CN106744715B - 一种分段独立式废酸裂解炉及废硫酸的裂解方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分段独立式废酸裂解炉及废硫酸的裂解方法，包括燃烧段、废酸分解段和三氧化硫转化段，废硫酸裂解方法，包括如下步骤：(1)通过所述燃料喷枪、空气喷枪或第一燃气喷枪向裂解炉喷入燃料、空气或燃气，(2)通过所述废酸喷枪向裂解炉的裂解段喷入废硫酸，(3)通过所述第二燃气喷枪和配风口向所述三氧化硫转化段补入适量的燃气和空气，本发明所提供的一种废硫酸裂解炉，可实现对燃料燃烧、废酸裂解和三氧化硫转化的单独控制，使各段的反应温度、氧气浓度均处于反应最佳状态，该废酸裂解方法具有简单、高效的特点，极大的提高了燃料的利用率和二氧化硫的转化效率，节省了生产和加工成本。

Description

一种分段独立式废酸裂解炉及废硫酸的裂解方法

技术领域

本发明涉及废酸加工处理工艺技术领域，具体涉及一种分段独立式废酸裂解炉及废硫酸的裂解方法。

背景技术

浓硫酸作为一种化工原料，在工业上有着极其广泛的应用。然而，在工业硫酸的使用过程中，会不可避免地产生大量的废硫酸。例如，在烷基化油的生产工业中，国内绝大部分采用硫酸作催化剂，会产生大量的含硫酸酯、酸溶性油、水等杂质的废硫酸，这种废酸呈红黑色，不但气味难闻，而且硫酸浓度高、粘度大、酸油难分离等特点，一旦泄放到环境中，将会对环境造成极严重的破坏。目前常用的处理方法为高温裂解法，该工艺常采用天然气作为裂解燃料。在裂解过程中，裂解温度、氧含量、废酸雾化粒径等均是重要的控制因素。其中炉气中氧含量对废酸是否完全裂解、燃料是否充分燃烧、有机物是否完全氧化等有着重要影响。当炉气中游离氧含量低于2％体积时，废硫酸中的有机物不能燃烧完全，且炉气中的部分SO2可能被还原成单质硫或硫蒸气，随炉气进入后续分离净化系统后，将带来管线和设备结垢堵塞等难题。当炉气中的游离氧含量过高时，炉气中的SO3含量会增加，酸雾量会增多，增强了对设备的腐蚀性，同时在洗涤、除雾工序中含酸废水量增多，硫酸回收率相应降低。考虑以上利弊，通常将裂解炉内氧含量控制在2％-5％体积。另外，由于废酸裂解属于强吸热反应，反应温度为1000-1100℃，在裂解炉内可通过调节燃料和空气的进料量维持反应温度。

天然气的燃烧热值相对较高，且易充分燃烧，因此采用天然气作为燃料，是目前主流裂解装置的首选。但天然气燃烧后会产生大量水蒸气，易造成设备腐蚀，且排污量大。因此，采用燃烧后产物不含水的硫磺代替天然气作为裂解燃料，已成为近几年的研发热点。

但目前废酸裂解工艺的控制方法和裂解炉的结构设计均是为了满足天然气作为裂解燃料的裂解工艺，对采用硫磺作为燃料的裂解工艺并不适合。由于硫磺相对于天然气更难以被氧化，因此硫磺完全氧化燃烧的氧气浓度一般需控制在8％-10％(体积)，但天然气燃烧和废酸裂解所需的氧浓度一般控制为2％-5％(体积)。若控制硫磺燃烧的裂解炉内氧气含量在2％-5％体积，则硫磺无法充分燃烧，大量的气态硫磺将被带到后续净化分离系统，造成管线和设备结垢堵塞，以及硫磺燃料的浪费。因此，针对采用硫磺作为废酸裂解燃料的裂解工艺，如何调整控制参数和设计出合理的裂解炉结构，目前还未有报道。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足而提供一种操作简便、燃料燃烧率高、具有极高转化率和废酸回收率的分段独立式废酸裂解炉及废硫酸的裂解方法。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

本发明提供一种分段独立式废酸裂解炉，包括燃烧段、废酸分解段和三氧化硫转化段，

所述燃烧段的炉体上安装有燃料喷枪、空气喷枪和第一燃气喷枪，

所述废酸分解段的炉体侧壁上安装有废酸喷枪，用于将废酸于火焰的外焰部分喷入裂解炉内进行分解，

所述三氧化硫转化段的炉体侧壁上安装有第二燃气喷枪和配风口，用于调节燃气量和空气量，用于维持三氧化硫转化段的温度和氧气浓度，以提高三氧化硫的转化率。

所述燃烧段位于所述废酸裂解段前端，所述废酸裂解段位于所述燃烧段的火焰外焰处，所述三氧化硫转化段位于所述废酸裂解段后方，所述燃烧段、所述废酸裂解段和所述三氧化硫转化段通过采用三段式结构依次相通连接，实现对燃料燃烧、废酸裂解和三氧化硫转化的单独控制。

进一步地，所述废酸裂解炉的三氧化硫转化段内上下交错设置有挡墙。

一种废硫酸的裂解方法，包括如下步骤：

(1)通过所述燃料喷枪、空气喷枪或第一燃气喷枪向裂解炉喷入燃料、空气或燃气，并通过调节燃料、空气或燃气的喷入量，对燃烧段的温度和氧气浓度进行控制；

(2)通过所述废酸喷枪向裂解炉的裂解段喷入废硫酸，使废酸处于燃烧段的火焰的外焰部分，对喷进的废硫酸进行煅烧和裂解，将废硫酸转化为三氧化硫，并控制所述裂解段的温度和氧浓度；

(3)通过所述第二燃气喷枪和配风口向所述三氧化硫转化段补入适量的燃气和空气，用于维持所述三氧化硫转化段的温度和氧气浓度，提高步骤(2)中所产生的三氧化硫的转化率。

进一步地，步骤(1)中控制燃烧段的温度为1000～1200℃，氧气浓度为8％～10％体积，使燃料充分燃烧。

进一步地，步骤(2)中控制废酸分解段的温度为850～1100℃，氧浓度为2％～5％体积。

进一步地，步骤(3)中通过燃烧适量的燃气和补入空气，用于维持三氧化硫转化段的温度为1000～1100℃，氧气浓度2％～5％体积。

进一步地，步骤(1)中所述的燃料包括硫磺和/或工业废油。

进一步地，步骤(1)中所述的燃气为天然气、液化石油气或工业废气中的一种或多种组合。

本发明的有益效果在于：

本发明所提供的一种废硫酸裂解炉，可实现对燃料燃烧、废酸裂解和三氧化硫转化的单独控制，使各段的反应温度、氧气浓度均处于反应最佳状态，且操作简便，有效避免了由于燃料燃烧不充分而带来的设备管线阻塞等问题，同时提高了燃料的利用率，而且使废酸裂解过程中的三氧化硫转化反应处于最佳的反应温度和氧气浓度范围提，大幅提高了三氧化硫的转化率和废酸回收率，另外，还可以通过调节硫磺燃料量，控制系统水平衡，减少污水排放量，解决废酸裂解回收工艺的污水处理量大的难题，该废酸裂解方法具有简单、高效的特点，极大的提高了燃料的利用率和二氧化硫的转化效率，节省了生产和加工成本。

附图说明

图1是本发明所提供的一种分段独立式废酸裂解炉结构图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

本实施例提供一种分段独立式废酸裂解炉1，包括燃烧段2、废酸分解段3和三氧化硫转化段4，

所述燃烧段2的炉体上安装有燃料喷枪21、空气喷枪22和第一燃气喷枪23，

所述废酸分解段3的炉体侧壁上安装有废酸喷枪31，用于将废酸于火焰的外焰部分喷入裂解炉内进行分解，

所述三氧化硫转化段4的炉体侧壁上安装有第二燃气喷枪41和配风口42，用于调节燃气量和空气量，用于维持三氧化硫转化段的温度和氧气浓度，以提高三氧化硫的转化率。

所述燃烧段2位于所述废酸裂解段3前端，所述废酸裂解段3位于所述燃烧段2的火焰外焰处，所述三氧化硫转化段4位于所述废酸裂解段3后方，所述燃烧段2、所述废酸裂解段3和所述三氧化硫转化段4通过采用三段式结构依次相通连接，实现对燃料燃烧、废酸裂解和三氧化硫转化的单独控制。

本实施例中，所述废酸裂解炉的三氧化硫转化段4内上下交错设置有挡墙5，使炉气处于湍动状态，强化物料混合并保持温度均匀分布。

本实施例提供一种废硫酸的裂解方法，包括如下步骤：

(1)通过所述燃料喷枪21、空气喷枪22或第一燃气喷枪23向裂解炉喷入燃料、空气或燃气，并通过调节燃料、空气或燃气的喷入量，并燃烧段的温度和氧气浓度进行控制；

(2)通过所述废酸喷枪31向裂解炉的裂解段喷入废硫酸，使废酸处于燃烧段的火焰的外焰部分，对喷进的废硫酸进行煅烧和裂解，将废硫酸转化为三氧化硫，并控制所述裂解段的温度和氧浓度；

(3)通过所述第二燃气喷枪41和配风口42向所述三氧化硫转化段补入适量的燃气和空气，用于维持所述三氧化硫转化段的温度和氧气浓度，提高步骤(2)中所产生的三氧化硫的转化率。

本实施例中，步骤(1)中控制燃烧段的温度为1000～1200℃，氧气浓度为8％～10％体积，使燃料充分燃烧。

本实施例中，步骤(2)中控制废酸分解段的温度为850～1100℃，氧浓度为2％～5％体积。

本实施例中，步骤(3)中通过燃烧适量的燃气和补入空气，用于维持三氧化硫转化段的温度为1000～1100℃，氧气浓度2％～5％体积。

本实施例中，步骤(1)中所述的燃料包括硫磺和/或工业废油。

本实施例中，步骤(1)中所述的燃气为天然气、液化石油气或工业废气中的一种或多种组合。

本发明所提供的一种废硫酸裂解炉，可实现对燃料燃烧、废酸裂解和三氧化硫转化的单独控制，使各段的反应温度、氧气浓度均处于反应最佳状态，且操作简便，有效避免了由于燃料燃烧不充分而带来的设备管线阻塞等问题，同时提高了燃料的利用率，而且使废酸裂解过程中的三氧化硫转化反应处于最佳的反应温度和氧气浓度范围提，大幅提高了三氧化硫的转化率和废酸回收率，另外，还可以通过调节硫磺燃料量，控制系统水平衡，减少污水排放量，解决废酸裂解回收工艺的污水处理量大的难题，该废酸裂解方法具有简单、高效的特点，极大的提高了燃料的利用率和二氧化硫的转化效率，节省了生产和加工成本。

下面结合具体实施方式对本发明所提供的一种废硫酸的裂解方法做进一步的说明。

实施例1

本实施例中，该废酸裂解炉的废酸处理量为2.5t/h，硫磺燃烧量为0.34t/h，燃气量为0.092t/h，空气进料量为5013t/h，

各段温度及含氧量参数如表1所示：

表1

实施例2

本实施例中，该废酸裂解炉的废酸处理量为2.3t/h，硫磺燃烧量为0.28t/h，燃气量为0.087t/h，空气进料量为4658t/h，

各段温度及含氧量参数如表2所示：

表2

实施例3

本实施例中，该废酸裂解炉的废酸处理量为2.0t/h，硫磺燃烧量为0.29t/h，燃气量为0.070t/h，空气进料量为4145t/h，

各段温度及含氧量参数如表3所示：

表3

实施例4

本实施例中，该废酸裂解炉的废酸处理量为1.5t/h，硫磺燃烧量为0.21t/h，燃气量为0.053t/h，空气进料量为3070t/h，

各段温度及含氧量参数如表4所示：

表4

实施例5

本实施例中，该废酸裂解炉的废酸处理量为1.8t/h，硫磺燃烧量为0.25t/h，燃气量为0.065t/h，空气进料量为3709t/h，

各段温度及含氧量参数如表5所示：

表5

实施例6

本实施例中，该废酸裂解炉的废酸处理量为1.0t/h，硫磺燃烧量为0.14t/h，燃气量为0.037t/h，空气进料量为3690t/h，

各段温度及含氧量参数如表6所示：

表6

通过对实施例1至实施例6进行对比发明，实施例1至实施例6所选定的参数，大幅提高了三氧化硫的转化率和废酸回收率，减少了污水排放量，解决废酸裂解回收工艺的污水处理量大的难题，该废酸裂解工艺方法具有简单、高效的特点，极大的提高了工作效率，节省了生产和加工成本。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分段独立式废酸裂解炉，包括燃烧段、废酸分解段和三氧化硫转化段，其特征在于：

所述燃烧段的炉体上安装有燃料喷枪、空气喷枪和第一燃气喷枪，

所述废酸分解段的炉体侧壁上安装有废酸喷枪，用于将废酸于火焰的外焰部分喷入裂解炉内进行分解，

所述三氧化硫转化段的炉体侧壁上安装有第二燃气喷枪和配风口，用于调节燃气量和空气量，用于维持三氧化硫转化段的温度和氧气浓度，以提高三氧化硫的转化率，

所述燃烧段位于所述废酸裂解段前端，所述废酸裂解段位于所述燃烧段的火焰外焰处，所述三氧化硫转化段位于所述废酸裂解段后方，所述燃烧段、所述废酸裂解段和所述三氧化硫转化段通过采用三段式结构依次相通连接，实现对燃料燃烧、废酸裂解和三氧化硫转化的单独控制。

2.根据权利要求1所述一种分段独立式废酸裂解炉，其特征在于：所述废酸裂解炉的三氧化硫转化段内上下交错设置有挡墙。

3.一种采用如权利要求1-2任意一项所述的分段独立式废酸裂解炉进行废硫酸裂解的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过所述燃料喷枪、空气喷枪或第一燃气喷枪向裂解炉喷入燃料、空气或燃气，并通过调节燃料、空气或燃气的喷入量，对燃烧段的温度和氧气浓度进行控制；

(2)通过所述废酸喷枪向裂解炉的裂解段喷入废硫酸，使废酸处于燃烧段的火焰的外焰部分，对喷进的废硫酸进行煅烧和裂解，将废硫酸转化为三氧化硫，并控制所述裂解段的温度和氧浓度；

(3)通过所述第二燃气喷枪和配风口向所述三氧化硫转化段补入适量的燃气和空气，用于维持所述三氧化硫转化段的温度和氧气浓度，提高步骤(2)中所产生的三氧化硫的转化率。

4.根据权利要求3所述的一种废硫酸的裂解方法，其特征在于：步骤(1)中控制燃烧段的温度为1000～1200℃，氧气浓度为8％～10％体积，使燃料充分燃烧。

5.根据权利要求3所述的一种废硫酸的裂解方法，其特征在于：步骤(2)中控制废酸分解段的温度为850～1100℃，氧浓度为2％～5％体积。

6.根据权利要求3所述的一种废硫酸的裂解方法，其特征在于：步骤(3)中通过燃烧适量的燃气和补入空气，用于维持三氧化硫转化段的温度为1000～1100℃，氧气浓度2％～5％体积。

7.根据权利要求3所述的一种废硫酸的裂解方法，其特征在于：步骤(1)中所述的燃料包括硫磺和/或工业废油。

8.根据权利要求3所述的一种废硫酸的裂解方法，其特征在于：步骤(1)中所述的燃气为天然气、液化石油气或工业废气中的一种或多种组合。