本發(fā)明涉及化工處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種納米陶瓷超濾處理烷基化廢酸的裝置及工藝。
背景技術(shù)：
硫酸烷基化工藝采用杜邦授權(quán)許可的斯特拉科工藝技術(shù)，是以醚后碳四中的異丁烷、丁烯為反應(yīng)物料，以90% -98%的硫酸為催化劑，在低溫下（8～13.5℃）液相反應(yīng)制備異辛烷過程，包括原料處理部分、反應(yīng)部分、制冷部分、流出物處理部分、分餾部分、酸堿系統(tǒng)、廢酸處理系統(tǒng)組成。
斯特拉科工藝產(chǎn)生廢硫酸量很大，盡管可以用配套的廢硫酸處置裝置再生濃硫酸，進(jìn)行循環(huán)利用，廢酸處理費用偏高(400.00～500.00元) ，設(shè)備投資大，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，伴隨原材料組成波動變大，如有機硫、氮、氯含量偏高，造成催化加氫催化劑暫時或者永久性中毒，盡管可以采用高溫氫氣進(jìn)行部分再生，加氫精制效果很不理想，裝置酸耗88～110之間，廢硫酸裝置完不成超載處理負(fù)荷，環(huán)保壓力很大，急需新工藝、新方法處理廢硫酸，解決制約裝置產(chǎn)量的技術(shù)瓶頸。
98%的濃硫酸先進(jìn)入流出物處理部分，酸洗沉降器洗滌反應(yīng)流出物，然后連續(xù)進(jìn)入一級反應(yīng)器。溶于反應(yīng)物中的酸溶性油，經(jīng)酸洗沉降器酸洗后帶入反應(yīng)器，在反應(yīng)條件下再還原為烴類和酸。濃度為94%的廢硫酸連續(xù)從一級酸沉降器放出，并進(jìn)入二級反應(yīng)器，由二級酸沉降器連續(xù)放出的廢硫酸濃度約90%。排放至酸放空罐，其溫度為7℃。90%廢硫酸的雜質(zhì)主要包括: 異辛烷、碳五、聚合物、硫酸酯、SO2、H2O。
聚合物（或稱紅油，酸溶性油、酸溶性烴，常用ASO代表）是由烯烴和叔丁基正碳離子經(jīng)過重排和聚合而產(chǎn)生的，具有高度不飽和，離子化性質(zhì)，能夠和烯烴繼續(xù)聚合為高聚物。硫酸和各種烯烴可以生成硫酸酯，硫酸酯具有不穩(wěn)定性，發(fā)生可逆反應(yīng)重新生成烯烴和硫酸。在反應(yīng)條件不理想時，少量硫酸酯繼續(xù)存在于硫酸中。 烯烴原料中含有少量水份，濃硫酸是很強脫水劑，吸收水分后，本身被稀釋。因此，硫酸作為烷基化催化劑，隨著時間的增長，水分含量逐步增大。同時，伴隨硫酸與烴類物料發(fā)生氧化反應(yīng)，會產(chǎn)生一些水分和SO2。酸溶性油和水共存條件下，對烷基化反應(yīng)影響很顯著。盡管需要適量的酸溶性油存在于硫酸，低含量的酸溶性油有利于烷基化反應(yīng)，酸溶性油太多將影響硫酸的物理性質(zhì)。酸中含水太低，不利于烷基化反應(yīng)的引發(fā)和離子化，而含水量太高時，副反應(yīng)會增多。
廢酸處理系統(tǒng)是同異辛烷裝置配套的環(huán)保裝置，通過對烷基化廢硫酸的高溫裂解，氣體凈化，SO2的催化轉(zhuǎn)化，SO3的吸收等單元操作過程，完全消化異辛烷裝置產(chǎn)生的廢硫酸，從而使廢硫酸得到再生。經(jīng)過上述過程再生出的工業(yè)98%（質(zhì)量比）濃硫酸全部返還異辛烷裝置，供異辛烷裝置的生產(chǎn)之用。
廢酸處理系統(tǒng)包括廢硫酸高溫?zé)崃呀鈫卧t氣凈化單元、干燥和吸收單元、SO2 轉(zhuǎn)換單元。
采用熱裂解法使烷基化裝置產(chǎn)出的廢硫酸進(jìn)行熱裂解，制取SO2 爐氣。烷基化廢硫酸經(jīng)過泵加壓后，通過廢酸噴槍，經(jīng)過壓縮空氣霧化后，噴入裂解爐，爐內(nèi)通入瓦斯氣與空氣混合燃燒提供熱能，使廢硫酸在高溫下（840～1150 ℃），裂解為SO2 和水蒸氣，爐氣經(jīng)廢熱鍋爐換熱后，進(jìn)入凈化工段。
廢酸裂解爐內(nèi)包括N2、SO2、O2、一些固態(tài)和氣態(tài)的有害雜質(zhì)，固體雜質(zhì)在冷卻塔和洗滌塔中被稀硫酸洗滌而除去，氣態(tài)雜質(zhì)相繼在冷卻塔、洗滌塔、間冷器、電除霧器中被除去。
采用濃硫酸洗滌爐氣，通過干燥脫水方法，除去爐氣中的水分。工業(yè)上用濃硫酸來吸收SO3，98.3%（質(zhì)量比）濃硫酸對SO3吸收率最高，可達(dá)99.9% 以上，濃硫酸繼續(xù)吸收SO3生成復(fù)合硫酸，遇水分解為兩個硫酸分子。
借助釩催化劑（觸媒），接觸法生產(chǎn)硫酸，使SO2在400～600℃下，氧化為SO3，本反應(yīng)可逆，為保證較高轉(zhuǎn)化率和防止催化劑損壞，爐氣要采用換熱，冷激，兩次轉(zhuǎn)化，兩次吸收等工藝方法，使其SO2完成最終氧化反應(yīng)，以保證總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中廢酸處理費用偏高，設(shè)備投資大，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題，本發(fā)明提供一種納米陶瓷超濾處理烷基化廢酸的裝置及工藝。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種納米陶瓷超濾處理烷基化廢酸的裝置，該裝置設(shè)有循環(huán)泵、洗液儲罐、打料泵、納米陶瓷超濾系統(tǒng)、廢酸儲罐、稀酸罐及提濃有機物罐，所述廢酸儲罐通過導(dǎo)管經(jīng)打料泵與納米陶瓷超濾系統(tǒng)連接，洗液儲罐通過導(dǎo)管經(jīng)循環(huán)泵與納米陶瓷超濾系統(tǒng)連接，稀酸罐和提濃有機物罐分別通過導(dǎo)管與納米陶瓷超濾系統(tǒng)連接，洗液儲罐、廢酸儲罐、稀酸罐及提濃有機物罐與納米陶瓷超濾系統(tǒng)之間均設(shè)有控制閥。
所述納米陶瓷超濾系統(tǒng)由一級納米陶瓷超濾系統(tǒng)、二級納米陶瓷超濾系統(tǒng)和三級納米陶瓷超濾系統(tǒng)組成。
所述一級納米陶瓷超濾系統(tǒng)、二級納米陶瓷超濾系統(tǒng)和三級納米陶瓷超濾系統(tǒng)串聯(lián)連接。
所述納米陶瓷超濾系統(tǒng)所用陶瓷超濾膜的膜孔徑50 nm。
一種利用如上所述的裝置處理烷基化廢酸的方法，廢酸經(jīng)打料泵，從廢酸儲罐打入納米陶瓷超濾系統(tǒng)，提濃后的液體進(jìn)入提濃有機物罐；所述納米陶瓷超濾系統(tǒng)在常溫條件下過濾，過濾壓力為0.3 MPa；采用循環(huán)泵強化納米陶瓷超濾系統(tǒng)中陶瓷管內(nèi)的湍流，增強過濾效果，當(dāng)過濾系統(tǒng)壓力超過0.35 MPa時，將切洗液儲罐與納米陶瓷超濾系統(tǒng)連通，換為洗滌管線，異辛烷作為清洗液，洗滌陶瓷管內(nèi)壁，把附著物溶解在清洗液中，洗滌30 min后，切換回原管路，恢復(fù)原處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明提供的納米陶瓷超濾處理烷基化廢酸的裝置，確保了整個系統(tǒng)的最優(yōu)化控制，廢酸中烷基化有機烴保留率高，能耗低，廢酸處理成本降低很多；本發(fā)明初步解除硫酸烷基化斯特拉科工藝技術(shù)的廢硫酸系列問題的技術(shù)瓶頸，可以有效提取廢硫酸中異辛烷、碳五、聚合物、硫酸酯等組份，進(jìn)行綜合利用和深加工，提高了裝置的整體綜合效益；本發(fā)明為環(huán)境友好型的技術(shù)改革方案，為硫酸烷基化工藝技術(shù)的廢酸資源化處理，提供了一條新方法。
附圖說明
圖1 本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖標(biāo)記：1、循環(huán)泵，2、洗液儲罐，3、打料泵，4、一級納米陶瓷超濾系統(tǒng)，5、二級納米陶瓷超濾系統(tǒng)，6、三級納米陶瓷超濾系統(tǒng)，7、廢酸儲罐，8、稀酸罐，9、提濃有機物罐。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。
如圖所示：一種納米陶瓷超濾處理烷基化廢酸的裝置，該裝置設(shè)有循環(huán)泵1、洗液儲罐2、打料泵3、納米陶瓷超濾系統(tǒng)、廢酸儲罐7、稀酸罐8及提濃有機物罐9，所述廢酸儲罐7通過導(dǎo)管經(jīng)打料泵3與納米陶瓷超濾系統(tǒng)連接，洗液儲罐2通過導(dǎo)管經(jīng)循環(huán)泵1與納米陶瓷超濾系統(tǒng)連接，稀酸罐8和提濃有機物罐9分別通過導(dǎo)管與納米陶瓷超濾系統(tǒng)連接，洗液儲罐2、廢酸儲罐7、稀酸罐8及提濃有機物罐9與納米陶瓷超濾系統(tǒng)之間均設(shè)有控制閥；所述納米陶瓷超濾系統(tǒng)由一級納米陶瓷超濾系統(tǒng)4、二級納米陶瓷超濾系統(tǒng)5和三級納米陶瓷超濾系統(tǒng)6組成；所述一級納米陶瓷超濾系統(tǒng)4、二級納米陶瓷超濾系統(tǒng)5和三級納米陶瓷超濾系統(tǒng)6串聯(lián)連接；所述納米陶瓷超濾系統(tǒng)所用陶瓷超濾膜的膜孔徑50 nm。
廢酸經(jīng)打料泵3，從廢酸儲罐7打入一級納米陶瓷超濾系統(tǒng)4，然后提濃液依次進(jìn)入二級納米陶瓷超濾系統(tǒng)5，三級納米陶瓷超濾系統(tǒng)6串聯(lián)，經(jīng)過三級提濃后的液體進(jìn)入提濃有機物罐9。
一級納米陶瓷超濾系統(tǒng)4，二級納米陶瓷超濾系統(tǒng)5，三級納米陶瓷超濾系統(tǒng)6串聯(lián)的稀酸，依靠重力作用，進(jìn)入廢酸儲罐7。通過循環(huán)泵1強化廢酸液的湍流和循環(huán)，增強超濾效率和速度。
超濾一定周期后，由于陶瓷管內(nèi)壁附著物太多太厚，嚴(yán)重影響過濾效果。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過0.35 MPa，通過切換洗滌管路，利用循環(huán)泵1，把清洗液異辛烷打入管路，清洗陶瓷管內(nèi)壁約30 min，然后重新調(diào)整閥門，切換回原來超濾系統(tǒng)，繼續(xù)完成廢酸有機物提濃的工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。
廢酸有機物再進(jìn)行分離或深加工，物料充分利用，節(jié)能環(huán)保，確保裝置的利潤最大化。
硫酸法烷基化生產(chǎn)12萬噸/年異辛烷, 消耗碳四原料量16萬噸/年，轉(zhuǎn)化率約0.80，酸耗 88～110，產(chǎn)廢酸2.10萬噸/年由于加氫精制沒有開，直接導(dǎo)致廢硫酸量偏大，其中每噸廢酸液化氣含量0.01～0.015噸，年回收量210(315)噸，單價4000.00元/噸; 每噸廢酸含烷基化有機烴量：0.02～0.03噸，年回收量210(315)噸，單價4500.00元/噸。原廢硫酸處理工藝, 費用400.00元/噸。(設(shè)備折舊，利率和基建費用沒有計算)
襯聚四氟乙烯酸泵 2臺 22W7.00萬元; 納米陶瓷系統(tǒng)50.00萬; 控制系統(tǒng)30.00萬; 管路不銹鋼及其附件25.00萬; 4儲罐 12.00萬元。
清洗液異辛烷價格5200.0元/噸，消耗量 1000噸 520.00萬元
廢酸產(chǎn)量2.1萬噸/年，處理費用400.00元/噸
節(jié)省費用=2.1×10000×400=8400000=840.00萬元
廢酸夾帶液化氣 210×4000.00=84.00萬元
廢酸夾帶烷基化有機烴 420×4500.00=189.00萬元
2臺泵電耗 10.00萬元 其它費用 20.00萬元
年利潤= 840+84+189-520-7-50-30-25-12-10-20=439.00 (萬元)
合計 每年增收439.00萬元
本發(fā)明采用納米陶瓷超濾處理烷基化廢酸設(shè)備，如南京艾宇琦膜科技有限公司陶瓷超濾膜，最佳超濾條件：常溫過濾條件下，膜孔徑50 nm，壓力0.3 MPa，廢硫酸中聚合物、硫酸酯的保留率大于92.5%。本發(fā)明初步解除硫酸烷基化斯特拉科工藝技術(shù)的廢硫酸系列問題的技術(shù)瓶頸，可以有效提取廢硫酸中異辛烷、碳五、聚合物、硫酸酯等組份，進(jìn)行綜合利用和深加工，提高了裝置的整體綜合效益。
本發(fā)明采用循環(huán)泵強化陶瓷管內(nèi)的湍流，增強過濾效果，當(dāng)過濾壓力超過0.35 MPa，切換為洗滌管線，異辛烷作為清洗液，洗滌陶瓷管內(nèi)壁，把附著物溶解在洗滌液中，30 min后，切換回原管路，恢復(fù)原處理系統(tǒng)。
本發(fā)明采用DCS集散控制技術(shù)，確保了整個系統(tǒng)的最優(yōu)化控制，廢酸中烷基化有機烴保留率高，能耗低，廢酸處理成本降低很多，因此本發(fā)明為環(huán)境友好型的技術(shù)改革方案，為硫酸烷基化工藝技術(shù)的廢酸資源化處理，提供了一個新方法。