CN105435485B - 一种辐射式废酸精馏装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种辐射式废酸精馏装置，包括辐射分馏塔、雾化进液管、蒸汽分离管和硫酸冷凝管，所述雾化进液管内设置有雾化喷口，所述辐射分馏塔的内壁上设置有产生微波的磁控管，所述辐射分馏塔的两侧分别连接所述雾化进液管和所述蒸汽分离管、硫酸冷凝管，所述蒸汽分离管和硫酸冷凝管分别设置在辐射分馏塔的上部和下部，本发明中被微波辐射加热的废酸蒸发成水蒸气和硫酸蒸汽，由于微波持续加热蒸汽中的水分子，水蒸气不断的升温，造成水蒸气因温度高处于辐射分馏塔的上部，而硫酸蒸汽因温度低位于辐射分馏塔的下部，分层的水蒸气和硫酸蒸汽分别在蒸汽分离管和硫酸冷凝管中冷却，废酸中的稀硫酸可以有效的进行浓缩。
Description
所属技术领域
本发明涉及化工提纯设备领域，特别地，是一种辐射式废酸精馏装置。
背景技术
硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用。在许多生产过程中，硫酸的利用率很低，大量的硫酸随同含酸废水排放出去。这些废水如不经过处理而排放到环境中，不仅会使水体或土壤酸化，对生态环境造成危害，而且浪费大量资源。近年来许多国家已经制定了严格的排放标准，与此同时，先进的治理技术也在世界各地迅速发展起来。
在精细化工中，浓硫酸的应用非常广泛，浓硫酸参与反应后，一般的废酸产物为稀释后的硫酸，废酸中的其他有机物或者盐酸，可采用加热、沉淀过滤去除，而稀硫酸的浓缩往往需要耗费大量的能源。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种辐射式废酸精馏装置，该辐射式废酸精馏装置能够有效节能的精馏稀硫酸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
该辐射式废酸精馏装置包括辐射分馏塔、雾化进液管、蒸汽分离管和硫酸冷凝管，所述所述雾化进液管内设置有雾化喷口，所述辐射分馏塔的内壁上设置有产生微波的磁控管，所述雾化进液管连通辐射分馏塔的一侧，所述辐射分馏塔的另一侧连接所述蒸汽分离管和硫酸冷凝管，所述蒸汽分离管和硫酸冷凝管分别设置在辐射分馏塔的上部和下部，所述蒸汽分离管连接第一抽气泵，所述硫酸冷凝管分别连接第二抽气泵，所述蒸汽分离管内设置有冷凝器，所述硫酸冷凝管内设置有冷凝换热装置，所述辐射分馏塔位于所述蒸汽分离管和硫酸冷凝管之件区域的内壁上设置有控制第一抽气泵和第二抽气泵抽气量的第一温度感应器。
作为优选，所述雾化进液管的设置在所述辐射分馏塔的下部。
作为优选，所述雾化进液管为扁状且其管口沿辐射分馏塔的轴线设置，所述雾化喷口沿所述雾化进液管的管口排成一列。
作为优选，所述磁控管水平垂设在所述辐射分馏塔的内壁上，所述所述辐射分馏塔为圆筒形，所述辐射分馏塔内部垂直均设有反射磁控管发生微波的耐酸金属条，所述磁控管发射的微波只在所述耐酸金属条上等角度反射。
作为优选，所述辐射分馏塔中部设置有导流柱。
作为优选，所述磁控管包括相互独立控制的第一磁控管和第二磁控管，所述第一磁控管位于第二磁控管的上部，两者在同一直线上，第一磁控管位于第二磁控管的间隔点设置在所述第一温度感应器同一高度上。
作为优选，所述冷凝换热装置为设置在硫酸冷凝管上的冷气管。
作为优选，所述辐射分馏塔内的顶部和底部分别设置有第二温度感应器和第三温度感应，所述第一温度感应器感应到的温度接近第二温度感应器的温度时，增加第一抽气泵的抽气量，所述第一温度感应器感应到的温度接近第三温度感应器的温度时，增加第二抽气泵的抽气量。
本发明的优点在于：
被微波辐射加热的废酸蒸发成水蒸气和硫酸蒸汽，由于微波持续加热蒸汽中的水分子，因此水蒸气不断的升温，造成水蒸气因温度高处于辐射分馏塔的上部，而硫酸蒸汽因温度低位于辐射分馏塔的下部，分层的水蒸气和硫酸蒸汽分别在蒸汽分离管和硫酸冷凝管中冷却，废酸中的稀硫酸可以有效的进行浓缩，由于采用水分子吸收微波升温的特点，只加热水分子，而硫酸蒸汽只在初期和水分子没有分离时靠换热取得部分热量，因此节省了精馏的能耗。
附图说明
图1是本辐射式废酸精馏装置的正视半剖结构示意图。
图2是本辐射式废酸精馏装置图1实施例的A-A剖切示意图。
图3是本辐射式废酸精馏装置气流流向俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
在本实施例中，参阅图1和图2，该辐射式废酸精馏装置包括辐射分馏塔200、雾化进液管100、蒸汽分离管500和硫酸冷凝管400，所述所述雾化进液管100内设置有雾化喷口110，所述辐射分馏塔200的内壁上设置有产生微波的磁控管，所述雾化进液管100连通辐射分馏塔200的一侧，所述辐射分馏塔200的另一侧连接所述蒸汽分离管500和硫酸冷凝管400，所述蒸汽分离管500和硫酸冷凝管400分别设置在辐射分馏塔200的上部和下部，所述蒸汽分离管500连接第一抽气泵，所述硫酸冷凝管400分别连接第二抽气泵，所述蒸汽分离管500内设置有冷凝器510，所述硫酸冷凝管400内设置有冷凝换热装置，所述辐射分馏塔200位于所述蒸汽分离管500和硫酸冷凝管400之件区域的内壁上设置有控制第一抽气泵和第二抽气泵抽气量的第一温度感应器60。
被微波辐射加热的废酸蒸发成水蒸气和硫酸蒸汽，由于微波持续加热蒸汽中的水分子，因此水蒸气不断的升温，造成水蒸气因温度高处于辐射分馏塔200的上部，而硫酸蒸汽因温度低位于辐射分馏塔200的下部，在只设置第一温度感应器60的实施例中，设定水蒸气温度的高温范围和硫酸蒸汽的低温范围，当水蒸气多时，第一温度感应器60接近水蒸气的温度，即提高第一抽气泵的抽气量，当硫酸蒸汽多时，第一温度感应器60接近硫酸蒸汽的温度，即提高第二抽气泵的抽气量，防止两者再次混合。
所述雾化进液管100的设置在所述辐射分馏塔200的下部，为了使雾化进液管100进入的废酸雾化受微波辐射升温后的蒸汽进入辐射分馏塔200后有向上流动的行程，利于水蒸气和硫酸蒸汽的分离。
所述雾化进液管100为扁状且其管口沿辐射分馏塔200的轴线设置，所述雾化喷口110沿所述雾化进液管100的管口排成一列，列状分布的雾化喷口110利于受热后流动，流动利于水蒸气和硫酸蒸汽的分离
本实施例中，所述磁控管水平垂设在所述辐射分馏塔200的内壁上，所述所述辐射分馏塔200为圆筒形，所述辐射分馏塔200内部垂直均设有反射磁控管发生微波的耐酸金属条330，所述磁控管发射的微波只在所述耐酸金属条330上等角度反射，参阅图1，所述雾化进液管100的进口位于两个相邻的耐酸金属条330之间，由于磁控管发射的微波只在所述耐酸金属条330上等角度反射（参阅图2箭头所指示的光路），因此微波不会从雾化进液管100、蒸汽分离管500、硫酸冷凝管400泄露，所述蒸汽分离管500、硫酸冷凝管400泄露的进口设置有透气网210用于支撑耐酸金属条330。
参阅图3，图3所示受辐射加热的气流的流向（箭头所示），所述辐射分馏塔200中部设置有导流柱220，使经过所述辐射分馏塔200内的水蒸气和硫酸蒸汽更好的暴露在反复反射的微波下。
上述的辐射式废酸精馏装置，所述磁控管包括相互独立控制的第一磁控管320和第二磁控管310，所述第一磁控管320位于第二磁控管310的上部，两者在同一直线上，第一磁控管320位于第二磁控管310的间隔点设置在所述第一温度感应器60同一高度上，所述第一温度感应器60在本实施例中基本为位于上层的水蒸气和位于下层的硫酸蒸汽的分界点，被微波辐射加热的废酸蒸发成水蒸气和硫酸蒸汽，由于水蒸气和硫酸蒸汽对微波的吸收量不同，因此使第一磁控管320和第二磁控管310可以独立控制，可以节省能耗。
上述的辐射式废酸精馏装置，所述冷凝换热装置为设置在硫酸冷凝管上的冷气管600，采用冷气冷凝的方式可以防止浓缩后的硫酸腐蚀传统的冷凝装置。
上述的辐射式废酸精馏装置，所述辐射分馏塔200内的顶部和底部分别设置有第二温度感应器50和第三温度感应40，所述第一温度感应器60感应到的温度接近第二温度感应器50的温度时，增加第一抽气泵的抽气量，所述第一温度感应器60感应到的温度接近第三温度感应器40的温度时，增加第二抽气泵的抽气量。设置第二温度感应器50和第三温度感应40使监测更贴近实际情况更加可精确。
上述实施例中的辐射式废酸精馏装置的工作方式和原理：
参阅图1，被微波辐射加热的废酸蒸发成水蒸气和硫酸蒸汽，由于微波持续加热蒸汽中的水分子，因此水蒸气不断的升温，造成水蒸气因温度高处于辐射分馏塔200的上部，而硫酸蒸汽因温度低位于辐射分馏塔200的下部，分层的水蒸气和硫酸蒸汽分别在蒸汽分离管500和硫酸冷凝管400中冷却，废酸中的稀硫酸可以有效的进行浓缩，由于采用水分子吸收微波升温的特点，只加热水分子，而硫酸蒸汽只在初期和水分子没有分离时靠换热取得部分热量，因此节省了精馏的能耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种辐射式废酸精馏装置，其特征在于：
包括辐射分馏塔（200）、雾化进液管（100）、蒸汽分离管（500）和硫酸冷凝管（400），所述雾化进液管（100）内设置有雾化喷口（110），所述辐射分馏塔（200）的内壁上设置有产生微波的磁控管，所述雾化进液管（100）连通辐射分馏塔（200）的一侧，所述辐射分馏塔（200）的另一侧连接所述蒸汽分离管（500）和硫酸冷凝管（400），所述蒸汽分离管（500）管（500）连接第一抽气泵，所述硫酸冷凝管（400）分别连接第二抽气泵，所述蒸汽分离管（500）内设置有冷凝器（510），所述硫酸冷凝管（400）内设置有冷凝换热装置，所述辐射分馏塔（200）位于所述蒸汽分离管（500）和硫酸冷凝管（400）之件区域的内壁上设置有控制第一抽气泵和第二抽气泵抽气量的第一温度感应器（60）。
2.根据权利要求1所述的辐射式废酸精馏装置，其特征在于：所述雾化进液管（100）的设置在所述辐射分馏塔（200）的下部。
3.根据权利要求1所述的辐射式废酸精馏装置，其特征在于：所述雾化进液管（100）为扁状且其管口沿辐射分馏塔（200）的轴线设置，所述雾化喷口（110）沿所述雾化进液管（100）的管口排成一列。
4.根据权利要求1所述的辐射式废酸精馏装置，其特征在于：所述磁控管水平垂设在所述辐射分馏塔（200）的内壁上，所述所述辐射分馏塔（200）为圆筒形，所述辐射分馏塔（200）内部垂直均设有反射磁控管发生微波的耐酸金属条（330），所述磁控管发射的微波只在所述耐酸金属条（330）上等角度反射。
5.根据权利要求4所述的辐射式废酸精馏装置，其特征在于：所述辐射分馏塔（200）中部设置有导流柱（220）。
6.根据权利要求1所述的辐射式废酸精馏装置，其特征在于：所述磁控管包括相互独立控制的第一磁控管（320）和第二磁控管（310），所述第一磁控管（320）位于第二磁控管（310）的上部，两者在同一直线上，第一磁控管（320）位于第二磁控管（310）的间隔点设置在所述第一温度感应器（60）同一高度上。
7.根据权利要求1所述的辐射式废酸精馏装置，其特征在于：所述冷凝换热装置为设置在硫酸冷凝管上的冷气管（600）。
8.根据权利要求1所述的辐射式废酸精馏装置，其特征在于：所述辐射分馏塔（200）内的顶部和底部分别设置有第二温度感应器（50）和第三温度感应（40），所述第一温度感应器（60）感应到的温度接近第二温度感应器（50）的温度时，增加第一抽气泵的抽气量，所述第一温度感应器（60）感应到的温度接近第三温度感应器（40）的温度时，增加第二抽气泵的抽气量。
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