способ щелочной очистки газов пиролиза

Формула изобретения

Способ щелочной очистки пиролиза от двуокиси углерода и сероводорода путем их абсорбции водным раствором гидроксида натрия с последующей очисткой отработанного щелочного раствора от эмульгированных жидких полимеров, растворенных углеводородов и карбонатов с последующей рециркуляцией части очищенного раствора на абсорбцию, отличающийся тем, что отработанный щелочной раствор подвергают ступенчатой физико-химической обработке: нейтрализации раствора с помощью минеральной кислоты или дымовых газов до рН=6-7, очистке от растворенных карбонатов, углеводородов и дисперсных примесей путем их осаждения с помощью последовательного дозирования в раствор известкового молока с дозой извести 50-150 мг/л и сернокислого железа с дозой 10-40 мг/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессу очистки газов пиролиза углеводородного сырья от двуокиси углерода и сероводорода и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности. Очистка пирогаза от двуокиси углерода и сероводорода осуществляется методом их абсорбции щелочным раствором. Особенность процесса заключается в том, что отработанный после абсорбции щелочной раствор помимо остатков свободной щелочи, карбонатов и сульфидов содержит еще значительное количество растворенных углеводородов и эмульгированных жидких полимеров в дисперсной и коллоидной формах.

Известен способ щелочной очистки газов пиролиза углеводородного сырья от двуокиси углерода и сероводорода со сбросом образующихся сернисто-щелочных стоков в канализацию (Л.В. Талисман, И.Н. Смирнов, "Химическая промышленность", 1968, 1, с.25). Недостатками этого способа являются образование агрессивных сточных вод и забивка аппаратуры полимерными отложениями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к предлагаемому является способ очистки пирогаза от сероводорода и двуокиси углерода щелочным раствором (Патент РФ 2134148 С1, кл. В 01 D 53/14, 53/52, 53/62, С 10 К 1/12), включающий абсорбцию сероводорода и двуокиси углерода из пирогаза водным раствором гидрооксида натрия с последующей обработкой отработанного раствора, содержащего углеводороды и полимеры, увлеченные из пирогаза, в количестве 300 мг/л органическим растворителем при объемном соотношении органического растворителя и отработанного раствора, равном (0,5-1):1, с последующим отстоем образовавшихся водной и углеводородной фаз и возвратом части раствора, освобожденного от растворенных в нем углеводородов и полимеров, на смешение со свежим водным раствором гидрооксида натрия. При содержании углеводородов и жидких полимеров в отработанном водном растворе гидрооксида натрия менее 300 мг/л их отделение осуществляется без растворителя простым отстоем.

Недостатками такого способа являются: 1) большой расход основного реагента - органического растворителя (при концентрации полимеров в растворе более 300 мг/л); 2) образование дополнительных отходов производства (полимерсодержащего органического растворителя), которые необходимо утилизировать или регенерировать; 3) отсутствие нейтрализации сернисто-щелочных стоков с высоким солесодержанием; 4) низкая степень очистки отработанного раствора от полимеров (при их содержании менее 300 мг/л), поскольку коллоидную систему методом отстоя разделить невозможно; 5) забивка аппаратов и труб циркуляционного контура солями и полимерами.

Целью заявляемого способа являются удешевление процесса и повышение степени очистки циркуляционного раствора от жидких полимеров и избытка карбонатов, устранение полимерных и солевых отложений на оборудовании, снижение загрязненности сточных вод, снижение отходов производства.

Поставленная цель заявляемого способа очистки пирогаза от сероводорода и двуокиси углерода достигается путем их абсорбции водным раствором гидрооксида натрия с последующей очисткой отработанного щелочного раствора от эмульгированных жидких полимеров, растворенных углеводородов и карбонатов с последующей рециркуляцией части очищенного раствора на абсорбцию, отличающийся тем, что отработанный щелочной раствор подвергается ступенчатой физико-химической обработке: нейтрализации раствора с помощью минеральной кислоты или дымовых газов до рН 6-7, очистке от растворенных карбонатов, углеводородов и дисперсных примесей путем их осаждения с помощью последовательного дозирования в раствор известкового молока с дозой извести 50-150 мг/л и сернокислого железа с дозой 10-40 мг/л. Степень очистки от жидких полимеров 80-93%, от карбонатов 90%.

Такая обработка позволяет: 1) обеспечить более глубокую очистку от жидких полимеров и карбонатов, 2) снизить затраты на очистку, 3) устранить забивку аппаратов циркуляционного контура полимерами и солями. Предлагаемой очистке может быть подвергнут либо весь отработанный раствор, либо только его часть, выводимая из системы очистки.

Указанные отличительные признаки предлагаемого способа определяют его новизну и существенные отличия, в сравнении с известным уровнем науки и техники в области очистки пирогаза от кислых компонентов щелочными растворами, так как указанные выше приемы обработки образующихся при очистке пирогаза сернисто-щелочных полимерсодержащих вод в литературе не описаны и позволяют производить их более глубокую очистку от органических и неорганических примесей и значительно сократить количество используемых реагентов и образующихся отходов.

Сущность предлагаемого способа и отличия от прототипа поясняются принципиальными схемами, приведенными на фиг. 1 и 2, а также примерами его конкретного осуществления.

Пример 1 (по прототипу, фиг. 1). Очистка пирогаза в количестве 27000 кг/ч от двуокиси углерода и сероводорода осуществляется в абсорбере 1 щелочным раствором гидрооксида натрия (NaOH) при температуре 50^oС и давлении 18 кгс/см². Концентрации удаляемых компонентов (мас.%) на входе аппарата: СО₂ - 0,08, Н₂S - 0,008, на выходе - СO₂ - 0,002, Н₂S - 0,0001. Поглотительный щелочной раствор, поступающий на вход абсорбера 1, получается смешением свежего раствора (10% NaOH) в количестве 625 кг/ч с циркуляционным потоком (2% NaOH) в количестве 1000 кг/ч. Отработанный щелочной раствор в количестве 1625 кг/ч с содержанием NaOH - 2%, Nа₂СО₃ - 7%, Na₂S - 0,8%, жидких полимеров - 1%, сухого остатка - 101 г/л, бикарбонатной щелочности - 40 мг-экв/л и органических примесей по ХПК - 5000 мг О₂/л поступает на экстракционную очистку от полимеров в емкость 2, где смешивается с органическим растворителем в количестве 1,625 кг/ч. После отстоя в емкости 3 часть щелочного раствора (1000 кг/ч) с содержанием полимеров 0,1%, ХПК - 1500 мг О₂/л, сухим остатком 92 г/л и бикарбонатной щелочностью 40 мг-экв/л идет на рециркуляцию, а остальная часть (625 кг/ч) выводится из системы. Степень очистки раствора от жидких полимеров 85%. Органические отходы в количестве 1,635 кг/ч также выводятся из системы.

Пример 2. (Заявляемый способ, фиг.2) Очистка пирогаза того же количества и состава, что и в примере 1, проводится в абсорбере с затопленной насадкой 1. В качестве поглотительного раствора используется смесь свежего раствора гидрооксида натрия (NaOH), с концентрацией NaOH - 13% в количестве 625 кг/ч с очищенным циркуляционным раствором (2% NaOH) в количестве 1000 кг/ч. Отработанный щелочной раствор из абсорбера 1 подается насосом на очистку в два последовательных аппарата 2 и 3. В первом аппарате 2% щелочной раствор NaOH в количестве 1625 кг/ч нейтрализуется 92% серной кислотой в количестве 0,1 т/ч до рН 6. Во втором аппарате в отработанный раствор последовательно дозируются коагулянты: 15% известковое молоко в количестве 3 л/ч и 5% раствор сернокислого железа FeSO₄ в количестве 1,5 л/ч, в результате чего раствор осветляется, а жидкие полимеры и часть карбонатов выпадают в осадок и выводятся из аппарата в количестве 17 кг/ч. В очищенном растворе снижено содержание: жидких полимеров до 0,07%, сухого остатка до 38 г/л, бикарбонатной щелочности до 4 мг-экв/л, органических примесей по ХПК до 400 мг О₂/л. Основная часть очищенного раствора (1000 кг/ч) с рН 8 подается на рециркуляцию, а остальная (625 кг/ч) выводится из системы. Степень очистки от жидких полимеров 93%, от карбонатов 90%.

Пример 3. Процесс очистки протекает так же как в примере 2. Отличие в том, что нейтрализация отработанного раствора проводится дымовыми газами с содержанием СO₂ - 40% в количестве 2000 нм³/ч в скруббере с временем контакта 0,5 часа.

Пример 4. Процесс очистки протекает по такой же схеме, как в примере 3. Отличие в том, что очистке от жидких полимеров и карбонатов подвергается только часть отработанного раствора: 1) либо рециркулируемого потока в количестве 1000 кг/ч, 2) либо выводимого из системы в количестве 625 кг/ч.

Сравнительные характеристики прототипа и предлагаемого способа приведены в таблице 1.