CN107875994A - 氧化镁高温反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烷基化废酸处理领域，尤其是一种氧化镁高温反应器。包括壳体、螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙，螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙均设置在壳体内，螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙呈平行设置，其中一轴绞龙和二轴绞龙位于同一水平面，一轴绞龙和二轴绞龙之间沿轴向设有间隙，螺带绞龙位于该间隙的正上方；所述一轴绞龙和二轴绞龙均包括绞龙轴，绞龙轴的端部与壳体铰接，在绞龙轴的外表面，沿绞龙轴的轴向设有数个刮板，在绞龙轴的同一外圆周面上间隔设置数个刮板，刮板的一端与绞龙轴固定连接，另一端固定有刮刀。其结构简单，操作方便，使氧化镁粉末与烷基化废酸充分反应，并且防止氧化镁粉末挂壁，提高了氧化镁粉末与烷基化废酸的反应效果。
Description
技术领域
本发明涉及烷基化废酸处理领域，尤其是一种氧化镁高温反应器。
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，通过废酸与氧化镁反应得到硫酸镁。该方法可以充分利用烷基化废酸，并且不会对环境造成污染。但是，目前硫酸镁的制备方法都是氧化镁与稀释后的烷基化废酸反应，因此其反应的容器一般为反应槽，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，在现有制备方法的反应过程中烷基化废酸无法得到处理，因此通过该方法获得的硫酸镁中含有有机物，导致最终得到的硫酸镁中含有较多的杂质，纯度低。因此，目前需发明一种专门用于烷基化废酸反应的反应器，并且在该反应器中，废酸的中有机物也可以得到处理。
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，提出了一种氧化镁高温反应器，其结构简单，操作方便，使氧化镁粉末与烷基化废酸充分反应，并且防止氧化镁粉末挂壁，提高了氧化镁粉末与烷基化废酸的反应效果。
本发明的技术方案是：一种氧化镁高温反应器，包括壳体，还包括螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙，螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙均设置在壳体内，螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙呈平行设置，其中一轴绞龙和二轴绞龙位于同一水平面，一轴绞龙和二轴绞龙之间沿轴向设有间隙，螺带绞龙位于该间隙的正上方；
所述一轴绞龙和二轴绞龙均包括绞龙轴，绞龙轴的端部与壳体铰接，在绞龙轴的外表面，沿绞龙轴的轴向设有数个刮板，在绞龙轴的同一外圆周面上间隔设置数个刮板，刮板的一端与绞龙轴固定连接，另一端固定有刮刀；所述螺带绞龙的端部与壳体铰接；
所述壳体的内部为封闭式腔体，壳体的上部呈半圆柱形，壳体的下部为两个相切的半圆柱形，螺带绞龙位于壳体顶部的半圆柱形腔体内，一轴蛟龙和二轴蛟龙分别位于壳体底部的两半圆柱形腔体内，刮刀的刀刃靠近壳体的底壁，壳体的顶部设有出气口和进料口，壳体的侧壁上设有废酸注入口，壳体的底部设有卸料阀。
本发明中，所述螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙的转速相同，螺带绞龙与一轴绞龙的转动方向相同，一轴绞龙与二轴绞龙的转动方向相反。所述螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙的转速为13-20转/分。
在靠近一轴绞龙和二轴绞龙的壳体侧壁上设有数个废酸注入口，废酸注入口沿绞龙的轴向间隔设置。优选的，所述废酸注入口设置在螺带绞龙和一轴绞龙之间、以及螺带绞龙和二轴绞龙之间的壳体侧壁上。
还包括电机和减速机，电机的输出轴与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙之间通过链条或者皮带传动连接。
所述链条或皮带依次缠绕在螺带绞龙的绞龙轴、二轴绞龙的绞龙轴和一轴绞龙的绞龙轴上，其中螺带绞龙和一轴绞龙设置在链条或皮带的内侧，二轴绞龙设置在链条或皮带的外侧。
所述螺带绞龙的绞龙轴轴线、一轴绞龙的绞龙轴轴线和二轴绞龙的绞龙轴线之间组成等边三角形。
本发明的有益效果：
(1)通过设置螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙，实现了氧化镁粉末的强力搅拌，并在搅拌过程中，实现了氧化镁粉末与烷基化废酸的充分反应；
(2)在搅拌过程中，通过将壳体的上部和下部设置呈半圆柱形腔体，实现了壳体内部绞龙的无死角搅拌，防止氧化镁粉末在壳体内挂壁，提高了氧化镁粉末与烷基化废酸的反应效率；
(3)在搅拌过程中，氧化镁粉末与烷基化废酸的充分反应并释放大量的热，使壳体内处于高温环境，在高温环境下，烷基化废酸中的有机物被高温碳化，生成主要成分是碳的固体渣滓，有机物被处理后，通过后续的分离、结晶等操作，就可以得到纯度较高的硫酸镁固体；
(4)结构简单，制造和操作方便，成本低。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是图1的A-A向视图。
图中：1排气口；2螺带绞龙；3一轴绞龙；4卸料阀；5减速机；6二轴绞龙；7壳体。
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和图2所示，本发明所述的氧化镁高温反应器包括壳体7、螺带绞龙2、一轴绞龙3和二轴绞龙6，壳体7内为封闭的腔体，螺带绞龙2、一轴绞龙3和二轴绞龙6均设置在壳体7内，螺带绞龙2、一轴绞龙3和二轴绞龙6的端部均与壳体7铰接。
如图2所示，壳体7的上部为半圆柱形腔体，壳体的下部为两个相切的半圆柱形腔体，螺带蛟龙2设置在壳体顶部的半圆柱形腔体内，一轴绞龙3和二轴绞龙6分别设置在壳体底部的两个半圆柱形腔体内。在壳体下部的两个半圆柱形腔体的底部分别设有卸料阀4，反应结束后，反应器内的物料从卸料阀4内卸出。壳体7的顶部在设有进料口和出气口1，一轴绞龙3和二轴绞龙6上方的壳体上设有废酸注入口，本实施例中，废酸注入口位于螺带绞龙和一轴绞龙之间、以及螺带绞龙和二轴绞龙之间的侧壁上，使氧化镁粉末和废酸的反应发生在一轴绞龙和二轴绞龙处。该种形状的壳体可以实现绞龙在搅拌过程中无死角搅拌，即放入壳体内的氧化镁粉末通过上述三个绞龙的旋转都可以旋转搅拌起来，即使出现氧化镁粉末挂壁，也可以将氧化镁粉末从内壁刮下，参与到废酸的反应中，提高了反应器的反应效率。
螺带绞龙2、一轴绞龙3和二轴绞龙6之间相互平行设置，其中的一轴绞龙3和二轴绞龙4位于同一水平面，一轴绞龙3和二轴绞龙6之间设有间隙，螺带绞龙2位于间隙的正上方。螺带绞龙2包括绞龙轴和固定在绞龙轴外侧的螺旋状的搅拌叶片，通过设置搅拌叶片，将投入壳体的氧化镁粉末扬尘，同时通过搅拌叶片将挂在壳体上部的氧化镁粉末刮下来，防止氧化镁粉末在壳体顶部的堆积。一轴绞龙3和二轴绞龙6的中心均设有绞龙轴，绞龙轴的外表面设有多个刮板8，刮板8沿绞龙轴的轴向间隔设置，同时沿绞龙轴的同一圆周面上间隔设置数个刮板8，本实施例中，在绞龙轴的同一圆周面上对称设置两个刮板8。刮板8的一端与绞龙轴固定连接，另一端固定有刮刀9，刮刀9上的刀刃靠近壳体的底壁。在注入废酸的过程中，氧化镁粉末遇到废酸溶液后会出现挂壁，通过设置刮刀，将挂在壳体内壁的氧化镁粉末刮起，防止氧化镁粉末挂壁而导致的氧化镁粉末在壳体内壁的堆积，同时实现了氧化镁粉末与废酸的充分反应。本实施例中，螺带绞龙2的绞龙轴轴线、一轴绞龙3的绞龙轴轴线、以及二轴绞龙6的绞龙轴轴线组成等边三角形，该种结构形式优化了螺带蛟龙、一轴绞龙3和二轴绞龙6之间的结构设置，更便于将氧化镁粉末搅拌起来，并且无死角搅拌。
本发明还包括发动机和减速机5，发动机的输出轴与减速机5的输入轴连接，减速机的输出轴通过链条或皮带与螺带绞龙2的绞龙轴、一轴绞龙3的绞龙轴、以及二轴绞龙6的绞龙轴传动连接。本实施例中，如图2所示，链条依次缠绕在螺带绞龙2的绞龙轴、二轴绞龙6的绞龙轴、以及一轴绞龙3的绞龙轴上，同时螺带绞龙2的绞龙轴和一轴绞龙3的绞龙轴设置在链条的内侧，而二轴绞龙6的绞龙轴设置在链条的外侧，因此螺带绞龙2和一轴绞龙3的转动方向相同，而一轴绞龙3与二轴绞龙6的转动方向相反。三个绞龙的转速相同，一般为13-20转/分。
本发明的工作过程如下所述：首先，使壳体内的螺带绞龙2、一轴绞龙3和二轴绞龙6转动起来，然后在搅拌的过程中，从壳体顶部的进料口向壳体内倒入1吨的氧化镁粉末，螺带绞龙2、一轴绞龙3和二轴绞龙6对氧化镁粉末进行强力搅拌，在搅拌过程中，通过废酸注入口向壳体内注入烷基化废酸，烷基化废酸的注入流量为0.2-0.8m3/h，在注入的过程中，通过一轴绞龙3和二轴绞龙6的搅拌，使烷基化废酸和氧化镁粉末充分反应，反应过程中释放大量的热，使整个反应器处于高温环境中，一般可以达到300℃以上，在高温环境下，烷基化废酸中的有机物被高温碳化，生成主要物质为碳的固体渣滓。当烷基化废酸的注入量达到2.2吨时，停止烷基化废酸的注入，反应器内的反应结束。结束后将反应器内的物质输送至下一工序处理，将氧化镁粉末倒入反应器中，进行新一轮的反应。
Claims (8)
1.一种氧化镁高温反应器，包括壳体，其特征在于：还包括螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙，螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙均设置在壳体内，螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙呈平行设置，其中一轴绞龙和二轴绞龙位于同一水平面，一轴绞龙和二轴绞龙之间沿轴向设有间隙，螺带绞龙位于该间隙的正上方；
所述一轴绞龙和二轴绞龙均包括绞龙轴，绞龙轴的端部与壳体铰接，在绞龙轴的外表面，沿绞龙轴的轴向设有数个刮板，在绞龙轴的同一外圆周面上间隔设置数个刮板，刮板的一端与绞龙轴固定连接，另一端固定有刮刀；所述螺带绞龙的端部与壳体铰接；
所述壳体的内部为封闭式腔体，壳体的上部呈半圆柱形，壳体的下部为两个相切的半圆柱形，螺带绞龙位于壳体顶部的半圆柱形腔体内，一轴蛟龙和二轴蛟龙分别位于壳体底部的两半圆柱形腔体内，刮刀的刀刃靠近壳体的底壁，壳体的顶部设有出气口和进料口，壳体的侧壁上设有废酸注入口，壳体的底部设有卸料阀。
2.根据权利要求1所述的氧化镁高温反应器，其特征在于:所述螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙的转速相同，螺带绞龙与一轴绞龙的转动方向相同，一轴绞龙与二轴绞龙的转动方向相反。
3.根据权利要求2所述的氧化镁高温反应器，其特征在于:所述螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙的转速为13-20转/分。
4.根据权利要求1所述的氧化镁高温反应器，其特征在于:在靠近一轴绞龙和二轴绞龙的壳体侧壁上设有数个废酸注入口，废酸注入口沿绞龙的轴向间隔设置。
5.根据权利要求1所述的氧化镁高温反应器，其特征在于:还包括电机和减速机，电机的输出轴与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与螺带绞龙、一轴绞龙和二轴绞龙之间通过链条或者皮带传动连接。
6.根据权利要求5所述的氧化镁高温反应器，其特征在于:所述链条或皮带依次缠绕在螺带绞龙的绞龙轴、二轴绞龙的绞龙轴和一轴绞龙的绞龙轴上，其中螺带绞龙和一轴绞龙设置在链条或皮带的内侧，二轴绞龙设置在链条或皮带的外侧。
7.根据权利要求1所述的氧化镁高温反应器，其特征在于:所述螺带绞龙的绞龙轴轴线、一轴绞龙的绞龙轴轴线和二轴绞龙的绞龙轴线之间组成等边三角形。
8.根据权利要求1所述的氧化镁高温反应器，其特征在于：所述废酸注入口设置在螺带绞龙和一轴绞龙之间、以及螺带绞龙和二轴绞龙之间的壳体侧壁上。
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