一種烷基化廢硫酸處理裝置及處理方法與流程

2023-05-24 23:52:46

背景技術：

我國煉油廠的硫酸烷基化裝置中，每生產1t烷基化油就要產生80～100kg濃度約為90％的廢硫酸。其成分除硫酸外，還含有10％的有機物(聚合油)和水分，聚合油成分十分複雜，包括高分子烯烴、二烯烴、烷基磺酸、硫酸酯以及溶解其中的硫化氫和硫醇等。該廢硫酸為粘度較大的膠狀液體，呈黑紅色，，極為渾濁，性質不穩定，散發特殊性臭味，很難處理，給生態環境帶來嚴重汙染。

現有的烷基化廢硫酸處理技術主要有：用烷基化廢硫酸生產白炭黑和石油防鏽劑工藝；利用烷基化廢硫酸與氨水製造硫酸銨；利用烷基化廢硫酸再生處理工藝製造工業硫酸。

用烷基化廢硫酸生產白炭黑和石油防鏽劑工藝成熟，切對廢酸處理較徹底、利用率高，但是缺點是產品白炭黑市場需求小；工藝路線複雜，需要較多的設備；原料矽酸鈉不易得到等。利用烷基化廢硫酸與氨水製造硫酸銨工藝較為成熟，但現有工藝中硫酸與氨水反應釋放的大量熱量均被浪費，且反應生成的含聚合油的硫酸銨溶液多依靠自然沉降分離，時間消耗大，生產效率低。此外，廢酸生產硫酸銨晶體一般純度較低，色澤發黃，難以進入市場。利用烷基化廢硫酸再生處理工藝一次性投資大，能耗高，以及大量的三廢排放，實際生產中很難達到環保要求。

本實驗室(化學工程聯合國家重點實驗室，天津大學分室)一直致力於烷基化廢硫酸的處理和綜合利用的研究，並申請了相關的專利。專利201510113004.5提供了一種新型廢酸處理制硫酸銨的集成設備及其操作方法，集成廢酸稀釋，反應及油水分離三種設備功能為一體，降低了一次性投資，並製備出純度較高品相較好的硫酸銨晶體，專利201510014902.5解決了傳統硫酸銨製備工藝熱能浪費嚴重，時間消耗大，生產效率低，硫酸銨晶體發黃的問題，製得純度和品相都較好的硫酸銨產品。

技術實現要素：

本發明提出了一種烷基化廢硫酸處理裝置及出處理方法，使用該工藝可以有效地解決烷基化廢硫酸難處理以及聚合油難回收的難點，也進一步降低了烷基化裝置的運行成本。同時解決了傳統硫酸銨製備工藝反應熱能浪費嚴重，時間消耗大，生產效率低，產品純度低，硫酸銨晶體發黃的問題。該工藝不僅有效地處理了烷基化廢硫酸，同時製備出了純度較高，品相較好的硫酸銨晶體，具有很高的經濟效益和社會效益。

本發明技術如下：

一種烷基化廢硫酸處理裝置，包括反應器、浮選塔、液氨氣化器、浮選塔冷卻器、結晶器、結晶蒸發器和離心機；反應器的頂部通過反應器出料管線連接至浮選塔的中部；浮選塔的頂部通過浮選塔蒸汽管路與液氨氣化器的管程相連，浮選塔的上部設有聚合油出料管線，浮選塔的下部通過硫酸銨溶液管道與結晶器下部連接，液氨氣化器管程出口與結晶工段的結晶蒸發器的殼程相連，液氨氣化器的頂部氨氣管線連接至浮選塔的底部；結晶器的頂部結晶器閃蒸蒸汽管線併入浮選塔蒸汽管線後與液氨氣化器的管程相連接，結晶器的底部管線分兩股，一股連接至結晶蒸發器的管程，結晶蒸發器的管程出口與結晶器中部相連，結晶器底部管線的另外一股與離心機相連，結晶器上部通過循環硫酸銨飽和溶液管線連接至反應器上部，結晶蒸發器殼程出口連接至浮浮選工段的浮選塔冷卻器的殼程入口，浮選塔冷卻器的殼層出口併入循環硫酸銨飽和溶液管線上。

本發明的一種烷基化廢硫酸處理方法，來自烷基化裝置的廢硫酸輸入至反應器內，廢硫酸與來自浮選工段浮選塔頂冷卻器的氨水反應；反應器出料進入浮選塔中部；經過液氨氣化器氣化後氨氣進入浮選塔底部，塔上部採出聚合油；浮選塔蒸汽與來自結晶器閃蒸蒸汽一起通過浮選塔頂採出，採出蒸汽經過液氨氣化器、結晶蒸發器換熱後，再經過浮選冷卻器冷卻後返回反應工段的反應器內；浮選塔釜硫酸銨溶液通過自流進入結晶器內，在結晶器的上部採出一股循環硫酸銨飽和溶液返回至反應器內；結晶器底部的結晶器出料一部分經過結晶蒸發器加熱後返回結晶器，一部分進入離心機，硫酸銨晶體離心機出料進入乾燥包裝單元。

所述反應器的操作溫度為120～150℃，操作壓力為0.05～0.3MpaG。

所述氨氣進氣2壓力為0.3～0.8MpaG，進氣溫度為30～100℃。

所述浮選塔蒸汽管線上設置有pH計，pH值為7.5～13.5。

所述浮選塔的的操作壓力為0.03～0.1MpaG。

所述結晶器的操作溫度為75～120℃，操作壓力為-0.03～0.05MpaG。

所述浮選塔蒸汽和結晶器閃蒸蒸汽先通過液氨氣化器和結晶蒸發器等換熱設備換熱後，在浮選塔頂冷凝器中冷卻至38～43℃。

所述晶器上部採出的循環硫酸銨飽和溶液與新鮮廢硫酸的比例為20～100:1。

所述浮選塔頂冷凝器來的氨水併入循環硫酸銨飽和溶液管線後一起返回至反應器。

本發明的有益技術效果在於：

1.通過廢硫酸與氨的中和反應，生成硫酸銨晶體，採用氨氣浮選回收了烷基化油，解決了烷基化廢酸難處理，聚合油難回收的問題；

2.中和反應熱通過浮選塔內硫酸銨溶液自蒸發移出，副產蒸汽應用於液氨氣化和結晶工段換熱器，有效地利用了反應熱，降低了工藝能耗；

3.循環硫酸銨飽和溶液降低了反應器內硫酸的濃度，有利於反應器材質的選擇。

附圖說明

圖1-本發明的裝置圖。

其中：A-反應器；B-浮選塔；C-液氨氣化器；D-結晶蒸發器；E-浮選塔冷卻器；F-結晶器；G-PH計；H-離心機；G-循環泵；1-廢硫酸；2-氨氣；3-反應器出料；4-浮選塔蒸汽；5-氨水；6-聚合油出料；7-硫酸銨溶液；8-液氨；9-循環硫酸銨飽和溶液；10-開車工藝水；11-結晶器出料；12-結晶器閃蒸蒸汽；13-離心機出料。

具體實施方式

下面結合附圖進行詳細說明：

結合附圖1，本發明中，一種烷基化廢硫酸處理工藝分為三個工段：反應工段、浮選工段以及結晶工段，其主要設備包括反應器A，浮選塔B，液氨氣化器C，浮選塔冷卻器E，結晶器F，結晶蒸發器D和離心機H。廢硫酸1管路直接連接至反應器A的底部，反應器A的頂部通過反應器出料3管線連接至浮選塔B的中部；浮選塔B的頂部通過浮選塔蒸汽4管路與液氨氣化器C的管程相連，浮選塔B的上部設有聚合油出料6管線，浮選塔B的下部通過硫酸銨溶液7管道與結晶器F下部連接，液氨氣化器C管程出口與結晶工段的結晶蒸發器D的殼程相連，液氨氣化器C的頂部氨氣2管線連接至浮選塔B的底部；結晶器F的頂部結晶器閃蒸蒸汽12管線併入浮選塔蒸汽4管線後與液氨氣化器C的管程相連接，結晶器F的底部管線分兩股，一股連接至結晶蒸發器D的管程，結晶蒸發器的管程出口與結晶器中部相連，結晶器F底部管線的另外一股與離心機相連，結晶器F上部通過循環硫酸銨飽和溶液9管線連接至反應器A上部，結晶蒸發器D殼程出口連接至浮浮選工段的浮選塔冷卻器E的殼程入口，浮選塔冷卻器E的殼層出口併入循環硫酸銨飽和溶液9管線上。

一種烷基化廢硫酸處理方法，是通過氨水與硫酸反應生成硫酸銨，氨氣浮選除油來實現的。結合附圖1，來自烷基化裝置的廢硫酸1輸入至反應器A內，在反應器A內，廢硫酸1與來自浮選工段浮選塔頂冷卻器E的氨水5反應生成硫酸銨。反應產物、未反應的聚合油和循環硫酸銨溶液一起作為反應器出料3進入浮選工段的浮選塔B中部。氨氣2由界區外的液氨8經過液氨氣化器C氣化後進入浮選塔B底部，在浮選塔內部，聚合油被氨氣泡攜帶向上運動，硫酸銨溶液向下運動，聚合油作為聚合油出料6在塔上部聚合併採出；浮選塔蒸汽4為沒有溶解在硫酸銨溶液中的氨氣和自蒸發水蒸氣，與來自結晶器閃蒸蒸汽12一起通過浮選塔頂採出，該蒸汽經過液氨氣化器C、結晶蒸發器D換熱後，再經過浮選冷卻器E冷卻後返回反應工段的反應器內；塔釜硫酸銨溶液7通過自流進入結晶工段的結晶器F內，在結晶器F的上部採出一股循環硫酸銨飽和溶液9返回至反應器A內；結晶器F底部的結晶器出料11一部分經過結晶蒸發器D加熱後返回結晶器F，一部分進入離心機H，硫酸銨晶體離心機出料13進入乾燥包裝單元。

再次結合附圖1，浮選塔蒸汽4管線上裝有PH計G，監視浮選塔為鹼性環境；來自浮選塔頂冷卻器E的氨水5及開車工藝水10併入循環硫酸銨飽和溶液9中，防止硫酸銨飽和溶液在管線內結晶，阻塞管路。

代表例1～3的相關工藝技術指標詳見表1

表1-代表例工藝技術指標

以上所述實例僅是充分說明本發明而所舉的較佳的實施例，本發明的保護範圍不限於此。本技術領域的技術人員在本發明基礎上所作的等同替代或變換，均在本發明的保護範圍之內。本發明的保護範圍以權力要求書為準。