CN111116547B - 劣质环丁砜再生设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

劣质环丁砜再生的设备、系统和方法，所述的劣质环丁砜再生设备为立式筒体结构，筒体(1)内从上到下设置上分布器(7)、上隔栅(5)、离子交换树脂床层(4)、下隔栅(6)和下分布器(8)；其中所述的上分布器(7)与入口管(2)连通，所述的下分布器(8)与出口管(3)相通，所述的反应器筒体顶部设置排气口(9)，所述的离子交换树脂床层(4)设置于下隔栅(6)上，所述上隔栅(5)底部设有弹簧组件(10)。本发明提供的劣化环丁砜再生设备和方法通过阴离子交换树脂去除劣质环丁砜中的酸性物质，使劣质环丁砜恢复到新鲜状态，能够防止上隔栅和上分布器堵塞变形，装置运转周期长。

Description

劣质环丁砜再生设备、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种劣质环丁砜再生的设备、系统和方法，更具体地说，涉及一种适用于通过阴离子交换树脂去除劣质环丁砜中酸性物质的液固接触设备和方法。

背景技术

环丁砜是一种重要的芳烃萃取剂，在芳烃萃取装置中得到广泛的使用。但是在工业应用中，环丁砜会发生降解劣质化的现象，降解产生的酸性物质以及芳烃抽提原料中的氯富集在环丁砜溶剂中，环丁砜劣质产生的酸性物质和氯都会会导致环丁砜的pH值不断下降，颜色变深。酸性物质和氯的产生还会造成设备腐蚀的严重问题，因此劣质环丁砜的再生是非常关键的。

CN1230545A公开了一种劣质环丁砜的再生方法，将环丁砜在25～40℃的条件下，以1.0～5.0m/h的流速通过阴离子交换树脂层，且选用大孔弱碱性阴离子交换树脂，这样可以将劣质环丁砜恢复到新鲜料的水平，pH值可恢复到7.5～10.0，颜色由深棕色变为浅色甚至无色。

CN103240132B公开了一种劣质环丁砜再生装置，为立式筒体结构，包括上部进料口和下部出料口，进料口设有上分配器，出料口设有下分配器，筒体内设有丝网分配器，可以将离子交换树脂的相对位置固定。通过该装置能够除去劣质环丁砜中的杂质，实现环丁砜的再生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在现有技术的基础上，提供一种适用于劣质环丁砜再生的设备、系统和方法。

本发明提供的劣质环丁砜再生设备，为立式筒体结构，筒体1内从上到下设置上分布器7、上隔栅5、离子交换树脂床层4、辅助管支管14、下隔栅6和下分布器8；其中所述的上分布器7与入口管2连通，所述的下分布器8与出口管3相通，所述的反应器筒体顶部设置排气口9，所述的离子交换树脂床层4设置于下隔栅6上，所述的辅助管支管一端与筒体外的辅助管连通，另一端开口于离子交换树脂床层内，所述上隔栅5底部设有弹簧组件10。

本发明提供的劣质环丁砜再生系统，采用至少两台并联的上述劣质环丁砜再生设备，在其中的离子交换树脂剂床层中装有碱性阴离子交换树脂。

本发明提供的劣质环丁砜再生方法，采用上述的劣质环丁砜再生系统，劣质环丁砜料液由入口管进入劣质环丁砜再生设备，经上分布器分布后，再穿过上隔栅均匀分布到碱性阴离子交换树脂床层中并向下流动，劣质环丁砜中的杂质与阴离子交换树脂作用被脱除，再生后的环丁砜流体经过下隔栅，再经下分布器收集后，由出口管排出再生设备。

本发明提供的劣质环丁砜再生设备、系统和方法的有益效果为：

本发明提供的劣质环丁砜再生设备的上分布器和上隔栅能够将进入劣质环丁砜再生设备的劣质环丁砜料液均匀分布，避免由于流体分布不均造成的离子交换树脂床层的变形、冲击和破碎。下分布器可以均匀的收集经过再生的环丁砜料液，避免不必要的流体返混的发生。离子交换树脂床层设于上隔栅与下隔栅之间，使得树脂颗粒的位置相对固定，保证再生过程的实施，同时也可以避免树脂颗粒堵塞分布器的开孔，或者由此造成的分布器变形损坏。上隔栅的弹簧组件可以避免离子交换树脂再生过程中，由于流体自下向上流动造成的离子交换树脂床层异常膨胀对上隔栅的冲击，避免此时部分细小颗粒穿过上隔栅堵塞上分布器。

附图说明

图1为本发明提供的劣质环丁砜再生设备结构示意图；

图2为本发明提供的劣质环丁砜再生设备的分布器结构示意图；

图3为弹簧组件的结构示意图；

其中：

1-筒体； 2-入口管； 3-出口管；

4-离子交换树脂床层； 5-上隔栅； 6-下隔栅；

7-上分布器； 8-下分布器； 9-排气口；

10-弹簧组件； 13-辅助管； 14-辅助管支管；

11-连接管； 12-环管； 15-竖管；

16-中心管； 17-弹簧。

具体实施方式

以下详细说明本发明的劣质环丁砜再生设备、系统和方法的具体实施方式。

一种劣质环丁砜再生的设备，为立式筒体结构，筒体1内从上到下设置上分布器7、上隔栅5、离子交换树脂床层4、辅助管支管14、下隔栅6和下分布器8；其中所述的上分布器7与入口管2连通，所述的下分布器8与出口管3相通，所述的反应器筒体顶部设置排气口9，所述的离子交换树脂床层4设置于下隔栅6上，所述的辅助管支管一端与筒体外的辅助管连通，另一端开口于离子交换树脂床层内，所述上隔栅5底部设有弹簧组件10。

优选地，所述的上隔栅与下隔栅之间设离子交换树脂床层，所述上隔栅与下隔栅均为丝网、筛板或具有条缝结构的平板。

优选地，所述的离子交换树脂床层的高度为筒体高度的50-90％，所述的下隔栅6的安装于筒体1由下到上的5-20％处。

优选地，所述的上分布器7和下分布器8均包括中心管16、连接管11和环管12，中心管16与环管12通过连接管11相通，所述的环管12具有开孔，所述开孔的直径为0.1-0.5mm。

优选地，所述的弹簧组件由多根竖管和与竖管底部连接的弹簧组成，所述的竖管与上隔栅固定连接。

所述的弹簧组件优选结构为，竖管为上细下粗的锥台形结构，竖管的顶部横截面与底部横截面的面积之比为0.1～0.6。

一种劣质环丁砜再生系统，采用至少两台并联的上述劣质环丁砜再生设备，在其中的离子交换树脂床层中装有碱性阴离子交换树脂。

优选地，所述的碱性阴离子交换树脂为大孔弱碱行苯乙烯系树脂，树脂颗粒粒径为0.2～1.5mm

一种劣质环丁砜再生的方法，采用上述劣质环丁砜再生系统，劣质环丁砜料液由入口管进入再生设备，经上分布器分布后，再穿过上隔栅均匀分布到离子交换树脂床层中并向下流动，劣质环丁砜料液中的杂质与离子交换树脂作用被脱除，再生后的环丁砜料液经过下隔栅，再经下分布器收集后，由出口管排出再生设备。

在连续运转过程中，所述的劣质环丁砜再生的方法还包括阴离子交换树脂失活后的再生步骤：

(1)停止通入并排空劣质环丁砜流体，向劣质环丁砜再生设备中通入去离子水，浸泡离子交换树脂8-15小时；

(2)用1-5倍体积的稀碱溶液通过阴离子交换树脂床层，将其转化为氢氧根型离子交换树脂；

(3)用去离子水淋洗离子交换树脂床层中吸附的碱液，然后用氮气吹扫并干燥劣质环丁砜再生设备；

(4)分别由出口管和辅助管通入劣质环丁砜料液，使其由下至上流动并充满劣质环丁砜再生设备，并经排气口排空气体，而后切断出口管和辅助管的进料，由入口管进料切换到劣质环丁砜的再生操作。

优选地，所述的劣质环丁砜流体在所述再生设备内的表观流速为1.0～6.0m/h，操作温度为25～40℃。

本发明提供的劣质环丁砜再生的设备中，所述的排气口位于所述劣质环丁砜再生设备筒体的顶部，用于开工过程中，排出反应器内的气体。所述筒体的顶部是指筒体高度的由下至上95％-100％的位置。

所述的上隔栅与下隔栅之间设离子交换树脂床层，所述上隔栅和下隔栅为丝网、筛板或具有条缝结构的平板。优选地，下隔栅采用条缝结构。

所述的上分布器和下分布器的环管具有开孔结构，开孔形式可以为条缝或小孔，优选地，所述条缝的宽度为0.1-0.5mm，所述小孔的直径为0.1-0.5mm。

所述的上分布器用于均匀分布进料流体，所述下分布器用于均匀的收集即将排出的流体，即劣质环丁砜再生过程中，流体的流动形式是由上向下的流动，这样可以避免树脂颗粒由于密度较小而形成的漂浮状态，减少树脂颗粒的磨损和破碎。

所述的阴离子交换树脂选自大孔碱性阴离子树脂，优选自大孔弱碱性阴离子交换树脂，更优选自大孔弱碱行苯乙烯系树脂，如弱碱性大孔苯乙烯系-NH₂型或-N(CH₃)型树脂。所选的树脂颗粒直径为0.2～1.5mm，优选0.4～1.2mm。

本发明提供的劣化环丁砜再生设备在使用过程中，劣质环丁砜料液由入口管进入再生设备，经上分布器均匀分布于再生设备内。随后流体向下流经上隔栅进入离子交换树脂床层，并与离子交换树脂发生相互作用，去除劣质环丁砜中的酸性物质和氯。离开离子交换树脂床层的环丁砜料液经过下隔栅，在经下分布器的收集，最后由出口管排出反应器。经过再生过程，环丁砜逐渐恢复到新鲜物料的水平，pH值恢复到7.5～10，颜色恢复到浅色或者无色。

本发明提供的劣化环丁砜再生设备运转一段时间之后，需要进行阴离子交换树脂的再生。首先向劣化环丁砜再生设备内通入去离子水，使离子交换树脂在离子水中浸泡8-15小时。然后用1-5倍树脂体积的稀碱溶液通过所述劣化环丁砜再生设备，将树脂转化为氢氧根型。之后再用去离子水淋洗树脂至洗出液pH在7.0-8.0之间。再之后用氮气吹扫所述劣化环丁砜再生设备进行干燥。干燥完成后，分别由出口管和辅助管通入劣质环丁砜料液，使得所述劣化环丁砜再生设备内的料液进行由下至上的运动，并使液体料液充满该设备，而后切断出口管和辅助管的进料，由入口管通入料液，将劣化环丁砜料液流动方式改为由上至下进行劣化环丁砜的再生操作。在上述劣化环丁砜料液由下至上的流动过程可以通过排气口将设备中的氮气排净，还可以对阴离子交换树脂的床层具有一定的松动作用，以避免床层压降过高导致设备的操作能力下降。在劣化环丁砜料液由下至上的流动过程中，会造成阴离子交换树脂床层的膨胀，通常部分床层会迅速上移达到上隔栅的位置造成上隔栅的堵塞和冲击，进而加剧了颗粒的磨损，长生部分细小颗粒，随流体向上流动，造成上分布器的堵塞。通过弹簧组件、辅助管和辅助管支管可以有效避免上述现象的发生。首先弹簧组件的竖管及其弹簧阻挡过度膨胀的床层接近上隔栅造成其堵塞，并能够起到扰动的作用，使得过度膨胀的部分树脂床层由较密集的堆积状态转化为散式流化状态。弹簧组件的竖管采用上细下粗的锥形结构，流体在向上通过竖管区域时，流通截面向上逐渐增加，因而流体的流速会逐渐降低，使得被夹带细小颗粒更易于沉降，从而避免小颗粒堵塞上隔栅和分布器。其次，分别由出口管和辅助管通入劣质环丁砜料液，可以使得环丁砜料液通过分布式进料的方式进入阴离子交换树脂床层，以保证床层不同高度处同时收到向上流动液体的松动作用，实现床层均匀松动，避免床层特别是高处的床层受到大流量液体的冲击产生过度膨胀，使得部分仍然为密堆积状态的床层迅速向上移动，对上隔栅造成冲击，并堵塞隔栅及上分布器。第三，通过上述的床层均匀松动的进料方式，避免颗粒磨损产生细小颗粒，并抑制细小颗粒对隔栅和分布器的堵塞。

以下结合附图描述了本发明的具体实施方式，但本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

附图1为本发明提供的劣质环丁砜再生设备结构示意图，如附图1所示，劣质环丁砜再生设备为筒体结构，筒体1内从上到下设置上分布器7、上隔栅5、离子交换树脂床层4、辅助支管14、下隔栅6和下分布器8；其中所述的上分布器7与入口管2连通，所述的下分布器8与出口管3相通，所述的反应器筒体顶部设置排气口9，所述的阴离子交换树脂床层4设置于下隔栅6上，所述上隔栅5底部设有弹簧组件10，筒体内设置3根辅助支管14，辅助支管14一端与筒体外的辅助支管13相通，另一端开口于离子交换树脂床层中。

附图2为本发明提供的劣质环丁砜再生设备的分布器结构示意图，如附图2所示，上分布器7和下分布器8均包括中心管16、连接管11和环管12，中心管16与环管12通过连接管11相通，所述的环管12具有开孔，所述开孔的直径为0.1-0.5mm。

附图3为本发明提供的劣质环丁砜再生设备的弹簧组件的结构示意图，如附图3所示，竖管15为上小下大的锥台形，竖管15下部设有弹簧17。

以下通过实施例进一步说明本发明的实施方法，但并不因此而限制本发明。

实施例1

采用如附图1所示的劣质环丁砜再生反应器。弹簧组件的结构如附图3所示。其中，劣质环丁砜再生设备的筒体高度为5.5m，内径为0.5m。下隔栅距离设备底部0.6m，离子交换树脂床层的高度为4.5m。上隔栅下部的弹簧组件共有56组，其中每组弹簧组件的竖管长度为150mm，竖管顶部横截面与底部横截面的面积比为0.3，顶部横截面的直径为20mm。弹簧组件底部距离离子交换树脂床层顶部的高度为200mm。分布器的环管开孔为0.2mm。

离子交换树脂采用市购的大孔弱碱性苯乙烯系-N(CH₃)₂型离子交换树脂，树脂颗粒粒径为1mm。劣质环丁砜来源于中石化股份有限公司镇海分公司，其中的酸性物质和氯的含量为pH 3.5、氯含量40ppm(氯含量采用重油氯含量分析标准方法，微库仑法分析)。

将离子交换树脂装填于劣质环丁砜反应器中，用去离子水浸泡12小时，然后用3倍树脂体积的稀碱液通过反应器，使其转换为氢氧根型，然后用去离子水淋洗树脂至洗出液pH为7.0～8.0时，停止淋洗，用氮气将水除净，进行干燥。将劣质的环丁砜以2吨/小时的处理量从上向下通过反应器。测量反应器出口的环丁砜的pH值和氯含量，反应器出口的环丁砜颜色为浅黄色透明，pH值大于8，氯脱除率≥85％或氯含量小于5ppm。当出口管排出的环丁砜pH值小于7.0时，切换装置到离子交换树脂再生状态。装置运转周期为3个月。

实施例2

采用如附图1所示的劣质环丁砜再生反应器。劣质环丁砜再生设备的筒体高度为5.5m，内径为0.5m。下隔栅距离设备底部0.6m，离子交换树脂床层的高度为4.0m。上隔栅下部的弹簧组件共有28组，其中每组弹簧组件的竖管长度为150mm，竖管顶部横截面与底部横截面的面积比为0.4，顶部横截面的直径为30mm。弹簧组件底部距离离子交换树脂床层顶部的高度为150mm。分布器的环管开孔为0.2mm。

采用的离子交换树脂同实施例1。劣质环丁砜来源于中石化股份有限公司镇海分公司，其中的酸性物质和氯的含量为pH 4、氯含量为25ppm。

将大孔弱碱性苯乙烯系-N(CH₃)₂型离子交换树脂装填于劣质环丁砜反应器中，用去离子水浸泡12小时，然后用3倍树脂体积的稀碱液通过反应器，使其转换为氢氧根型，然后用去离子水淋洗树脂至洗出液pH为7.0～8.0时，停止淋洗，用氮气将水除净，进行干燥。将劣质的环丁砜以2吨/小时的处理量从上向下通过反应器，当反应器出口环丁砜的pH值与入口环丁砜pH值差值小于1时，停止通入环丁砜，并按上述方法对树脂进行再生后，继续通入环丁砜。装置运转周期为4个月。

对比例1

采用CN103240132B中的劣质环丁砜再生设备，筒体高度为5m，内径为0.5m。筒体内包括上部进料口和下部出料口，进料口设有上分配器，出料口设有下分配器，筒体内设有丝网分配器，丝网分配器将离子交换树脂的相对位置固定。

采用的离子交换树脂和劣质环丁砜原料同实施例1。将离子交换树脂装填于劣质环丁砜再生设备中，用去离子水浸泡12小时，然后用3倍离子交换树脂床层体积的稀碱液通过离子交换树脂床层，使其转换为氢氧根型，然后用去离子水淋洗树脂至洗出液pH为7.0～8.0时，停止淋洗，用氮气将水除净，进行干燥。将劣质环丁砜以2吨/小时的处理量从上向下通过再生器。测量再生设备出口管排出的环丁砜流体的pH值和氯含量，出口管的环丁砜颜色为浅黄色透明，pH值大于8，氯脱除率≥85％或氯含量小于5ppm。经试验装置运转周期为1个月，同时在再生过程中上部的丝网分配器易变形，上分配器开孔极易堵塞。

Claims (11)

1.一种劣质环丁砜再生设备，为立式筒体结构，其特征在于，筒体(1)内从上到下设置上分布器(7)、上隔栅(5)、离子交换树脂床层(4)、辅助管支管(14)、下隔栅(6)和下分布器(8)；其中所述的上分布器(7)与入口管(2)连通，所述的下分布器(8)与出口管(3)相通，所述的反应器筒体顶部设置排气口(9)，所述的离子交换树脂床层(4)设置于下隔栅(6)上，所述的辅助管支管一端与筒体外的辅助管连通，另一端开口于离子交换树脂床层内，所述上隔栅(5)底部设有弹簧组件(10)，所述的弹簧组件由多组竖管和与竖管底部连接的弹簧组成。

2.按照权利要求1所述的劣质环丁砜再生设备，其特征在于，所述的上隔栅(5)与下隔栅(6)之间设离子交换树脂床层(4)，所述上隔栅(5)与下隔栅(6)为丝网、筛板或具有条缝结构的平板。

3.按照权利要求1所述的劣化环丁砜再生设备，其特征在于，所述的离子交换树脂床层的高度为筒体高度的50-90％，所述的下隔栅(6)的安装设于筒体(1)由下到上的5-20％处。

4.按照权利要求1、2或3所述的劣化环丁砜再生设备，其特征在于，所述的上分布器(7)和下分布器(8)均包括中心管(16)、连接管(11)和环管(12)，中心管(16)与环管(12)通过连接管(11)相通，所述的环管(12)具有开孔，所述开孔的直径为0.1-0.5mm。

5.按照权利要求1所述的劣质环丁砜再生设备，其特征在于，所述的竖管为上细下粗的锥台形结构，其顶部横截面与底部横截面的面积之比为0.1-0.6。

6.一种劣质环丁砜再生系统，其特征在于，采用至少两台并联的权利要求1-5中任一种所述的劣质环丁砜再生设备，在其中的离子交换树脂床层中装有碱性阴离子交换树脂。

7.按照权利要求6所述的劣质环丁砜再生系统，其特征在于，所述的碱性阴离子交换树脂为大孔弱碱性苯乙烯系树脂，树脂颗粒粒径为0.2～1.5mm。

8.一种劣质环丁砜再生方法，其特征在于，采用权利要求6或7所述的劣质环丁砜再生系统，劣质环丁砜料液由入口管进入劣质环丁砜再生设备，经上分布器分布后，再穿过上隔栅均匀分布到离子交换树脂床层中并向下流动，劣质环丁砜料液中的杂质与离子交换树脂作用被脱除，再生后的环丁砜料液经过下隔栅，再经下分布器收集后，由出口管排出再生设备。

9.按照权利要求8所述的劣质环丁砜再生方法，其特征在于，还包括离子交换树脂失活后的再生步骤：

(1)停止通入并排空劣质环丁砜流体，向劣质环丁砜再生设备中通入去离子水，浸泡离子交换树脂8-15小时；

(2)用1-5倍体积的稀碱溶液通过阴离子交换树脂床层，将其转化为氢氧根型；

(3)用去离子水淋洗涤树脂床层中吸附的碱液，然后用氮气吹扫并干燥劣质环丁砜再生设备；

(4)分别由出口管(3)和辅助管(13)通入劣质环丁砜料液，使其由下至上的流动并充满劣质环丁砜再生设备，并经排气口排空气体，而后切断出口管(3)和辅助管(13)的进料，由入口管(2)进料切换到劣质环丁砜的再生操作。

10.按照权利要求8或9所述的劣质环丁砜再生方法，其特征在于，所述的劣质环丁砜料液在所述劣质环丁砜再生设备内的表观流速为1.0～6.0m/h，操作温度为25～40℃。

11.按照权利要求9所述的劣化环丁砜再生方法，其特征在于，步骤(3)中用去离子水淋洗树脂至洗出液pH在7.0-8.0之间。

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