申请日2018.05.10
公开(公告)日2018.10.12
IPC分类号C02F9/10; B01D53/78; B01D53/52; B01D53/96; C02F101/10
摘要
本发明属于高含硫气田天然气开发及含硫污水处理技术领域，具体涉及一种用于高含H2S污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺。高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，包括PLC控制系统，还包括pH调节装置、预处理装置、负压气提装置和精脱硫装置、氧化再生装置、硫磺分离装置和换热系统。本发明所提供的高含H2S污水负压气提脱硫及含硫尾气净化工艺及装置减少了含硫污水处理的能耗，提高含硫污水中H2S分离效率，可广泛应用于天然气开采及石油开采中含硫污水脱硫处理的应用。
翻译权利要求书
1.高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，包括PLC控制系统(8)，其特征在于，还包括pH调节装置(1)、预处理装置(2)、负压气提装置(3)和精脱硫装置(4)、氧化再生装置(5)、硫磺分离装置(6)和换热系统(7);
所述的pH调节装置(1)的排水口与预处理装置(2)的进热水口通过管道连接，pH调节装置(1)内设置pH计，pH计与PLC控制系统(8)相连，pH调节装置(1)上设置含硫污水进口(10);
所述的预处理装置(2)的负压抽气口12与负压气提装置(3)的进气口相连接，预处理装置(2)排水口通过排水泵a与精脱硫装置(4)的进水口相连接，排水泵a与PLC控制系统(8)电连接，所述的预处理装置(2)的底部设置罗茨风机FB1，罗茨风机FB1与PLC控制系统(8)电连接;
所述的负压气提装置(3)气液混合出口与氧化再生装置(5)的进液口相连，负压气提装置(3)的进气口与精脱硫装置(4)的排气口相连;
所述的氧化再生装置(5)的一个出液口与负压气提装置(3)的进液口相连接，所述的氧化再生装置(5)的进液口与换热系统(7)的进液口相连接，所述的氧化再生装置(5)的另一个出液口通过排水泵e与硫磺分离装置(6)的进液口相连接，排水泵e与PLC控制系统(8)电连接，所述的氧化再生装置(5)的底部设置罗茨风机FB2，罗茨风机FB2与PLC控制系统(8)电连接;
所述的硫磺分离装置(6)的出液口与换热系统(7)的进液口相连接，所述的硫磺分离装置(6)的顶部设置压缩空气进口13，所述的硫磺分离装置(6)底部设置硫磺收集罐，定时收集分离出的硫磺颗粒;
所述的换热系统(7)上端设置冷却水进口(14)，下端设置冷却水出口(15)，所述的换热系统(7)的出液口同时与硫磺分离装置(6)的进液口连接;
所述的pH调节装置(1)、预处理装置(2)、负压气提装置(3)、精脱硫装置(4)、氧化再生装置(5)和硫磺分离装置(6)的进水口处及排水口处都设置有阀门，所述的PLC控制系统(8)同时与上述各个装置处的污水进水口处的阀门、排水口处的阀门连接;
所述的精脱硫装置(4)的出水口处的污水外排管道(9)上设置排水泵b对经脱硫后的污水进行外输处理，排水泵b与PLC控制系统(8)电连接，所述的精脱硫装置(4)的塔底布置有曝气管。
2.根据权利要求1所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的pH调节装置(1)为pH调节罐，所述的预处理装置(2)为预处理罐，所述的负压气提装置(3)为负压气提罐，所述的精脱硫装置(4)为精脱硫罐，所述的氧化再生装置(5)为氧化再生罐，所述的硫磺分离装置(6)为硫磺分离罐。
3.根据权利要求1所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的预处理装置(2)顶部的负压抽气口(12)处设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接;所述的精脱硫装置(4)顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接;所述的硫磺分离装置(6)顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接;所述的氧化再生装置(5)顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统(8)电连接。
4.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的预处理罐(2)的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统(8)相连接。
5.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的精脱硫罐(4)的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统(8)相连接。
6.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的精脱硫罐(4)内上部设置进水喷头，将来自排水泵a的低含硫污水进行雾化，精脱硫罐(4)中部设置填料，将来自预处理罐(2)的低含硫污水进行在填料上均匀分布，实现H2S从水中的分离。
7.根据权利要求2所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，其特征在于，所述的氧化再生罐(5)内设置脱硫液，所述的脱硫液为螯合铁水溶液，主要成分包括硫酸亚铁、EDTA、氢氧化钠或者碳酸钠、表面活性剂中的一种或者是几种的组合;所述的脱硫液还可为成熟的络合铁或者铁离子脱硫液体。
8.根据以上所述任一权利要求所述高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置处理含硫污水的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
一、pH值调整：来自站场含硫污水进入pH调整装置(1)，pH调整装置(1)内pH计能够在线实时监测污水的pH值，根据pH值数据调整pH调整剂的加注量，以达到H2S分离的最佳pH值条件;
二、预处理：将PH调整装置(1)内的污水调整到PH=5时，进入预处理装置(2)，通过顶部的喷头，将污水均匀分布在预处理装置(2)内的填料上，实现高效的气液传质，通过预处理装置(2)底部罗茨风机FB1鼓入的空气将H2S从污水中分离出来，H2S可以从2500～3000mg/L降低到500～800mg/L;
三、精脱硫：从预处理装置(2)出来的低含硫，其中H2S含量为500～800mg/L，污水由泵a泵入到精脱硫装置(4)内置喷头进行雾化，并通过精脱硫装置(4)内设置的填料盘进行水质均化，污水中的H2S被负压气提装置(3)的负压作用力抽吸到氧化再生装置(5)进行氧化，将H2S氧化为单质硫磺，精脱硫装置(4)可以将低含硫污水中的H2S从500～800mg/L降低到5～8mg/L;
四、氧化再生：通过负压气提装置(3)气液混合出口带出的高含硫气体进入氧化再生装置(5)底部，其中H2S含量为8～15%，通过氧化再生装置(5)内的脱硫液将H2S全部转化为单质硫磺颗粒，单质硫化颗粒和脱硫液通过硫磺分离装置(6)进行固液分离，硫磺可以统一收集存放，脱硫液进入所述换热系统(7)进行降温后回到氧化再生装置(5)内进行循环利用。
说明书
高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺
技术领域
本发明属于高含硫气田天然气开发及含硫污水处理技术领域，具体涉及一种用于高含H2S污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺。
背景技术
高含硫污水脱硫处理工艺可概括为“正压气提-氧化-絮凝沉降三级除硫+回注”工艺,正压气提工艺理论上可以将高含硫污水的中硫从3000mg/L除至300mg/L;氧化除硫可以根据污水性质选择适当的氧化剂作为氧化型除硫剂;沉淀除硫将低含硫污水中的硫除至5mg/L以下。现有工艺基本能满足现有脱硫废水回注标准，但“正压气提-氧化-沉淀三级除硫”工艺需要消耗大量的天然气或氮气以及化学药品，同时还增加了废水的产生量;化学沉淀产生的污泥在焚烧过程中转化为了SO2，易形成酸雨，造成大气污染。
随着环保标准的愈来愈严格，需要发展新的脱硫工艺技术，解决含硫废水回注压力大、回注系统运行维护费用逐高的状况;因此需要研究创造出新设备，以便更好地实现含硫污水脱硫及含硫尾气脱硫净化的工艺装置，实现节能降耗的目的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种用于高含H2S污水负压气提脱硫及含硫尾气净化装置及工艺，该装置及工艺在保证污水脱硫和含硫尾气净化的前提下尽可能的减少能源消耗，实现硫磺的回收与资源化利用。
本发明的技术方案是：
高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置，包括PLC控制系统，还包括pH调节装置、预处理装置、负压气提装置和精脱硫装置、氧化再生装置、硫磺分离装置和换热系统。
所述的pH调节装置的排水口与预处理装置的进热水口通过管道连接，pH调节装置内设置pH计，pH计与PLC控制系统相连，pH调节装置上设置含硫污水进口10。
所述的预处理装置的负压抽气口与负压气提装置的进气口相连接，预处理装置排水口通过排水泵a与精脱硫装置的进水口相连接，排水泵a与PLC控制系统电连接，所述的预处理装置底部设置罗茨风机FB1，罗茨风机FB1与PLC控制系统电连接。
所述的负压气提装置气液混合出口与氧化再生装置的进液口相连，负压气提装置的进气口与精脱硫装置的排气口相连。
所述的氧化再生装置的一个出液口与负压气提装置的进液口相连接，所述的氧化再生装置的进液口与换热系统的进液口相连接，所述的氧化再生装置的另一个出液口通过排水泵e与硫磺分离装置的进液口相连接，排水泵e与PLC控制系统电连接，所述的氧化再生装置的底部设置罗茨风机FB2，罗茨风机FB2与PLC控制系统电连接。
所述的硫磺分离装置的出液口与换热系统的进液口相连接，所述的硫磺分离装置的顶部设置压缩空气进口13，所述的硫磺分离装置底部设置硫磺收集罐，定时收集分离出的硫磺颗粒。
所述的换热系统上端设置冷却水进口14，下端设置冷却水出口，所述的换热系统的出液口同时与硫磺分离装置的进液口连接。
所述的pH调节装置、预处理装置、负压气提装置、精脱硫装置、氧化再生装置和硫磺分离装置的进水口处及排水口处都设置有阀门，所述的PLC控制系统同时与上述各个装置处的污水进水口处的阀门、排水口处的阀门连接。
所述的精脱硫装置的出水口处的污水外排管道上设置排水泵b对经脱硫后的污水进行外输处理，排水泵b与PLC控制系统电连接，所述的精脱硫装置的塔底布置有曝气管。
具体的，所述的pH调节装置为pH调节罐，所述的预处理装置为预处理罐，所述的负压气提装置为负压气提罐，所述的精脱硫装置为精脱硫罐，所述的氧化再生装置为氧化再生罐，所述的硫磺分离装置为硫磺分离罐。
具体的，所述的预处理装置顶部的负压抽气口处设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接;所述的精脱硫装置顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接;所述的硫磺分离装置顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接;所述的氧化再生装置顶部设置真空表，真空表通过信号线与PLC控制系统电连接。
具体的，所述的预处理罐的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统相连接。
具体的，所述的精脱硫罐的内侧壁设置磁翻板液位计，磁翻板液位计通过远程控制仪表与PLC控制系统相连接。
具体的，所述的精脱硫罐内上部设置进水喷头，将来自排水泵a的低含硫污水进行雾化，精脱硫罐中部设置填料，将来自预处理罐的低含硫污水进行在填料上均匀分布，实现H2S从水中的分离。
具体的，所述的氧化再生罐内设置脱硫液，所述的脱硫液为螯合铁水溶液，主要成分包括硫酸亚铁、EDTA、氢氧化钠或者碳酸钠、表面活性剂中的一种或者是几种的组合;所述的脱硫液还可为成熟的络合铁或者铁离子脱硫液体。
根据以上所述用于高含硫污水的负压气提脱硫及含硫尾气净化装置处理含硫污水的工艺，包括如下步骤：
一、pH值调整：来自站场含硫污水进入pH调整装置，pH调整装置内pH计能够在线实时监测污水的pH值，根据pH值数据调整pH调整剂的加注量，以达到H2S分离的最佳pH值条件;
二、预处理：将PH调整装置内的污水调整到PH=5时，进入预处理装置，通过顶部的喷头，将污水均匀分布在预处理装置内的填料上，实现高效的气液传质，通过预处理装置底部罗茨风机FB1鼓入的空气将H2S从污水中分离出来，H2S可以从2500～3000mg/L降低到500～800mg/L;
三、精脱硫：从预处理装置出来的低含硫(H2S含量500～800mg/L)污水由泵a泵入到精脱硫装置内置喷头进行雾化，并通过塔内设置的填料盘进行水质均化，污水中的H2S被负压气提装置的负压作用力抽吸到氧化再生装置进行氧化，将H2S氧化为单质硫磺，精脱硫装置可以将低含硫污水中的H2S从500～800mg/L降低到5～8mg/L;
四、氧化再生：通过负压气提装置气液混合出口带出的高含H2S(8～15%)气体进入氧化再生装置底部，通过氧化再生装置内的脱硫液将H2S全部转化为单质硫磺颗粒，单质硫化颗粒和脱硫液通过硫磺分离装置进行固液分离，硫磺可以统一收集存放，脱硫液进入所述换热系统进行降温后回到氧化再生装置内进行循环利用。
本发明的有益效果是：该装置集成了污水脱硫和含硫尾气脱硫过程于一体，实现了污水深度脱硫和含硫尾气无害化以及资源化的处理，该装置同时还配置了换热系统，换热系统能够对氧化装置内循环使用的脱硫液进行过程降温处理，有效的保证了脱硫液的脱硫效率，相对传统“正压气提+氧化脱硫+絮凝沉降”等脱硫设备更环保、更安全、更经济;该设备为PLC系统控制，整套设备自动化成都高，可以实现无人值守连续运行，节省了大量的人力资源，降低了劳动强度能够。本发明所提供的高含H2S污水负压气提脱硫及含硫尾气净化工艺及装置减少了含硫污水处理的能耗，提高含硫污水中H2S分离效率，可广泛应用于天然气开采及石油开采中含硫污水脱硫处理的应用。