本發明屬于化工環保技術領域，具體涉及一種廢硫酸的裂解工藝。
背景技術：
我國的各類相關化工裝置,如涉及到酯化、磺化、烷基化、水合水解、凈化及脫水等工藝，每年都會副產大量廢硫酸，尤其是國內眾多煉廠的烷基化裝置在生產異辛烷過程中，每生產1噸烷基化油都要產生80～100kg的廢硫酸，該廢硫酸黏度大，色質差，難處理，除含有80～90%的硫酸外，還含大量有機物和水。目前廢硫酸的處理方法主要有以下幾種：1.堿中和法，讓硫酸跟各種無機堿進行中和反應，制取硫酸銨、硫酸鎂、硫酸鈣等。2.脫除雜質后濃縮，通過吸附、過濾、氧化、蒸餾、氣提、萃取等方式脫除廢硫酸中的有機和無機雜質，然后對除雜后的稀硫酸進行濃縮得到工業用濃硫酸。3.攙燒，是在硫酸生產裝置的沸騰爐或回轉窯中噴入廢硫酸進行生產。這些處理方法都存在工藝繁復、處理成本高、產品質量參差不齊、處理不徹底等問題。同以上處理方法相比，該工藝技術：不單可以處理烷基化廢酸，還可以利用其它含有機雜質的廢硫酸作為原料，生產出的硫酸產品其濃度可達到98%以上，其產品質量達到了國家級優等品標準，可以返回烷基化裝置再次使用；應用該工藝方法處理廢硫酸徹底，不產生二次污染；廢酸處理量大，單套裂解爐可以做到4萬噸/年的處理量；工藝操作簡單，全部通過DCS控制；裂解所需燃料除天然氣或液化石油氣以外，還可以利用煉化企業副產的含硫化氫酸性氣、各種有機廢氣和重油等副產物，既減輕了企業有機廢液和廢氣的處理壓力，又利用了其燃燒產生的熱量；裝置建設成本大大降低，遠低于國外同類裝置。具有很好的經濟和社會效益。
技術實現要素：
本發明是針對上述現狀，而提出的一種廢硫酸裂解工藝，適宜處理各種化工裝置副產的廢硫酸，尤其適用于煉油廠烷基化裝置產生的大量高濃度、高有機物含量的廢硫酸，通過使廢硫酸在裂解爐中裂解制取含二氧化硫的煙氣，繼而進入后續制酸系統制取成品硫酸。
本發明的廢硫酸的裂解工藝，其特征是以廢硫酸、空氣、提供廢硫酸裂解所需熱量的燃料為原料，使廢硫酸在裂解爐中發生裂解反應，生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水、氮氣、煙塵的混合爐氣，爐氣經換熱后進入后續制酸系統制取成品硫酸，具體工藝是：將燃料和空氣通過燃燒器噴入裂解爐中進行燃燒，提供裂解所需的熱量；達到設定的爐溫后，通過廢酸噴槍將廢硫酸霧化噴入裂解爐進行高溫裂解，廢硫酸充分裂解后產生的含一定濃度二氧化硫的爐氣經換熱后進入后續制酸系統；所述廢硫酸裂解工藝包括完整的自動控制系統和保障安全運行的連鎖手段，所有儀表信號均接入制酸裝置的DCS控制系統。
一般地，所述廢酸裂解工藝的主要原料之一是含有多種有機或無機雜質的廢硫酸，廢硫酸中的硫酸含量須≥30%，優選的濃度是≥80%；廢硫酸進入裂解爐前需要經過爐頭的廢酸噴槍進行霧化，霧化的方法可以是機械方法或者通過霧化介質來完成。霧化介質采用壓縮氣體，優選的是壓縮空氣；廢酸噴槍進口的廢硫酸和壓縮空氣的壓力須≥0.1MPa；廢酸入爐時的溫度須在其凝固點以上，優選的溫度為常溫；廢硫酸的處理量由裝置規模確定，單套裝置的廢酸處理量可以達到625～18750kg/h。
所述廢酸裂解工藝的主要原料之一是提供廢硫酸裂解所需熱量的燃料。燃料通過燃燒器進入裂解爐，入爐時的狀態可以是液態或氣態，優選為氣態；燃料的組成是含有碳、氫、氧、硫、氮等元素的化合物，優選的是具有不同碳鏈長度的碳氫化合物(包括烷烴、烯烴、炔烴、芳烴等)、醇、醚、酯類以及氫氣、硫化氫和硫磺等；氣態或液態燃料入爐時的壓力須≥0.1Mpa；燃料的消耗量由廢硫酸的裂解量、空氣量、爐溫以及燃料的性質和熱值等多種因素決定，通過DCS控制系統來調節。
所述廢酸裂解工藝的主要原料之一是空氣。助燃氣體在燃燒器內與燃料充分混合后進入裂解爐，空氣的入爐溫度為常溫及以上；空氣的消耗量通過DCS控制系統來調節
所述工藝中，裂解溫度≥600℃；裂解壓力為常壓或微負壓。
所述工藝包括完善的自動控制系統DCS，裂解溫度與燃料的入爐量實現自調，爐溫低于設定溫度時，燃料加入量將增大；爐溫高于設定值燃料加入量將減小；裂解產生的氣體中氧氣含量與空氣的入爐量自調，當裂解爐出口爐氣的氧氣濃度高于設定值則空氣加入量將減少；當裂解爐出口爐氣的氧氣濃度低于設定值則空氣加入量將增加；廢酸裂解的操作壓力與后續制酸系統的離心風機實現自調，通過風機調節來保證裂解爐內操作壓力；廢硫酸入爐量與壓縮空氣量實現自調，廢酸噴入量增加或減小時，壓縮空氣的量也按比例增加或減小。
所述工藝包括完善的安全與保護系統，燃燒器與空氣風機連鎖，只有風機正常啟動或風機供電無故障時，燃燒器才能開始工作；燃燒器與廢硫酸噴槍連鎖，只有燃燒器啟動或無故障時，廢硫酸噴槍的能打開讓廢酸噴入爐內；正常工作中的燃燒器如果出現意外熄火，火焰監視器檢測不到火焰，燃燒器和廢酸噴槍也將自動關閉；空氣風機、燃燒器出現意外斷電時，燃料及廢硫酸將自動切斷；系統配有超溫報警裝置，如果裂解爐溫度超過設定值，立即會向控制室發送報警信號。
本發明的最大的特點在于廢酸處理量大、環保、高效和安全穩定。裂解爐內溫度在600℃以上，配備的廢酸噴槍具有優異的霧化效果，爐氣也保證了足夠長的停留時間，使得廢硫酸裂解率接近100%。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
以下實施例分別以廢硫酸、燃料和空氣等為原料，首先將燃料和空氣在燃燒器中充分混合后噴入爐中燃燒，維持爐溫在600℃以上；通過離心風機的調節，維持爐內適宜的操作壓力；然后采用壓縮空氣將廢硫酸在廢酸噴槍中進行霧化形成酸霧，然后噴入裂解爐中進行高溫裂解；最終生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水、氮氣、煙塵等的混合爐氣，爐氣經換熱后進入后續系統制備成品硫酸。
實施例廢酸裂解工藝的自控是這樣實現的：
1.點火：按下燃燒器上的點火按鈕后，系統開始進行吹掃，然后通過高壓放電點燃點火槍，檢測到火焰后燃料電磁閥打開，燃燒器被點燃，火焰監視器檢測到燃燒器火焰后，燃燒器進入正常工作狀態；如果火焰監視器未檢測到燃燒器火焰，7秒后燃料電磁閥將自動關閉，按下燃燒器上的復位按鈕后，重新吹掃三分鐘后才能再次點火；點火后如果爐溫達到設定值，廢酸噴槍電磁閥將打開，經過霧化后的廢酸噴人爐內進行裂解。
2.正常運行：⑴爐溫與燃燒器電磁閥實現自控，爐溫低于設定值燃燒器電磁閥將開大；爐溫高于設定值燃燒器電磁閥將開小。⑵爐氣出口處的氧表與空氣管道的電磁閥實現自控，出口爐氣的氧濃度高于設定值則關小空氣管道電磁閥；出口爐氣的氧氣濃度低于設定值則開大空氣管道電磁閥。⑶爐內壓力與轉化工段的二氧化硫風機實現自控，通過風機控制爐內壓力。⑷廢酸噴槍電磁閥與壓縮空氣風機電磁閥實現自控，廢酸噴入量增加或縮小時，壓縮風機的風量也按比例增加或縮小。
3.運行中的安全與保護系統：⑴燃燒控制器與鼓風機連鎖，只有風機正常啟動后或風機供電無故障時，燃燒器才能開始工作。⑵燃燒器與廢酸噴槍的電磁閥連鎖，只有燃燒器控制器啟動后或無故障時，廢酸噴槍的電磁閥才能打開讓廢酸噴入爐內。⑶正常工作中的燃燒器如果出現意外熄火，火焰監視器檢測不到火焰，燃料電磁閥和廢酸電磁閥也將自動關閉。⑷鼓風機、燃燒器控制器出現意外斷電時，自動切斷燃料及廢酸電磁閥。⑸配有超溫報警裝置，如果爐膛溫度超超過設定值，立即會向控制室發送報警信號。
實施例1
以天然氣為燃料裂解廢硫酸的工藝，包括以下步驟：
步驟一：將穩壓后的天然氣與預熱到300℃的空氣在燃燒器內充分混合后，經點火槍點燃后噴入爐中，形成紡錘形的火焰區域；
步驟二：待爐溫升到800℃將濃度為50%的廢硫酸采用高壓泵輸送機械霧化與壓縮空氣輔助霧化相結合的方式,使得所述廢硫酸霧化形成酸霧后噴入裂解爐中。霧化后的廢硫酸在爐內高溫環境下，裂解生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水煙塵等的煙氣，經余熱回收后進如后續制酸系統。
實施例2
以液化石油氣為燃料裂解廢硫酸的工藝，包括以下步驟：
步驟一：將穩壓后的液化石油氣與預熱到400℃的空氣在燃燒器內充分混合后，經點火槍點燃后噴入爐中，形成紡錘形的火焰區域；
步驟二：待爐溫升到1000℃將濃度為60%的廢硫酸采用高壓泵輸送機械霧化與壓縮空氣輔助霧化相結合的方式,使得所述廢硫酸霧化形成酸霧后噴入裂解爐中。霧化后的廢硫酸在爐內高溫環境下，裂解生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水煙塵等的煙氣，經余熱回收后進如后續制酸系統。
實施例3
以硫化氫氣體為燃料裂解廢硫酸的工藝，包括以下步驟：
步驟一：將穩壓后的硫化氫氣體與預熱到500℃的空氣在燃燒器內充分混合后，經點火槍點燃后噴入爐中，形成紡錘形的火焰區域；
步驟二：待爐溫升到1100℃將濃度為70%的廢硫酸采用高壓泵輸送機械霧化與壓縮空氣輔助霧化相結合的方式,使得所述廢硫酸霧化形成酸霧后噴入裂解爐中。霧化后的廢硫酸在爐內高溫環境下，裂解生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水煙塵等的煙氣，經余熱回收后進如后續制酸系統。
實施例4
以硫磺為燃料裂解廢硫酸的工藝，包括以下步驟：
步驟一：將液化或汽化后的硫磺與預熱到600℃的空氣在燃燒器內充分混合后，經點火槍點燃后噴入爐中，形成紡錘形的火焰區域；
步驟二：待爐溫升到1200℃將濃度為80%的廢硫酸采用高壓泵輸送機械霧化與壓縮空氣輔助霧化相結合的方式,使得所述廢硫酸霧化形成酸霧后噴入裂解爐中。霧化后的廢硫酸在爐內高溫環境下，裂解生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水煙塵等的煙氣，經余熱回收后進如后續制酸系統。
實施例5
以含碳原子為5～8的烴類為燃料裂解廢硫酸的工藝，包括以下步驟：
步驟一：將烴類與預熱到700℃的空氣在燃燒器內充分混合后，經點火槍點燃后噴入爐中，形成紡錘形的火焰區域；
步驟二：待爐溫升到1400℃將濃度為90%的廢硫酸采用高壓泵輸送機械霧化與壓縮空氣輔助霧化相結合的方式,使得所述廢硫酸霧化形成酸霧后噴入裂解爐中。霧化后的廢硫酸在爐內高溫環境下，裂解生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水煙塵等的煙氣，經余熱回收后進如后續制酸系統。