用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及烷基化廢酸處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]烷基化油是一種重要的汽油添加組分，其主要由以異辛烷為主的CS異構(gòu)烷烴構(gòu)成。隨著近年來國家汽油標準的不斷升級，烷基化油的添加比例不斷提升，預(yù)計我國烷基化油市場需求量將從2013年的185萬噸提高到2018年的750萬噸。
[0003]目前，我國烷基化產(chǎn)能總計258萬噸，且隨著地方煉油廠不斷投資建設(shè)烷基化裝置，這一數(shù)字在不斷增長。但現(xiàn)有的烷基化裝置存在廢酸處理比較困難的問題，其中的部分裝置處于被迫停工狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)一噸烷基化油，即會產(chǎn)生80-100kg的廢酸，廢酸中除含有85%左右的硫酸外，還含有5%左右成分復(fù)雜的聚合油類，5%左右的硫酸酯類以及5%左右的水等其他成分。廢硫酸呈深黑色，有惡臭氣味，且隨著存放時間的增加，油類在濃硫酸環(huán)境中不斷聚合或氧化，使得處理非常困難，對環(huán)境造成嚴重污染威脅。
[0004]目前，烷基化廢酸處理的主要方法為熱裂解再生法，通過熱裂解過程將硫酸分解為二氧化硫，二氧化硫與氧氣在催化劑的作用下生成三氧化硫，進而通過吸收法制備濃硫酸。該法可將廢硫酸完全再生為商業(yè)級的新硫酸，但是投資比較大，回收成本高。目前處于研究過程中的透析擴散法，氧化法，萃取法等，也因為技術(shù)難度大，處理費用高，產(chǎn)生二次污染等原因未能大面積推廣。利用廢硫酸制備硫酸銨化肥法在早期有所探索，可以將廢硫酸轉(zhuǎn)換為硫酸銨作為化肥出售，將析出的有機物聚合油作為燃料油，解決環(huán)保問題的同時，每處理一噸廢硫酸，不但可以節(jié)省對外委托處理費用450元，還可產(chǎn)生產(chǎn)品利潤300元左右，環(huán)保和經(jīng)濟意義重大。但傳統(tǒng)設(shè)備需先將濃硫酸稀釋為稀硫酸，冷卻后再通入氨水進行反應(yīng)，設(shè)備無法連續(xù)操作;反應(yīng)中強放熱需要大量冷卻水處理;稀硫酸腐蝕性比較嚴重;反應(yīng)所得的硫酸銨溶液濃度很低，結(jié)晶過程耗能巨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的烷基化過程中廢硫酸處理困難的問題。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，由反應(yīng)器殼體，若干個內(nèi)構(gòu)件，若干個硫酸分布器，氨氣分布器，溶液出口，若干個氨水回流口和蒸汽米出口組成，若干個內(nèi)構(gòu)件上下間隔均勻設(shè)置于反應(yīng)器殼體內(nèi)部，每兩層內(nèi)構(gòu)件之間設(shè)置一個硫酸分布器，氨氣分布器設(shè)置在內(nèi)構(gòu)件底部空腔的下部，溶液出口位于反應(yīng)器殼體底部，氨水回流口位于反應(yīng)器殼體側(cè)壁，蒸汽采出口位于反應(yīng)器殼體的頂部。
[0007]上述內(nèi)構(gòu)件數(shù)量為正整數(shù)個，上下內(nèi)構(gòu)件之間放置硫酸分布器。
[0008]上述內(nèi)構(gòu)件的側(cè)壁下方變徑處設(shè)置一層導(dǎo)流孔。
[0009]上述硫酸分布器的垂直投影區(qū)域不超過塔體內(nèi)構(gòu)件的垂直投影區(qū)域。
[0010]上述氨氣分布器的垂直投影區(qū)域不超過塔體內(nèi)構(gòu)件的垂直投影區(qū)域。
[0011 ]上述氨水回流口數(shù)量為正整數(shù)個，其數(shù)量不超過內(nèi)構(gòu)件層數(shù)，每個氨水回流口的水平位置均在內(nèi)構(gòu)件上下側(cè)壁開口之間。
[0012]上述反應(yīng)器殼體內(nèi)可堆放散堆填料，散堆填料可為商業(yè)化散堆填料的任意一種。
[0013]本發(fā)明的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，工作原理為:連續(xù)生產(chǎn)過程中，反應(yīng)器內(nèi)為充滿硫酸銨溶液狀態(tài)。烷基化過程中產(chǎn)生的廢硫酸由硫酸分布器進入反應(yīng)器，經(jīng)分布器分布后向上噴出。循環(huán)氨水由氨水回流口進入反應(yīng)器。氨氣由氨氣分布器進入反應(yīng)器，經(jīng)分布器后分散為細小的氣泡。下層內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部的溶液混合氨氣后，其平均密度減小，內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的溶液含氨量很低，密度較大，在密度差的作用下，內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部的液體上升，而內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的液體下降。上升的液體在經(jīng)過硫酸分布器時與硫酸反應(yīng)，反應(yīng)放出大量的熱量，溶液部分氣化繼導(dǎo)致上層內(nèi)構(gòu)件內(nèi)的溶液密度繼續(xù)降低，繼續(xù)向上流動，而內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的溶液以及由氨水回流口進入的氨水向下流動。反應(yīng)熱使得部分溶液中的水和氨氣氣化，氣化后的水和氨氣經(jīng)蒸汽采出口流出，這部分蒸汽在其他工段進行熱量利用后，泠凝為氨水，經(jīng)氨水回流口返回至反應(yīng)器中。反應(yīng)生成的硫酸銨溶液沿內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的空間向下流動，部分溶液由于密度差的原因在內(nèi)構(gòu)件下部開槽處進入內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部，其余部分繼續(xù)向下流動直至塔底的溶液出口處采出。采出后的含有氨氣的硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后作為產(chǎn)品，蒸發(fā)結(jié)晶過程中產(chǎn)生的氨水經(jīng)氨水回流口重回反應(yīng)器中進行反應(yīng)。
[0014]本發(fā)明的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡單，制作及安裝便利;可連續(xù)化操作，解決了傳統(tǒng)工藝中只能間歇操作的問題;氨在反應(yīng)器中過量，保證了反應(yīng)器及后續(xù)工段的堿性環(huán)境，避免未反應(yīng)硫酸對后續(xù)設(shè)備的腐蝕;氨回流循環(huán)利用，也就是說反應(yīng)器中過量的氨是循環(huán)的，而由氨氣分布器進入系統(tǒng)的氨和硫酸的摩爾比是2:1，也就是正好可以反應(yīng)完的。在不增加氨氣消耗量的情況下，保證了系統(tǒng)內(nèi)的氨氣過量;在不引入其他氣體的情況下，反應(yīng)器中過量的氨氣保證了反應(yīng)器中的氣含率，保證了環(huán)流產(chǎn)生的動力，避免了使用其它氣體而產(chǎn)生的費用；反應(yīng)器內(nèi)環(huán)流流型保證了反應(yīng)在充分混合條件下進行，可以使反應(yīng)進行的更為完全;系統(tǒng)中采出的硫酸銨溶液一直處于近似飽和的狀態(tài)，可以減少后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶工段的能耗。
[0015]【附圖說明】:
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0016]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明裝置的流動狀態(tài)示意圖。
[0017]圖中I反應(yīng)器殼體、2內(nèi)構(gòu)件、3硫酸分布器、4氨氣分布器、5溶液出口，6氨水回流口、7蒸汽采出口。
[0018]【具體實施方式】:
如圖1和圖2所示，一種用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，由反應(yīng)器殼體I，上下兩層內(nèi)構(gòu)件2，硫酸分布器3，氨氣分布器4，溶液出口 5，氨水回流口6和蒸汽采出口 7組成，內(nèi)構(gòu)件2上下間隔均勻設(shè)置于反應(yīng)器殼體內(nèi)部，硫酸分布器3設(shè)置在兩層內(nèi)構(gòu)件2之間，硫酸分布器3的垂直投影區(qū)域不超過塔體內(nèi)構(gòu)件2的垂直投影區(qū)域，內(nèi)構(gòu)件的側(cè)壁下方變徑處設(shè)置一層導(dǎo)流孔，氨氣分布器4設(shè)置在內(nèi)構(gòu)件2底部空腔的下部，氨氣分布器4的垂直投影區(qū)域不超過塔體內(nèi)構(gòu)件2的垂直投影區(qū)域，溶液出口 5位于反應(yīng)器殼體I底部，氨水回流口 4位于反應(yīng)器殼體側(cè)壁，蒸汽采出口 7位于反應(yīng)器殼體I的頂部，反應(yīng)器殼體內(nèi)可堆放散堆填料，散堆填料可為商業(yè)化散堆填料的任意一種。
[0019]本發(fā)明的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，工作原理為:連續(xù)生產(chǎn)過程中，反應(yīng)器內(nèi)為充滿硫酸銨溶液狀態(tài)。烷基化過程中產(chǎn)生的廢硫酸由硫酸分布器進入反應(yīng)器，經(jīng)分布器分布后向上噴出。循環(huán)氨水由氨水回流口進入反應(yīng)器。氨氣由氨氣分布器進入反應(yīng)器，經(jīng)分布器后分散為細小的氣泡。下層內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部的溶液混合氨氣后，其平均密度減小，內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的溶液含氨量很低，密度較大，在密度差的作用下，內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部的液體上升，而內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的液體下降。上升的液體在經(jīng)過硫酸分布器時與硫酸反應(yīng)，反應(yīng)放出大量的熱量，溶液部分氣化繼導(dǎo)致上層內(nèi)構(gòu)件內(nèi)的溶液密度繼續(xù)降低，繼續(xù)向上流動，而內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的溶液以及由氨水回流口進入的氨水向下流動。反應(yīng)熱使得部分溶液中的水和氨氣氣化，氣化后的水和氨氣經(jīng)蒸汽采出口流出，這部分蒸汽在其他工段進行熱量利用后，泠凝為氨水，經(jīng)氨水回流口返回至反應(yīng)器中。反應(yīng)生成的硫酸銨溶液沿內(nèi)構(gòu)件與反應(yīng)器殼體之間的空間向下流動，部分溶液由于密度差的原因在內(nèi)構(gòu)件下部開槽處進入內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部，其余部分繼續(xù)向下流動直至塔底的溶液出口處采出。采出后的含有氨氣的硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后作為產(chǎn)品，蒸發(fā)結(jié)晶過程中產(chǎn)生的氨水經(jīng)氨水回流口重回反應(yīng)器中進行反應(yīng)。
【主權(quán)項】
1.一種用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，其特征是由反應(yīng)器殼體，若干個內(nèi)構(gòu)件，若干個硫酸分布器，氨氣分布器，溶液出口，若干個氨水回流口和蒸汽米出口組成，若干個內(nèi)構(gòu)件上下間隔均勻設(shè)置于反應(yīng)器殼體內(nèi)部，每兩層內(nèi)構(gòu)件之間設(shè)置一個硫酸分布器，氨氣分布器設(shè)置在內(nèi)構(gòu)件底部空腔的下部，溶液出口位于反應(yīng)器殼體底部，氨水回流口位于反應(yīng)器殼體側(cè)壁，蒸汽采出口位于反應(yīng)器殼體的頂部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，其特征是內(nèi)構(gòu)件數(shù)量為正整數(shù)個，上下內(nèi)構(gòu)件之間放置硫酸分布器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，其特征是內(nèi)構(gòu)件的側(cè)壁下方變徑處設(shè)置一層導(dǎo)流孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，其特征是硫酸分布器的垂直投影區(qū)域不超過塔體內(nèi)構(gòu)件的垂直投影區(qū)域。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，其特征是氨氣分布器的垂直投影區(qū)域不超過塔體內(nèi)構(gòu)件的垂直投影區(qū)域。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，其特征是氨水回流口數(shù)量為正整數(shù)個，其數(shù)量不超過內(nèi)構(gòu)件層數(shù)，每個氨水回流口的水平位置均在內(nèi)構(gòu)件上下側(cè)壁開口之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)器殼體內(nèi)可堆放散堆填料。
【專利摘要】用于烷基化廢酸處理的氨回流法環(huán)流反應(yīng)器，由反應(yīng)器殼體，若干個內(nèi)構(gòu)件，若干個硫酸分布器，氨氣分布器，溶液出口，若干個氨水回流口和蒸汽采出口組成，若干個內(nèi)構(gòu)件上下間隔均勻設(shè)置于反應(yīng)器殼體內(nèi)部，每兩層內(nèi)構(gòu)件之間設(shè)置一個硫酸分布器，氨氣分布器設(shè)置在內(nèi)構(gòu)件底部空腔的下部，溶液出口位于反應(yīng)器殼體底部，氨水回流口位于反應(yīng)器殼體側(cè)壁，蒸汽采出口位于反應(yīng)器殼體的頂部。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作及安裝便利，可連續(xù)化操作，可避免未反應(yīng)硫酸對后續(xù)設(shè)備的腐蝕；反應(yīng)器中過量的氨氣保證了反應(yīng)器中的氣含率，保證了環(huán)流產(chǎn)生的動力，避免了使用其它氣體而產(chǎn)生的費用，反應(yīng)更加完全，降低了后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶工段的能耗。
【IPC分類】C01C1/242
【公開號】CN105460957
【申請?zhí)枴緾N201510968656
【發(fā)明人】鄭擁軍, 劉賢成, 高志文, 王明剛, 及曉軍, 王亞君, 付洪剩
【申請人】河北新啟元能源技術(shù)開發(fā)股份有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月22日