CN103394206B - 一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，属于废酸液处理领域。本发明的蒸发结晶装置，包括蒸发浓缩单元、进料单元、气体冷凝单元、冷却结晶单元、固液分离单元、母液循环单元和真空单元，将盐酸酸洗废液在真空状态下加热，使溶液中可挥发性的氯化氢和水一起蒸发，通过气体冷凝单元的冷凝，形成能够重新使用的洁净盐酸；溶液中不可挥发的金属盐的浓度不断增加，形成金属盐的过饱和溶液，然后通过冷却结晶单元冷却，使一部分金属盐以含水结晶物的晶体状态析出，达到溶液中溶质和溶剂分离的目的。本发明的主要用途是提供一种防腐性能好、回收利用率高、处理费用低的高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置。

Description

一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置

技术领域

本发明涉及一种酸洗废液的蒸发结晶装置，更具体地说，涉及一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置。

背景技术

酸洗工艺在我国许多工业部门中被广泛应用，钢铁工业、金属制品业在生产过程中需要清除金属材料表面氧化层而使用盐酸进行酸洗，酸洗过程中会产生大量的酸洗废液，盐酸酸洗废液的成分主要是：游离酸、金属盐和水。其含量随酸洗工艺、操作温度、金属材质、规格不同而异。依据国家环保条例规定，废酸不允许直接排放，而我国此类酸洗废液的产出量惊人，偷排现象屡禁不止。如钢材镀锌行业：一般生产一吨镀锌钢材可产生酸洗废液约45～65kg。据有关部门统计，仅重点钢铁企业每年产出的酸洗废液量就有一亿多吨。

对于这类酸洗废液的处理，目前国内普遍采用两种方法来处理：一是焙烧法，二是中和法。

焙烧法均采用加热蒸发、喷雾燃烧的方式，目前国内的大规模酸洗废液再生装置都是引进的，其工艺是对酸洗废液进行直接加热回收盐酸和氧化铁，少数大型钢铁联合企业采用鲁奇法和鲁特纳法；该处理工艺过于复杂，前期投入过于巨大，运行成本高、运行维护费用高、设备损坏严重、成本回收期限长。一般中小企业难以承受。

中和法不仅需要投入一定的资金及配备一套中和装置，而且还要经常性地购入碱性化工原料对酸洗废液进行中和处理，达到规定的pH值才能排放，并要处理大量无用的废渣，这种方法虽然解决了环保问题，但很不经济。目前国内的中小企业大都采用石灰中和法，使酸洗废液中和后达标排放，但此法需消耗大量的石灰，并产生大量的含水率99%的泥渣需干化处理，该方法处理设施投资和处理成本也都较高，且酸洗废液中的有用资源未能回收利用。我国在二十世纪九十年代末期开始，有人提出蒸发结晶法回收稀盐酸和氯化亚铁晶体的工艺方法，此工艺也引起了国内外相关行业的普遍关注，国内有多家大专院校、研究所、行业从业人员申请过多项国家专利。

如中国专利号：ZL201120167001.7，授权公告日为：2011年12月14日，发明创造名称为：酸洗废液回收处理装置，该申请案涉及一种酸洗废液回收处理装置，包括进料泵、蒸发器、分离器、冷凝器、出料泵、结晶釜、液封槽及酸泵；所述进料泵连接在酸洗废液池与所述蒸发器之间；所述分离器连接在所述蒸发器之后且包括蒸汽出口及溶液出口，所述分离器的蒸汽出口连接至所述冷凝器，所述出料泵连接在所述分离器的溶液出口与所述结晶釜之间；所述冷凝器的出液口连接至所述液封槽，所述酸泵连接在所述液封槽与酸储槽之间。该申请案提供的酸洗废液回收处理装置，通过对废酸液加热蒸发、冷凝器冷凝，形成能够返回车间重新使用的稀酸液，通过蒸发浓缩、冷却浓缩液而析出固体结晶，从而能够实现废酸液的零排放，但其不足之处在于：该申请案的生蒸汽利用率低，废液需进行多次循环才能有效回收处理，回收处理周期长，其中的处理设备未能得到改进，防腐性能差、使用寿命短，同时酸液的回收利用率较低。

又如中国专利号：ZL201220341703.7，授权公告日为：2013年4月10日，发明创造名称为：酸洗废液回收处理装置，该申请案涉及酸洗废液回收技术，其提供的酸洗废液回收处理装置，通过对废酸液加热蒸发、冷凝器冷凝，形成能够返回车间重新使用的稀酸液；通过蒸发浓缩、冷却浓缩液而析出固体结晶；从而能够实现废酸液的零排放。该申请案在一定程度上解决了现有酸洗废液回收处理装置蒸发效率不高、设备防腐性差、操作运转费用高的问题，但其不足之处在于：该申请案的生蒸汽利用率也较低，回收处理周期较长，酸液的回收利用率较低，自动化程度不高。

此外，中国专利申请号：200810204144.3，申请公布日为：2009年5月20日，发明创造名称为：负压外循环连续蒸发连续冷冻结晶法处理酸洗废液的方法，该申请案的一种负压外循环连续蒸发连续冷冻结晶法处理酸洗废液的方法，利用三效负压外循环连续蒸发器对酸洗废液进行蒸发浓缩，蒸发产生的酸蒸汽经冷凝形成再生酸，再生酸作为后续蒸发器热源，浓缩液经热交换、冷却、冷冻结晶，再经真空带式固液分离机分离，得到固体颗粒，母液再回到废酸池，完成整个循环，实现废酸液零排放。且一效蒸发器由蒸汽加热，二效蒸发器由一效蒸发器产生的酸蒸汽加热，三效蒸发器由二效蒸发器产生的酸蒸汽加热，最大限度利用热能。该申请案的工艺方法效率高、速度快、生产稳定、成本低，但其不足之处在于：该申请案的酸洗废液处理方法没有解决主体设备和管材易腐蚀、设备设计及制造具有局限性、回收产品附加值低的问题，从而难以得到大规模推广。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中的酸洗废液处理设备易腐蚀、设备设计及制造具有局限性、回收产品附加值低以及生蒸汽利用率、酸液回收率低的不足，提供一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，采用本发明提供的技术方案，不仅采用的设备得到了大规模的改进，防腐性能好，设备寿命长，而且生蒸汽的利用率、蒸发效率和酸液回收率高，生产稳定连续，操作简单，自动化水平高，同时整个蒸发结晶装置布置紧凑合理，占地面积小。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，包括蒸发浓缩单元、进料单元、气体冷凝单元、冷却结晶单元、固液分离单元、母液循环单元和真空单元，其中：

所述的蒸发浓缩单元包括一级预热器、二级预热器、三级预热器、四级预热器、一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器、一效分离器、二效分离器、三效分离器和三效强制循环泵，所述的一级预热器、二级预热器、三级预热器和四级预热器依次串联；所述的四级预热器的出液口与一效蒸发器的进液口相连，所述的一效蒸发器的循环液出口与一效分离器的循环液进口相连；所述的一效分离器的二次蒸汽出口分别与三级预热器、二效蒸发器相连；所述的一效分离器的循环液出口与一效蒸发器的循环液出口相连，所述的一效分离器的浓缩液出口与二效分离器的进料口相连；所述的二效蒸发器的循环液出口与二效分离器的循环液进口相连；所述的二效分离器的二次蒸汽出口分别与二级预热器、三效蒸发器相连；所述的二效分离器的循环液出口与二效蒸发器的循环液进口相连，所述的二效分离器的浓缩液出口与三效分离器的进液口相连；所述的三效蒸发器的循环液出口与三效分离器的循环液进口相连；所述的三效分离器的蒸汽出口与一级预热器相连；所述的三效分离器的循环液出口通过三效强制循环泵与三效蒸发器的循环液进口相连；

所述的进料单元包括原液进料泵和原液池，所述的原液池通过原液进料泵与一级预热器相连；

所述的气体冷凝单元包括真空冷凝器、稀酸罐和稀酸泵，所述的真空冷凝器的进气口与三效分离器的蒸汽出口相连，所述的真空冷凝器的冷凝液出口与稀酸罐相连，所述的稀酸罐与稀酸泵相连；

所述的冷却结晶单元包括第一冷却循环泵、第二冷却循环泵、第一结晶冷却器、第二结晶冷却器和冷却结晶器，所述的第一冷却循环泵的进液口和第二冷却循环泵的进液口分别通过出料泵与三效分离器的溶液出口相连；所述的第一冷却循环泵的出液口与第一结晶冷却器的进液口相连，所述的第一结晶冷却器的出液口与冷却结晶器的进口相连；所述的第二冷却循环泵的出液口与第二结晶冷却器的进液口相连，所述的第二结晶冷却器的出液口与冷却结晶器的进口相连；

所述的固液分离单元包括晶浆稠厚器、第一离心机和第二离心机，所述的晶浆稠厚器通过晶浆泵与冷却结晶器的出口相连，所述的晶浆稠厚器的清液出口与冷却结晶器相连，所述的晶浆稠厚器的晶浆出口分别与第一离心机和第二离心机相连；

所述的母液循环单元包括母液泵、母液回收罐、母液一级预热器和母液二级预热器，所述的母液回收罐的上部进口分别与第一离心机的液体出口、第二离心机的液体出口和冷却结晶器的清液出口相连，所述的母液回收罐、母液泵、母液一级预热器和母液二级预热器依次相连，所述的母液二级预热器通过三效强制循环泵与三效蒸发器相连；

所述的真空单元包括真空泵和气液分离器，所述的真空泵通过气液分离器与真空冷凝器相连。

更进一步地，还包括冷却水循环单元和包装单元，所述的冷却水循环单元包括蒸发系统冷却水泵、结晶系统冷却水泵、蒸发系统冷却塔、结晶系统冷却塔和冷水机组，所述的蒸发系统冷却塔的出水口通过蒸发系统冷却水泵与真空冷凝器的进水口相连，所述的真空冷凝器的出水口与蒸发系统冷却塔的进水口相连，所述的结晶系统冷却塔的出水口通过结晶系统冷却水泵分别与第一结晶冷却器的进水口、第二结晶冷却器的进水口相连，所述的第一结晶冷却器的出水口、第二结晶冷却器的出水口分别与结晶系统冷却塔的进水口相连，所述的冷水机组设置于结晶系统冷却塔的回路上；所述的包装单元由计量包装机组成，所述的计量包装机的进口端与第一离心机的固体出口、第二离心机的固体出口相连。

更进一步地，所述的蒸发浓缩单元还包括疏水阀，所述的一效蒸发器的冷凝水出口通过疏水阀、四级预热器与二效蒸发器的壳程、锅炉相连；所述的二效蒸发器的冷凝水出口与三效蒸发器的壳程相连；所述的三效蒸发器的冷凝水出口通过母液二级预热器与稀酸罐相连。

更进一步地，所述的一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器均为石墨蒸发器，所述的石墨蒸发器的管程材质为酚醛树脂高温浸渍石墨；其中，所述的一效蒸发器蒸汽通道的外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，所述的一效蒸发器的壳体上除蒸汽进气口位置外，其余位置设置有均匀布置的钻孔，所述的一效蒸发器的物料通道与蒸汽通道之间设置有石棉盘根填料；所述的二效蒸发器和三效蒸发器的外壳的材质均为加衬丁基橡胶的碳钢，该外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，且外壳与蒸汽分布器之间设置有橡胶衬里，所述的二效蒸发器和三效蒸发器的蒸汽入口处设置有聚丙烯蒸汽挡板。

更进一步地，所述的一效分离器、二效分离器和三效分离器均为石墨分离器，所述的石墨分离器的外壳与石墨砖之间设置有酚醛树脂石墨胶泥，所述的石墨分离器的进口方向与圆柱形壳体相切。

更进一步地，所述的一级预热器、二级预热器、三级预热器和四级预热器均为石墨预热器，所述的石墨预热器的内部设置有六道循环通道。

更进一步地，所述的真空冷凝器为壳程进蒸汽、管程进冷凝水的石墨冷凝器，其外壳的材质为加衬丁基橡胶的碳钢，所述的石墨冷凝器蒸汽通道的外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，且外壳与蒸汽分布器之间设置有丁基橡胶衬里，所述的石墨冷凝器的蒸汽入口处设置有聚丙烯蒸汽挡板。

更进一步地，所述的冷却结晶器为采用OSLO结晶器制作模式的石墨结晶器，所述的石墨结晶器的浓缩液进料管插入距离石墨结晶器底部1/3处。

更进一步地，所述的结晶系统冷却塔的进水口温度为25℃，出水口温度为20℃；所述的冷水机组的进水口温度为12℃，出水口温度为7℃。

更进一步地，所述的四级预热器的出液口处的原液温度为110℃，所述的母液二级预热器的出液口处的母液温度为70℃。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，由于进行三效蒸发时，后效蒸发器内的压强和溶液的沸点较前效蒸发器内的压强和溶液的沸点低，引入前效蒸发器的二次蒸汽作为后效蒸发器的加热介质，仅一效蒸发器消耗生蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率，提高经济性；实践表明：本发明的三效负压石墨蒸发结晶装置的总耗汽量是普通蒸发设备的1/2，运行总功率是传统蒸发设备的1/3；

（2）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其一效蒸发器的冷凝水出口通过疏水阀、四级预热器与二效蒸发器的壳程、锅炉相连，二效蒸发器的冷凝水出口与三效蒸发器的壳程相连，三效蒸发器的冷凝水出口通过母液二级预热器与稀酸罐相连，充分利用了每一效蒸发器冷凝液的热量对原液和母液进行多次预热，避免了蒸汽损失的同时，也解决了疏水器的噪声和污染问题；

（3）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其三效分离器的循环液出口通过三效强制循环泵与三效蒸发器的循环液进口相连，解决了金属盐在蒸发浓缩过程中容易析出，极易堵塞设备的问题；其真空泵通过气液分离器与真空冷凝器相连，使蒸发装置处于负压状态，降低酸洗废液的沸点，从而降低蒸发温度，同时可以降低对设备和管道的耐腐蚀要求；

（4）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其石墨分离器的出气管道的横截面积比一般的蒸汽管道大2倍以上，通过下一级石墨蒸发器无转折，距离近，大大降低了蒸汽阻力，增加了流量，提高了加热效率；且气液分离过程是在分离器内完成的，减少了引出蒸汽的热量损失；

（5）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其石墨蒸发器的管程材质为酚醛树脂高温浸渍石墨，提高了石墨换热块的使用寿命，可以长达5年；石墨蒸发器壳体与石墨换热块间的间距比标准增大一倍，蒸汽以最低的流速均匀进入石墨换热块的蒸汽通道，提高了蒸汽的换热效率，降低了蒸汽对石墨换热块的冲击力；

（6）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其石墨分离器的外壳与石墨砖之间设置有酚醛树脂石墨胶泥，解决了以往石墨分离器因为钢材和石墨材料的延伸率差距大、不耐强负压的问题；石墨分离器的进口方向与圆柱形壳体相切，提高了酸洗废液在分离器内的闪蒸面积；同时增加了分离器的整体高度，在分离器内保证有足够的空间进行气液分离，保证了二次蒸汽的洁净度，解决了石墨分离器填料挡板难制作、除沫器经常损坏的问题；

（7）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其石墨预热器的内部设置有六道循环通道，降低了原液在预热器内的流速，充分利用了预热器的热量；其真空冷凝器为壳程进蒸汽、管程进冷凝水的石墨冷凝器，提高了冷却水的换热效率；其石墨结晶器的浓缩液进料管插入距离石墨结晶器底部1/3处，保证浓浆停留在结晶器最底部，清液从顶部溢出，通过冷却循环泵、冷却结晶器进行冷却循环；

（8）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，采用特制石墨设备提高了装置的运行能力、使用寿命和耐腐蚀性；采用三效蒸发技术降低了盐酸酸洗废液处理成本；采用全负压系统保证清洁安全生产，降低车间环境污染；采用全自动离心机和全自动包装机减少了工人接触盐酸及金属盐的时间、减轻了工人劳动强度及降低了人工费用；

（9）本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，实现了盐酸酸洗废液的零排放；利用多效蒸发，降低了处理费用；具有蒸发效率高、能连续稳定生产、操作简单、治理过程不需添加其他助剂、设备及管道材料防腐耐用、处理费用低、环保效益明显等诸多优点。

附图说明

图1为本发明的高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置的结构示意图。

示意图中的标号说明：

E201、一效蒸发器；E202、二效蒸发器；E203、三效蒸发器；E204、真空冷凝器；E205、一级预热器；E206、二级预热器；E207、三级预热器；E208、四级预热器；E209、母液一级预热器；E210、母液二级预热器；E211、第一结晶冷却器；E212、第二结晶冷却器；

S201、一效分离器；S202、二效分离器；S203、三效分离器；S204A、第一离心机；S204B、第二离心机；

A201、冷却结晶器；A202、晶浆稠厚器；

P201、三效强制循环泵；P202、出料泵；P203、原液进料泵；P204、稀酸泵；P205、真空泵；P206、母液泵；P207、第一冷却循环泵；P208、第二冷却循环泵；P209、晶浆泵；P301、蒸发系统冷却水泵；P302、结晶系统冷却水泵；

V101、原液池；V201、稀酸罐；V202、气液分离器；V203、母液回收罐；

CL301、蒸发系统冷却塔；CL302、结晶系统冷却塔；

LSJ200、冷水机组；X201、计量包装机。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1，本实施例的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，包括蒸发浓缩单元、进料单元、气体冷凝单元、冷却结晶单元、固液分离单元、母液循环单元、真空单元、冷却水循环单元和包装单元，其中：

蒸发浓缩单元包括一级预热器E205、二级预热器E206、三级预热器E207、四级预热器E208、一效蒸发器E201、二效蒸发器E202、三效蒸发器E203、一效分离器S201、二效分离器S202、三效分离器S203、疏水阀和三效强制循环泵P201，一级预热器E205、二级预热器E206、三级预热器E207和四级预热器E208依次串联；四级预热器E208的出液口与一效蒸发器E201的进液口相连，一效蒸发器E201的循环液出口与一效分离器S201的循环液进口相连；一效分离器S201的二次蒸汽出口分别与三级预热器E207、二效蒸发器E202相连；一效分离器S201的循环液出口与一效蒸发器E201的循环液进口相连，一效分离器S201的浓缩液出口与二效分离器S202的进料口相连；二效蒸发器E202的循环液出口与二效分离器S202的循环液进口相连；二效分离器S202的二次蒸汽出口分别与二级预热器E206、三效蒸发器E203相连；二效分离器S202的循环液出口与二效蒸发器E202的循环液进口相连，二效分离器S202的浓缩液出口与三效分离器S203的进料口相连；三效蒸发器E203的循环液出口与三效分离器S203的循环液进口相连；三效分离器S203的蒸汽出口与一级预热器E205相连，由于进行三效蒸发时，后效蒸发器内的压强和溶液的沸点较前效蒸发器内的压强和溶液的沸点低，引入前效蒸发器的二次蒸汽作为后效蒸发器的加热介质，仅一效蒸发器E201消耗生蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率，提高经济性，实践表明：本发明的三效负压石墨蒸发结晶装置的总耗汽量是普通蒸发设备的1/2，运行总功率是传统蒸发设备的1/3，整套装置的设计理念具有高效、节能、环保，符合国家制定的“节能法”的规定。三效分离器S203的循环液出口通过三效强制循环泵P201与三效蒸发器E203的循环液进口相连，解决了金属盐在蒸发浓缩过程中容易析出，极易堵塞设备的问题。本实施例中的一效蒸发器E201的冷凝水出口通过疏水阀、四级预热器E208与二效蒸发器E202的壳程、锅炉相连，二效蒸发器E202的冷凝水出口与三效蒸发器E203的壳程相连，三效蒸发器E203的冷凝水出口通过母液二级预热器E210与稀酸罐V201相连，充分利用了每一效蒸发器冷凝液的热量对原液和母液进行多次预热，避免了蒸汽损失的同时，也解决了疏水器的噪声和污染问题。本实施例中的一效分离器S201、二效分离器S202和三效分离器S203均设有独立的进料口和观察孔，便于观察和控制进料流量；三组蒸发器和分离器组成的蒸发单元，排列布置合理，缩短了设备总长度，便于操作。四级预热器E208的出液口处的原液温度为110℃，母液二级预热器E210的出液口处的母液温度为70℃。

进料单元包括原液进料泵P203和原液池V101，原液池V101通过原液进料泵P203与一级预热器E205相连。

气体冷凝单元包括真空冷凝器E204、稀酸罐V201和稀酸泵P204，真空冷凝器E204的进气口与三效分离器S203的蒸汽出口相连，真空冷凝器E204的冷凝液出口与稀酸罐V201相连，稀酸罐V201与稀酸泵P204相连。

冷却结晶单元包括第一冷却循环泵P207、第二冷却循环泵P208、第一结晶冷却器E211、第二结晶冷却器E212和冷却结晶器A201，第一冷却循环泵P207的进液口和第二冷却循环泵P208的进液口分别通过出料泵P202与三效分离器S203的溶液出口相连；第一冷却循环泵P207的出液口与第一结晶冷却器E211的进液口相连，第一结晶冷却器E211的出液口与冷却结晶器A201的进口相连；第二冷却循环泵P208的出液口与第二结晶冷却器E212的进液口相连，第二结晶冷却器E212的出液口与冷却结晶器A201的进口相连。

固液分离单元包括晶浆稠厚器A202、第一离心机S204A和第二离心机S204B，晶浆稠厚器A202通过晶浆泵P209与冷却结晶器A201的出口相连，晶浆稠厚器A202的清液出口与冷却结晶器A201相连，晶浆稠厚器A202的晶浆出口分别与第一离心机S204A和第二离心机S204B相连。

母液循环单元包括母液泵P206、母液回收罐V203、母液一级预热器E209和母液二级预热器E210，所述的母液回收罐V203的上部进口分别与第一离心机S204A的液体出口、第二离心机S204B的液体出口和冷却结晶器A201的清液出口相连，母液回收罐V203、母液泵P206、母液一级预热器E209和母液二级预热器E210依次相连，母液二级预热器E210通过三效强制循环泵P201与三效蒸发器E203相连。

真空单元包括真空泵P205和气液分离器V202，真空泵P205通过气液分离器V202与真空冷凝器E204相连，有效地将装置中的不凝气体抽出，维持装置真空，实现负压蒸发。

冷却水循环单元包括蒸发系统冷却水泵P301、结晶系统冷却水泵P302、蒸发系统冷却塔CL301、结晶系统冷却塔CL302和冷水机组LSJ200，蒸发系统冷却塔CL301的出水口通过蒸发系统冷却水泵P301与真空冷凝器E204的进水口相连，真空冷凝器E204的出水口与蒸发系统冷却塔CL301的进水口相连，结晶系统冷却塔CL302的出水口通过结晶系统冷却水泵P302分别与第一结晶冷却器E211的进水口、第二结晶冷却器E212的进水口相连，第一结晶冷却器E211的出水口、第二结晶冷却器E212的出水口分别与结晶系统冷却塔CL302的进水口相连，冷水机组LSJ200设置于结晶系统冷却塔CL302的回路上。结晶系统冷却塔CL302的进水口温度为25℃，出水口温度为20℃；夏天高温时选用冷水机组LSJ200，冷水机组LSJ200的进水口温度为12℃，出水口温度为7℃。

包装单元由计量包装机X201组成，计量包装机X201的进口端与第一离心机S204A的固体出口和第二离心机S204B的固体出口相连。

本实施例的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，一效蒸发器E201、二效蒸发器E202和三效蒸发器E203均为石墨蒸发器，传统的石墨蒸发器由于制造标准的局限性（HG/T25093），造成石墨换热块和外壳中间的间距很小，蒸汽成喷射状通过石墨换热块的加热通道，导致蒸汽的利用率降低，且容易引起石墨换热块的爆裂；物料通道和蒸汽通道之间的密封采用橡胶O型圈，耐用性差，需要定期更换；蒸发器的壳程需要采用耐强腐蚀、耐高温、耐负压的内衬搪玻璃或者内衬石墨砖，因为制作遗留问题多、实用性差需要经常更换。本实施例中的石墨蒸发器的管程材质为酚醛树脂高温浸渍石墨（处理温度≥180℃），提高了石墨换热块的使用寿命（可以长达5年）。其中，一效蒸发器E201蒸汽通道的外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，蒸汽分布器与外壳之间的间距按蒸汽流量设计，一效蒸发器E201的壳体上除蒸汽进气口位置外设置有均匀布置的钻孔，且壳体与石墨换热块之间的间距比标准增大一倍，蒸汽以最低的流速均匀进入石墨换热块的蒸汽通道，提高了蒸汽的换热效率，降低了蒸汽对石墨换热块的冲击力，一效蒸发器E201的物料通道与蒸汽通道之间设置有石棉盘根填料；二效蒸发器E202和三效蒸发器E203的外壳的材质均为加衬丁基橡胶的碳钢，可耐温150℃，耐压-0.1～0.6MPa，该外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，蒸汽分布器与外壳之间间距按蒸汽流量设计，且外壳与蒸汽分布器之间设置有橡胶衬里，二效蒸发器E202和三效蒸发器E203的蒸汽入口处设置有聚丙烯蒸汽挡板，其壳体与石墨换热块之间的间距比标准增大一倍，二次蒸汽以最低的流速均匀进入石墨换热块的蒸汽通道，提高了蒸汽的换热效率。此外，为了提高三效蒸发器E203的蒸发效率、提高三效蒸发器E203酸洗废液的循环速度、降低三效强制循环泵P201的使用功率，三效蒸发器E203的物料通道设计成三程式，物料在通道内经过三次循环换热后再进入三效分离器S203，把物料循环流速提高到1.5m/s，三效强制循环泵P201的使用功率降低1/2。

本实施例中的一效分离器S201、二效分离器S202和三效分离器S203均为石墨分离器，石墨分离器的外壳与石墨砖之间设置有酚醛树脂石墨胶泥，解决了以往石墨分离器因为钢材和石墨材料的延伸率差距大（6：1）、不耐强负压的问题；石墨分离器的进口方向与圆柱形壳体相切，提高了酸洗废液在石墨分离器内的闪蒸面积（可提高25%）；同时增加石墨分离器的整体高度，在分离器内保证足够的空间进行气液分离，以保证二次蒸汽的洁净度，解决石墨分离器填料挡板难制作、除沫器经常损坏的问题。本实施例中的一级预热器E205、二级预热器E206、三级预热器E207和四级预热器E208均为石墨预热器，石墨预热器的内部设置有六道循环通道，使物料在通道内经过六次循环充分换热后，再进入下一级设备，降低了物料在预热器内的流速，充分利用了热量。

本实施例中的真空冷凝器E204为壳程进蒸汽、管程进冷凝水的石墨冷凝器，采用壳程进蒸汽、管程进冷凝水的做法，有利于提高冷却水的换热效率。其外壳的材质为加衬丁基橡胶的碳钢，可耐温150℃，耐压-0.1～0.6MPa；石墨冷凝器蒸汽通道从外壳的顶部移至壳体中间，外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，且外壳与蒸汽分布器之间设置有丁基橡胶衬里，石墨冷凝器的蒸汽入口处设置有聚丙烯蒸汽挡板；其壳体与石墨换热块之间的间距比标准增大一倍，二次蒸汽以最低的流速均匀进入石墨换热块的蒸汽通道，提高了冷却水的换热效率，保证了冷凝液的出液温度。本实施例中的冷却结晶器A201为采用OSLO结晶器制作模式的石墨结晶器，石墨结晶器的浓缩液进料管插入距离石墨结晶器底部1/3处，保证浓浆停留在冷却结晶器A201最底部，清液从顶部溢出，通过冷却循环泵、冷却结晶器A201进行冷却循环。

本实施例的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置工作过程中，常温的酸洗废液通过原液进料泵P203由原液池V101中的酸洗废液逆流进料，分别通过一级预热器E205、二级预热器E206、三级预热器E207和四级预热器E208预热，利用一效蒸发器E201、一效分离器S201组成的一效蒸发单元和二效蒸发器E202、二效分离器S202组成的二效蒸发单元以及三效蒸发器E203、三效分离器S203组成的三效蒸发单元的循环蒸发浓缩后，浓度超过45%的四水氯化亚铁浓缩液通过出料泵P202进入冷却结晶单元，在冷却结晶单元中循环冷却结晶后，晶浆通过晶浆泵P209进入固液分离单元，经过第一离心机S204A、第二离心机S204B的分离，液体进入母液循环单元，四水氯化亚铁固体进入包装单元，经计量包装机X201包装后装车或入库。进入母液循环单元的母液通过母液泵P206进入母液一级预热器E209和母液二级预热器E210，预热后，再次进入三效蒸发器E203，进行循环蒸发浓缩。

生蒸汽进入一效蒸发器E201的壳程，换热冷凝后，利用压差经过疏水阀、四级预热器E208流入二效蒸发器E202壳程闪蒸热能利用，或者流回锅炉；一效分离器S201的二次蒸汽进入二效蒸发器E202的壳程，部分进入三级预热器E207的壳程，换热冷凝后，利用压差进入三效蒸发器E203的壳程闪蒸热能利用；二效分离器S202的二次蒸汽进入三效蒸发器E203壳程，部分进入二级预热器E206的壳程，换热冷凝后，利用压差经过母液二级预热器E210进入稀酸罐V201；三效分离器S203的二次蒸汽进入真空冷凝器E204的壳程，部分进入一级预热器E205的壳程和母液一级预热器E209，换热冷凝后进入稀酸罐V201。最后利用稀酸泵P204将稀酸打出回用。

为进一步理解本发明的内容，现给出本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置的工作原理。

本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，实质上是一种将溶液中的溶质和溶剂分离的物理过程。其基本原理是将含有金属盐、氯化氢溶质的水溶液，在真空状态下加热，使溶液中可挥发性的溶质氯化氢和水一起蒸发，通过冷凝器中的冷却水冷凝，形成能够返回车间重新使用的稀盐酸；随着溶液的体积减小，溶液中不可挥发的溶质金属盐的浓度增加，形成金属盐的过饱和溶液，然后通过冷却结晶单元的冷却，降低溶质的溶解度，在溶质过饱和的状态下，使一部分金属盐以含水结晶物的晶体状态结晶析出，达到溶液中溶质和溶剂分离的目的。本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，可回收90%以上的氯化氢，回收的盐酸浓度比未处理的盐酸酸洗废液浓度上升2～4%；使金属离子全部以金属盐晶体形式析出，蒸汽消耗量≤0.26吨蒸汽/吨废液。值得说明的是，本发明的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，不仅可用于盐酸酸洗废液的回收处理，也可用于硫酸酸洗废液、磷酸酸洗废液的回收处理，还可以广泛用于盐卤、芒硝、硫酸钾、氟化钠、烧碱、亚硫酸钠、硫酸锰、氯化钠、氯化钡、氯化钙、氧化铝、硫酸铵、氯化铵、硝酸钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸锌等溶液的蒸发结晶回收处理。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：包括蒸发浓缩单元、进料单元、气体冷凝单元、冷却结晶单元、固液分离单元、母液循环单元和真空单元，其中：

所述的蒸发浓缩单元包括一级预热器（E205）、二级预热器（E206）、三级预热器（E207）、四级预热器（E208）、一效蒸发器（E201）、二效蒸发器（E202）、三效蒸发器（E203）、一效分离器（S201）、二效分离器（S202）、三效分离器（S203）和三效强制循环泵（P201），所述的一级预热器（E205）、二级预热器（E206）、三级预热器（E207）和四级预热器（E208）依次串联；所述的四级预热器（E208）的出液口与一效蒸发器（E201）的进液口相连，所述的一效蒸发器（E201）的循环液出口与一效分离器（S201）的循环液进口相连；所述的一效分离器（S201）的二次蒸汽出口分别与三级预热器（E207）、二效蒸发器（E202）相连；所述的一效分离器（S201）的循环液出口与一效蒸发器（E201）的循环液进口相连，所述的一效分离器（S201）的浓缩液出口与二效分离器（S202）的进料口相连；所述的二效蒸发器（E202）的循环液出口与二效分离器（S202）的循环液进口相连；所述的二效分离器（S202）的二次蒸汽出口分别与二级预热器（E206）、三效蒸发器（E203）相连；所述的二效分离器（S202）的循环液出口与二效蒸发器（E202）的循环液进口相连，所述的二效分离器（S202）的浓缩液出口与三效分离器（S203）的进料口相连；所述的三效蒸发器（E203）的循环液出口与三效分离器（S203）的循环液进口相连；所述的三效分离器（S203）的蒸汽出口与一级预热器（E205）相连；所述的三效分离器（S203）的循环液出口通过三效强制循环泵（P201）与三效蒸发器（E203）的循环液进口相连；

所述的进料单元包括原液进料泵（P203）和原液池（V101），所述的原液池（V101）通过原液进料泵（P203）与一级预热器（E205）相连；

所述的气体冷凝单元包括真空冷凝器（E204）、稀酸罐（V201）和稀酸泵（P204），所述的真空冷凝器（E204）的进气口与三效分离器（S203）的蒸汽出口相连，所述的真空冷凝器（E204）的冷凝液出口与稀酸罐（V201）相连，所述的稀酸罐（V201）与稀酸泵（P204）相连；

所述的冷却结晶单元包括第一冷却循环泵（P207）、第二冷却循环泵（P208）、第一结晶冷却器（E211）、第二结晶冷却器（E212）和冷却结晶器（A201），所述的第一冷却循环泵（P207）的进液口和第二冷却循环泵（P208）的进液口分别通过出料泵（P202）与三效分离器（S203）的溶液出口相连；所述的第一冷却循环泵（P207）的出液口与第一结晶冷却器（E211）的进液口相连，所述的第一结晶冷却器（E211）的出液口与冷却结晶器（A201）的进口相连；所述的第二冷却循环泵（P208）的出液口与第二结晶冷却器（E212）的进液口相连，所述的第二结晶冷却器（E212）的出液口与冷却结晶器（A201）的进口相连；

所述的固液分离单元包括晶浆稠厚器（A202）、第一离心机（S204A）和第二离心机（S204B），所述的晶浆稠厚器（A202）通过晶浆泵（P209）与冷却结晶器（A201）的出口相连，所述的晶浆稠厚器（A202）的清液出口与冷却结晶器（A201）相连，所述的晶浆稠厚器（A202）的晶浆出口分别与第一离心机（S204A）和第二离心机（S204B）相连；

所述的母液循环单元包括母液泵（P206）、母液回收罐（V203）、母液一级预热器（E209）和母液二级预热器（E210），所述的母液回收罐（V203）的上部进口分别与第一离心机（S204A）的液体出口、第二离心机（S204B）的液体出口和冷却结晶器（A201）的清液出口相连，所述的母液回收罐（V203）、母液泵（P206）、母液一级预热器（E209）和母液二级预热器（E210）依次相连，所述的母液二级预热器（E210）通过三效强制循环泵（P201）与三效蒸发器（E203）相连；

所述的真空单元包括真空泵（P205）和气液分离器（V202），所述的真空泵（P205）通过气液分离器（V202）与真空冷凝器（E204）相连。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：还包括冷却水循环单元和包装单元，所述的冷却水循环单元包括蒸发系统冷却水泵（P301）、结晶系统冷却水泵（P302）、蒸发系统冷却塔（CL301）、结晶系统冷却塔（CL302）和冷水机组（LSJ200），所述的蒸发系统冷却塔（CL301）的出水口通过蒸发系统冷却水泵（P301）与真空冷凝器（E204）的进水口相连，所述的真空冷凝器（E204）的出水口与蒸发系统冷却塔（CL301）的进水口相连，所述的结晶系统冷却塔（CL302）的出水口通过结晶系统冷却水泵（P302）分别与第一结晶冷却器（E211）的进水口、第二结晶冷却器（E212）的进水口相连，所述的第一结晶冷却器（E211）的出水口、第二结晶冷却器（E212）的出水口分别与结晶系统冷却塔（CL302）的进水口相连，所述的冷水机组（LSJ200）设置于结晶系统冷却塔（CL302）的回路上；所述的包装单元由计量包装机（X201）组成，所述的计量包装机（X201）的进口端与第一离心机（S204A）的固体出口、第二离心机（S204B）的固体出口相连。

3.根据权利要求2所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的蒸发浓缩单元还包括疏水阀，所述的一效蒸发器（E201）的冷凝水出口通过疏水阀、四级预热器（E208）与二效蒸发器（E202）的壳程、锅炉相连；所述的二效蒸发器（E202）的冷凝水出口与三效蒸发器（E203）的壳程相连；所述的三效蒸发器（E203）的冷凝水出口通过母液二级预热器（E210）与稀酸罐（V201）相连。

4.根据权利要求3所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的一效蒸发器（E201）、二效蒸发器（E202）和三效蒸发器（E203）均为石墨蒸发器，所述的石墨蒸发器的管程材质为酚醛树脂高温浸渍石墨；其中，所述的一效蒸发器（E201）蒸汽通道的外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，所述的一效蒸发器（E201）的壳体上除蒸汽进气口位置外，其余位置设置有均匀布置的钻孔，所述的一效蒸发器（E201）的物料通道与蒸汽通道之间设置有石棉盘根填料；所述的二效蒸发器（E202）和三效蒸发器（E203）的外壳的材质均为加衬丁基橡胶的碳钢，该外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，且外壳与蒸汽分布器之间设置有橡胶衬里，所述的二效蒸发器（E202）和三效蒸发器（E203）的蒸汽入口处设置有聚丙烯蒸汽挡板。

5.根据权利要求3所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的一效分离器（S201）、二效分离器（S202）和三效分离器（S203）均为石墨分离器，所述的石墨分离器的外壳与石墨砖之间设置有酚醛树脂石墨胶泥，所述的石墨分离器的进口方向与圆柱形壳体相切。

6.根据权利要求3所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的一级预热器（E205）、二级预热器（E206）、三级预热器（E207）和四级预热器（E208）均为石墨预热器，所述的石墨预热器的内部设置有六道循环通道。

7.根据权利要求3所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的真空冷凝器（E204）为壳程进蒸汽、管程进冷凝水的石墨冷凝器，其外壳的材质为加衬丁基橡胶的碳钢，所述的石墨冷凝器蒸汽通道的外壳上加装有一圈高度为蒸汽进气口2倍的蒸汽分布器，且外壳与蒸汽分布器之间设置有丁基橡胶衬里，所述的石墨冷凝器的蒸汽入口处设置有聚丙烯蒸汽挡板。

8.根据权利要求3所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的冷却结晶器（A201）为采用OSLO结晶器制作模式的石墨结晶器，所述的石墨结晶器的浓缩液进料管插入距离石墨结晶器底部1/3处。

9.根据权利要求2所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的结晶系统冷却塔（CL302）的进水口温度为25℃，出水口温度为20℃；所述的冷水机组（LSJ200）的进水口温度为12℃，出水口温度为7℃。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种高效节能型盐酸酸洗废液三效负压石墨蒸发结晶装置，其特征在于：所述的四级预热器（E208）的出液口处的原液温度为110℃，所述的母液二级预热器（E210）的出液口处的母液温度为70℃。