[实用新型]一种烷基化废硫酸处理制硫磺新装置

说明书

技术领域

本实用新型属于废酸处理领域，具体涉及一种应用于烷基化废硫酸处理制硫磺新装置。

背景技术

按照国家统一要求,2014年起国内汽油将全面执行国IV标准，2017年底全面推行国V标准。随着国内成品油质量的不断提升,未来汽油调和组分中烷基化汽油的比例必然逐年增加。但在硫酸烷基化工艺生产过程中会产生大量含油的废硫酸溶液，如直接排放，将给生态环境带来严重污染。该废硫酸溶液必须经过处理才能达到环保要求进行排放。相关产业也需研究废酸的无害化处理技术，以适应日益严格的环保法规要求。

目前，工厂化的烷基化废硫酸处理有以下两种工艺：

(一 )生产白炭黑和石油防锈剂工艺

首先用水稀释烷基化废酸成稀硫酸(其体积比：酸渣/水约为l/5～14)，以达到静置分离聚合油的目的。分油后的稀硫酸的浓度为7～18%，用硅酸钠溶液中和，接着从生成物硫酸钠溶液中析出水合二氧化硅，经老化、洗涤、过滤、干燥、粉碎得到产品白炭黑。化学反应方程式：Na₂Si0₃+H₂SO₄+(n-1)H₂O→SiO₂.nH₂0+ Na₂S0₄ 。

将废酸中分离出的聚合油进行水洗，除去大部分硫酸，再用碱溶液进行一次皂化,这样基本除去臭味，颜色也由黑变红，静置之后形成双油层，上层是轻聚合油，下层是重聚合油。将分出的轻、重聚合油分别用碱土金属氢氧化物溶液处理,在温度30～70℃下过滤,得到轻质防锈剂和重质防锈剂。其工艺流程如图2所示。

该工艺的优点：一是对废酸处理较彻底、利用率高；二是工艺成熟，已在荆门炼油厂中型装置获得成功；三是除最初沉降分油所得稀硫酸为强腐蚀介质需用特殊材质设备外，其他工序的介质和操作条件均较缓和。该工艺不足之处：一是产品白炭黑市场需求小，对于低处理量的烷基化装置还是可行的，但对于大规模的烷基化装置而言，生产大量的白炭黑尚待开发更大的市场需求；二是该工艺路线复杂，需要较多的设备，固体产品在设备、管道上易堵塞；三是原料硅酸钠不易得到；四是开发的石油防锈剂是一种新产品，有待开发销售市场。五是生产中产生的稀硫酸和废液如直接排放会污染环境，需要处理达标后才能排放。

(二) 裂解制工业硫酸

烷基化废硫酸用天然气做燃料在1000~1100℃的高温下裂解生成SO₂气体，其中的有机物和烃类同时被燃烧成为CO₂。接着将制得的高温SO₂炉气经过废热锅炉冷却到420℃，进入冷却塔中，经冷却塔稀酸喷淋冷却降温后进入洗涤塔中，再经洗涤塔稀酸喷淋冷却，再次降温后的炉气经间冷器降至规定的温度，再经电除雾器除去酸雾后送往干燥塔。在干燥塔中，用93％的浓硫酸进行干燥，干燥后的炉气经二氧化硫风机增压后通过加热器加热，加热后的炉气进入一转化器。从一转化器出来的气体经换热器降至规定温度进入第1吸收塔。第1吸收塔用98％浓硫酸进行一次吸收，一次吸收后的炉气加热至规定温度后进入转化器进行二次转化，二次转化后炉气再通过换热降至规定温度进入第2吸收塔，用98％浓硫酸进行二次吸收。二次吸收后制成的工业硫酸产品可以经装车出厂或烷基化装置回用。二次吸收后的尾气，通过烟囱排入大气。其工艺流程见图3所示。

该工艺技术成熟、所需燃料炼厂能方便提供，对废酸处理的较彻底。但废硫酸制工业硫酸工艺主要缺点是炼油厂没有硫酸处理装置，采用该工艺需增设配套硫酸生产装置，另该流程长，设备多，控制复杂，一次性投资较大， 2.5万吨/年废酸制工业硫酸装置2007年投资需1.3亿（不含尾气净化装置）；二是操作成本高，装置每年消耗大量燃料气及电力，能源消耗多，所需催化剂价格贵；三是环保压力大，此工艺路线烟囱排放的二氧化硫浓度约为760 mg/Nm³，如需满足二氧化硫污染物的排放浓度限值400 mg/Nm³的规定(特定地区小于200 mg/Nm³)的要求，必须新建一套尾气净化装置，如氨法脱硫、碱法脱硫等，这就更增加装置的总投资。