一種處理含硫化氫和氨酸性汙水的工藝的製作方法

2023-09-20 04:34:15

專利名稱：一種處理含硫化氫和氨酸性汙水的工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理領域。特別涉及一種處理含硫化氫和氨酸性汙水的工藝。
背景技術：
石油煉製、石油化工等工業過程往往會產生含有較多硫化氫和氨的酸性汙水。如不適時處理將會嚴重地汙染環境，並使可有效利用的資源流失。目前酸性汙水有效的處理方法是採用雙塔汽提或帶側線的單塔汽提，如美國專利3,335,071和3,404,072公開的是雙塔汽提方法，該方法不僅設備繁雜，投資高，更重要的是能耗特別高。美國專利3,518,167和中國專利90107237.0各自提出了單塔汽提側線抽出處理酸性汙水的方法，通過汽提塔上部來提純硫化氫，塔的中部來提純氨氣，塔的下部來汽提汙水中的硫化氫和氨。這種方法，尤其是中國專利90107237.0較雙塔汽提能耗大大降低，但是實際運行中發現，塔內的氣相負荷由塔頂至塔底相差明顯。這是因為汽提塔的側部設有抽出口，導致塔內的氣相負荷由塔底至塔頂是遞減的，在塔底，氣相負荷最大，在塔頂，氣相負荷最小。由於汽提塔的上下部分直徑一樣，因而必須增加塔頂的液相噴淋，以保持塔內氣液相的接觸，來彌補塔頂氣相負荷的減小。另外，還發現塔內側線抽出口上部的汽相負荷，僅為塔內下部汽相負荷的40～60重量％以下。這樣塔盤的浮閥的閥孔氣速就會太低，造成閥孔動能因素太小，從而影響塔內的分離效果，同時還導致塔側線抽出口以上的操作溫度不穩，影響平穩操作，並且還造成回流量增加，蒸汽用量增大，能耗增加，此專利處理汙水的最高濃度約為56000ppm。中國專利98114341.5公開了一種帶側線的單塔汽提處理煉油廠酸性汙水的方法，原料汙水經汽提塔分離，塔頂提取硫化氫，塔底出淨化水，側線抽出氣氨，汽提塔的塔底至側線抽出口、側線抽出口至原料水進口、原料水進口至塔頂三部分各採取不同的塔徑，其比為1∶0.55～0.7∶0.3～0.4，汽提塔塔底至側線抽出口、側線抽出口至原料水進口兩部分塔內結構採用塔盤，原料水進口至塔頂部分塔內結構採用填料，使用此方法可以使分離效果改善，能耗進一步降低。
但現有的單塔加壓側線抽出汙水汽提工藝對高濃度汙水的處理效果不理想，該工藝應用於汙水中硫化氫和氨總濃度小於50000mg/L的場合，其淨化水可滿足硫化氫濃度不大於50mg/L和氨濃度不大於100mg/L的要求。對國內至今已投產的此工藝裝置的調查發現，該工藝處理的汙水中硫化氫濃度最高為25700mg/L和氨濃度最高為16300mg/L，即硫化氫和氨總濃度最高為42000mg/L。但在加工含硫、含氮量較高的原油時，加氫裂化裝置排放汙水中硫化氫、氨的含量大幅度增加，硫化氫和氨總濃度遠高於42000mg/L。採用現有工藝處理含硫化氫和氨總濃度為50000mg/L的酸性汙水時，如含硫化氫濃度32000mg/L，含氨18000mg/L，經模擬計算發現，淨化水可滿足硫化氫濃度不大於20mg/L和氨濃度不大於50mg/L的要求，但由主汽提塔中間塔盤抽出的側線氣，經過三級冷凝冷卻和三級分凝後，得到的粗氨氣中氨濃度僅為74體積％，硫化氫濃度為25體積％。氨濃度達不到97體積％以上，不能滿足後續裝置氨精製系統的進料要求。由於硫化氫組分有相當一部分進入粗氨氣中，因此，儘管塔頂酸性氣硫化氫濃度大於97重量％，但塔頂硫化氫的回收率僅為73.7％。

發明內容
本發明在於提供一種新的單塔加壓側線抽出汙水汽提的工藝，可克服現有技術對高濃度汙水處理效果不理想的缺陷，本發明能處理硫化氫和氨總濃度大於50000mg/L的酸性汙水，使淨化水可滿足硫化氫濃度不大於20mg/L和氨濃度不大於50mg/L的要求，本發明汽提塔中部抽出的側線氣，經分凝後可得到氨濃度大於97體積％的粗氨氣，塔頂硫化氫回收率大於90％，本發明同樣可應用於處理硫化氫和氨總濃度小於50000mg/L的酸性汙水，滿足上述的淨化和回收指標。
本發明所提供的一種新的單塔加壓側線抽出汙水汽提工藝，其技術方案是含硫化氫和氨的酸性汙水與分凝液混合後，進入汽提塔，汽提塔包括上部填料段和下部塔盤段，汽提塔頂排出酸性氣至硫磺回收裝置，氨混合氣從汽提塔中部側線抽出，冷凝分液後去氨精製系統，汽提塔底出淨化水。其特徵在於所述酸性汙水與分凝液混合後，分成兩路進入汽提塔，其中一路為冷原料水，經冷進料調節閥和冷進料冷卻器後與汽提塔底來的經冷卻和加壓後的淨化水混合後，溫度為5～50℃，作為冷進料進入汽提塔塔頂的填料段上部；另一路為熱原料水，經熱進料調節閥、一級換熱器、一級冷凝冷卻器和二級換熱器，分別與淨化水和側線氣換熱至130℃～155℃後，作為熱進料進入汽提塔的第1層塔盤；汽提塔的塔底淨化水分成兩部分，其中佔汽提塔底淨化水0～50重量％的一部分在淨化水進料調節閥控制下，與所述冷原料水混合，剩餘部分送至裝置外；從汽提塔中部側線抽出的含氨混合氣經冷凝分液後，粗氨氣出裝置，分凝液如上所述與酸性汙水混合。所述冷原料水量與熱原料水量重量之比為0.1～1∶1。
本發明所述汽提塔上部填料段和下部塔盤段的塔徑之比為0.2～1∶1。
本發明與現有技術相比，具有如下有益效果1)由於本發明所述工藝處理高含硫化氫和氨酸性汙水時，通過汽提塔底出來的淨化水與原料水換熱後，經過淨化水空冷器和淨化水冷卻器冷卻後，與冷進料混合，在淨化水進料調節閥的控制下返回汽提塔，這樣進入汽提塔的淨化水的流量可以得到控制，因而既可應用於酸性汙水中硫化氫和氨總濃度小於50000mg/L場合，此時通過淨化水調節閥的流量可調節為零，又可應用於酸性汙水中硫化氫和氨總濃度大於50000mg/L(最高可達125500mg/L)場合，此時可將最高50重量％的淨化水與冷原料水混合，返回汽提塔，從而使其淨化水可滿足硫化氫濃度不大於20mg/L和氨濃度不大於50mg/L的要求。粗氨氣濃度高於97體積％，能滿足後續氨精製系統的要求，使含硫汙水中氨得到回收。汽提塔頂酸性氣硫化氫和二氧化碳總濃度大於97重量％，作為硫磺回收裝置的原料回收硫磺。
2)本發明所述工藝能耗較低。如應用於酸性汙水中硫化氫和氨總濃度約為35000mg/L的場合，每噸原料汙水的蒸汽消耗量約為180kg；應用於含硫汙水中硫化氫和氨總濃度約為75300mg/L的場合，每噸原料汙水的蒸汽消耗量約為230kg；應用於含硫汙水中硫化氫和氨總濃度約為125500mg/L的場合，每噸原料汙水的蒸汽單耗約為320kg。
3)本發明工藝可利用現已投產的單塔加壓側線抽出汙水汽提裝置，不改變此裝置中汽提塔的任何結構。它可用於對現已投產的單塔加壓側線抽出汙水汽提裝置進行改造，使其能應用於含硫汙水中硫化氫和氨總濃度大於50000mg/L的場合，改造成本較低。


圖1是本發明煉油廠處理高含硫化氫和氨酸性水的一種典型工藝原則流程。
圖中1-酸性汙水，2-原料水罐，3-原料水泵，4-冷進料調節閥，5-熱進料調節閥，6-淨化水循環泵，7-淨化水進料調節閥，8-重沸器，9-汽提塔，10-酸性氣，11-一級冷凝冷卻器，12-二級換熱器，13-一級換熱器，14-淨化水罐，15-淨化水泵，16-淨化水管線，17-一級分凝器，18-一級分凝液冷卻器，19-二級冷凝冷卻器，20-二級分凝器，21-二級分凝液冷卻器，22-三級冷凝冷卻器，23-富氨氣氨冷器，24-三級分凝器，25-淨化水空冷器，26-淨化水冷卻器，27-冷進料冷卻器，28-粗氨氣管線。
具體實施例方式
如圖1所示，含硫化氫和氨的酸性汙水1進入原料水罐2，與返回的分凝液混合均勻，經原料水泵3加壓後按冷原料水量與熱原料水量重量之比為0.1～1∶1分為兩路進入汽提塔9，汽提塔9分為兩段，上部為填料段，下部為塔盤段，塔頂至熱進料入口的填料段為吸收段，熱進料入口至塔底的塔盤段為汽提段，填料段與塔盤段的塔徑之比為0.2～1∶1，其中一路經冷進料調節閥4、冷進料冷卻器27後與塔底來的經冷卻和加壓後的淨化水混合後作為冷進料進入汽提塔9的塔頂填料段上部，進塔溫度為5～50℃，另一路經熱進料調節閥5、一級換熱器13、一級冷凝冷卻器11和二級換熱器12，分別與淨化水和側線氣換熱至130℃～155℃後，作為熱進料進入汽提塔9的第1層塔盤。汽提塔9的塔底用1.0MPa蒸汽通過重沸器8加熱汽提，塔頂排出酸性氣10至硫磺回收裝置，含氨混合氣從塔中部側線抽出，塔底淨化水經二級換熱器12、一級換熱器13、淨化水空冷器25和淨化水冷卻器26冷卻至5～55℃後分成兩部分，其中佔塔底淨化水0～50重量％的一部分經淨化水循環泵6加壓到0.62～2.5MPa，再經淨化水進料調節閥7後，與冷原料水混合，剩餘部分進入淨化水罐14，經淨化水泵15加壓後經淨化水管線16送至裝置外，回用於工廠其他裝置，也可直接排至含油汙水管網。含氨混合氣由汽提塔9的第15～19層塔盤抽出，經過一級冷凝冷卻器11、一級分凝器17、二級冷凝冷卻器19、二級分凝器20、三級冷凝冷卻器22、富氨氣氨冷器23和三級分凝器24後得到濃度高於97體積％的粗氨氣，經粗氨氣管線28送至氨精製系統；一級分凝器17和二級分凝器20產生的分凝液分別經過一級分凝液冷卻器18和二級分凝液冷卻器21後與三級分凝液合併，返回與含硫化氫和氨的酸性汙水混合。
本發明汽提塔的具體操作方法，側線抽出的含氨混合氣的冷凝分液方法均為現有技術。
根據本發明圖1所示流程，當處理硫化氫和氨總濃度約為35000mg/L的酸性汙水時，淨化水調入冷進料的量為零，此時在可滿足淨化水中硫化氫濃度不大於20mg/L和氨濃度不大於50mg/L的條件下，產生的粗氨氣中氨的回收率大於90％，汽提塔頂氣中硫化氫回收率也大於90％，而每噸原料汙水的蒸汽消耗量約為180kg。
當處理硫化氫和氨總濃度約為75300mg/L的酸性汙水時，淨化水調入冷進料的量佔汽提塔底總淨化水量17.1重量％，此時在可滿足上述淨化和回收等各項指標條件下，每噸原料汙水的蒸汽消耗量約為230kg。
當處理硫化氫和氨總濃度約為125500mg/L的酸性汙水時，淨化水調入冷進料的量佔汽提塔底淨化水量43.3重量％，此時在可滿足上述淨化和回收等各項指標條件下，每噸原料汙水的蒸汽單耗約為320kg。
權利要求
1.一種處理含硫化氫和氨酸性汙水的工藝，含硫化氫和氨的酸性汙水與分凝液混合後，進入汽提塔，汽提塔包括上部填料段和下部塔盤段，汽提塔頂排出酸性氣至硫磺回收裝置，氨混合氣從汽提塔中部側線抽出，冷凝分液後去氨精製系統，汽提塔底出淨化水，其特徵在於所述酸性汙水與分凝液混合後，分成兩路進入汽提塔，其中一路為冷原料水，經冷進料調節閥和冷進料冷卻器後與汽提塔底來的經冷卻和加壓後的淨化水混合後，溫度為5～50℃，作為冷進料進入汽提塔塔頂的填料段上部；另一路為熱原料水，經熱進料調節閥、一級換熱器、一級冷凝冷卻器和二級換熱器，與淨化水和側線氣換熱至130℃～155℃後，作為熱進料進入汽提塔的第1層塔盤；汽提塔的塔底淨化水分成兩部分，其中佔汽提塔底淨化水0～50重量％的一部分在淨化水進料調節閥控制下，與所述冷原料水混合，剩餘部分送至裝置外；從汽提塔中部側線抽出的含氨混合氣經冷凝分液後，粗氨氣出裝置，分凝液如上所述與酸性汙水混合；所述冷原料水量與熱原料水量重量之比為0.1～1∶1。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述汽提塔上部填料段和下部塔盤段的塔徑之比為0.2～1∶1。
全文摘要
本發明公開了一種處理含硫化氫和氨酸性汙水的工藝。含硫化氫和氨的酸性汙水與分凝液混合後，分成兩路進入汽提塔，其中一路與汽提塔底來的淨化水混合後進入汽提塔頂的填料段上部，另一路分別與淨化水和側線氣換熱至130℃～155℃後，進入汽提塔的第1層塔盤；汽提塔的塔底淨化水分成兩部分，其中佔汽提塔底淨化水0～50重量％的一部分與冷原料水混合，剩餘部分送至裝置外；從汽提塔中部側線抽出的氨混合氣經冷凝分液後，粗氨氣出裝置，分凝液如上所述與酸性汙水混合。本發明可用於含硫汙水中硫化氫和氨總濃度大於50000mg/L的場合。
文檔編號C02F1/58GK101024526SQ20071005395
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月5日 優先權日2007年2月5日
發明者熊獻金 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化集團洛陽石油化工工程公司