RO116012B1

RO116012B1 - Procedeu de obtinere a apelor fenolice

Info

Publication number: RO116012B1
Application number: RO9701982A
Authority: RO
Inventors: Claudia Irina Koncsag
Original assignee: Claudia Irina Koncsag
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2000-09-29

Abstract

Prezenta inventie se refera la un procedeu de pretratare a apelor fenolice provenite din procesele de cracare termica si termocatalitica a fractiunilor petroliere. Procedeul consta in amestecarea la un raport 1:4 a apelor fenolice rezultate din procesele de cracare termica si termocatalitica, acidularea apelor pana la pH = 5...5,5, striparea mercaptanilor si a hidrogenului sulfurat cu gaz combustibil la 30...40°C, separarea fenolilor insolubili in apa, prin decantare si extractia lichid - lichid in film a fenolilor din apa cu motorina usoara de cracare catalitica, prin contactarea fazelor in echicurent sau in contracurent sau in curent incrucisat, la o temperatura cuprinsa in intervalul 30...40°C si la o ratie de solvent cuprinsa in domeniul 0,5...1/1.

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu de pretratare a apelor fenolice provenite din procesele de cracare termică și termocatalitică a fracțiunilor petroliere. Fenolii se formează în cursul unora dintre procesele termocatalitice de prelucrare a petrolului (cracări termice și catalitice); ei sunt solubili în măsură mai mare sau mai mică în apele de proces și se elimină o dată cu acestea în fluxul de ape uzate din rafinărie. Apele nu sunt tratate, în general, pentru îndepărtarea fenolilor, pentru că ele se amestecă cu ape provenite de la alte instalații, ape ce nu conțin fenoli, diluându-le. Cu toate acestea, în condițiile înăspririi normelor de protecție a mediului, devine necesară pretratarea apelor fenolice la instalațiile în care ele se produc.

Metoda obișnuită de îndepărtare a fenolilor din ape este extracția acestora cu un solvent organic. Chiar dacă fenolii nu se elimină complet, concentrația lor poate fi adusă la un nivel acceptabil (sub 5 mg/l) în condiții de eficiență economică. Printre dezavantajele procesului de extracție se numără impurificarea solventului cu fenoli și solubilitatea mai mare sau mai mică a solventului în apă. Impurificarea solventului cu fenoli impune purificarea în scopul refolosirii sale la extracție. Solubilitatea parțială a solventului în apă duce la pierderi, cu mărirea consumului specific de solvent. Solventul uzual pentru extracția fenolilor din apă este benzenul, iar în afară de acesta, toluenul, eterul izopropilic,acetatul de n-butil și metil-izobutilcetona (EP 0182625, 0228957).

în revista Hydrocarbon Processing, nr.1O, Octombrie 1987, p.52 se prezintă un proces pentru prelucrarea apelor fenolice caustice, de la instalația de cracare catalitică a rafinăriei Lindsey Oii Rafinery Ltd., Killingholm, UK, folosind drept solvent de extracție motorina ușoară.Utilizarea motorinei ușoare de cracare catalitică pentru extracția fenolilor prezintă avantajul că este disponibilă în instalație, nu are toxicitatea benzenului, impurificarea motorinei cu fenoli nu deranjează, iar impurificarea apei cu motorină se poate rezolva ușor. Procedeul descris conține următoarele faze tehnologice: 1) injecția de acid sulfuric în apă pentru aducerea pH-ului la valori cuprinse între 3 și 4; 2) eliminarea din apă, prin stripare cu gaze arse, a mercaptanilor și H₂S eliberați din reacție în faza tehnologică anterioară; 3) separarea prin decantare a fazei organice formate în reacția cu H₂S0₄, fază constituită din fenolii insolubili în apă; 4) extracția fenolilor cu solvent motorină ușoară de cracare catalitică, într-un extractor cu talere și pulsații, care are anexat un sistem pneumatic cu gaze arse de producere a pulsațiilor cu o frecvență de 30 pulsații pe minut; apa este faza dispersă, iar rația de solvent /apă (S/F) este 3-4; 5) separarea motorinei de apă prin decantare, apoi printr-un filtru coalescer 6) constituit dintr-un strat de nisip.

Acest procedeu prezintă dezavantajul că nu se pot trata decât apele fenolice bazice rezultate din instalații, striparea cu gaze arse conduce la fenomene de poluare, iar etapa de extracție desfășurată în coloana cu talere și pulsații conduce la necesitatea introducerii etapei de filtrare ulterioară.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în tratarea printr-un procedeu unitar, nepoluant și eficient, a tuturor apelor fenolice provenite din procesele de cracare termică și termocatalitică de prelucrare a petrolului.

Procedeul conform invenției, de tratare a apelor fenolice rezultate din procesele de cracare termică și termocatalitică prin acidularea apelor cu acid sulfuric, eliminarea H₂S și mercaptanilor prin stripare cu gaz combustibil, separarea prin decantare a fenolilor solubili în apă și extracția fenolilor solubili în apă cu motorină ușoară de cracare catalitică, elimină dezavantajele de mai sus prin aceea că apa de

RO 116012 Bl proces de la instalația de cocsare, neutră și cu conținut mare de fenoli, se amestecă în proporție de 1: 4 cu apa provenită de la cracarea catalitică, se tratează cu acid sulfuric pentru aducerea pH-ului la valori cuprinse în intervalul 5...5,5, se stripează cu gaz combustibil la temperaturi cuprinse în intervalul 3O...4O°C, se separă prin so decantare de fenolii insolubili și apoi se realizează extracția în film lichid - lichid a fenolilor din apă cu motorină ușoară de cracare catalitică, la temperaturi cuprinse în domeniul 3O...4O°C și la rații de solvent/apă de 0,5...1/1.

Procedeul propus în prezenta invenție are următoarele avantaje:

- se reduce consumul de acid sulfuric prin realizarea unui pH de 5...5,5: 55

- se realizează striparea cu gaz combustibil care, ulterior, poate fi desulfurat în cadrul rafinăriei, eliminându-se astfel poluarea aerului care s-ar produce prin folosirea ca agent de stripare a gazelor arse fierbinți, eliminate apoi în atmosferă;

-în urma procesului de stripare cu gaz combustibil, temperatura apei rămâne în domeniul 3O...4O°C, ceea ce influențează pozitiv eficiența procesului de extracție 60 lichid - lichid, astfel încât rația solvent / apă să fie redusă la 0,5...1.0/1 față de

3...4/I în stadiul anterior al tehnicii;

- eliminarea fazei de filtrare de după extracția lichid - lichid, datorită eliminării emulsiei apă - motorină, prin utilizarea unui procedeu nedispersiv de extracție lichid - lichid, în locul coloanei cu talere și pulsații utilizate anterior; 65

- reducerea consumului energetic prin eliminarea pulsațiilor la contactorul apă motorină.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figura care reprezintă schema de principiu a instalației de aplicare a procedeului de pretratare a apelor fenolice, conform invenției. 7o

Instalația cuprinde un vas de tratare 1, cu acid sulfuric, o coloană de stripare 2, cu gaz combustibil, a H₂S și a mercaptanilor din apă, un vas de separare 3, a fenolilor insolubili în apă, și un contactor 4, cu fibre de polipropilenă, pentru extracția fenolilor din apă cu solvent motorină ușoară de cracare catalitică.

Această schemă poate fi aplicată într-o rafinărie profilată pe producția de corn- 75 bustibili, ale cărei instalații cu ape de proces fenolice sunt instalația de cracare a catalitică și instalația de cocsare întârziată.

Apa de proces de la instalația de cocsare, neutră dar cu conținut mare de fenoli, se amestecă în proporție de 1:4 cu apa, provenită de la cracarea catalitică, la limita instalației de cracare catalitică; proporția în care aceste ape se amestecă 80 depinde de capacitatea la care lucrează cele două instalații. Apa de la cracare catalitică are conținut de fenoli mai mic, dar are caracter bazic, incluzând și soluția caustică uzată de la instalația MEROX. Conținutul de fenoli al apelor amestecate poate ajunge la 5000...6000 mg/l, dar fenolii sunt sub formă de fenolați de sodiu. Apa mai conține sulfură de sodiu, disulfuri și mercaptide de sodiu. 85 în prima fază, în vasul 1 se face acidularea apei cu H₂S0₄, urmărindu-se ca pHul să se mențină în limitele: 5...5.5. în aceste condiții, din fenolați se eliberează fenolii, iar din sulfura de sodiu și mercaptide se eliberează H₂S și mercaptanii. Urmează striparea cu gaz combustibil rezidual în coloana 2; în această fază sunt îndepărtați H₂S și RSH în linia de faclă, împreună cu gazul combustibil folosit la stripare. Faza apoasă 90 este dispersată la intrarea în coloană, prin trecerea ei printr-un distribuitor. Din blazul coloanei de stripare apa este vehiculată cu o pompă la vasul 3, unde fenolii insolubili

RO 116012 Bl în apa sunt separați prin decantare deasupra apei, unde se formează o fază organică care fie este scursă la sistemul de șlops, fie se amestecă cu extractul de la faza următoare. Apa din vasul 3 poate fi recirculată la vasul 1, în cazul în care pH-ul nu este corespunzător; pentru aceasta ar trebui să se monteze un pH-metru în linie, între coloana 2 și vasul 3, care să regleze debitul de apă ce este recirculată la vasul 1. Această buclă de reglare și controlul nivelului din blazul coloanei 2 sunt singurele elemente de automatizare ale schemei de proces. Din vasul 3 apa intră în proprie presiune la contactorul 4, unde are loc extracția fenolilor cu motorină.

Acesta conține un modul cu fascicul de fibre din polipropilenă (fibre liofile); acest tip de modul se caracterizează printr-o porozitate mare și o suprafață interfacială mare; de exemplu, tipul 5 PCM 107, produs de firma Hoechst Celanese Corporation, la un diametru de 10 cm și o lungime de 25 cm are o suprafață interfacială activă de 2,2 m², iar la contactarea în contracurent a celor două faze, poate înlocui o coloană cu talere și pulsații de 6 m înălțime. La curgerea în contracurent, presiunea pe apă la ieșire din aparat trebuie să fie cu 0,2...0,5 bar mai mare decât presiunea de intrare a motorinei în aparat. La curgerea în echicurent a celor două faze prin contactor, această condiție nu se mai pune. Procesul de extracție este nedispersiv: motorina aderă la fibrele de polipropilenă formând un film, iar în spațiul dintre fibre curge apa; dacă această curgere are loc în echicurent, apa va fi antrenată de motorină, în direcția ei de curgere. Se poate utiliza un aparat cu curgere în curent încrucișat, aparat cu o eficiență deosebită; el poate realiza un debit specific de 30 m³/m².h, ceea ce înseamnă că un astfel de modul cu diametrul de 55 cm poate prelucra un debit de apă de 7 m³/h, adică debitul total al apelor provenite de la instalațiile de cracare catalitică și cocsare, ale unei rafinării cu capacitatea de 3,5 mil.t/an. Lungimea modulului de 60. ..100 cm, necesară pentru respectarea proporției dintre diametru și lungime, este excedentară din punct de vedere al transferului de masă între cele două faze.

Din contactorul 4, apa se poate trimite direct la instalația de epurare finală, a rafinăriei. Motorina ce conține fenolii extrași se poate trimite în depozitul de produse al instalației de cracare catalitică.

Toate operațiile se desfășoară la temperatură apropiată de a mediului, respectiv 3O...4O°C.

Claims

Revendicare

Procedeu de pretratare a apelor fenolice, prin acidularea lor cu acid sulfuric, eliminarea H₂S și mercaptanilor prin stripare cu gaz combustibil, separarea prin decantare a fenolilor solubili în apă cu motorină ușoară de cracare catalitică, caracterizat prin aceea că apa de proces de la instalația de cocsare, neutră și cu conținut mare de fenoli, se amestecă în proporție de 1: 4 cu apa provenită de la cracarea catalitică, se tratează cu acid sulfuric pentru aducerea pH-ului la valori cuprinse în intervalul 5...5,5, se stripează cu gaz combustibil la temperaturi cuprinse în intervalul 30...40°C, se separă prin decantare de fenolii insolubili și apoi se realizează extracția lichid - lichid în film a fenolilor din apă cu motorină ușoară de cracare catalitică, la temperaturi cuprinse în domeniul 3O...4O°C și la rații de solvent/apă de 0,5...1/1.