CN1022606C

CN1022606C - 一种带抽出侧线的单塔汽提处理炼油厂酸性污水的方法

Info

Publication number: CN1022606C
Application number: CN 90107237
Authority: CN
Inventors: 王渤洋; 李克夫; 毕道毅
Original assignee: Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1993-11-03
Anticipated expiration: 2005-08-31
Also published as: CN1059291A

Abstract

一种从炼油厂酸性污水中回收硫和氨的带侧线抽出的单塔汽提方法。本发明是以带侧线的汽提塔与三级分凝装置以及结晶一吸附氨精制装置结合，有效地回收酸性污水中的硫和氨，其产品液氨纯度达99.6%。同时能耗低、操作容易，不仅适于处理低浓度酸性污水，也适于处理高浓度酸性污水。

Description

本发明属于炼油厂酸性污水处理技术。

炼油过程中产生的酸性污水中大都含有较多的硫化氢和氨，如不加处理将严重地污染环境，同时浪费资源。因而，这部分污水通常需经过处理以回收硫和氨。目前酸性污水有效的处理方法是采用双塔汽提，如美国专利3，335，071和3，404，072，该法不仅设备繁复，投资高，更重要的是能耗特别高。与本发明相关的是美国专利3，518，167，该专利提出了一种单塔汽提侧线抽出处理酸性污水的方法（见图3）。汽提塔塔顶提取硫化氢，侧线抽出物在保持和塔体同一压力条件下进行变温两级分凝，分凝循环液直接返回塔的侧线抽出口上部，塔顶冷却吸收水用冷却净化水，没有给出两级分凝器的操作条件和氨气纯度，仅注明返回汽提塔综合循环液的组成，塔底出净水。由于分凝器和塔体同压，自由度小，致使分凝器在常温时氨拔出量很小，依然有大量的氨在过程中循环，温度提高时氨气纯度下降，就原料污水的浓度而言，和塔体同压的两级分凝器所具有的适应弹性特别小，难以处理高浓度污水。由于氨的大量循环以及塔顶使用净化水，导致全过程的能耗仍相当高。同时净化水和氨产品的质量也不很理想，特别是该过程处理污水的浓度范围小，不适应高浓度污水的处理。

炼油厂酸性污水经汽提后回收的氨气中尚含有少量的硫化氢和其他杂质（如酚、氰、二氧化碳、水份等），需进一步精制才能制成符合工业液氨质量规范的产品。美国专利3，383，173提供的方法被普遍采用，该方法是用冷的浓氨水在压力下洗去氨气中的大部分硫化氢，如需制备较纯净的氨，尚需用碱液进一步洗涤。即使如此精制的氨气，其硫化氢含量仍在100PPM左右。其主要问题是能耗高、操作复杂、动力设备多、操作费用高，而且过程中产生付产物-碱渣，造成二次污染，尚需进一步处理。

本发明的目的在于，提供一种带侧线抽出的单塔汽提处理炼油厂酸性污水的方法，使其不仅能耗低、具有处理高浓污水能力，且能保证产品液氨和净化水的质量。

概括地说，本发明的方法主要包括：原料污水经汽提塔分离，塔顶提取出硫化氢，塔底出净化水，侧线抽出的物料经过三级变温变压分凝，产生的气氨进入氨精制系统进行精制，得到高质量的工业液氨。汽提塔塔顶用原料污水作冷却吸收水，三级分凝器排出的冷凝水混入原料污水，重新进入汽提塔。氨精制系统包括一个内部装有结晶板的结晶罐、一个装填有活性炭和/或活性氧化铝或其它吸附剂的吸附塔和一个沉降罐，结晶罐用产品液氨作制冷剂，以使H₂S、NH₃结合的产物通过凝华过程而析出。

附图1 描述了本发明的工艺流程。

1、原料污水罐;2、原料污水泵;

3、原料水换热器;4、汽提塔;

5、塔底重沸器;6、一段冷凝器;

7、一段分凝器;8、二段冷凝器;

9、二段分凝器;10、三段冷凝器;

11、三段分凝器;12、氨压缩机;

13、氨冷凝器;14、15、循环液氨冷却器;

16、氨精制系统。

a、硫化氢排出管;b、净化水排出管;

c、备用冷却水管;d、结晶器入口管;

e、液氨罐入口管;f、原料污水管;

附图2描述了本发明的氨精制系统流程。

17、结晶器;18、吸附罐;

19、沉降罐;20、冷却器;

21、液氨贮罐;

g、冲洗水管;h、吹扫蒸汽管;

i、去污水罐管;j、液氨管;

k、备用管。

附图3 是US3518167流程

22、高压脱气罐;23、低压脱气罐;

24、进料贮水罐;25、汽提塔;

26、再沸器;27、28、冷凝器;

l、污水管;m、硫化氢排出管;

n、净化水排出管;p、氨排出管;

q、塔顶冷却水管。

结合附图详细介绍本发明涉及的主要装置、流程及其特征：

汽提塔4（见图1）与普通汽提塔相似，预热的原料污水从塔的上段入塔;塔顶排出硫化氢;高浓度氨蒸汽从塔中部侧线抽出，去分凝和氨精制系统;塔底出净化水，并有一部分净化水经再沸器发生蒸汽后，返回塔内作为汽提蒸汽。所不同的是将一定量的冷的原料污水直接打入汽提塔顶作冷却吸收水。在汽提塔中，由于塔顶硫化氢精馏段的冷却吸收和氨汽提段的强制汽提的双重作用，使氨向塔的中部（侧线抽出口入）集聚，形成一个氨的高浓区。

本发明所用的汽提塔具有15-30块理论板，最好是18-25块理论板，污水进料口位于第10-20块理论板处，最好是13-18块理论板处，侧线出口位于塔的第5-13块理论板处，最好是第7-12块理论板处。用冷的原料污水作塔顶回流控制塔顶温度。来自三级分凝器的循环水混入原料污水，由污水进料口进入汽提塔。汽提塔操作条件见表1。

表1 汽提塔操作条件

部位

塔顶进料口侧线出口塔底

条件

压力一般范围 0.1-1.2 0.1-1.2 0.1-1.2 0.1-1.2

MPa 最佳范围 0.3-0.8 0.3-0.8 0.3-0.8 0.3-0.8

温度一般范围＜80 110-180 120-170 141-200

℃ 最佳范围＜50 130-160 125-145 151-170

侧线抽出的高浓氨蒸汽进入一段冷凝器6，部分冷凝后进入一段分凝器7，浓缩分水，此后依次进入二段冷凝器8、二段分凝器9、三段冷凝器10及三段分凝器11进一步提浓，然后进入氨精制系统16。上述三级分凝产生的冷凝水打入原料污水中循环。所说的三级分凝是在不同温度、压力条件下进行的，一段分凝器在较高温条件下首先将大部分水除去，二段分凝是在中温条件下缓冲，进一步除去水份，三段分凝则是在常温、常压下使大部分硫化氢固定在水相。经过三级分凝后的气氨纯度可达到99%以上。变温变压的三级分凝过程直接关系到氨的拔出量，氨的循环量、氨质量和长期稳定及原料水浓度的弹性范围，并影响全流程的能耗，是本发明的基本特征。

氨精制系统（见图2）主要包括结晶罐17、吸附塔18和沉降罐19等设备。经三级分凝后的气氨虽然纯度可达99%以上，但仍在微量的硫化氢等杂质需要除掉，以生产高质量的氨。结晶罐18的罐体内可设置若干块结晶板，来扩大结晶面积，增加容量。来自三级分凝装置的气氨在结晶罐18的常压低温条件下，95%以上的硫化氢由于生成硫氢化铵而凝华成结晶，附着在结晶罐的结晶板上而被除去。结晶罐18的低温环境可采用注入产品液氨制冷的方法来实现。由于结晶罐18引出的气氨进入吸附塔18，在此，气氨中残存的极微量的硫化氢和其他杂质如酚、氰等组份被吸附剂活性炭或活性氧化铝等吸附去除。结晶罐17和吸附塔18均可再生使用，当精制效率下降时，可切换新的结晶罐，向失效结晶罐内注入工业水溶掉结晶物，冲洗水送至原料污水中再行处理。失效的吸附塔18可用过热蒸汽进行吹扫恢复活性，吹扫尾气送回汽提塔内处理。经过精制的气氨中硫化氢含量小于10PPM。此后的气氨再经过沉降罐19除去机械杂质后由氨压缩机12加压液化即得到产品液氨。

表2 三级冷凝器及结晶罐操作条件

装置

分凝器7 分凝器9 分凝器11 结晶罐17

条件

压力一般范围 0.05-1.20 0.03-1.00 0.01-0.50 常压-0.10

MPa 最佳范围 0.10-0.40 0.10-0.30 0.03-0.10 常压-0.02

温度一般范围 110-160 80-120 20-80 0-20

℃ 最佳范围 120-140 85-105 30-50 3-10

本发明的单塔汽提侧线抽出技术处理酸性污水与现有技术相比，由于采用了变温、变压的三级分凝工艺，大幅度提高了氨拔出量（减少了氨循环量），同时保证了液氨产品质量，并适于处理高浓度酸性污水（综合浓度可达55000PPM）由于采用冷的原料水作塔顶冷却吸收水，使能耗进一步降低，相应地增加了处理量。氨精制系统过程、设备简单，且能直接出产合格产品，无须碱洗，不造成二次污染，能耗低，操作简便。

实例1、2、3、4

在一套具有20块理论板的汽提塔及相应分凝和氨精制系统的工业装置上进行实验，其工艺条件和结果见表3。

表3

实例 1 2 3 4

污水总浓度，PPM 4210 11746 22735 56142

处理水量，吨/时 25.6 19.9 20.8 20.8

塔进料位置，塔板数 16 16 16 16

侧线位置，塔板数 10 10 10 10

塔底压力，MPa 0.56 0.57 0.58 0.61

塔顶温度，℃ 39 37 45 50

进料温度，℃ 149 152 152 148

塔底温度，℃ 162 162 163 164

第一分凝器温度，℃ 126 128 130 125

第一分凝器压力，MPa 0.28 0.40 0.36 0.45

第二分凝器温度，℃ 70 73 82 90

第二分凝器压力，MPa 0.15 0.25 0.30 0.34

第三分凝器温度，℃ 30 40 43 45

第三分凝器压力，MPa 0.10 0.12 0.23 0.25

结晶罐温度，℃ 10 9 6 3

结晶罐压力，MPa 0.05 0.12 0.18 0.25

吸附塔温度，℃ 35 30 30 32

吸附塔压力，MPa 0.02 0.07 0.12 0.20

蒸汽单耗，公斤/吨污水 150 148 154 135

产品质量

塔顶气：H₂S，% 72.4 60.8 61.2 54.6

NH₃，PPM 痕量痕量痕量痕量

CO₂，PPM 24.9 24.1 38.0 44.7

液氨 NH₃，% 99.6

H₂S，PPM 0.6

Claims

1、一种单塔汽提侧线抽出，从炼油厂酸性污水中回收硫和氨的方法，其特征在于由汽提塔4中部抽出的高浓度氨蒸汽经过分凝器7，9，11进行三级变温、变压产生气氨，分凝器7的操作压力0.05-1.2MPa，操作温度110-160℃，分凝器9的操作压力0.03-1.0MPa，操作温度80-120℃，分凝器11的操作压力0.01-0.5MPa，操作温度20-80℃。

2、按照权利要求1的方法，其特征在于最好是分凝器7的操作压力0.1-0.4MPa，操作温度120-140℃，分凝器9的操作压力0.1-0.3MPa，操作温度85-105℃，分凝器11的操作压力0.03-0.1MPa，操作温度30-50℃。

3、按照权利要求1的方法，其特征在于汽提塔4分为三段，塔顶到热进料入口为硫化氢精馏段，热进料入口到侧线抽出口为硫化氢汽提段，侧线抽出口到塔底为氨汽提段，汽提塔4具有15-30块理论板，其进料口开在第10-20块理论板处，优先在第13-18块理论板处，侧线抽出口开在第5-13块理论板处，优先在第7-12块理论板处。

4、按照权利要求1或3的方法，其特征在于汽提塔4的操作条件是：

一般范围最佳范围

温塔顶＜80 ＜50

度进料入口 110-180 130-160

℃ 侧线抽出口 120-170 125-145

塔底 140-200 150-170

压力，MPa 0.1-1.2 0.3-0.8

5、按照权利要求1或3的方法，其特征在于汽提塔4用冷的原料污水作塔顶冷却吸收水。

6、按照权利要求1的方法，其特征在于经三级分凝后得到的气氨进入氨精制系统16，氨精制系统16包括一个带结晶板的低温结晶器和一个填充有活性炭和/或活性氧化铝的吸附器。

7、按照权利要求6的方法，其特征在于低温结晶器的操作压力0-0.1MPa，操作温度0-20℃。