CN105460957A - 用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器 - Google Patents

Abstract

用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，由反应器壳体，若干个内构件，若干个硫酸分布器，氨气分布器，溶液出口，若干个氨水回流口和蒸汽采出口组成，若干个内构件上下间隔均匀设置于反应器壳体内部，每两层内构件之间设置一个硫酸分布器，氨气分布器设置在内构件底部空腔的下部，溶液出口位于反应器壳体底部，氨水回流口位于反应器壳体侧壁，蒸汽采出口位于反应器壳体的顶部。本发明结构简单，制作及安装便利，可连续化操作，可避免未反应硫酸对后续设备的腐蚀；反应器中过量的氨气保证了反应器中的气含率，保证了环流产生的动力，避免了使用其它气体而产生的费用，反应更加完全，降低了后续蒸发结晶工段的能耗。

Description

用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器

技术领域

本发明涉及烷基化废酸处理技术领域，具体涉及一种用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器。

背景技术

烷基化油是一种重要的汽油添加组分，其主要由以异辛烷为主的C8异构烷烃构成。随着近年来国家汽油标准的不断升级，烷基化油的添加比例不断提升，预计我国烷基化油市场需求量将从2013年的185万吨提高到2018年的750万吨。

目前，我国烷基化产能总计258万吨，且随着地方炼油厂不断投资建设烷基化装置，这一数字在不断增长。但现有的烷基化装置存在废酸处理比较困难的问题，其中的部分装置处于被迫停工状态。据统计，每生产一吨烷基化油，即会产生80-100kg的废酸，废酸中除含有85%左右的硫酸外，还含有5%左右成分复杂的聚合油类，5%左右的硫酸酯类以及5%左右的水等其他成分。废硫酸呈深黑色，有恶臭气味，且随着存放时间的增加，油类在浓硫酸环境中不断聚合或氧化，使得处理非常困难，对环境造成严重污染威胁。

目前，烷基化废酸处理的主要方法为热裂解再生法，通过热裂解过程将硫酸分解为二氧化硫，二氧化硫与氧气在催化剂的作用下生成三氧化硫，进而通过吸收法制备浓硫酸。该法可将废硫酸完全再生为商业级的新硫酸，但是投资比较大，回收成本高。目前处于研究过程中的透析扩散法，氧化法，萃取法等，也因为技术难度大，处理费用高，产生二次污染等原因未能大面积推广。利用废硫酸制备硫酸铵化肥法在早期有所探索，可以将废硫酸转换为硫酸铵作为化肥出售，将析出的有机物聚合油作为燃料油，解决环保问题的同时，每处理一吨废硫酸，不但可以节省对外委托处理费用450元，还可产生产品利润300元左右，环保和经济意义重大。但传统设备需先将浓硫酸稀释为稀硫酸，冷却后再通入氨水进行反应，设备无法连续操作；反应中强放热需要大量冷却水处理；稀硫酸腐蚀性比较严重；反应所得的硫酸铵溶液浓度很低，结晶过程耗能巨大。

发明内容

本发明提供了一种用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，以解决现有技术存在的烷基化过程中废硫酸处理困难的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，由反应器壳体，若干个内构件，若干个硫酸分布器，氨气分布器，溶液出口，若干个氨水回流口和蒸汽采出口组成，若干个内构件上下间隔均匀设置于反应器壳体内部，每两层内构件之间设置一个硫酸分布器，氨气分布器设置在内构件底部空腔的下部，溶液出口位于反应器壳体底部，氨水回流口位于反应器壳体侧壁，蒸汽采出口位于反应器壳体的顶部。

上述内构件数量为正整数个，上下内构件之间放置硫酸分布器。

上述内构件的侧壁下方变径处设置一层导流孔。

上述硫酸分布器的垂直投影区域不超过塔体内构件的垂直投影区域。

上述氨气分布器的垂直投影区域不超过塔体内构件的垂直投影区域。

上述氨水回流口数量为正整数个，其数量不超过内构件层数，每个氨水回流口的水平位置均在内构件上下侧壁开口之间。

上述反应器壳体内可堆放散堆填料，散堆填料可为商业化散堆填料的任意一种。

本发明的氨回流法环流反应器，工作原理为：连续生产过程中，反应器内为充满硫酸铵溶液状态。烷基化过程中产生的废硫酸由硫酸分布器进入反应器，经分布器分布后向上喷出。循环氨水由氨水回流口进入反应器。氨气由氨气分布器进入反应器，经分布器后分散为细小的气泡。下层内构件内部的溶液混合氨气后，其平均密度减小，内构件与反应器壳体之间的溶液含氨量很低，密度较大，在密度差的作用下，内构件内部的液体上升，而内构件与反应器壳体之间的液体下降。上升的液体在经过硫酸分布器时与硫酸反应，反应放出大量的热量，溶液部分气化继导致上层内构件内的溶液密度继续降低，继续向上流动，而内构件与反应器壳体之间的溶液以及由氨水回流口进入的氨水向下流动。反应热使得部分溶液中的水和氨气气化，气化后的水和氨气经蒸汽采出口流出，这部分蒸汽在其他工段进行热量利用后，泠凝为氨水，经氨水回流口返回至反应器中。反应生成的硫酸铵溶液沿内构件与反应器壳体之间的空间向下流动，部分溶液由于密度差的原因在内构件下部开槽处进入内构件内部，其余部分继续向下流动直至塔底的溶液出口处采出。采出后的含有氨气的硫酸铵溶液经蒸发结晶后作为产品，蒸发结晶过程中产生的氨水经氨水回流口重回反应器中进行反应。

本发明的氨回流法环流反应器，结构简单，制作及安装便利；可连续化操作，解决了传统工艺中只能间歇操作的问题；氨在反应器中过量，保证了反应器及后续工段的碱性环境，避免未反应硫酸对后续设备的腐蚀；氨回流循环利用，也就是说反应器中过量的氨是循环的，而由氨气分布器进入系统的氨和硫酸的摩尔比是2：1，也就是正好可以反应完的。在不增加氨气消耗量的情况下，保证了系统内的氨气过量；在不引入其他气体的情况下，反应器中过量的氨气保证了反应器中的气含率，保证了环流产生的动力，避免了使用其它气体而产生的费用；反应器内环流流型保证了反应在充分混合条件下进行，可以使反应进行的更为完全；系统中采出的硫酸铵溶液一直处于近似饱和的状态，可以减少后续蒸发结晶工段的能耗。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置的流动状态示意图。

图中1反应器壳体、2内构件、3硫酸分布器、4氨气分布器、5溶液出口，6氨水回流口、7蒸汽采出口。

具体实施方式：

如图1和图2所示，一种用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，由反应器壳体1，上下两层内构件2，硫酸分布器3，氨气分布器4，溶液出口5，氨水回流口6和蒸汽采出口7组成，内构件2上下间隔均匀设置于反应器壳体内部，硫酸分布器3设置在两层内构件2之间，硫酸分布器3的垂直投影区域不超过塔体内构件2的垂直投影区域，内构件的侧壁下方变径处设置一层导流孔，氨气分布器4设置在内构件2底部空腔的下部，氨气分布器4的垂直投影区域不超过塔体内构件2的垂直投影区域，溶液出口5位于反应器壳体1底部，氨水回流口4位于反应器壳体侧壁，蒸汽采出口7位于反应器壳体1的顶部，反应器壳体内可堆放散堆填料，散堆填料可为商业化散堆填料的任意一种。

本发明的氨回流法环流反应器，工作原理为：连续生产过程中，反应器内为充满硫酸铵溶液状态。烷基化过程中产生的废硫酸由硫酸分布器进入反应器，经分布器分布后向上喷出。循环氨水由氨水回流口进入反应器。氨气由氨气分布器进入反应器，经分布器后分散为细小的气泡。下层内构件内部的溶液混合氨气后，其平均密度减小，内构件与反应器壳体之间的溶液含氨量很低，密度较大，在密度差的作用下，内构件内部的液体上升，而内构件与反应器壳体之间的液体下降。上升的液体在经过硫酸分布器时与硫酸反应，反应放出大量的热量，溶液部分气化继导致上层内构件内的溶液密度继续降低，继续向上流动，而内构件与反应器壳体之间的溶液以及由氨水回流口进入的氨水向下流动。反应热使得部分溶液中的水和氨气气化，气化后的水和氨气经蒸汽采出口流出，这部分蒸汽在其他工段进行热量利用后，泠凝为氨水，经氨水回流口返回至反应器中。反应生成的硫酸铵溶液沿内构件与反应器壳体之间的空间向下流动，部分溶液由于密度差的原因在内构件下部开槽处进入内构件内部，其余部分继续向下流动直至塔底的溶液出口处采出。采出后的含有氨气的硫酸铵溶液经蒸发结晶后作为产品，蒸发结晶过程中产生的氨水经氨水回流口重回反应器中进行反应。

Claims (7)

1.一种用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，其特征是由反应器壳体，若干个内构件，若干个硫酸分布器，氨气分布器，溶液出口，若干个氨水回流口和蒸汽采出口组成，若干个内构件上下间隔均匀设置于反应器壳体内部，每两层内构件之间设置一个硫酸分布器，氨气分布器设置在内构件底部空腔的下部，溶液出口位于反应器壳体底部，氨水回流口位于反应器壳体侧壁，蒸汽采出口位于反应器壳体的顶部。

2.根据权利要求1所述的用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，其特征是内构件数量为正整数个，上下内构件之间放置硫酸分布器。

3.根据权利要求1所述的用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，其特征是内构件的侧壁下方变径处设置一层导流孔。

4.根据权利要求1所述的用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，其特征是硫酸分布器的垂直投影区域不超过塔体内构件的垂直投影区域。

5.根据权利要求1所述的用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，其特征是氨气分布器的垂直投影区域不超过塔体内构件的垂直投影区域。

6.根据权利要求1所述的用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，其特征是氨水回流口数量为正整数个，其数量不超过内构件层数，每个氨水回流口的水平位置均在内构件上下侧壁开口之间。

7.根据权利要求1所述的用于烷基化废酸处理的氨回流法环流反应器，其特征是反应器壳体内可堆放散堆填料。