CN102949906A - 磺化反应尾气处理装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磺化反应尾气处理装置及其应用；酸性磺化尾气进入碱洗罐；碱水溶液从罐底输送到罐上部的碱液喷雾头向下喷射，与磺化反应尾气逆向接触，吸收三氧化硫，碱洗后的溶液循环使用；碱洗后的尾气以空塔气流速度为3～4m/s的流量切线进入旋风分离器，稍大的油滴颗粒聚集在分离器底部排出，细小油滴向上升腾，在镶嵌式折流板的倒钩处，液沫和固体粒子与气体产生分离，含细小油雾的气体进入静电式净化器，剩余油雾被高压静电场吸附，洁净的空气排出；本发明能够有效去除喷射式、连续罐式和膜式等磺化反应后的尾气油雾，去除率≥99％以上，耗能低，无二次污染，安装方便，成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油馏分的磺化反应技术，更具体地说，涉及一种石油馏分磺化反应尾气的处理装置及其使用方法。
背景技术
磺化反应是将磺酸基引入有机物分子中的反应，是合成多种有机化学品的重要反应类型。在磺化反应过程中，磺酸基的硫原子与有机物分子中的碳原子相连接，得到的产物为磺酸化合物。由于磺化反应原料过于活泼，磺化反应过程中，反应剧烈，瞬间放热量大，形成三氧化硫废气、废水或废酸渣，造成环境污染。同时产生大量的油雾，这些油雾含量高，每立方空气中1kg油雾，颗粒微细，一般＜1μm，比电阻小，≤103欧姆·厘米，比重小、与水不易亲合即具有憎水性，通过碱洗难以除去，含有未沉降完全的酸性油及未反应完全的SO3、SO2等腐蚀性气体，弥散在空气中对周围环境造成污染。
CN1472199A采用连续罐式磺化法，由于采用有机溶剂作为稀释剂，势必要增加溶剂回收系统，同时在磺化反应过程中，需要控制反应温度在-30～30℃范围内，需要增加冷却系统，增加了磺酸盐的生产成本。另外在生产过程中，由于使用大量有毒有害溶剂，对操作人员和环境造成危害。
CN2818480Y提供一种喷射雾膜磺化反应器，以石油基油品为原料，解决反应中物料返混的现象、缩短反应停留时间、尽量大可能减少副反应、降低反应损失、提高目前产品收率。但由于没有对喷雾磺化反应尾气进行处理，虽然尾气中SO3含量得到降低，雾化尾气的外排对人员和环境易造成危害。
CN1275431A、CN1203935A公开的三氧化硫膜式磺化，对于不同原料油均采用同一磺化反应器进行反应，这就有可能造成有的原料出现过磺化现象，从而形成的酸渣过多，同时如果形成的酸渣未及时分离，酸渣会粘附在管壁，长时间运行势必会堵塞管道，从而影响磺化效果，致使产生的磺酸盐质量不稳定。另一方面，未充分反应SO2有害气体外排易造成环境污染。
CN201304362Y公开一种静电式净化器，采用高压静电场和气流均布板来净化油雾，油雾的净化率得到提高，回收的废油可以再利用；采用低速风机来替代原来的高速风机作为气流的驱动源，运动更加可靠，噪声大大降低；增加了用于去除异味的活性碳网片，但过滤后的气体中仍然夹带着少量油雾，使得排出的气体仍有异味，此外，滤网非常容易堵塞，需经常更换，增加了使用成本；
CN1548215A公开一种除燃油烟尘设备，能有效去除一般粉尘、硫和燃油黑烟，具有造价低廉，经济实惠的优势。由于采用了高速风机，功耗和噪声都较大，而且在工作过程中，叶轮会因沾上油雾而失衡，导致风机的故障率较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种磺化反应尾气的处理装置及其应用方法，为解决尾气油雾脱除率低，污染环境等现有技术问题，其克服了现有技术之不足，可有效去除磺化反应尾气中的油雾。
本发明的技术方案为：整个处理装置由碱洗罐6、旋风分离器11、静电式净化器9三部分串接组成，碱洗罐6顶部内设有碱洗后尾气出口5，碱洗罐6内上部装有碱液喷雾头4，中下部有一磺化尾气进气口管3，碱洗罐6底部设有碱液循环出口14及加/排碱液口1，碱洗罐6外部配套装有计量泵2，旋风分离器11顶部设有油雾尾气出口7，旋风分离器11内上部设有多组镶嵌式折流板15，镶嵌式折流板15安装在支架16上，折流板顶部置有压块17，旋风分离器11中下部设有碱洗后的尾气进口管13，碱洗后的尾气进口管13与旋风分离器11切线连接，旋风分离器11底部设有放空口12，静电式净化器9分别设有旋风分离出的尾气进口10、净化气体出口8。
所述的碱液喷雾头4为不锈钢防堵实心圆锥喷嘴，内部通道为流线型，喷雾出的最大颗粒尺寸不大于3.5mm。
所述旋风分离器的进气口与旋风分离器容器壁呈切线连接，内部设有1组以上的V型或W型镶嵌式折流板，该镶嵌式折流板为市售产品，其与旋风分离器高度比为0.4～0.5，旋风分离器内折流板设置组数以进入静电式净化器的气体油雾不含液沫和固体粒子为准。
磺化反应尾气处理装置的应用方法为：颗粒微细，其粒径＜1μm，比电阻≤103欧姆·厘米，密度＜900kg/m3，SO3气体含量＜3％(wt％)的酸性磺化尾气，从进气口管3进入碱洗罐6；碱水溶液从碱液口1以8～10％(wt％)的浓度通过计量泵2从罐底输送到罐上部的碱液喷雾头4向下喷射，与磺化反应尾气逆向充分接触，以吸收脱残留的三氧化硫，直至碱洗后尾气中SO3气体浓度小于0.08％(wt％)为止，碱洗后的溶液可通过碱液循环出口14得到循环使用。碱洗后的尾气从尾气出口5排出，以空塔气流速度为3～4m/s的流量通过进口管13切线进入旋风分离器11中，在离心力的作用下，稍大的油滴颗粒聚集在分离器底部，由放空口12排出，细小油滴向上升腾，在镶嵌式折流板15的倒钩处，油雾中的液沫和固体粒子在惯性力作用下，运动方向与气体的运动方向发生改变，使得液沫和固体粒子与气体产生分离，含细小油雾的气体继续上升到旋风分离器11顶部，从尾气出口7经尾气进口10进入静电式净化器9，借助静电电场，将尾气中的油雾粒子吸集于集油部上，再经过气流均布，补捉最小粒径0.01μm的油雾，剩余油雾被高压静电场高效吸附，洁净的空气经风机由净化气体出口8排出。
所述颗粒微细是酸性磺化尾气，其粒径＜1μm，比电阻≤103欧姆·厘米，密度＜900kg/m3，SO3气体含量＜3％(wt％)的酸性磺化反应尾气。
所述净化气体中SO3含量＜0.05％(wt％)，油滴含量＜0.08％(wt％)。
所述的碱液是8～10％(wt％)浓度的氢氧化钠，氢氧化钾类常规碱水溶液。
国内现有的磺化反应工艺大多是通过解决反应中物料返混的现象、缩短反应停留时间、尽量减少副反应、降低反应损失、提高产品收率，以减少尾气中未充分反应SO2有害气体夹带，但由于后序没有对喷雾磺化反应尾气进行处理，虽然尾气中SO3含量得到降低，尾气外排对人员和环境的危害仍然存在。本发明能够有效去除喷射式、连续罐式和膜式等磺化反应后的尾气油雾。可以在烟气影响空气质量前，将其消除，具有净化率高，去除率≥99％以上，耗能低，无二次污染，安装方便，成本低等优点，处理后的净化气体指标完全满足国家废气治理排放标准，解决了目前磺化反应尾气污染环境的问题。
附图说明
图1为旋风分离器示意图，a主视图，b俯视图
图2为磺化反应尾气处理方法流程图。图中：1-碱液口，2-计量泵，3-磺化尾气进气口管，4-碱液喷雾头，5-碱洗后尾气出口，6-碱洗罐，7-油雾尾气出口，8-净化气体出口，9-静电式净化器，10-尾气进口，11-旋风分离器，12-放空口，13-碱洗后的尾气进口管，14-碱液循环出口，15-镶嵌式折流板，16-支架，17-压块。
具体实施方式
实施例所采用的磺化尾气来自于喷射式、连续罐式和膜式磺化反应后的尾气，吸气管采用柔软的材料制作，尺寸φ200mm×3m(L)，静电式净化器采用张家港市保丽洁环保科技有限公司生产的BG-500型号仪器；SO3气体含量采用国标GB/T176-1996方法测定，尾气油雾浓度测定采用GB18483-2001饮食业油烟排放标准测定，具体实施如下：
实施例1
喷射雾膜磺化反应后的颗粒微细，其粒径1μm，比电阻103欧姆·厘米，密度895kg/m3，SO3气体含量0.3wt％的酸性磺化尾气，从进气口管3进入碱洗罐6；碱水溶液从碱液口1以8wt％的浓度通过计量泵2从罐底输送到罐上部的碱液喷雾头4向下喷射，与磺化反应尾气逆向充分接触，以吸收脱残留的三氧化硫，直至碱洗后尾气中SO3气体浓度小于0.08wt％为止，碱洗后的溶液可通过碱液循环出口14得到循环使用。碱洗后的尾气从尾气出口5排出，以空塔气流速度为3.4m/s的流量通过进口管13切线进入旋风分离器11中，在离心力的作用下，稍大的油滴颗粒聚集在分离器底部，由放空口12排出，细小油滴向上升腾，在镶嵌式折流板15的倒钩处，油雾中的液沫和固体粒子在惯性力作用下，运动方向与气体的运动方向发生改变，使得液沫和固体粒子与气体产生分离，含细小油雾的气体继续上升到旋风分离器11顶部，从尾气出口7经尾气进口10进入静电式净化器9，借助静电电场，将尾气中的油雾粒子吸集于集油部上，再经过气流均布，补捉最小粒径0.01μm的油雾，剩余油雾被高压静电场高效吸附，洁净的空气(SO3含量＜0.05wt％，油滴含量＜0.08wt％)经风机由净化气体出口8排出，油雾去除率99.99％。
实施例2
连续罐式磺化反应后的的颗粒微细，其粒径1μm，比电阻103欧姆·厘米，密度887.9kg/m3，SO3气体含量3wt％的酸性磺化尾气，从进气口管3进入碱洗罐6；碱水溶液从碱液口1以10wt％的浓度通过计量泵2从罐底输送到罐上部的碱液喷雾头4向下喷射，与磺化反应尾气逆向充分接触，以吸收脱残留的三氧化硫，直至碱洗后尾气中SO3气体浓度小于0.08wt％为止，碱洗后的溶液可通过碱液循环出口14得到循环使用。碱洗后的尾气从尾气出口5排出，以空塔气流速度为3.6m/s的流量通过进口管13切线进入旋风分离器11中，在离心力的作用下，稍大的油滴颗粒聚集在分离器底部，由放空口12排出，细小油滴向上升腾，在镶嵌式折流板15的倒钩处，油雾中的液沫和固体粒子在惯性力作用下，运动方向与气体的运动方向发生改变，使得液沫和固体粒子与气体产生分离，含细小油雾的气体继续上升到旋风分离器11顶部，从尾气出口7经尾气进口10进入静电式净化器9，借助静电电场，将尾气中的油雾粒子吸集于集油部上，再经过气流均布，补捉最小粒径0.01μm的油雾，剩余油雾被高压静电场高效吸附，洁净的空气(SO3含量＜0.05wt％，油滴含量＜0.08wt％)经风机由净化气体出口8排出，油雾去除率99.97％。
实施例3
三氧化硫膜式磺化反应后的的颗粒微细，其粒径1μm，比电阻103欧姆·厘米，密度887.6kg/m3，SO3气体含量1.2wt％的酸性磺化尾气，，从进气口管3进入碱洗罐6；碱水溶液从碱液口1以9wt％的浓度通过计量泵2从罐底输送到罐上部的碱液喷雾头4向下喷射，与磺化反应尾气逆向充分接触，以吸收脱残留的三氧化硫，直至碱洗后尾气中SO3气体浓度小于0.08wt％为止，碱洗后的溶液可通过碱液循环出口14得到循环使用。碱洗后的尾气从尾气出口5排出，以空塔气流速度为3.8m/s的流量通过进口管13切线进入旋风分离器11中，在离心力的作用下，稍大的油滴颗粒聚集在分离器底部，由放空口12排出，细小油滴向上升腾，在镶嵌式折流板15的倒钩处，油雾中的液沫和固体粒子在惯性力作用下，运动方向与气体的运动方向发生改变，使得液沫和固体粒子与气体产生分离，含细小油雾的气体继续上升到旋风分离器11顶部，从尾气出口7经尾气进口10进入静电式净化器9，借助静电电场，将尾气中的油雾粒子吸集于集油部上，再经过气流均布，补捉最小粒径0.01μm的油雾，剩余油雾被高压静电场高效吸附，洁净的空气(SO3含量＜0.05wt％，油滴含量＜0.08wt％)经风机由净化气体出口8排出，油雾去除率99.98％。
Claims (5)
1.一种磺化反应尾气的处理装置，其特征在于：整个处理装置由碱洗罐(6)、旋风分离器(11)、静电式净化器(9)三部分串接组成；碱洗罐(6)顶部内设有碱洗后尾气出口(5)，碱洗罐(6)内上部装有碱液喷雾头(4)，中下部有一磺化尾气进气口管(3)，碱洗罐(6)底部设有碱液循环出口(14)及加/排碱液口(1)，碱洗罐(6)外部配套装有计量泵(2)；旋风分离器(11)顶部设有油雾尾气出口(7)，旋风分离器(11)内上部设有多组镶嵌式折流板(15)，镶嵌式折流板(15)安装在支架(16)上，折流板顶部置有压块(17)，旋风分离器(11)中下部设有碱洗后的尾气进口管(13)，碱洗后的尾气进口管(13)与旋风分离器(11)切线连接，旋风分离器(11)底部设有放空口(12)；静电式净化器(9)分别设有旋风分离出的尾气进口(10)、净化气体出口(8)。
2.根据权利要求1所述的磺化反应尾气处理装置，其特征在于：碱液喷雾头为不锈钢防堵实心圆锥喷嘴，内部通道为流线型，喷雾出的最大颗粒尺寸不大于3.5mm。
3.根据权利要求1所述的磺化反应尾气处理装置，其特征在于：内部设有1组以上的V型或W型镶嵌式折流板，其与旋风分离器高度比为0.4～0.5，旋风分离器内折流板设置组数以进入静电式净化器的气体油雾不含液沫和固体粒子为准。
4.一种权利要求1所述的磺化反应尾气处理装置的应用，其特征在于：将SO3＜3wt％的酸性磺化尾气，从进气口管3进入碱洗罐(6)；碱水溶液从碱液口(1)以8～10wt％的浓度通过计量泵(2)从罐底输送到罐上部的碱液喷雾头(4)向下喷射，与磺化反应尾气逆向充分接触，以吸收脱残留的三氧化硫，直至碱洗后尾气中SO3气体浓度小于0.08wt％为止，碱洗后的溶液可通过碱液循环出口(14)得到循环使用；碱洗后的尾气从尾气出口(5)排出，以空塔气流速度为3～4m/s的流量通过进口管(13)切线进入旋风分离器(11)中，在离心力的作用下，稍大的油滴颗粒聚集在分离器底部，由放空口(12)排出，细小油滴向上升腾，在镶嵌式折流板(15)的倒钩处，油雾中的液沫和固体粒子在惯性力作用 下，运动方向与气体的运动方向发生改变，使得液沫和固体粒子与气体产生分离，含细小油雾的气体继续上升到旋风分离器(11)顶部，从尾气出口(7)经尾气进口(10)进入静电式净化器(9)，借助静电电场，将尾气中的油雾粒子吸集于集油部上，再经过气流均布，补捉最小粒径0.01μm的油雾，剩余油雾被高压静电场高效吸附，洁净的空气经风机由净化气体出口(8)排出。
5.根据权利要求4所述的一种磺化反应尾气处理装置的应用，其特征在于：所述的SO3气体含量＜3wt％的酸性磺化反应尾气其粒径＜1μm，比电阻≤103欧姆·厘米，密度＜900kg/m3。
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