CN107827130A - 利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烷基化废酸处理领域，尤其是利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线。包括反应器、混合槽、中和罐、压滤机、结晶塔、离心机和烘干机，反应器底部的出口位于混合槽的正上方，混合槽的出口与中和罐的进口连接，压滤机包括压滤机Ⅰ和压滤机Ⅱ，中和罐的出口与压滤机Ⅰ的进口连接，压滤机Ⅰ的出液口与结晶塔的进液口连接，离心机的固体出口与烘干机的进料口连接，离心机的出液口与混合槽的进液口连接；还包括化浆槽，化浆槽的固体进口与压滤机Ⅰ的固体出口连接，化浆槽的出口与压滤机Ⅱ的进口连接，压滤机Ⅱ的出液口与化浆槽的进液口连接，化浆槽设有出液口，该出液口与混合槽的进液口连接。其生产成本低，充分利用了烷基化废酸，制备的固体硫酸镁杂质少、纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及烷基化废酸处理领域，尤其是一种利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线。
背景技术
当前，我国的大气污染形势十分严峻，以可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。2015年5月，国家发改委、财政部、环境保护部等七部门联合印发《加快成品油质量升级工作方案》，方案的主要目标确定了2017年1月1日前在全国范围内执行国V标准的车用汽、柴油。汽柴油的全面提质工作已经刻不容缓，这就要求炼油企业加快升级改造步伐，提高清洁油品生产与供应能力，提前全面完成质量升级任务，履行炼油行业大气污染防治行动目标责任。烷基化工艺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，其主要组成为C8异构烷烃，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。在《加快成品油质量升级工作方案》中，建设烷基化装置是未来汽油提质的重点方向之一。
目前，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。如直接排放，将给生态环境带来严重污染。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，工厂化的烷基化废硫酸处理有两种工艺。第一种是裂解制工业硫酸，该工艺技术成熟、所需燃料炼厂能方便提供，对废酸处理的较彻底，其缺点是：第一，炼油厂没有硫酸处理装置，采用该工艺需增加配套硫酸生产装置，另该流程长，设备多，控制复杂，一次性投资加大；第二，操作成本高，装置每年消耗大量燃料气及电力，能源消耗多，所需催化剂价格贵；第三，环保压力大，此工艺路线烟囱排放的二氧化硫浓度约为760mg/Nm3，如满足二氧化硫污染物的排放浓度限值400mg/Nm3的规定要求，必须新建一套为期净化装置，如氨法脱硫、碱法脱硫等，这就更增加装置的总投资。
第二种是制备硫酸镁，通过废酸与氧化镁粉末反应得到硫酸镁。但是由于废酸中含有10-30％的有机物，有机物的主要单体是高分子烯烃、二烯烃、聚合物及烷基磺酸、硫酸酯等，现有制备硫酸镁的工艺中，有机物无法处理，因此经过上述反应处理后，废酸中的有机物残留在制备好的固体硫酸镁中，导致硫酸镁内的杂质多，纯度大大将低，硫酸镁颜色发黄。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其生产成本低，充分利用了烷基化废酸，并且通过该生产线制备的固体硫酸镁杂质少、纯度高。
本发明的技术方案是：一种利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其中，包括反应器、混合槽、中和罐、压滤机、结晶塔、离心机和烘干机，所述反应器底部的出口位于混合槽的正上方，混合槽的出口与中和罐的进口连接，所述压滤机包括压滤机Ⅰ和压滤机Ⅱ，中和罐的出口与压滤机Ⅰ的进口连接，压滤机Ⅰ的出液口与结晶塔的进液口连接，所述离心机的固体出口与烘干机的进料口连接，离心机的出液口与混合槽的进液口连接；
还包括化浆槽，化浆槽的固体进口与压滤机Ⅰ的固体出口连接，化浆槽的出口与压滤机Ⅱ的进口连接，压滤机Ⅱ的出液口与化浆槽的进液口连接，化浆槽设有出液口，该出液口与混合槽的进液口连接。
本发明中，还包括母液槽，所述离心机的出液口与母液槽的进液口连接，化浆槽的出液口与母液槽的进液口连接，母液槽的出液与混合槽的进液口连接。通过母液槽和化浆槽，实现了液体在生产线内的循环。
反应器反应过程中会产生SO2气体，因此本发明还包括吸收塔和循环槽，循环槽的第一出液口与吸收塔的进液口连接，循环槽的第二出液口与化浆槽的进液口连接，循环槽的进液口与吸收塔的出液口连接，反应器顶部的气体出口与吸收塔的进气口连接。既吸收了SO2气体，其产生的溶液可以输送至化浆槽内清洗固体渣滓。
还包括增稠器和溢流槽，增稠器底部的固体出口位于离心机的正上方，增稠器的进口与结晶塔的出口连接，增稠器的上部设有溢流口，溢流口与溢流槽连接，增稠器底部的出液口与混合槽或者母液槽连接，溢流槽底部的固体出口与结晶塔的进口连接，溢流槽上部的出液口与混合槽或者母液槽连接。通过设置增稠器和溢流槽，对结晶塔得到的产物进行两级沉淀，进行初步的固液分离，提高了固体硫酸镁和硫酸镁液体的分离效果。
所述烘干机包括烘干筒，离心机的出口与烘干筒的进口连接，烘干筒进口处的温度为85-95℃，烘干筒出口处的温度为30-40℃。
所述中和罐内设有加热装置，使中和罐内的溶液温度不低于80℃。
所述化浆槽内设有加热装置，使化浆槽内的溶液温度不低于75℃。通过加热溶液，防止硫酸镁结晶。
本发明的有益效果：
(1)通过该生产线可以充分消化烷基化过程中产生的废水和含有机物的废酸，以及在其他工序生产过程中产生的任何废水，每生产100吨固体硫酸镁可以消化65吨的烷基化废酸；
(2)所需的原料只需要废水、烷基化废酸和氧化酶粉末，生产成本低；
(3)废酸通过一系列的反应及后续处理，得到固体硫酸镁，而废酸中的有机物通过高温反应，转化为碳，固体硫酸镁可以作为肥料使用，而有机物高温反应后生成的碳可以做肥料或者制砖，不会对环境造成任何污染；
(4)在该生产线中，废酸中的有机物高温反应转化为主要成分是碳的固体渣滓，通过后续的处理，浓硫酸转化为固体硫酸镁，因此最终得到的固体硫酸镁杂质少、纯度高、颜色白；
(5)液体在本生产线中循环流动，不会对外排出，因此整个生产线没有废水、废气的排放，既充分利用了烷基化废酸，同时达到了节能减排的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1反应器；2中和罐；3压滤机Ⅰ；4结晶塔；5离心机；6烘干筒；7化浆槽；8增稠器；9溢流槽；10压滤机；11循环槽；12混合槽；13吸收塔；14母液槽Ⅰ；15母液槽Ⅱ；16母液槽Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线包括反应器1、混合槽12、中和罐2、压滤机、结晶塔4、离心机5、烘干筒6和化浆槽7，反应器1底部的出口位于混合槽12的正上方。混合槽12的进液口通过管路与母液槽连接，混合槽12的出口通过管路与中和罐2的入口连接，中和罐2的出口通过管路与压滤机连接。在中和罐2内设置加热装置，本实施例中采用了蒸汽加热的方式，使中和罐2内溶液的温度不低于80℃。
本发明中，压滤机包括压滤机Ⅰ3和压滤机Ⅱ10，其中中和罐2的出口与压滤机Ⅰ3的进口连接，本实施例中设置了两台压滤机Ⅰ3，也可以设置一台或者更多台，其数量主要根据实际的工作需要来决定。在压滤机Ⅰ3内实现固液分离后，压滤机Ⅰ3的出液口通过管路与结晶塔13的进液口连接，液体的硫酸镁在结晶塔内降温结晶。结晶塔13的出口通过管路与增稠器8顶部的进口连接，离心机5位于增稠器8的下方，且增稠器底部的固体出口位于离心机5的正上方。增稠器8的底部还设有出液口，出液口通过管路与母液槽Ⅰ14连接。
增稠器8的上部设有溢流口，溢流口通过管路与溢流槽9连接，溢流槽9的顶部设有溢流口，溢流槽的溢流口通过管路与母液槽Ⅰ14连接，溢流槽9的底部设有固体出口，固体出口通过管路与结晶塔的固体进口连接。通过增稠器8和溢流槽9的两次沉淀，实现了固体硫酸镁和硫酸镁溶液的充分分离。
离心机5的出液口通过管路与母液槽Ⅱ15连接，离心机5的固体出口通过管路与烘干筒6的入口连接，本实施例中通过天然气对进入烘干筒6的固体硫酸镁进行烘干，进一步出去固体硫酸镁中的水分，烘干筒入口处的温度为85-95℃，烘干筒出口处的温度为30-40℃。烘干后即可得到最终的固体硫酸镁产品。
在反应器1内加入氧化镁粉末并强力搅拌，在搅拌过程中加入烷基化废酸，氧化镁粉末与浓硫酸反应产生固体的硫酸镁，并释放大量的热，使反应器1处于高温环境中，温度能够达到300℃以上。此时烷基化废酸中的有机物被高温碳化，生成固体渣滓。反应后得到的固体物质从反应器1内直接落至混合槽12内，除了固体渣滓外，其他固体物质在母液中溶解，溶解后得到的液体和固体渣滓被输送至中和罐2内。在中和罐2内，测量溶液的PH值，当溶液的PH值小于7时，向溶液内加入MgO粉末，让溶液的PH值大于7时，向溶液内加入硫酸溶液，直至溶液的PH值等于7；在监测溶液PH值的同时，还要检测溶液的密度，保证中和罐内硫酸镁溶液的密度为0.8-1.5kg/m3。中和结束后，中和罐内的所有物质排入压滤机Ⅰ3内，压滤机Ⅰ3实现固液分离，分离后得到的硫酸镁溶液被输送至结晶塔4内，将溶液冷却至30℃以下，冷却结晶，产生硫酸镁晶体。结晶后的固体和液体进入增稠器8和溢流槽8内进行两级沉淀后，硫酸镁固体落入离心机5内，通过离心机5进行固液分离，分离后得到的固体硫酸镁进入烘干筒6内进行烘干，硫酸镁液体则进入母液槽Ⅱ15内。
反应器1在反应过程中会产生SO2气体，为了降低SO2气体的排放量，满足环保要求，在反应器的顶部设置吸收塔13，或者在反应器的顶部设置出气口，出气口与吸收塔13的进气口连通。循环槽11内装有氧化镁溶液，循环槽11的第一出液口与吸收塔13的进液口连接，循环槽11的第二出液口与化浆槽7的进液口连接，循环槽11的进液口与吸收塔13的出液口连接。
溶液在吸收塔13和循环槽11之间循环流动。在吸收塔13内，氧化镁溶液吸收SO2气体，并生产硫酸镁溶液，硫酸镁溶液流入循环槽11内，参与接下来的循环流动。实时监测循环槽11内溶液的PH值，只要溶液的PH值大于7，即溶液呈碱性，溶液继续在吸收塔13和循环槽11之间循环流动。当溶液的PH值等于7时，溶液呈中性，此时的溶液不能够再吸收SO2气体，循环槽11内的液体沿第二出液口进入化浆槽7内，并在循环槽内放入新的氧化镁溶液。
本发明中，通过设置化浆槽7和母液槽实现了硫酸镁溶液在整个生产线中的循环。化浆槽7的出口与压滤机Ⅱ10的进口连接，压滤机Ⅱ10的出液口通过管路与化浆槽的进液口连接，化浆槽7上设有一出液口，该出液口通过管路与母液槽Ⅲ16连接。
压滤机Ⅰ3的固体出口与化浆槽的固体进口连接，经过压滤机Ⅰ3分离后，硫酸镁溶液流入结晶塔4内，分离出的固体渣滓直接进入化浆槽7内。由于固体渣滓表面还残存有硫酸镁，因此在化浆槽7内，利用工厂内的废水或者从循环槽11中流出的硫酸镁溶液对固体渣滓进行清洗，清洗后的所有物质进入压滤机Ⅱ10内，通过压滤机Ⅱ10的固液分离，将清洗后的固体渣滓和硫酸镁溶液分离，分离后的固体渣滓被排出，可以作为肥料或者制砖原料。分离后得到的硫酸镁溶液继续进入化浆槽7内清洗固体渣滓，使硫酸镁溶液在化浆槽7和压滤机Ⅱ10之间循环流动，直至硫酸镁溶液达到一定的浓度，此时硫酸镁溶液无法清洗固体渣滓表面的硫酸镁。此时，硫酸镁溶液从化浆槽的出液口流至母液槽Ⅲ16内。本发明中，母液槽Ⅰ14、母液槽Ⅱ15和母液槽Ⅲ16的出液口通过管路与混合槽12的进液口连接，母液槽内的硫酸镁液体作为母液进入混合槽内，用于溶解反应后的物质。
综上所述，在本发明所述的整个生产线中，所需要的原料是MgO粉末、烷基化废酸和水，其中的水可以利用工厂在生产过程中产生的废水。在整个生产过程中，最终得到的产物是主要成分为碳的固体渣滓、以及质量百分比浓度很高的固体硫酸镁，固体渣滓可以作为肥料或者制砖原料，而固体硫酸镁则可以作为肥料使用。在化浆槽7内或者循环槽11内不断补水，以保证整个生产线的正常运行，并且通过设置母液槽实现了液体在整个生产线中的循环利用，没有废水、废气的排放，既充分地利用了烷基化废酸，同时还不会对环境造成污染，达到了节能减排的目的。
Claims (7)
1.一种利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其特征在于：包括反应器、混合槽、中和罐、压滤机、结晶塔、离心机和烘干机，所述反应器底部的出口位于混合槽的正上方，混合槽的出口与中和罐的进口连接，所述压滤机包括压滤机Ⅰ和压滤机Ⅱ，中和罐的出口与压滤机Ⅰ的进口连接，压滤机Ⅰ的出液口与结晶塔的进液口连接，所述离心机的固体出口与烘干机的进料口连接，离心机的出液口与混合槽的进液口连接；
还包括化浆槽，化浆槽的固体进口与压滤机Ⅰ的固体出口连接，化浆槽的出口与压滤机Ⅱ的进口连接，压滤机Ⅱ的出液口与化浆槽的进液口连接，化浆槽设有出液口，该出液口与混合槽的进液口连接。
2.根据权利要求1所述的利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其特征在于：还包括母液槽，所述离心机的出液口与母液槽的进液口连接，压滤机Ⅱ的出液口与母液槽的进液口连接，母液槽的出口与混合槽的进液口连接。
3.根据权利要求1所述的利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其特征在于：还包括吸收塔和循环槽，循环槽的第一出液口与吸收塔的进液口连接，循环槽的第二出液口与化浆槽的进液口连接，循环槽的进液口与吸收塔的出液口连接，反应器顶部的气体出口与吸收塔的进气口连接。
4.根据权利要求1所述的利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其特征在于：还包括增稠器和溢流槽，增稠器底部的固体出口位于离心机的正上方，增稠器的进口与结晶塔的出口连接，增稠器的上部设有溢流口，溢流口与溢流槽连接，增稠器底部的出液口与混合槽或者母液槽连接，溢流槽底部的固体出口与结晶塔的进口连接，溢流槽上部的出液口与混合槽或者母液槽连接。
5.根据权利要求1所述的利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其特征在于：所述烘干机包括烘干筒，离心机的出口与烘干筒的进口连接，烘干筒进口处的温度为85-95℃，烘干筒出口处的温度为30-40℃。
6.根据权利要求1所述的利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其特征在于：所述中和罐内设有加热装置，使中和罐内的溶液温度不低于80℃。
7.根据权利要求1所述的利用烷基化废酸制备硫酸镁的生产线，其特征在于：所述化浆槽内设有加热装置，使化浆槽内的溶液温度不低于75℃。
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