CN106830199A - 纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置及工艺，该装置设有循环泵、洗液储罐、打料泵、纳米陶瓷超滤系统、废酸储罐、稀酸罐及提浓有机物罐，所述废酸储罐通过导管经打料泵与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐通过导管经循环泵与纳米陶瓷超滤系统连接，稀酸罐和提浓有机物罐分别通过导管与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐、废酸储罐、稀酸罐及提浓有机物罐与纳米陶瓷超滤系统之间均设有控制阀；本发明确保了整个系统的最优化控制，废酸中烷基化有机烃保留率高，能耗低，废酸处理成本降低很多。

Description

纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置及工艺
技术领域
本发明涉及化工处理技术领域，具体的说是一种纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置及工艺。
背景技术
硫酸烷基化工艺采用杜邦授权许可的斯特拉科工艺技术，是以醚后碳四中的异丁烷、丁烯为反应物料，以90% -98%的硫酸为催化剂，在低温下（8～13.5℃）液相反应制备异辛烷过程，包括原料处理部分、反应部分、制冷部分、流出物处理部分、分馏部分、酸碱系统、废酸处理系统组成。
斯特拉科工艺产生废硫酸量很大，尽管可以用配套的废硫酸处置装置再生浓硫酸，进行循环利用，废酸处理费用偏高(400.00～500.00元) ，设备投资大，设备腐蚀严重，伴随原材料组成波动变大，如有机硫、氮、氯含量偏高，造成催化加氢催化剂暂时或者永久性中毒，尽管可以采用高温氢气进行部分再生，加氢精制效果很不理想，装置酸耗88～110之间，废硫酸装置完不成超载处理负荷，环保压力很大，急需新工艺、新方法处理废硫酸，解决制约装置产量的技术瓶颈。
98%的浓硫酸先进入流出物处理部分，酸洗沉降器洗涤反应流出物，然后连续进入一级反应器。溶于反应物中的酸溶性油，经酸洗沉降器酸洗后带入反应器，在反应条件下再还原为烃类和酸。浓度为94%的废硫酸连续从一级酸沉降器放出，并进入二级反应器，由二级酸沉降器连续放出的废硫酸浓度约90%。排放至酸放空罐，其温度为7℃。90%废硫酸的杂质主要包括: 异辛烷、碳五、聚合物、硫酸酯、SO2、H2O。
聚合物（或称红油，酸溶性油、酸溶性烃，常用ASO代表）是由烯烃和叔丁基正碳离子经过重排和聚合而产生的，具有高度不饱和，离子化性质，能够和烯烃继续聚合为高聚物。硫酸和各种烯烃可以生成硫酸酯，硫酸酯具有不稳定性，发生可逆反应重新生成烯烃和硫酸。在反应条件不理想时，少量硫酸酯继续存在于硫酸中。 烯烃原料中含有少量水份，浓硫酸是很强脱水剂，吸收水分后，本身被稀释。因此，硫酸作为烷基化催化剂，随着时间的增长，水分含量逐步增大。同时，伴随硫酸与烃类物料发生氧化反应，会产生一些水分和SO2。酸溶性油和水共存条件下，对烷基化反应影响很显著。尽管需要适量的酸溶性油存在于硫酸，低含量的酸溶性油有利于烷基化反应，酸溶性油太多将影响硫酸的物理性质。酸中含水太低，不利于烷基化反应的引发和离子化，而含水量太高时，副反应会增多。
废酸处理系统是同异辛烷装置配套的环保装置，通过对烷基化废硫酸的高温裂解，气体净化，SO2的催化转化，SO3的吸收等单元操作过程，完全消化异辛烷装置产生的废硫酸，从而使废硫酸得到再生。经过上述过程再生出的工业98%（质量比）浓硫酸全部返还异辛烷装置，供异辛烷装置的生产之用。
废酸处理系统包括废硫酸高温热裂解单元、炉气净化单元、干燥和吸收单元、SO2 转换单元。
采用热裂解法使烷基化装置产出的废硫酸进行热裂解，制取SO2 炉气。烷基化废硫酸经过泵加压后，通过废酸喷枪，经过压缩空气雾化后，喷入裂解炉，炉内通入瓦斯气与空气混合燃烧提供热能，使废硫酸在高温下（840～1150 ℃），裂解为SO2 和水蒸气，炉气经废热锅炉换热后，进入净化工段。
废酸裂解炉内包括N2、SO2、O2、一些固态和气态的有害杂质，固体杂质在冷却塔和洗涤塔中被稀硫酸洗涤而除去，气态杂质相继在冷却塔、洗涤塔、间冷器、电除雾器中被除去。
采用浓硫酸洗涤炉气，通过干燥脱水方法，除去炉气中的水分。工业上用浓硫酸来吸收SO3，98.3%（质量比）浓硫酸对SO3吸收率最高，可达99.9% 以上，浓硫酸继续吸收SO3生成复合硫酸，遇水分解为两个硫酸分子。
借助钒催化剂（触媒），接触法生产硫酸，使SO2在400～600℃下，氧化为SO3，本反应可逆，为保证较高转化率和防止催化剂损坏，炉气要采用换热，冷激，两次转化，两次吸收等工艺方法，使其SO2完成最终氧化反应，以保证总转化率达到99%以上。
发明内容
针对上述现有技术中废酸处理费用偏高，设备投资大，设备腐蚀严重等问题，本发明提供一种纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置及工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置，该装置设有循环泵、洗液储罐、打料泵、纳米陶瓷超滤系统、废酸储罐、稀酸罐及提浓有机物罐，所述废酸储罐通过导管经打料泵与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐通过导管经循环泵与纳米陶瓷超滤系统连接，稀酸罐和提浓有机物罐分别通过导管与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐、废酸储罐、稀酸罐及提浓有机物罐与纳米陶瓷超滤系统之间均设有控制阀。
所述纳米陶瓷超滤系统由一级纳米陶瓷超滤系统、二级纳米陶瓷超滤系统和三级纳米陶瓷超滤系统组成。
所述一级纳米陶瓷超滤系统、二级纳米陶瓷超滤系统和三级纳米陶瓷超滤系统串联连接。
所述纳米陶瓷超滤系统所用陶瓷超滤膜的膜孔径50 nm。
一种利用如上所述的装置处理烷基化废酸的方法，废酸经打料泵，从废酸储罐打入纳米陶瓷超滤系统，提浓后的液体进入提浓有机物罐；所述纳米陶瓷超滤系统在常温条件下过滤，过滤压力为0.3 MPa；采用循环泵强化纳米陶瓷超滤系统中陶瓷管内的湍流，增强过滤效果，当过滤系统压力超过0.35 MPa时，将切洗液储罐与纳米陶瓷超滤系统连通，换为洗涤管线，异辛烷作为清洗液，洗涤陶瓷管内壁，把附着物溶解在清洗液中，洗涤30 min后，切换回原管路，恢复原处理系统。
本发明的有益效果：
本发明提供的纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置，确保了整个系统的最优化控制，废酸中烷基化有机烃保留率高，能耗低，废酸处理成本降低很多；本发明初步解除硫酸烷基化斯特拉科工艺技术的废硫酸系列问题的技术瓶颈，可以有效提取废硫酸中异辛烷、碳五、聚合物、硫酸酯等组份，进行综合利用和深加工，提高了装置的整体综合效益；本发明为环境友好型的技术改革方案，为硫酸烷基化工艺技术的废酸资源化处理，提供了一条新方法。
附图说明
图1 本发明结构示意图；
附图标记：1、循环泵，2、洗液储罐，3、打料泵，4、一级纳米陶瓷超滤系统，5、二级纳米陶瓷超滤系统，6、三级纳米陶瓷超滤系统，7、废酸储罐，8、稀酸罐，9、提浓有机物罐。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
如图所示：一种纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置，该装置设有循环泵1、洗液储罐2、打料泵3、纳米陶瓷超滤系统、废酸储罐7、稀酸罐8及提浓有机物罐9，所述废酸储罐7通过导管经打料泵3与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐2通过导管经循环泵1与纳米陶瓷超滤系统连接，稀酸罐8和提浓有机物罐9分别通过导管与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐2、废酸储罐7、稀酸罐8及提浓有机物罐9与纳米陶瓷超滤系统之间均设有控制阀；所述纳米陶瓷超滤系统由一级纳米陶瓷超滤系统4、二级纳米陶瓷超滤系统5和三级纳米陶瓷超滤系统6组成；所述一级纳米陶瓷超滤系统4、二级纳米陶瓷超滤系统5和三级纳米陶瓷超滤系统6串联连接；所述纳米陶瓷超滤系统所用陶瓷超滤膜的膜孔径50 nm。
废酸经打料泵3，从废酸储罐7打入一级纳米陶瓷超滤系统4，然后提浓液依次进入二级纳米陶瓷超滤系统5，三级纳米陶瓷超滤系统6串联，经过三级提浓后的液体进入提浓有机物罐9。
一级纳米陶瓷超滤系统4，二级纳米陶瓷超滤系统5，三级纳米陶瓷超滤系统6串联的稀酸，依靠重力作用，进入废酸储罐7。通过循环泵1强化废酸液的湍流和循环，增强超滤效率和速度。
超滤一定周期后，由于陶瓷管内壁附着物太多太厚，严重影响过滤效果。当系统压力超过0.35 MPa，通过切换洗涤管路，利用循环泵1，把清洗液异辛烷打入管路，清洗陶瓷管内壁约30 min，然后重新调整阀门，切换回原来超滤系统，继续完成废酸有机物提浓的工业生产任务。
废酸有机物再进行分离或深加工，物料充分利用，节能环保，确保装置的利润最大化。
硫酸法烷基化生产12万吨/年异辛烷, 消耗碳四原料量16万吨/年，转化率约0.80，酸耗 88～110，产废酸2.10万吨/年由于加氢精制没有开，直接导致废硫酸量偏大，其中每吨废酸液化气含量0.01～0.015吨，年回收量210(315)吨，单价4000.00元/吨; 每吨废酸含烷基化有机烃量：0.02～0.03吨，年回收量210(315)吨，单价4500.00元/吨。原废硫酸处理工艺, 费用400.00元/吨。(设备折旧，利率和基建费用没有计算)
衬聚四氟乙烯酸泵 2台 22W7.00万元; 纳米陶瓷系统50.00万; 控制系统30.00万;管路不锈钢及其附件25.00万; 4储罐 12.00万元。
清洗液异辛烷价格5200.0元/吨，消耗量 1000吨 520.00万元
废酸产量2.1万吨/年，处理费用400.00元/吨
节省费用=2.1×10000×400=8400000=840.00万元
废酸夹带液化气 210×4000.00=84.00万元
废酸夹带烷基化有机烃 420×4500.00=189.00万元
2台泵电耗 10.00万元 其它费用 20.00万元
年利润= 840+84+189-520-7-50-30-25-12-10-20=439.00 (万元)
合计 每年增收439.00万元
本发明采用纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸设备，如南京艾宇琦膜科技有限公司陶瓷超滤膜，最佳超滤条件：常温过滤条件下，膜孔径50 nm，压力0.3 MPa，废硫酸中聚合物、硫酸酯的保留率大于92.5%。本发明初步解除硫酸烷基化斯特拉科工艺技术的废硫酸系列问题的技术瓶颈，可以有效提取废硫酸中异辛烷、碳五、聚合物、硫酸酯等组份，进行综合利用和深加工，提高了装置的整体综合效益。
本发明采用循环泵强化陶瓷管内的湍流，增强过滤效果，当过滤压力超过0.35MPa，切换为洗涤管线，异辛烷作为清洗液，洗涤陶瓷管内壁，把附着物溶解在洗涤液中，30min后，切换回原管路，恢复原处理系统。
本发明采用DCS集散控制技术，确保了整个系统的最优化控制，废酸中烷基化有机烃保留率高，能耗低，废酸处理成本降低很多，因此本发明为环境友好型的技术改革方案，为硫酸烷基化工艺技术的废酸资源化处理，提供了一个新方法。

Claims (5)

1.一种纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置，其特征在于：该装置设有循环泵（1）、洗液储罐（2）、打料泵（3）、纳米陶瓷超滤系统、废酸储罐（7）、稀酸罐（8）及提浓有机物罐（9），所述废酸储罐（7）通过导管经打料泵（3）与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐（2）通过导管经循环泵（1）与纳米陶瓷超滤系统连接，稀酸罐（8）和提浓有机物罐（9）分别通过导管与纳米陶瓷超滤系统连接，洗液储罐（2）、废酸储罐（7）、稀酸罐（8）及提浓有机物罐（9）与纳米陶瓷超滤系统之间均设有控制阀。
2.如权利要求1所述的纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置，其特征在于：所述纳米陶瓷超滤系统由一级纳米陶瓷超滤系统（4）、二级纳米陶瓷超滤系统（5）和三级纳米陶瓷超滤系统（6）组成。
3.如权利要求2所述的纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置，其特征在于：所述一级纳米陶瓷超滤系统（4）、二级纳米陶瓷超滤系统（5）和三级纳米陶瓷超滤系统（6）串联连接。
4. 如权利要求1所述的纳米陶瓷超滤处理烷基化废酸的装置，其特征在于：所述纳米陶瓷超滤系统所用陶瓷超滤膜的膜孔径50 nm。
5. 一种利用如权利要求1所述的装置处理烷基化废酸的方法，其特征在于：废酸经打料泵（3），从废酸储罐（7）打入纳米陶瓷超滤系统，提浓后的液体进入提浓有机物罐（9）；所述纳米陶瓷超滤系统在常温条件下过滤，过滤压力为0.3 MPa；采用循环泵（1）强化纳米陶瓷超滤系统中陶瓷管内的湍流，增强过滤效果，当过滤系统压力超过0.35 MPa时，将切洗液储罐（2）与纳米陶瓷超滤系统连通，换为洗涤管线，异辛烷作为清洗液，洗涤陶瓷管内壁，把附着物溶解在清洗液中，洗涤30 min后，切换回原管路，恢复原处理系统。
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