CN106315518A

CN106315518A - 一种烷基化废酸处理装置和方法

Info

Publication number: CN106315518A
Application number: CN201510336773.1A
Authority: CN
Inventors: 刘爱华; 曹东学; 徐翠翠; 达建文; 许金山; 王建华; 刘剑利
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: CN106315518B

Abstract

一种烷基化废酸处理装置和方法，属于烷基化废酸处理技术领域。制硫炉（1）和酸性气体输入管（2）之间设有酸性气体燃烧器（4），制硫炉（1）和烷基化废酸输入管（3）之间设有废酸喷枪（5），废酸喷枪（5）与制硫炉（1）之间通过用于防止气体泄漏的自动回位密封机构（9）相连接；制硫炉（1）的气体输出端设有废热锅炉（6），废热锅炉（6）通过管路连接硫磺回收单元。该烷基化废酸处理装置结构紧凑，裂解完全，投资少、操作费用低，环保节能，通过自动回位密封机构在线更换废酸喷枪，即可实现整个制硫磺装置的连续平稳运行。

Description

一种烷基化废酸处理装置和方法

技术领域

一种烷基化废酸处理装置和方法，属于烷基化废酸处理技术领域。

背景技术

烷基化是使异丁烷和烯烃在强酸催化剂的作用下反应生成烷基化油。烷基化油辛烷值高、敏感性小，不含硫、芳烃、烯烃，具有理想的挥发性和清洁的燃烧性，是航空汽油和车用汽油的理想调和组分。随着汽油质量升级的迫切需要，以及越来越高的环保要求，烷基化的重要性日益凸显。我国炼油厂大都采用以浓硫酸作为催化剂的硫酸烷基化工艺，每生产1t烃化油要产生80~100kg的烷基化废酸。烷基化废酸简称废酸，是一种粘度较大的胶状液体，其色泽呈黑红色，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。废酸不仅不能利用，反而成为公害。因此，硫酸烷基化的发展与废酸能否合理处理有密切关系。目前，常用的硫酸烷基化废酸处理主要有以下途径：1）经过高温热裂解制工业硫酸；2）生产白炭黑；3）生产硫酸铵。以上途径的缺点如下：

对于1）经过高温热裂解制工业硫酸：高温裂解法是国内外烷基化装置最常用的废酸处理工艺。早期国内废酸裂解装置大都采用进口的美国孟默克（MECS）以及丹麦托普索湿法硫酸（WSA）技术。高温裂解法主要工艺原理：烷基化废硫酸在1000~1100℃的高温下裂解制成SO₂气体，其中的有机物同时被燃烧成为CO₂。接着将制得的高温SO₂炉气经过废热锅炉冷却，然后送到硫酸生产系统生产工业硫酸。高温裂解法，因其设备材质要求较高、工艺流程较为复杂，故单系统设备投资大。据了解，一套1万吨/年处理量的废酸燃烧裂解回收装置至少需要1亿的投资。裂解后的炉气温度高达1000℃以上，需要采取降温措施，所需能耗较高。而且裂解炉气中的SO₃和水分含量较高，降温设备腐蚀非常严重、寿命较短。该工艺处理过程需要提供高温热源，消耗燃料增加，相对费用增加。并且高温裂解法中存在难以克服的缺陷：裂解炉核心设备之一硫酸喷嘴极易堵塞，生产中需要定期清理喷嘴，影响装置稳定运行，装置维修成本高。对于2）生产白炭黑：利用烷基化废硫酸制造沉淀白炭黑和石油防锈剂的工艺路线简单，投资少，并且具有良好的经济效益。其不足之处，一是该工艺在水解分离过程中产生的硫酸浓度较低，对于低产量的烷基化废硫酸处理还是可行，但是产量较高的装置则无法处理，无法实现高产。二是产生大量工业废水，生成二次污染。对于3）生产硫酸铵：利用烷基化废硫酸与氨水生产硫酸铵的工艺路线简单，方法成熟，设备投资不大，其经济效益的好坏主要是由氨水的价格来决定的。如果充分利用炼油厂氨洗产生的废氨水或其它废氨水，那么该工艺也有一定的经济效益，而且处理能力较大。不足之处，一是该工艺在酸碱中和反应过程中分离出的聚合油没有进行处理，仍然是一种污染源。二是用废酸生产的硫酸铵、磷肥颜色深，有较强的刺激性气味，并且目前国内氮肥市场已饱和，由废酸制成的硫铵难以进入市场。专利CN104229746A公布了一种烷基化废硫酸制硫磺新方法，其技术要点为废酸在废酸焚烧炉内裂解、水洗后，所生成裂解气再进入酸性气燃烧炉中进行高温反应回收硫。该发明仍需建造专用废酸裂解炉、水洗塔，不能完全依托原有制硫磺装置进行处理，设备投资以及相应操作成本随之升高。目前，该发明尚未见工业化报道。专利CN204151066U一种可处理烷基化废酸的硫磺回收新装置，公布了一种烷基化废硫酸焚烧制硫磺装置。该专利中废酸与酸性气、空气或氧气、瓦斯共同进入酸性气燃烧器燃烧，该专利在实际操作中废酸易发生裂解不完全的现象，从而导致制硫磺系统燃烧器易结焦，一旦发生废酸结焦，将会影响整个硫磺装置的平稳运行，更为严重的会导致硫磺装置发生非计划停工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种烷基化废酸处理装置和方法，该烷基化废酸处理装置结构紧凑，裂解完全，投资少、操作费用低，环保节能，通过自动回位密封机构在线更换废酸喷枪，即可实现整个制硫磺装置的连续平稳运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该烷基化废酸处理装置，包括制硫炉，制硫炉上连接有酸性气体输入管和烷基化废酸输入管，其特征在于：制硫炉和酸性气体输入管之间设有酸性气体燃烧器，制硫炉和烷基化废酸输入管之间设有废酸喷枪，废酸喷枪与制硫炉之间通过用于防止气体泄漏的自动回位密封机构相连接；制硫炉的气体输出端设有废热锅炉，废热锅炉通过管路连接硫磺回收单元；硫磺回收单元包括依次管路连接的一级硫冷器、一级转化器、二级硫冷器、二级转化器和三级硫冷器，三级硫冷器的气体输出端连接尾气排放管。

优选的，所述的一级硫冷器、二级硫冷器和三级硫冷器的液体输出端分别通过管路与液硫池相连接。

优选的，所述的制硫炉分别与酸性气体燃烧器、废热锅炉和自动回位密封机构法兰连接。

优选的，所述的一级转化器和二级转化器均为顶部进气底部出气，一级转化器内部由上向下呈层状分布有用于脱除气体中铁的催化保护剂层、第一氧化铝基硫回收催化剂层、多功能硫回收催化剂、第一瓷球层和丝网；二级转化器内部由上向下呈层状分布有第二氧化铝基硫回收催化剂层、第二瓷球层和丝网。

优选的，所述的废酸喷枪包括喷枪管体，喷枪管体内部设有混合通道，喷枪管体后端连接压缩空气输入管，喷枪管体的前端设有喷嘴，喷枪管体外部设有烷基化废酸输入管，烷基化废酸输入管和压缩空气输入管分别与混合通道相通；烷基化废酸输入管与混合通道相互垂直，混合通道内部设有涡流导流器，涡流导流器位于烷基化废酸输入管和压缩空气输入管前方，喷枪管体前端通过法兰连接自动回位密封机构，喷嘴套装在自动回位密封机构内部。

优选的，所述的自动回位密封机构包括外管，外管内部设有内管和对称设置的两个门体，门体通过回位门轴与外管的管壁相连接，门体与内管前端通过回位门轴转动实现活动连接，门体面积大于内管前端的截面面积，内管后端和外管后端之间的空隙通过法兰连接密封。

以上所述的一种烷基化废酸处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）烷基化废酸输入管中的烷基化废酸通过废酸喷枪输入制硫炉，酸性气体输入管中的酸性气体通过酸性气体燃烧器进入制硫炉，控制制硫炉温度为900~1400℃，反应产生的过程气经由制硫炉的气体输出端输出；酸性气体中H₂S浓度55~80%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分：硫酸80~95 wt %、有机物5~20 wt %和水0~15 wt %；

2）制硫炉反应产生的过程气通过废热锅炉后降温至280~380℃，然后流入一级硫冷器（10）降温至150~170℃，通过一级硫冷器后，剩余气体流入硫磺回收单元；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器、二级硫冷器、二级转化器、三级硫冷器的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管排出；控制一级转化器入口温度为210~250℃、二级硫冷器温度为140~160℃、控制二级转化器入口温度为200~230℃，三级硫冷器温度为130~150℃。

优选的，所述的一级硫冷器、二级硫冷器和三级硫冷器的液体输出端分别通过管路与液硫池相连接，回收产生的液态硫。

优选的，步骤1）所述的过程气包括以下体积百分比的组分H₂S2~10%、SO₂1~5%、SO₃10~700ppm、有机硫0.1~1%、CO₂5~20%，剩余组分为硫蒸汽、水蒸汽和氮气。

本发明说明如下：申请人在研究中发现：我国炼油厂大都配套2~3套硫磺回收装置，若能将废酸直接引入硫磺装置处理，烷基化废酸直接进入claus单元分解生成二氧化硫，二氧化硫与硫化氢在后续过程中生成硫磺，回收硫资源，不仅有十分可观的经济效益，而且有重要的社会意义。该方案优势巨大，首先，依托现有硫磺回收单元处理，不需要建立单独的废酸回收装置，节约投资。其次，处理量大，受限小。第三，聚合油和废硫酸同时处理，无二次污染产生。

申请人的主要设计如下，本发明是这样实现的：步骤1）制硫炉为硫磺装置酸性气燃烧、烷基化废酸高温裂解场所，其控制温度为900~1400℃，为最佳反应温度，烷基化废酸经废酸喷枪直接引入硫磺装置制硫炉，在喷枪中压缩空气和酸性气体作用下，加热裂解产生含SO₂、SO₃、CO₂和水蒸气的高温混合气体；含SO₂的高温气体与制硫炉中酸性气燃烧产生的气体混合形成过程气。该过程气在步骤2）中通过废热锅炉、一级硫冷器后，剩余气体流入硫磺回收单元，在步骤3）中通过硫磺回收单元进行claus反应回收硫资源。所述claus反应为式（e）所示反应。

烷基化废酸高温裂解反应如下：

H₂SO₄→SO₃+H₂O （a）

SO₃→SO₂+0.5O₂（b）

C_nH_m+(n+0.5m)O₂→nCO₂+mH₂O （c）

酸性气与空气在制硫炉内混合燃烧其反应如下：

2H₂S +3O₂→2SO₂ + 2H₂O （d）

SO₂＋2H₂S→2H₂O＋3S （e）

首先，发明中烷基化废酸无需使用专门的废酸裂解炉和水洗塔，通过废酸喷枪的设计可直接依托现有硫磺装置进行处理，设备投资以及相应操作成本明显降低。制硫炉分别与酸性气体燃烧器、酸性气体燃烧器和自动回位密封机构法兰连接，该设计在制硫炉周围形成一个紧凑灵活的处理装置，简化了设备结构，同时提高了反应的完全程度。

其次，该废酸喷枪可实现烷基化废酸的完全雾化，明显提高制硫炉的裂解效果。所述专用废酸喷枪设有用于烷基化废酸和压缩空气混合的混合通道、涡流导流器和喷嘴。烷基化废酸输入管与混合通道相互垂直，可实现压缩空气和烷基化废酸在混合通道中的垂直相交，从而达到空气与烷基化废酸的完全预混合，形成气液混合流体。气液混合流体经过涡流导流器后可以形成强劲而且均匀的涡流状态，形成涡流状气液混合流体，当该涡流状态的气液混合流体离开喷嘴时，其速度达到最大，从而保证废酸雾化完全，减少喷枪结焦。优选的喷嘴带有耐火锥扩散器。优选的废酸喷枪的安装位置与酸性气体输入管相互垂直，在喷嘴的导流作用下，废酸与酸性气体燃烧器产生的气体在制硫炉中垂直相交，以提高制硫炉中的裂化反应完全程度，有效减少喷枪结焦。优选的，步骤1）所述的废酸喷枪满足操作温度1500℃以下，压力2MPa以下的使用要求。

最后，自动回位密封机构的设计可实现废酸喷枪的在线更换，避免硫磺装置发生非计划停工。所述的废酸喷枪数量为大于等于两支。一旦发生废酸喷枪结焦堵塞时，可以随时停酸更换喷枪，进行离线清焦。更换喷枪只是暂停供酸，并不影响酸性气正常供应，从而保障硫磺装置的正常运行。优选的，门体包括连接杆和挡片，连接杆分别与回位门轴和挡片连接，挡片与内管前端通过回位门轴的转动实现活动连接。自动回位密封机构中内管和两个对称门体的设计，还可防止在更换喷枪的过程中制硫炉中的酸性气体外泄。

尾气排放管与后续的尾气净化单元相连接，尾气排放管处的尾气经尾气净化单元回收后的剩余气体中二氧化硫排放可降至400mg/m³以下。尾气净化单元可采用现有常规设计。

硫磺回收单元中的工作过程为：过程气经一级硫冷器冷却回收单质硫后，进入一级反应器发生claus反应回收硫资源；一级反应器出气口流出的气体，经二级硫冷器回收所生成单质硫后，进入二级反应器继续发生claus反应进一步回收硫资源，二级反应器出口过程气经三级硫冷器回收单质硫。优选的，一级转化器中催化保护剂层、氧化铝基硫回收催化剂层和多功能硫回收催化剂层的填装高度比值为5~30：5~90：5~95。优选的，一级转化器中催化保护剂层、第一氧化铝基硫回收催化剂层和多功能硫回收催化剂层的填装高度比值为10~20：40~75：15~40。一级转化器中催化保护剂层、第一氧化铝基硫回收催化剂层和多功能硫回收催化剂层的填装高度比值为15：60：25。

优选的，催化保护剂层的成分包括活性组分、SiO₂和Al₂O₃，脱铁、容垢性≥30%，侧压强度≥200 N·颗^-1，活性组分为钼的氧化物和/或镍的氧化物。第一氧化铝基硫回收催化剂层和第二氧化铝基硫回收催化剂层的成分均包括Al₂O₃，比表面积≥350 m²·g^-1，孔容≥0.44 mL·g^-1。多功能硫回收催化剂层的成分包括助剂、TiO₂和Al₂O₃，比表面积≥200m²·g^-1，孔容≥0.3mL·g^-1；所述助剂为铁盐或/和硅酸盐。优选的，催化保护剂层的成分为LH-04催化剂，第一氧化铝基硫回收催化剂层和第二氧化铝基硫回收催化剂层的成分为LS-02催化剂，多功能硫回收催化剂层的成分为LS-981催化剂。

与现有技术相比，本发明的烷基化废酸处理装置和方法所具有的有益效果是：

1、该烷基化废酸处理装置将烷基化废酸通过废酸喷枪直接引入制硫炉处理，简化了烷基化废酸的引入装置，投资少、操作费用低。可依托现有硫磺回收单元处理，不需要建立单独的废酸回收装置，只需增加专用废酸喷枪即可，与新建烷基化废酸装置相比，可节约上亿元投资。可实现聚合油和废硫酸同时处理，无二次污染产生，环保节能。申请人采用专用废酸喷枪和自动回位机构相配合，实现了废酸喷枪的在线更换，不影响硫磺装置正常运行。

2、该烷基化废酸处理装置和方法总硫转化率高，经该烷基化废酸处理装置处理后的尾气中二氧化硫排放量获得明显降低。申请人设计的硫磺回收单元中包含了一级转化器和二级转化器组成的转化装置，可使过程气充分进行claus反应，并将一级硫冷器、一级转化器、二级硫冷器、二级转化器和三级硫冷器依次管路连接，一级硫冷器、二级硫冷器和三级硫冷器的液体输出端分别通过管路与液硫池相连接，以提高单质硫的回收量。装置总硫转化率可达96.5%以上。本发明尾气排放管处的尾气经尾气净化单元回收后二氧化硫排放可降至400mg/m³以下。

附图说明

图1为烷基化废酸处理装置的结构示意图。

图2为图1中一级反应器结构示意图。

图3为图1中二级反应器结构示意图。

图4为图1中废酸喷枪结构示意图。

图5为图4中涡流导流器的主视图。

图6为图4中涡流导流器的左视图。

图7为图1中自动回位密封机构结构示意图。

图8为图5自动回位密封机构的左视图。

图9为图5自动回位密封机构中门体的分解结构示意图。

其中：1、制硫炉 2、酸性气体输入管 3、烷基化废酸输入管 4、酸性气体燃烧器 5、废酸喷枪 501、喷枪管体 502、混合通道 503、喷嘴 504、涡流导流器 6、废热锅炉 7、一级转化器 701、催化保护剂层 702、第一氧化铝基硫回收催化剂层 703、多功能硫回收催化剂层 704、第一瓷球层 8、二级转化器 801、第二氧化铝基硫回收催化剂层 802、第二瓷球层 9、自动回位密封机构 901、外管 902、内管 903、门体 904、回位门轴 10、一级硫冷器 11、二级硫冷器 12、三级硫冷器 13、液硫池 14、压缩空气输入管 15、丝网 16、尾气排放管 17、连接杆 18、挡片 19、凹槽 20、变径 21、叶片。

具体实施方式

图1是本发明的烷基化废酸处理装置的具体实施方式，下面结合图1~9进行进一步说明。

参照图1，本发明的一种烷基化废酸处理装置，包括制硫炉1，制硫炉1上连接有酸性气体输入管2和烷基化废酸输入管3，制硫炉1和酸性气体输入管2之间设有酸性气体燃烧器4，制硫炉1和烷基化废酸输入管3之间设有废酸喷枪5，废酸喷枪5与制硫炉1之间通过用于防止气体泄漏的自动回位密封机构9相连接；制硫炉1的气体输出端设有废热锅炉6，废热锅炉6通过管路连接硫磺回收单元，硫磺回收单元包括依次管路连接的一级硫冷器10、一级转化器7、二级硫冷器11、二级转化器8和三级硫冷器12，三级硫冷器12的气体输出端连接尾气排放管16。一级硫冷器10、二级硫冷器11和三级硫冷器12的液体输出端分别通过管路与液硫池13相连接。制硫炉1分别与酸性气体燃烧器4、废热锅炉6和自动回位密封机构9法兰连接。

参照图1~3，一级转化器7和二级转化器8均为顶部进气底部出气，一级转化器7内部由上向下呈层状分布有用于脱除气体中铁的催化保护剂层701、第一氧化铝基硫回收催化剂层702、多功能硫回收催化剂703、第一瓷球层704和丝网15；二级转化器8内部由上向下呈层状分布有第二氧化铝基硫回收催化剂层801、第二瓷球层802和丝网15。催化保护剂层701的成分为LH-04催化剂，第一氧化铝基硫回收催化剂层702和第二氧化铝基硫回收催化剂层801的成分为LS-02催化剂，多功能硫回收催化剂层703的成分为LS-981催化剂。

参照图1和图4~6，废酸喷枪5包括喷枪管体501，喷枪管体501内部设有混合通道502，喷枪管体501后端连接压缩空气输入管14，喷枪管体501的前端设有喷嘴503，喷枪管体501外部设有烷基化废酸输入管3，烷基化废酸输入管3和压缩空气输入管14分别与混合通道502相通；烷基化废酸输入管3与混合通道502相互垂直，混合通道502内部设有涡流导流器504，涡流导流器504位于烷基化废酸输入管3和压缩空气输入管14前方，喷枪管体501前端通过法兰连接自动回位密封机构，喷嘴503套装在自动回位密封机构内部。涡流导流器504包括导流管和多个叶片21，导流管内部设有用于流体通过的通道，多个叶片21以导流管的中心轴为轴心均匀分布在导流管后端的外壁上。喷枪管体501前端和后端均设有用于连接的法兰。喷嘴503的外径小于喷枪管体501的外径；喷嘴503内部设有流体单向流动的通道，喷嘴503的后端套装在喷枪管体501内部，并通过呈喇叭状变径20与喷枪管体501内壁相连接。

参照图1和图7~9，自动回位密封机构9包括外管901，外管901内部设有内管902和对称设置的两个门体903，门体903通过回位门轴904与外管901的管壁相连接，门体903与内管902前端通过回位门轴904转动实现活动连接，门体903面积大于内管902前端的截面面积，内管902后端和外管901后端之间的空隙通过法兰连接密封。门体903包括连接杆17和挡片18，连接杆17分别与回位门轴904和挡片18连接，挡片18与内管902前端通过回位门轴904的转动实现活动连接。连接杆17呈T型，挡片18呈半月形。挡片18上设有凹槽19，凹槽19开口朝向内管902。

实施例

实施例1~6是本发明的利用烷基化废酸处理装置的处理方法的具体实施例。

实施例 1

该装置为40kt/a硫磺回收装置，该装置处理方法按如下步骤：

1）烷基化废酸输入管3中的烷基化废酸通过废酸喷枪5输入制硫炉1，废酸喷入量为1.2t/h，酸性气体输入管2中的酸性气体通过酸性气体燃烧器4进入制硫炉1，控制制硫炉1温度为1000℃，反应产生的过程气经由制硫炉1的气体输出端输出；酸性气体中H₂S体积百分比浓度57%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分硫酸85 wt %、有机物15 wt %；制硫炉1气体输出端的过程气组成为：H₂S5.53%，SO₂2.64%，SO₃122ppm，有机硫0.25%，CO₂15.12%，其余为硫蒸汽、饱和水蒸汽和氮气；

2）制硫炉1反应产生的过程气通过废热锅炉6后降温至280~380℃，然后流入一级硫冷器10降温至150~170℃，通过一级硫冷器10后，剩余气体流入硫磺回收单元；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器7、二级硫冷器11、二级转化器8、三级硫冷器12的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管16排出；控制一级转化器7入口温度为210~250℃、二级硫冷器11温度为140~160℃、控制二级转化器8入口温度为200~230℃，三级硫冷器12温度为130~150℃；一级硫冷器10、二级硫冷器11和三级硫冷器12的液体输出端分别通过管路与液硫池13相连接，回收产生的单质硫。该装置总硫转化率为96.58%。尾气排放管16与尾气净化单元相连接，尾气排放管16排出的尾气经尾气净化单元回收后SO₂为225mg/m³。

实施例 2

该装置为80kt/a硫磺回收装置，该装置处理方法按如下步骤：

1）烷基化废酸输入管3中的烷基化废酸通过废酸喷枪5输入制硫炉1，废酸喷入量为1.5t/h，酸性气体输入管2中的酸性气体通过酸性气体燃烧器4进入制硫炉1，控制制硫炉1温度为1050℃，反应产生的过程气经由制硫炉1的气体输出端输出；酸性气体中H₂S体积百分比浓度72%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分硫酸90wt %、有机物10 wt %；制硫炉1气体输出端的过程气组成为：H₂S4.25%，SO₂1.95%，SO₃185ppm，有机硫0.33%，CO₂13.87%，其余为硫蒸汽、饱和水蒸汽和氮气；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器7、二级硫冷器11、二级转化器8、三级硫冷器12）的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管16排出；控制一级转化器7入口温度为210~250℃、二级硫冷器11温度为140~160℃、控制二级转化器8入口温度为200~230℃，三级硫冷器12温度为130~150℃；一级硫冷器10、二级硫冷器11和三级硫冷器12）的液体输出端分别通过管路与液硫池13相连接，回收产生的单质硫。该装置总硫转化率为96.89%。尾气排放管16与尾气净化单元相连接，尾气排放管16排出的尾气经尾气净化单元回收后SO₂为186mg/m³。

实施例 3

该装置为80kt/a硫磺回收装置，该装置处理方法按如下步骤：

1）烷基化废酸输入管3中的烷基化废酸通过废酸喷枪5输入制硫炉1，废酸喷入量为2.0t/h，酸性气体输入管2中的酸性气体通过酸性气体燃烧器4进入制硫炉1，控制制硫炉1温度为1089℃，反应产生的过程气经由制硫炉1的气体输出端输出；酸性气体中H₂S体积百分比浓度80%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分硫酸95wt %、有机物5 wt %；制硫炉1气体输出端的过程气组成为：H₂S5.64%，SO₂2.83%，SO₃337ppm，有机硫0.72%，CO₂15.56%，其余为硫蒸汽、饱和水蒸汽和氮气；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器7、二级硫冷器11、二级转化器8、三级硫冷器12）的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管16排出；控制一级转化器7入口温度为210~250℃、二级硫冷器11温度为140~160℃、控制二级转化器8入口温度为200~230℃，三级硫冷器12温度为130~150℃；一级硫冷器10、二级硫冷器11和三级硫冷器12）的液体输出端分别通过管路与液硫池13相连接，回收产生的单质硫。该装置总硫转化率为96.75%。尾气排放管16与尾气净化单元相连接，尾气排放管16排出的尾气经尾气净化单元回收后SO₂为209mg/m³。

实施例 4

该装置为80kt/a硫磺回收装置，该装置处理方法按如下步骤：

1）烷基化废酸输入管3中的烷基化废酸通过废酸喷枪5输入制硫炉1，废酸喷入量为3.0t/h，酸性气体输入管2中的酸性气体通过酸性气体燃烧器4进入制硫炉1，控制制硫炉1温度为1150℃，反应产生的过程气经由制硫炉1的气体输出端输出；酸性气体中H₂S体积百分比浓度80%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分硫酸80wt %、有机物20wt %；制硫炉1气体输出端的过程气组成为：H₂S6.22%，SO₂2.99%，SO₃298ppm，有机硫0.68%，CO₂15.78%，其余为硫蒸汽、饱和水蒸汽和氮气；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器7、二级硫冷器11、二级转化器8、三级硫冷器12）的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管16排出；控制一级转化器7入口温度为210~250℃、二级硫冷器11温度为140~160℃、控制二级转化器8入口温度为200~230℃，三级硫冷器12温度为130~150℃；一级硫冷器10、二级硫冷器11和三级硫冷器12的液体输出端分别通过管路与液硫池13相连接，回收产生的单质硫。该装置总硫转化率为97.12%。尾气排放管16与尾气净化单元相连接，尾气排放管16排出的尾气经尾气净化单元回收后SO₂为166mg/m³。

实施例 5

该装置为10kt/a硫磺回收装置，该装置处理方法按如下步骤：

1）烷基化废酸输入管3中的烷基化废酸通过废酸喷枪5输入制硫炉1，废酸喷入量为3.0t/h，酸性气体输入管2中的酸性气体通过酸性气体燃烧器4进入制硫炉1，控制制硫炉1温度为1200℃，反应产生的过程气经由制硫炉1的气体输出端输出；酸性气体中H₂S体积百分比浓度80%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分硫酸80wt %、有机物20wt %；制硫炉1气体输出端的过程气组成为：H₂S7.01 %，SO₂3.56%，SO₃452 ppm，有机硫0.75%，CO₂17.23%，其余为硫蒸汽、饱和水蒸汽和氮气；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器7、二级硫冷器11、二级转化器8、三级硫冷器12）的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管16排出；控制一级转化器7入口温度为210~250℃、二级硫冷器11温度为140~160℃、控制二级转化器8入口温度为200~230℃，三级硫冷器12温度为130~150℃；一级硫冷器10、二级硫冷器11和三级硫冷器12的液体输出端分别通过管路与液硫池13相连接，回收产生的单质硫。该装置总硫转化率为96.69%。尾气排放管16与尾气净化单元相连接，尾气排放管16排出的尾气经尾气净化单元回收后SO₂为212mg/m³。

实施例 6

该装置为10kt/a硫磺回收装置，该装置处理方法按如下步骤：

1）烷基化废酸输入管3中的烷基化废酸通过废酸喷枪5输入制硫炉1，废酸喷入量为4.0t/h，酸性气体输入管2中的酸性气体通过酸性气体燃烧器4进入制硫炉1，控制制硫炉1温度为1200℃，反应产生的过程气经由制硫炉1的气体输出端输出；酸性气体中H₂S体积百分比浓度80%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分硫酸85wt %、有机物15wt %；制硫炉1气体输出端的过程气组成为：H₂S7.31 %，SO₂3.52%，SO₃558ppm，有机硫0.65%，CO₂16.18%，其余为硫蒸汽、饱和水蒸汽和氮气；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器7、二级硫冷器11、二级转化器8、三级硫冷器12）的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管16排出；控制一级转化器7入口温度为210~250℃、二级硫冷器11温度为140~160℃、控制二级转化器8入口温度为200~230℃，三级硫冷器12温度为130~150℃；一级硫冷器10、二级硫冷器11和三级硫冷器12）的液体输出端分别通过管路与液硫池13相连接，回收产生的单质硫。该装置总硫转化率为97.25%。尾气排放管16与尾气净化单元相连接，尾气排放管16排出的尾气经尾气净化单元回收后SO₂为156mg/m³。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种烷基化废酸处理装置，包括制硫炉（1），制硫炉（1）上连接有酸性气体输入管（2）和烷基化废酸输入管（3），其特征在于：制硫炉（1）和酸性气体输入管（2）之间设有酸性气体燃烧器（4），制硫炉（1）和烷基化废酸输入管（3）之间设有废酸喷枪（5），废酸喷枪（5）与制硫炉（1）之间通过用于防止气体泄漏的自动回位密封机构（9）相连接；制硫炉（1）的气体输出端设有废热锅炉（6），废热锅炉（6）通过管路连接硫磺回收单元，硫磺回收单元包括依次管路连接的一级硫冷器（10）、一级转化器（7）、二级硫冷器（11）、二级转化器（8）和三级硫冷器（12），三级硫冷器（12）的气体输出端连接尾气排放管（16）。

2.根据权利要求1所述的一种烷基化废酸处理装置，其特征在于：所述的一级硫冷器（10）、二级硫冷器（11）和三级硫冷器（12）的液体输出端分别通过管路与液硫池（13）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种烷基化废酸处理装置，其特征在于：所述的制硫炉（1）分别与酸性气体燃烧器（4）、废热锅炉（6）和自动回位密封机构（9）法兰连接。

4.根据权利要求1所述的一种烷基化废酸处理装置，其特征在于：所述的一级转化器（7）和二级转化器（8）均为顶部进气底部出气，一级转化器（7）内部由上向下呈层状分布有用于脱除气体中铁的催化保护剂层（701）、第一氧化铝基硫回收催化剂层（702）、多功能硫回收催化剂（703）、第一瓷球层（704）和丝网（15）；二级转化器（8）内部由上向下呈层状分布有第二氧化铝基硫回收催化剂层（801）、第二瓷球层（802）和丝网（15）。

5.根据权利要求1所述的一种烷基化废酸处理装置，其特征在于：所述的废酸喷枪（5）包括喷枪管体（501），喷枪管体（501）内部设有混合通道（502），喷枪管体（501）后端连接压缩空气输入管（14），喷枪管体（501）的前端设有喷嘴（503），喷枪管体（501）外部设有烷基化废酸输入管（3），烷基化废酸输入管（3）和压缩空气输入管（14）分别与混合通道（502）相通；烷基化废酸输入管（3）与混合通道（502）相互垂直，混合通道（502）内部设有涡流导流器（504），涡流导流器（504）位于烷基化废酸输入管（3）和压缩空气输入管（14）前方，喷枪管体（501）前端通过法兰连接自动回位密封机构，喷嘴（503）套装在自动回位密封机构内部。

6.根据权利要求1或5所述的一种烷基化废酸处理装置，其特征在于：所述的自动回位密封机构（9）包括外管（901），外管（901）内部设有内管（902）和对称设置的两个门体（903），门体（903）通过回位门轴（904）与外管（901）的管壁相连接，门体（903）与内管（8）前端通过回位门轴（904）转动实现活动连接，门体（903）面积大于内管（902）前端的截面面积，内管（902）后端和外管（901）后端之间的空隙通过法兰连接密封。

7.利用权利要求1~6任一项所述的一种烷基化废酸处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）烷基化废酸输入管（3）中的烷基化废酸通过废酸喷枪（5）输入制硫炉（1），酸性气体输入管（2）中的酸性气体通过酸性气体燃烧器（4）进入制硫炉（1），控制制硫炉（1）温度为900~1400℃，反应产生的过程气经由制硫炉（1）的气体输出端输出；酸性气体中H₂S浓度55~80%；烷基化废酸中包括以下浓度的组分：硫酸80~95 wt %、有机物5~20 wt %和水0~15 wt %；

2）制硫炉（1）反应产生的过程气通过废热锅炉（6）后降温至280~380℃，然后流入一级硫冷器（10）降温至150~170℃，通过一级硫冷器（10）后，剩余气体流入硫磺回收单元；

3）步骤2）剩余的气体沿一级转化器（7）、二级硫冷器（11）、二级转化器（8）、三级硫冷器（12）的路径流经硫磺回收单元，自尾气排放管（16）排出；控制一级转化器（7）入口温度为210~250℃、二级硫冷器（11）温度为140~160℃、控制二级转化器（8）入口温度为200~230℃，三级硫冷器（12）温度为130~150℃。

8.根据权利要求7所述的一种烷基化废酸处理装置的处理方法，其特征在于：所述的一级硫冷器（10）、二级硫冷器（11）和三级硫冷器（12）的液体输出端分别通过管路与液硫池（13）相连接，回收产生的液态硫。

9.根据权利要求7所述的一种烷基化废酸处理装置的处理方法，其特征在于：步骤1）所述的过程气包括以下体积百分比的组分H₂S2~10%、SO₂1~5%、SO₃10~700ppm、有机硫0.1~1%、CO₂5~20%，剩余组分为硫蒸汽、水蒸汽和氮气。