一种烷基化废硫酸制硫酸镁方法和装置与流程

本发明涉及废硫酸制硫酸镁装置技术领域，尤其涉及一种烷基化废硫酸制硫酸镁方法和装置。

背景技术：

目前随着社会的发展，我国是制酸大国，年产硫酸1亿吨，同时我国也是用酸大国，在使用硫酸过程中利用率都不能达到100％，不能完全利用的部分酸中有大部分变为废硫酸，据中国危废处理行业报道我国年产废酸量达到了750万吨；目前废酸的处理方式有4种：1)利用石灰水进行中和处理，2)采用石墨或钽材、高硅铸铁材质为蒸发器进行浓缩，3)在生产过程中再利用，如利用废酸生产副产品(化肥)或产品套用，4)通过高温裂解、掺烧等实现硫资源循环利用；但是这些处理方式成本都较高，而且各行业不同废酸含量不同，有的废酸中多含有盐、有的废酸中含有高浓度的有机物等杂质，其中特别是对于有高浓度有机物废酸没有特别好的方法；

由于我国氧化镁、菱镁石等镁资源较为丰富，硫酸镁应用广泛，市场需求量大，而生产硫酸镁对硫酸含量要求不高，完全可以采用40％以上的废硫酸生产，目前市场上也有通过烷基化废硫酸制备硫酸镁的方法来处理废硫酸，但处理过程需要加入各种催化剂等，反应过程较为复杂，而且容易产生残留物，导致硫酸镁产品精度不高；并且氧化镁的利用率不高，回收较为困难，造成资源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是提供对有高浓度有机物废酸处理效果好不易产生残留物的的一种烷基化废硫酸制硫酸镁装置和方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种烷基化废硫酸制硫酸镁方法：

步骤1：物料混合：氧化镁料仓内的氧化镁通过皮带秤计量后打入管式反应器；废酸液储罐内的废酸通过泵打入硫酸计量槽，再通过硫酸计量槽计量后打入管式反应器；氧化镁与废酸在管式反应器内反应后得到反应物进入混合器内进一步充分反应；

步骤2：高温煅烧：形成的反应物通过风冷绞笼送入焙烧炉内燃烧，控制炉子温度为800℃，使反应物中的有机物碳化除去；

步骤3：一次冷却并除尘：从焙烧炉和燃烧室出来的无水硫酸镁经过风冷绞笼降温后进入第一料仓，在第一料仓内继续降温，焙烧炉内的粉尘则由一级旋风除尘器吸入；

步骤4：二次冷却并除尘：在第一料仓内的无水硫酸镁经过水冷绞笼后进入第二料仓，降温后进入第一自动包装机打包送出系统，第一料仓内的粉尘由二级旋风除尘器吸入；

步骤5：尾气处理：第二料仓中的废气通过第一布袋除尘器收集后由第二风机打入第一余热交换器内，在第一余热交换器内通过第三风机引入系统外的冷空气，对废气进行热量回收，废气降温后进入尾气吸收塔，通过尾气吸收塔吸收后得到硫酸镁溶液。

优选的，步骤3中的一级旋风除尘器和步骤4中的二级旋风除尘器内的热气通过第二风机打入第一余热交换器内进行换热；第一余热交换器内废气换热后形成的新鲜高温空气进入焙烧炉。

优选的，步骤1中管式反应器内的氧化镁与废酸液在反应下产生的高温气体由气体吸收器收集后，最后通过第四风机打入焙烧炉。

优选的，步骤1：溶解混合：步骤5的硫酸镁溶液和步骤2中焙烧炉内残留的无水硫酸镁均流入溶解罐，溶解罐再通入母液混合后进入缓冲罐；步骤2：过滤：缓冲罐内的硫酸镁溶液通过进料泵打入压滤机内过滤，使固体颗粒排出；过滤后的硫酸镁溶液进入滤液缓冲罐；步骤3：结晶：滤液缓冲罐内的硫酸镁溶液通过过滤泵打入冷却釜组进行自然结晶；步骤4：离心：在冷却釜组内冷却后的硫酸镁晶浆通过离心机进行离心；其中没有结晶的硫酸镁液体则被送入母液罐，母液罐中的母液通过母液泵打入溶解罐，循环使用；步骤5：一次干燥并除尘：离心后的硫酸镁固体通过固体传送器送入流化床进行第一次干燥；其中流化床内的粉尘依次通过旋风分离器、第五风机、第二布袋除尘器后排入气体排空烟囱；步骤6：二次干燥并打包：硫酸镁固体在流化床上干燥后送入冷却炉内进行二次干燥后进入第二自动包装机，由第二自动包装机打包后送出系统。

本发明提供一种烷基化废硫酸制硫酸镁装置，包括氧化镁料仓和废酸储液罐；所述氧化镁料仓和废酸储液罐均与无水硫酸镁制备系统连接；所述无水硫酸镁制备系统包括依次连接的管式反应器、混合器、风冷绞笼、焙烧炉、燃烧室、第一风机、第一料仓、水冷绞笼、第二料仓和第一自动包装机；所述第二料仓上还设置有除尘过滤装置；所述除尘过滤装置包括依次连接的第一布袋除尘器、第二风机、第一余热交换器、尾气吸收塔；所述第一余热交换器还连接有第三风机；所述第一余热交换器与焙烧炉连接；所述风冷绞笼与焙烧炉之间设置有一级旋风除尘器，该一级旋风除尘器与第二风机连接；所述第一料仓上设置有二级旋风除尘器，该二级旋风除尘器与第二风机连接；所述废酸液储罐与管式反应器之间设置有硫酸计量槽；所述氧化镁料仓与管式反应器之间设置有皮带秤；所述硫酸计量槽与管式反应器之间设有气体吸收器；硫酸计量槽与焙烧炉通过第四风机连接。

优选的，所述尾气吸收塔还连接有溶解罐；所述溶解罐连接有七水硫酸镁制备系统，该七水硫酸镁制备系统包括依次连接的缓冲罐、进料泵、压滤机、滤液缓冲罐、滤液泵、冷却釜组、离心机、固体传送器、流化床、冷却器和第二自动包装机；所述离心机还连接有母液罐，母液罐通过母液泵与溶解罐连接；所述第一余热交换器与焙烧炉连接；所述流化床上连接有旋风分离器，该旋风分离器通过第五风机与第二布袋除尘器连接，第二布袋除尘器与气体排空烟囱连接。

本发明提供一种烷基化废硫酸制硫酸镁方法和装置是将带高浓度有机物的烷基化废硫酸通过与氧化镁、菱镁石等含镁矿石进行固态反应,由于两者不在溶质中反应，不产生废水，反应除去废酸中的硫酸同时生成硫酸镁，通过高温煅烧将反应物中有机物除去，通过净化、除尘、吸收对尾气的处理生产出优质无水硫酸镁，其中通过物料、尾气的换热将热量充分的利用以降低能耗的方法，在生产出优质的无水硫酸镁同时将废酸变废为宝的工艺。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

其中：图1为本发明结构示意图；

图2为本发明七水硫酸镁系统结构示意图；

附图中，1为氧化镁料仓，2为废酸储液罐，3为管式反应器，4为混合器，5为风冷绞笼，6为焙烧炉，7为燃烧室，8为第一风机，9为第一料仓，10为水冷绞笼，11为第二料仓，12为第一自动包装机，13为第一布袋除尘器，14为第二风机，15为第一余热交换器，16为尾气吸收塔，17为第三风机，18为一级旋风除尘器，19为二级旋风除尘器，20为硫酸计量槽，21为皮带秤，22为气体吸收塔，23为第四风机，24为溶解罐，26为缓冲罐，27为进料泵，28为压滤机，29为滤液缓冲罐，30为滤液泵，31为冷却釜，32为离心机，33为固体传送器，34为流化床，35为冷却器，36为第二自动包装机，37为母液罐，38为母液泵，39为旋风分离器，40为第五风机，41为第二布袋除尘器，42为气体排空烟囱，43为自来水罐，45为第二余热交换器，46为第六风机。

具体实施方式

实施例1

参见图1所示，步骤1：物料混合：氧化镁料仓内的氧化镁通过皮带秤计量后打入管式反应器；废酸液储罐内的废酸通过泵打入硫酸计量槽，再通过硫酸计量槽计量后打入管式反应器；氧化镁与废酸在管式反应器内反应后得到反应物进入混合器内进一步充分反应；步骤2：高温煅烧：形成的反应物通过风冷绞笼送入焙烧炉内燃烧，控制炉子温度为800℃，使反应物中的有机物碳化除去；步骤3：一次冷却并除尘：从焙烧炉和燃烧室出来的无水硫酸镁经过风冷绞笼降温后进入第一料仓，在第一料仓内继续降温，焙烧炉内的粉尘则由一级旋风除尘器吸入；步骤4：二次冷却并除尘：在第一料仓内的无水硫酸镁经过水冷绞笼后进入第二料仓，降温后进入第一自动包装机打包送出系统，第一料仓内的粉尘由二级旋风除尘器吸入；步骤5：尾气处理：第二料仓中的废气通过第一布袋除尘器收集后由第二风机打入第一余热交换器内，在第一余热交换器内通过第三风机引入系统外的冷空气，对废气进行热量回收，废气降温后进入尾气吸收塔，通过尾气吸收塔吸收后得到硫酸镁溶液。

氧化镁和废硫酸分别计量后，打入管式反应器，得到的反应物进入锥形混合器，进一步充分反应后得到的反应物进入焙烧炉燃烧，炉子控制的燃烧温度为800℃，使有机物充分碳化后去除；从炉子出来的无水硫酸镁先经过风冷绞笼降温，进入第一料仓，上面接第二旋风分离器，然后经过水冷绞笼后进入第二料仓，上面接第一布袋除尘器，降温后进入第一自动包装机打包送出系统；经过第二旋风分离器和第一布袋除尘器的热风通过第四风机经过余热换热器进行热量回收，废气降温后进入尾气吸收塔，尾气吸收塔里加入氧化镁和自来水，吸收后得到硫酸镁溶液；由于从焙烧炉出来的物料温度较高，采用风冷绞笼可以直接接触物料，传热系数高，采用其他方式冷却容易导致设备变形，并且风冷绞笼配合第一风机大大增强了冷却效果；由于从第一料仓出来的物料采用水冷绞笼，水冷绞笼的传热效率高，且价钱便宜，降低生产成本。

实施例2

在实施例1的基础上，步骤3中的一级旋风除尘器和步骤4中的二级旋风除尘器内的热气通过第二风机打入第一余热交换器内进行换热；第一余热交换器内废气换热后形成的新鲜高温空气进入焙烧炉。

由于一级旋风除尘器和二级旋风除尘器内的热气由第二风机打入第一余热交换器内进行换热，在第一余热交换器内换热后形成的一部分新鲜空气可进入焙烧炉作为补充空气，可以减少热源的消耗，提高利用率。

实施例3

在实施例1的基础上，步骤1中管式反应器内的氧化镁与废酸液在反应下产生的高温气体由气体吸收器收集后，最后通过第四风机打入焙烧炉。

由于氧化镁与废硫酸反应时会产生大量的热，这个热气通过气体吸收器收集后由第四风机打入焙烧炉，形成循环使用，避免资源的浪费。

实施例5，

在实施例1的基础上溶解混合：步骤5的硫酸镁溶液和步骤2中焙烧炉内残留的无水硫酸镁均流入溶解罐，溶解罐再通入母液混合后进入缓冲罐；过滤：缓冲罐内的硫酸镁溶液通过进料泵打入压滤机内过滤，使固体颗粒排出；过滤后的硫酸镁溶液进入滤液缓冲罐；结晶：滤液缓冲罐内的硫酸镁溶液通过过滤泵打入冷却釜组进行自然结晶；离心：在冷却釜组内冷却后的硫酸镁晶浆通过离心机进行离心；其中没有结晶的硫酸镁液体则被送入母液罐，母液罐中的母液通过母液泵打入溶解罐，循环使用；一次干燥并除尘：离心后的硫酸镁固体通过固体传送器送入流化床进行第一次干燥；其中流化床内的粉尘依次通过旋风分离器、第五风机、第二布袋除尘器后排入气体排空烟囱；二次干燥并打包：硫酸镁固体在流化床上干燥后送入冷却炉内进行二次干燥后进入第二自动包装机，由第二自动包装机打包后送出系统。

氧化镁和废硫酸分别计量后，打入管式反应器，得到的固体产物进入锥形混合器，进一步充分反应，得到的气体产物进入焙烧炉燃烧，充分反应后的硫酸镁进入焙烧炉燃烧，炉子控制的燃烧温度为800℃，使有机物充分碳化；从炉子出来的无水硫酸镁先经过第一风机降温，进入第一料仓，上面接第二旋风分离器，然后经过水冷绞笼后进入第二料仓，上面接第一布袋除尘器，降温后进入第一自动包装机；经过第二旋风分离器和第一布袋除尘器的热风通过第四风机经过余热换热器进行热量回收，废气降温后进入尾气吸收塔，尾气吸收塔里加入氧化镁和自来水，吸收后得到硫酸镁溶液；经过炉子燃烧后的无水硫酸镁，倒入溶解罐里面通入尾气吸收液和自来水，然后进入缓冲罐，通过进料泵打入压滤机，固体进入硅渣料仓，液体进入滤液缓冲罐，然后通过滤液泵打入冷却釜组，冷却后的晶浆通过离心机进行离心；离心后的固体通过计量称进入流化床进行干燥，然后通过冷却炉，在进入第二自动包装机。离心后的母液进入母液罐，通过母液循环泵打入溶解罐溶解硫酸镁；如此循环；在第一余热交换器内换热后的热风可以作为流化床的热源，减少加热。

一种烷基化废硫酸制无水硫酸镁装置，其特征在于，包括氧化镁料仓1和废酸储液罐2；所述氧化镁料仓和废酸储液罐均与无水硫酸镁制备系统连接；所述无水硫酸镁制备系统包括依次连接的管式反应器3、混合器4、风冷绞笼5、焙烧炉6、燃烧室7、第一风机8、第一料仓9、水冷绞笼10、第二料仓11和第一自动包装机12；所述第二料仓上还设置有除尘过滤装置；所述除尘过滤装置包括依次连接的第一布袋除尘器13、第二风机14、第一余热交换器15、尾气吸收塔16；所述第一余热交换器还连接有第三风机17；所述第一余热交换器与焙烧炉连接；所述风冷绞笼与焙烧炉之间设置有一级旋风除尘器18，该一级旋风除尘器与第二风机连接；所述第一料仓上设置有二级旋风除尘器19，该二级旋风除尘器与第二风机连接；所述废酸液储罐与管式反应器之间设置有硫酸计量槽20；所述氧化镁料仓与管式反应器之间设置有皮带秤21；所述硫酸计量槽与管式反应器之间设有气体吸收器22；硫酸计量槽与焙烧炉通过第四风机23连接。通过设置管式反应器，以便于氧化镁与废酸进行混合；通过设置混合器，使得氧化镁与废酸能够混合的更好，固液反应更充分；通过风冷绞笼，以便于将氧化镁与废酸充分单元后的硫酸镁送入焙烧炉和燃烧室内燃烧，以制备成无水硫酸镁，其中燃烧室能保证天然气充分燃烧，容易控制温度；通过设置第一风机和第一料仓，以将从炉子出来的无水硫酸镁先进行初步的降温；通过设置水冷绞笼，此处水冷绞笼可以采用水冷输送绞笼，以实现对无水硫酸镁再一次的降温最后送入第二料仓，通过第一自动包装机对成品无水硫酸镁产品包装后送出系统；通过第一布袋除尘器，以除去第二料仓内的粉尘，并通过第二风机和第一余热交换器将从第一布袋除尘器内流出的废气降温，使其达到符合排出的温度后排入尾气吸收塔，并排出系统；由于第一余热交换器与焙烧炉连接，在第一余热交换器内换热后的高温空气流入焙烧炉内提供热能，实现循环；通过设置一级旋风除尘器和二级旋风除尘器，以实现分离焙烧炉和第一料仓内的固体和气体；并且通过第二风机，以将一级旋风除尘器和二级旋风除尘器内的热气吸入第一余热交换器内进行换热；由于设置有硫酸计量槽和皮带秤，以便于对废酸液和氧化镁进行计量；通过设置气体吸收器和第四风机，收集烷基化硫酸在高温反应下产生的气体，第四风机就是牵引它们进入焙烧炉；当压力能够达到，第四风机不需要开启，废气就能自动进入焙烧炉，当压力达不到的时候需要开启第四风机。

优选的，所述尾气吸收塔内设有填料，该填料包括氧化镁和自来水。通过设置氧化镁和自来水，以将尾气的一部分转化为硫酸镁溶液。

优选的，所述尾气吸收塔还连接有溶解罐24；所述溶解罐连接有七水硫酸镁制备系统，该七水硫酸镁制备系统包括依次连接的缓冲罐26、进料泵27、压滤机28、滤液缓冲罐29、滤液泵30、冷却釜组、离心机32、固体传送器33、流化床34、冷却器35和第二自动包装机36；所述离心机还连接有母液罐37，母液罐通过母液泵38与溶解罐连接；所述流化床上连接有旋风分离器39，该旋风分离器通过第五风机40与第二布袋除尘器41连接，第二布袋除尘器与气体排空烟囱42连接。通过设置溶解罐，将便于将从尾气吸收塔流出的硫酸镁溶液倒入溶解罐内并在罐内通入自来水；通过设置缓冲罐和进料泵以将硫酸镁溶液打入压滤机内，通过设置压滤机以将硫酸镁溶液中所含的硅渣分离出来；通过设置滤液缓冲罐和滤液泵，以将在压滤机内进行过过滤的硫酸镁溶液打入冷却釜组内；通过设置冷却釜组，以便于将硫酸镁溶液冷却后结晶；通过设置离心机，以便于将从冷却釜组内流出的晶浆离心；通过设置流化床以实现对离心后的硫酸镁干燥；通过设置冷却器，以进行二次干燥；通过设置固体传送器以将七水硫酸镁送入第二自动包装机；由于第一余热交换器与焙烧炉连接，在第一余热交换器内换热后的高温空气流入焙烧炉内提供热能，实现循环；通过设置一级旋风除尘器和二级旋风除尘器，以实现分离焙烧炉和第一料仓内的固体和气体；并且通过第二风机，以将一级旋风除尘器和二级旋风除尘器内的热气吸入第一余热交换器内进行换热；由于设置有硫酸计量槽和皮带秤，以便于对废酸液和氧化镁进行计量；通过设置气体吸收器和第四风机，收集烷基化硫酸在高温反应下产生的气体，第四风机就是牵引它们进入焙烧炉；当压力能够达到，第四风机不需要开启，废气就能自动进入焙烧炉，当压力达不到的时候需要开启第四风机；通过设置旋风分离器，以吸收流化床上的粉尘，并通过第五风机和第二布袋除尘器，以将粉尘过滤后通过气体排空烟囱排出系统；通过对尾气中七水硫酸镁溶液的收集，再通过过滤去渣后结晶、离心、干燥、除尘生产出优质的七水硫酸镁，其中七水硫酸镁溶液的物料均来自无水硫酸镁车间，实现资源更高的利用率。

优选的，所述压滤机连接有自来水罐43。通过设置自来水罐，以便于对压滤机供水。

优选的，所述冷却釜组包括至少八个冷却釜31。通过设置八个冷却釜以保证系统的稳定运行。

优选的，所述旋风分离器与第二布袋除尘器排出的液体流入溶解罐。排出的硫酸镁溶液回流入溶解罐内，回收利用。

优选的，所述流化床上还连接有第二余热交换器45，该第二余热交换器上连接有第六风机46。由于一般化工厂的蒸汽温度都较高，在160度左右，直接通入流化床会导致七水硫酸镁失去结晶水；通过设置第二余热交换器和第六风机使得七水硫酸镁的干燥能够实现温度控制，不然容易失去结晶水。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。