PL168766B1 - Sposób wspólnej przeróbki scieków poprocesowych, zawierajacych NH3 i/lub H2S, oraz lugu sodowego, zawierajacego siarczek sodowy PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób wspólnej przeróbki scieków poprocesowych, zawierajacych NH 3 i/lub H2S oraz lugu sodowego, zawierajacego siarczek sodowy, w celu dalszej obróbki w biologicznym etapie oczyszczania koncowego, znamienny tym, ze a) lug sodowy, zawierajacy siarczek sodowy, zakwasza sie przez dodanie kwasu siarkowego az do wartosci pH=3,0-7,0, b) zakwaszony lug odpadkowy laczy sie z poddawanymi obróbce sciekami poprocesowymi, zawierajacymi NH3 i/lub H2S, i te wspólprowadzone strumienie substancji w przeponowej wymianie ciepla ze sciekiem oplywajacym z odpedowej kolumny, sluzacej do odpedzania NH3 i H2S, ogrzewa sie do temperatury, która odpowiada temperaturze panujacej w warun- kach równowagi u szczytu tej kolumny odpedowej, c) te odpowiednio ogrzana ciecz wpro- wadza sie u szczytu do kolumny odpedowej, w której NH 3 i H 2S w sobie znany sposób odpedza sie za pomoca pary wodnej, przy czym otrzymywane opary, zawierajace NH 3 i H2S odbiera sie u szczytu z kolumny odpedowej, natomiast odplywajacy z fazy blotnej tej kolumny sciek odprowadza sie po odpowiednim ochlodzeniu do biologicznego etapu oczyszczania koncowego, d) odpedzone opary, zawierajace NH3 i H2S, poddaje sie skraplaniu pary wodnej i nastepnie dalszej obróbce w urzadzeniu-Clausa, wyposazonym w katalizator rozszczepia- nia-NH3, i e) opuszczajacy urzadzenie-Clausa gaz resztkowy przed wypuszczeniem do atmosfery poddaje sie obróbce nastepczej. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wspólnej przeróbki ścieków poprocesowych, zawierających NH3 i/lub H2S, oraz ługu sodowego, zawierającego siarczek sodowy, w celu dalszej obróbki w biologicznym etapie oczyszczania końcowego.

168 766

W przypadku uwodorniającej obróbki frakcji surowej ropy naftowej oraz w przypadku dalszych sposobów chemicznych otrzymuje się ścieki poprocesowe, które w zależności od postępowania są obciążone przez NH3 i/lub przez H2S. W przypadku określonych procesów petrochemicznych oraz w przypadku wytwarzania jedwabiu sztucznego otrzymuje się zwany nieraz ługiem odpadkowym ług sodowy, zawierający siarczek sodowy. W obu przypadkach nie można otrzymywanych cieczy, ze względu na ich zawartość NH3 i/lub H2S oraz na ich alkaliczność, doprowadzać bez dodatkowych zabiegów do działających drogą biologiczną urządzeń do przeróbki ścieków. Stąd też wspomniane substancje szkodliwe muszą z tych cieczy zostać usunięte dzięki odpowiednim środkom przed wprowadzeniem do biologicznego etapu oczyszczania końcowego. O ile przy tym w zakładzie bądź w kompleksie zakładów otrzymuje się zarówno ścieki poprocesowe, zawierające NH3 i/lub H2S, jak i ług sodowy, zawierający siarczek sodowy, to z powodów techniki procesowej należałoby obie ciecze poddać wspólnej przeróbce przez wprowadzeniem do biologicznego etapu oczyszczania końcowego.

Celem wynalazku jest zatem opracowanie sposobu, który pozwalałby na wspólną przeróbkę strumieni obu cieczy w możliwie opłacalnych warunkach, przy czym równocześnie miałoby się w najdalej idącej mierze zapobiec emulsji NH3 i/lub H2S do atmosfery.

Osiąga się ten cel za pomocą sposobu, który polega według wynalazku na tym, że a) ług sodowy, zawierający siarczek sodowy, zakwasza się przez dodanie kwasu siarkowego aż do wartości pH=3,0-7,0, b) zakwaszony ług odpadkowy łączy się z poddawanymi obróbce ściekami poprocesowymi, zawierającymi NH3 i/lub H2S, i te współprowadzone strumienie substancji w przeponowej wymianie ciepła ze ściekiem opływającym z odpędowej kolumny, służącej do odpędzania NH3 i H2S, ogrzewa się do temperatury, która odpowiada temperaturze panującej w warunkach równowagi u szczytu do kolumny odpędowej, w której NH3 i H2S w sobie znany sposób odpędza się za pomocą pary wodnej, przy czym otrzymywane opary, zawierające NH3 i H2S odbiera się u szczytu z kolumny odpędowej, natomiast odpływający z fazy błotnej tej kolumny ściek odprowadza się po odpowiednim ochłodzeniu do biologicznego etapu oczyszczania końcowego, d) odpędzone opary, zawierające NH3 i H2S, poddaje się skraplaniu pary wodnej i następnie dalszej obróbce w urządzeniu-Clausa, wyposażonym w katalizator rozszczepiania-NH3 i e) opuszczający urządzenie-Clausa gaz resztkowy przed wypuszczeniem do atmosfery poddaje się obróbce następczej.

Oznacza to, że w przypadku przeprowadzania sposobu według wynalazku zakwasza się w pierwszym etapie postępowania ług sodowy, zawierający siarczek sodowy, przez dodanie kwasu siarkowego aż do odczynu o wartości pH=3,0-7,0. Przy tym siarkę, związaną w postaci siarczku sodowego, przeprowadza się w H2S. Poza tym jeszcze obecny wolny ług sodowy przekształca się na drodze reakcji w siarczan sodowy. Dopiero po zakończeniu tego zakwaszania łączy się ten traktowany ług odpadkowy ze ściekami poprocesowymi, zawierającymi NH3 i/lub H2S i łącznie z nimi poddaje dalszej obróbce.

W zakwaszeniu ługu sodowego, w którym korzystnie nastawia się odczyn o wartości pH=3,0-5,0, należy upatrywać istotny postęp sposobu według wynalazku, gdyż bez uprzedniego zakwaszenia w przypadku wspólnego wprowadzania do kolumny odpędowej ługu sodowego, zawierającego siarczek sodowy, i ścieków poprocesowych, zawierających NH3 i/lub H2S, nastawiałby się w niej odczyn o tak wysokiej wartości pH, że nie byłoby zapewnione już możliwe całkowite odpędzenie H2S z otrzymanej cieczy.

Dalsze szczegóły sposobu według wynalazku wynikają z podanego niżej omówienia cech oraz z następnego objaśnienia sposobu na podstawie schematu procesu technologicznego, przedstawionego na rysunku.

Podczas zakwaszania ługu sodowego, zawierającego siarczek sodowy, nastawia się korzystnie odczyn o wartości pH=3,0-5,0.

Parę wodną, potrzebną dla odpędzenia NH3 i H2S, korzystnie wprowadza się bezpośrednio do kolumny odpędowej albo do tej kolumny przez reboiler.

Korzystnie parę niskoprężną, otrzymywaną w kotle-utylizatorze urządzenia-Clausa, wykorzystuje się do odpędzania NH3 i H2S.

W celu rozszczepiania utrwalonych związków amoniaku korzystnie wprowadza się dodatkowo ług sodowy w dolnej części kolumny odpędowej.

168 766

Ciśnienie w kolumnie odpędowej nastawia się korzystnie tak, żeby odpędzone opary, zawierające NH3 i/lub H2S, można było bez dalszego sprężania prowadzić przez dalej dołączone stopnie obróbki.

W szczególności z odpędzonych oparów, zawierających NH3 i/lub H2S, wykrapla się przed wprowadzeniem do urządzenia-Clausa parę wodną w takim zakresie, żeby zawartość pary wodnej następnie stanowiła tylko 10-20 % objętościowych.

Opary zawierające NH3 i/lub H2S, można razem z dalszymi, z innego źródła pochodzącymi gazami, zawierającymi H2S, poddawać obróbce w urządzeniu-Clausa.

Obróbkę następczą gazu resztkowego, opuszczającego urządzenie-Clausa, można prowadzić drogą oczyszczania gazu odlotowego oraz drogą termicznie lub katalitycznie działającego stopnia dopalania.

Poddawany przeróbce ług sodowy, zawierający siarczek sodowy, wprowadza się przewodem 1 do mieszalnika 2, do którego przewodem 3 doprowadza się kwas siarkowy potrzebny do zakwaszenia ługu sodowego. Po przeprowadzonym zakwaszeniu ług odpadkowy ściąga się z mieszalnika 2 przewodem 4 i doprowadza się do dopływających przewodem 5 ścieków poprocesowych, zawierających NH3 i/lub H2S. Przewodem 5 następnie te współprowadzone strumienie substancji kieruje się najpierw przez wymiennik ciepłą 6, po czym wprowadza na szczyt kolumny odpędowej 7. W wymienniku ciepłą 6 w przeponowej wymianie ciepła ze ściekiem odpływającym z kolumny odpędowej 7 ogrzewa się ciecz, płynącą przewodem 5, do temperatury, która odpowiada temperaturze panującej w warunkach równowagi u szczytu kolumny odpędowej 7. Zazwyczaj temperatura ta mieści się w zakresie 95-110°C. Z odpowiednio ogrzanej cieczy w kolumnie odpędowej 7 odpędza się NH3 i/lub H2S w sobie znany sposób za pomocą pary wodnej. Potrzebną w tym celu parę wodną wprowadza się przewodem 8 do kolumny odpędowej 7. W przypadku wprowadzonej przewodem 8 pary wodnej może chodzić całkowicie lub częściowo o parę niskoprężną, którą można otrzymać w dalej podłączonym urządzeniu-Clausa i którą prócz tego na ogół nie można odprowadzać do żadnego dalszego stosowania. Pozwala to na szczególnie opłacalne przeprowadzenie sposobu według wynalazku. Zamiast bezpośredniego dodawania pary wodnej przewodem 8 można potrzebną dla odpędzania NH3 i/lub H2S parę przeparnikową wytwarzać też na drodze bezpośredniego odparowywania wody poprocesowej w treboilerze nie przedstawionym na rysunku. Ciśnienie w kolumnie odpędowej 7 korzystnie nastawia się tak, żeby uwolnione opary, zawierające NH3 i/lub H2S, można było bez dalszego sprężania prowadzić przez dalej dołączone stopnie obróbki.

Ściek, odpływający z fazy błotnej kolumny odpędowej 7, który w daleko idącym stopniu jest uwolniony od NH3 i H2S, udaje się przewodem 9 do wymiennika ciepła 6, w którym chłodzi się do temperatury 50-80°C. Następnie można ten ściek po dalszym ochłodzeniu odprowadzać przewodem 10 do biologicznego etapu oczyszczania końcowego 11. Po zaszłym oczyszczaniu końcowym spuszcza się ten ściek przewodem 12 do odbiornika ścieków.

Uwolnione u szczytu kolumny odpędowej 7 opary, zawierające NH 3 i/lub H 2S, wprowadza się przewodem 13 do skraplacza 14, w którym woda, obecna w tych oparach, wykrapla się w daleko idącej mierze, toteż dzięki temu wspomaga się dalszą chemiczną przemianę oparów w urządzeniu-Clausa. Otrzymane przy tym, przez NH 3 i/lub H2S obciążone skropliny zawracają przewodem 15 do kolumny odpędowej 7. Wężownica chłodząca 16 służy do niezbędnego doprowadzenia wody chłodzącej do skraplacza 14.

Ze skraplacza 14 opary, zawierające NH3 i/lub H2S, w których zawartość pary wodnej mieści się jeszcze tylko w zakresie 10-20%o objętościowych, udają się przewodem 17 do pieca do spalania 18 urządzenia-Clausa. Następuje tu częściowe spalenie H2S, zawartego w oparach, przy czym na znanej sobie drodze najpierw tylko jedna trzecia część obecnego H2S spala się do SO 2 i H2O. W piecu do spalania 18 jest przy tym umieszczona warstwa katalizatorowa 19, zawierająca katalizator rozszczepiania NH3, na którym zawarty w oparach NH3 rozszczepia się na tyle na azot i wodór, że dołączonym reaktorze-Clausa nie występuje żadne tworzenie się związków amoniowych, które utrudniałyby katalityczny proces-Clausa. Po tym częściowym spalaniu H2S i rozkładzie NH3 otrzymany gaz gorący chłodzi się w kotle-utylizatorze 20 aż do temperatury około 150°C. Otrzymaną przy tym parę niskoprężną odprowadza się przewodem

168 766 i można ją następnie przewodem 8 jako parę przepamikową wprowadzać do kolumny odpędowej 7.

Potrzebne doprowadzenie wody zasilającej do kotła-utylizatora 20 następuje przewodem 22. Piec do spalania 18 i kocioł-utylizator 20 mogą przy tym, tak jak to przedstawiono na rysunku, tworzyć jednostkę konstrukcyjną. Można je jednak również ulokować w oddzielnych aparatach. Odpowiednio obowiązuje to również dla dalej podłączonego reaktora-Clausa 23, w którym uchodzący z kotła-utylizator 20 gaz doznaje dalszej przemiany, podczas której obecny jeszcze w gazie H2S przereagowuje z już utworzonym SO2 w obecności katalizatorów do postaci elementarnej siarki i wody. Do tej reakcji celowo stosuje się dwu- lub wielostopniowy reaktorClausa. Utworzoną przy tym siarkę elementarną odbiera się z reaktora-Clausa 23 przewodem 24 i odprowadza do dalszej jej obróbki bądź przetwarzania. Ponieważ gaz resztkowy, opuszczający reaktor-Clausa 23, zazwyczaj zawiera jeszcze małe ilości nie przereagowanego H2S i SO2 oraz ograniczonych związków siarki i oparów siarki elementarnej, może być z reguły bez dalszych zabiegów wypuszczany do atmosfery, jednakże najpierw doprowadza się go do etapu przeróbki następczej 25, w którym obecne jeszcze substancje szkodliwe usuwa się z tego gazu dzięki odpowiednim zabiegom, takim jak oczyszczanie gazu odlotowego oraz cieplna lub katalityczna obróbka następcza. Następnie gaz ten przewodem 26 doprowadza się do komina, przez który bez uszczerbku dla otoczenia wypuszcza się go do atmosfery. Praktyczne ukształtowanie etapu obróbki następczej 25 reguluje się oczywiście w zależności od ilości i składu otrzymywanego gazu resztkowego. Ponieważ chodzi tu jednak o znane zabiegi, toteż szczegóły tego etapu obróbki następczej 25 nie zostały przedstawione w schemacie procesu technologicznego.

O ile w poddawanych przeróbce ściekach poprocesowych część obecnego NH3 występuje jako NH3 nie lotny z parą wodną, taki jak np. chlorek lub siarczan amonowy, to trzeba ten utrwalony NH3 przed odpędzaniem uwolnić przez dodanie ługu sodowego. W tym celu można dodatkowo przewodem 28 wprowadzać ług sodowy do dolnej części kolumny odpedowej 7. Celowo dodaje się przy tym tyle ługu sodowego, żeby wartość-pH ścieku odpływającego przewodem 9 mieściła się w zakresie 9-9,5.

Oczywiście można sposób według wynalazku również eksploatować tak, że przewodem 29 dodatkowo do pieca do spalania 18 urządzenia-Clausa wprowadza się gaz, zawierający H2S i pochodzący z innego źródła, i w tym piecu następnie wraz z oparami, zawierającymi NH 3 i/lub H 2S, poddaje się dalszej obróbce.

Skuteczność sposobu według wynalazku poświadcza niżej podany przykład wykonania.

W przykładzie tym 32 m³/h ścieku poprocesowego zawierającego Nh 3 i H 2S, a otrzymanego podczas uwodorniającej obróbki frakcji surowej ropy naftowej, poddano wspólnej przeróbce z 500 l/h ługu sodowego, zawierającego siarczek sodowy, a otrzymanego podczas usuwania H2S z frakcji węglowodorowych. Ściek poprocesowy był· przy tym obciążony 15 g/l NH3, w tym obciążony 1 g/l utrwalonego NH3 oraz 21 g/l H2S. Ług sodowy zawierał 100 g/l H2S związanego w postaci siarczku sodowego. Poza tym występowała alkaliczność resztkowa.

Dla zakwaszenia ługu sodowego, zawierającego siarczek sodowy, potrzebowano 96,8 kg/h H2SO4 (100%), a dla przeprowadzenia utrwalonego NH3 w NH3 lotny z parą wodną potrzebowano 90 kg/h (100%). ścieki poprocesowe i zakwaszony ług odpadkowy wprowadzano wspólnie u szczytu kolumny odpędowej, wyposażonej w skraplacz szczytowy i reboiler, a ług sodowy dla obróbki utrwalonego NH3 dozowano w dolnej części tej kolumny. U ujścia ze skraplacza szczytowego odprowadzano opary, które zawierały 13,3% objętościowych H2O, 49,3% objętościowych NH3 i 32,4% objętościowych H2S. Ściek odpływający z kolumny zawierał jeszcze tylko co najwyżej 5 mg/l H2S oraz co najwyżej 150 mg/l NH3 i mógł z tą niską zawartością NH3 i H2S być dalej obrabiany w biologicznym etapie oczyszczania końcowego. Opary doprowadzano do urządzenia-Clausa i tam poddawano dalszej obróbce drogą i sposobem omówionym wyżej.

168 766

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 1,50 zł

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wspólnej przeróbki ścieków poprocesowych, zawierających NH3 i/lub H 2S oraz ługu sodowego, zawierającego siarczek sodowy, w celu dalszej obróbki w biologicznym etapie oczyszczania końcowego, znamienny tym, że a) ług sodowy, zawierający siarczek sodowy, zakwasza się przez dodanie kwasu siarkowego aż do wartości pH=3,0-7,0, b) zakwaszony ług odpadkowy łączy się z poddawanymi obróbce ściekami poprocesowymi, zawierającymi NH 3 i/lub H2S, i te współprowadzone strumienie substancji w przeponowej wymianie ciepła ze ściekiem opływającym z odpędowej kolumny, służącej do odpędzania NH 3 i H 2S, ogrzewa się do temperatury, która odpowiada temperaturze panującej w warunkach równowagi u szczytu tej kolumny odpędowej, c) tę odpowiednio ogrzaną ciecz wprowadza się u szczytu do kolumny odpędowej, w której NH 3 i H 2S w sobie znany sposób odpędza się za pomocą pary wodnej, przy czym otrzymywane opary, zawierające NH 3 i H 2S odbiera się u szczytu z kolumny odpędowej, natomiast odpływający z fazy błotnej tej kolumny ściek odprowadza się po odpowiednim ochłodzeniu do biologicznego etapu oczyszczania końcowego, d) odpędzone opary, zawierające NH 3 i H2S, poddaje się skraplaniu pary wodnej i następnie dalszej obróbce w urządzeniu-Clausa, wyposażonym w katalizator rozszczepiania-NH3, i e) opuszczający urządzenie-Clausa gaz resztkowy przed wypuszczeniem do atmosfery poddaje się obróbce następczej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas zakwaszania ługu sodowego, zawierającego siarczek sodowy, nastawia się odczyn o wartości pH=3,0-5,0.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że parę wodną potrzebną dla odpędzenia NH3 i H2S, wprowadza się bezpośrednio do kolumny odpędowej albo do tej kolumny przez reboiler.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że parę niskoprężną, otrzymywaną w kotle-utylizatorze urządzenia-Clausa, wykorzystuje się do odpędzenia NH3 i H2S.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do rozszczepiania utrwalonych związków amoniaku wprowadza się dodatkowo ług sodowy w dolnej części kolumny odpędowej.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ciśnienie w kolumnie odpędowej nastawia się tak, żeby odpędzone opary, zawierające NH 3 i/lub H 2S, można było bez dalszego sprężania prowadzić przez dalej dołączone stopnie obróbki.
7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że z odpędzonych oparów, zawierających NH3 i/lub H2S, wykrapla się przed wprowadzeniem do urządzenia-Clausa parę wodną w takim zakresie, żeby zawartość pary wodnej następnie stanowiła tylko 10-20 % objętościowych.
8. 8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że opary, zawierające NH3 i/lub H2S, razem z dalszymi, z innego źródła pochodzącymi gazami, zawierającymi H2S, poddaje się obróbce w urządzeniu-Clausa.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obróbka następcza gazu resztkowego, opuszczającego urządzenie-Clausa, następuje drogą oczyszczania gazu odlotowego oraz drogą termicznie lub katalitycznie działającego stopnia dopalania.