CN105457973A - 对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法及处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法及处理系统。该方法包括：进行消解-中和反应得到三相混合物；将三相混合物与有机助凝剂充分混合并沉降分离，分别收取酸溶油相和絮体相；将絮体实施浓缩，形成浓缩浆液，浓缩析出的水溶液部分为消解-中和提供反应介质，部分用于碱溶液和有机助凝剂配置，浓缩浆液再次实施絮凝处理，经脱水形成干化残渣，而脱水后分离出的水溶液再次参与浓缩处理；酸溶油相经脱水处理得到脱水污油，而排水则全部返回。该处理系统至少包括消解反应器、管道混合器、沉降分离装置、稠厚器、污油脱水罐和浆液脱水装置。本发明能降低催化剂残留活性；还能回收油类与金属资源，促进离子液体催化工艺的推广应用。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法及处理系统，属于石油化工领域。
背景技术
在我国环保标准的提高使得清洁油品的需求量逐年上升。C4催化烷基化是生产清洁高辛烷值汽油调和组分(即烷基化油)的重要工艺过程。氢氟酸和浓硫酸是烷基化工艺的传统工业催化剂，但其强腐蚀性造成对设备与操作员工的潜在安全隐患，并有较大产量的废酸渣作为副产品生成。以硫酸法烷基化工艺为例，每生产1吨烷基化油会产生50-60kg的废酸渣，该废酸渣的主要成分是硫酸，这类危险固体废弃物具有潜在的巨大环境隐患。在现有技术中，对于该类固体废弃物一般选择废酸再生装置进行循环再利用，该废酸再生装置主要进行废硫酸裂解、冷却和净化、转化、吸收制酸等复杂的处理过程，由于该装置的使用条件非常苛刻，能耗及设备投资极大，而且也会造成气态污染物(SO2、NOx)的排放，经济与环境效益较差。故，清洁油品也迫切需要与之对应的更为绿色、清洁的生产工艺。
离子液体作为一种新型化合物体系，已经应用于催化C4制备烷基化油以及烯烃聚合、Friedel-Crafts烷基化/酰基化等工艺；另一方面，离子液体在产品质量及收率、催化剂利用效率、操作安全性、环境友好性以及操作便利性等多方面表现出较传统催化剂更为优异的特性。但是，在利用离子液体催化过程中会副产少量固体废物，以废催化剂的形式排出。
氯铝酸类离子液体催化剂可应用于C4烷基化、烯烃聚合、Friedel—Crafts烷基化、Friedel-Crafts酰基化等工艺。以氯铝酸类离子液体催化C4制备烷基化油工艺为例，每生产1吨烷基化油仅产生3-4kg的废催化剂，这个数据远低于氢氟酸和浓硫酸法烷基化工艺。在氯铝酸类离子液体废催化剂的主要成分中，部分是活性减弱的离子液体催化剂，但仍具有较强的酸性；部分是失活离子液体形成的盐类；部分是烷基化过程中形成的酸溶油。总的来看，氯铝酸类废催化剂是一类高活性、高酸性、高含油以及高含盐的危险固体废弃物，仍具有催化活性且酸性极强，无论是直接排放还是储存都会造成巨大的安全隐患。对于这类危险固体废弃物，必须对其进行无害化处置。
另一方面，氯铝酸类离子液体催化剂的主要金属成分是铝，当采用复合离子液体进行催化反应时，废催化剂中还有可能含有铜、铁、锌、钛或银等金属，资源再利用的价值较高；废催化剂中还含有伴生自催化副反应的酸溶油，如将其回收与原油掺炼或用作燃料油也是一种很好的出路。
由于离子液体催化在石油化工领域是新型工艺，而由此产生的副产物—离子液体废催化剂也是本行业中新出现的一类危险固体废弃物，现有的硫酸法烷基化工艺的废酸再生工艺对于离子液体废催化剂的处理并不适用，还没有可行的处理方法。
因此如何针对氯铝酸类离子液体催化剂进行无害化处理，真正实现其资源化，进而促进清洁工艺的推广应用，是石油化工领域面临的重大问题。
发明内容
本发明为解决上述的技术问题，提供一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法，该方法的整个对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的过程无废水及其他污染源排放；该处理方法能够降低催化剂残留活性带来的危险性，真正实现其资源化；还能高效回收油类与金属资源。
本发明还提供了一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的处理系统，针对氯铝酸类离子液体废催化剂的组成特点，按照设定的处理工艺进行排布设计，不仅能实现油类资源与金属资源被回收利用，而且也利于清洁工艺的推广应用。
一方面，本发明提供了一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法，该方法包括如下步骤：
将所述氯铝酸类离子液体废催化剂与碱溶液进行消解-中和反应，至体系为中性到弱碱性，得到由水相/酸溶油相/絮体组成的三相混合物；
使所述三相混合物与有机助凝剂充分混合并实施沉降分离，分别收取上层的酸溶油相和底层的絮体相；
将所述絮体相输送至稠厚器中实施浓缩，形成含水率在50-60wt％的浓缩浆液，浓缩析出的水溶液一部分为消解-中和提供反应介质，一部分用于碱溶液和有机助凝剂配置；所述浓缩浆液在有机助凝剂作用下实施絮凝处理，经脱水形成含水率20-30wt％的干化残渣，而脱水后分离出的水溶液回送至所述稠厚器再次参与浓缩处理；
所述酸溶油相经脱水处理得到含水率低于10wt％的脱水污油，而排水则全部返回参与沉降分离。
进一步地，所述消解-中和反应是将所述氯铝酸类离子液体废催化剂与强碱在饱和含盐水溶液提供反应介质的体系中进行，至体系中液相的pH基本稳定在7.0-8.5，视为反应达到终点。
进一步地，所述消解-中和反应在全混流反应器或环流反应器中进行。
进一步地，所述沉降分离过程，保持体系温度为30-100℃，沉降时间4-24小时。
进一步地，所述沉降分离过程，保持体系温度为40-50℃。
本发明的实施中也可以选择旋液分离器提升沉降分离效率，具体地，所述沉降分离过程，可以使所述三相混合物与所述有机助凝剂充分混合后，先输入旋液分离器进行离心分离，然后实施沉降分离，分别收取上层的酸溶油相和底层的絮体相；物料的沉降时间为2-12小时。
进一步地，所述沉降分离和絮凝处理使用的有机助凝剂包括丙烯酰胺类聚合物，其相对分子量为6百万-7百万，阳离子度40-60％。
进一步地，所述沉降分离过程使用的有机助凝剂的投加量为每立方米混合物加入1-10g；所述浓缩浆液絮凝过程使用所述有机助凝剂的投加量为每立方米浓缩浆液加入5-50g。
进一步地，所述酸溶油相脱水处理得到脱水污油在污油脱水罐中进行，且在所述处理过程中将所述污油脱水罐保温在40-60℃。
进一步地，所述氯铝酸类离子液体废催化剂来自利用氯铝酸类离子液体催化C4烃的烷基化反应、利用氯铝酸类离子液体催化烯烃的聚合反应、催化Friedel-Crafts烷基化反应或Friedel-Crafts酰基化反应产生的废催化剂。
具体实施中，为提升待处理废催化剂的流动性，可以将所述氯铝酸类离子液体废催化剂先汇集并作保温处理，保温温度范围为25-100℃。
另一方面，本发明还提供了一种用于实施对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法的处理系统，该处理系统至少包括：消解反应器、管道混合器、沉降分离装置、稠厚器、污油脱水罐、浆液脱水装置；
其中消解反应器设有至少一个进料口和消解产物排放口；
管道混合器的进料口通过输送泵与消解反应器的消解产物排放口连通，出料口通过输送管路与沉降分离装置的进料口连通，该管道混合器上和/或消解反应器与管道混合器连通的管路上设有助凝剂加药口；
沉降分离装置的下部设有絮体浆液排放口，并通过输送泵与稠厚器的进料口连通，上部设有酸溶油相排放口，并通过输送机构与污油脱水罐连通；污油脱水罐的污油排放口连通到污油储罐，含油废水排放口则通过管路连接至沉降分离装置；
稠厚器分别设有浓缩浆液出口和上清液出口，浓缩浆液出口通过输送机构与浆液脱水装置的进口连通，上清液出口则通过管路分别连通到消解反应器、碱液配制罐和助凝剂配制罐；
浆液脱水装置与所述浓缩浆液出口连通的管路上设有助凝剂加药口。
进一步地，所述管道混合器与所述沉降分离装置间还设置有至少一组旋流分离装置，进料口连通管道混合器，酸溶油排放口和絮体浆液排放口分别连通所述沉降分离装置的进料口，所述旋流分离装置设于所述管道混合器与所述沉降分离装置间的管路上或所述沉降分离装置内。
进一步地，所述沉降分离罐还包括顶部设置的浮式自动收油器，底部设置的自动刮渣机。
进一步地，还可以包括具有保温功能的废催化剂储罐，其与消解反应器的进料口通过氟塑料输送泵连通。
本发明提供的对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法，与现有技术的区别在于针对氯铝酸类离子液体废催化剂的组成特性，首先消除废催化剂的活性与酸性，降低危险性；然后再回收废催化剂中的金属与油类资源。整个处理过程近似于闭环操作，产品为具有较高附加值的金属资源与油类资源，基本没有废液及其他污染物的排放。
本发明的对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的处理系统，是针对氯铝酸类离子液体废催化剂的特性而提出的，使用“废催化剂储罐—消解-中和反应器—沉降分离罐”工艺路线，实现对废催化剂的无害化处理，并且为资源的分离创造有利条件，促进后续资源化处理的进行；“沉降分离罐—稠厚器—机械脱水设备”工艺路线能实现废催化剂中金属类的资源化；“沉降分离罐—污油脱水罐”工艺路线能实现废催化剂中酸溶油的资源化。
本发明提供的对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法，有用的资源被比较彻底的回收，整个处理过程没有其他污染物的排放；石油化工企业不会因为新上离子液体催化工艺装置而增加带来新的污染源排放以及污染物负荷增加，促进了更清洁催化工艺的工业化推广。
附图说明
图1为实施例中的对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法的工艺流程图；
图2为实施例中的对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的处理系统的示意图。
具体实施方式
本发明实施例一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法，其中包括如下步骤：
将所述氯铝酸类离子液体废催化剂与碱溶液进行消解-中和反应，至体系为中性到弱碱性，得到由水相/酸溶油相/絮体组成的三相混合物；
使所述三相混合物与有机助凝剂充分混合并实施沉降分离，分别收取上层的酸溶油相和底层的絮体相；
将所述絮体相输送至稠厚器中实施浓缩，形成含水率在50-60wt％的浓缩浆液，浓缩析出的水溶液一部分为消解-中和提供反应介质，一部分用于碱溶液和有机助凝剂配置；所述浓缩浆液在有机助凝剂作用下实施絮凝处理，经脱水形成含水率20-30wt％的干化残渣，而脱水后分离出的水溶液回送至所述稠厚器再次参与浓缩处理；
所述酸溶油相经脱水处理得到含水率低于10wt％的脱水污油，而排水则全部返回参与沉降分离。
发明人的研究表明，由于氯铝酸类离子液体催化工艺产生的废催化剂排放多为间歇式，而且这类废催化剂是一类高活性、高酸性、高含油以及高含盐的危险固体废弃物，因此在本发明中，对于这类废催化剂的无害化、资源化处理，首先消除其活性与酸性，降低危险性；然后再回收金属与油类资源。
在本发明的具体实施方案中，可以先将废催化剂汇集至废催化剂储罐进行均质均量，随后再送往后续进行处理。废催化剂储罐可以作保温处理，保温温度范围为25-100℃，优选的保温温度范围为35-45℃。保温处理既能利用废催化剂的余热，又能提供废催化剂良好的流动性。
所述消解-中和反应是将所述氯铝酸类离子液体废催化剂与强碱在饱和含盐水溶液提供反应介质的体系中进行，至体系中液相的pH基本稳定在7.0-8.5，视为反应达到终点。在上述方法的消解-中和反应过程中，一方面是利用极性水分子与离子液体催化剂进行水解反应，彻底消除其催化活性；另一方面使得金属离子进入液相，与由碱所提供的OH-生成可沉降的金属氢氧化物絮体；碱液具有的洗脱作用，还可以将酸溶油从废催化剂中解离形成可分离的油滴。在消解-中和反应结束后液相的温度会有约5℃的升温，温度的适度升高有利于酸溶油滴的上浮分离。
所述消解-中和反应可以选择在全混流反应器或环流反应器中进行；由于全混流反应器的操作相对简单，实际操作中可以优选全混流反应器。
沉降分离过程保持体系温度为30-100℃，沉降时间4-24小时是比较有利的；具体为：可以将经过消解-中和反应得到的由饱和含盐水溶液、金属氢氧化物絮体以及酸溶油滴构成的三相混合物经泵提升后，先与有机助凝剂在管道混合器内进行充分混合反应，通过架桥聚并形成更大粒径的金属氢氧化物絮体和酸溶油滴，从而易于沉降；再输入沉降分离罐实施分离，分别收取上层的酸溶油相和底层的金属氢氧化物絮体相。在沉降分离过程中，使体系保持一定的温度有利于分离效果，例如可以保持体系温度为30-100℃，加速油水分离的速度，保温温度范围40-50℃比较利于操作，沉降时间范围可以为4-24小时，沉降时间长有利于油分的上浮回收，更有利于氢氧化铜与氢氧化铝的沉降，例如可控制沉降时间12-16小时基本达到要求。
根据本发明的实施方案，沉降分离过程中还可以利用沉降分离罐与旋液分离器组合的方式来提高分离效率、降低沉降分离时间，具体可以为：使所述三相混合物与所述有机助凝剂充分混合后，先输入旋液分离器进行离心分离，然后实施沉降分离，分别收取上层的酸溶油相和底层的絮体相；物料的沉降时间为2-12小时，物料的沉降时间相比不使用旋液分离器、单纯使用沉降分离罐时缩短了很多。这是基于发明人的研究发现：由于酸溶油滴与絮体存在密度差，因此利用旋液分离器的离心沉降方式可以加速分离，不仅能避免单一重力沉降的长停留时间问题，还可大幅降低沉降分离设备的体积及投资。进一步地，发明人通过实验总结发现：单独使用旋液分离器的分离效率有限，将旋液分离器与重力沉降相结合的分离效果更为彻底。旋液分离器可为单组或多组配置，可设置在沉降分离罐外部与罐内管道相连，也可以内置在沉降分离罐内。在本发明的具体实施方案中，将所述三相混合物与有机助凝剂在管道混合器充分混合后，输入旋液分离器进行快速的离心分离，使酸溶油滴从旋液分离器的上部进入沉降分离罐的上端，絮体相和水相则从旋液分离器的底部进入沉降分离罐的下端，实现不同物料在沉降分离罐的分离。
在上述方法的浓缩絮凝过程中，可以采用自动刮渣机将所述金属氢氧化物絮体经螺杆泵输送至稠厚器中实施浓缩，在稠厚器底部形成含水率为50-60wt％的金属氢氧化物浓缩浆液；该浆液再经过螺杆泵输送，并与有机助凝剂充分混合促进絮体聚并，再送至机械脱水设备进行二次脱水，形成含水率为20-30wt％的干化残渣；而脱水后分离出的水溶液回送至稠厚器再次参与浓缩处理。
在沉降分离罐与机械脱水设备之前所使用的有机助凝剂包括丙烯酰胺类聚合物，阳离子度范围在40-60％，相对分子质量范围为6百万-7百万。根据本发明的具体实施方案，可以是法国SNF公司的FO4650SH、4650SH、4240SH、4800SH，瑞士Ciba精化公司的ZETAG7635、7650、7652、7664、7689、7692以及北京中德天使公司的普立清852、854、611等的其中一种或几种。
进一步地，所述沉降分离过程使用所述有机助凝剂的投加量为每立方米混合物加入1-10g；具体可以选择丙烯酰胺类聚合物在沉降分离罐或旋液分离器前进行投加，优选的投加量为2-5g。对所述浓缩浆液再次絮凝过程使用所述有机助凝剂的投加量为每立方米浓缩浆液加入5-50g；具体可以选择丙烯酰胺类聚合物在机械脱水设备前进行投加，优选的投加量为10-20g。
在上述方法的脱水处理过程中，因为沉降分离罐顶收集的酸溶油中还含有一定的水分，因此酸溶油要先被输送至污油脱水罐进行沉降脱水处理，将污油脱水罐保温在40-60℃以加速油水分离，沉降时间在6小时以上，脱水污油的含水率控制在10wt％以下，可与原油掺炼或作为燃料油出售。
本发明中，机械脱水设备滤出的饱和含盐水溶液可能含有少量的金属氢氧化物絮体，因此要回送到稠厚器进行循环处理。稠厚器的上清液同样也是饱和含盐水溶液，部分回送至消解-中和反应器提供液相反应介质；部分回用于配制强碱溶液，供消解-中和反应器利用；部分回用于配制有机助凝剂，供沉降分离罐、机械脱水设备利用。污油脱水罐的罐底排水中仍含有少量污油，因此回送到沉降分离罐进行循环处理继续去除。
本发明的处理方法可适用于氯铝酸类离子液体催化的相关反应产生的废催化剂，例如，所述氯铝酸类离子液体废催化剂可以来自利用氯铝酸类离子液体催化C4烃的烷基化反应、利用氯铝酸类离子液体催化烯烃的聚合反应、催化Friedel-Crafts烷基化反应或Friedel-Crafts酰基化反应产生的废催化剂。
另一方面，本发明还提供了一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的处理系统，该处理系统至少包括：消解反应器、管道混合器、沉降分离装置、稠厚器、污油脱水罐、浆液脱水装置；
其中消解反应器设有至少一个进料口和消解产物排放口；
管道混合器的进料口通过输送泵与消解反应器的消解产物排放口连通，出料口通过输送管路与沉降分离装置的进料口连通，该管道混合器上和/或消解反应器与管道混合器连通的管路上设有助凝剂加药口；
沉降分离装置的下部设有絮体浆液排放口，并通过输送泵与稠厚器的进料口连通，上部设有酸溶油相排放口，并通过输送机构与污油脱水罐连通；污油脱水罐的污油排放口连通到污油储罐，含油废水排放口则通过管路连接至沉降分离装置；
稠厚器分别设有浓缩浆液出口和上清液出口，浓缩浆液出口通过输送机构与浆液脱水装置的进口连通，上清液出口则通过管路分别连通到消解反应器、碱液配制罐和助凝剂配制罐；
浆液脱水装置与所述浓缩浆液出口连通的管路上设有助凝剂加药口。
优选地，在上述的处理系统中，所述管道混合器与沉降分离装置间还可以设置有至少一组旋流分离装置，进料口连通管道混合器，酸溶油排放口和絮体浆液排放口分别连通沉降分离装置的进料口，该旋流分离装置设于管道混合器与沉降分离装置间的管路上或沉降分离装置内。
进一步地，根据本发明的具体实施方案，沉降分离罐还包括顶部设置的浮式自动收油器，底部设置的自动刮渣机。
进一步地，在上述的处理系统中，还可以包括具有保温功能的废催化剂储罐，其与消解反应器的进料口通过氟塑料输送泵连通。
以下参照本发明实施例的附图来更充分地描述本发明。然而，本发明可以许多不同形式来体现，不应理解为限于本文陈述的实施例。
为验证本发明方法的效果，采用图1所示的工艺流程，具体描述如下：
先将废催化剂汇集至废催化剂储罐进行均质均量，废催化剂储罐保温温度范围为35-45℃；根据氯铝酸类离子液体废催化剂的pH值计量中和所需要的氢氧化钠量，并配制成浓度为50wt％的氢氧化钠溶液；将定量的废催化剂与50％的氢氧化钠溶液置入间歇式全混流反应器进行消解-中和反应，消解过程伴随温度的上升，在2小时后温度由35℃提高至40℃并保持稳定，表明废离子液体的催化活性已经通过水解消除，小颗粒的氢氧化铝絮体已明显生成，液面上已有明显的酸溶油析出；液相的pH值稳定保持在7.5-8，表明消解-中和反应达到终点。
将消解-中和反应的三相混合物经泵提升后，与法国SNF公司的FO4800SH有机助凝剂在管道混合器内进行充分混合，促进金属氢氧化物絮体与酸溶油滴的增大，FO4800SH的投加量为每立方米混合物加入2g；随后输入旋液分离器进行快速的离心分离，再置入有保温在40-50℃的沉降分离罐内进行沉降分离，酸溶油滴从旋液分离器的上部进入沉降分离罐的上端；金属氢氧化物絮体与水溶液从旋液分离器的底部进入沉降分离罐的下端；经过12小时的沉降后，比较彻底地实现了饱和含盐水溶液、氢氧化铝絮体以及酸溶油颗粒这三相混合物的沉降分离：酸溶油层上浮至沉降分离罐顶，在沉降分离罐底部形成了较为密实的氢氧化铝絮体；
随后对氢氧化铝絮体、饱和含盐水溶液、酸溶油分别进行处理：
采用自动刮渣机将沉降分离罐底排放的氢氧化铝絮体经螺杆泵输送至稠厚器中实施浓缩，在稠厚器底部形成含水率为60wt％的氢氧化铝浓缩浆液；该浓缩浆液再经过螺杆泵输送，并在每立方米混合物加入10gFO4800SH有机助凝剂后充分混合后，再送至机械脱水设备进行二次脱水，形成含水率为20-30wt％的氢氧化铝干化残渣，脱水后分离出的水溶液回送至稠厚器再次参与浓缩处理；该氢氧化铝干化残渣可以作为水处理混凝剂硫酸铝的生产原料；
沉降分离罐顶收集的酸溶油中还含有一定的水分，测得该酸溶油中含有约25wt％的水分，因此先将该酸溶油输送至保温在40℃至60℃的污油脱水罐进行沉降脱水处理，保温沉降12小时后成为脱水污油，脱水污油的含水率控制在7wt％，可将该脱水污油作为燃料油出售；
机械脱水设备滤出的饱和含盐水溶液可能含有少量的金属氢氧化物絮体，因此要回送到稠厚器进行循环处理；稠厚器的上清液同样也是饱和含盐水溶液，部分回送至消解-中和反应器提供液相反应介质；部分回用于配制强碱溶液，供消解-中和反应器利用；部分回用于配制有机助凝剂，供沉降分离罐、机械脱水设备利用；污油脱水罐的罐底排水中仍含有少量污油，因此回送到沉降分离罐进行循环处理继续去除。
因此，验证了本发明提供的对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法，整个处理过程近似于闭环操作，产品为具有较高附加值的金属资源与油类资源，基本没有废液及其他污染物的排放。
图2是本实施例所述对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的处理系统的示意图，该处理系统包括：废催化剂储罐210、消解反应器220、管道混合器240、沉降分离装置230、稠厚器250和浆液脱水装置260，具体地：在本实施例中首先使用了废催化剂储罐210将废催化剂汇集，并进行均质均量，随后再送往后续主流程进行处理。废催化剂储罐应作保温处理，保温温度范围为25-100℃，优选的保温温度范围为35-45℃。保温处理既能利用废催化剂的余热，又能提供废催化剂良好的流动性。废催化剂储罐210通过氟塑料输送泵连通消解反应器220的进料口；
消解反应器220设有一个进料口和消解产物排放口，消解反应器220可以选择全混流反应器或环流反应器；
管道混合器240的进料口通过输送泵与消解反应器220的消解产物排放口连通，出料口通过输送管路与沉降分离装置230的进料口连通，该管道混合器240上和/或消解反应器220与管道混合器240连通的管路上设有助凝剂加药口；
旋流分离装置的进料口连通管道混合器240，酸溶油排放口和絮体浆液排放口分别连通沉降分离装置230的进料口，该旋流分离装置设于管道混合器240与沉降分离装置230间的管路上或沉降分离装置230内；
沉降分离装置230的下部设有絮体浆液排放口，并通过输送泵与稠厚器250的进料口连通，上部设有酸溶油相排放口，并通过输送机构与污油脱水罐连通；污油脱水罐的污油排放口连通到污油储罐，含油废水排放口则通过管路引至沉降分离装置230；顶部还设置有浮式自动收油器，底部设置有自动刮渣机；
稠厚器250分别设有浓缩浆液出口和上清液出口，浓缩浆液出口通过输送机构与浆液脱水装置260的进口连通，上清液出口则通过管路分别连通到消解反应器220、碱液配制罐和助凝剂配制罐；
浆液脱水装置260与所述浓缩浆液出口连通的管路上设有助凝剂加药口。
对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的处理系统近似于闭环操作，产品为具有较高附加值的金属资源与油类资源，基本没有废液及其他污染物的排放。
鉴于氯铝酸类离子液体废催化剂苛刻的理化性质，“废催化剂储罐—消解-中和反应器—沉降分离罐”或“废催化剂储罐—消解-中和反应器—旋液分离器+沉降分离罐”及其连接管道材质均为碳钢，玻璃钢防腐处理。
在沉降分离过程中的分离出金属氢氧化物浆液中的含油量极低，与饱和含盐水溶液的分离比较容易，且与过滤介质不易粘连，因此对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的处理系统中的机械脱水设备可以是带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机。
以10万吨/年产量的离子液体催化烷基化装置为例，采用复合的氯铝酸类离子液体催化C4生产高辛烷值烷基化油，该装置每生产1吨烷基化油副产约4.5kg以氯铝酸类离子液体为主的废催化剂，该复合氯铝酸类离子液体废催化剂中的酸溶油含量为23wt％，铜/铝离子的含量为15wt％，pH值在1以下。
本处理系统对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的工作过程如下：离子液体催化C4烷基化装置排放的氯铝酸类离子液体废催化剂首先被汇集至废催化剂储罐210进行均质，废催化剂储罐210的出料经氟塑料化工泵输送至消解反应器220，在消解反应器220内液相介质中与水、强碱进行充分的消解、中和反应，废催化剂失去催化活性，金属氢氧化物絮体生成，强极性酸溶油析出。消解反应器220内的反应混合物经泵提升后，先与有机助凝剂在管道混合器240充分混合反应，促进金属氢氧化物絮体与酸溶油滴的增大，再输入沉降分离装置230内置的旋流分液器；酸溶油滴从旋液分离器的上部进入沉降分离装置230的上端；金属氢氧化物絮体与水溶液从旋液分离器的底部进入沉降分离装置230的下端；再经过6小时的重力沉降，金属氢氧化物絮体沉降至罐底，而酸溶油则上浮至罐顶。沉降分离装置230罐底的金属氢氧化物絮体经螺杆泵输送至稠厚器250进行浓缩，形成含水率在50-60wt％之间的金属氢氧化物浆液；该浆液再经过螺杆泵输送，并与有机助凝剂充分混合后，送至浆液脱水装置260进行二次脱水，形成含水率在20-30wt％之间的干化金属氢氧化物残渣。沉降分离装置230顶部的酸溶油经收集后输送至污油脱水罐脱水。浆液脱水装置260滤出的饱和含盐水溶液回送到稠厚器250进行循环处理。稠厚器250的上清液部分回送至消解反应器220，部分回用于配制强碱溶液，部分回用于配制有机助凝剂。污油脱水罐的罐底排水回送到沉降分离装置230循环处理。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (14)
1.一种对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
将所述氯铝酸类离子液体废催化剂与碱溶液进行消解-中和反应，至体系为中性到弱碱性，得到由水相/酸溶油相/絮体组成的三相混合物；
使所述三相混合物与有机助凝剂充分混合并实施沉降分离，分别收取上层的酸溶油相和底层的絮体相；
将所述絮体相输送至稠厚器中实施浓缩，形成含水率在50-60wt％的浓缩浆液，浓缩析出的水溶液一部分为消解-中和提供反应介质，一部分用于碱溶液和有机助凝剂配置；所述浓缩浆液在所述有机助凝剂作用下实施絮凝处理，经脱水形成含水率20-30wt％的干化残渣，而脱水后分离出的水溶液回送至所述稠厚器再次参与浓缩处理；
所述酸溶油相经脱水处理得到含水率低于10wt％的脱水污油，而排水则全部返回参与沉降分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消解-中和反应是将所述氯铝酸类离子液体废催化剂与强碱在饱和含盐水溶液提供反应介质的体系中进行，至体系中液相的pH基本稳定在7.0-8.5，视为反应达到终点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述消解-中和反应在全混流反应器或环流反应器中进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉降分离过程，保持体系温度为30-100℃，沉降时间4-24小时。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述沉降分离过程，保持体系温度为40-50℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉降分离过程，使所述三相混合物与所述有机助凝剂充分混合后，先输入旋液分离器进行离心分离，然后实施沉降分离，分别收取上层的酸溶油相和底层的絮体相；物料的沉降时间为2-12小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉降分离和絮凝处理使用的有机助凝剂包括丙烯酰胺类聚合物，其相对分子量为6百万-7百万，阳离子度40-60％。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述沉降分离过程使用所述有机助凝剂的投加量为每立方米混合物加入1-10g；所述浓缩浆液絮凝过程使用所述有机助凝剂的投加量为每立方米浓缩浆液加入5-50g。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸溶油相脱水处理得到脱水污油在污油脱水罐中进行，且在所述处理过程中将所述污油脱水罐保温在40-60℃。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述氯铝酸类离子液体废催化剂来自利用氯铝酸类离子液体催化C4烃的烷基化反应、利用氯铝酸类离子液体催化烯烃的聚合反应、催化Friedel-Crafts烷基化反应或Friedel-Crafts酰基化反应产生的废催化剂。
11.用于实施权利要求1-10任一项所述对氯铝酸类离子液体废催化剂进行处理的方法的处理系统，其特征在于，至少包括：消解反应器、管道混合器、沉降分离装置、稠厚器、污油脱水罐、浆液脱水装置；
所述消解反应器设有至少一个进料口和消解产物排放口；
所述管道混合器的进料口通过输送泵与所述消解反应器的消解产物排放口连通，出料口通过输送管路与所述沉降分离装置的进料口连通，所述管道混合器上和/或消解反应器与所述管道混合器连通的管路上设有助凝剂加药口；
所述沉降分离装置的下部设有絮体浆液排放口，并通过输送泵与所述稠厚器的进料口连通，上部设有酸溶油相排放口，并通过输送机构与污油脱水罐连通；所述污油脱水罐的污油排放口连通到污油储罐，含油废水排放口则通过管路连接至所述沉降分离装置；
所述稠厚器分别设有浓缩浆液出口和上清液出口，所述浓缩浆液出口通过输送机构与浆液脱水装置的进口连通，上清液出口则通过管路分别连通到所述消解反应器、碱液配制罐和助凝剂配制罐；
所述浆液脱水装置与所述浓缩浆液出口连通的管路上设有助凝剂加药口。
12.根据权利要求11所述的处理系统，其特征在于，所述管道混合器与所述沉降分离装置间还设置有至少一组旋流分离装置，进料口连通管道混合器，酸溶油排放口和絮体浆液排放口分别连通所述沉降分离装置的进料口，所述旋流分离装置设于所述管道混合器与所述沉降分离装置间的管路上或所述沉降分离装置内。
13.根据权利要求11或12所述的处理系统，其特征在于，所述沉降分离罐还包括顶部设置的浮式自动收油器，底部设置的自动刮渣机。
14.根据权利要求11或12所述的处理系统，其特征在于，还包括具有保温功能的废催化剂储罐，其与所述消解反应器的进料口通过氟塑料输送泵连通。
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