CN108557978A - 去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于去除碱渣中硫化物的一种常温常压空气催化氧化设备，包括：碱渣缓冲罐、空气催化氧化反应器、沉降罐、清水罐、风机、尾气吸收装置；碱渣缓冲罐连接碱渣提升泵的进液口，碱渣提升泵的出液口连接空气催化氧化反应器的进液口；空气催化反应器底部设置微孔曝气器，风机连接空气催化反应器内微孔曝气器，空气催化氧化反应器顶部连接尾气收集罩，尾气收集罩连接尾气吸收装置，空气催化氧化反应器连接沉降罐，沉降罐的底部连接至空气催化氧化反应器；沉降罐通过第八管线连接清水罐，清水罐通过第九管线连接外输泵，外输泵与外输管线相连。本工艺为常温常压下工艺，无需进行清水稀释预处理，催化剂为一次性投加，可循环利用。

Description

去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备及方法
技术领域
本发明属于油气田地面工程技术领域，具体地，涉及一种用于去除碱渣中硫化物的一种常温常压空气催化氧化设备及方法。
背景技术
目前，国内石油石化行业下游炼化企业针对炼油碱渣脱除碱渣废液中硫化物的方法主要有以下几种：
1、直接处理法，包括深井注入、填埋和焚烧法等；其中以焚烧法为主，优点是流程简便，缺点是能耗大，操作成本高，产生的气体容易对环境造成二次污染。
2、生物处理法，主要是利用生物的新陈代谢作用将水中硫化物等有害物质转变为硫酸盐等无法物质。具有操作简便，投资少的优点。但该方法受水质波动影响大，抗冲击能力差。
3、湿式空气氧化法，主要是在在150℃～350℃高温和0.5MPa～2.0MPa压力下，以空气中的氧气为氧化剂，将水中硫化物和有机物氧化为SO4 2-，CO2和水，处理效率高，氧化彻底，无二次污染。但需要高温高压的操作条件，对设备材质要求高，投资高，能耗大。
4、湿式催化氧化法，主要是在200℃～280℃高温和0.2MPa～0.8MPa压力下，以空气中的氧气为氧化剂，将碱渣废水通过装有高效氧化性能的催化剂反应器，将碱渣中的硫化物氧化成硫酸盐。该工艺处理效率高，氧化彻底，无二次污染。但需要高温高压的操作条件，对设备材质要求高，投资高，能耗大。
5、酸碱中合法，采用调节pH值的方法将水中S2-离子转变为H2S，产生的硫化氢气体送入火炬燃烧，中和处理后的碱渣进入后续水处理系统处理。该工艺简单，操作方便，但中和法存在严重的腐蚀问题。另外，硫化氢燃烧后将会产生大量SO2，引起大气污染问题。
目前，以上技术在使用过程中存在着各种问题。其中，湿式空气氧化法工艺要求高温高压的操作条件，因此对设备材质要求高，能耗高，同时对工人的操作能力要求高，从而造成工程一次性投资高，维护费用高，运行成本高；生化法处理的方法，对进水硫化物浓度有一定的要求，一般要求进水硫化物≤8000mg/L左右，因此，一般在进入生化反应器前需采用清水对碱渣废液进行稀释，清水用量需根据处理量和碱渣废液中硫化物浓度来确定，一般为处理量的2～4倍，同时需要投加硫酸调节碱渣废液pH值至6～9，此过程中将会有大量硫化氢产生。另外，在整个系统运行过程中，需定期向生物反应池内投加营养液。且生化法抗冲击能力差，受进水水质波动影响大，生态系统易波动。
以上方案均应用于炼化企业产生的炼油碱渣的处理，炼油碱渣废液中硫化物浓度一般≤35000mg/L。而本次涉及到的混烃碱洗产生的碱渣废液中硫化物浓度为50000mg/L～90000mg/L，硫化物浓度高，采用生化法时所需稀释水量大，从而引起反应器容器过大；调节pH值时产生的硫化氢气体量大。而采用湿式氧化法同样面临着降低进水硫化物的问题，同时，其运行条件为高温高压，对设备材料的选择也较为苛刻，投资高，运行成本高。另外，根据查阅相关文献，以上方法均未处理过如此高浓度硫化物的碱渣废液。
发明内容
针对混烃碱渣废液高浓度硫化物的特点，同时为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明为处理含高浓度硫化物混烃碱渣废液提供一种处理流程简易，处理成本低的设备及工艺；采用“二氧化锰为主要成分的催化剂+空气催化氧化”的常温常压脱除碱渣废液中硫化物的处理方法，该方法采用二氧化锰为主要成分的催化剂，结合空气曝气工艺，并配套尾气处理系统实现对混烃碱渣废液中高浓度硫化物的去除。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备，包括：碱渣缓冲罐、空气催化氧化反应器、沉降罐、清水罐、风机、尾气吸收装置；其特征在于：碱渣缓冲罐通过第一管线连接碱渣提升泵的进液口，碱渣提升泵的出液口通过第二管线连接空气催化氧化反应器的进液口；空气催化反应器底部设置微孔曝气器，微孔曝气器的数量根据进水硫化物浓度及出水硫化物浓度要求确定；风机通过第三管线连接空气催化反应器内的微孔曝气器，风机通过微孔曝气器向空气催化反应器内鼓入空气，利用空气中的氧气对碱渣中硫化物进行催化氧化；空气催化氧化反应器顶部连接尾气收集罩，尾气收集罩通过第四管线连接尾气吸收装置，空气催化反应过程中产生的尾气通过尾气收集罩进行收集，收集的尾气通过尾气吸收装置对尾气中的有害气体进行吸收；空气催化氧化反应器通过第五管线连接沉降罐，沉降罐的底部通过第六管线连接催化剂回收泵进口，催化剂回收泵出口通过第七管线连接至空气催化氧化反应器；沉降罐通过第八管线连接清水罐，清水罐通过第九管线连接外输泵，外输泵与外输管线相连。
优选地，风机为罗茨风机。
去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化方法，采用上述的去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备，其特征在于：碱渣废液首先进入碱渣缓冲罐进行储存，经碱渣提升泵提升进入空气催化氧化反应器，催化剂投加至空气催化氧化反应器内，催化剂投加量按照处理碱渣废液中硫化物浓度确定；反应完成的标志为催化剂与碱渣废液分层，上清液清澈，沉降性好，且整个碱渣废液的pH值出现明显下降，一般pH值会下降至10～10.5左右；常压反应器上部设置尾气集气罩，收集反应器内尾气，进入到尾气处理系统进行处理，处理达标后排放大气；反应完全后的碱渣废液进入到沉降罐沉降后，沉降罐对随水流出的二氧化锰催化剂进行沉降收集，并通过催化剂回收泵回收至反应器内，避免催化剂流失；经沉降罐处理后的碱渣废液进入到清水罐，通过外输泵提升进入到后续处理系统。
优选地，催化剂为二氧化锰为主要成分的催化剂。
与目前已有碱渣处理技术相比较，本发明有如下优势：
1、本工艺为常温常压下工艺，无需进行清水稀释预处理；
2、 二氧化锰催化剂为一次性投加，可循环利用，反应过程中无需投加其他化学药剂，药剂成本低；
3、主工艺流程简洁，操作管理方便，投资较其他工艺低。
4、整体工艺适应性强，可处理各种浓度硫化物的碱渣废液。
附图说明
图1为去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备示意图；
图中：1、碱渣缓冲罐，2、碱渣提升泵，3、空气催化氧化反应器，4、沉降罐，5、清水罐，6、外输泵，7、罗茨风机，8、尾气收集罩，9、尾气吸收装置，10、催化剂回收泵，21、微孔曝气器。
具体实施方式
如图1所示，去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备，包括：碱渣缓冲罐1、空气催化氧化反应器3、沉降罐4、清水罐5、罗茨风机7、尾气吸收装置9；其中：
碱渣缓冲罐1储存碱渣废液，碱渣缓冲罐1通过第一管线31连接碱渣提升泵2的进液口，碱渣提升泵2的出液口通过第二管线32连接空气催化氧化反应器3的进液口，碱渣废液经碱渣提升泵提升进入空气催化氧化反应器；
空气催化反应器3底部设置微孔曝气器21，微孔曝气器21的数量根据进水硫化物浓度及出水硫化物浓度要求确定，同时考虑到氧气利用率，常压反应器内的水深一般控制在3m左右，催化剂为二氧化锰；罗茨风机7通过第三管线33连接空气催化反应器3内微孔曝气器21；罗茨风机7通过微孔曝气器21向空气催化反应器3内鼓入空气，利用空气中的氧气对碱渣中硫化物进行催化氧化；微孔曝气器21的主要作用是提高空气中氧气的利用率；空气催化氧化反应器3顶部连接尾气收集罩8，尾气收集罩8通过第四管线34连接尾气吸收装置9，空气催化反应过程中产生的尾气(溢出的残留硫化氢气体和二氧化硫气体)通过尾气收集罩8进行收集，收集的尾气通过尾气吸收装置9对尾气中的有害气体进行吸收；尾气吸收装置9主要采用碱液和活性炭吸附的方式对尾气进行吸收。
空气催化氧化反应器3通过第五管线35连接沉降罐4，沉降罐的主要功能是对部分溢流出的二氧化锰催化剂进行沉降收集，沉降罐4的底部通过第六管线36连接催化剂回收泵10进口，催化剂回收泵10出口通过第七管线37连接至空气催化氧化反应器3；催化剂回收泵10主要功能是将沉降罐4底部沉降的二氧化锰催化剂回收输送至空气催化氧化反应器3。
沉降罐4通过第八管线38连接清水罐5，清水罐5通过第九管线39连接外输泵6，外输泵6与外输管线相连。
碱渣废液首先进入碱渣缓冲罐1进行储存，经碱渣提升泵2提升进入空气催化氧化反应器3，催化剂二氧化锰投加至空气催化氧化反应器3内，催化剂投加量按照处理碱渣废液中硫化物浓度确定；反应完成的标志为催化剂与碱渣废液分层，上清液清澈，沉降性好，且整个碱渣废液的pH值出现明显下降，一般pH值会下降至10～10.5左右；常压反应器上部设置尾气集气罩，收集反应器内尾气，进入到尾气处理系统进行处理，处理达标后排放大气；反应完全后的碱渣废液(硫化物浓度≤10mg/L)进入到沉降罐沉降后，沉降罐对随水流出的二氧化锰催化剂进行沉降收集，并通过催化剂回收泵回收至反应器内，避免催化剂流失；经沉降罐处理后的碱渣废液进入到清水罐，通过外输泵提升进入到后续处理系统。
本发明充分发挥了以二氧化锰为主要成分的催化剂的催化作用，利用空气对高浓度碱渣废液中的硫化物进行氧化去除，克服了背景技术中的现有工艺所需的苛刻运行条件，整体工艺流程简洁，操作简便，是一种绿色环保的碱渣废液处理方法。采用该工艺可有效的去除混烃碱渣废液中的硫化物，按照现场运行情况来看，在进水硫化物≤90000mg/L的情况下，出水硫化物检测≤10mg/L。

Claims (4)

1.一种去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备，包括：碱渣缓冲罐、空气催化氧化反应器、沉降罐、清水罐、风机、尾气吸收装置；其特征在于：碱渣缓冲罐通过第一管线连接碱渣提升泵的进液口，碱渣提升泵的出液口通过第二管线连接空气催化氧化反应器的进液口；空气催化反应器底部设置微孔曝气器，微孔曝气器的数量根据进水硫化物浓度及出水硫化物浓度要求确定；风机通过第三管线连接空气催化反应器内的微孔曝气器，风机通过微孔曝气器向空气催化反应器内鼓入空气，利用空气中的氧气对碱渣中硫化物进行催化氧化；空气催化氧化反应器顶部连接尾气收集罩，尾气收集罩通过第四管线连接尾气吸收装置，空气催化反应过程中产生的尾气通过尾气收集罩进行收集，收集的尾气通过尾气吸收装置对尾气中的有害气体进行吸收；空气催化氧化反应器通过第五管线连接沉降罐，沉降罐的底部通过第六管线连接催化剂回收泵进口，催化剂回收泵出口通过第七管线连接至空气催化氧化反应器；沉降罐通过第八管线连接清水罐，清水罐通过第九管线连接外输泵，外输泵与外输管线相连。
2.根据权利要求1所述的去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备，其特征在于，风机为罗茨风机。
3.一种去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化方法，采用权利要求1或2所述的去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化设备，其特征在于：碱渣废液首先进入碱渣缓冲罐进行储存，经碱渣提升泵提升进入空气催化氧化反应器，催化剂投加至空气催化氧化反应器内，催化剂投加量按照处理碱渣废液中硫化物浓度确定；反应完成的标志为催化剂与碱渣废液分层，上清液清澈，沉降性好，且整个碱渣废液的pH值出现明显下降，一般pH值会下降至10～10.5左右；常压反应器上部设置尾气集气罩，收集反应器内尾气，进入到尾气处理系统进行处理，处理达标后排放大气；反应完全后的碱渣废液进入到沉降罐沉降后，沉降罐对随水流出的二氧化锰催化剂进行沉降收集，并通过催化剂回收泵回收至反应器内，避免催化剂流失；经沉降罐处理后的碱渣废液进入到清水罐，通过外输泵提升进入到后续处理系统。
4.根据权利要求3所述的去除碱渣中硫化物的常温常压空气催化氧化方法，其特征在于：催化剂为二氧化锰为主要成分的催化剂。
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