CN103214050A

CN103214050A - 盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置及方法

Info

Publication number: CN103214050A
Application number: CN2013101399688A
Authority: CN
Inventors: 于锋; 王黎; 尹燕军
Original assignee: SHENYANG HUATAI KEJIAN ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHENYANG HUATAI KEJIAN ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明涉及一种盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，包括废料储罐，废料储罐通过加压泵连接换热器，并通过管道连接伸入干燥器中的喷射头，干燥器上部进风口连接有加热器，加热器底部通过鼓风机连接1#空气过滤器，喷射头上方通过鼓风机连接2#空气过滤器，干燥器下部连接旋风分离器，旋风分离器通过引风机连接换热器，从换热器中分离后的含水蒸气的盐酸气体通过水蒸气去除装置连接降膜吸收塔。用该装置将盐酸酸洗废液预热后与压缩空气混合，进行拉法尔喷射后与热空气混合，实现HCL与铁盐的分离；HCL气体被分离后进行部分水分的去除与降膜吸收回收，重新回用到新酸洗液中，有效降低了环境污染，实现了铁资源和盐酸的回收利用。

Description

盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置及方法

技术领域

本发明属于钢铁工业中盐酸酸洗废液铁盐资源化与废酸回收再利用领域。特别涉及铁盐资源化与利用余热的拉法尔喷射与废酸的浓缩精制回收的方法。

背景技术

钢铁工业中酸洗废液有硫酸、盐酸及硝酸-氢氟酸酸洗废液。硫酸酸洗废液主要由以下成分组成：H₂O质量分数为73%，FeSO₄质量分数为17%～23%，H₂SO₄质量分数为5%～10%；盐酸酸洗废液的组成主要是氯化氢、氯化亚铁和水等，一般含氯化亚铁、氯化氢质量分数分别为10%～14%、3%～4%；硝酸-氢氟酸酸洗废液是生产不锈钢厂家产生的酸洗液,一般硝酸、HF质量分数分别为7%～15%、3%～6%，Fe²⁺质量浓度为20～40mol/L，此外还含有少量铬、镍等。国内钢铁工业每生产1t钢材约产生60kg酸洗废液，每年酸洗废液排放量近百万m³。目前在我国不少钢铁加工单位使用盐酸酸洗工艺，这部分废酸目前尚未得到充分利用。各国都已将其作为危险废物进行管理，如美国将其列入《资源保护与再生法案》，我国将pH≤2的废酸列入《国家危险废物名录》。钢铁酸洗废液中含有可回收利用的大量的酸和铁资源，直接排放或经过初步处理排放出去，不仅造成严重的土壤和水体的污染而且还产生资源的浪费。对于钢铁工业中酸洗废水的处理已经是迫在眉睫必须解决的问题。不仅作为危险废物处理的费用是很高的，而且也会造成资源的浪费和环境的污染。

发明内容

发明目的

本发明涉及一种盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置及方法，其目的是基于喷射精制技术，克服现有技术应用在盐酸酸洗废液铁盐与盐酸资源化回收与利用上的不足，进行铁盐与盐酸分离的方法与含酸气体的浓缩、回收重复利用。

技术方案

一种盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，包括废料储罐，其特征在于：废料储罐通过加压泵连接换热器，并通过管道连接伸入干燥器中喷射头，干燥器上部进风口连接有加热器，加热器底部通过鼓风机连接1#空气过滤器，喷射头上方通过鼓风机连接2#空气过滤器，干燥器下部连接旋风分离器，旋风分离器通过引风机连接换热器，从换热器中分离后的含水蒸气的盐酸气体通过水蒸气去除装置连接降膜吸收塔。

该装置所有设备均为耐高温、耐酸气腐蚀的不锈钢316L材质。

喷射头采用气流式喷射。

干燥器采用热空气侧向旋流进风、喷射液体与热空气采用共流式的方式混合。

降膜吸收塔采用石墨降膜吸收。

一种用上述盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置进行回收再利用的方法，其特征在于：步骤如下：

（1）将盐酸酸洗废液预热后与压缩空气混合，进行拉法尔喷射后与170℃的热空气按照1:520（V/V）比例混合，对盐酸酸洗废液进行干燥处理，干燥后酸洗废液被分离成铁盐与含HCL和水的气体；

（2）含HCL与水的气体在水蒸气去除装置的作用下去除水分，将盐酸浓度进一步提高；

（3）浓缩的含酸气体经降膜吸收塔吸收后进行利用。

步骤（1）中盐酸酸洗废液利用余热预热至50℃后与压缩空气按1:4的比例（V/V）混合，喷射方法采用拉法尔喷射；喷射后的雾气与170℃高温空气共流混合后在干燥器内进行分离；

步骤（1）中压缩空气的压力≤0.4MPa。

步骤（2）中干燥后的含水及盐酸的气体，进入换热器冷却后再进入水蒸气去除装置进行水分的部分去除，以提高盐酸气体中HCL的百分含量。

步骤经过水蒸气去除装置去除水份的气体进行降膜吸收精制，浓缩至质量百分比为大于20%再加以重新利用。

优点及效果

本发明的优点与积极效果如下：

目前国内多采用石灰、电石渣或石灰消化反应的产物 Ca(OH)₂进行中和，中和后虽然 pH值可以达到要求，但是其余各项指标不能达标，而且产生的泥渣脱水困难、不易干燥、后处理难度大，大部分情况是堆积待处理，占用了大量土地，造成二次污染，同时该方法浪费了大量的酸和铁资源。

本发明充分利用钢铁及其加工企业的余热，使钢铁及其加工企业的废酸的回收率达到 90％，回收酸中铁盐的质量浓度大于 10 g/L，排放水中氯离子浓度不大于 600 mg/L，降低了对环境的污染，实现了铁资源和盐酸的回收与利用，为钢铁及其加工企业实现循环经济找到一条有效的途径，对推动酸液回收技术的推广应用产生积极的影响。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的说明：

本发明提出了一种盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，如图1中所示，包括废料储罐1，其特征在于：废料储罐1通过加压泵2连接换热器3，废料储罐1通过管道连接伸入干燥器4中的喷射头，干燥器4上部进风口连接有加热器8，加热器8底部通过鼓风机7连接1#空气过滤器9-1，喷射头上方通过鼓风机7连接2#空气过滤器9-2，干燥器4下部连接旋风分离器5，旋风分离器5通过引风机6连接换热器3，从换热器3中分离后的含水蒸气的盐酸气体10通过水蒸气去除装置11连接降膜吸收塔12。

该装置所有设备均为耐高温、耐酸气腐蚀的不锈钢316L材质。

在干燥器4内上部的喷射头13采用气流式喷射。

干燥器4采用热空气侧向旋流进风、喷射液体与热空气采用共流式的方式混合。

降膜吸收塔12采用石墨降膜吸收。

（1）将盐酸酸洗废液预热后与压缩空气混合，进行拉法尔喷射后与170℃的热空气按照1:520（V/V）比例混合；对盐酸酸洗废液进行干燥处理，干燥后酸洗废液被分离成铁盐与含HCL和水的气体；盐酸洗液中由于氯化亚铁的存在导致盐析效应，造成H₂O的分压减小，HCL分压增大，在与热空气结合过程中，随着液相中盐的浓度不断增加，这种情况更为明显；气相中HCL的浓度会不断升高，即产生的气体中HCL浓度不断增高，从而实现HCL与铁盐的分离；

（2）含HCL与水的气体在水蒸气去除装置11的作用下去除水分，将盐酸浓度进一步提高；

（3）经步骤（2）浓缩的含酸气体经降膜吸收塔吸收后进行利用。

本发明中热空气加热采用钢铁行业预热的方法。而且本发明是基于余热利用技术；酸液的回收需要一定的热量，而钢铁及其加工企业本身具有丰富的余热资源。通过余热的利用，可降低酸液回收设备的建设和运行成本，具有节能减排的实际意义和示范作用。

上述步骤（1）中盐酸酸洗废液利用余热预热至50℃后与压缩空气按1:4比例（V/V）混合，喷射方法采用拉法尔喷射；喷射后的雾气与170℃高温空气共流混合后在干燥器4内进行分离；

上述步骤（1）中压缩空气的压力≤0.4MPa。

上述步骤（2）中干燥后的含水及盐酸的气体（即含HCL与水的气体），进入换热器3冷却后再进入水蒸气去除装置11进行水分的部分去除，以提高盐酸气体中HCL的百分含量。

上述步骤（3）中经过水蒸气去除装置11去除水份的气体进行降膜吸收精制，浓缩至质量百分比为大于20%再加以重新利用。

水蒸气去除装置11中，水与盐酸混合气体提纯采用低温冷凝方法提纯盐酸气体，分离水蒸气。

高温含酸气体与盐酸酸洗废液可换热节能。

本发明的工作过程如下：

盐酸酸洗线产生的酸洗废液收集进入废料储罐1，通过加压泵2将废酸（经换热器3预热后）输送至干燥器4内的喷射头13，进入喷射头13前与鼓风机7压缩空气进行混合后在干燥器4内的喷射头13进行雾化，雾化后的液滴在干燥器4内与来自鼓风机7并经过加热器8进行空气加热至170℃后的空气混合后干燥，干燥后的酸气和铁盐颗粒在干燥器4内进行重力式初级分离，初级分离后的含铁盐颗粒气体随引风机6引风进入旋风分离器5后进行气固分离，分离出铁盐和含酸气体，含酸气体进入换热器3与原盐酸废液换热后进行铁盐回收处理。经换热后的含水蒸气的盐酸气体经过水分去除装置11后，将混合气体中的水蒸气吸收，吸收后的含少量水蒸汽的盐酸气体进入降膜吸收塔12内进行降膜吸收，吸收后的盐酸水溶液进行回收利用。

实施例1

一种盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，包括废料储罐1，废料储罐1通过加压泵2连接换热器3，通过喷射头13伸入干燥器4中，干燥器4上部进风口连接有加热器8，底部通过鼓风机7连接1#空气过滤器9-1，喷射头上方通过鼓风机7连接2#空气过滤器9-2，干燥器4下部连接旋风分离器5，旋风分离器5通过引风机6连接换热器3，从换热器3中分离后的含水蒸气的盐酸气体10通过水蒸气去除装置11连接降膜吸收塔12，降膜吸收塔12采用石墨降膜吸收。在干燥器4内上部的喷射头13采用气流式喷射。干燥器4采用热空气侧向旋流进风、喷射液体与热空气采用共流式的方式混合。该装置所有设备均为耐高温、耐酸气腐蚀的不锈钢316L材质。

用上述盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置进行回收再利用的方法，步骤如下：

盐酸酸洗线产生的酸洗废液收集进入废料储罐1，盐酸酸洗废液经换热器3预热至50℃后，通过加压泵2将废酸输送至干燥器4内的喷射头13，进入喷射头13前将预热后的盐酸酸洗废液与与来自鼓风机7（与2#空气过滤器相连）压缩空气按1:4比例（V/V）进行混合后在干燥器4内的喷射头13进行雾化（即拉法尔喷射），压缩空气的压力≤0.4MPa，雾化后（即进行拉法尔喷射后）的液滴在干燥器4内与来自鼓风机7（与1#空气过滤器相连）经过加热器8加热至170℃后的热空气按照1:520（V/V）比例混合后干燥，干燥后的酸气和铁盐颗粒在干燥器4内进行重力式初级分离，初级分离后的含铁盐颗粒气体随引风机6引风进入旋风分离器5后进行气固分离，分离出铁盐和含酸气体，含酸气体进入换热器3与原盐酸酸洗废液换热后进行铁盐回收处理。经换热后的含水蒸气的盐酸气体经过水分去除装置11后，将盐酸浓度进一步提高；将混合气体中的水蒸气吸收，吸收后的含少量水蒸汽的盐酸气体进入降膜吸收塔12内进行降膜吸收，吸收后的盐酸水溶液进行回收利用。

吸收后的盐酸水溶液也可以进行精制、浓缩至质量百分比为大于20%（可以为20%、25%、30%等）再加以重新利用。

Claims

1.一种盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，包括废料储罐（1），其特征在于：废料储罐（1）通过加压泵（2）连接换热器（3），并通过管道连接伸入干燥器（4）中喷射头，干燥器（4）上部进风口连接有加热器（8），加热器（8）底部通过鼓风机（7）连接1#空气过滤器（9-1），喷射头上方通过鼓风机（7）连接2#空气过滤器（9-2），干燥器（4）下部连接旋风分离器（5），旋风分离器（5）通过引风机（6）连接换热器（3），从换热器（3）中分离后的含水蒸气的盐酸气体通过水蒸气去除装置（11）连接降膜吸收塔（12）。

2.根据权利要求1所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，其特征在于：该装置所有设备均为耐高温、耐酸气腐蚀的不锈钢316L材质。

3.根据权利要求1所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，其特征在于：喷射头采用气流式喷射。

4.根据权利要求1所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，其特征在于：干燥器（4）采用热空气侧向旋流进风、喷射液体与热空气采用共流式的方式混合。

5.根据权利要求1所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置，其特征在于：降膜吸收塔采用石墨降膜吸收。

6.一种用权利要求1所述盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用装置进行回收再利用的方法，其特征在于：步骤如下：

（2）含HCL与水的气体在水蒸气去除装置（11）的作用下去除水分，将盐酸浓度进一步提高；

（3）浓缩的含酸气体经降膜吸收塔吸收后进行利用。

7.根据权利要求6所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用方法，其特征在于：步骤（1）中盐酸酸洗废液利用余热预热至50℃后与压缩空气按1:4的比例（V/V）混合，喷射方法采用拉法尔喷射；喷射后的雾气与170℃高温空气共流混合后在干燥器（4）内进行分离。

8.根据权利要求6或7所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用方法，其特征在于：步骤（1）中压缩空气的压力≤0.4MPa。

9.根据权利要求6所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用方法，其特征在于：步骤（2）中干燥后的含水及盐酸的气体，进入换热器（3）冷却后再进入水蒸气去除装置（11）进行水分的部分去除，以提高盐酸气体中HCL的百分含量。

10.根据权利要求6所述的盐酸酸洗废液铁盐与盐酸分离回收再利用方法，其特征在于：步骤（3）经过水蒸气去除装置（11）去除水份的气体进行降膜吸收精制，浓缩至质量百分比为大于20%再加以重新利用。