CN112110566A - 一种污水气提脱硫系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水气提脱硫系统及工艺,污水气提脱硫工艺包括步骤S1：通过pH调节装置将含硫污水的pH调节至4.5～6；具体的含硫污水和氮气一起进入管道混合器，同时pH调节剂药箱2中的pH调节剂通过pH调节剂加药管进入管道混合器1，含硫污水和pH调节剂在管道混合器1中充分混合，将含硫污水的pH值调节至4.5～6，含硫污水中的气体在含硫污水中溶解、电离，以离子的形式存在，并达到电离平衡。通过调节H+的浓度，抑制电离，使硫化物转为气态H2S，在低分压状态下分离出来，当pH值在4.5～6时，脱硫效率可达到95％以上。该系统及工艺脱硫效率高，其不添加药剂，不会产生二次污染及固体污染。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫剂的制备方法领域，具体涉及一种污水气提脱硫系统及工艺。
背景技术
在油气的开采过程中，含硫污水的脱除常采用正压气提。含硫污水经pH 调节装置后进入气提塔，与气提塔底部进入的气提气相遇，气提气对污水中的硫化氢进行气提。气提后的污水从气提塔底部流出，其中部分净化污水流至气提塔重复脱硫，部分净化污水进入加药罐进行二次处理，二次处理达标后外排。含硫气提气从气提塔顶部进入气液分离器，后进行酸气处理。现有技术中受硫化氢在水溶液中的电离平衡以及液相中的H2S分压影响，现有技术的脱硫工艺的脱硫效率低(40％左右)，净处理污水量少，对于高含硫污水必须进行多次循环处理或二次加药处理后才达到排放标准，耗能大、产生固废。另外现有技术脱硫工艺气提气损耗大、工艺复杂、脱硫不彻底，作业环境不安全。
发明内容
本发明提供了一种污水气提脱硫系统及工艺，该系统及工艺脱硫效率高，其不添加药剂，不会产生二次污染及固体污染。
本发明一方面提供了一种污水气提脱硫系统,包括：pH调节装置、气提装置、负压装置；所述pH调节装置与所述气提装置连接；所述负压装置连接所述气提装置的顶部；所述pH调节装置中设有pH调节剂药箱；所述pH调节剂药箱通过pH调节剂加药管连接至管道混合器；所述气提装置的汽提塔上部与所述pH调节装置连接，所述汽提塔下部通过气提气进入管与气提气装置连接；所述负压装置包括包括液环真空泵、气液分离装置、换热器；所述气提装置通过气提气排气管与所述液环真空泵连接；所述液环真空泵通过真空泵排气管与所述气液分离装置连接；所述液环真空泵通过真空泵排液管与所述换热器连接；所述换热器通过低温循环液管连接至所述气液分离装置下部，所述气提塔出口管线的负压管线上设置有“8”字型盲板。
进一步的,所述负压装置还包括工作液供给装置；所述工作液供给装置通过工作液补充管与所述气液分离装置连接。
进一步的，所述气提装置的气体塔底部连接有气提塔排污管。
进一步的，所述气液分离装置顶部连接有含硫气提气排出管和回流管；所述回流管另一端连接至所述液环真空泵入口端；所述含硫气提气排出管另一端连接至酸气脱硫装置。
进一步的，与所述回流管并联设置有一回流旁路。
本发明另一方面一种基于上述污水气提脱硫系统的工艺，包括：步骤S1：通过PH调节装置将含硫污水的pH调节至4.5～6；步骤S2：经步骤S1调节后的含硫污水通过污水入口管进入气提塔，气提气通过气提气进入管从所述气提塔底部进入，气提气与含硫污水混合，气提气将含硫污水中酸气带出，同时气提塔顶部由负压装置进行抽吸，将带有酸气的气提气抽吸出去；在本步骤中气提塔负压值保持在-35±5KPa；在本步骤中从所述气提塔底部进入进入的气提气与进入气提塔(3)中的含硫污水的比例为9～11：1步骤S3：含硫气提气从气提塔顶部进入负压装置，经液环真空泵增压后进入气液分离器处理，从气液分离器顶部进入酸气脱硫装置。
进一步的，步骤S2还包括：去除酸气的含硫污水通过气提塔排污管排除；所述气提塔排污管上设置有液位调节阀。
进一步的，所述步骤3中，液环真空泵中的工作液通过真空泵排液管流入所述换热器降温后通过低温循环液管进入气液分离装置循环利用。
进一步的，所述步骤3中，经液环真空泵增压的部分气提气经含硫气提气排出管进入酸气脱硫装置，另一部分气提气经回流管回流至液环真空泵，用于平衡所述液环真空泵入口压力至-35±5KPa。
进一步的，本发明中控制气提气进入管、pH调节剂加药管、污水入口管、气提塔放空管、气提塔排气管、气提塔排污管、真空泵排气管、回流管、回流旁路、真空泵排液管、真空泵排净管、低温循环液管、含硫气提气排出管、工作液补充管、工作液排出管开关的阀门均连接控制系统，通过控制系统控制器开关。
本发明的脱硫系统及工艺不需要添加絮凝剂等药剂，脱硫效率可达到95％以上，且本发明的脱硫工艺属于物理脱硫，这样不会有固体废物的产生，而且由于没有药剂也不会有二次污染，比较环保，另外不涉及药剂，改善了人员的作业环境，使用本发明的系统及工艺，所使用的气提气较少，且无药剂，节省了资源，本发明的系统及工艺较简单，适合推广使用。本发明的气提效率高，则脱除等量废气所耗的气提气就少，耗气量便是气提气量。现有技术中，一般使用正压气提，受硫化氢电离平衡的控制以及液相中的H2S分压影响，废气气体到一定浓度就气提不出来了，污水还要进行加药除废气。而本发明将正压气提改为负压气提，气提不仅提升了气提效率，而且不需要添加额外的药剂。本发明污水出口管线取消污水二次处理装置，节省了资源。
附图说明
图1为本发明专利的污水气提脱硫系统示意图。
1、管道混合器 2、pH调节剂药箱 3、气提塔
4、液环真空泵 5、换热器 6、气液分离器
7、盲板
1-1气提气进入管 1-2pH调节剂加药管 1-3污水入口管
2-1气提塔放空管 2-2气提塔排气管 2-3气提塔排污管
3-1(及3-1’)真空泵排气管 3-2回流管 3-3回流旁路
3-4真空泵排液管 3-5(及3-5’)真空泵排净管 3-8低温循环液管
3-9含硫气提气排出管 3-10工作液补充管 3-11工作液排出管
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明一方面提供了一种污水气提脱硫系统,包括：pH调节装置、气提装置、负压装置；所述pH调节装置与所述气提装置连接；所述负压装置连接所述气提装置的顶部；所述pH调节装置中设有pH调节剂药箱2；所述pH调节剂药箱2通过pH调节剂加药管1-2连接至管道混合器1，pH调节剂药箱2中的pH调节剂与含硫污水由管道混合器1混合；所述气提装置的汽提塔3上部与所述pH调节装置连接，所述汽提塔3下部通过气提气进入管1-1与气提气装置连接；所述负压装置包括液环真空泵4、气液分离装置6、换热器5；所述气提装置通过气提气排气管2-2与所述液环真空泵4连接；所述液环真空泵4通过真空泵排气管3-1(或3-1’)与所述气液分离装置6连接，为了使真空泵排气能一直正常运行，因此并联设置了2个真空泵排气管，所述液环真空泵4通过真空泵排液管3-4与所述换热器5连接；所述换热器5通过低温循环液管3-8连接至所述气液分离装置6下部。其中环液真空泵4底部连接有用于余液排出的真空泵排净管3-5(或3-5’)，为了使真空泵余液能一直正常运行，因此并联设置了2个真空泵排净管。其中汽提塔3顶部还连接有汽提塔放空管2-1。
进一步的，所述汽提塔3出口管线的负压管线上设置有“8”字型盲板，另外负压管线上还加设了一条检修管线3-12，当装置损坏时，可以方便检修。
进一步的,所述负压装置还包括工作液供给装置；所述工作液供给装置通过工作液补充管3-10与所述气液分离装置6连接。
进一步的，所述气提装置的气体塔3底部连接有气提塔排污管2-3。
进一步的，所述气液分离装置6顶部连接有含硫气提气排出管3-9和回流管3-2；所述回流管3-2另一端连接至所述液环真空泵4入口端；所述含硫气提气排出管3-9另一端连接至酸气脱硫装置。其中，气液分离装置的底部连接有工作液排出管3-11，用于将液体排出。
进一步的，与所述回流管3-2并联设置有一回流旁路3-3，这样即使回流管3-2出现故障，会有回流旁路3-3进行气提气回流，不会影响工作的进程。
进一步的，为了保证脱硫系统运行稳定，本系统中的负压装置设置了并联的两个，有个正常使用的，一个备用的。
本发明另一方面一种基于上述污水气提脱硫系统的工艺，包括：步骤S1：通过pH调节装置将含硫污水的pH调节至4.5～6；具体的含硫污水和氮气一起进入管道混合器，同时pH调节剂药箱2中的pH调节剂通过pH调节剂加药管进入管道混合器1，含硫污水和pH调节剂在管道混合器1中充分混合，将含硫污水的pH值调节至4.5～6，含硫污水中的气体在含硫污水中溶解、电离，以离子的形式存在，并达到电离平衡。通过调节H+的浓度，抑制电离，使硫化物转为气态H2S，在低分压状态下分离出来，当pH值在4.5～6时，脱硫效率可达到95％以上。
步骤S2：经步骤S1调节后的含硫污水通过污水入口管1-3进入气提塔3，气提气通过气提气进入管1-1从所述气提塔底部进入，气提气与含硫污水混合，气提气将含硫污水中酸气带出，同时气提塔顶部由负压装置进行抽吸，将带有酸气的气提气抽吸出去；在本步骤中气提塔负压值保持在-35±5KPa；在密闭容器中，溶解在含硫污水液体中的硫化氢分子与脱离液体表面的硫化氢气体分子保持平衡，根据亨利定律，通过负压装置在含硫污水气提塔中形成负压，降低H2S的饱和溶解度，通过负压抽吸，把从含硫污水中溢出的H2S 及时转移出平衡系统，打破气液两相中H2S的分压平衡，溶解平衡向H2S溢出的方向移动，提高脱硫效率。气提塔3为负压除了降低H2S的饱和溶解度外，还加大了气提气在含硫污水中的鼓泡，加大污水的湍动，提高气提气的利用率。进一步的，步骤S2还包括：去除酸气的含硫污水通过气提塔排污管2-3 排除；所述气提塔排污管2-3上设置有液位调节阀。在本步骤中从所述气提塔底部进入进入的气提气与进入气提塔(3)中的含硫污水的比例为9～11：1。
步骤S3：含硫气提气从气提塔顶部进入负压装置，经液环真空泵4增压后进入气液分离器6处理，从气液分离器顶部进入酸气脱硫装置。本步骤中，液环真空泵4中的工作液通过真空泵排液管3-4流入所述换热器5降温后通过低温循环液管3-8进入气液分离装置6循环利用。另外，经液环真空泵4 增压的部分气提气经含硫气提气排出管进入酸气脱硫装置，剩余部分气提气经回流管3-2回流至液环真空泵4，用于平衡所述液环真空泵4入口压力至-35 ±5KPa，需说明的是，进入酸气脱硫装置的气提气与回流至液环真空泵4的气提气的比例没有固定的比例，让气提气回流至液环真空泵的目的是保证真空泵入口的真空度为-35±5KPa，即流量分配比例是变化的，因为出口压力随温度、气量等等因素影响，是变化的，具体回流气量是由回流管3-2上的压力电动调节阀，自动调节。当工作液循环一定期限后，需做工作液置换，工作液由工作液补充管3-10进入气液分离器，由工作液排出管3-11流出。
对比试验：通过测从气提塔中排出的污水中pH值，间接判断污水中酸气的含量。
在某气田取适量含硫污水(源水)，分三组。第一组1000ml源水，测得 pH值为A1。第二组：取1000ml源水，通入氮气(通气速度8m/s)进行正压气提，气提半小时后，测得从气提塔中排出的污水中的pH值为A2。第三组：取1000ml源水，通入氮气(通气速度8m/s)，同时打开水环真空泵，运行半小时后测得从气提塔中排出的污水中的pH值为A3。试验数据：A1＝7.20 A2＝7.78A3＝8.64。
S2-水解导致污水呈弱碱性，水解方程式为：
H2S脱除导致污水的pH值变大，从数据看出，负压气提的脱除效果明显优于正压气提。
本发明的脱硫系统及工艺不需要添加絮凝剂等药剂，属于物理脱硫，这样不会有固体废物的产生，而且由于没有药剂也不会有二次污染，比较环保，另外不涉及药剂，改善了人员的作业环境，使用本发明的系统及工艺，所使用的气提气较少，且无药剂，节省了资源，本发明的系统及工艺较简单，适合推广使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种污水气提脱硫系统,其特征在于,所述系统包括：pH调节装置、气提装置、负压装置；所述pH调节装置与所述气提装置连接；所述负压装置连接所述气提装置的顶部；所述pH调节装置中设有pH调节剂药箱(2)；所述pH调节剂药箱(2)通过pH调节剂加药管(1-2)连接至管道混合器(1)；所述气提装置的汽提塔(3)上部与所述PH调节装置连接，所述汽提塔(3)下部通过气提气进入管(1-1)与气提气装置连接；所述负压装置包括包括液环真空泵(4)、气液分离装置(6)、换热器(5)；所述气提装置通过气提气排气管(2-2)与所述液环真空泵(4)连接；所述液环真空泵(4)通过真空泵排气管(3-1或3-1’)与所述气液分离装置(6)连接；所述液环真空泵(4)通过真空泵排液管(3-4)与所述换热器(5)连接；所述换热器(5)通过低温循环液管(3-8)连接至所述气液分离装置(6)下部；所述汽提塔(3)出口管线的负压管线上设置有“8”字型盲板。
2.根据权利要求1所述的污水气提脱硫系统,其特征在于,所述负压装置还包括工作液供给装置；所述工作液供给装置通过工作液补充管(3-10)与所述气液分离装置(6)连接。
3.根据权利要求1或2所述的污水气提脱硫系统,其特征在于，所述气提装置的气体塔(3)底部连接有气提塔排污管(2-3)。
4.根据权利要求3所述的污水气提脱硫系统,其特征在于，所述气液分离装置(6)顶部连接有含硫气提气排出管(3-9)和回流管(3-2)；所述回流管(3-2)另一端连接至所述液环真空泵(4)入口端；所述含硫气提气排出管(3-9)另一端连接至酸气脱硫装置。
5.根据权利要求4所述的污水气提脱硫系统,其特征在于，与所述回流管(3-2)并联设置有一回流旁路(3-3)。
6.一种基于权利要求5所述的污水气提脱硫系统的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
步骤S1：通过PH调节装置将含硫污水的pH调节至4.5～6；
步骤S2：经步骤S1调节后的含硫污水通过污水入口管(1-3)进入气提塔(3)，气提气通过气提气进入管(1-1)从所述气提塔底部进入，气提气与含硫污水混合，气提气将含硫污水中酸气带出，同时气提塔顶部由负压装置进行抽吸，将带有酸气的气提气抽吸出去；在本步骤中从所述气提塔底部进入进入的气提气与进入气提塔(3)中的含硫污水的比例为9～11：1；
步骤S3：含硫气提气从气提塔顶部进入负压装置，经液环真空泵(4)增压后进入气液分离器(6)处理，从气液分离器顶部进入酸气脱硫装置。
7.根据权利要求6所述的污水气提脱硫工艺,其特征在于，步骤S2还包括：去除酸气的含硫污水通过气提塔排污管(2-3)排除；所述气提塔排污管(2-3)上设置有液位调节阀。
8.根据权利要求6所述的污水气提脱硫工艺,其特征在于，所述步骤3中，液环真空泵(4)中的工作液通过真空泵排液管(3-4)流入所述换热器(5)降温后通过低温循环液管(3-8)进入气液分离装置(6)循环利用。
9.根据权利要求6所述的污水气提脱硫工艺,其特征在于，所述步骤3中，经液环真空泵(4)增压的部分气提气经含硫气提气排出管进入酸气脱硫装置，另一部分气提气经回流管(3-2)回流至液环真空泵(4)，用于平衡所述液环真空泵(4)入口压力至-35±5KPa。
10.根据权利要求6-9任一所述的污水气提脱硫工艺,其特征在于，所述气提塔(3)负压值一直保持在-35±5KPa。
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2020
- 2020-09-08 CN CN202010931741.7A patent/CN112110566A/zh active Pending
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