CN107555453B - 一种烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的工艺，包括：异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸，用轻烧镁中和，过滤，滤液经翅片换热器降温风冷结晶，得到七水硫酸镁；七水硫酸镁先经转窑脱水烘干，进风温度450‑550℃，得到烘干的无水硫酸，含有有机物，再在富氧条件下再经转窑煅烧，进风温度850‑950℃，煅烧后得到无水硫酸镁或经转窑烘干脱水的硫酸镁，与炭黑混合，在绝氧条件下，加热到900‑1100℃得到高纯度氧化镁，生成二氧化硫经氧化吸收生产硫酸。

Description

一种烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的 工艺

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种烷基化油废硫酸的循环利用技术，具体涉及一种烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的工艺。

背景技术

随着汽车数量急剧增加，汽车尾气对我们赖以生存的环境也越来越严重，为此，世界各国，特别是发达国家不断对汽油的排放标准制定越严格的规定。我国对汽油质量非常重视，对汽车排放的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、挥发性有机化合物、有毒化合物(如苯、丁二烯、甲醛、乙醛、多环有机化合物等)及微粒等污染物都出台了更严格的限制，并且规定从2000年1月1日起全国停止生产含铅汽油，并出台了新的汽油质量标准。

汽油的辛烷值主要来源于构成汽油的异构烷烃、烯烃、芳烃和抗爆添加剂(如MTBE、乙醇等)；烯烃和芳烃的燃烧会导致尾气中有害物质的排放，乙醇汽油的使用会增加汽车氮氧化物排放并造成大气臭氧超标。只有异辛烷等烷基化产品，不含芳烃、硫和烯烃，具有辛烷值高，敏感度好、蒸汽压低等特点，是清洁环保的汽油高辛烷值调和组分。随着环保法规对汽油中烯烃、芳烃、硫含量等限制的日益严格，异辛烷等烷基化产品的重要性日益突出。

异丁烯烷基化反应是在硫酸、氢氟酸、盐酸、三氯化铅、三氯化铁等催化作用下完成的，其中应用最广泛的为硫酸。

工业上采用的硫酸浓度为89-99％，当硫酸浓度低于89％时，需要更换新硫酸。据统计，每生产一吨烷基化油产生这种废硫酸80㎏左右，据中国化工信息中心统计，2013年，我国烷基化油废硫酸50万吨以上。

异丁烯烷基化油废硫酸其成分除硫酸外，还含有烃类、硫酸酯及水分，是一种粘度大的胶状液体，其色泽呈黑红色，性质不稳定，散发特殊性臭味，很难处理，给生态环境造成严重污染。

目前，烷基化油废硫酸最有效的处理方法是高温裂解法生产硫酸。该法是用天然气作为热源，废硫酸在热分解炉中在1000-1100℃高温还原分解，经气体净化、转化和吸收等工序生产硫酸，优点是将烷基化油废硫酸进行彻底循环利用，缺点是：裂解炉工况复杂，要求炉内耐火材料及隔热材料具有耐高温、耐冲刷、耐酸腐蚀等特点。而且生产成本高，每吨硫酸的生产成本远高于硫磺制酸。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的工艺，该工艺制备得到的无水硫酸镁符合国家标准，还可将无水硫酸镁用作原料进一步生产高纯度的氧化镁。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的工艺，包括以下步骤：

异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸，用轻烧镁中和，过滤，滤液经翅片换热器风冷降温结晶，得到七水硫酸镁；七水硫酸镁先经转窑脱水烘干，进风温度450-550℃，得到烘干的无水硫酸镁，含有有机物，再在富氧条件下再经转窑煅烧，进风温度850-950℃，煅烧后得到无水硫酸镁或经转窑烘干脱水的硫酸镁，与炭黑混合，在绝氧条件下，在900-1100℃的反应条件下得到高纯度氧化镁，生成二氧化硫经氧化吸收生产硫酸。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

(1)七水硫酸镁降温结晶采用翅片换热器，既避免了水降温结晶硫酸镁的结壁，又避免了采用普通的风冷结晶的气味问题；翅片换热器管间翅片走风，管内走物料，物料密闭，避免了气味外溢。

(2)结晶七水硫酸镁先在450-550℃热风中烘干脱水，再在富氧条件下将物料在700-850℃煅烧除去有机物，从而得到符合国家标准的无水硫酸镁。

(3)烘干脱水的无水硫酸镁与炭黑混匀后于900-1100℃绝氧煅烧，硫酸镁被还原为高纯度的氧化镁和二氧化硫，二氧化硫采用传统的催化氧化及吸收生产硫酸。

(4)本发明将对环境极为有害且极难处理的异丁烯烷基化废硫酸进行了循环利用。废硫酸中的有机物进入了硫酸镁，经高温高氧煅烧进行了彻底去除，得到的无水硫酸镁符合国家标准，既可以作为商品出售，也可以用作原料进一步生产高纯度氧化镁。烷基化废硫酸的循环利用，不但可以为企业带来重大的经济效益，从环保角度将，也有重大的社会效益。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中利用烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的方法存在一定的不足，为解决以上技术问题，本发明提出了一种烷基化油废硫酸生产无水硫酸镁或/和高纯度氧化镁的工艺，包括以下步骤：

异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸，用轻烧镁中和，过滤，滤液经翅片换热器风冷降温结晶，得到七水硫酸镁；七水硫酸镁先经转窑脱水烘干，进风温度450-550℃，得到烘干的无水硫酸，含有有机物，再在富氧条件下再经转窑煅烧，进风温度850-950℃，煅烧后得到无水硫酸镁或经转窑烘干脱水的硫酸镁，与炭黑混合，在绝氧条件下，在900-1100℃的反应条件下得到高纯度氧化镁，生成二氧化硫经氧化吸收生产硫酸。

在本发明优选的实施例中，采用的原料为轻烧镁，将菱镁矿、水镁石和由海水或卤水中提取的氢氧化镁经800～1000℃左右煅烧，使其分解排出CO₂或H₂O，即得到轻烧镁，也称轻烧氧化镁或苛性氧化镁。相比于采用其他氧化镁原料，本申请选用的轻烧镁更有利于反应的发生，而且制备得到的产品纯度较高。

在本发明优选的实施例中，所述废硫酸的质量浓度为85～95w/w％。

在本发明优选的实施例中，生产七水硫酸镁时，废硫酸、轻烧镁的质量比为1000：(400～500)。经试验验证，采用此比例反应原料生产七水硫酸镁，能够使得七水硫酸镁的产率和纯度较高，反应效果优异。

在本发明优选的实施例中，七水硫酸镁的结晶采用翅片换热器风冷结晶。经试验发现，采用翅片换热器进行风冷结晶，既避免了水降温结晶硫酸镁的结壁，又避免了采用普通的风冷结晶的气味问题。

在本发明优选的实施例中，无水硫酸镁的纯度≥98％或99％，优选的，无水硫酸镁的纯度99.58％。

在本发明优选的实施例中，七水硫酸镁经转窑脱水烘干时的进风温度为500℃。

在本发明优选的实施例中，转窑煅烧时的进风温度900℃。

在本发明优选的实施例中，转窑煅烧时间为1～3h。

在本发明优选的实施例中，无水硫酸镁和炭黑的质量比为1：18～25。经过试验验证，采用此比例的反应原料，生产的氧化镁的纯度较高。

在本发明优选的实施例中，在900-1100℃的反应条件下进行分段煅烧，煅烧总时间为2～3h。优选的，在900～950℃绝氧煅烧2小时，再在1000～1050℃绝氧煅烧1小时。经过试验验证，相比于其他煅烧方式，采用分段煅烧能够使得到的氧化镁的纯度较高。

在本发明优选的实施例中，氧化镁的纯度≥99％，优选的，氧化镁的纯度为99.67％。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

以质量份计，异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸(质量浓度为89.6w/w％)1000份，用轻烧镁粉410份中和到中性，用水调比重至1.42，过滤、翅片换热器风冷结晶、离心，得到七水硫酸镁1200份，在滚筒干燥机中，用500℃热风烘干脱水，得到含有有机物的无水硫酸镁。再进转窑煅烧，进风温度900℃，煅烧时间2小时，煅烧后的物料经风冷降温得产品无水硫酸镁560份，白色粉末，无水硫酸镁含量99.58w/w％。

实施例2

以质量份计，异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸(质量浓度为90.2w/w％)1000份，用轻烧镁粉415份中和到中性，用水调比重至1.42，过滤、翅片换热器风冷结晶、离心，得到七水硫酸镁1680份，在滚筒干燥机中，用500～550℃热风烘干脱水，得到无水硫酸镁823份，与43份乙炔炭黑混匀，于900～950℃绝氧煅烧2小时，再在1000～1050℃煅烧1小时，物料在滚筒中用风降温，得到氧化镁272份，白色粉末，氧化镁含量99.67％。

实施例3

以质量份计，异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸(质量浓度为89.6w/w％)1000份，水1500份，用轻烧镁粉400份中和到中性，过滤、翅片换热器风冷结晶、离心，得到七水硫酸镁，在滚筒干燥机中，用450℃热风烘干脱水，得到含有有机物的无水硫酸镁。再进转窑煅烧，进风温度1100℃，煅烧时间1小时，煅烧后的物料经风冷降温得产品无水硫酸镁，白色粉末，无水硫酸镁含量99.69w/w％。

实施例4

以质量份计，异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸(质量浓度为90.2w/w％)1000份，水2000份，用轻烧镁粉420份中和到中性，过滤、翅片换热器风冷结晶、离心，得到七水硫酸镁，在滚筒干燥机中，用550℃热风烘干脱水，得到无水硫酸镁，与45份乙炔炭黑混匀，于900℃绝氧煅烧2小时，再在1050℃煅烧1小时，物料在滚筒中用风降温，得到氧化镁，白色粉末，氧化镁含量99.77％。

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 (5)

1.一种烷基化油废硫酸生产高纯度氧化镁的工艺，其特征是，包括以下步骤：

异丁烯二聚生产异辛烷产生废硫酸，用轻烧镁中和，过滤，滤液经翅片换热器风冷降温结晶，得到七水硫酸镁；七水硫酸镁先经转窑脱水烘干，进风温度450-550℃，得到烘干的无水硫酸镁，含有有机物，再在富氧条件下再经转窑煅烧，进风温度850-950℃，煅烧后得到无水硫酸镁，与炭黑混合，在绝氧条件下，在特定反应条件下得到高纯度氧化镁，生成二氧化硫经氧化吸收生产硫酸；

其中，所述废硫酸的质量浓度为85～95％；

生产七水硫酸镁时，废硫酸、轻烧镁的质量比为1000：(400～500)；

无水硫酸镁和炭黑的质量比为1：18～25；

所述特定反应条件为：进行分段煅烧，在900～950℃绝氧煅烧2小时，再在1000～1050℃绝氧煅烧1小时；得到的氧化镁的纯度≥99％。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征是：七水硫酸镁经转窑脱水烘干时的进风温度为500℃。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征是：转窑煅烧时的进风温度900℃。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征是：转窑煅烧时间为1～3h。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征是：无水硫酸镁的纯度≥98％。