一种炼油碱渣酸化反应装置及其酸化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保废水处理领域，具体涉及一种带消泡和防堵塞功能的炼油碱渣酸化反应装置及其酸化方法。
【背景技术】
[0002]在炼油厂油品碱洗精制过程中，会产生含高浓度污染物的碱性废液称为碱渣，其C0D、硫化物和酚的排放量占炼油厂此类污染物排放量的40%~50%以上。这些碱渣废液，如果直接排放，会严重污染环境，并且严重腐蚀设备。近些年来，随着国家环保法规、标准日趋完备和严格，以及人们对改善环境质量的呼声越来越高，碱渣处理越来越受到重视。
[0003]目前，普遍使用的碱渣处理方法主要为中和法、生化法和湿式氧化法等，其中中和法一般采用浓硫酸、二氧化硫等酸性物质作为酸化试剂对碱渣进行酸化处理，降低碱渣碱度，去除碱渣废水中大部分的硫化物，并回收石油酸，此方法工艺较为简单，装置投资低，废水处理效果明显，因此中和碱渣处理是一个普遍处理过程。然而，一方面，在实际的碱渣酸化处理过程中，由于碱渣中含有大量的易发泡物质，并且酸碱反应放出大量的热有助于泡沫的生成，大量泡沫的存在不利于散热，阻碍了酸碱反应的进行，而且会造成拦液泛塔现象，使得排出的尾气中含有大量的碱渣，影响装置的稳定运行。
[0004]CN201110313313.9公开了一种液态烃碱渣废液的综合处理方法，CN201110313306.9公开了一种高硫含量高COD碱渣废液的综合处理方法，其酸化过程均采用S02/N2作为酸化试剂对碱渣进行酸化，不仅使碱渣得到充分温和的酸化，而且加入的N 2可作为吹脱气将酸化反应产生的大量H2S气体快速吹脱出来，同时加快酸碱反应的放热速率，使酸化反应控制在一个相对平稳的温度。然而，为了进一步加大气液返混程度和散热速率，缩短酸化时间，需要加大酸化气或吹脱气的气量。由于碱渣中含有大量易发泡物质，增大气量和增强气液的返混程度均会造成大量气泡的产生，造成酸化反应器中的拦液泛塔现象，使得排出的尾气中含有大量的碱渣。因此，在保证酸化过程中气量充足的基础上，消除大量的气泡是酸化处理工艺得以实现的现实问题。
[0005]在消泡工程中，一般主要有两种消泡方式，一种为化学消泡，即添加消泡剂消泡，另一种为物理消泡，即使用机械消泡器，或者两种消泡方式并用。添加消泡剂是目前广泛使用的一种方法，它是通过在物料中加入一定量适合的消泡剂，改变了物料表面张力，减少或抑制了发泡，从而达到消泡目的。消泡剂价格昂贵，使用消泡剂不仅耗费资金，而且会影响产品的性能或污染产品，这种方法成本高效率低。使用机械消泡器能排除对产品的污染。目前在污水处理、液压油、制浆造纸、食品等行业中，大多会用到物理消泡器。老式的消泡器一般配有搅拌器、电机等组成，多使用消泡浆或高速旋转的压缩腔将泡沫击碎，一般都需要很大功率才能起到较好的消泡效果。而在实际生产过程中，这种消泡器的消泡效率较低，所以逐渐被淘汰。简单易行、能耗低、效果好的消泡器才是企业提高生产效率的最佳选择。CN102442708A公开了一种废水处理的消泡器，无论气泡的性质和状态及层叠状况如何都能够有效的消泡。CN102410285A介绍了一种能够防止大流量液压油回到油箱时产生气泡，减少油液污染的超大流量回油消泡器。CN200620095219.5、CN202054838U分别公开了 “一种飞碟式离心消泡器”和“一种消泡装置”运用于发酵工业，其运行负荷小，消泡效率高。这些消泡器比老式消泡器消泡方式简单，消泡效率高。但是，这些消泡器结构较为复杂，制造困难，投资高。而且，由于现有消泡器的局限性，只能应用于较少的领域。
[0006]另一方面，酸碱中和反应产生大量的盐，由于酸化过程产生大量热，使碱渣废液温度升高，这些盐可以完全溶解在碱渣中，但是在后续处理过程中，由于温度下降会使酸化后碱渣中的盐大量析出，从而堵塞管道和后续装置，严重影响碱渣处理装置的稳定运行。现有炼油碱渣酸化工艺，一般向酸化后的含盐废水中加入大量水，使盐在常温下不析出，从而保证了装置的平稳运行，但是此工艺加大了污水处理量，增加了污水厂的负荷，没有根本上解决问题。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供了一种带消泡和防堵塞功能的炼油碱渣酸化反应装置及其酸化方法。本发明在保证充足气量的同时，能够快速、高效的消除气泡，避免了液泛和气液夹带现象的产生，同时彻底解决了碱渣酸化处理后导致的装置和管道堵塞问题，提高了酸化反应运行的连续性和稳定性。与现有技术相比，本发明具有装置结构简单，酸化效率高，消泡效果好，防止装置和管道堵塞等特点。
[0008]本发明炼油碱渣酸化反应装置包括酸化反应塔和冷凝塔，酸化反应塔体底部设有管式气体分布器，冷凝塔体表面设置冷凝装置，其中两个塔体分别由上部连通管和下部连通管密封连通，从而在两个塔体之间形成一个气升式外循环反应通道；所述管式气体分布器为自吸式管式气体分布器，其下端连接有中空轴，中空轴下端连接有电机，可以使中空轴和管式气体分布器转动，而气体输入管路保持静止，中空轴与气体输入管路间通过一个密封腔连接；所述塔体外围设置吸泡管，吸泡管一端与酸化反应塔塔壁密封连接，另一端与气体输入管路密封相连，当酸化反应塔内有气泡产生时，在自吸式管式气体分布器的作用下，气泡从反应器上端经由吸泡管和气体输入管道返回酸化反应塔中。
[0009]所述酸化反应塔和冷凝塔的高径比为8~20，优选为10~18 ;所述上部连通管和下部连通管的直径为酸化反应塔径的0.2-1.2倍，优选为0.5-0.8。所述上部连通管优选与水平角度呈5~70°与两塔连接，优选为30~50°，冷凝塔连通口低于反应塔连通口；所述下部连通管与水平角度呈5~70°与两塔连接，冷凝塔连通口高于反应塔连通口 ；进一步，下部连通管与冷凝塔连接口处设置过滤器，防止冷凝液中析出的盐回流到酸化反应塔中。
[0010]所述酸化反应塔可以采用常规使用的柱形塔，优选采用上端内径大于下段内径的柱形塔(反应塔塔径为下段塔体的内径，下同)，吸泡管入口与上端内径较大的塔壁相连接；更优选采用上端设置成锥形的反应塔，吸泡管与上端锥形塔壁的锥面相连接。酸化反应塔顶端设置尾气排放管路，高于上部连通管处设置酸化试剂输入管路，下端设置碱渣输入管路，低于酸化试剂输入管路高于上部连通管的塔壁上设置切油管路，具体高度根据炼油碱渣含油量确定。塔底管式气体分布器与气体输入管路相连。
[0011]所述管式气体分布器为一两端封口的管式结构，封口处均勾分布大小均一的小孔，孔径为2~20mm。管式气体分布器中点垂直连接中空轴且与中空轴内部联通，直径小于酸化反应器塔体直径，与塔体同轴。
[0012]所述吸泡管均匀分布在塔体外围，原则上吸泡管越多消泡效果越好，吸泡管总的截面积应不大于气体输入管路的截面积；吸泡管上设置切断阀。
[0013]所述冷凝塔低于下部连通管的塔底设置成塔釜形式，塔釜直径为冷凝塔直径的1~3倍，塔釜底端优选设置成锥形，并在釜底设置排放管道，管道上设置开关阀。
[0014]本发明的另一目的还在于提供一种采用上述酸化反应装置的炼油碱渣的酸化方法，首先向上述酸化反应装置中注入碱渣，控制碱渣液面高度高于上部连通管高度；然后通入酸化试剂和吹脱气进行酸化，打开电机，电机带动管式气体分布器进行高速旋转，当转速高于临界吸气转速时，气体经过进气管道自吸入管式气体分布器，再通过管式气体分布器进入酸化反应塔内，随着酸化反应的进行会产生大量气泡，当气泡淹没吸泡管进口时，由于吸泡管与高速旋转的管式气体分布器相连通，在消泡管入口形成负压导致吸泡管入口周围的泡沫被吸入到吸泡管内，并通过吸泡管并入进气管路，最终重新回到酸化反应塔中；同时将冷凝塔中碱渣温度维持在0~20°C ;随着酸化反应的进行，在反应塔和冷凝塔之间形成密度差，使得碱渣在两塔之间形成外循环流动，即碱渣通过上部连通管从反应塔流向冷凝塔，反应生成的盐在冷凝塔中析出，冷凝后的碱渣通过下部连通管回流至反应塔中。
[0015]所述冷凝塔冷凝后析出的盐由于重力的作用，沉积到冷凝塔塔釜，当冷凝塔塔釜中盐累积到一定量后，将塔釜底端的开关阀打开，将析出的盐排出。
[0016]所述炼油碱渣是催化汽油、催化柴油碱洗精制过程产生的高含硫高COD碱渣废液，或者是催化汽油碱渣、催化柴油碱渣、液态烃碱渣等的混合碱渣废液。所述酸化试剂可以采用液体酸化试剂如硫酸，也可以采用气体酸化试剂如含SOjP /或C