在烷基化行業(yè)中，廢酸再生裝置是重要的環(huán)保設施，具有系統運行穩定、產(chǎn)品酸的純度和硫回收率高等優(yōu)點(diǎn)。在裝置運行過(guò)程中產(chǎn)出的稀硫酸ω(H2SO4)約為2%~8%，含少量二氧化硫、懸浮物、鐵等，這些稀硫酸一部分作為補水回用，剩余的部分處理達標后外排。傳統的稀硫酸處理工藝主要用石灰或液堿進(jìn)行中和。石灰中和法副產(chǎn)石膏較多，產(chǎn)物大多數是粒度很小的微晶體,導致后續的沉降、過(guò)濾和脫水等過(guò)程極為繁瑣，回收和堆放均會(huì )產(chǎn)生新的環(huán)境問(wèn)題，所產(chǎn)生的廢水仍需進(jìn)一步處理"。堿液中和法由于液堿價(jià)格高，且會(huì )產(chǎn)生大量的含鹽廢水需要進(jìn)一步處理，因此處理成本高。
為了解決稀酸外排的問(wèn)題，采用膜蒸餾技術(shù)對副產(chǎn)稀硫酸進(jìn)行濃縮后資源化利用。經(jīng)膜蒸餾濃縮后的濃縮液引至干吸工序作為制酸系統補水，冷凝后的蒸餾水去循環(huán)水池作為循環(huán)水系統補水。
1、膜蒸餾技術(shù)介紹
膜蒸餾技術(shù)以疏水性微孔膜為分隔介質(zhì)，以膜兩側的蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅動(dòng)力,由于膜的疏水性，水不能透過(guò)膜而氣體則通過(guò)膜孔進(jìn)行傳質(zhì)，從而實(shí)現溶液的濃縮和分離。北京中科瑞升資源環(huán)境技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中科瑞升)生產(chǎn)的真空膜，蒸餾過(guò)程中僅有水蒸氣能透過(guò)膜孔，因此純水回收率高且水質(zhì)高于反滲透膜水質(zhì)，可處理回用高濃度的含鹽水，理論上截留率可達到100%。膜蒸餾原理見(jiàn)圖1。
膜蒸餾技術(shù)存在熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的過(guò)程，溫度極化和濃度極化是影響熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的兩個(gè)重要因素。溫度極化主要是由溫度邊界層引起，從而導致蒸汽壓下降;發(fā)生濃度極化時(shí)，膜表面的濃度要高于熱側料液的主體濃度，傳質(zhì)推動(dòng)力降低。兩者都會(huì )影響膜的滲透通量。中科瑞升膜蒸餾技術(shù)從流道設計上降低濃縮過(guò)程中溫度極化和濃度極化的影響，并且集成在線(xiàn)清洗干燥工藝，使膜蒸餾能夠穩定運行。低溫多效膜蒸餾技術(shù)是基于膜蒸餾技術(shù)在較低的溫度和壓力下即可運行的特點(diǎn)，利用低品位的熱源，只需在膜兩側維持適當的溫度差就可以進(jìn)行蒸發(fā)，具有分離純化效率高、不污染環(huán)境、操作簡(jiǎn)單、能耗低、容易與其他凈化處理過(guò)程耦合與集成的特點(diǎn)，在高酸度和高濃度污染物的工業(yè)廢水處理方面有巨大的應用前景。中科瑞升低溫多效膜蒸餾工藝流程見(jiàn)圖2。
2、低溫多效膜蒸餾技術(shù)在廢酸回收中的應用
2.1 工藝流程
在廢酸再生裝置的凈化工序填料塔循環(huán)泵出口(板式換熱器之前)連接管線(xiàn)，將約50℃的稀硫酸引至低溫多效膜蒸餾系統，蒸餾系統前設置精密過(guò)濾器過(guò)濾懸浮物等雜質(zhì)，將余熱鍋爐或啟動(dòng)鍋爐低壓蒸汽減壓至145℃后接入膜蒸餾系統作為熱源加熱稀硫酸，將凈化工序循環(huán)水接入系統冷卻蒸餾液。ω(H2SO4)8%的原料稀硫酸經(jīng)膜蒸餾系統濃縮至40%后送入吸收塔循環(huán)槽。濃縮產(chǎn)生的蒸餾水回用于循環(huán)水系統，達到稀硫酸濃縮減量回收利用的目的。稀硫酸低溫多效膜蒸餾工藝流程見(jiàn)圖3。
2.2 稀硫酸膜蒸餾濃縮裝置
廢酸裂解凈化工序副產(chǎn)的40~50℃的稀硫酸，經(jīng)低溫多效膜蒸餾濃縮后濃縮液引至干吸工序作為補水加入制酸系統，冷凝后的蒸餾水可去循環(huán)水池作為循環(huán)水補水。24t/d稀硫酸膜蒸餾濃縮裝置見(jiàn)圖4。
2.3 系統運行情況
低溫多效膜蒸餾系統自調試投用后運行穩定，稀酸處理量、裝置能耗以及出水指標等均達到了設計預期效果。24t/d稀硫酸膜蒸餾濃縮裝置的運行數據見(jiàn)表1。
3、經(jīng)濟性分析
稀硫酸經(jīng)低溫多效膜蒸餾系統處理后，不僅能夠實(shí)現硫資源和水資源的回收利用，而且運行費用也較傳統的中和處理工藝有明顯優(yōu)勢。某烷基化廢酸再生裝置產(chǎn)出ω(H2SO4)8%的稀硫酸24t/d，在改造前通過(guò)中和處理，改造后采用膜蒸餾處理，兩種稀硫酸處理工藝的經(jīng)濟性對比見(jiàn)表2。
由表2可見(jiàn)，采用低溫多效膜蒸餾技術(shù)對稀硫酸進(jìn)行處理，與中和處理相比，可以最大程度地實(shí)現資源化利用，同時(shí)節約了液堿和污水處理費用，稀硫酸的凈運行成本由7594.3元/d降至333.27元/d，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。
4、結語(yǔ)
采用膜蒸餾技術(shù)濃縮稀硫酸達到了節能減排和硫酸循環(huán)回用的目的，提高了環(huán)境質(zhì)量，減少了再污染隱患，節約了運行成本，產(chǎn)生了良好的社會(huì )和經(jīng)濟效益。
應用結果表明，低溫多效膜蒸餾濃縮工藝技術(shù)成熟，處理效果穩定，設備維修量小，運轉方式靈活，可根據不同的進(jìn)水水質(zhì)調整運行參數，便于實(shí)現工藝運行的自動(dòng)控制。該技術(shù)在稀酸濃縮領(lǐng)域有廣闊的應用前景。（來(lái)源：中石化南京化工研究院有限公司，北京中科瑞升資源環(huán)境技術(shù)有限公司）
