CN211733963U

CN211733963U - 一种乙烯脱硫废水的处理系统

Info

Publication number: CN211733963U
Application number: CN201922335113.8U
Authority: CN
Inventors: 张志炳; 周政; 张锋; 李磊; 孟为民; 王宝荣; 杨高东; 罗华勋; 杨国强; 田洪舟; 曹宇
Original assignee: Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2029-12-23

Abstract

本实用新型提供了一种乙烯脱硫废水的处理系统。该处理系统包括：依次连接的碱洗塔、废水换热器、废水加热器、氧化反应装置，废水换热器上设置有物料进口、物料出口、热源进口以及热源出口，碱洗塔上设置有碱液循环管线；氧化反应装置出来的氧化水从所述热源进口进入废水换热器中，热源出口连接有成品罐，碱液循环管线连接有脱硫废水支管，脱硫废水支管与所述物料进口连接，物料出口连接废水加热器；氧化反应装置内双侧壁对称设置有微界面发生器。本实用新型的处理系统通过布设了微界面发生器后，提高反应相界面的接触，不需要使用催化剂、或者少添加催化剂也能获得良好的废水处理效果，实现了能耗低，节约成本的效果。

Description

一种乙烯脱硫废水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及乙烯脱硫废水处理领域，具体而言，涉及一种乙烯脱硫废水的处理系统。

背景技术

乙烯是石油化工的主要代表产品，在石油化工中具有很重要的地位。乙烯产量的增加，能够带动和促进三大合成材料和其他有机材料的增加，可以说，乙烯产量是衡量一个国家石油化工工业水平的主要标志。所以国家大力发展乙烯工业，但随之而来的就是各种环境问题，乙烯生产过程中，就会必不可少的产生一些废水废气等。

在乙烯装置的生产运行中，由于洗涤脱除裂解过程中产生的各种酸性气体会产生大量的废碱液，而废碱液的主要成分为硫化物、残存的氢氧化钠和黄油，由于其成分复杂，处理难度大，经常给下游的污水处理厂造成冲击，影响污水排放标准，是困扰乙烯装置的老大难问题。

目前，对各种废碱液的处理，国内外生产厂家大多采用湿式氧化技术。最近，吉林乙烯装置投产时，采用湿式氧化法处理碱洗塔脱硫废液，与生产装置同时投产。流程简单，效果良好，脱硫率达90％以上。这一方法是以聚酞菁钴为催化剂，空气为氧化剂，将来自碱洗塔的含硫废水中的硫醇钠和硫化纳分别氧化为二硫化物RSSR和Na₂S₂O₃，主要条件空气：废液＝100:1(体积)；催化剂用量5ppm/m³废液，常温常压，接触时间3-5小时，经处理后，废水含硫量由4-5g/l降至0.5g/l以下，汇入厂污水站后为lmg/1以下，达到国家排放标准。

上述湿式氧化处理过程中，通过采用了催化剂后，虽然操作温度和压力不高，基本可以实现在常温常压下操作，但是采用了催化剂后本身成本比较高，后续反应结束后，还要考虑催化剂的后续回收、处理的问题，操作非常不便，无形之中多增加了很多后续工作。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种乙烯脱硫废水的处理系统，该处理系统通过布设微界面发生器后，提高了两相之间的传质效果，该微界面发生器可以将气泡打碎成微米级别的气泡，从而增加气相与液相之间的相界面积，使得氧气可以与乙烯脱硫废水更好的融合形成气液乳化物，提高氧化反应效率，同时由于乙烯脱硫废水中的氧气被打碎成小气泡后，气体体积变小，从而减缓了气泡上浮的浮力，使得氧气在乙烯脱硫废水中停留的时间更长，进一步提高反应效率，增加了反应相界面的传质效果。

同时，通过采用了微界面发生器后，整个处理系统不需要采用催化剂，就可以实现常温常压操作，不采用催化剂不仅节约了成本，还免去了催化剂需要后续回收、处理，造成二次污染的问题的出现，整个处理方法操作更为简便快捷，操作流程也相应的简化许多。

本实用新型的第二目的在于提供一种采用上述处理系统进行乙烯脱硫废水的处理方法，该处理方法操作简便、操作条件更加温和，能耗低，处理后的乙烯脱硫废水中，有害物去除率可达99％左右，值得广泛推广应用。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种用于处理乙烯脱硫废水的废水处理系统，包括：依次连接的碱洗塔、废水换热器、废水加热器、氧化反应装置，所述废水换热器上设置有物料进口、物料出口、热源进口以及热源出口，所述碱洗塔上设置有碱液循环管线；

所述氧化反应装置出来的氧化水从所述热源进口进入所述废水换热器中，所述热源出口连接有成品罐，所述碱液循环管线连接有脱硫废水支管，所述脱硫废水支管与所述物料进口连接，所述物料出口连接所述废水加热器；

所述氧化反应装置内双侧壁对称设置有微界面发生器，所述微界面发生器用于分散破碎气体成气泡，所述氧化反应装置的底璧上设置有进气口，所述进气口与所述微界面发生器通过管道连接；

所述氧化反应装置包括依次连接的一级氧化反应器、二级氧化反应器，所述一级氧化反应器氧化处理后的氧化水继续进入所述二级氧化反应器进行氧化处理。

本实用新型所需处理的乙烯废碱液中含有高浓度的硫化钠、硫氢化钠、硫醇盐与硫代硫酸盐、酚类等物质。与此同时，在碱洗过程中裂解气中烃类聚合物进入废液，在废液表面还会存在一层黄色的油状物，以油包水型的乳状液存在，这些废液目前主要采用湿式氧化技术进行处理，但是在湿式氧化处理过程中，采用了催化剂后，虽然操作温度和压力不高，基本可以实现在常温常压下操作，但是采用了催化剂后本身成本比较高，后续反应结束后，还要考虑催化剂的后续回收、处理的问题，操作非常不便，无形之中多增加了很多后续工作。

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种专门针对乙烯脱硫废水处理的处理系统，该处理系统通过在氧化反应装置底部设置有微界面发生器，将进入氧化反应装置的空气或氧气打碎分散成气泡，使得气泡与废水形成气液乳化物，从而增加了气体与废水之间的相界面积，进一步提高了反应效率，增加了反应相界面的传质效果后，使得氧气尽可能的多融入到废水中，这样在常温常压的条件下也能保证良好的处理效果，不需要采用催化剂，或者为了保证更优的处理效果，也可少添加一些催化剂，可充分降低传统工艺采用催化剂的量，根据实际操作工况可自由选择添加或不添加催化剂。

优选地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器。

优选地，所述氧化反应装置内的底部设置有微界面发生器，所述微界面发生器的个数为3个，每个所述微界面发生器均与所述进气口连通，这样既可以兼顾到成本，又能保证传质效果。其中两个微界面发生器设置底部侧壁对称的位置上，通过对冲已达到更优的传质效果，另外一个微界面发生器设置在氧化反应装置的最底部。

本领域所属技术人员可以理解的是，本实用新型所采用的微界面发生器可实现在多相反应介质进入反应器之前，将多相反应介质中的气相和/或液相在微界面发生器中通过机械微结构和/或湍流微结构，以预设作用方式破碎成直径为微米级别的微气泡和/或微液滴，以增大反应过程中气相和/或液相与液相和/或固相之间的相界传质面积，提高各反应相之间的传质效率，在预设温度和/或预设压强范围内强化多相反应。

该微界面发生器可用于气-液、液-液、液-固、气-液-液、气-液-固以及液-液-固等多相反应介质进行的反应，其具体结构可根据流经介质的不同进行自由选择，关于其具体结构以及具体功能作用之前的专利、文献中也有相应的记载，在此不做额外赘述。同时，也可以根据实际工程需要，对本系统中的氧化反应装置的高度、长度、直径、废水流速等因素对进气口的数量和位置进行调整，以达到更好地供气效果，提高氧化降解率。

本实用新型的微界面发生器通过内设管道的方式将其设置在氧化反应装置内中下部的位置，管道可以起到固定支撑微界面发生器的作用，每个微界面发生器都与一个支管连接，然后所有支管汇总到一个总管，总管再与进气口连接，这样设计微界面发生器的位置，可以使得分散打碎后的气体与液体更好的实现两相之间的传质。

本实用新型的氧化反应装置包括了两级氧化反应器，每一级的氧化反应器的结构是一致的，均在反应器内的下部设置有微界面发生器，两级氧化反应器内的微界面发生器均通过进气口与空压装置连接。通过设置两级氧化反应器以强化废水的处理效果。

另外，在本实用新型的方案中，先将乙烯脱硫废水经过废水换热器、废水加热器进行加热后，再进入氧化反应装置中，经过了氧化反应装置反应后的氧化水温度通常比较高，为了充分利用这部分热量，可以将其通入废水换热器中对待处理的乙烯脱硫废水进行加热。从氧化反应装置出来的氧化水还会含有一部分氧气，因此先经过气液分离罐将气液分离后，再将氧化水回用到废水换热器中进行换热。

为了回收乙烯脱硫废水中的资源、降低乙烯脱硫废水的湿式氧化难度、提高废水的COD去除率，最好在湿式氧化之前先对乙烯脱硫废水进行预处理，所述预处理包括增设脱水机等预处理手段，当然根据实际的工况对于其他的一些预处理方式也可以采用。

因此，在本实用新型乙烯脱硫废水的处理系统中，还包括了脱水机，所述脱水机与所述碱洗塔连接；

优选地，所述碱洗塔与所述脱水机之间设置有用于运输脱硫废水的原水泵。

优选地，所述废水换热器与所述脱水机的连接管道上设置有输送泵。

本实用新型的脱水机优选为真空皮带脱水机，真空皮带脱水机是通过真空抽吸浆液达到脱水的目的，浆液被送入真空皮带脱水机的滤布上，滤布是通过一条重型橡胶皮带传送的，此橡胶皮带上横向开有凹槽且中间开有通孔以使液体能够吸入真空箱。滤液和空气同时被抽送到真空总管，真空滤液收集管中滤液进入气液分离器进行气水分离，气液分离器顶部出口与真空泵相连，气体出真空泵抽走。分离后的滤液由气液分离器底部出口进入滤液接收水箱。浆液经真空抽吸经过成形区、冲洗区和干燥区形成合格的滤饼，在卸料区送入卸料槽由转运皮带机送入仓库。

优选地，所述氧化反应装置的侧上部设置有氧化水出口，所述氧化水出口通过管道与热源进口连接。

优选地，所述处理系统还包括空压装置，所述空压装置与所述进气口连通，经过空压装置压缩的空气或压缩的氧气通过进气口进入微界面发生器进行分散打碎。从空压装置来的压缩空气或氧气最好先在换热器中加热，再进入到微界面发生器中。

本实用新型的处理系统中可根据实际需要在相应的连接管道上设置泵体。

本实用新型的乙烯脱硫废水的处理系统处理能力高，经过该处理系统处理后，能保证在比较低的能耗条件下，拥有比较高的处理效果，有害物去除率可达99％左右。

除此之外，本实用新型还提供了一种乙烯脱硫废水的处理方法，包括如下步骤：

从碱洗塔出来的乙烯脱硫废水经过加热后进入氧化反应装置中，同时在氧化反应装置中通入压缩空气或压缩氧气，发生氧化反应；

进入所述氧化反应装置的压缩空气或压缩氧气先通过微界面发生器进行分散破碎；

本实用新型的乙烯脱硫废水的处理方法操作简便、操作条件更加温和，能耗低，处理后的乙烯脱硫废水中，有害物、COD去除率可达99％，减少了工业废物的排放，更加环保，值得广泛推广应用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型乙烯脱硫废水的处理系统通过布设了微界面发生器后，提高了两相之间的传质效果，该微界面发生器可以将气泡打碎成微米级别的气泡，从而增加气相与液相之间的相界面积，使得氧气可以与乙烯脱硫废水更好的融合形成气液乳化物，提高氧化反应效率；

(2)本实用新型的废水处理系统中，通过采用了两级氧化反应器，以加强废水的处理效果；

(3)本实用新型的废水处理系统，结构简单，三废少，实现了氧气的充分回收利用，占地面积小；

(4)本实用新型的废水处理系统通过布设微界面发生器提高了两相之间的传质效果，降低了能耗以及生产成本，显著提高了氧化反应效率；

(5)本实用新型的处理系统不需要采用催化剂，就可以实现常温常压操作，不采用催化剂不仅节约了成本，还免去了催化剂需要后续回收、处理，造成二次污染的问题的出现，整个处理方法操作更为简便快捷，操作流程也相应的简化许多。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的乙烯脱硫废水的处理系统的结构示意图。

附图说明：

10-碱洗塔； 11-碱液循环管线；

12-碱液循环泵； 13-脱硫废水支管；

20-脱水机； 30-原水泵；

40-废水换热器； 41-物料进口；

42-物料出口； 43-热源进口；

44-热源出口； 50-废水加热器；

60-二级氧化反应器； 61-氧化水出口；

62-微界面发生器； 63-进气口；

64-空压装置； 65-放空口；

70-一级氧化反应器； 80-输送泵；

90-成品罐； 100-缓冲罐；

110-气液分离罐。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更加清晰的对本实用新型中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例

参阅图1所示，为本实用新型实施例一的乙烯脱硫废水的处理系统，其包括了依次连接的碱洗塔10、废水换热器40、废水加热器50、氧化反应装置以及空压装置74。

其中，废水换热器40上分别有物料进口41、物料出口42、热源进口43以及热源出口44，碱洗塔上设置有碱液循环管线11，碱液循环管线11上设置有碱液循环泵12，碱液以喷淋的形式在碱液塔10中对酸性气体进行脱硫处理，当碱洗液达到饱和时，形成了废液需要进行处理时，则从碱液循环管线11上连接出来的脱硫废水支管13输送以进行湿式氧化处理，脱硫废水支管13与物料进口41连接，氧化反应装置出来的氧化水从所述热源进口43进入所述废水换热器60中，所述热源出口44连接有成品罐90，所述物料出口42连接废水加热器50，在废水换热器40中，通过将氧化反应装置反应后的氧化水与待处理的乙烯脱硫废水换热，从而达到充分利用能源的效果。

二级氧化反应器60的侧上部设置有氧化水出口61，氧化水出口61出来的氧化水先在气液分离罐110中进行气液分离，再通过管道与热源进口43连接，二级氧化反应器60内下部设置有微界面发生器62，所述微界面发生器62用于分散破碎气体成气泡，所述二级氧化反应器60的底璧上设置有进气口63，所述进气口63与所述微界面发生器62通过管道连接，空压装置64与进气口63连通，通过空压装置64压缩后的空气或氧气通过进气口63进入到微界面发生器62中，实现气体的粉碎分散，以加强两相之间的传质效果。空压装置64优选为空气压缩机。空压装置压缩后的空气或氧气先经过换热器加热后，再进入微界面发生器62。空气压缩机的类型可以选择为离心式空气压缩机，该种类型的压缩机造价低，使用方便。微界面发生器62的类型为气动式微界面发生器62，微界面发生器62的个数为3个，二级氧化反应器60内双侧壁对称设置有微界面发生器62，此外二级氧化反应器60的底部还设置有微界面发生器62，这样对称设置的方式可以实现对冲，强化传质效果。二级氧化反应器60出来的氧化水直接去废水换热器40进行换热，换热后冷却下来输送到成品罐90中储存。一级氧化反应器70的结构与二级氧化反应器60的结构一致。成品罐90出来的水可以继续进行后续的除盐处理，除盐采用现有技术的常规手段即可。

该处理系统还包括了真空皮带脱水机20，该真空皮带脱水机20与碱洗塔10连接，碱洗塔10与脱水机20之间设置有用于运输脱硫废水的原水泵30，废水换热器40与脱水机20的连接管道上设置有输送泵80，从真空皮带脱水机20脱离杂质后的废水暂存到缓冲罐100中，然后从缓冲罐100经过输送泵80进入到废水换热器40中。

在上述实施例中，微界面发生器62并不局限于个数，为了增加分散、传质效果，也可以多增设额外的微界面发生器62，尤其是微界面发生器62的安装位置不限，可外置也可内置，内置时还可以采用安装在釜内的侧壁上相对设置的方式，以实现从微界面发生器62的出口出来的微气泡发生对冲。

在上述两个实施例中，泵体的个数并没有具体要求，可根据需要在相应的位置上设置。

以下简要说明本实用新型的乙烯脱硫废水的处理系统的工作过程和原理：

氮气吹扫碱洗塔10、废水换热器40、废水加热器50、氧化反应装置的管线以及氧化反应装置内部后，碱洗塔10内的乙烯脱硫废水通过原水泵30送到脱水机20中进行预处理以脱除杂质，预处理后的废水暂时储存在缓冲罐100中。

然后，乙烯脱硫废水经过输送泵80送入到废水换热器40中进行换热后，再经过废水加热器50进行进一步的加热，加热后的乙烯脱硫废水进入到氧化反应装置中进行氧化处理，依次经过一级氧化反应器70、二级氧化反应器60两级氧化处理，压缩空气或压缩氧气从氧化反应装置的底部通入，先经过微界面发生器62处理后再进行氧化反应，以提高相界面的传质效率，一级氧化反应器70、二级氧化反应器60的顶部均设置有放空口75。

氧化反应装置中氧化反应后的氧化水从氧化反应装置的顶部返回废水换热器50中换热冷却处理后，输送到成品罐90中储存。

以上各个工艺步骤循环往复，以使整个处理系统平稳的运行。

本实用新型的处理系统通过铺设微界面发生系统，保证了湿式氧化在常温常压状态下进行，且不需要采用催化剂。与现有技术乙烯脱硫废水的处理系统相比，本实用新型的处理系统设备组件少、占地面积小、能耗低、成本低、安全性高、反应可控，值得广泛推广应用。

总之，本实用新型的乙烯脱硫废水的处理系统处理能力高，经过该处理系统处理后，能保证在比较低的能耗条件下，拥有比较高的处理效果，有害物、COD去除率可达99％。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种乙烯脱硫废水的处理系统，其特征在于，包括：依次连接的碱洗塔、废水换热器、废水加热器、氧化反应装置，所述废水换热器上设置有物料进口、物料出口、热源进口以及热源出口，所述碱洗塔上设置有碱液循环管线；

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括脱水机，所述脱水机与所述碱洗塔连接。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述碱洗塔与所述脱水机之间设置有用于运输脱硫废水的原水泵。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述微界面发生器为气动式微界面发生器。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述氧化反应装置内的底部设置有微界面发生器，所述微界面发生器的个数为3个，每个所述微界面发生器均与所述进气口连通。

6.根据权利要求1-5任一项所述的处理系统，其特征在于，所述氧化反应装置的侧上部设置有氧化水出口，所述氧化水出口通过管道与热源进口连接。

7.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述废水换热器与所述脱水机的连接管道上设置有输送泵。

8.根据权利要求1-5任一项所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括空压装置，所述空压装置与所述进气口连通。

9.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述脱水机的类型为真空皮带脱水机。