Спосіб окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод

Реферат: Винахід стосується способу окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод і може бути використаний в геотермальній енергетиці, газонафтовидобувній, хімічній та інших галузях промисловості. Спосіб включає нагрівання води до температури 40 °C, насичення її 3 3 повітрям з витратою 10 м /м за годину під тиском 0,4 мПа при масовому співвідношенні каталізатор:вода - 1:10. При цьому насичення повітрям і розчинення кисню проводиться в роторно-пульсаційному апараті з амплітудою пульсацій тиску 320-340 кПа і швидкістю зсуву 3 3 -1 потоку 70·10 -90·10 c . Винахід забезпечує збільшення ступеня окислення сірководню та його сполук і зниження тривалості процесу очищення. UA 114382 C2 (12) UA 114382 C2 UA 114382 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод від сірководню та його сполук і може бути використаний в геотермальній енергетиці, газонафтовидобувній, хімічній та інших галузях промисловості. Відомий спосіб окислення сірчистих сполук в стічних водах, що включає обробку стічних вод киснем повітря в присутності каталізатора, виконаного у вигляді гранул або кілець Рашига (Патент RU 2008971, клас B01J23/86. Спосіб окислення сірчистих сполук в стічних водах. 15.03.1994 р. Ахмадуліна А.Г., Куніцина Б.М.). Недоліком цього способу є система диспергування кисню, яка одночасно є і решіткою для утримання каталізатора. Подача кисню в реактор зі швидкістю 0,6 л/хв. протягом 30 хвилин при 60 °C і атмосферному тиску не забезпечує його максимально високу розчинність у воді, яка обробляється, що негативно позначається на результатах очищення. Найбільш близьким до запропонованого способу є спосіб, який включає нагрівання води до 3 3 температури 40 °C, насичення її повітрям з витратою 10 м /м -год. під тиском 0,4 МПа при масовому співвідношенні каталізатор: вода 1:10. (А.Г. Ахмадуліна, Р.П. Кочеткова, М.І. Шпилівська та ін. "Очищення пластових і стічних вод від сірководню окисленням киснем повітря в присутності гетерогенного каталізатора", Журнал прикладної хімії, 1985. Т. LVIII, № 4, C. 916). Недоліком цього способу є необхідність застосування компресорного устаткування для подачі повітря з певною швидкістю і під встановленим тиском. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод шляхом проведення процесів насичення води повітрям і розчинення в ній кисню в роторно-пульсаційному апараті, що підвищить швидкість розчинення кисню, інтенсифікуючи окислювально-каталітичні реакції, які є основою очищення води. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод, який передбачає нагрівання до температури 40 °C, 3 3 насичення повітрям з витратою 10 м /м за годину під тиском 0,4 мПа при масовому співвідношенні каталізатор:вода 1:10, згідно з винаходом, насичення води повітрям і розчинення в ній кисню проводиться в роторно-пульсаційному апараті з амплітудою пульсацій 3 3 -1 тиску 320-340 кПа і швидкістю зсуву потоку 70·10 -90·10 c . Насичення води, що очищається, повітрям в роторно-пульсаційному апараті з амплітудою 3 3 -1 пульсацій тиску 320-340 кПа і швидкістю зсуву потоку 70·10 -90·10 с дозволить збільшити площу поверхні контакту фаз (повітря - вода), коефіцієнт масопереносу і, як наслідок, швидкість розчинення кисню. Збільшення швидкості розчинення кисню дозволяє прискорити окислювально-каталітичні реакції, які покладені в основу очищення пластових і стічних вод. Спосіб окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод від сірководню та його сполук здійснюється наступним чином. Воду після відстоювання і фільтрування нагрівають до температури 40 °C і направляють для обробки в роторно-пульсаційний апарат, який одночасно є відцентровим насосом. Подача повітря в роторно-пульсаційний апарат здійснюється без застосування компресорного устаткування, а за рахунок розрядження, створюваного в приймальному патрубку. Проходячи через робочі органи роторно-пульсаційного апарата (ротор-статор-ротор) у водоповітряній суміші на кордоні розділу фаз виникають ударні хвилі, утворюється розвинена мiжфазна турбулентність, мікрокавітація, проникаючі кумулятивні мікрострумені і вихори, що призводить до інтенсивного диспергування, збільшення сумарної поверхні контакту фаз, поліпшенню процесів масопереносу кисню з газового середовища в рідке. Очищення води в роторно-пульсаційному апараті проводять з амплітудою пульсацій тиску 320-340 кПа і 3 3 -1 швидкістю зсуву потоку 70·10 -90·10 с . Такі параметри обробки дозволяють максимально збільшити швидкість розчинення кисню у воді і, як наслідок, поліпшити окисно-каталітичне очищення від сірководню та його сполук. Максимально насичена розчиненим киснем вода прямує в реакційну колону, де проходить через шар каталізатора при масовому співвідношенні 1:10, а потім йде на дегазацію. Як каталізатор використовують фталоціан кобальту, вплавлений в поліетилен високого тиску. Проходження окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод оцінюється ступенем окислення сірководню (%). Приклад 1. Воду після відстоювання і фільтрування нагрівають до температури 40 °C і обробляють в роторно-пульсаційному апараті з амплітудою пульсацій тиску 300 кПа і швидкістю зсуву потоку 1 UA 114382 C2 3 5 10 15 20 25 -1 50·10 с , потім пропускають через шар каталізатора при масовому співвідношенні каталізатор:вода 1:10, після цього подають на дегазацію. При зазначених режимах обробки води в роторно-пульсаційному апараті коефіцієнт масопереносу не може досягти максимального значення через відносно слаборозвинену поверхню контакту фаз, величину якої можна визначити за розміром бульбашок повітря у воді. Чим менше діаметр бульбашок, тим поверхня контакту фаз більше. Через низький коефіцієнт масопереносу знижується і швидкість розчинення кисню у воді, що призводить до ступеня окислення сірководню та його сполук на рівні 75-80 %. Приклад 2. Спосіб реалізується аналогічно прикладу 1 за винятком того, що воду обробляють в роторно-пульсаційному апараті з амплітудою пульсацій тиску 360 кПа і швидкістю зсуву потоку 3 -1 110·10 с . При таких режимах обробки ступінь окислення сірководню та його сполук на рівні 100 %. Однак збільшення заявлених показників до зазначених величин вимагає значного збільшення окружної швидкості обертання ротора роторно-пульсаційного апарата і зменшення зазорів між статором і ротором до декількох мікрон. Це в свою чергу збільшує споживану потужність двигуна і призводить до додаткових енерговитрат. Приклад 3. Спосіб реалізується аналогічно прикладу 1 за винятком того, що воду обробляють в роторно-пульсаційному апараті з амплітудою пульсацій тиску 320 кПа і швидкістю зсуву потоку 3 -1 70·10 с . При таких режимах обробки сірководень і його сполуки окислюються на 100 % без додаткових енерговитрат. Приклад 4. Спосіб реалізується аналогічно прикладу 1 за винятком того, що воду обробляють в роторно-пульсаційному апараті з амплітудою пульсацій тиску 340 кПа і швидкістю зсуву потоку 3 -1 90·10 с . При таких режимах обробки сірководень і його сполуки окислюються на 100 % без додаткових енерговитрат. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Спосіб окислювально-каталітичного очищення пластових і стічних вод, що включає нагрівання 3 3 води до температури 40 °C, насичення її повітрям з витратою 10 м /м за годину під тиском 0,4 мПа, при масовому співвідношенні каталізатор:вода - 1:10, який відрізняється тим, що насичення води повітрям і розчинення в ній кисню проводиться в роторно-пульсаційному 3 3 -1 апараті з амплітудою пульсацій тиску 320-340 кПа і швидкістю зсуву потоку 70·10 -90·10 c . Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2