冷原料水混合，剩余部分送至装置外；从汽提塔中部侧线抽出的含氨混合气经冷凝分液后，粗氨气出装置，分凝液如上所述与酸性污水混合；所述冷原料水量与热原料水量重量之比为0.1～1∶1。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述汽提塔上部填料段和下部塔盘段的塔径之比为0.2～1∶1。
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