CN104047009B - 钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢材酸洗液中氯化亚铁和盐酸的回收工艺装置，含有酸洗液预热器、多级二次预热器、蒸汽加热器、喷射冷凝器、冷酸回流罐、多级蒸发器、溶液冷却器、母液槽、过滤机。酸洗液的原料通过酸洗液预热器后进入二次预热器，少量HCL酸蒸汽再被喷射冷凝器冷凝为冷却酸进入冷酸回流罐。酸洗液被蒸汽加热器加热后进入蒸发器，其中释放出来的HCL酸蒸汽从蒸发器的顶部流出管路流出，进入二次预热器；余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的底部流出，先进入溶液冷却器，再经过分离过滤机析出氯化亚铁晶体，其余剩下的母液进入母液槽，母液与酸洗液的原料按3‑10:1的比例混合后再进入回收循环过程。本发明的混合液中的氯化亚铁始终处于不饱和状态，解决了预热器及工艺管线中因结晶而堵塞的难题；节约了能源消耗，减少了设备投资。

Description

钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置

技术领域

本发明属于清洁生产与循环经济技术领域，涉及一种钢（碳钢）丝绳酸洗废酸液回收氯化亚铁和盐酸的工艺装置。

背景技术

钢铁工业、金属制品业（如钢丝绳、电镀等）在生产过程中需要清除钢材表面锈斑和氧化铁而进行酸洗，酸洗过程中会产生大量的废酸液，废酸液中的组分有：游离酸、氯化亚铁、氯化铅、氯化锌、氯化锰、氯化铬、氯化镍、氯化钒、氯化磷等盐酸盐，其成分含量随钢材的组分、酸洗工艺、操作温度的不同而各有异同，但一般含有: 15—30%的氯化亚铁、1—18%的游离酸。如果直接排放会污染环境并且造成资源浪费，因此需要对这些废酸液进行回收处理。

申请号为2013106908222的专利文件公开了“钢铁热轧用酸洗废液的废酸再生方法”，包括下列步骤：首先，将废酸先经70～100℃预热，再在100～150℃下通过蒸发器蒸发处理，制成过饱和母液；再将过饱和母液在100～150℃下，经石墨刮板刮入石墨结晶器结晶成氯化亚铁固体，同时蒸出含氯化氢的水蒸汽，含氯化氢的水蒸汽通过常规吸收器吸收成再生酸回用。该发明缺少尾气、余料的循环回收利用，且设备管线的连接流程不够合理，废液中其它有用成分为做回收处理。

申请号为2013106021806的专利文件公开了“氯化亚铁的无害化处理方法”，其技术要点是：所述处理方法在如下反应系统中进行，该反应系统包括废酸池、与废酸池出料口相连的预反应池、与预反应池和废酸池出料口同时相连的反应塔、与反应塔进料口相连的氯气储罐、与预反应池进料口相连的氯气吸收罐、与氯气吸收罐出料口相连的碱液吸收塔、与反应塔出料口相连的成品池。该发明的工艺落线和工艺数据公布不充分，缺乏实用价值，而且有用成分的回收利用率不高。

申请号为2013105378483的专利文件公开了“一种盐酸酸洗废液资源化处理工艺”，该工艺调节盐酸酸洗废液的CaCO₃酸度为99.65～124.56g/L，加氯化亚铁使亚铁盐达到饱和状态，加热升温至泡点后进入精馏塔分离，精馏塔塔内压力为61.05Kpa～67.50Kpa，可回收到浓度为10%～15%的稀盐酸溶液、氯化亚铁晶体。该本发明还需要添加其它原料来处理废液，使得原料成本增加，设备负荷增加，人工及能源消耗更多。

发明内容

发明目的：提供一种从钢材酸洗废液中回收氯化亚铁和盐酸，且管路不易堵塞的的新工艺装置。

技术方案：

本发明提供的钢材酸洗液中氯化亚铁和盐酸的回收工艺装置中，含有酸洗液预热器、二次预热器、蒸汽加热器、喷射冷凝器、冷酸回流罐、蒸发器（一级-五级，酸洗液的流动管路串联连接，HCl酸蒸汽的的排出管路并联连接）、溶液冷却器、母液槽、过滤机。

其中，二次预热器配有盐酸冷凝器；且可配有一级-五级的二次预热器，酸洗液的流动管路串联连接，HCl酸蒸汽（指HCl气体和水蒸气的混合气）的进入管路并联连接，冷酸的排放管路并联连接。

钢材酸洗液的原料通过酸洗液预热器后进入二次预热器（酸洗液流动管路与HCl酸蒸汽进入各自的管路进行热交换），酸洗液被加热，HCl酸蒸汽被冷却后进入盐酸冷凝器再冷却，后进入冷酸回流罐。不凝性气体及少量HCl酸蒸汽再被喷射冷凝器冷凝为稀酸。

酸洗液被蒸汽加热器加热后进入蒸发器进行蒸发浓缩，其中释放出来的HCl酸蒸汽从蒸发器的顶部流出管路流出，进入二次预热器；余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的底部流出，先进入溶液冷却器冷却降温（冷却温度范围为30~60℃），再经过分离过滤机或压滤机，利用饱和结晶原理析出氯化亚铁晶体并且过滤分离掉，其余剩下的母液进入母液槽。

母液中含有10%~40%的氯化亚铁，再从母液槽中回流，与钢材酸洗液的原料混合（母液与酸洗液的原料按3-10:1的比例混合）后进入回收循环过程。

酸洗液经过HCl酸蒸汽的多级加热后，温度逐级提高，再通过蒸汽加热器辅助加热，酸洗液的温度进一步提高。而在多级蒸发器中，由于酸蒸汽的逐级蒸发，温度逐级降低，压力逐级降低。

其中，第一级蒸发器中流出的酸蒸汽的温度为110~140℃，压力为0.3~0.08MPa；最后一级蒸发器中流出的酸蒸汽的温度为30~50℃，流出的酸蒸汽的压力为0.1~0.01MPa。

当采用五级蒸发器和五级二次预热器时：

第一级蒸发器的HCl酸蒸汽流到第五级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为95~120℃；

第二级蒸发器的HCl酸蒸汽流到第四级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为85~110℃；

第三级蒸发器的HCl酸蒸汽流到第三级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为60~85℃；

第四级蒸发器的HCl酸蒸汽流到第二级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为40~60℃；

第五级蒸发器的HCl酸蒸汽流到第一级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为20~40℃。

本发明优点：

1).采用母液与酸洗液的原料混合，使得加热过程中混合液中的氯化亚铁始终处于不饱和状态，无结晶盐析出，解决了预热器及工艺管线中因结晶而堵塞的难题；

2).采用无加热、无动力自动旋转蒸发浓缩的1-5级浓缩蒸发工艺，无需采用再沸循环和强制循环的加热蒸发浓缩技术，蒸发器不易堵塞；

3).采用了喷射冷凝的技术,解决了机械真空泵易腐蚀，动力消耗大，使用寿命短，维修费用高的难题。

4).采用过饱和结晶分离新工艺，省去了传统工艺中使用的多台搅拌式冷却结晶器, 节约了动力，减少了设备投资费用，节约了设备空间占用，降低了生产运行费用。

附图说明

图1是本发明的一种工艺流程采用的装置示意图；

图中：1、酸洗液预热器；2、一级二次预热器；3、二级二次预热器；4、三级二次预热器；5、四级二次预热器；6、五级二次预热器；7、蒸汽加热器；8一级蒸发器；9、二级蒸发器；10、三级蒸发器；11、四级蒸发器；12、五级蒸发器；14、冷酸回流罐；15、喷射冷凝器；16、溶液冷却器；17、过滤机；18、盐酸冷凝器；20、酸洗液的原料；21、稀酸；22、酸水；23、母液；24、氯化亚铁晶体；25、HCl酸蒸汽；26、冷凝水。

具体实施方式

如图1所示的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，含有酸洗液预热器1、蒸汽加热器7、喷射冷凝器15、冷酸回流罐14、溶液冷却器16、母液槽、过滤机17、喷射冷凝器15，还含有五级二次预热器（2、3、4、5、6）、五级蒸发器（8、9、10、11、12）。

酸洗液的原料20通过酸洗液预热器1后进入二次预热器；在二次预热器中，酸洗液管路与HCl酸蒸汽25管路进行热交换，酸洗液被加热，HCl酸蒸汽25被冷却，进入盐酸冷凝器18再冷却，进入冷酸回流罐14；余下的不凝性气体及少量HCl酸蒸汽被喷射冷凝器15喷射的冷凝水26冷凝为酸水22。

被加热的酸洗液再进入蒸汽加热器7进行辅助加热，酸洗液的温度进一步提高，接着进入蒸发器，在蒸发器中释放出来的HCl酸蒸汽25从蒸发器的顶部流出，然后进入二次预热器。

其中，第一级蒸发器8中流出的酸蒸汽的温度为90~110℃，压力为0.2MPa；第五级蒸发器12中流出的酸蒸汽的温度为30~50℃，流出的酸蒸汽的压力为0.05MPa。

第一级蒸发器8的HCl酸蒸汽流到第五级二次预热器6中，酸洗液被加热后的温度为120℃；第二级蒸发器9的HCl酸蒸汽流到第四级二次预热器5中，酸洗液被加热后的温度为100℃；第三级蒸发器10的HCl酸蒸汽流到第三级二次预热器4中，酸洗液被加热后的温度为80℃；第四级蒸发器11的HCl酸蒸汽流到第二级二次预热器3中，酸洗液被加热后的温度为50℃；第五级蒸发器12的HCl酸蒸汽流到第一级二次预热器2中，酸洗液被加热后的温度为30℃。

蒸发器中余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的底部流出，先进入溶液冷却器16，再经过分离过滤机17，析出氯化亚铁晶体24，经过分离过滤机后剩下的母液23进入母液槽；所述的溶液冷却器16中的冷却温度控制为30~60℃。母液槽中的母液23回流，与钢材酸洗液的原料20按5:1的比例混合后进入回收循环过程。

本装置在加热过程中，混合液中的氯化亚铁始终处于不饱和状态，无结晶盐析出，解决了预热器及工艺管线中因结晶而堵塞的难题。

Claims (4)

1.一种钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，含有酸洗液预热器（1）、蒸汽加热器（7）、冷酸回流罐（14）、蒸发器、溶液冷却器（16）、母液槽、过滤机（17），其特征在于：还含有二次预热器、喷射冷凝器（15）；

钢材酸洗液的原料（20）通过酸洗液预热器（1）后进入二次预热器；在二次预热器中，酸洗液管路与HCl酸蒸汽（25）管路进行热交换，酸洗液被加热，HCl酸蒸汽（25）被冷却后进入盐酸冷凝器（18）再冷却，进入冷酸回流罐（14）；不凝性气体及少量HCl酸蒸汽（25）被喷射冷凝器（15）冷凝为稀酸（21）；

被加热的酸洗液再进入蒸汽加热器（7）进行辅助加热，酸洗液的温度进一步提高，接着进入蒸发器，在蒸发器中释放出来的HCl酸蒸汽（25）从蒸发器的顶部流出，然后进入二次预热器；

蒸发器中余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的底部流出，先进入溶液冷却器（16），再经过过滤机（17），析出氯化亚铁晶体（24），经过过滤机（17）后剩下的母液（23）进入母液槽；所述的溶液冷却器（16）中的冷却温度控制为30~60℃；

母液槽中的母液（23）回流，与钢材酸洗液的原料（20）按3-10:1的比例混合后进入回收循环过程。

2.如权利要求1所述的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，其特征在于：含有多级二次预热器和多级蒸发器，酸洗液经过HCl酸蒸汽（25）的多级加热后，温度逐级提高；在多级蒸发器中，酸蒸汽的温度逐级降低，压力逐级降低；

第一级蒸发器（8）的HCl酸蒸汽（25）流到最后一级二次预热器中，最后一级蒸发器的HCl酸蒸汽（25）流到第一级二次预热器（2）中；

其中，第一级蒸发器（8）中流出的酸蒸汽的温度为90~140℃，压力为0.3~0.08MPa；最后一级蒸发器中流出的酸蒸汽的温度为30~80℃，流出的酸蒸汽的压力为0.1~0.01MPa。

3.如权利要求2所述的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，其特征在于：含有五级二次预热器和五级蒸发器；其中，第一级蒸发器（8）中流出的酸蒸汽的温度为110~140℃，压力为0.3~0.08MPa；第五级蒸发器（12）中流出的酸蒸汽的温度为30~50℃，流出的酸蒸汽的压力为0.1~0.01MPa；

第一级蒸发器（8）的HCl酸蒸汽（25）流到第五级二次预热器（6）中，酸洗液被加热后的温度为95~120℃；

第二级蒸发器（9）的HCl酸蒸汽（25）流到第四级二次预热器（5）中，酸洗液被加热后的温度为85~110℃；

第三级蒸发器（10）的HCl酸蒸汽（25）流到第三级二次预热器（4）中，酸洗液被加热后的温度为60~85℃；

第四级蒸发器（11）的HCl酸蒸汽（25）流到第二级二次预热器（3）中，酸洗液被加热后的温度为40~60℃；

第五级蒸发器（12）的HCl酸蒸汽（25）流到第一级二次预热器（2）中，酸洗液被加热后的温度为20~40℃。

4.如权利要求1或2所述的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，其特征在于：将含有20-30%氯化亚铁的母液（23），与钢材酸洗液的原料（20）按5:1的比例混合。