一种烷基化废硫酸处理装置及处理方法

摘要

本发明提出一种烷基化废硫酸处理装置及出处理方法，来自烷基化装置的废硫酸输入至反应器内，废硫酸与来自浮选工段浮选塔顶冷却器的氨水反应；反应器出料进入浮选塔中部；经过液氨气化器气化后氨气进入浮选塔底部，塔上部采出聚合油；浮选塔蒸汽与来自结晶器闪蒸蒸汽一起通过浮选塔顶采出，采出蒸汽经过液氨气化器、结晶蒸发器换热后，再经过浮选冷却器冷却后返回反应工段的反应器内；浮选塔釜硫酸铵溶液通过自流进入结晶器内，在结晶器的上部采出一股循环硫酸铵饱和溶液返回至反应器内；结晶器底部的结晶器出料一部分经过结晶蒸发器加热后返回结晶器，一部分进入离心机，硫酸铵晶体离心机出料进入干燥包装单元。解决烷基化废硫酸、聚合油的难点。

说明书

本发明属于废酸的处理工艺和综合利用，特别涉及一种烷基化废硫酸处理装置及出处理方法。

背景技术

我国炼油厂的硫酸烷基化装置中，每生产1t烷基化油就要产生80～100kg浓度约为90％的废硫酸。其成分除硫酸外，还含有10％的有机物(聚合油)和水分，聚合油成分十分复杂，包括高分子烯烃、二烯烃、烷基磺酸、硫酸酯以及溶解其中的硫化氢和硫醇等。该废硫酸为粘度较大的胶状液体，呈黑红色，，极为浑浊，性质不稳定，散发特殊性臭味，很难处理，给生态环境带来严重污染。

现有的烷基化废硫酸处理技术主要有：用烷基化废硫酸生产白炭黑和石油防锈剂工艺；利用烷基化废硫酸与氨水制造硫酸铵；利用烷基化废硫酸再生处理工艺制造工业硫酸。

用烷基化废硫酸生产白炭黑和石油防锈剂工艺成熟，切对废酸处理较彻底、利用率高，但是缺点是产品白炭黑市场需求小；工艺路线复杂，需要较多的设备；原料硅酸钠不易得到等。利用烷基化废硫酸与氨水制造硫酸铵工艺较为成熟，但现有工艺中硫酸与氨水反应释放的大量热量均被浪费，且反应生成的含聚合油的硫酸铵溶液多依靠自然沉降分离，时间消耗大，生产效率低。此外，废酸生产硫酸铵晶体一般纯度较低，色泽发黄，难以进入市场。利用烷基化废硫酸再生处理工艺一次性投资大，能耗高，以及大量的三废排放，实际生产中很难达到环保要求。

本实验室(化学工程联合国家重点实验室，天津大学分室)一直致力于烷基化废硫酸的处理和综合利用的研究，并申请了相关的专利。专利201510113004.5提供了一种新型废酸处理制硫酸铵的集成设备及其操作方法，集成废酸稀释，反应及油水分离三种设备功能为一体，降低了一次性投资，并制备出纯度较高品相较好的硫酸铵晶体，专利201510014902.5解决了传统硫酸铵制备工艺热能浪费严重，时间消耗大，生产效率低，硫酸铵晶体发黄的问题，制得纯度和品相都较好的硫酸铵产品。

发明内容

本发明提出了一种烷基化废硫酸处理装置及出处理方法，使用该工艺可以有效地解决烷基化废硫酸难处理以及聚合油难回收的难点，也进一步降低了烷基化装置的运行成本。同时解决了传统硫酸铵制备工艺反应热能浪费严重，时间消耗大，生产效率低，产品纯度低，硫酸铵晶体发黄的问题。该工艺不仅有效地处理了烷基化废硫酸，同时制备出了纯度较高，品相较好的硫酸铵晶体，具有很高的经济效益和社会效益。

本发明技术如下：

一种烷基化废硫酸处理装置，包括反应器、浮选塔、液氨气化器、浮选塔冷却器、结晶器、结晶蒸发器和离心机；反应器的顶部通过反应器出料管线连接至浮选塔的中部；浮选塔的顶部通过浮选塔蒸汽管路与液氨气化器的管程相连，浮选塔的上部设有聚合油出料管线，浮选塔的下部通过硫酸铵溶液管道与结晶器下部连接，液氨气化器管程出口与结晶工段的结晶蒸发器的壳程相连，液氨气化器的顶部氨气管线连接至浮选塔的底部；结晶器的顶部结晶器闪蒸蒸汽管线并入浮选塔蒸汽管线后与液氨气化器的管程相连接，结晶器的底部管线分两股，一股连接至结晶蒸发器的管程，结晶蒸发器的管程出口与结晶器中部相连，结晶器底部管线的另外一股与离心机相连，结晶器上部通过循环硫酸铵饱和溶液管线连接至反应器上部，结晶蒸发器壳程出口连接至浮浮选工段的浮选塔冷却器的壳程入口，浮选塔冷却器的壳层出口并入循环硫酸铵饱和溶液管线上。

本发明的一种烷基化废硫酸处理方法，来自烷基化装置的废硫酸输入至反应器内，废硫酸与来自浮选工段浮选塔顶冷却器的氨水反应；反应器出料进入浮选塔中部；经过液氨气化器气化后氨气进入浮选塔底部，塔上部采出聚合油；浮选塔蒸汽与来自结晶器闪蒸蒸汽一起通过浮选塔顶采出，采出蒸汽经过液氨气化器、结晶蒸发器换热后，再经过浮选冷却器冷却后返回反应工段的反应器内；浮选塔釜硫酸铵溶液通过自流进入结晶器内，在结晶器的上部采出一股循环硫酸铵饱和溶液返回至反应器内；结晶器底部的结晶器出料一部分经过结晶蒸发器加热后返回结晶器，一部分进入离心机，硫酸铵晶体离心机出料进入干燥包装单元。

所述反应器的操作温度为120～150℃，操作压力为0.05～0.3MpaG。

所述氨气进气2压力为0.3～0.8MpaG，进气温度为30～100℃。

所述浮选塔蒸汽管线上设置有pH计，pH值为7.5～13.5。

所述浮选塔的的操作压力为0.03～0.1MpaG。

所述结晶器的操作温度为75～120℃，操作压力为-0.03～0.05MpaG。

所述浮选塔蒸汽和结晶器闪蒸蒸汽先通过液氨气化器和结晶蒸发器等换热设备换热后，在浮选塔顶冷凝器中冷却至38～43℃。

所述晶器上部采出的循环硫酸铵饱和溶液与新鲜废硫酸的比例为20～100:1。

所述浮选塔顶冷凝器来的氨水并入循环硫酸铵饱和溶液管线后一起返回至反应器。

本发明的有益技术效果在于：

1.通过废硫酸与氨的中和反应，生成硫酸铵晶体，采用氨气浮选回收了烷基化油，解决了烷基化废酸难处理，聚合油难回收的问题；

2.中和反应热通过浮选塔内硫酸铵溶液自蒸发移出，副产蒸汽应用于液氨气化和结晶工段换热器，有效地利用了反应热，降低了工艺能耗；

3.循环硫酸铵饱和溶液降低了反应器内硫酸的浓度，有利于反应器材质的选择。

附图说明

图1-本发明的装置图。

其中：A-反应器；B-浮选塔；C-液氨气化器；D-结晶蒸发器；E-浮选塔冷却器；F-结晶器；G-PH计；H-离心机；G-循环泵；1-废硫酸；2-氨气；3-反应器出料；4-浮选塔蒸汽；5-氨水；6-聚合油出料；7-硫酸铵溶液；8-液氨；9-循环硫酸铵饱和溶液；10-开车工艺水；11-结晶器出料；12-结晶器闪蒸蒸汽；13-离心机出料。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明：

结合附图1，本发明中，一种烷基化废硫酸处理工艺分为三个工段：反应工段、浮选工段以及结晶工段，其主要设备包括反应器A，浮选塔B，液氨气化器C，浮选塔冷却器E，结晶器F，结晶蒸发器D和离心机H。废硫酸1管路直接连接至反应器A的底部，反应器A的顶部通过反应器出料3管线连接至浮选塔B的中部；浮选塔B的顶部通过浮选塔蒸汽4管路与液氨气化器C的管程相连，浮选塔B的上部设有聚合油出料6管线，浮选塔B的下部通过硫酸铵溶液7管道与结晶器F下部连接，液氨气化器C管程出口与结晶工段的结晶蒸发器D的壳程相连，液氨气化器C的顶部氨气2管线连接至浮选塔B的底部；结晶器F的顶部结晶器闪蒸蒸汽12管线并入浮选塔蒸汽4管线后与液氨气化器C的管程相连接，结晶器F的底部管线分两股，一股连接至结晶蒸发器D的管程，结晶蒸发器的管程出口与结晶器中部相连，结晶器F底部管线的另外一股与离心机相连，结晶器F上部通过循环硫酸铵饱和溶液9管线连接至反应器A上部，结晶蒸发器D壳程出口连接至浮浮选工段的浮选塔冷却器E的壳程入口，浮选塔冷却器E的壳层出口并入循环硫酸铵饱和溶液9管线上。

一种烷基化废硫酸处理方法，是通过氨水与硫酸反应生成硫酸铵，氨气浮选除油来实现的。结合附图1，来自烷基化装置的废硫酸1输入至反应器A内，在反应器A内，废硫酸1与来自浮选工段浮选塔顶冷却器E的氨水5反应生成硫酸铵。反应产物、未反应的聚合油和循环硫酸铵溶液一起作为反应器出料3进入浮选工段的浮选塔B中部。氨气2由界区外的液氨8经过液氨气化器C气化后进入浮选塔B底部，在浮选塔内部，聚合油被氨气泡携带向上运动，硫酸铵溶液向下运动，聚合油作为聚合油出料6在塔上部聚合并采出；浮选塔蒸汽4为没有溶解在硫酸铵溶液中的氨气和自蒸发水蒸气，与来自结晶器闪蒸蒸汽12一起通过浮选塔顶采出，该蒸汽经过液氨气化器C、结晶蒸发器D换热后，再经过浮选冷却器E冷却后返回反应工段的反应器内；塔釜硫酸铵溶液7通过自流进入结晶工段的结晶器F内，在结晶器F的上部采出一股循环硫酸铵饱和溶液9返回至反应器A内；结晶器F底部的结晶器出料11一部分经过结晶蒸发器D加热后返回结晶器F，一部分进入离心机H，硫酸铵晶体离心机出料13进入干燥包装单元。

再次结合附图1，浮选塔蒸汽4管线上装有PH计G，监视浮选塔为碱性环境；来自浮选塔顶冷却器E的氨水5及开车工艺水10并入循环硫酸铵饱和溶液9中，防止硫酸铵饱和溶液在管线内结晶，阻塞管路。

代表例1～3的相关工艺技术指标详见表1

表1-代表例工艺技术指标

以上所述实例仅是充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权力要求书为准。