一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)至少包括：消解反應(yīng)器、管道混合器、沉降分離裝置、稠厚器、污油脫水罐、漿液脫水裝置。通過(guò)該處理系統(tǒng)收集的酸溶油經(jīng)脫水后可與原油摻煉或作為燃料油出售；收集的金屬氫氧化物經(jīng)濃縮、脫水后可用作冶金或無(wú)機(jī)化工原料；在處理過(guò)程中分離的飽和含鹽水溶液循環(huán)回用于處理過(guò)程。采用本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)油類(lèi)資源與金屬資源的回收利用，而且整個(gè)處理過(guò)程無(wú)廢水及其他污染源排放，具有很強(qiáng)的生產(chǎn)實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，屬于冶金工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高使得清潔油品的需求量逐年上升。C4催化烷基化是生產(chǎn)清潔高辛烷值汽油調(diào)和組分(即烷基化油)的重要工藝過(guò)程。氫氟酸和濃硫酸是烷基化工藝的傳統(tǒng)工業(yè)催化劑，但其強(qiáng)腐蝕性造成對(duì)設(shè)備與操作員工的潛在安全隱患，并有較大產(chǎn)量的廢酸渣作為副產(chǎn)品生成。以硫酸法烷基化工藝為例，每生產(chǎn)I噸烷基化油會(huì)產(chǎn)生50_60kg的廢酸渣，該廢酸渣的主要成分是硫酸，這類(lèi)危險(xiǎn)固體廢棄物具有潛在的巨大環(huán)境隱患。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于該類(lèi)固體廢棄物一般選擇廢酸再生裝置進(jìn)行循環(huán)再利用，該廢酸再生裝置主要進(jìn)行廢硫酸裂解、冷卻和凈化、轉(zhuǎn)化、吸收制酸等復(fù)雜的處理過(guò)程，由于該裝置的使用條件非?？量?，能耗及設(shè)備投資極大，而且也會(huì)造成氣態(tài)污染物(S02、N0x)的排放，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益較差。故，清潔油品也迫切需要與之對(duì)應(yīng)的更為綠色、清潔的生產(chǎn)工藝。
[0003]離子液體作為一種新型化合物體系，已經(jīng)應(yīng)用于催化C4制備烷基化油以及烯烴聚合、Friedel-Crafts燒基化/?；裙に?另一方面，離子液體在產(chǎn)品質(zhì)量及收率、催化劑利用效率、操作安全性、環(huán)境友好性以及操作便利性等多方面表現(xiàn)出較傳統(tǒng)催化劑更為優(yōu)異的特性。但是，在利用離子液體催化過(guò)程中會(huì)副產(chǎn)少量固體廢物，以廢催化劑的形式排出。
[0004]氯招酸類(lèi)離子液體催化劑可應(yīng)用于C4燒基化、稀經(jīng)聚合、Friede I—Crafts燒基化、Friedel-Crafts酰基化等工藝。以氯招酸類(lèi)離子液體催化C4制備燒基化油工藝為例，每生產(chǎn)I噸烷基化油僅產(chǎn)生3-4kg的廢催化劑，這個(gè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于氫氟酸和濃硫酸法烷基化工藝。在氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑的主要成分中，部分是活性減弱的離子液體催化劑，但仍具有較強(qiáng)的酸性;部分是失活離子液體形成的鹽類(lèi);部分是烷基化過(guò)程中形成的酸溶油?？偟膩?lái)看，氯鋁酸類(lèi)廢催化劑是一類(lèi)高活性、高酸性、高含油以及高含鹽的危險(xiǎn)固體廢棄物，仍具有催化活性且酸性極強(qiáng)，無(wú)論是直接排放還是儲(chǔ)存都會(huì)造成巨大的安全隱患。對(duì)于這類(lèi)危險(xiǎn)固體廢棄物，必須對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處置。
[0005]另一方面，氯鋁酸類(lèi)離子液體催化劑的主要金屬成分是鋁，當(dāng)采用復(fù)合離子液體進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)，廢催化劑中還有可能含有銅、鐵、鋅、鈦或銀等金屬，資源再利用的價(jià)值較高;廢催化劑中還含有伴生自催化副反應(yīng)的酸溶油，如將其回收與原油摻煉或用作燃料油也是一種很好的出路。
[0006]由于離子液體催化在石油化工領(lǐng)域是新型工藝，而由此產(chǎn)生的副產(chǎn)物一離子液體廢催化劑也是本行業(yè)中新出現(xiàn)的一類(lèi)危險(xiǎn)固體廢棄物，現(xiàn)有的硫酸法烷基化工藝的廢酸再生工藝對(duì)于離子液體廢催化劑的處理并不適用，還沒(méi)有可行的處理方法。
[0007]因此如何針對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體催化劑進(jìn)行無(wú)害化處理，真正實(shí)現(xiàn)其資源化，進(jìn)而促進(jìn)清潔工藝的推廣應(yīng)用，是石油化工領(lǐng)域面臨的重大問(wèn)題?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，針對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑的組成特點(diǎn)，按照設(shè)定的處理工藝進(jìn)行排布設(shè)計(jì)，不僅能實(shí)現(xiàn)油類(lèi)資源與金屬資源被回收利用，而且也利于清潔工藝的推廣應(yīng)用。
[0009]本實(shí)用新型提供一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)至少包括:消解反應(yīng)器、管道混合器、沉降分離裝置、稠厚器、污油脫水罐、漿液脫水裝置，其中消解反應(yīng)器設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)料口和消解產(chǎn)物排放口 ；
[0010]管道混合器的進(jìn)料口通過(guò)輸送栗與消解反應(yīng)器的消解產(chǎn)物排放口連通，出料口通過(guò)輸送管路與沉降分離裝置的進(jìn)料口連通，該管道混合器上和/或消解反應(yīng)器與管道混合器連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口 ；
[0011]沉降分離裝置的下部設(shè)有絮體漿液排放口，并通過(guò)輸送栗與稠厚器的進(jìn)料口連通，上部設(shè)有酸溶油相排放口，并通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與污油脫水罐連通;污油脫水罐的污油排放口連通到污油儲(chǔ)罐，含油廢水排放口則通過(guò)管路連通至沉降分離裝置；
[0012]稠厚器分別設(shè)有濃縮漿液出口和上清液出口，濃縮漿液出口通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與漿液脫水裝置的進(jìn)口連通，上清液出口則通過(guò)管路分別連通到消解反應(yīng)器、堿液配制罐和助凝劑配制罐；
[0013]漿液脫水裝置與所述濃縮漿液出口連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口。
[0014]進(jìn)一步地，所述管道混合器與所述沉降分離裝置間還設(shè)置有至少一組旋流分離裝置，進(jìn)料口連通管道混合器，酸溶油排放口和絮體漿液排放口分別連通所述沉降分離裝置的進(jìn)料口，所述旋流分離裝置設(shè)于所述管道混合器與所述沉降分離裝置間的管路上或所述沉降分離裝置內(nèi)。
[0015]進(jìn)一步地，所述沉降分離罐還包括頂部設(shè)置的浮式自動(dòng)收油器，底部設(shè)置的自動(dòng)刮渣機(jī)。
[0016]進(jìn)一步地，還可以包括具有保溫功能的廢催化劑儲(chǔ)罐，其與消解反應(yīng)器的進(jìn)料口通過(guò)氟塑料輸送栗連通。
[0017]利用本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理，包括如下步驟:
[0018]將所述氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑與堿溶液進(jìn)行消解反應(yīng)，至體系為中性到弱堿性，得到由水相/酸溶油相/絮體組成的三相混合物；
[0019]使所述三相混合物與有機(jī)助凝劑充分混合并實(shí)施沉降分離，分別收取上層的酸溶油相和底層的絮體相；
[0020]將所述絮體相輸送至稠厚器中實(shí)施濃縮，形成含水率在50_60wt%的濃縮漿液，濃縮析出的水溶液一部分為消解-中和提供反應(yīng)介質(zhì)，一部分用于堿溶液和有機(jī)助凝劑配置；所述濃縮漿液在有機(jī)助凝劑作用下實(shí)施絮凝處理，經(jīng)脫水形成含水率20-30wt %的干化殘?jiān)?，而脫水后分離出的水溶液回送至所述稠厚器再次參與濃縮處理；
[0021]所述酸溶油相經(jīng)脫水處理得到含水率低于10^%的脫水污油，而排水則全部返回參與沉降分離。
[0022]進(jìn)一步地，所述消解-中和反應(yīng)是將所述氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑與強(qiáng)堿在飽和含鹽水溶液提供反應(yīng)介質(zhì)的體系中進(jìn)行，至體系中液相的pH基本穩(wěn)定在7.0-8.5，視為反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。
[0023]進(jìn)一步地，所述消解-中和反應(yīng)在全混流反應(yīng)器或環(huán)流反應(yīng)器中進(jìn)行。
[0024]進(jìn)一步地，所述沉降分離過(guò)程，保持體系溫度為30_100°C，沉降時(shí)間4-24小時(shí)。
[0025]進(jìn)一步地，所述沉降分離過(guò)程，保持體系溫度為40_50°C。
[0026]本實(shí)用新型的實(shí)施中也可以選擇旋液分離器提升沉降分離效率，具體地，所述沉降分離過(guò)程，可以使所述三相混合物與所述有機(jī)助凝劑充分混合后，先輸入旋液分離器進(jìn)行離心分離，然后實(shí)施沉降分離，分別收取上層的酸溶油相和底層的絮體相;物料的沉降時(shí)間為2-12小時(shí)。
[0027]進(jìn)一步地，所述有機(jī)助凝劑包括丙烯酰胺類(lèi)聚合物，其相對(duì)分子量為6百萬(wàn)-7百萬(wàn)，陽(yáng)離子度40-60 %。
[0028]進(jìn)一步地，所述沉降分離過(guò)程使用所述有機(jī)助凝劑的投加量為每立方米混合物加入1-1Og;對(duì)所述濃縮漿液再次絮凝過(guò)程使用所述有機(jī)助凝劑的投加量為每立方米濃縮漿液加入5-50g。
[0029]進(jìn)一步地，所述酸溶油相脫水處理得到脫水污油在污油脫水罐中進(jìn)行，所述處理過(guò)程將所述污油脫水罐保溫在40-60°C。
[0030]進(jìn)一步地，所述氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑來(lái)自利用氯鋁酸類(lèi)離子液體催化C4烴的烷基化反應(yīng)、利用氯鋁酸類(lèi)離子液體催化烯烴的聚合反應(yīng)、催化Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)或Friedel-Crafts?；磻?yīng)產(chǎn)生的廢催化劑。
[0031]本實(shí)用新型的對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，是針對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑的特性而提出的，使用“廢催化劑儲(chǔ)罐一消解-中和反應(yīng)器一沉降分離罐”工藝路線(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)對(duì)廢催化劑的無(wú)害化處理，并且為資源的分離創(chuàng)造有利條件，促進(jìn)后續(xù)資源化處理的進(jìn)行；“沉降分離罐一稠厚器一機(jī)械脫水設(shè)備”工藝路線(xiàn)能實(shí)現(xiàn)廢催化劑中金屬類(lèi)的資源化；“沉降分離罐一污油脫水罐”工藝路線(xiàn)能實(shí)現(xiàn)廢催化劑中酸溶油的資源化。
[0032]本實(shí)用新型提供的對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于針對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑的組成特性，首先消除廢催化劑的活性與酸性，降低危險(xiǎn)性;然后再回收廢催化劑中的金屬與油類(lèi)資源。
[0033]本實(shí)用新型提供的對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，整個(gè)處理過(guò)程近似于閉環(huán)操作，產(chǎn)品為具有較高附加值的金屬資源與油類(lèi)資源，有用的資源被比較徹底的回收，基本沒(méi)有廢液及其他污染物的排放;石油化工企業(yè)不會(huì)因?yàn)樾律想x子液體催化工藝裝置而增加帶來(lái)新的污染源排放以及污染物負(fù)荷增加，促進(jìn)了更清潔催化工藝的工業(yè)化推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為實(shí)施例中的對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)的示意圖；
[0035]圖2為實(shí)施例中的利用該處理系統(tǒng)對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的工藝
流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0036]參考圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例的一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)至少包括:消解反應(yīng)器、管道混合器、沉降分離裝置、稠厚器、污油脫水罐、漿液脫水裝置，其中消解反應(yīng)器設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)料口和消解產(chǎn)物排放口 ；
[0037]管道混合器的進(jìn)料口通過(guò)輸送栗與消解反應(yīng)器的消解產(chǎn)物排放口連通，出料口通過(guò)輸送管路與沉降分離裝置的進(jìn)料口連通，該管道混合器上和/或消解反應(yīng)器與管道混合器連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口 ；
[0038]沉降分離裝置的下部設(shè)有絮體漿液排放口，并通過(guò)輸送栗與稠厚器的進(jìn)料口連通，上部設(shè)有酸溶油相排放口，并通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與污油脫水罐連通;污油脫水罐的污油排放口連通到污油儲(chǔ)罐，含油廢水排放口則通過(guò)管路連通至沉降分離裝置；
[0039]稠厚器分別設(shè)有濃縮漿液出口和上清液出口，濃縮漿液出口通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與漿液脫水裝置的進(jìn)口連通，上清液出口則通過(guò)管路分別連通到消解反應(yīng)器、堿液配制罐和助凝劑配制罐；
[0040]漿液脫水裝置與所述濃縮漿液出口連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口。
[0041]優(yōu)選地，在上述的處理系統(tǒng)中，所述管道混合器與沉降分離裝置間還可以設(shè)置有至少一組旋流分離裝置，進(jìn)料口連通管道混合器，酸溶油排放口和絮體漿液排放口分別連通沉降分離裝置的進(jìn)料口，該旋流分離裝置設(shè)于管道混合器與沉降分離裝置間的管路上或沉降分離裝置內(nèi)。
[0042]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案，沉降分離罐還包括頂部設(shè)置的浮式自動(dòng)收油器，底部設(shè)置的自動(dòng)刮渣機(jī)。
[0043]進(jìn)一步地，在上述的處理系統(tǒng)中，還可以包括具有保溫功能的廢催化劑儲(chǔ)罐，其與消解反應(yīng)器的進(jìn)料口通過(guò)氟塑料輸送栗連通。
[0044]具體的實(shí)施例中，該處理系統(tǒng)包括:廢催化劑儲(chǔ)罐210、消解反應(yīng)器220、管道混合器240、沉降分離裝置230、稠厚器250和漿液脫水裝置260。在本實(shí)施例中首先使用了廢催化劑儲(chǔ)罐210將廢催化劑匯集，并進(jìn)行均質(zhì)均量，隨后再送往后續(xù)主流程進(jìn)行處理。廢催化劑儲(chǔ)罐應(yīng)作保溫處理，保溫溫度范圍為25-100°C，優(yōu)選的保溫溫度范圍為35-45°C。保溫處理既能利用廢催化劑的余熱，又能提供廢催化劑良好的流動(dòng)性。廢催化劑儲(chǔ)罐210通過(guò)氟塑料輸送栗連通消解反應(yīng)器220的進(jìn)料口 ；
[0045]消解反應(yīng)器220設(shè)有一個(gè)進(jìn)料口和消解產(chǎn)物排放口，消解反應(yīng)器220可以選擇全混流反應(yīng)器或環(huán)流反應(yīng)器；
[0046]管道混合器240的進(jìn)料口通過(guò)輸送栗與消解反應(yīng)器220的消解產(chǎn)物排放口連通，出料口通過(guò)輸送管路與沉降分離裝置230的進(jìn)料口連通，該管道混合器240上和/或消解反應(yīng)器220與管道混合器240連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口；
[0047]旋流分離裝置的進(jìn)料口連通管道混合器240，酸溶油排放口和絮體漿液排放口分別連通沉降分離裝置230的進(jìn)料口，該旋流分離裝置設(shè)于管道混合器240與沉降分離裝置230間的管路上或沉降分離裝置230內(nèi)；
[0048]沉降分離裝置230的下部設(shè)有絮體漿液排放口，并通過(guò)輸送栗與稠厚器250的進(jìn)料口連通，上部設(shè)有酸溶油相排放口，并通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與污油脫水罐連通;污油脫水罐的污油排放口連通到污油儲(chǔ)罐，含油廢水排放口則通過(guò)管路引至沉降分離裝置230;頂部還設(shè)置有浮式自動(dòng)收油器，底部設(shè)置有自動(dòng)刮渣機(jī)；
[0049]稠厚器250分別設(shè)有濃縮漿液出口和上清液出口，濃縮漿液出口通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與漿液脫水裝置260的進(jìn)口連通，上清液出口則通過(guò)管路分別連通到消解反應(yīng)器220、堿液配制罐和助凝劑配制罐；
[0050]漿液脫水裝置260與所述濃縮漿液出口連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口。
[0051]對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)近似于閉環(huán)操作，產(chǎn)品為具有較高附加值的金屬資源與油類(lèi)資源，基本沒(méi)有廢液及其他污染物的排放。
[0052]鑒于氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑苛刻的理化性質(zhì)，“廢催化劑儲(chǔ)罐一消解-中和反應(yīng)器一沉降分離罐”或“廢催化劑儲(chǔ)罐一消解-中和反應(yīng)器一旋液分離器+沉降分離罐”及其連接管道材質(zhì)均為碳鋼，玻璃鋼防腐處理。
[0053]在沉降分離過(guò)程中的分離出金屬氫氧化物漿液中的含油量極低，與飽和含鹽水溶液的分離比較容易，且與過(guò)濾介質(zhì)不易粘連，因此對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)中的機(jī)械脫水設(shè)備可以是帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)或離心脫水機(jī)。
[0054]以10萬(wàn)噸/年產(chǎn)量的離子液體催化烷基化裝置為例，采用復(fù)合的氯鋁酸類(lèi)離子液體催化C4生產(chǎn)高辛烷值烷基化油，該裝置每生產(chǎn)I噸烷基化油副產(chǎn)約4.5kg以氯鋁酸類(lèi)離子液體為主的廢催化劑，該復(fù)合氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑中的酸溶油含量為23wt%，銅/鋁咼子的含量為15wt%，pH值在I以下。
[0055]本處理系統(tǒng)對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的工作過(guò)程如下:離子液體催化C4烷基化裝置排放的氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑首先被匯集至廢催化劑儲(chǔ)罐210進(jìn)行均質(zhì)，廢催化劑儲(chǔ)罐210的出料經(jīng)氟塑料化工栗輸送至消解反應(yīng)器220，在消解反應(yīng)器220內(nèi)液相介質(zhì)中與水、強(qiáng)堿進(jìn)行充分的消解、中和反應(yīng)，廢催化劑失去催化活性，金屬氫氧化物絮體生成，強(qiáng)極性酸溶油析出。消解反應(yīng)器220內(nèi)的反應(yīng)混合物經(jīng)栗提升后，先與有機(jī)助凝劑在管道混合器240充分混合反應(yīng)，促進(jìn)金屬氫氧化物絮體與酸溶油滴的增大，再輸入沉降分離裝置230內(nèi)置的旋流分液器；酸溶油滴從旋液分離器的上部進(jìn)入沉降分離裝置230的上端;金屬氫氧化物絮體與水溶液從旋液分離器的底部進(jìn)入沉降分離裝置230的下端;再經(jīng)過(guò)6小時(shí)的重力沉降，金屬氫氧化物絮體沉降至罐底，而酸溶油則上浮至罐頂。沉降分離裝置230罐底的金屬氫氧化物絮體經(jīng)螺桿栗輸送至稠厚器250進(jìn)行濃縮，形成含水率在50-60wt %之間的金屬氫氧化物漿液;該漿液再經(jīng)過(guò)螺桿栗輸送，并與有機(jī)助凝劑充分混合后，送至漿液脫水裝置260進(jìn)行二次脫水，形成含水率在20-30wt %之間的干化金屬氫氧化物殘?jiān)?。沉降分離裝置230頂部的酸溶油經(jīng)收集后輸送至污油脫水罐脫水。漿液脫水裝置260濾出的飽和含鹽水溶液回送到稠厚器250進(jìn)行循環(huán)處理。稠厚器250的上清液部分回送至消解反應(yīng)器220，部分回用于配制強(qiáng)堿溶液，部分回用于配制有機(jī)助凝劑。污油脫水罐的罐底排水回送到沉降分離裝置230循環(huán)處理。
[0056]利用本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理，包括如下步驟:
[0057]將所述氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑與堿溶液進(jìn)行消解反應(yīng)，至體系為中性到弱堿性，得到由水相/酸溶油相/絮體組成的三相混合物；
[0058]使所述三相混合物與有機(jī)助凝劑充分混合并實(shí)施沉降分離，分別收取上層的酸溶油相和底層的絮體相；
[0059]將所述絮體相輸送至稠厚器中實(shí)施濃縮，形成含水率在50_60wt%的濃縮漿液，濃縮析出的水溶液一部分為消解-中和提供反應(yīng)介質(zhì)，一部分用于堿溶液和有機(jī)助凝劑配置；所述濃縮漿液在有機(jī)助凝劑作用下實(shí)施絮凝處理，經(jīng)脫水形成含水率20-30wt %的干化殘?jiān)?，而脫水后分離出的水溶液回送至稠厚器再次參與濃縮處理；
[0060]所述酸溶油相經(jīng)脫水處理得到含水率低于10^%的脫水污油，而排水則全部返回參與沉降分尚。
[0061]發(fā)明人的研究表明，由于氯鋁酸類(lèi)離子液體催化工藝產(chǎn)生的廢催化劑排放多為間歇式，而且這類(lèi)廢催化劑是一類(lèi)高活性、高酸性、高含油以及高含鹽的危險(xiǎn)固體廢棄物，因此在本實(shí)用新型中，對(duì)于這類(lèi)廢催化劑的無(wú)害化、資源化處理，首先消除其活性與酸性，降低危險(xiǎn)性;然后再回收金屬與油類(lèi)資源。
[0062]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案中，可以先將廢催化劑匯集至廢催化劑儲(chǔ)罐進(jìn)行均質(zhì)均量，隨后再送往后續(xù)主流程進(jìn)行處理。廢催化劑儲(chǔ)罐可以作保溫處理，保溫溫度范圍為25-100°C，優(yōu)選的保溫溫度范圍為35-45°C。保溫處理既能利用廢催化劑的余熱，又能提供廢催化劑良好的流動(dòng)性。
[0063]所述消解-中和反應(yīng)是將所述氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑與強(qiáng)堿在飽和含鹽水溶液提供反應(yīng)介質(zhì)的體系中進(jìn)行，至體系中液相的PH基本穩(wěn)定在7.0-8.5，視為反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。在上述的消解-中和反應(yīng)過(guò)程中，一方面是利用極性水分子與離子液體催化劑進(jìn)行水解反應(yīng)，徹底消除其催化活性；另一方面使得金屬離子進(jìn)入液相，與由堿所提供的0H—生成可沉降的金屬氫氧化物絮體;堿液具有的洗脫作用，還可以將酸溶油從廢催化劑中解離形成可分離的油滴。在消解-中和反應(yīng)結(jié)束后液相的溫度會(huì)有約5°C的升溫，溫度的適度升高有利于酸溶油滴的上浮分離。
[0064]所述消解-中和反應(yīng)可以選擇在全混流反應(yīng)器或環(huán)流反應(yīng)器中進(jìn)行；由于全混流反應(yīng)器的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)際操作中可以?xún)?yōu)選全混流反應(yīng)器。
[0065]所述沉降分離過(guò)程，保持體系溫度為30_100°C，沉降時(shí)間4-24小時(shí)；進(jìn)一步地，保持體系溫度為40-50°C，沉降時(shí)間12-16小時(shí)。具體為:可以將經(jīng)過(guò)消解-中和反應(yīng)得到的由飽和含鹽水溶液、金屬氫氧化物絮體以及酸溶油滴構(gòu)成的三相混合物經(jīng)栗提升后，先與有機(jī)助凝劑在管道混合器內(nèi)進(jìn)行充分混合反應(yīng)，通過(guò)架橋聚并形成更大粒徑的金屬氫氧化物絮體和酸溶油滴，從而易于沉降;再輸入沉降分離罐實(shí)施分離，分別收取上層的酸溶油相和底層的金屬氫氧化物絮體相。在沉降分離過(guò)程中，保持體系溫度為30-100°C，優(yōu)選的保溫溫度范圍為40-50°C，該溫度條件下有利于酸溶油滴的上浮，因?yàn)闇囟仍礁撸退蛛x的越快越好;沉降時(shí)間范圍為4-24小時(shí)，優(yōu)選的沉降時(shí)間范圍為12-16小時(shí)，在該沉降條件下的三相分離進(jìn)行得比較徹底，而且沉降時(shí)間長(zhǎng)有利于油分的上浮回收，更有利于氫氧化銅與氫氧化鋁的沉降。
[0066]在上述的沉降分離過(guò)程中，還可以利用沉降分離罐與旋液分離器組合的方式來(lái)提高分離效率、降低沉降分離時(shí)間，具體為:所述沉降分離過(guò)程，使所述三相混合物與所述有機(jī)助凝劑充分混合后，先輸入旋液分離器進(jìn)行離心分離，然后實(shí)施沉降分離，分別收取上層的酸溶油相和底層的絮體相;物料的沉降時(shí)間為2-12小時(shí)，物料的沉降時(shí)間相比不使用旋液分離器、單純使用沉降分離罐時(shí)縮短了很多。這是基于實(shí)用新型人的研究發(fā)現(xiàn):由于酸溶油滴與絮體存在密度差，因此利用旋液分離器的離心沉降方式可以加速分離，不僅能避免單一重力沉降的長(zhǎng)停留時(shí)間問(wèn)題，還可大幅降低沉降分離設(shè)備的體積及投資。進(jìn)一步地，發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn):單獨(dú)使用旋液分離器的分離效率有限，將旋液分離器與重力沉降相結(jié)合的分離效果更為徹底。旋液分離器可為單組或多組配置，可設(shè)置在沉降分離罐外部與罐內(nèi)管道相連，也可以?xún)?nèi)置在沉降分離罐內(nèi)。在本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案中，將所述三相混合物與有機(jī)助凝劑在管道混合器充分混合后，輸入旋液分離器進(jìn)行快速的離心分離，使酸溶油滴從旋液分離器的上部進(jìn)入沉降分離罐的上端，絮體相和水相則從旋液分離器的底部進(jìn)入沉降分離罐的下端，實(shí)現(xiàn)不同物料在沉降分離罐的分離。
[0067]在上述的濃縮絮凝過(guò)程中，可以采用自動(dòng)刮渣機(jī)將所述金屬氫氧化物絮體經(jīng)螺桿栗輸送至稠厚器中實(shí)施濃縮，在稠厚器底部形成含水率為50_60wt%的金屬氫氧化物濃縮漿液;該漿液再經(jīng)過(guò)螺桿栗輸送，并與有機(jī)助凝劑充分混合促進(jìn)絮體聚并，再送至機(jī)械脫水設(shè)備進(jìn)行二次脫水，形成含水率為20_30wt %的干化殘?jiān)?而脫水后分離出的水溶液回送至稠厚器再次參與濃縮處理，收集上清液。該金屬氫氧化物干化殘?jiān)梢宰鳛橐苯鸹驘o(wú)機(jī)化工原料，如作為水處理混凝劑硫酸鋁的生產(chǎn)原料。
[0068]在沉降分離罐與機(jī)械脫水設(shè)備之前所使用的有機(jī)助凝劑包括丙烯酰胺類(lèi)聚合物，陽(yáng)離子度范圍在40-60%，相對(duì)分子質(zhì)量范圍為6百萬(wàn)-7百萬(wàn)。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案，可以是法國(guó)SNF公司的F04650SH、4650SH、4240SH、4800SH，瑞士Ciba精化公司的ZETAG7635、7650、7652、7664、7689、7692以及北京中德天使公司的普立清852、854、611中的一種或幾種。
[0069]進(jìn)一步地，所述沉降分離過(guò)程使用所述有機(jī)助凝劑的投加量為每立方米混合物加入1-1Og;具體可以選擇丙烯酰胺類(lèi)聚合物在沉降分離罐或旋液分離器前進(jìn)行投加，優(yōu)選的投加量為2_5g。對(duì)所述濃縮漿液再次絮凝過(guò)程使用所述有機(jī)助凝劑的投加量為每立方米濃縮漿液加入5_50g;具體可以選擇丙烯酰胺類(lèi)聚合物在機(jī)械脫水設(shè)備前進(jìn)行投加，優(yōu)選的投加量為10_20g。
[0070]在上述的脫水處理過(guò)程中，因?yàn)槌两捣蛛x罐頂收集的酸溶油中還含有一定的水分，因此酸溶油要先被輸送至污油脫水罐進(jìn)行沉降脫水處理，將污油脫水罐保溫在40_60°C以加速油水分離，沉降時(shí)間在6小時(shí)以上，脫水污油的含水率控制在1wt %以下，可與原油摻煉或作為燃料油出售。
[0071]本實(shí)用新型中，機(jī)械脫水設(shè)備濾出的飽和含鹽水溶液可能含有少量的金屬氫氧化物絮體，因此要回送到稠厚器進(jìn)行循環(huán)處理。稠厚器的上清液同樣也是飽和含鹽水溶液，部分回送至消解-中和反應(yīng)器提供液相反應(yīng)介質(zhì)；部分回用于配制強(qiáng)堿溶液，供消解-中和反應(yīng)器利用；部分回用于配制有機(jī)助凝劑，供沉降分離罐、機(jī)械脫水設(shè)備利用。污油脫水罐的罐底排水中仍含有少量污油，因此回送到沉降分離罐進(jìn)行循環(huán)處理繼續(xù)去除。
[0072]在本實(shí)用新型的利用該處理系統(tǒng)的處理工藝中，所述氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑可以來(lái)自利用氯鋁酸類(lèi)離子液體催化C4烴的烷基化反應(yīng)、利用氯鋁酸類(lèi)離子液體催化烯烴的聚合反應(yīng)、催化Friedel-Crafts燒基化反應(yīng)或Friede 1-Crafts?；磻?yīng)產(chǎn)生的廢催化劑。
[0073]以下參照本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖來(lái)更充分地描述本實(shí)用新型。然而，本實(shí)用新型可以許多不同形式來(lái)體現(xiàn)，不應(yīng)理解為限于本文陳述的實(shí)施例。
[0074]采用圖2所示的工藝流程，根據(jù)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑的pH值計(jì)量中和所需要的氫氧化鈉量，并配制成濃度為5(^1:%的氫氧化鈉溶液。將定量的廢催化劑與50%的氫氧化鈉溶液置入間歇式全混流反應(yīng)器進(jìn)行消解-中和反應(yīng)，消解過(guò)程伴隨溫度的上升，在2小時(shí)后溫度由35°C提高至40°C并保持穩(wěn)定，表明廢離子液體的催化活性已經(jīng)通過(guò)水解消除，小顆粒的氫氧化鋁絮體已明顯生成，液面上已有明顯的酸溶油析出；液相的pH值穩(wěn)定保持在8，表明消解-中和反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。
[0075]將消解-中和反應(yīng)的三相混合物經(jīng)栗提升后，與法國(guó)SNF公司的FO 4800SH有機(jī)助凝劑在管道混合器內(nèi)進(jìn)行充分混合，有機(jī)助凝劑FO 4800SH的投加量為每立方米混合物加入2g;隨后輸入旋液分離器進(jìn)行快速的離心分離，再置入有保溫在40-50°C的沉降分離罐內(nèi)進(jìn)行沉降分離，經(jīng)過(guò)12小時(shí)的沉降后，比較徹底地實(shí)現(xiàn)了飽和含鹽水溶液、氫氧化鋁絮體以及酸溶油顆粒這三相混合物的沉降分離:酸溶油層上浮至沉降分離罐頂，在沉降分離罐底部形成了較為密實(shí)的氫氧化鋁絮體；
[0076]隨后對(duì)氫氧化鋁絮體、飽和含鹽水溶液、酸溶油分別進(jìn)行處理:
[0077]采用自動(dòng)刮渣機(jī)將沉降分離罐底排放的氫氧化鋁絮體經(jīng)螺桿栗輸送至稠厚器中實(shí)施濃縮，在稠厚器底部形成含水率為60wt %的氫氧化鋁濃縮漿液;該濃縮漿液再經(jīng)過(guò)螺桿栗輸送，并在每立方米混合物加入1gFO 4800SH有機(jī)助凝劑后充分混合后，再送至機(jī)械脫水設(shè)備進(jìn)行二次脫水，形成含水率為20_30wt %的氫氧化鋁干化殘?jiān)撍蠓蛛x出的水溶液回送至稠厚器再次參與濃縮處理;該氫氧化鋁干化殘?jiān)梢宰鳛樗幚砘炷齽┝蛩徜X的生產(chǎn)原料；
[0078]沉降分離罐頂收集的酸溶油中還含有一定的水分，測(cè)得該酸溶油中含有約25wt%的水分，因此先將該酸溶油輸送至保溫在40°C至60°C的污油脫水罐進(jìn)行沉降脫水處理，保溫沉降12小時(shí)后成為脫水污油，脫水污油的含水率控制在7wt%，可將該脫水污油作為燃料油出售；
[0079]機(jī)械脫水設(shè)備濾出的飽和含鹽水溶液可能含有少量的金屬氫氧化物絮體，因此要回送到稠厚器進(jìn)行循環(huán)處理;稠厚器的上清液同樣也是飽和含鹽水溶液，部分回送至消解-中和反應(yīng)器提供液相反應(yīng)介質(zhì)；部分回用于配制強(qiáng)堿溶液，供消解-中和反應(yīng)器利用；部分回用于配制有機(jī)助凝劑，供沉降分離罐、機(jī)械脫水設(shè)備利用;污油脫水罐的罐底排水中仍含有少量污油，因此回送到沉降分離罐進(jìn)行循環(huán)處理繼續(xù)去除。
[0080]因此，驗(yàn)證了本實(shí)用新型提供的對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，整個(gè)處理過(guò)程近似于閉環(huán)操作，產(chǎn)品為具有較高附加值的金屬資源與油類(lèi)資源，基本沒(méi)有廢液及其他污染物的排放。
[0081]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對(duì)氯鋁酸類(lèi)離子液體廢催化劑進(jìn)行處理的處理系統(tǒng)，其特征在于，該處理系統(tǒng)至少包括:消解反應(yīng)器、管道混合器、沉降分離裝置、稠厚器、污油脫水罐、漿液脫水裝置； 所述消解反應(yīng)器設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)料口和消解產(chǎn)物排放口 ； 所述管道混合器的進(jìn)料口通過(guò)輸送栗與所述消解反應(yīng)器的消解產(chǎn)物排放口連通，出料口通過(guò)輸送管路與所述沉降分離裝置的進(jìn)料口連通，所述管道混合器上和/或消解反應(yīng)器與所述管道混合器連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口 ； 所述沉降分離裝置的下部設(shè)有絮體漿液排放口，并通過(guò)輸送栗與所述稠厚器的進(jìn)料口連通，上部設(shè)有酸溶油相排放口，并通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與污油脫水罐連通;所述污油脫水罐的污油排放口連通到污油儲(chǔ)罐，含油廢水排放口則通過(guò)管路引至所述沉降分離裝置； 所述稠厚器分別設(shè)有濃縮漿液出口和上清液出口，所述濃縮漿液出口通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)與漿液脫水裝置的進(jìn)口連通，上清液出口則通過(guò)管路分別連通到所述消解反應(yīng)器、堿液配制罐和助凝劑配制罐； 所述漿液脫水裝置與所述濃縮漿液出口連通的管路上設(shè)有助凝劑加藥口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述管道混合器與所述沉降分離裝置間還設(shè)置有至少一組旋流分離裝置，進(jìn)料口連通管道混合器，酸溶油排放口和絮體漿液排放口分別連通所述沉降分離裝置的進(jìn)料口，所述旋流分離裝置設(shè)于所述管道混合器與所述沉降分離裝置間的管路上或所述沉降分離裝置內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沉降分離罐還包括頂部設(shè)置的浮式自動(dòng)收油器，底部設(shè)置的自動(dòng)刮渣機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括具有保溫功能的廢催化劑儲(chǔ)罐，其與所述消解反應(yīng)器的進(jìn)料口通過(guò)氟塑料輸送栗連通。
【文檔編號(hào)】B09B5/00GK205436572SQ201521089569
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日
【發(fā)明人】陳春茂, 劉植昌, 張睿, 孟祥海, 徐春明, 劉海燕
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(北京), 北京中石大澳達(dá)化工科技有限公司