CN101307456B - 酸洗废酸再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及酸洗废酸的回收再生方法。本发明提供一种含盐酸和氯化亚铁的酸洗废酸再生方法，它包括对酸洗废酸过滤、预热、多效蒸发、焚烧和分离的步骤。本发明具有显著降低回收系统成本、降低运行成本、简化系统设备、减少能源消耗并达到资源再生且循环利用的优点。

Description

酸洗废酸再生方法

本发明申请要求中国发明申请CN 200710021924.X的优先权。

【技术领域】

本发明涉及工业酸洗废酸的回收方法，具体涉及从含有氯化亚铁的酸洗废酸中回收氧化铁和盐酸的方法。

【背景技术】

在轧钢行业、钢丝绳行业、电镀行业中，因电镀、发蓝、轧钢等精制工艺的需要，通常以盐酸洗除钢制品表面的铁锈、氧化层，以保存钢制品或进行进一步加工。用盐酸酸洗钢铁材料后，其浓度降低到一定程度并含有大量铁离子，就不再具备酸洗能力而成为酸洗废酸。工业废酸处理的传统方法是将废酸加碱中和到中性再经沉淀、排放。这些酸洗废酸中含有大量的铁离子和氯化氢，这些物质本是极为宝贵的工业原料。多年来，广大科技工作者为实现废酸的无害排放、变废为宝，作了不懈努力、也取得了可喜的进步。现有方法主要是高温焙烧法、减压蒸发再加硫酸(析出氯化氢)和氯化法。其中，以高温(全量)焙烧法推广较多。高温焙烧法又分为逆流加热—喷雾焙烧法和顺流加热—流化床法二种(顺流加热—流化床法因引起二次污染而极少应用)。

逆流加热—喷雾焙烧法虽然推广力度较大，但由于投入费用多，尤其运行成本相当高而严重制约了推广效果：以处理3.5吨/小时酸洗废酸的典型推广装置为例，该系统设施需投入超千万元，使用焚烧炉的炉径达6.5M

天燃气消耗量达200m³/小时，该系统所用的塔楼高达20米，系统占地900m²，平均每吨废酸的处理成本达到约300元(目前市场上盐酸价为200元)；同时该系统维护费高：更换一个专用喷头费用约2万元，而更换一个风机(钛材料)的费用则高达20万。

中国专利申请CN 01138382.8公开了一种结晶法处理盐酸酸洗废液的工艺，其特征在于它包括下述步骤：用泵将废酸液输送到蒸发室，系统的真空度为550-650mmHg，开启蒸汽阀门使加热器开始加热蒸发废酸液，在重力和热力的双重作用下，废酸液在加热器和蒸发室之间循环加热蒸发浓缩，蒸发浓缩液加入结晶釜中，经冷却得到氯化亚铁的结晶体，之后进离心机分离，得到固体氯化亚铁晶体，母液回到废酸池，完成整个循环。

中国专利CN 01108273.9公开了一种酸盐酸洗钢板废液的处理方法，其废液主要成分为盐酸和氯化亚铁，其特征在于：废液进入升膜蒸发器(2)进行蒸发，在经过降膜蒸发器(3)蒸发，升膜蒸发器(2)和降膜蒸发器(3)产生的盐酸气体经过冷凝器冷却后成为回收盐酸，降膜蒸发器(3)产生的高温残液经过冷却、分离后得到氯化亚铁固体。

这些方法都是从环保角度考虑对酸洗废酸进行回收再生的，但这些方法投入很大，通过废酸回收难以回收其成本。而且在工艺上还存在许多缺陷。为此，本发明人经过大量试验终于作出了本发明。

【发明内容】

〖要解决的技术问题〗

本发明的目的是要克服现有技术的不足，提供一种从主要含盐酸和氯化亚铁的酸洗废酸中回收氧化铁的方法，在解决环保问题的同时降低运行成本、减少系统占地和设施投入、减少能源消耗，达到治污盈利目标。

〖技术方案〗

为了达到上述目的，本发明提供了一种酸洗废酸再生方法，所述废酸含有盐酸和氯化亚铁，该方法包括下述步骤：

A)所述废酸进行过滤去污；

B)所述废酸在换热器中在75-85℃下进行预热，预热时所述废酸部分被蒸发，得到盐酸蒸汽；

C)预热废酸在主蒸发器中在120-160℃下进行加热蒸发，得到盐酸蒸汽与饱和氯化亚铁和盐酸混合液；

D)步骤C)得到的饱和氯化亚铁和盐酸混合液进入II效蒸发器进行蒸发浓缩，得到盐酸蒸汽与饱和氯化亚铁和盐酸混合液；

E)步骤B)、C)和D)的盐酸蒸汽用水进行吸收，得到稀盐酸；

F)步骤D)得到的饱和氯化亚铁和盐酸混合液在焚烧炉中在300-800℃下进行焚烧；焚烧的气态产物返回到步骤E)；焚烧的固体产物是氧化铁。

本发明酸洗废酸再生方法的原理是FeCl₂过饱和盐酸混合液在高温下(300-800℃)分解成氧化铁和氯化氢，其反应式如下：

2FeCl₂+2H₂O+0.5O₂＝Fe₂O₃+4HCl

2FeCl₃+3H₂O＝Fe₂O₃+6HCl

根据本发明的一种优选实施方式，其中步骤C)是在温度140℃下进行的。

根据本发明的另一种优选实施方式，其中步骤F)是在温度370-490℃下进行的。

步骤B)所使用的换热器可以是目前市场上销售的YKC型圆块孔式石墨换热器。它是目前较先进、性能较优越的一种换热器，圆柱体换热块采用标准单元块，在石墨块上钻有两组不相通的流道，且相互间成直角。石墨件间采用聚四氟乙稀密封，加装压力弹簧作为热胀冷缩自动补偿装置。它具有结构强度高、耐温耐压性能强、抗冲击性能好、传热效率高、使用寿命长、便于检修等优点。其执行标准按HG/T3113-1998制造。

步骤C)所用的主蒸发器可以采用目前市场上销售的GGZ型石墨蒸发器，具体来说是GGZ型列管式石墨蒸发器，它是单管填料密封列管式结构，因此可以承受较高使用温度及从20-150℃的急冷急热的考验。它可以是升膜式、降膜式或升-降膜式列管式石墨蒸发器。

步骤D)所用的II效蒸发器可以采用GGZ(s)型石墨加热器，例如南通晨光石墨换热器厂生产的“晨光牌”GGZ(s)型石墨加热器，它是GGH型石墨加热器的改进型，因其外壳改炭钢制作为石墨制作，达到了管、壳程双向防腐目的，是一种双向防腐蒸发器。

采用本发明方法得到的盐酸浓度一般是12-20重量％。

采用本发明方法得到的氧化铁纯度可以达到98.5-99.5重量％。

〖有益效果〗

本发明的酸洗废酸再生方法具有以下优点：

1、投入费用少：由于采用了多次蒸发的工艺，因此最终焚烧量仅为初始总量的15％左右，而在使用本发明的方法的设备中，焚烧炉的炉径与焚烧量即气量成正比，实际上，在使用本发明的方法的设备中，焚烧炉的炉径小于2.0m；另一方面，由于塔楼高度也与焚烧量成正比，因此在使用本发明的方法的设备中，塔楼高度只需10m；由于这些改进，因此使用本发明的方法的设备占地面积小，直接减少了投入；

2、节能环保：由于焚烧量减少至初始总量的15％左右，它直接减少了燃气消耗量，实际上，处理每吨酸洗废酸的天然气消耗量低于45m³，环保意义显著；

3、运行费用低：相比起使用现有技术“逆流加热—喷雾焙烧法”的设备，需要在焚烧炉后装设风机，用于驱使设备系统内气体流动，因为焚烧炉附近温度很高，因此这种风机必须采用昂贵材料制成，还必须经常更换，而在采用本发明的方法的设备中，由于处理方法的改进，风机安装在设备末端，该处温度实测仅为40℃左右，所以风机采用pp(聚丙稀)材料制作，费用低廉；

综合起来，使用本发明的方法后，进行酸洗废酸再生的投入大约是现行“逆流加热—喷雾焙烧法”投入的1/5，而每吨酸洗废酸的处理成本约110元。

【附图说明】

图1是本发明的酸洗废酸再生方法实施步骤图。

【具体实施方式】

下述实施例结合附图非限制性地说明本发明的酸洗废酸再生方法。本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明做出各种变化和修改，但所有等效的技术方案都属于本发明的范畴，本发明保护范围是由本申请权利要求书所限定的。

从酸洗废酸的生产车间送出的酸洗废酸主要含有盐酸、氯化亚铁和废渣。经过废酸储槽贮放，再用泵送过滤，以滤除污垢、杂质，过滤净化后的酸洗废酸(主要含氯化亚铁的废盐酸混合液，氯化亚铁含量约15重量％)由系统管道输送到YKC型圆块孔式石墨换热器，在80℃下预热。预热后，部分盐酸被蒸发，冷凝生成再生盐酸。

将经预热、冷凝后的酸洗废酸输送到GGZ型列管式蒸发器，在140℃下加热蒸发。蒸发后，从蒸发器收集盐酸蒸汽输送到YKC型圆块孔式石墨换热器进行冷凝，然后得到再生酸。剩下的废酸输送到II效蒸发器。

II效蒸发器采用南通晨光石墨换热器厂生产的“晨光牌”GGZ(s)型石墨加热器。废酸在II效蒸发器中在110℃下续蒸并维持二十分钟左右，以达到过饱和(此时氯化亚铁含量约为30重量％)。从蒸发器收集盐酸蒸汽输送到GGZ型列管式蒸发器。

余下废酸是FeCl₂过饱和盐酸混合液，在焚烧炉中焚烧，焚烧炉的炉径为1.20m左右，焚烧过程中以足量雾化喷射为主，且以混合液在炉体四周均匀分布为首要目标，以获得稳定、连续的焚烧、分解效果，得到理想的氧化铁固体和氯化氢气体。吸收氯化氢气体(经冷凝)得盐酸并分离出氧化铁固体。每吨酸洗废酸最终将获得氧化铁固体约94kg。

由于经过多次加热蒸发，因此进入焚烧炉中焚烧的废酸量(含FeCl₂)大大减少(约为初始废酸量的15％)。对比现有技术中引进奥地利装置的全焚烧工艺，效果见下表1。

表1

所有再生获得的盐酸运输到浓酸槽中，可以投放到生产车间循环使用。

申请人通过以上方法处理酸洗废酸，其系统设施投入仅180万，占地40m²，每吨废酸再收成本110元、天然气消耗量为12m³，而且使用该方法的系统维护费用低，无需频繁更换风机。另外，对比使用“逆流加热—喷雾焙烧法”的设备需要使用稀有金属制作的喷头，而寿命仅二个多月，在使用本实施例的方法的设备中，喷头采用石墨制作，每个只需几十元，价格低廉易于维护。

Claims (1)

1.一种酸洗废酸的再生方法，所述酸洗废酸含有盐酸和氯化亚铁，其特征在于该方法包括下述步骤：

A）所述废酸进行过滤去污；

B）所述废酸在换热器中在75-85℃下进行预热，预热时所述废酸部分被蒸发，得到盐酸蒸汽；

C）预热废酸在主蒸发器中在120-160℃下进行加热蒸发，得到盐酸蒸汽与饱和氯化亚铁和盐酸混合液；

D）步骤C）得到的饱和氯化亚铁和盐酸混合液进入II效蒸发器续蒸、浓缩，也得到盐酸蒸汽和饱和氯化亚铁、盐酸混合液；所述的II效蒸发器是双向防腐蒸发器；

E）步骤B)、C）和D）的盐酸蒸汽经冷凝、吸收，得到稀盐酸；

F）步骤D）得到的饱和氯化亚铁和盐酸混合液在焚烧炉中在300-800℃下进行焚烧；焚烧的气态产物返回到步骤E)；焚烧的固体产物是氧化铁。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤C）是在温度140℃下进行的；

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤F）是在温度370-490℃下进行的。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述换热器是YKC型圆块孔式石墨换热器。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述主蒸发器是GGZ型石墨蒸发器。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤E）所述稀盐酸浓度为12-20重量％。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化铁纯度为98.5-99.5重量％。