CN108640385A - 高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高含硫气田天然气开发及含硫污水处理技术领域，具体涉及一种用于高含H2S污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺。高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，包括PLC控制系统，还包括pH调节装置、预处理装置、负压气提装置和精脱硫装置、氧化再生装置、硫磺分离装置和换热系统。本发明所提供的高含H2S污水负压气提脱硫及含硫尾气净化工艺及装置减少了含硫污水处理的能耗，提高含硫污水中H2S分离效率，可广泛应用于天然气开采及石油开采中含硫污水脱硫处理的应用。

Description

高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺
技术领域
本发明属于高含硫气田天然气开发及含硫污水处理技术领域，具体涉及一种用于高含H2S污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺。
背景技术
高含硫污水脱硫处理工艺可概括为“正压气提-氧化-絮凝沉降三级除硫+回注”工艺,正压气提工艺理论上可以将高含硫污水的中硫从3000mg/L除至300mg/L；氧化除硫可以根据污水性质选择适当的氧化剂作为氧化型除硫剂；沉淀除硫将低含硫污水中的硫除至5mg/L以下。现有工艺基本能满足现有脱硫废水回注标准，但“正压气提-氧化-沉淀三级除硫”工艺需要消耗大量的天然气或氮气以及化学药品，同时还增加了废水的产生量；化学沉淀产生的污泥在焚烧过程中转化为了SO2，易形成酸雨，造成大气污染。
随着环保标准的愈来愈严格，需要发展新的脱硫工艺技术，解决含硫废水回注压力大、回注系统运行维护费用逐高的状况；因此需要研究创造出新设备，以便更好地实现含硫污水脱硫及含硫尾气脱硫净化的工艺装置，实现节能降耗的目的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种用于高含H2S污水负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺，该装置及工艺在保证污水脱硫和含硫尾气净化的前提下尽可能的减少能源消耗，实现硫磺的回收与资源化利用。
本发明的技术方案是：
高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，包括PLC控制系统，还包括pH调节装置、预处理装置、负压气提装置和精脱硫装置、氧化再生装置、硫磺分离装置和换热系统。
所述的pH调节装置的排水口与预处理装置的进热水口通过管道连接，pH调节装置内设置pH计，pH计与PLC控制系统相连，pH调节装置上设置含硫污水进口10。
所述的预处理装置的负压抽气口与负压气提装置的进气口相连接，预处理装置排水口通过排水泵a与精脱硫装置的进水口相连接，排水泵a与PLC控制系统电连接，所述的预处理装置底部设置罗茨风机FB1，罗茨风机FB1与PLC控制系统电连接。
所述的负压气提装置气液混合出口与氧化再生装置的进液口相连，负压气提装置的进气口与精脱硫装置的排气口相连。
所述的氧化再生装置的一个出液口与负压气提装置的进液口相连接，所述的氧化再生装置的进液口与换热系统的进液口相连接，所述的氧化再生装置的另一个出液口通过排水泵e与硫磺分离装置的进液口相连接，排水泵e与PLC控制系统电连接，所述的氧化再生装置的底部设置罗茨风机FB2，罗茨风机FB2与PLC控制系统电连接。
所述的硫磺分离装置的出液口与换热系统的进液口相连接，所述的硫磺分离装置的顶部设置压缩空气进口13，所述的硫磺分离装置底部设置硫磺收集罐，定时收集分离出的硫磺颗粒。
所述的换热系统上端设置冷却水进口14，下端设置冷却水出口，所述的换热系统的出液口同时与硫磺分离装置的进液口连接。
所述的pH调节装置、预处理装置、负压气提装置、精脱硫装置、氧化再生装置和硫磺分离装置的进水口处及排水口处都设置有阀门，所述的PLC控制系统同时与上述各个装置处的污水进水口处的阀门、排水口处的阀门连接。
所述的精脱硫装置的出水口处的污水外排管道上设置排水泵b对经脱硫后的污水进行外输处理，排水泵b与PLC控制系统电连接，所述的精脱硫装置的塔底布置有曝气管。
具体的，所述的pH调节装置为pH调节罐，所述的预处理装置为预处理罐，所述的负压气提装置为负压气提罐，所述的精脱硫装置为精脱硫罐，所述的氧化再生装置为氧化再生罐，所述的硫磺分离装置为硫磺分离罐。
具体的，所述的预处理装置顶部的负压抽气口处设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接；所述的精脱硫装置顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接；所述的硫磺分离装置顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接；所述的氧化再生装置顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接。
具体的，所述的预处理罐的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统相连接。
具体的，所述的精脱硫罐的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统相连接。
具体的，所述的精脱硫罐内上部设置进水喷头，将来自排水泵a的低含硫污水进行雾化，精脱硫罐中部设置填料，将来自预处理罐的低含硫污水进行在填料上均匀分布，实现H2S从水中的分离。
具体的，所述的氧化再生罐内设置脱硫液，所述的脱硫液为螯合铁水溶液，主要成分包括硫酸亚铁、EDTA、氢氧化钠或者碳酸钠、表面活性剂中的一种或者是几种的组合；所述的脱硫液还可为成熟的络合铁或者铁离子脱硫液体。
根据以上所述用于高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置处理含硫污水的工艺，包括如下步骤：
一、pH值调整：来自站场含硫污水进入pH调整装置，pH调整装置内pH计能够在线实时监测污水的pH值，根据pH值数据调整pH调整剂的加注量，以达到H2S分离的最佳pH值条件；
二、预处理：将PH调整装置内的污水调整到PH＝5时，进入预处理装置，通过顶部的喷头，将污水均匀分布在预处理装置内的填料上，实现高效的气液传质，通过预处理装置底部罗茨风机FB1鼓入的空气将H2S从污水中分离出来，H2S可以从2500～3000mg/L降低到500～800mg/L；
三、精脱硫：从预处理装置出来的低含硫(H2S含量500～800mg/L)污水由泵a泵入到精脱硫装置内置喷头进行雾化，并通过塔内设置的填料盘进行水质均化，污水中的H2S被负压气提装置的负压作用力抽吸到氧化再生装置进行氧化，将H2S氧化为单质硫磺，精脱硫装置可以将低含硫污水中的H2S从500～800mg/L降低到5～8mg/L；
四、氧化再生：通过负压气提装置气液混合出口带出的高含H2S(8～15％)气体进入氧化再生装置底部，通过氧化再生装置内的脱硫液将H2S全部转化为单质硫磺颗粒，单质硫化颗粒和脱硫液通过硫磺分离装置进行固液分离，硫磺可以统一收集存放，脱硫液进入所述换热系统进行降温后回到氧化再生装置内进行循环利用。
本发明的有益效果是：该装置集成了污水脱硫和含硫尾气脱硫过程于一体，实现了污水深度脱硫和含硫尾气无害化以及资源化的处理，该装置同时还配置了换热系统，换热系统能够对氧化装置内循环使用的脱硫液进行过程降温处理，有效的保证了脱硫液的脱硫效率，相对传统“正压气提+氧化脱硫+絮凝沉降”等脱硫设备更环保、更安全、更经济；该设备为PLC系统控制，整套设备自动化成都高，可以实现无人值守连续运行，节省了大量的人力资源，降低了劳动强度能够。本发明所提供的高含H2S污水负压气提脱硫及含硫尾气净化工艺及装置减少了含硫污水处理的能耗，提高含硫污水中H2S分离效率，可广泛应用于天然气开采及石油开采中含硫污水脱硫处理的应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
1pH调整装置、2预处理装置换热器、3负压气提装置、4精脱硫装置、5氧化再生装置、6硫磺分离装置、7换热系统、8PLC控制系统、9污水外排管道、10含硫污水进口、11空气补给口、12负压抽气口、13压缩空气进口、14冷却水进口、15冷却水出口。
具体实施方式
如图1所示为一种高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置的结构示意图，包括PLC控制系统8，还包括pH调节装置1、预处理装置2、负压气提装置3和精脱硫装置4、氧化再生装置5、硫磺分离装置6和换热系统7，所述的pH调节装置1为pH调节罐，所述的预处理装置2为预处理罐，所述的负压气提装置3为负压气提罐，所述的精脱硫装置4为精脱硫罐，所述的氧化再生装置5为氧化再生罐，所述的硫磺分离装置6为硫磺分离罐。所述的pH调节罐1、预处理罐2、负压气提罐3、精脱硫罐4、氧化再生罐5和硫磺分离罐6的进水口处及排水口处都设置有阀门，所述的PLC控制系统8同时与上述各个罐处的污水进水口处的阀门、排水口处的阀门连接。所述的pH调节罐1的排水口与预处理罐2的进热水口通过管道连接，pH调节罐1内设置pH计，pH计与PLC控制系统8相连，pH调节罐1上设置含硫污水进口10。
所述的预处理罐2的负压抽气口12与负压气提罐3的进气口相连接。预处理罐2排水口通过排水泵a与精脱硫罐4的进水口相连接，排水泵a与PLC控制系统8电连接，所述的预处理罐2顶部的负压抽气口12处设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统8电连接；所述的预处理罐2的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统8相连接，排水泵a根据磁翻板液位计的液位高低，由远程控制仪表传输给PLC控制系统进行启停控制，所述的预处理装置底部设置罗茨风机FB1，罗茨风机FB1与PLC控制系统电连接。
所述的负压气提罐3气液混合出口与氧化再生罐5的进液口相连，负压气提罐3的进气口与精脱硫罐4的排气口相连，所述的精脱硫罐4顶部设置真空表，可以实时在线监测精脱硫罐4内的真空度，真空表通过信号线与PLC控制系统8电连接，所述的精脱硫罐4的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统8相连接。负压气提罐3的真空度由PLC控制系统8根据检测到的预处理罐2和精脱硫罐4内的真空度平均值来调节。
所述的氧化再生罐5的一个出液口f2与负压气提罐3的进液口相连接，所述的氧化再生罐5的进液口与换热系统7的进液口相连接，所述的氧化再生罐5的另一个出液口f1通过排水泵e与硫磺分离罐6的进液口相连接，排水泵e与PLC控制系统8电连接，所述的氧化再生罐5顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统8电连接，所述的氧化再生罐5内设置脱硫液，所述的脱硫液为螯合铁水溶液，主要成分包括硫酸亚铁、EDTA、氢氧化钠或者碳酸钠、表面活性剂中的一种或者是几种的组合；所述的脱硫液还可为成熟的络合铁或者铁离子脱硫液体。利用脱硫液的氧化性将负压气提罐3出口的含H2S气体进行氧化，将H2S转化为单质硫磺颗粒，脱硫液体和硫磺颗粒通过硫化分离装置进行固液分离，分离后的脱硫液经过换热系统7降温后回到氧化再生罐5系统进行循环利用，分离后的固体硫磺统一收集存放，氧化再生罐5的底部设置罗茨风机FB2，罗茨风机FB2与PLC控制系统8电连接，脱硫液把硫化氢氧化为单质硫后，由罗茨风机FB2鼓入的氧气把脱硫液再生恢复脱硫液的氧化性能。
所述的硫磺分离罐6的出液口与换热系统7的进液口相连接，所述的硫磺分离罐6的顶部设置压缩空气进口13，所述的硫磺分离罐6底部设置硫磺收集罐，定时收集分离出的硫磺颗粒，所述的硫磺分离罐6顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统8电连接。
所述的换热系统7上端设置冷却水进口14，下端设置冷却水出口15，所述的换热系统7的出液口同时与硫磺分离罐6的进液口连接。
所述的精脱硫罐4的出水口处的污水外排管道9上设置排水泵b对经脱硫后的污水进行外输处理，排水泵b与PLC控制系统8电连接。排水泵b根据磁翻板液位计的液位高低，由远程控制仪表传输给PLC控制系统8进行启停控制；所述的精脱硫罐4内上部设置进水喷头，将来自排水泵a的低含硫污水进行雾化，精脱硫罐4中部设置填料，将来自预处理罐2的低含硫污水进行在填料上均匀分布，精脱硫罐4的塔底布置有曝气管，曝气管内引入氮气或者天然气，通过曝气管及负压气提罐3的负压通过气提的方式将硫化氢抽至负压气提罐3进行深度脱硫，进一步将污水中的H2S抽吸到氧化再生罐5进行氧化，实现H2S从水中的分离。
根据以上所述用于含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化罐处理含硫污水的工艺，包括如下步骤：
一、pH值调整：来自站场含硫污水进入pH调整罐1，pH调整罐1内pH计能够在线实时监测污水的pH值，根据pH值数据调整pH调整剂的加注量，以达到H2S分离的最佳pH值条件；
二、预处理：将PH调整罐1内的污水调整到PH＝5时，进入预处理罐2，通过顶部的喷头，将污水均匀分布在预处理罐2内的填料上，实现高效的气液传质，通过预处理罐2底部设置的罗茨风机FB1鼓入的空气将H2S从污水中分离出来，H2S可以从2500～3000mg/L降低到500～800mg/L；
三、精脱硫：从预处理罐2出来的低含硫(H2S含量500～800mg/L)污水由泵a泵入到精脱硫罐4内置喷头进行雾化，并通过塔内设置的填料盘进行水质均化，污水中的H2S被负压气提罐3的负压作用力抽吸到氧化再生罐5进行氧化，将H2S氧化为单质硫磺，精脱硫罐4可以将低含硫污水中的H2S从500～800mg/L降低到5～8mg/L；
四、氧化再生：通过负压气提罐3气液混合出口带出的高含H2S(8～15％)气体进入氧化再生罐5底部，通过氧化再生罐5内的脱硫液将H2S全部转化为单质硫磺颗粒，单质硫化颗粒和脱硫液通过硫磺分离罐6进行固液分离，硫磺分离装置6内设置的微孔滤膜实现脱硫液和硫磺颗粒的分离，硫磺可以统一收集存放，脱硫液进入所述换热系统7进行降温后回到氧化再生罐5内进行循环利用。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，包括PLC控制系统(8)，其特征在于，还包括pH调节装置(1)、预处理装置(2)、负压气提装置(3)和精脱硫装置(4)、氧化再生装置(5)、硫磺分离装置(6)和换热系统(7)；
所述的pH调节装置(1)的排水口与预处理装置(2)的进热水口通过管道连接，pH调节装置(1)内设置pH计，pH计与PLC控制系统(8)相连，pH调节装置(1)上设置含硫污水进口(10)；
所述的预处理装置(2)的负压抽气口12与负压气提装置(3)的进气口相连接，预处理装置(2)排水口通过排水泵a与精脱硫装置(4)的进水口相连接，排水泵a与PLC控制系统(8)电连接，所述的预处理装置(2)的底部设置罗茨风机FB1，罗茨风机FB1与PLC控制系统(8)电连接；
所述的负压气提装置(3)气液混合出口与氧化再生装置(5)的进液口相连，负压气提装置(3)的进气口与精脱硫装置(4)的排气口相连；
所述的氧化再生装置(5)的一个出液口与负压气提装置(3)的进液口相连接，所述的氧化再生装置(5)的进液口与换热系统(7)的进液口相连接，所述的氧化再生装置(5)的另一个出液口通过排水泵e与硫磺分离装置(6)的进液口相连接，排水泵e与PLC控制系统(8)电连接，所述的氧化再生装置(5)的底部设置罗茨风机FB2，罗茨风机FB2与PLC控制系统(8)电连接；
所述的硫磺分离装置(6)的出液口与换热系统(7)的进液口相连接，所述的硫磺分离装置(6)的顶部设置压缩空气进口13，所述的硫磺分离装置(6)底部设置硫磺收集罐，定时收集分离出的硫磺颗粒；
所述的换热系统(7)上端设置冷却水进口(14)，下端设置冷却水出口(15)，所述的换热系统(7)的出液口同时与硫磺分离装置(6)的进液口连接；
所述的pH调节装置(1)、预处理装置(2)、负压气提装置(3)、精脱硫装置(4)、氧化再生装置(5)和硫磺分离装置(6)的进水口处及排水口处都设置有阀门，所述的PLC控制系统(8)同时与上述各个装置处的污水进水口处的阀门、排水口处的阀门连接；
所述的精脱硫装置(4)的出水口处的污水外排管道(9)上设置排水泵b对经脱硫后的污水进行外输处理，排水泵b与PLC控制系统(8)电连接，所述的精脱硫装置(4)的塔底布置有曝气管。
2.根据权利要求1所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的pH调节装置(1)为pH调节罐，所述的预处理装置(2)为预处理罐，所述的负压气提装置(3)为负压气提罐，所述的精脱硫装置(4)为精脱硫罐，所述的氧化再生装置(5)为氧化再生罐，所述的硫磺分离装置(6)为硫磺分离罐。
3.根据权利要求1所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的预处理装置(2)顶部的负压抽气口(12)处设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接；所述的精脱硫装置(4)顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接；所述的硫磺分离装置(6)顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接；所述的氧化再生装置(5)顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接。
4.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的预处理罐(2)的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统(8)相连接。
5.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的精脱硫罐(4)的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统(8)相连接。
6.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的精脱硫罐(4)内上部设置进水喷头，将来自排水泵a的低含硫污水进行雾化，精脱硫罐(4)中部设置填料，将来自预处理罐(2)的低含硫污水进行在填料上均匀分布，实现H2S从水中的分离。
7.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的氧化再生罐(5)内设置脱硫液，所述的脱硫液为螯合铁水溶液，主要成分包括硫酸亚铁、EDTA、氢氧化钠或者碳酸钠、表面活性剂中的一种或者是几种的组合；所述的脱硫液还可为成熟的络合铁或者铁离子脱硫液体。
8.根据以上所述任一权利要求所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置处理含硫污水的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
一、pH值调整：来自站场含硫污水进入pH调整装置(1)，pH调整装置(1)内pH计能够在线实时监测污水的pH值，根据pH值数据调整pH调整剂的加注量，以达到H2S分离的最佳pH值条件；
二、预处理：将PH调整装置(1)内的污水调整到PH＝5时，进入预处理装置(2)，通过顶部的喷头，将污水均匀分布在预处理装置(2)内的填料上，实现高效的气液传质，通过预处理装置(2)底部罗茨风机FB1鼓入的空气将H2S从污水中分离出来，H2S可以从2500～3000mg/L降低到500～800mg/L；
三、精脱硫：从预处理装置(2)出来的低含硫，其中H2S含量为500～800mg/L，污水由泵a泵入到精脱硫装置(4)内置喷头进行雾化，并通过精脱硫装置(4)内设置的填料盘进行水质均化，污水中的H2S被负压气提装置(3)的负压作用力抽吸到氧化再生装置(5)进行氧化，将H2S氧化为单质硫磺，精脱硫装置(4)可以将低含硫污水中的H2S从500～800mg/L降低到5～8mg/L；
四、氧化再生：通过负压气提装置(3)气液混合出口带出的高含硫气体进入氧化再生装置(5)底部，其中H2S含量为8～15％，通过氧化再生装置(5)内的脱硫液将H2S全部转化为单质硫磺颗粒，单质硫化颗粒和脱硫液通过硫磺分离装置(6)进行固液分离，硫磺可以统一收集存放，脱硫液进入所述换热系统(7)进行降温后回到氧化再生装置(5)内进行循环利用。
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