一種用於脫硫化氫廢鹼液深度處理的工藝的製作方法

2023-09-20 20:03:25

專利名稱：一種用於脫硫化氫廢鹼液深度處理的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於脫硫化氬廢鹼液深度處理的新工藝和氧化 反應設備。該工藝可用於煉油廠和/或天然氣中的硫化氬經鹼液吸收 處理後，廢鹼液中無機硫化物的深度氧化和揮發性有機物的高效氣 提。屬於化工環保技術領域。
背景技術：
在煉油廠裂解氣或汽/柴油催化加氫工段，會產生大量舍一定濃
度的硫化氫(H2S)尾氣，由於硫化氫的毒性較大，不能直接向大氣 排放。這些尾氣通常採用鹼液(^20)3或NaOH)進行吸收處理，即通 過化學吸收方式將硫化氬轉化為Na2S從尾氣中除去。在吸收處理後 的廢鹼液中含有大量的硫化鈉和少量高沸點烴類物質，溶液的C0D高 達幾十萬到上千萬卯m。目前，企業多採用高溫空氣氧化技術將Na2S 轉化為Na2S04,溶液中的部分烴類物質隨尾氣排出，所採用的設備為 篩板型/或填料型氧化反應器，加熱介質為水蒸氣，空氣/水蒸氣和廢 鹼液以並流方式從塔底進入，氧化後的鹼液和含烴類物質的乏空氣均 從塔頂排出。這種處理技術具有如下缺點(1)由於液體在反應器內 的空塔速度4艮低，遠遠不能將塔內少量的固體顆粒(主要為固體懸浮 物及鹼液的結晶物)從頂部帶出，從而引起反應器塔板篩孔和混合器 堵塞，需要定期拆塔排渣，影響正常生產；(2)^喊液中Na2S的氧化 效果差；(3)熱空氣對廢鹼液中溶解烴類物質的氣提效果差，使得處 理後鹼液的COD濃度仍然在5000ppm以上，無法達標排放；(4 )塔頂 乏空氣的氣味大，揮發性有機物的濃度高，存在超標排放的問題。
針對目前脫好減液氧化處理工藝中存在的問題，我們^l是出了 一種 新的工藝，可以完全消除上述問題，即(1)消除氧化塔的堵塔現象； (2)顯著提高Na2S的氧化率，出口廢鹼液中Na2S的濃度可控制在 10ppm之內；(3)顯著提高熱空氣對廢鹼液中揮發性有機物的氣提效 果，出口石威液的COD在500卯ra-600ppm之間；(4 )尾氣經催化燃燒可 以達標排;故。

發明內容
為了解決現有廢鹼液氧化工藝中的技術問題，我們^t是出了如下工 藝，其流程如圖1所丁'r。廢石鹹液從廢石威罐用鹼泵抽出，先經廢氣冷凝冷卻器換熱，再通過
鹼液預熱器預熱後，再用蒸汽加熱至11~130°C,進入氧化反應器 頂部；空氣經蒸汽加熱至110~130°C,由氧化反應器底部進入。氣 液在氧化反應器中逆流流動並發生氧化反應，將Na2S氧化為Na2S04, 重質烴隨塔頂尾氣排出，以降低出口鹼液的COD,達到排放指標。出 口鹼液進入換熱器降溫，再進冷卻器冷卻後排力文。
為保證塔內操作壓力，氧化反應器頂設有壓力自動調節閥控制尾 氣排放量，以維持反應器內操作壓力為.5-0.6MPa。尾氣先進入 氣液分離罐，並控制排放壓力(0. 05 ~ 0. IMPa )再送去燃燒。
採用逆流操作後，氧化反應器內的儲液量採用塔底自動調節閥用 塔液面控制，以保證液體停留時間。
氧化反應器包括多塊圓形篩孔板，其特徵在於，在每塊圓形篩孔 板上均安裝有一根降液管，且降液管兩端不和圓形篩孔板接觸，降液 管穿過圓形篩孔玲反後分為上部和下部，降液管上部在圓形篩孔板以上 2-6mm的高度處至少設置一個孔，用於防止固體懸浮物在篩板上的累 積。
該結構設計保證了氣液兩相的逆流接觸，增大了氣/液傳質的速 率和反應推動力。熱空氣通過篩板孔上行，廢石威液通過降液管下行， 篩板上的固體懸浮物經降液管以及降液管上的開孔流入下層塔板，從 而防止了固體懸浮物在塔板的聚集，少量的固體懸浮物隨鹼液從塔底 排出。該工藝出來的含重質烴的乏空氣可以直接通過催化焚燒設備進 行無害化處理。
本發明所提供的工藝適用於脫硫化氫廢鹼液的無害化處理，條件 溫和，工藝簡單，易於操作，具有以下有益效果(l)消除廢鹼液氧 化塔的堵塔現象，(2)顯著提高Na2S的氧化率，出口廢鹼液中Na2S 的濃度可控制在10ppm之內，(3 )顯著提高熱空氣對廢石成液中揮發性 有機物的氣提效果，出口鹼液的COD在500ppm之內，(4)尾氣經催 化燃燒可以達標排;^文。
以下結合具體實施方式
對本發明作進一 步說明。


圖1脫硫廢鹼液的氧化和重質烴氣提脫除的工藝流程圖 圖2深液層氣/液氧化反應器的結構及塔板內構件示意圖具體實施方式
本技術的核心設備為氧化反應器，其結構示意圖見圖2(a)，篩 孔板結構見圖2(b)，降液管結構見圖2(c)和圖2(d)所示。
圖中l、廢氣冷凝冷卻器；2、鹼液預熱器；3、氧化反應器；4、 氣液分離罐5、篩孔板；6、降液管。圖1.2中的尺寸單位為mm。
對照例
廢鹼液、空氣和水蒸汽按照2t/h， 180 NMVh (折合為標準狀態 條件下)，和200kg/h的流量比例經靜態混合器混合換熱後，使混合 液的溫度達到ll(TC左右，然後從氧化反應塔的底部進入。氧化反應 塔為篩孔板結構(無降液管構件)，空氣和液鹼均通過篩孔並流上行， 同時發生廢石成液的空氣氧化反應，整個反應塔的溫度在110-13(TC之 間。處理過的廢石成液從塔頂排出，進入換熱器對廢鹼液進行預熱，然 後再進入換熱器冷卻至室溫，調節pH值到中性後排放。攜帶有 1100卯m-1500ppm重質烴的乏空氣從氧化反應塔的塔頂排出，然後直 接排空。
實驗中，待處理廢鹼液中COD含量35, OOOppm左右，其中Na2S 含20, OOOppm左右，烴類(主要是重烴)約佔15, OOOppm左右。鹼液 在塔內的停留時間為6小時，氧化塔內塔底和塔頂的溫度分別為110 。C和13(TC左右，廢^f威液流量約2噸/小時，空氣流量為180標方/小 時。經過上述工藝處理的排放廢鹼中COD在5, 000-7, OOOppm之間， 廢鹼液的處理量增大時，廢液COD更高。另外，該反應器還常發生塔 底篩盤和混合器的阻塞，影響正常生產。
實施例1
如圖1所示，經鹼液預熱器2預熱的廢鹼液(流量為2t/h)與 水蒸氣(流量160kg/h)經靜態混合器混合後糹皮升溫到12(TC，從頂 部進入深液層氧化反應器。壓力0. 6MPa流量300NM7h的空氣與流量 25kg/h的水蒸氣經靜態混合器混合後#1升溫到125°C，從底部進入深 液層氧化反應器。廢鹼液在氧化反應器內氧化反應(停留時間)6小 時後從氧化反應器底排出進入換熱器回收熱量，再經另 一個換熱器降 到常溫後取樣分析和排放。
氧化反應器3為帶降液管6的篩孔板塔。空氣通過篩孔上行，合 適的氣/液流量比使得篩孔板5不發生漏液現象。鹼液在重力作用下 沿降液管從上層篩孔板流至下層篩孔板，直至從塔底排出。塔板之間 的深液層為氣/液混合良好的氧化反應區，處於高度攪動狀態，反應效果好，而且固體懸浮物不會在塔板沉積，少量的固體懸浮物將從降 液管以及緊鄰篩孔板的降液管上部的開孔排入下層塔板。整個反應塔
的溫度比較均勻(在120-135。C之間)。由於熱空氣的逆流氣提作用， 使得塔底鹼液中重質烴的含量較對比例大為降低。從塔頂排出的乏空 氣中具有較高含量的重質烴和其他揮發性有機物，攜帶一定量重質烴 的乏空氣從氧化反應塔的塔頂排出，經廢氣冷凝冷卻器1冷卻後回收 部分高沸點重質烴，經氣液分離罐4氣液分離然後去尾氣催化焚燒裝 置進行無害化處理。
實驗中，待處理廢鹼液中COD含量35，000卯m左右，其中Na2S 含20， OOOppm左右，烴類(主要是重烴)約佔15，000ppm左右。鹼液 在塔內的停留時間為6小時，氧化反應器塔底和塔頂的溫度分別為 125。C和120。C左右，廢^ 鹹液流量約2t/h，空氣流量為180麗Vh。經 過上述工藝處理的排放廢鹼中COD為500ppm,出口廢鹼液中Na2S的 濃度在10ppm之內，該反應器不會發生塔底篩盤和混合器的阻塞。
實施例2
如圖1所示，經換熱器預熱的廢^5威液(流量為3t/h)與水蒸氣 (流量250kg/h)經靜態混合器混合後被升溫到125°C，從頂部進入 深液層氧化反應器。壓力0. 6MPa流量400NMVh的空氣與流量35kg/h 的水蒸氣經靜態混合器混合後被升溫到13(TC,從底部進入深液層氧 化反應器。廢鹼液在氧化反應器內氧化反應(停留時間)7小時後從 氧化反應器底排出進入換熱器回收熱量，再經另 一個換熱器降到常溫 後取樣分析和排^:。
實驗中，初始條件同實施例l,經過上述工藝處理的排放廢鹼中 COD為560ppm，出口廢鹼液中Na2S的濃度可控制在13ppm之內。
權利要求
1、一種用於脫硫化氫廢鹼液深度處理的工藝，其特徵在於，包括以下步驟含硫化鈉的廢鹼液經水蒸氣加熱到120℃後進入氧化反應器的頂部；壓力為0.6MPa的空氣經水蒸氣預熱到125℃後從底部進入氧化反應器；氣液在氧化反應器內逆流接觸，塔內的溫度介於120-135℃之間；廢鹼液在塔內的停留時間6-10小時，從塔底排出廢鹼液，從塔頂排出乏空氣尾氣。
2、 根據權利要求l所述的工藝，其特徵在於，氧化反應器包括多塊圓 形篩孔板，在每塊圓形篩孔板上均安裝有一根降液管，且降液管兩端不和 圓形篩孔板接觸，降液管穿過圓形篩孔板後分為上部和下部，降液管上部 在圓形篩孔板以上2-6mm的高度處至少設置一個孔,用於防止固體懸浮物 在篩板上的累積。
3、 根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，乏空氣尾氣通過催化燃 燒工段進行無害化處理，實現空氣的達標排放。
全文摘要
本發明涉及一種用於脫硫化氫廢鹼液深度處理工藝，屬於化工環保領域。本發明提供的工藝能提高氧化反應效果，改善鹼液中重質烴的氣提效果，消除篩板型氧化反應器的堵塞現象。該工藝採用由篩孔板和降液管組成的深液層反應器進行脫硫化氫廢鹼液的空氣氧化，通過氣/液逆流接觸提高氣/液的傳質和反應推動力，顯著改善鹼液的氧化效果和對揮發性有機物的氣提效果。對於COD在30,000-50,000ppm的脫硫化氫廢鹼液，脫除率在98％以上。特殊設計的降液管有助於消除塔板上固體懸浮物的聚集，克服操作過程中的堵塔現象。本工藝適用於煉油廠裂解氣、催化加氫脫硫尾氣、及各種含硫化氫尾氣經NaOH或Na2CO3溶液吸收後，廢鹼液的深度無害化處理。
文檔編號B01D53/48GK101579603SQ20091008778
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者李春喜, 楊祖榮 申請人:北京化工大學