申请日2013.05.28
公开(公告)日2013.09.04
IPC分类号C02F9/10; B01D53/52; B01D53/58; B01D53/78
摘要
本发明公开了一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法，该方法属于煤化工废水、废气处理领域;该方法以焦化粗苯加氢精制生产过程中产生工艺废水、工艺废气、浓度为20%的硫酸、氮气、活性炭为原料，以汽提塔、硫酸吸收槽、深冷装置、脱硫装置、吸附罐为设备，对焦化粗苯加氢精制产生的工艺废水工艺废气进行处理，该方法的优点是：1.使用通用设备为化工领域常用设备，制作简单;2.用于吸附废水中苯的吸附剂活性炭来源广泛，价格低廉，且活性炭吸附饱和后再生容易，可重复使用，不产生二次污染;3.工艺简单、操作方便、连续性强，能使资源得到有效的回收利用。
权利要求书
1.一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法，以焦化粗苯加氢精制生产过程中产生工艺废水工艺废气、浓度为20%的硫酸、氮气、活性炭为原料，以汽提塔、硫酸吸收槽、深冷装置、脱硫装置、吸附罐为设备，通过以下五个步骤来对焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气进行处理，其特征是：
步骤(1)将定量的焦化粗苯加氢精制生产过程中产生的含苯系物约250ppm、总氮约50ppm、总硫约100ppm的工艺废水先预热至90℃后，送入汽提塔，进料口设在第15块塔板，汽提塔内的操作参数为：塔压0.38-0.42Mpa，塔顶温度108-112℃，塔釜温度138-142℃，回流比0.3-0.5，在汽提塔内溶解在工艺废水中的硫化氢、氨等气体，苯水共沸物和少量的低沸点物质从塔顶排出，剩余的液体进入水包;塔顶排出的气体经回收罐回收冷却后得到部分气体和部分液体，经气液分离罐分离后得到的气体为硫化氢、氨气、甲烷及主要成分为丁烷、环己烷、苯等低沸点有机物蒸汽的混合气，以下简称为汽提气，剩余的液体处于气液分离罐中;
步骤(2)将汽提气与粗苯加氢装置生产时产生的主要成分约为氢气82%、甲烷13.75%、苯4%、硫化氢、氨气0.25%的工艺废气混合后一起送入硫酸吸收槽，其中只有氨气与浓度为20%的硫酸反应生成硫酸铵并结晶，经结晶处理后得到的化肥硫酸铵;将没有反应的硫化氢、氢气、甲烷、苯、丁烷、环己烷等气体送入-5℃的深冷装置，有机物蒸汽在深冷装置中冷却为液体并进行回收;
步骤(3)在深冷装置中硫化氢、氢气、甲烷依然为气体，将其引入脱硫装置，在脱硫装置中硫化氢回收为硫磺;脱硫后的气体进入变压吸附装置将氢气提纯后送回装置重复利用，变压吸附的尾气主要成分为氢气约60%，甲烷约40%，可作为洁净的锅炉燃料气回收利用;
步骤(4)将步骤(1)中水包中的废液、气液分离罐中的液体均重新送回到汽提塔进口与工艺废水一起再进入汽提塔经汽提后，将所有的废水从塔釜流出，经换热降温至70℃后送至吸附罐用活性炭进行吸附，废水中残存的苯被活性炭吸收，经吸附后的废水苯含量小于0.1 ppm，可作为中水回用;
步骤(5)吸附苯后的活性炭用78-82℃的氮气进行间歇性吹扫再生，吹扫出来的苯蒸汽可经冷却后回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法，其特征在于：步骤(1)所述的汽提塔内的操作参数为：塔压0.4Mpa，塔顶温度110℃，塔釜温度140℃，回流比0.4。
3.根据权利要求1所述的一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法，其特征在于：步骤(5)所述的氮气进行间歇性吹扫再生活性炭的温度为80℃。
说明书
一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法
技术领域
本发明属于煤化工废水、废气处理领域，尤其涉及一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气并回收其中有机物及硫氮氢资源的方法。
背景技术
焦化粗苯是煤炼焦过程中生成的粗煤气中的产物之一,经脱氨后的焦炉煤气中含有苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、噻吩、茚等芳烃，此外还含有不饱和化合物、含硫化合物、脂肪烃、萘、酚类和吡啶类化合物，称之为粗苯。由于我国的炼焦行业众多，年产大量的粗苯，粗苯的直接用途较小，主要用于深加工制苯、甲苯、二甲苯等产品，苯、甲苯、二甲苯都是宝贵的基本有机化工原料，用途广泛。目前国内现行的焦化粗苯的主流加工工艺有两种，一种是酸洗蒸馏法，酸洗蒸馏法的优点是：工艺简单、设备投资少，缺点是污染严重、收率低、后处理困难，这种工艺技术到2014年将全部淘汰，目前使用已不多;另一种是加氢精制法，这种工艺技术是行业内非常成熟的技术，国内大部分粗苯装置都采用加氢精制技术，其优点是：产品纯度高，缺点是工艺稍复杂，设备投资大，该工艺每年加工能力达到400万吨。加氢精制法在粗苯加氢精制生产过程中，会产生含苯、硫、氮等物质的废水和废气，如直接排出，苯虽然可以生物降解，但是相比于挥发速度要低得多，含苯有机物的废水和废气将威胁鱼类和水生生物的生存，也严重威胁着人类的健康。这些含苯、硫、氮等物质的废水、废气若不经过妥善处理排放到环境中会造成环境大气污染和水体严重有机污染，一般认为，浓度在500ppm以下的为低浓度有机废水，需净化处理后排放或循环使用。粗苯加氢精制生产中产生的废水中苯浓度约为250ppm，属于低浓度有机废水，还含有硫、氮等成分，毒性大，因苯在常温下不溶于水，处理起来比较困难，同时由于生产废水中含有硫、氮等物质，所以会有难闻的恶臭气味，若不处理，将严重影响人们及生物的生活环境。因此，寻找成本低、无二次污染、操作简单、有效的处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法，对焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的处理具有非常重要的意义。
目前，处理有机废水的常用方法有物理法、化学法、生物处理法、高级氧化技术，化学法的缺陷是药剂费用高，且对化学混凝去除某些有机物效果不好;生物法的缺陷是处理速度慢，所需周期长;氧化技术的缺陷是需要研制新型反应器来提高废水处理的效率，处理成本高;因此物理吸附法成为常用来处理废水中有机物的方法，将精馏、吸附与化学法相结合的方法处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气，这种方法不仅能除去废水废气中的苯、硫、氮等物质，而且能回收废水废气中苯、硫、氮等物质，用于处理工艺废水工艺废气的设备只需一次性定购，这些设备在化工领域都是常用设备，制作简单，用于吸附废水中苯的吸附剂活性炭来源广泛，价格低廉，且活性炭吸附饱和后再生容易，可重复使用，不产生二次污染，因此，将精馏和吸附与化学法相结合的方法是处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气最有效的处理技术，相比于其他方法，该方法具有工艺简单、操作方便、成本低、无二次污染、连续性强，能使资源得到有效的回收利用，既保护了环境又为企业增加收入。以10万吨/年粗苯加氢精制装置，生产时间为8000小时产生的废水废气计算，每年可回收氢气1350000Nm3，氨气2400 Nm3，硫化氢2400 Nm3，苯系物250吨，按现在市场价格计算，每年为企业增加收入500万元，扣除废水废气的加工成本100万元，每年为企业增加纯利润400万元，经济效益可观。
发明内容：
本发明主要解决的问题是提供一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气并回收其中有机物及硫氮氢资源的方法，该方法以焦化粗苯加氢精制产生的工艺废水工艺废气为原料，通过汽提、活性炭吸附等工序来处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气，该方法具有运行成本低、无二次污染、操作简单可行、并可回收资源的优点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法，其特征是由以下步骤构成：
(1)将定量的焦化粗苯加氢精制生产过程中产生的含苯系物约250ppm、总氮约50ppm、总硫约100ppm的工艺废水先预热至90℃后，送入汽提塔，进料口设在第15块塔板，汽提塔内的操作参数为：塔压0.38-0.42Mpa，塔顶温度108-112℃，塔釜温度138-142℃，回流比0.3-0.5，在汽提塔内溶解在工艺废水中的硫化氢、氨等气体，苯水共沸物和少量的低沸点物质从塔顶排出，剩余的液体进入水包;塔顶排出的气体经回收罐回收冷却后得到部分气体和部分液体，经气液分离罐分离后得到的气体为硫化氢、氨气、甲烷及主要成分为丁烷、环己烷、苯等低沸点有机物蒸汽的混合气，以下简称为汽提气，剩余的液体处于气液分离罐中。
(2)将汽提气与粗苯加氢装置生产时产生的主要成分约为氢气82%、甲烷13.75%、苯4%、硫化氢、氨气0.25%的工艺废气混合后一起送入硫酸吸收槽，其中只有氨气与浓度为20%的硫酸反应生成硫酸铵并结晶，经结晶处理后得到的化肥硫酸铵;将没有反应的硫化氢、氢气、甲烷、苯、丁烷、环己烷等低沸点有机物蒸汽送入-5℃的深冷装置，有机物蒸汽在深冷装置中冷却为液体并进行回收。
(3)在深冷装置中硫化氢、氢气、甲烷依然为气体，将其引入脱硫装置，在脱硫装置中硫化氢回收为硫磺;脱硫后的气体进入变压吸附装置将氢气提纯后送回装置重复利用，变压吸附的尾气主要成分为氢气60%，甲烷40%，可作为洁净的锅炉燃料气回收利用。
(4)将步骤(1)中水包中的废液、气液分离罐中的液体均重新送回到汽提塔进口与工艺废水一起再进入汽提塔经汽提后，将所有的废水从塔釜流出，经换热降温至70℃后送至吸附罐用活性炭进行吸附，废水中残存的苯被活性炭吸收，经吸附后的废水苯含量小于0.1 ppm，可作为中水回用。
(5)吸附苯后的活性炭用78-82℃的氮气进行间歇性吹扫再生，吹扫出来的苯蒸汽可经冷却后回收利用。
本发明的进一步技术方案是：
步骤(1)所述的汽提塔内的操作参数为：塔压0.4Mpa，塔顶温度110℃，塔釜温度140℃，回流比0.4。
步骤(5)所述的氮气进行间歇性吹扫再生活性炭的温度为80℃。
本发明的有益效果是：提供了一种处理焦化粗苯加氢精制工艺废水工艺废气的方法，该方法的优点是：使用通用设备为化工领域常用设备，制作简单，用于吸附废水中苯的吸附剂活性炭来源广泛，价格低廉，且活性炭吸附饱和后再生容易，可重复使用，不产生二次污染;工艺简单、操作方便、连续性强，能使资源得到有效的回收利用。
具体实施方式
实施例1
将定量的焦化粗苯加氢精制生产过程中产生的含苯系物约250ppm、总氮约50ppm、总硫约100ppm的工艺废水先预热至90℃后，送入汽提塔，进料口设在第15块塔板，汽提塔内的操作参数为：塔压0.38Mpa，塔顶温度112℃，塔釜温度138℃，回流比0.5，在汽提塔内溶解在工艺废水中的硫化氢、氨等气体，苯水共沸物和少量的低沸点物质从塔顶排出，剩余的液体进入水包;塔顶排出的气体经回收罐回收冷却后得到部分气体和部分液体，经气液分离罐分离后得到的气体为硫化氢、氨气、甲烷及主要成分为丁烷、环己烷、苯等低沸点有机物蒸汽的混合气以下简称为汽提气，剩余的液体处于气液分离罐中。将汽提气与粗苯加氢装置生产时产生的主要成分约为氢气82%、甲烷13.75%、苯4%、硫化氢、氨气0.25%的工艺废气混合后一起送入硫酸吸收槽，其中只有氨气与浓度为20%的硫酸反应生成硫酸铵并结晶，经结晶处理后得到的化肥硫酸铵;将没有反应的硫化氢、氢气、甲烷、苯、丁烷、环己烷等低沸点有机物蒸汽送入-5℃的深冷装置，有机物蒸汽在深冷装置中冷却为液体并进行回收。在深冷装置中硫化氢、氢气、甲烷依然为气体，将其引入脱硫装置，在脱硫装置中硫化氢回收为硫磺;脱硫后的气体进入变压吸附装置将氢气提纯后送回装置重复利用，变压吸附的尾气主要成分为氢气60%，甲烷40%，可作为洁净的锅炉燃料气回收利用。将步骤(1)中水包中的废液、气液分离罐中的液体均重新送回到汽提塔进口与工艺废水一起再进入汽提塔经汽提后，将所有的废水从塔釜流出，经换热降温至70℃后送至吸附罐用活性炭进行吸附，废水中残存的苯被活性炭吸收，经吸附后的废水苯含量小于0.1 ppm，可作为中水回用。吸附苯后的活性炭用78℃的氮气进行间歇性吹扫再生，吹扫出来的苯蒸汽可经冷却后回收利用。
实施例2
将定量的焦化粗苯加氢精制生产过程中产生的含苯系物约250ppm、总氮约50ppm、总硫约100ppm的工艺废水先预热至90℃后，送入汽提塔，进料口设在第15块塔板，汽提塔内的操作参数为：塔压0.40Mpa，塔顶温度110℃，塔釜温度140℃，回流比0.4，在汽提塔内溶解在工艺废水中的硫化氢、氨等气体，苯水共沸物和少量的低沸点物质从塔顶排出，剩余的液体进入水包;塔顶排出的气体经回收罐回收冷却后得到部分气体和部分液体，经气液分离罐分离后得到的气体为硫化氢、氨气、甲烷及主要成分为丁烷、环己烷、苯等低沸点有机物蒸汽的混合气，以下简称为汽提气，剩余的液体处于气液分离罐中。将汽提气与粗苯加氢装置生产时产生的主要成分约为氢气82%、甲烷13.75%、苯4%、硫化氢、氨气0.25%的工艺废气混合后一起送入硫酸吸收槽，其中只有氨气与浓度为20%的硫酸反应生成硫酸铵并结晶，经结晶处理后得到的化肥硫酸铵;将没有反应的硫化氢、氢气、甲烷、苯、丁烷、环己烷等低沸点有机物蒸汽送入-5℃的深冷装置，有机物蒸汽在深冷装置中冷却为液体并进行回收。在深冷装置中硫化氢、氢气、甲烷依然为气体，将其引入脱硫装置，在脱硫装置中硫化氢回收为硫磺;脱硫后的气体进入变压吸附装置将氢气提纯后送回装置重复利用，变压吸附的尾气主要成分为氢气60%，甲烷40%，可作为洁净的锅炉燃料气回收利用。将步骤(1)中水包中的废液、气液分离罐中的液体均重新送回到汽提塔进口与工艺废水一起再进入汽提塔经汽提后，将所有的废水从塔釜流出，经换热降温至70℃后送至吸附罐用活性炭进行吸附，废水中残存的苯被活性炭吸收，经吸附后的废水苯含量小于0.1 ppm，可作为中水回用。吸附苯后的活性炭用80℃的氮气进行间歇性吹扫再生，吹扫出来的苯蒸汽可经冷却后回收利用。
实施例3
将定量的焦化粗苯加氢精制生产过程中产生的含苯系物约250ppm、总氮约50ppm、总硫约100ppm的工艺废水先预热至90℃后，送入汽提塔，进料口设在第15块塔板，汽提塔内的操作参数为：塔压0.42Mpa，塔顶温度108℃，塔釜温度142℃，回流比0.3，在汽提塔内溶解在工艺废水 中的硫化氢、氨等气体，苯水共沸物和少量的低沸点物质从塔顶排出，剩余的液体进入水包;塔顶排出的气体经回收罐回收冷却后得到部分气体和部分液体，经气液分离罐分离后得到的气体为硫化氢、氨气、甲烷及主要成分为丁烷、环己烷、苯等低沸点有机物蒸汽的混合气，以下简称为汽提气，剩余的液体处于气液分离罐中。将汽提气与粗苯加氢装置生产时产生的主要成分约为氢气82%、甲烷13.75%、苯4%、硫化氢、氨气0.25%的工艺废气混合后一起送入硫酸吸收槽，其中只有氨气与浓度为20%的硫酸反应生成硫酸铵并结晶，经结晶处理后得到的化肥硫酸铵;将没有反应的硫化氢、氢气、甲烷、苯、丁烷、环己烷等低沸点有机物蒸汽送入-5℃的深冷装置，有机物蒸汽在深冷装置中冷却为液体并进行回收。在深冷装置中硫化氢、氢气、甲烷依然为气体，将其引入脱硫装置，在脱硫装置中硫化氢回收为硫磺;脱硫后的气体进入变压吸附装置将氢气提纯后送回装置重复利用，变压吸附的尾气主要成分为氢气60%，甲烷40%，可作为洁净的锅炉燃料气回收利用。将步骤(1)中水包中的废液、气液分离罐中的液体均重新送回到汽提塔进口与工艺废水一起再进入汽提塔经汽提后，将所有的废水从塔釜流出，经换热降温至70℃后送至吸附罐用活性炭进行吸附，废水中残存的苯被活性炭吸收，经吸附后的废水苯含量小于0.1 ppm，可作为中水回用。吸附苯后的活性炭用82℃的氮气进行间歇性吹扫再生，吹扫出来的苯蒸汽可经冷却后回收利用。
