一种含有机物废硫酸的处理系统及其处理方法和用途技术方案

本发明专利技术提供了一种含有机物废硫酸的处理系统及其处理方法和用途，所述处理系统包括混合反应器、一级煅烧炉、二级煅烧炉、烟气换热器、喷涂塔、烟气净化系统和产物处理系统。所述处理方法为：将含有机物废硫酸与生石灰粉反应，制得硫酸钙；将制得的硫酸钙进行二次煅烧，二次煅烧后的硫酸钙与激发剂溶液充分接触进行喷涂改性并降温后经后续处理得到改性无水石膏；二次煅烧过程中产生的烟气经换热后进行净化处理排出。本发明专利技术通过生石灰与废硫酸的合成反应，经高温分解，改性及粉碎等步骤获得无水石膏，实现含有机物高浓度废硫酸的资源化，是一个典型的环境友好的清洁工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废弃物资源化的环保
，涉及一种含有机物废硫酸的处理系统及其处理方法和用途。
技术介绍
现今，众多化工工艺过程中都采用浓硫酸作为催化剂或脱水剂。在此过程中，硫酸变成“使用过的酸”-废酸，即酸浓度降低的同时硫酸也被污染。在少数情况下，这些废酸可被安全地处理或用于其他工艺；但通常情况下，废酸必须再生变成杂质含量相对较少和浓度较高的硫酸，并在主工艺装置中重复使用。这些工艺装置包括提高汽油辛烷值的烷基化装置、硫酸法乙炔净化装置、生产出炸药和农药的硝化装置，以及丙烯腈-AN和甲基丙烯酸甲酯-MMA装置等。在电石法生产乙炔过程中，电石水解反应产生的粗乙炔气一般用清净技术除去其中的硫、磷等有害杂质，使用浓硫酸作为清净乙炔的介质，运行稳定，操作弹性大，脱除粗乙炔气中的硫、磷彻底，因此得到了广泛的应用；但是每生产1吨PVC需要质量浓度98wt％酸25kg，最终形成大量的质量浓度为80～90wt％的废酸。而炼油工业的烷基化工艺中每生产1t烷基化油就要产生80～100kg质量浓度约为90wt％的废硫酸。乙炔净化废酸和烷基化废酸均粘度较大，极为浑浊，性质不稳定，散发特殊性臭味，很难处理，给生态环境带来严重污染。其成分除硫酸外，还含有质量百分数为10％的有机物(聚合油)和水分，成分复杂，回收利用十分困难。现有废酸处理主要分为以下几类：废硫酸再生、废硫酸浓缩、废硫酸净化、中和处理及废硫酸资源化。(1)废硫酸再生废硫酸再生一般是将废硫酸分解成二氧化硫和水蒸汽，经适当净化后，将二氧化硫氧化成三氧化硫，从而制得商业级硫酸。目前，这个方法是处理烷基化废酸的主流工艺，也是巴斯夫公司开发烷基化技术的配套技术。但是，废硫酸再生存在着成本过高的问题，其中每处理一吨烷基化废酸需要的成本达到900元以上，为新鲜硫酸价格的2倍，并且装置投资大，企业投资动力不足。(2)废硫酸浓缩废硫酸浓缩主要包括浸没燃烧浓缩、鼓式浓缩、真空浓缩和锅式浓缩等。CN 104555948A公开了一中废酸蒸汽浓缩工艺，该工艺先将废酸通过固液分离器，再向分离后的废酸中加入硫化剂，在将废酸输入结晶釜中处理，将处理后的废酸经预热后输入一级浓缩加热器和二级浓缩加热器中，从而能将废酸浓度浓缩至75％-80％。此类技术能耗极高，设备腐蚀大，并且含有的有机物不能很好的处理，限制了此类技术的发展。(3)废硫酸净化废硫酸净化主要包括浓缩结晶、渗析和反渗透、气提、热分解和完全燃烧等方法。CN 102951617A公开了一种废硫酸的净化处理系统及方法，利用由废硫酸槽、硫酸换热器、汽提塔和成品酸储槽构成的净化处理系统，将空气加热后，与废硫酸直接接触，充分换热使其温度达150～200℃，对废硫酸进行汽提处理，使废硫酸中的全部挥发性有机杂质、大部分可溶性有机杂质、部分低聚物被吹出，其余部分聚合状态的有机杂质则生成少部分碳同时使聚合物分子量增大呈固态物分散于硫酸中，从而达到净化生产1,4丁二醇的过程中产生的废硫酸的目的。但此类技术流程长，设备复杂，投资庞大，对有机物的处理同样是此类技术的瓶颈。(4)中和处理为了节约成本，多数企业选择使用石灰乃至电石渣作为中和介质，将废酸中和成石膏，但反应过程放出大量的废气的同时，副产的石膏含有大量有机杂质，不加处理，从液体污染物变为固体污染物，未能根本解决问题。(5)废硫酸资源化将废酸作为原料生产肥料不失为一条可行之路，既解决了污染问题，同时又能获得有价值的产品。例如可以生产硫酸铵、过磷酸钙和硫酸镁等。但是，此类技术同样需要面对的问题是有机物的处理问题，任由有机物进入肥料，同样对土壤产生污染，成为此类技术推广所面对的技术难题。例如利用废硫酸生产硫酸镁的生产工艺，在加入轻烧氧化镁过程中释放出大量的有机物废气，现场操作的工人无法承受。获得的硫酸镁可以作为产品销售，但是销售的也是不合格产品，一旦问题爆发，企业将承担巨大的环保风险。
技术实现思路
针对现有废酸处理领域存在的成本高，对设备腐蚀大，所含有机物无法得到有效处理，产生大量废气等问题，本专利技术提供了一种含有机物废硫酸的处理系统及其处理方法和用途。本专利技术利用废酸与生石灰进行反应，通过二次煅烧和喷涂处理，在彻底解决废酸中有机物污染的同时，获得具有经济价值的改性无水石膏。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种含有机物废硫酸的处理系统，所述处理系统包括混合反应器、一级煅烧炉、二级煅烧炉、烟气换热器、喷涂塔、烟气净化系统和产物处理系统；其中，混合反应器的物料出口依次与一级煅烧炉的物料入口和二级煅烧炉
的物料入口相连，二级煅烧炉的物料出口与喷涂塔的底部物料入口相连，喷涂塔的物料出口与产物处理系统相连；混合反应器和一级煅烧炉的气体出口与二级煅烧炉的气体入口相连，二级煅烧炉的气体出口与烟气换热器的壳程入口相连，烟气换热器的壳程出口与烟气净化系统相连，烟气换热器的管程出口与二级煅烧炉的气体入口相连。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述烟气净化系统包括吸收塔、吸收泵和烟气引风机；烟气换热器的壳程出口与吸收塔的气体入口相连，吸收塔的气体出口经烟气引风机连接至放空管线，吸收塔的液体出口经吸收泵与吸收塔的液体入口相连。优选地，所述产物处理系统包括中间槽、输送风机、粉碎机和抽风机；所述喷涂塔的物料出口与中间槽的物料入口相连，中间槽的顶部出口经输送风机连接至放空管线，中间槽的底部出口与粉碎机的入口相连，粉碎机的气体出口经抽风机连接至放空管线。作为本专利技术优选的技术方案，所述处理系统包括石灰输送机，石灰输送机与混合反应器的固体入口相连。优选地，所述石灰输送机为具有计量功能的螺旋输送机。优选地，所述处理系统包括废酸计量罐，废酸计量罐与混合反应器的液体入口相连。优选地，所述处理系统包括激发剂溶液罐和激发剂输送泵，激发剂溶液罐经激发剂输送泵与喷涂塔的顶部液体喷头相连。优选地，所述激发剂输送泵为离心泵、往复泵、旋转泵或旋涡泵中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：离心泵和往复泵的组合，旋转泵和旋涡泵的组合，离心泵、往复泵和旋转泵的组合，离心泵、往复泵、旋转泵和旋涡泵的组合等。作为本专利技术优选的技术方案，所述一级煅烧炉为回转煅烧炉。优选地，所述二级煅烧炉为回转煅烧炉。优选地，所述中间槽顶部有除尘器，所述除尘器为布袋除尘器。优选地，所述粉碎机内部含有除尘器，所述除尘器为布袋除尘器。上述含有机物废硫酸的处理系统的处理方法为：生石灰经螺旋输送机送入混合反应器，与来自废酸计量罐的废硫酸在混合反应器中进行反应生成硫酸钙，反应后的硫酸钙依次送入一级煅烧炉和二级煅烧炉进行煅烧，煅烧后的硫酸钙送入喷涂塔底部物料入口，来自激发剂溶液罐的激发剂溶液经激发剂输送泵送入喷涂塔顶部液体喷头，激发剂溶液在喷涂塔中形成微小液滴与从喷涂塔底部进入的硫酸钙逆流接触进行喷涂改性，喷涂改性后的硫酸钙经中间槽进入粉碎机进行粉碎得到无水改性硫酸钙，中间槽中的气体经输送风机送入管线，粉碎机中的气体经抽风机送入放空管线。混合反应器反应过程中产生的气体和一级煅烧炉产生的气体送入二级煅烧炉中，二级煅烧炉产生的气体进入烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有机物废硫酸的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括混合反应器(3)、一级煅烧炉(4)、二级煅烧炉(5)、烟气换热器(6)、喷涂塔(12)、烟气净化系统和产物处理系统；其中，混合反应器(3)的物料出口依次与一级煅烧炉(4)的物料入口和二级煅烧炉(5)的物料入口相连，二级煅烧炉(5)的物料出口与喷涂塔(12)的底部物料入口相连，喷涂塔(12)的物料出口与产物处理系统相连；混合反应器(3)和一级煅烧炉(4)的气体出口与二级煅烧炉(5)的气体入口相连，二级煅烧炉(5)的气体出口与烟气换热器(6)的壳程入口相连，烟气换热器(6)的壳程出口与烟气净化系统相连，烟气换热器(6)的管程出口与二级煅烧炉(5)的气体入口相连。

【技术特征摘要】
1.一种含有机物废硫酸的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括混合反应器(3)、一级煅烧炉(4)、二级煅烧炉(5)、烟气换热器(6)、喷涂塔(12)、烟气净化系统和产物处理系统；其中，混合反应器(3)的物料出口依次与一级煅烧炉(4)的物料入口和二级煅烧炉(5)的物料入口相连，二级煅烧炉(5)的物料出口与喷涂塔(12)的底部物料入口相连，喷涂塔(12)的物料出口与产物处理系统相连；混合反应器(3)和一级煅烧炉(4)的气体出口与二级煅烧炉(5)的气体入口相连，二级煅烧炉(5)的气体出口与烟气换热器(6)的壳程入口相连，烟气换热器(6)的壳程出口与烟气净化系统相连，烟气换热器(6)的管程出口与二级煅烧炉(5)的气体入口相连。2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述烟气净化系统包括吸收塔(7)、吸收泵(8)和烟气引风机(9)；烟气换热器(6)的壳程出口与吸收塔(7)的气体入口相连，吸收塔(7)的气体出口经烟气引风机(9)连接至放空管线，吸收塔(7)的液体出口经吸收泵(8)与吸收塔(7)的液体入口相连；优选地，所述产物处理系统包括中间槽(13)、输送风机(14)、粉碎机(15)和抽风机(16)；所述喷涂塔(12)的物料出口与中间槽(13)的物料入口相连，中间槽(13)的顶部出口经输送风机(14)连接至放空管线，中间槽(13)的底部出口与粉碎机(15)的入口相连，粉碎机(15)的气体出口经抽风机(16)连接至放空管线。3.根据权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括石灰输送机(1)，石灰输送机(1)与混合反应器(3)的固体入口相连；优选地，所述石灰输送机(1)为具有计量功能的螺旋输送机；优选地，所述处理系统包括废酸计量罐(2)，废酸计量罐(2)与混合反应器(3)的液体入口相连；优选地，所述处理系统包括激发剂溶液罐(10)和激发剂输送泵(11)，激发剂溶液罐(10)经激发剂输送泵(11)与喷涂塔(12)的顶部液体喷头相连；优选地，所述激发剂输送泵(11)为离心泵、往复泵、旋转泵或旋涡泵中任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的处理系统，其特征在于，所述一级煅烧炉(4)为回转煅烧炉；优选地，所述二级煅烧炉(5)为回转煅烧炉；优选地，所述中间槽(13)顶部有除尘器，所述除尘器为布袋除尘器；优选地，所述粉碎机(15)内部含有除尘器，所述除尘器为布袋除尘器。5.一种含有机物废硫酸的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：(1)将含有机物废硫酸与生石灰粉反应，制得硫酸钙；(2)将制得的硫酸钙进行二次煅烧，二次煅烧后的硫酸钙与激发剂溶液充分接触进行喷涂改性并降温后，经后续处理得到改性无水石膏；二次煅烧过程中产生的烟气经换热后进行净化处理排出。6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述含有机物废硫酸中硫酸的质量浓度为50～90wt％，COD的质量浓度为10000～150000mg/L；优选地，步骤(1)所述含有机物废硫酸的温度为20～50℃；优选地，步骤(1)所述生石灰粉中CaO的质量百分比含量≥90wt％，生石
\t灰粉的细度＞100目；优选地，步骤(1)所述含有机物废硫酸中的硫酸与生石灰粉中CaO的摩尔比为1:(1～1.3)，进一步优选为1:1；优选地，步骤(1)所述反应温度为150～200℃，进一步优选为160～180℃；优选地，步骤(1)所述反应时间为30～60min，进一步优选为40～50min；优选地，步骤(1)所述含有机物废硫酸与生石灰粉的反应在混合反应器(3)中进行。7.根据权利要求5或6所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述的二次煅烧包括一级煅烧和二级煅烧；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，王云山，安学斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11