废硫酸高温裂解技术分析

废硫酸高温裂解技术分析

刘凯  徐东红  王世刚

新疆圣雄能源股份有限公司氯碱厂 新疆维吾尔自治区  吐鲁番市838100

摘要：随着社会经济和科技的不断发展，我国的工业化进程不断推进，但同时也造成了较为严重的污染物排放，对生态环境造成了严重破坏。对工业生产中产生的污染废弃物进行处理十分重要。本文将围绕着废硫酸高温裂解技术展开研究，对废硫酸干法处理技术的原理进行简单分析，对废硫酸裂解的影响因素做出探讨，分析烷基化废硫酸处理当中面临的问题，并进一步为废酸裂解的工艺改进提出建议，以期促进废硫酸处理工作高效进行，助力工业发展。

关键词：废硫酸；高温裂解；技术分析

引言

如今，我国正处于关键性的转型阶段，要转变发展方式，实现各产业的转型升级，就必须发挥科技的力量、创新的力量，同时还要重视节能环保。工业是我国经济重要的支柱，对于国家发展和人民生活都有着重要的意义，我们要认识到工业的重要性，同样也要认识到其对于环境和生态的破坏性。废硫酸是常见的工业生产过程的废弃物，其处理起来较为复杂，容易受到多种因素干扰，研究废硫酸高温裂解技术有助于提升废硫酸处理的效率和质量。

1.废硫酸干法处理技术

这种干法技术的工艺流程有：裂解，烟气净化，转化以及吸收等工序，烷基化的废硫酸进入裂解炉，遇到高温条件开始裂解，生成的烟气成分包括二氧化硫，水以及氧气等，烟气经过余热锅炉时，热量被回收后再排放到净化装置。烟气从余热锅炉出来后到达电除雾器以及洗涤器被净化，内含的水汽被清除殆尽，形成二氧化硫烟气由转化工序进行转化。二氧化硫在转化装置中遇到催化剂，在其作用力下变成三氧化硫后到达第一吸收塔，出来后到达第二吸收塔，由此开始吸收工序。吸收工序负责全部吸纳第一第二吸收塔过来的三氧化硫，实现了高效转化硫酸的过程，裂解炉在负压条件下运行，很少出现堵塞故障，因此基本上无须停车检修，因此设备得以在长期没有负面影响的条件下能够保持安全稳定。孟莫克工艺所用二氧化硫催化剂为专用类型，促进烟气高效转化，而干法再生工艺因其流程特点又叫二转二吸工艺，这种工艺有很长的流程，需要涉及到很多设备，能耗非常高。但是它无须高昂的成本投资，可以高效转化，它的主要设备是裂解炉，而特有的喷嘴能把废硫酸进行喷雾雾化，在一些地方的废硫酸处理中已经达到了工业化量产标准。较之湿法工艺，干法工艺所用的设备数量更多，但是它的优势就在于所用设备构造简单，成本低廉；而湿法工艺虽然设备数量不及干法工艺，这方面投资不多，但是它的流程执行所用催化剂价格极其昂贵，而且对温度控制要求极严，所以目前国内在进行废硫酸处理中还是以干法工艺为主。

2.影响废酸裂解的因素及改进

完成加压的废酸经由喷嘴喷入裂解炉，热能来源是混合了空气和天然气的气体燃料燃烧而来，废酸遇到高温加热产生裂解，得到水以及二氧化硫，这种包含二氧化硫的裂解气到达余热锅炉后开始净化。废酸裂解过程的化学反应大多是热分解以及热化学反应。制酸工艺中的接触法，要求裂解炉达到摄氏1100到1150度的高温条件，进而得到二氧化硫，氧气，水以及三氧化硫，参与化学反应的炉内物料包括废酸，空气以及燃料气。影响裂解炉完成化学反应的包括多种因素，①废酸的成分和浓度。废酸因为浓度过低，需要消耗更多空气以及燃料气，客观上降低了二氧化硫的浓度；②三氧化硫是炉内反应的中间产物，温度条件导致它的低效不完全裂解，有引发结焦堵塞的风险；③出口的炉气组分直接取决于空气以及燃料气的温度和用量；④硫的控制主要受到炉气中三氧化硫和水的含量，以及炉内多余氧气的含量，如果成品汽油含有超量硫成分，就产生劣质汽油；⑤废酸再生过程，水是必定会有的产物，整个工艺流程期间必须气化这些水分，但是需要大量能耗；⑥废酸可能含有部分有机物，这些杂质可起到燃料作用，在硫酸温度及浓度的动态变化过程中，有机物的分子结构也会变，导致分子量加大，燃烧更加困难；⑦废酸含有多种类型的无机盐，反应过程会生成对应的硫酸盐以及硫化物，可能会融化在炉内成为堵塞故障因素，也可能凝结为酸露，导致设备被腐蚀。工业生产中已经发生过低含硫，高含水，低炉温引发的褐色成品酸的失败案例。

2.1.工业！生产问题

目前国家正在大力提倡环境保护，一定程度上制约了废酸烷基化走向工业化量产的进程。尤其是近年来国家就石油生产出台了严格的环保制度，废酸的烷基化处理变成了工业化量产的关键环节，实际运作过程还存在很多瓶颈问题；①废酸在低温环境中会特别黏，因而不易流动，还要投入时间和人力物力成本进行管道疏浚，后续的废酸补充作业难度也很高；②如果换热器管道发生结垢问题，就会拉低它的换热效率，导致饱和水掺杂在炉气内到达干燥塔，最终的成品可能达不到标准二氧化硫浓度；③管道腐蚀。管道内产生冷凝的炉气进而生成稀酸，会腐蚀二氧化硫的风机回流管；④裂解炉连接主燃烧器的部位容易烧穿。是因为火焰燃烧的高温对此处形成灼伤，抑或强制风冷时快速冷却引发耐火砖开裂；⑤裂解炉长期运行容易发生结焦或者爆管问题，原因在于废酸未能充分雾化，或者炉温不达标，都可导致不完全裂解；⑥堵塞空气预热器或者余热锅炉。积碳是堵塞诱因，还原过程也会因为生成硫磺而堵塞；⑦副产品给设备运行造成不利影响，以某化工厂为例，在进行废酸裂解期间换热器内壁有酸性副产品生成。

低温环境废酸太黏，工业生产期间常用做法是管道进行电伴热，或者通过循环泵促进废酸均匀混合；管道腐蚀处理。结合腐蚀成因改进管道技术，或者人工清理积灰，减少稀酸生成；结焦爆管处理。提前废酸雾化率，废酸一级过滤后再处理，促进出口炉气过剩氧气含量等促进废酸完全裂解；空气预热器或者余热锅炉堵塞处理。尽可能保障出口炉气温度条件达到大于等于摄氏1050度，同时空气含量要严格控制，防止炉内有还原气氛生成；副产品处理。提前处理裂解原料，保证不含磷酸化合物或者氯化合物，换热管内壁要保持及时更换。同时，工业生产期间要密切关注硫酸的市场价格。废酸裂解处理设施置备，前期需要投入高昂资金，这种成本投资是大量中小型企业不能承受之重，如果达不到合格硫酸足够多的回收量，中小企业很难获得良好的经济效益。

2.2.改进废酸裂解工艺

①燃料中加入硫磺起到辅助作用。当前液化石油气以及天然气是裂解废酸的主要燃料，加入硫磺就可减少天然气用量，工艺成本可以得到压缩，而且有利于制酸系统优化完善热量平衡，企业经济因此受益；②以富氧为助燃空气。烷基化处理设施一些富氧用于发挥驰放气的作用，它们到达裂解炉可以有效促进炉内升温和加速反应，可收到很好的经济效益；③废酸进行集中处理。废酸裂解工艺涉及很多设备，前期需要投入巨额资金，因此成本非常高昂，所以如果小型炼油厂要尝试开展废酸烷基化裂解，会背负很大资金负担，还须研究工业园区集中式环保处理，改进运行模式。

结束语

综上所述，工业生产过程中难免会产生一些废弃物，废硫酸就是其中之一，其对于环境和生态有着严重的破坏，处理废硫酸十分重要。而当前废硫酸的处理工艺以干法为主，废硫酸在裂解过程中会发生一系列化学反应，容易受到多种因素影响，尤其烷基化废硫酸的处理对烷基化工业发展造成了阻碍。对此，相关企业可以采取硫磺作为辅助燃料，采用富氧作为助燃空气，集中处理废酸，对废硫酸裂解进行改进，此外，还要不断加强对此技术的研究，其提升废硫酸处理水平。

参考文献

[1]李存福,刘利德,俞莅军,等.清净工序烷基化废硫酸高温裂解生产硫酸工艺运行总结[C]//第35届全国聚氯乙烯行业技术年会暨“恒兴杯”论文交流会.0.

[2]李存福,刘利德,俞莅军,等.烷基化废硫酸高温裂解生产硫酸工艺运行总结[J].聚氯乙烯,2013(7):3.

[3]胡新兵."SNEI干法"废硫酸再生技术的工业应用[J].硫磷设计与粉体工程,2020(3):5.