CN106966365A - 一种三效蒸发废酸处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种三效蒸发废酸处理系统，包括用于储存原料的高位罐，高位罐内的原料依次经过一级预热器、二级预热器、三级预热器后依次经过三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器进行浓缩蒸发，一效蒸发器与冷却反应釜相连，冷却反应釜与固液分离装置连接；三效蒸发器包括上下错落布置的三效气液分离器和三效加热器，二效蒸发器包括上下错落布置的二效气液分离器和二效加热器，一效蒸发器包括上下错落布置的一效气液分离器和一效加热器，气液分离器在上，加热器在下；一级预热器的气体出口与冷凝器的气体入口相连，冷凝器的气体出口与真空泵相连，真空泵保持整个系统的负压状态。本发明创造所需设备数量少，投资较低，且操作简单易行。
Description
技术领域
本发明创造属于废酸处理设备领域，尤其是涉及一种三效蒸发废酸处理系统。
背景技术
钢铁工业、金属制品业在生产过程中需要清除钢材表面氧化铁皮而使用盐酸进行酸洗，酸洗过程中会产生大量的废酸液，盐酸酸洗废液的成分主要是：游离酸、氯化亚铁和水。其含量随酸洗工艺、操作温度、钢材材质、规格不同而异，一般含氯化亚铁：20—26％，游离酸：5—8％，其余为水。
我国此类废液排放量惊人，一般生产每吨钢材可产生酸洗废液约55—72kg。目前钢铁工业已成为用水大户，同时也是废液产生大户。据有关部门统计，仅重点钢铁企业每年排放的废水量就有30多亿立方。对于这类废液的处理，目前主要采用两种方法：一是酸碱中和法，二是盐酸再生法。
盐酸再生法均采用加热蒸发、喷雾燃烧的方式，目前国内的盐酸再生装置都是引进的，其工艺是对废酸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。该处理工艺一次性投资大、运行维护费用高、设备损坏严重，一般中小企业难以承受。因此，国内的中小企业大都采用石灰中和法，使废酸液中和后达标排放。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，且废酸液中的有用资源未能回收利用。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种三效蒸发废酸处理系统，以提出一种新型处理废酸的系统。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种三效蒸发废酸处理系统，包括用于储存原料的高位罐，高位罐的出口与一级预热器的液体进口通过管路连通，一级预热器的液体出口与二级预热器的液体进口通过管路连通，二级预热器的液体出口与三级预热器的液体进口通过管路连通，三级预热器的液体出口与三效蒸发器通过管路连通，三效蒸发器与二效蒸发器连通，二效蒸发器与一效蒸发器连通，三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器三者串联，一效蒸发器的出液口与冷却反应釜相连，冷却反应釜与固液分离装置连接；
三效蒸发器包括上下错落布置的三效气液分离器和三效加热器，三效气液分离器在上，三效加热器在下，二效蒸发器包括上下错落布置的二效气液分离器和二效加热器，二效气液分离器在上，二效加热器在下，一效蒸发器包括上下错落布置的一效气液分离器和一效加热器，一效气液分离器在上，一效加热器在下；
一级预热器的气体出口与冷凝器的气体入口相连，冷凝器的气体出口与真空泵相连，真空泵保持整个系统的负压状态。
进一步的，三级预热器的液体出口与三效气液分离器的液体出口相连，三效气液分离器的液体出口与三效加热器的液体进口相连，三效气液分离器的液体出口还通过阀门和二效进料泵与二效气液分离器的液体进口相连，二效气液分离器的液体出口与二效加热器的液体进口相连，二效气液分离器的液体出口还通过阀门和一效进料泵与一效气液分离器的液体进口相连，一效气液分离器的液体出口与一效加热器的液体进口相连，一效气液分离器的液体出口还通过阀门与冷却反应釜相连；
一效加热器的气体出口与一效气液分离器的气体进口相连，一效气液分离器的气体出口通过管路与二效加热器的气体进口相连，二效加热器的气体出口与二效气液分离器的气体进口相连，二效气液分离器的气体出口与三效加热器的气体进口相连，三效加热器的气体出口与三效气液分离器的气体进口相连，三效气液分离器的气体出口与一级预热器的气体进口相连，三效加热器、二效加热器、一效加热器还分别与第三稀盐酸缓冲罐、第二稀盐酸缓冲罐、蒸汽缓冲罐连接，第三稀盐酸缓冲罐的气体出口与冷凝器的气体进口相连，冷凝器的盐酸液体出口和第三稀盐酸缓冲罐的液体出口分别与第一稀酸罐相连，第二稀盐酸缓冲罐的气体出口与三效加热器的气体进口相连，第二稀盐酸缓冲罐的稀盐酸流经过二级预热器后进入第二稀酸罐，外购蒸汽依次流经蒸汽缓冲罐、一效加热器、三级预热器。
进一步的，第一稀酸罐、第二稀酸罐分别与气体吸收塔相连，气体吸收塔与风机相连，风机与排气筒相连。
进一步的，二效进料泵和一效进料泵分别通过阀门与备用泵连接。
进一步的，冷却反应釜的数量为四个，四个冷却反应釜并联设置。
进一步的，所述固液分离装置包括履带机，冷却反应釜与履带机连接，履带机与真空罐连接，真空罐与第二真空泵连接，履带机分离出的液体进入母液池，母液池与原料池相连。
进一步的，第二真空泵与气体吸收塔相连，气体吸收塔与风机相连，风机与排气筒相连。
进一步的，真空泵、冷却反应釜分别与气体吸收塔相连，气体吸收塔与风机相连，风机与排气筒相连。
进一步的，高位罐与原料储罐相连，原料储罐与原料池相连，原料储罐的数量为两个，两个并联设置的原料储罐一备一用。
进一步的，真空泵的数量为两个，两个真空泵一备一用。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种三效蒸发废酸处理系统具有以下优势：
(1)本发明创造采取加热器与蒸发器上高下低的错落布置，废酸物料在重力差和热力差的双重作用及系统真空条件下，物料因加热而上窜、蒸发室内的相对冷物料下降的强烈循环，液体物料速度可达1.5m/s以上，物料在这种高速激烈运动状态下,基本上杜绝了物料在加热器中结晶和堵塞蒸发室设备的可能性，使工艺、设备运行稳定；
(2)本发明创造蒸发效率高、能连续稳定生产、操作简单、处理过程不需添加其他材料、设备防腐耐用、运行费用低；
(3)盐酸废液常压下蒸发温度较高，腐蚀性很强，设备维修量大、寿命短，是废酸液处理运行费用高的主要原因，本发明创造采用间接加热负压蒸发浓缩工艺技术，可以使物料沸点大大降低，设备腐蚀程度大为降低，能有效地延长设备的使用寿命，降低处理运行费用，由于工作温度降低，使得设备在选取材质方面有很多有利条件和广泛可能性，以降低投资，处理过程负压操作，氯化氢气体外泄减少，操作环境大为改善；
(4)本发明创造所需设备数量少，投资较低，且操作简单易行，很适合采用盐酸酸洗的中、小型冷轧带钢企业使用。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例的结构示意图；
图2为本发明创造实施例所述的气体排放系统的结构示意图；
图3为本发明创造实施例的原理图。
附图标记说明：
1-原料池；2-原料储罐；3-高位罐；4-冷凝器；5-一级预热器；6-二级预热器；7-三级预热器；8-三效气液分离器；9-三效加热器；10-第三稀盐酸缓冲罐；11-二效气液分离器；12-二效加热器；13-第二稀盐酸缓冲罐；14-一效气液分离器；15-一效加热器；16-蒸汽缓冲罐；17-真空泵；18-冷却反应釜；19-二效进料泵；20-备用泵；21-一效进料泵；22-第二真空泵；23-真空罐；24-履带机；25-母液池；26-第一稀酸罐；27-第二稀酸罐；28-吸收塔；29-风机；30-排气筒。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1至3所示，一种三效蒸发废酸处理系统，包括原料池1，原料池1通过进料泵与原料储罐2连接，原料储罐2的数量为两个，两个并联设置的原料储罐2一备一用。原料储罐2与高位罐3相连。高位罐3的出口与一级预热器5的液体进口通过管路连通，一级预热器5的液体出口与二级预热器6的液体进口通过管路连通，二级预热器6的液体出口与三级预热器7的液体进口通过管路连通，三级预热器7的液体出口与三效蒸发器通过管路连通。三效蒸发器与二效蒸发器连通，二效蒸发器与一效蒸发器连通，三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器三者串联，一效蒸发器的出液口与冷却反应釜18相连，冷却反应釜18与固液分离装置连接。
三效蒸发器包括上、下错落布置的三效气液分离器8和三效加热器9，三效气液分离器8在上，三效加热器9在下，二效蒸发器包括上、下错落布置的二效气液分离器11和二效加热器12，二效气液分离器11在上，二效加热器12在下，一效蒸发器包括上、下错落布置的一效气液分离器14和一效加热器15，一效气液分离器14在上，一效加热器15在下。一级预热器5的气体出口与冷凝器4的气体入口相连，冷凝器4的气体出口与真空泵17相连，真空泵17保持整个系统的负压状态。真空泵17设置两个，一备一用。
三级预热器7的液体出口与三效气液分离器8的液体出口相连，三效气液分离器8的液体出口与三效加热器9的液体进口相连，三效气液分离器8的液体出口还通过阀门和二效进料泵19与二效气液分离器11的液体进口相连。二效气液分离器11的液体出口与二效加热器12的液体进口相连，二效气液分离器11的液体出口还通过阀门和一效进料泵21与一效气液分离器14的液体进口相连。一效气液分离器14的液体出口与一效加热器15的液体进口相连，一效气液分离器14的液体出口还通过阀门与冷却反应釜18相连。
一效加热器15的气体出口与一效气液分离器14的气体进口相连，一效气液分离器14的气体出口通过管路与二效加热器12的气体进口相连，二效加热器12的气体出口与二效气液分离器11的气体进口相连。二效气液分离器11的气体出口与三效加热器9的气体进口相连，三效加热器9的气体出口与三效气液分离器8的气体进口相连。三效气液分离器8的气体出口与一级预热器5的气体进口相连。三效加热器9、二效加热器12、一效加热器15还分别与第三稀盐酸缓冲罐10、第二稀盐酸缓冲罐13、蒸汽缓冲罐16连接，第三稀盐酸缓冲罐10的气体出口与冷凝器4的气体进口相连，冷凝器4的盐酸液体出口和第三稀盐酸缓冲罐10的液体出口分别与第一稀酸罐26相连。第二稀盐酸缓冲罐13的气体出口与三效加热器9的气体进口相连，第二稀盐酸缓冲罐13的稀盐酸流经过二级预热器6后进入第二稀酸罐27，外购蒸汽依次流经蒸汽缓冲罐16、一效加热器15、三级预热器7后排出。
固液分离装置包括履带机24，冷却反应釜18与履带机24连接，履带机24与真空罐23连接，真空罐23与第二真空泵22连接，履带机24分离出的液体进入母液池25进行回收再利用，母液池25与原料池1相连。真空泵17、第二真空泵22、冷却反应釜18、第一稀酸罐26、第二稀酸罐27分别与气体吸收塔28相连，气体吸收塔28与风机29相连，风机29与排气筒30相连。二效进料泵19和一效进料泵21分别通过阀门与备用泵20连接，实现两用一备。冷却反应釜18的数量为四个，四个并联设置。使用时，先打开一个冷却反应釜18，灌满之后打开第二个冷却反应釜18，前一个进行冷却，依次循环使用。
本发明创造的工作原理：
根据氯化氢易于挥发和易溶于水的特性及氯化亚铁在盐酸溶液中溶解度的规律，采用蒸汽间接加热、负压蒸发浓缩工艺，蒸发产生的气体经冷凝器4冷凝成为稀盐酸，返回酸洗车间再次使用；废酸液经蒸发浓缩使氯化亚铁达到一定浓度后，冷却浓缩液使氯化亚铁以结晶的形式析出，再经分离获取氯化亚铁的晶体。该技术处理废酸液，可回收90％以上的盐酸，使Fe2+基本以FeCl2固体形式析出；蒸汽消耗量≤0.40t/(t废液)。
废酸液采用负压外循环三效蒸发浓缩的方法将稀酸蒸出并冷凝回收。在负压条件下，蒸发温度低，对设备管道的材质腐蚀降低，能够保证连续稳定生产。采用外循环加热是因为FeCl2在蒸发过程中容易结晶析出，极易堵塞设备，使蒸发器不能正常生产。采用外加热式蒸发器，在布置上采取加热器与蒸发器上高下低的错落布置，废酸物料在重力差和热力差的双重作用及系统真空条件下，物料因加热而上窜、蒸发室内的相对冷物料下降的强烈循环，液体物料速度可达1.5m/s以上。物料在这种高速激烈运动状态下,基本上杜绝了物料在加热器中结晶和堵塞蒸发室设备的可能性，使工艺、设备运行稳定。
原料依次经过一级预热器5、二级预热器6、三级预热器7后先进入三效气液分离器8，达到一定的容量后，进入三效蒸发器，从二效气液分离器11出来的二次酸蒸汽给三效蒸发器加热。在三效气液分离器8内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和HCL气体给一级预热器5进行加热后，经过冷凝器4回收成为稀盐酸进入第一稀酸罐26。经初步浓缩的废酸再通过二效进料泵19到二效气液分离器11与二效蒸发器，二效蒸发器通过一效气液分离器14内出来的二次酸蒸汽加热，在二效气液分离器11内进行二次蒸发，蒸发出的水蒸汽和HCL气体经过三效蒸发器冷凝回收成为稀盐酸进入第一稀酸罐26。经二次浓缩的废酸再通过一效进料泵21到一效气液分离器14与一效蒸发器，一效蒸发器通过外购蒸汽加热，在一效气液分离器14内进行三次蒸发，蒸发出的水蒸汽和HCL气体经过二效蒸发器冷凝回收成为稀盐酸进入第一稀酸罐26，再通过酸泵排出，可以与新酸混合一起使用。由于真空泵17使得整个系统处于真空状态，可以避免物料粘附到加热管的内壁上。废液经蒸发达到过饱和后，直接进入冷却反应釜18，在冷却反应釜18内冷却结晶，结晶完成后进入履带机24进行固液分离，分离出氯化亚铁晶体，包装后储存销售。
浓缩液的氯化氢含量较高，防止氯化氢在冷却反应釜18内挥发，造成环境的污染，故在冷却反应釜18加装真空罐23和第二真空泵22，并设置冷凝器4对气体加以冷却后回收进母液池25。
本系统采用真空外循环三效蒸发，一是降低蒸发温度；二是提高蒸发速度；三是降低能耗；四是降低物料的结垢，保证蒸发器的正常运行。
由于氯化亚铁不易挥发，本发明创造回收蒸发出的氯化氢和水蒸汽经冷凝器4冷凝而成的稀盐酸，基本不含氯化亚铁，因而纯度很高，可返回酸洗线与新酸配比后再次利用。结晶析出的氯化亚铁晶体可直接出售，也可再进行深加工出售。结晶析出的氯化亚铁晶体的主要用途：(1)生产高效净水剂三氯化铁、聚合氯化铁的基本原料；(2)直接用于污水处理，在印染、电镀、皮革废水处理中有着广泛应用；(3)制作铁盐、无机氧化铁系颜料的基础原材料；(4)有机染料工业的催化剂、纺织行业的媒染剂；大理石、花岗岩、玛瑙着色剂；(5)用于冶金、电镀、化学镀等工业方面；电子行业制备高纯度磁性材料。
本发明创造不但用于废盐酸的回收处理，而且可用于稀硫酸、磷酸、电镀废液的浓缩处理。装置中的设备、管线、阀门等均采用特殊的防腐材料与技术，因此，设备使用寿命长，无泄漏，布置紧凑，占地面积少。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：包括用于储存原料的高位罐(3)，高位罐(3)的出口与一级预热器(5)的液体进口通过管路连通，一级预热器(5)的液体出口与二级预热器(6)的液体进口通过管路连通，二级预热器(6)的液体出口与三级预热器(7)的液体进口通过管路连通，三级预热器(7)的液体出口与三效蒸发器通过管路连通，三效蒸发器与二效蒸发器连通，二效蒸发器与一效蒸发器连通，三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器三者串联，一效蒸发器的出液口与冷却反应釜(18)相连，冷却反应釜(18)与固液分离装置连接；
三效蒸发器包括上、下错落布置的三效气液分离器(8)和三效加热器(9)，三效气液分离器(8)在上，三效加热器(9)在下，二效蒸发器包括上、下错落布置的二效气液分离器(11)和二效加热器(12)，二效气液分离器(11)在上，二效加热器(12)在下，一效蒸发器包括上、下错落布置的一效气液分离器(14)和一效加热器(15)，一效气液分离器(14)在上，一效加热器(15)在下；
一级预热器(5)的气体出口与冷凝器(4)的气体入口相连，冷凝器(4)的气体出口与真空泵(17)相连，真空泵(17)保持整个系统的负压状态。
2.根据权利要求1所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：三级预热器(7)的液体出口与三效气液分离器(8)的液体出口相连，三效气液分离器(8)的液体出口与三效加热器(9)的液体进口相连，三效气液分离器(8)的液体出口还通过阀门和二效进料泵(19)与二效气液分离器(11)的液体进口相连，二效气液分离器(11)的液体出口与二效加热器(12)的液体进口相连，二效气液分离器(11)的液体出口还通过阀门和一效进料泵(21)与一效气液分离器(14)的液体进口相连，一效气液分离器(14)的液体出口与一效加热器(15)的液体进口相连，一效气液分离器(14)的液体出口还通过阀门与冷却反应釜(18)相连；
一效加热器(15)的气体出口与一效气液分离器(14)的气体进口相连，一效气液分离器(14)的气体出口通过管路与二效加热器(12)的气体进口相连，二效加热器(12)的气体出口与二效气液分离器(11)的气体进口相连，二效气液分离器(11)的气体出口与三效加热器(9)的气体进口相连，三效加热器(9)的气体出口与三效气液分离器(8)的气体进口相连，三效气液分离器(8)的气体出口与一级预热器(5)的气体进口相连，三效加热器(9)、二效加热器(12)、一效加热器(15)还分别与第三稀盐酸缓冲罐(10)、第二稀盐酸缓冲罐(13)、蒸汽缓冲罐(16)连接，第三稀盐酸缓冲罐(10)的气体出口与冷凝器(4)的气体进口相连，冷凝器(4)的盐酸液体出口和第三稀盐酸缓冲罐(10)的液体出口分别与第一稀酸罐(26)相连，第二稀盐酸缓冲罐(13)的气体出口与三效加热器(9)的气体进口相连，第二稀盐酸缓冲罐(13)的稀盐酸流经过二级预热器(6)后进入第二稀酸罐(27)，外购蒸汽依次流经蒸汽缓冲罐(16)、一效加热器(15)、三级预热器(7)。
3.根据权利要求2所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：第一稀酸罐(26)、第二稀酸罐(27)分别与气体吸收塔(28)相连，气体吸收塔(28)与风机(29)相连，风机(29)与排气筒(30)相连。
4.根据权利要求2所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：二效进料泵(19)和一效进料泵(21)分别通过阀门与备用泵(20)连接。
5.根据权利要求1所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：冷却反应釜(18)的数量为四个，四个冷却反应釜(18)并联设置。
6.根据权利要求1所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：所述固液分离装置包括履带机(24)，冷却反应釜(18)与履带机(24)连接，履带机(24)与真空罐(23)连接，真空罐(23)与第二真空泵(22)连接，履带机(24)分离出的液体进入母液池(25)，母液池(25)与原料池(1)相连。
7.根据权利要求6所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：第二真空泵(22)与气体吸收塔(28)相连，气体吸收塔(28)与风机(29)相连，风机(29)与排气筒(30)相连。
8.根据权利要求1所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：真空泵(17)、冷却反应釜(18)分别与气体吸收塔(28)相连，气体吸收塔(28)与风机(29)相连，风机(29)与排气筒(30)相连。
9.根据权利要求1所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：高位罐(3)与原料储罐(2)相连，原料储罐(2)与原料池(1)相连，原料储罐(2)的数量为两个，两个并联设置的原料储罐(2)一备一用。
10.根据权利要求1所述的三效蒸发废酸处理系统，其特征在于：真空泵(17)的数量为两个，两个真空泵(17)一备一用。
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