本發(fā)明涉及乙烯化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在乙烯生產(chǎn)裂解凈化過程中，裂解氣需采用多段堿洗法脫除CO₂、H₂S等酸性氣體，有利于裂解氣的分離精制、防止設(shè)備腐蝕和催化劑中毒；但在裂解氣堿洗塔堿洗段會(huì)產(chǎn)生乙烯廢堿液。根據(jù)乙烯分離流程工藝，堿洗塔主要采用堿洗工藝和胺-堿聯(lián)合洗滌工藝；胺-堿聯(lián)合洗滌工藝運(yùn)行周期長(zhǎng)、不穩(wěn)定且醇胺溶液消耗量大等缺點(diǎn)，所以國(guó)內(nèi)乙烯生產(chǎn)過程中普遍采用多段堿洗法脫除裂解氣中的CO₂、H₂S等酸性氣體，由此產(chǎn)生的廢堿液的治理一直是石化行業(yè)公認(rèn)的環(huán)保難題。乙烯廢堿液中除含有NaOH外，還含有堿洗過程生成的Na₂S、Na₂CO₃等無(wú)機(jī)鹽，同時(shí)由于在堿洗過程中裂解氣中烴類的冷凝和縮聚，大量有機(jī)物(俗稱黃油)進(jìn)入廢堿液中，而乙烯廢堿液的治理需要去除油類物質(zhì)、硫化物，同時(shí)也要考慮剩余堿的綜合利用，環(huán)保治理難度相當(dāng)大。

乙烯裂解氣堿洗工藝主要采用魯姆斯堿洗法和長(zhǎng)尾曹達(dá)法；魯姆斯堿洗法：NaOH與CO₂和H₂S反應(yīng)分別生成Na₂CO₃和Na₂S，但排放的廢堿液中含有1～2％未反應(yīng)的NaOH，造成新堿的浪費(fèi)和廢堿液多余排放。長(zhǎng)尾曹達(dá)法的基本出發(fā)點(diǎn)為魯姆斯堿洗法的再進(jìn)一步與酸性氣體反應(yīng)，

即CO₂+NaOH→Na₂CO₃→NaHCO₃

H₂S+NaOH→Na₂S→NaHS

1mol CO₂和H₂S理論上消耗1mol NaOH；從反應(yīng)的熱力學(xué)角度來看，兩個(gè)反應(yīng)第一步反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)都很大，傾向于完全反應(yīng)；在平衡產(chǎn)物中，H₂S和CO₂的分壓實(shí)際上可降低到零，因此在生產(chǎn)過程中可 使裂解氣中的CO₂和H₂S的含量降低到1-2μL/L。

由于實(shí)際操作中不可能將Na₂CO₃全部耗盡，當(dāng)廢堿液存在一定量的NaHCO₃時(shí)，Na₂CO₃和NaHCO₃就會(huì)有結(jié)晶析出，易堵塞管線。

因此需要控制廢堿液的反應(yīng)歷程，使反應(yīng)由Na₂CO₃向NaHCO₃，Na₂S向NaHS進(jìn)行，但又要避免進(jìn)入Na₂CO₃和NaHCO₃的結(jié)晶相區(qū)，避免Na₂CO₃和NaHCO₃結(jié)晶析出而堵塞管線影響生產(chǎn)。

長(zhǎng)尾曹達(dá)法既能降低新堿液的消耗量，又能減少?gòu)U堿液的排放，理論上更科學(xué)，應(yīng)積極推廣，但目前該方法主要依靠部分?jǐn)?shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)控制，如廢堿液顏色等，控制不夠精確，且誤差較大，缺乏相關(guān)監(jiān)測(cè)方法精確控制廢堿液的循環(huán)堿洗步驟，成為制約該項(xiàng)技術(shù)的瓶頸，限制了該方法的廣泛推廣應(yīng)用，且由于該方法缺乏及時(shí)有用的控制參數(shù)使堿洗塔控制一直較為粗放，主要依靠現(xiàn)場(chǎng)幾班的化學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來指導(dǎo)堿洗塔操作控制條件，這樣易造成控制滯后，帶來大量新堿液的過度投加和廢堿液的大量排放，給后續(xù)的環(huán)保治理帶來困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置，其通過對(duì)廢堿液各組分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，改變數(shù)據(jù)滯后，操作控制延遲等問題，實(shí)現(xiàn)快速控制堿洗塔堿液組成，達(dá)到優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)堿和減排效果。

本發(fā)明提供的一種乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置采用的主要技術(shù)方案為：其包括樣品混合器、滴定反應(yīng)器、試劑單元和控制單元，所述樣品混合器和所述試劑單元分別通過管路與所述滴定反應(yīng)器連接，所述樣品混合器、所述滴定反應(yīng)器和所述試劑單元分別通過線路與所述控制單元連接。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種利用乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)堿液的方法。

本發(fā)明提供的一種乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置采用如下附屬技術(shù)方案：

所述樣品混合器包括樣品混合罐、位于所述樣品混合罐頂部的第一定量注射泵、位于所述樣品混合罐頂部的第二定量注射泵、位于所述樣品混合罐內(nèi)的第一攪拌器、位于樣品混合罐下部的第一廢液泵和第三定量注射泵；所述樣品混合罐通過所述第三定量注射泵與所述滴定反應(yīng)器連接，所述第一定量注射泵通過管路分別于所述樣品混合罐和所述滴定反應(yīng)器連接。

所述滴定反應(yīng)器包括滴定反應(yīng)罐、位于所述滴定反應(yīng)罐內(nèi)的第二攪拌器、位于所述滴定反應(yīng)罐內(nèi)的pH電極和位于所述滴定反應(yīng)罐下部的第二廢液泵；所述pH電極通過線路與所述控制單元連接。

所述試劑單元包括第一試劑桶、第二試劑桶、第三試劑桶、電磁閥、第四定量注射泵和第五定量注射泵；所述第一試劑桶通過所述電磁閥與所述滴定反應(yīng)罐連接，所述第二試劑桶通過所述第四定量注射泵與所述滴定反應(yīng)罐連接，所述第三試劑桶通過第五定量注射泵與所述滴定反應(yīng)罐連接。

所述第一試劑桶為鹽酸溶液試劑桶，所述第二試劑桶為甲醛溶液試劑桶，所述第三試劑桶為氯化鋇溶液試劑桶。

所述廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置還包括溫控系統(tǒng)，所述滴定反應(yīng)器置于所述溫控系統(tǒng)內(nèi)。

所述廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理滴定反應(yīng)的數(shù)據(jù)并計(jì)算出相應(yīng)堿液的成份。

所述滴定反應(yīng)罐為容積30～50mL梯形狀容器，其高度和底部寬度相等，其材質(zhì)為玻璃或塑料。

本發(fā)明提供的利用乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)堿液的方法，包括如下步驟：

1)第二定量注射泵向樣品混合罐注入1～3mL廢堿液，第一定量注射泵向樣品混合罐注入20～60mL蒸餾水，開啟第一攪拌器充分?jǐn)嚢枰欢螘r(shí)間后停止，制得樣品混合液待用；

2)第三定量注射泵從樣品混合罐中吸入8～12mL樣品混合液注入滴定反應(yīng)罐，第一定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入4～6mL蒸餾水， 開啟第二攪拌器，第一試劑桶在電磁閥的控制下向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為9.5時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽酸溶液的體積V1；然后，第四定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入8～12mL甲醛溶液，第一試劑桶在電磁閥的控制下再次向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為9.5時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽酸溶液的體積V2；第二廢液泵排出滴定反應(yīng)罐中的廢液，第一定量注射泵重復(fù)注入一定量蒸餾水兩次，攪拌清洗后排出；

3)第三定量注射泵從樣品混合罐中吸入8～12mL樣品混合液注入滴定反應(yīng)罐，第一定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入4～6mL蒸餾水，開啟第二攪拌器，第五定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入4～6mL氯化鋇溶液，第一試劑桶在電磁閥的控制下向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為9.5時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽酸溶液的體積V3；第二廢液泵排出滴定反應(yīng)罐中的廢液，第一定量注射泵重復(fù)注入一定量蒸餾水兩次，攪拌清洗后排出；

4)第三定量注射泵從樣品混合罐中吸入8～12mL樣品混合液注入滴定反應(yīng)罐，第一定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入4～6mL蒸餾水，開啟第二攪拌器，第一試劑桶在電磁閥的控制下向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為4時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽酸溶液的體積V4。

所述鹽酸溶液的濃度為0.1M～0.2M；所述甲醛溶液的濃度為20～40％；所述氯化鋇溶液的濃度為10～20％。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置通過從廢堿液排口采集樣品，經(jīng)適當(dāng)稀釋后進(jìn)入滴定反應(yīng)器，經(jīng)四步自動(dòng)滴定反應(yīng)在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，從而得到廢堿液中Na₂CO₃、NaHCO₃、 NaOH、NaHS和Na₂S各組分含量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)乙烯廢堿液中NaOH、NaHCO₃、Na₂CO₃、NaHS和Na₂S的各組分含量，減輕人工工作強(qiáng)度，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滯后及手工監(jiān)測(cè)的人為誤差，提高堿洗工藝現(xiàn)場(chǎng)控制精確性和可操作性，最大限度地減少新堿投加量和廢堿液的產(chǎn)生量，從而實(shí)現(xiàn)從源頭節(jié)堿和減排效果。另外，本發(fā)明的廢堿液的監(jiān)測(cè)方法采樣過程簡(jiǎn)單化，極大減少了現(xiàn)有技術(shù)實(shí)際采樣和監(jiān)測(cè)方法的繁瑣步驟。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1，本發(fā)明的乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置，其包括樣品混合器1、滴定反應(yīng)器2、試劑單元3、控制單元4和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，樣品混合器1和試劑單元3分別通過管路與滴定反應(yīng)器2連接，樣品混合器1、滴定反應(yīng)器2和試劑單元3分別通過線路與控制單元4連接，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5通過線路與控制單元4連接。本發(fā)明的乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置通過從廢堿液排口采集樣品，經(jīng)適當(dāng)稀釋后進(jìn)入滴定反應(yīng)器，經(jīng)四步自動(dòng)滴定反應(yīng)在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，從而得到廢堿液中Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH、NaHS和Na₂S各組分含量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)乙烯廢堿液中NaOH、NaHCO₃、Na₂CO₃、NaHS和Na₂S的各組分含量，減輕人工工作強(qiáng)度，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滯后及手工監(jiān)測(cè)的人為誤差，提高堿洗工藝現(xiàn)場(chǎng)控制精確性和可操作性，最大限度地減少新堿投加量和廢堿液的產(chǎn)生量，從而實(shí)現(xiàn)從源頭節(jié)堿和減排效果。

進(jìn)一步地，樣品混合器1包括樣品混合罐13、位于樣品混合罐13頂部的第一定量注射泵11、位于樣品混合罐13頂部的第二定量注射泵12、位于樣品混合罐13內(nèi)的第一攪拌器14、位于樣品混合罐13下部的第一廢液泵16和第三定量注射泵15；樣品混合罐13通過 第三定量注射泵15與滴定反應(yīng)器2連接。

進(jìn)一步地，滴定反應(yīng)器2包括滴定反應(yīng)罐21、位于滴定反應(yīng)罐21內(nèi)的第二攪拌器22、位于滴定反應(yīng)罐21內(nèi)的pH電極23和位于滴定反應(yīng)罐21底部的第二廢液泵24；pH電極23通過線路與控制單元4連接，第一定量注射泵11通過管路分別于樣品混合罐13和滴定反應(yīng)罐21連接。

進(jìn)一步地，試劑單元包3括第一試劑桶31、第二試劑桶32、第三試劑桶33、電磁閥36、第四定量注射泵35和第五定量注射泵34；第一試劑桶31通過電磁閥36與滴定反應(yīng)罐21連接，第二試劑桶32通過第四定量注射泵35與滴定反應(yīng)罐21連接，第三試劑桶33通過第五定量注射泵34與滴定反應(yīng)罐21連接。

優(yōu)選地，第一試劑桶31為鹽酸溶液試劑桶，第二試劑桶32為甲醛溶液試劑桶，第三試劑桶33為氯化鋇溶液試劑桶。

廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置還包括溫控系統(tǒng)，滴定反應(yīng)器2置于溫控系統(tǒng)內(nèi)。

利用乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)堿液的方法，包括以下步驟：

1)第二定量注射泵向樣品混合罐注入2mL廢堿液，第一定量注射泵向樣品混合罐注入40mL蒸餾水，開啟第一攪拌器充分?jǐn)嚢?-20min后停止，制得樣品混合液待用；

2)第三定量注射泵從樣品混合罐中吸入10mL樣品混合液注入滴定反應(yīng)罐，第一定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入5mL蒸餾水，開啟第二攪拌器，第一試劑桶在電磁閥的控制下向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為9.5時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽酸溶液的體積V1；然后，第四定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入10mL甲醛溶液，第一試劑桶在電磁閥的控制下再次向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為9.5時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽 酸溶液的體積V2；第二廢液泵排出滴定反應(yīng)罐中的廢液，第一定量注射泵重復(fù)注入一定量蒸餾水兩次，攪拌清洗后排出；

3)第三定量注射泵從樣品混合罐中吸入10mL樣品混合液注入滴定反應(yīng)罐，第一定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入5mL蒸餾水，開啟第二攪拌器，第五定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入5mL氯化鋇溶液，第一試劑桶在電磁閥的控制下向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為9.5時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽酸溶液的體積V3；第二廢液泵排出滴定反應(yīng)罐中的廢液，第一定量注射泵重復(fù)注入一定量蒸餾水兩次，攪拌清洗后排出；

4)第三定量注射泵從樣品混合罐中吸入10mL樣品混合液注入滴定反應(yīng)罐，第一定量注射泵向滴定反應(yīng)罐注入5mL蒸餾水，開啟第二攪拌器，第一試劑桶在電磁閥的控制下向滴定反應(yīng)罐緩慢滴加標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，pH電極測(cè)定滴定反應(yīng)罐中反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH為4時(shí)，電磁閥停止滴加鹽酸溶液，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄所滴加鹽酸溶液的體積V4。

本發(fā)明利用乙烯堿洗塔的廢堿液在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)堿液的方法中廢堿液的Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH、NaHS和Na₂S各組分含量的計(jì)算方法如下：

其中，m為向滴定反應(yīng)器中所加廢堿液的質(zhì)量(mg)；

C為滴定的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的摩爾濃度(mol/L)；

V1、V2、V3、V4為滴定反應(yīng)中消耗的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的體積(mL)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。