CN102557300A - 一种用于液化气碱渣脱硫及中和的装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于液化气碱渣脱硫及中和的装置及处理方法，所述装置包括碱渣氧化脱硫碳化中和塔，碱渣氧化脱硫碳化中和塔由隔板分为氧化脱硫区和碳化中和区；采用全相接触微泡氧化技术，将碱渣中硫化钠和硫醇钠含量氧化降低至10ppm以下，同时采用多级全相接触微泡碳化技术，将碱渣中氢氧化钠完全碳化中和为碳酸氢钠，将残留的硫化钠、硫醇钠及二硫化物进一步降低至1ppm以下，产生的废水pH降低至8-9、COD降低至1000mg/L以下。本发明的有益效果为：工艺简单，降低碱渣处理成本，碱渣处理效果好，环保经济。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于液化气碱渣脱硫及中和的装置及处理方法。
背景技术
液化石油气（简称液化气，英文缩写LPG）主要由炼油厂催化装置、焦化装置、常减压装置、重整装置、轻烃回收装置等生产。焦化液化气总硫含量一般在20000mg/m3以上，经过胺洗脱硫化氢后，其硫醇含量仍然高达3000 mg/m3以上。其它装置产液化气总硫一般在5000 mg/m3左右，经过胺洗脱硫化氢后，其硫醇含量一般在300-800 mg/m3范围。目前国内炼油厂要求作气分原料的液化气总硫不高于20ppm，更苛刻的要求不高于10ppm，作民用的液化气要求总硫不高于343 mg/m3。因此，各类装置生产的液化气都必须经过胺洗脱硫化氢和碱洗脱硫醇两个过程。
胺洗后液化气仍然夹带有不超过20ppm的硫化氢，操作不稳定时硫化氢含量则会更高，在液化气碱洗脱硫醇时硫化氢与氢氧化钠反应生成硫化钠，而硫化钠在碱液氧化再生条件下较缓慢地生成硫代硫酸钠和硫酸钠，不能再生重新得到氢氧化钠，对脱硫醇剂碱是永久性损耗，为保护脱硫醇剂碱的使用周期，传统液化气脱硫醇装置一般设计有预碱洗脱硫化氢，同时会有少量硫醇被脱除。因此液化气脱硫醇装置碱渣排放60-80%以上都来源于预碱洗。预碱洗后液化气仍可能有微量的硫化氢，同时脱硫醇剂碱氧化时因空气中有少量二氧化碳，生成碳酸钠也会消耗氢氧化钠，特别要提到的是，目前国内大部分炼厂仍然采用传规填料塔对脱硫醇后碱液进行氧化，无法分离氧化生成的二硫化物，而随着二硫化物在碱液中的累积升高，将引导产品液化气总硫随之升高，为保证产品液化气总硫合格，因此脱硫醇剂碱也需要定期排放。根据调查，每处理1万吨催化液化气，排放碱渣20-40吨；每处理1万吨焦化液化气，排放碱渣50-100吨。
根据2008-2010年国内炼油企业实际原油加工量测算，液化气年产量超过2000万吨。对液化气脱硫醇的碱渣进行保守测算，全国液化气脱硫醇的碱渣排放量约6-10万吨。目前炼厂采用较多的碱渣处理方法有浓硫醇中和、炼厂酸性污水中和、高温湿式氧化、锻烧回收苛性钠或碳酸氢钠等，也有专业回收代处理碱渣的单位，碱渣处理费约2000-5000元/吨。因此，国内每年在液化气脱硫醇碱渣的处理上投入的人力和经费是相当惊人的。另外，上述碱渣处理技术普遍存在有恶臭有毒尾气排放、碱渣处理不彻底、处理费用高的问题。因此目前急需一种环境友好、二次污染物排放少、处理成本低的环保节能工艺对现有技术进行技术升级或产品替代。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于液化气碱渣脱硫及中和的装置及处理方法，弥补了现有技术中的不足之处。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种用于液化气碱渣脱硫及中和的装置，包括碱渣氧化脱硫碳化中和塔，碱渣氧化脱硫碳化中和塔顶部连接有尾气排放管，碱渣氧化脱硫碳化中和塔由隔板分为氧化脱硫区和碳化中和区；氧化脱硫区底部连接有碱渣进料管，氧化脱硫区内设有催化剂固定床和位于催化剂固定床下方的气体分布器一，气体分布器一连接有压缩空气管；所述碳化中和区底部连接有废液排放管，碳化中和区内设有液体分配器、气体分布器二和气体分布器三，气体分布器二位于气体分布器三的上方，液体分配器位于气体分布器二的上方，液体分配器连接有工业废水管，气体分布器二连接有压缩二氧化碳管一，气体分布器三连接有压缩二氧化碳管二。
利用上述的用于液化气碱渣脱硫及中和的装置处理液化气碱渣脱硫及中和的方法，包括以下步骤：
1）将预处理碱渣以设计流量通过碱渣进料管进入碱渣氧化脱硫碳化中和塔的氧化脱硫区，压缩空气通过气体分布器一分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡在碱渣相中以0.005-0.05m/s的线速度上升，制备催化剂固定床，以一定比例加入化学稳定剂，碱渣中硫化钠氧化生成硫代硫酸钠和硫酸钠，硫醇钠氧化生成氢氧化钠和二硫化物，在大风量尾气气浮及吹脱作用下，生成的二硫化物随尾气排放管送去尾气脱硫设施脱硫处理后，就地放空；
2）氧化后碱渣溢过碱渣氧化脱硫碳化中和塔内隔板，流到碳化中和区，通过碳化中和区上层的工业废水管和液体分配器注入工业废水对碱渣进行稀释，稀释倍数根据碱渣中氢氧化钠浓度计算确定；
3）压缩二氧化碳通过碳化中和区中层的气体分布器二分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡以0.01-0.1m/s的线速度在稀释后碱渣中上升，二氧化碳与碱渣流动方式为逆向，碱渣与大量的细小气泡充分接触，碱渣中氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠溶解在废液中，碱渣中残留的硫化钠、硫醇钠分别与二氧化碳反应生成碳酸氢钠和硫化氢、硫醇，生成的微量的硫化氢、硫醇随尾气带走；
4）压缩二氧化碳通过碳化中和区下层的气体分布器三分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡以0.01-0.1m/s的线速度在步骤3）碳化后的碱渣中上升，将碱渣残留的氢氧化钠完全碳化生成碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解在废液中，废液通过碳化中和区底部的废液排放管排放去生化塘。
所述步骤1）中的预处理碱渣包括液化气脱硫预碱洗碱渣和液化气脱硫醇含催化剂碱渣；进入氧化脱硫区的碱渣要求加热至30-70℃，最佳氧化脱硫温度为50-65℃，碱渣在氧化脱硫区以0.001-0.01m/s的线速度上升，停留时间达到5-8小时。
本发明的有益效果为：采用全相接触微泡氧化技术，将碱渣中硫化钠和硫醇钠含量氧化降低至10ppm以下，同时氧化催化剂固定在活性炭床层，制备固定床时催化剂中以一定比例加入化学稳定剂A，减少催化剂流失及损耗，降低碱渣处理成本；采用多级全相接触微泡碳化技术，将碱渣中氢氧化钠完全碳化中和为碳酸氢钠，将残留的硫化钠、硫醇钠及二硫化物进一步降低至1ppm以下，产生的废水pH降低至8-9、COD降低至1000mg/L以下；具有工艺简单、碱渣处理效果好、环保经济的特点。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的用于液化气碱渣脱硫及中和的装置结构示意图。
图中：
1、碱渣氧化脱硫碳化中和塔；2、尾气排放管；3、隔板；4、氧化脱硫区；5、碳化中和区；6、碱渣进料管；7、催化剂固定床；8、气体分布器一；9、压缩空气管；10、废液排放管；11、液体分配器；12、气体分布器二；13、气体分布器三；14、工业废水管；15、压缩二氧化碳管一；16、压缩二氧化碳管二。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例所述的用于液化气碱渣脱硫及中和的装置，包括碱渣氧化脱硫碳化中和塔1，碱渣氧化脱硫碳化中和塔1顶部连接有尾气排放管2，碱渣氧化脱硫碳化中和塔1由隔板3分为氧化脱硫区4和碳化中和区5；氧化脱硫区4底部连接有碱渣进料管6，氧化脱硫区4内设有催化剂固定床7和位于催化剂固定床7下方的气体分布器一8，气体分布器一8连接有压缩空气管9；所述碳化中和区5底部连接有废液排放管10，碳化中和区5内设有液体分配器11、气体分布器二12和气体分布器三13，气体分布器二12位于气体分布器三13的上方，液体分配器11位于气体分布器二12的上方，液体分配器11连接有工业废水管14，气体分布器二12连接有压缩二氧化碳管一15，气体分布器三13连接有压缩二氧化碳管二16。其中气体分布器一8、气体分布器二12、和气体分布器三13均采用专利号为ZL 2009 2 0117879.2所公开的技术。
利用本发明实施例所述的用于液化气碱渣脱硫及中和的装置处理液化气碱渣脱硫及中和的方法，包括以下步骤：
1）将预处理碱渣以设计流量通过碱渣进料管6进入碱渣氧化脱硫碳化中和塔1的氧化脱硫区4，压缩空气通过气体分布器一8分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡在碱渣相中以0.005-0.05m/s的线速度上升，制备催化剂固定床，加入常规的化学稳定剂，预处理碱渣包括液化气脱硫预碱洗碱渣和液化气脱硫醇含催化剂碱渣，进入氧化脱硫区4的碱渣要求加热至30-70℃，最佳氧化脱硫温度为50-65℃，碱渣在氧化脱硫区4以0.001-0.01m/s的线速度上升，停留时间达到5-8小时，碱渣中硫化钠氧化生成硫代硫酸钠和硫酸钠，硫醇钠氧化生成氢氧化钠和二硫化物，在大风量尾气气浮及吹脱作用下，生成的二硫化物随尾气排放管2送去尾气脱硫设施脱硫处理后，就地放空；
2）氧化后碱渣溢过碱渣氧化脱硫碳化中和塔1内隔板3，流到碳化中和区5，通过碳化中和区5上层的工业废水管14和液体分配器11注入工业废水对碱渣进行稀释，稀释倍数根据碱渣中氢氧化钠浓度计算确定；
3）压缩二氧化碳通过碳化中和区5中层的气体分布器二12分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡以0.01-0.1m/s的线速度在稀释后碱渣中上升，二氧化碳与碱渣流动方式为逆向，碱渣与大量的细小气泡充分接触，碱渣中氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠溶解在废液中，碱渣中残留的硫化钠、硫醇钠分别与二氧化碳反应生成碳酸氢钠和硫化氢、硫醇，生成的微量的硫化氢、硫醇随尾气带走；
4）压缩二氧化碳通过碳化中和区4下层的气体分布器三13（专利号为ZL 2009 2 0117879.2）分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡以0.01-0.1m/s的线速度在步骤3）碳化后的碱渣中上升，将碱渣残留的氢氧化钠完全碳化生成碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解在废液中，废液通过碳化中和区5底部的废液排放管10排放去生化塘。
应用实例
某炼油厂一套3000吨/年处理能力的本发明所述的液化气碱渣氧化脱硫及中和的装置，运行情况如下：
碱渣来源：液化气脱硫醇碱渣；碱渣处理能力：600Kg/h；碱渣组成：氢氧化钠浓度4.1%wt、硫化钠浓度1.0%wt、硫代硫酸钠及硫酸钠浓度4.5%wt、硫醇钠浓度0.2%wt、COD3-5万mg/L；主要设备规格：碱渣氧化脱硫碳化中和塔Φ1800×10000(mm)；工艺操作参数：碱渣温度55-60℃、氧化空气流量100Nm3/h、工业废水流量1800Kg/h、一级碳化二氧化碳流量20 Nm3/h、二级碳化二氧化碳流量7-10 Nm3/h、固定催化剂每6-8个月再生一次；装置运行结果：碱渣处理后形成废水pH值=8、COD在500-800mg/L范围；碳渣处理成本约450元（二氧化碳为外购工业品，1000元/吨）。
Claims (3)
1.一种用于液化气碱渣脱硫及中和的装置，包括碱渣氧化脱硫碳化中和塔（1），碱渣氧化脱硫碳化中和塔（1）顶部连接有尾气排放管（2），其特征在于：碱渣氧化脱硫碳化中和塔（1）由隔板（3）分为氧化脱硫区（4）和碳化中和区（5）；氧化脱硫区（4）底部连接有碱渣进料管（6），氧化脱硫区（4）内设有催化剂固定床（7）和位于催化剂固定床（7）下方的气体分布器一（8），气体分布器一（8）连接有压缩空气管（9）；所述碳化中和区（5）底部连接有废液排放管（10），碳化中和区（5）内设有液体分配器（11）、气体分布器二（12）和气体分布器三（13），气体分布器二（12）位于气体分布器三（13）的上方，液体分配器（11）位于气体分布器二（12）的上方，液体分配器（11）连接工业废水管（14），气体分布器二（12）连接压缩二氧化碳管一（15），气体分布器三（13）连接压缩二氧化碳管二（16）。
2.一种利用权利要求1所述的装置处理液化气碱渣脱硫及中和的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）将预处理碱渣以设计流量通过碱渣进料管进入碱渣氧化脱硫碳化中和塔的氧化脱硫区，压缩空气通过气体分布器一分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡在碱渣相中以0.005-0.05m/s的线速度上升，制备催化剂固定床，以一定比例加入化学稳定剂，碱渣中硫化钠氧化生成硫代硫酸钠和硫酸钠，硫醇钠氧化生成氢氧化钠和二硫化物，在大风量尾气气浮及吹脱作用下，生成的二硫化物随尾气排放管送去尾气脱硫设施脱硫处理后，就地放空；
2）氧化后碱渣溢过碱渣氧化脱硫碳化中和塔内隔板，流到碳化中和区，通过碳化中和区上层的工业废水管和液体分配器注入工业废水对碱渣进行稀释，稀释倍数根据碱渣中氢氧化钠浓度计算确定；
3）压缩二氧化碳通过碳化中和区中层的气体分布器二分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡以0.01-0.1m/s的线速度在稀释后碱渣中上升，二氧化碳与碱渣流动方式为逆向，碱渣与大量的细小气泡充分接触，碱渣中氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠溶解在废液中，碱渣中残留的硫化钠、硫醇钠分别与二氧化碳反应生成碳酸氢钠和硫化氢、硫醇，生成的微量的硫化氢、硫醇随尾气带走；
4）压缩二氧化碳通过碳化中和区下层的气体分布器三分散成1-3mm直径的微小气泡，气泡以0.01-0.1m/s的线速度在步骤3）碳化后的碱渣中上升，将碱渣残留的氢氧化钠完全碳化生成碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解在废液中，废液通过碳化中和区底部的废液排放管排放去生化塘。
3.根据权利要求2所述的用于液化气碱渣脱硫及中和的方法，其特征在于：所述步骤1）中的预处理碱渣包括液化气脱硫预碱洗碱渣和液化气脱硫醇含催化剂碱渣；进入氧化脱硫区的碱渣要求加热至30-70℃，最佳氧化脱硫温度为50-65℃，碱渣在氧化脱硫区以0.001-0.01m/s的线速度上升，停留时间达到5-8小时。
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