CN108722125A - 硫酸铜生产过程中的废气处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了硫酸铜生产过程中的废气处理装置，包括反应釜、喷淋塔、水箱和抽风机，喷淋塔内设有布水器，水箱的出水口通过水泵分别与布水器通过管道进行连接，喷淋塔的顶端设有第一排气口，第一排气口通过第一排气管与抽风机的进风口连接，抽风机的出风口连接有排气管道，反应釜的顶部设有第二排气口，喷淋塔的安装位置高于第二排气口，喷淋塔的侧面在靠近底部的位置设有进气口，第二排气口与进气口之间通过冷凝管连接，水箱用于存放纯水，喷淋塔的底部设有回收口，回收口上设有回收阀，本发明有效解决现有技术在喷淋塔内使用碱液对硫酸蒸气进行中和，成本较高、喷淋塔的负荷较大和无法对硫酸蒸气进行回收再利用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸铜生产领域，尤其涉及一种硫酸铜生产过程中的废气处理装置及方法。
背景技术
在硫酸铜的生产过程中，由于反应釜内的温度较高，参加反应的硫酸在下会形成硫酸蒸气，并混合在废气中，直接将含有硫酸蒸气的废气到大气中不仅对空气造成极大的污染，还造成了浪费；现在的回收方法通常是直接将废气通入喷淋塔内，并使用碱液进行中和，这样不仅使喷淋塔的工作负荷大，生产成本高，并且使用碱液进行中和也无法对废气中的稀硫酸进行回收，造成较大的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提出一种硫酸铜生产过程中的废气处理装置及方法，以解决上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
硫酸铜生产过程中的废气处理装置，包括反应釜、喷淋塔、水箱和抽风机，所述喷淋塔内设有布水器，所述水箱的出水口通过水泵分别与所述布水器通过管道进行连接，所述喷淋塔的顶端设有第一排气口，所述第一排气口通过第一排气管与所述抽风机的进风口连接，所述抽风机的出风口连接有排气管道，所述反应釜的顶部设有第二排气口，所述喷淋塔的安装位置高于所述第二排气口，所述喷淋塔的侧面在靠近底部的位置设有进气口，所述第二排气口与所述进气口之间通过冷凝管连接，所述冷凝管包括第二排气管和冷却水管，所述第二排气管设置在所述冷却水管的内部，并且两端分别与第二排气口和进气口连接；所述冷却水管的两端分别与所述第二排气管的外壁形成密封，并在靠近所述第二排气口一端设有冷却水入口，在靠近所述进气口一端设有冷却水出口；所述水箱用于存放纯水，所述喷淋塔的底部设有回收口，所述回收口上设有回收阀。
所述第二排气管在所述冷却水管内的一段为螺旋状。
还包括纯水机，所述纯水机的进水口接自来水管，所述水箱的顶部设置有进水口，所述纯水机的出水口与所述水箱的进水口使用管道连接。
所述水箱的底部与所述喷淋塔的底部通过管道连接。
所述喷淋塔内设置有三个腔，由下至上分别为回收腔、喷淋腔和干燥腔，所述进气口设置在靠近所述回收腔的顶部的侧壁上，所述布水器设置在所述喷淋腔内，所述干燥腔内设有第一填料层。
所述喷淋腔内至少分为两层，每一层的顶部设有布水器，底部设有第二填料层；所述填料层的厚度至少为0.5米，所述布水器与所述填料层顶部之间的距离为至少为0.5米。
所述布水器的每个出水口上均设有雾化喷头。
所述第一排气管、所述第二排气管、所述冷却水管和所有用于连接的管道均采用不锈钢材质。
一种硫酸铜生产过程中的废气处理方法，采用所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，还包括废气的处理过程：
步骤A1：原料在反应釜内反应，并产生硫酸蒸气，水箱内装有纯水，冷却水入口不断通入自来水；
步骤A2：硫酸蒸气向上流动，从第二排气口进入冷凝管；部分硫酸蒸气冷凝为硫酸液体，并回流到反应釜内，继续参加反应；
另一部分的硫酸蒸气继续向上流动，并从进气口进入喷淋塔；
步骤A3：喷淋塔内的布水器不断淋水，硫酸蒸气进入喷淋塔内并溶于水中形成稀硫酸，并在重力作用下流入喷淋塔的回收腔；回收后的废气从第一排气口流出，并经过抽风机从排气管道排出；
步骤A4：打开回收阀将回收腔内的稀硫酸排出，然后关闭回收阀，并向水箱内补充的纯水。
所述步骤A3还包括水循环过程：
步骤B1：水箱内的水在水泵的作用下流向布水器；
步骤B2：水从布水器的出水口流出，并在雾化喷头的作用下呈雾状喷出；水雾在下落过程中与第二填料层的填料表面接触，并在填料表面形成水膜；
步骤B3：进入喷淋塔内的硫酸蒸气与水雾混合，并溶于水雾，同时硫酸蒸气还溶于填料表面的水膜，形成稀硫酸，随着填料表面的水膜逐渐变厚，形成稀硫酸水珠，并滴落到回收腔内；
步骤B4：回收腔内的稀硫酸通过管道流至水箱内，并在水泵的作用下流向布水器。
本发明的有益效果是：生产硫酸铜时，原料在反应釜内的环境下发生反应，并生成了以硫酸蒸气为主要成分的废气，废气从第二排气口排出并进入冷凝管内；冷却水管的冷却水入不断输入自来水，并从冷却水出口排出，以对第二排气管的管壁进行冷却；由于第二排气管的管壁温度较低，部分硫酸蒸气会在第二排气管的管壁内侧冷凝出液态硫酸，由于喷淋塔的安装位置高于第二排气口，所以使在第二排气管的管壁内侧冷凝出液态硫酸在重力作用下可以沿着第二排气管的管壁内侧回流到反应釜内，重新参加反应，这样不仅可以减少进入喷淋塔内的硫酸蒸气，减轻喷淋塔的工作负荷，废气中的硫酸蒸气还可以直接回收到反应釜内重新利用，免除复杂的回收流程，回收效率高；没有冷凝为液态硫酸的硫酸蒸气则进入喷淋塔内，喷淋塔内使用布水器进行纯水喷淋，硫酸蒸气与纯水接触混合，并溶于水中形成稀硫酸，并在重力作用下流入喷淋塔的底部，打开回收阀即可将稀硫酸取出；利用纯水对硫酸进行回收，不仅可以有效减少废气中的硫酸蒸气含量，并且回收液是稀硫酸，可以再投入生产，减少资源浪费，也降低生产的成本，具有较为可观的经济效益；抽风机在喷淋塔顶部的第一排气口形成负压，驱动硫酸蒸气的流动，并将回收后的废气排出。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的结构示意图；
图2是本发明其中一个实施例的废气处理流程图；
图3是本发明其中一个实施例的水循环流程图。
其中：反应釜1、喷淋塔2、水箱3、抽风机4、布水器5、水泵6、第一排气口7、第一排气管8、排气管道9、第二排气口10、进气口11、冷凝管12、第二排气管13、冷却水管14、冷却水入口15、冷却水出口16、回收口17、回收阀18、纯水机19、回收腔20、喷淋腔21、干燥腔22、第一填料层23、第二填料层24、雾化喷头25。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
硫酸铜生产过程中的废气处理装置，如图1所示，包括反应釜1、喷淋塔2、水箱3和抽风机4，所述喷淋塔2内设有布水器5，所述水箱3的出水口通过水泵6分别与所述布水器5通过管道进行连接，所述喷淋塔2的顶端设有第一排气口7，所述第一排气口7通过第一排气管8与所述抽风机4的进风口连接，所述抽风机4的出风口连接有排气管道9，所述反应釜1的顶部设有第二排气口10，所述喷淋塔2的安装位置高于所述第二排气口10，所述喷淋塔2的侧面在靠近底部的位置设有进气口11，所述第二排气口10与所述进气口11之间通过冷凝管12连接，所述冷凝管12包括第二排气管13和冷却水管14，所述第二排气管13设置在所述冷却水管14的内部，并且两端分别与第二排气口10和进气口11连接；所述冷却水管14的两端分别与所述第二排气管13的外壁形成密封，并在靠近所述第二排气口10一端设有冷却水入口15，在靠近所述进气口11一端设有冷却水出口16；所述水箱3用于存放纯水，所述喷淋塔2的底部设有回收口17，所述回收口17上设有回收阀18。
生产硫酸铜时，原料在反应釜1内的环境下发生反应，并生成了以硫酸蒸气为主要成分的废气，废气从第二排气口10排出并进入冷凝管12内；冷却水管14的冷却水入不断输入自来水，并从冷却水出口16排出，以对第二排气管13的管壁进行冷却；由于第二排气管13的管壁温度较低，部分硫酸蒸气会在第二排气管13的管壁内侧冷凝出液态硫酸，由于喷淋塔的安装位置高于第二排气口，所以使在第二排气管13的管壁内侧冷凝出液态硫酸在重力作用下可以沿着第二排气管13的管壁内侧回流到反应釜1内，重新参加反应，这样不仅可以减少进入喷淋塔2内的硫酸蒸气，减轻喷淋塔2的工作负荷，废气中的硫酸蒸气还可以直接回收到反应釜1内重新利用，免除复杂的回收流程，回收效率高；没有冷凝为液态硫酸的硫酸蒸气则进入喷淋塔2内，喷淋塔2内使用布水器5进行纯水喷淋，硫酸蒸气与纯水接触混合，并溶于水中形成稀硫酸，并在重力作用下流入喷淋塔2的底部，打开回收阀18即可将稀硫酸取出；利用纯水对硫酸进行回收，不仅可以有效减少废气中的硫酸蒸气含量，并且回收液是稀硫酸，可以再投入生产，减少资源浪费，也降低生产的成本，具有较为可观的经济效益；抽风机4在喷淋塔2顶部的第一排气口7形成负压，驱动硫酸蒸气的流动，并将回收后的废气排出。
所述第二排气管13在所述冷却水管14内的一段为螺旋状。
可以延长硫酸蒸气流经第二排气管13在冷却水管14内的一段的时间以及增加硫酸蒸气与第二排气管13的接触面积，以使更多的硫酸蒸气可以冷却为液态硫酸并回流到反应釜1内重新参加反应，这样相比于从喷淋塔2内回收稀硫酸工艺更加简单方便，成本更低；同时还可以减少进入喷淋塔2内的硫酸蒸气，减少喷淋塔2的回收负荷。
还包括纯水机19，所述纯水机19的进水口接自来水管，所述水箱3的顶部设置有进水口，所述纯水机19的出水口与所述水箱3的进水口使用管道连接。
使用纯水机19对自来水进行净化，并补充到水箱3中，可以减少补充入水箱3中的水的杂质，使喷淋塔2内喷出来的水与硫酸蒸气混合后形成的稀硫酸的杂质含量较低，以减少后续的净化工艺，降低回收的成本，提高生产的效率。
所述水箱3的底部与所述喷淋塔2的底部通过管道连接。
硫酸蒸气与喷淋塔2内的喷淋的纯水混合后形成稀硫酸，并回流到喷淋塔2的底部，由于硫酸与水可以任意比互溶，故在喷淋塔2底部的稀硫酸远远还没有达到饱和状态；将水箱3底部与喷淋塔2的底部通过管道连接，使回流到喷淋塔2底部的稀硫酸可以经过管道流入水箱3内，在水泵6的作用下从布水器5喷出，并再次与硫酸蒸气进行混合；这样不仅可以增加回收液的硫酸浓度，同时也能节省用于回收硫酸蒸气的纯水用量，降低生产成本。
所述喷淋塔2内设置有三个腔，由下至上分别为回收腔20、喷淋腔21和干燥腔22，所述进气口11设置在靠近所述回收腔20的顶部的侧壁上，所述布水器5设置在所述喷淋腔21内，所述干燥腔22内设有第一填料层23。
硫酸蒸气从回收腔20的顶部进入喷淋塔2，然后在第一排气口7的负压下向上流动进入喷淋腔21，并与纯水混合接触，形成稀硫酸，然后回流到回收腔20内；由于喷淋腔21内在喷淋时会有较多的直径较小的稀硫酸水珠，容易在第一排气口7的负压下飞出喷淋塔2，并经过抽风机4排出，容易造成污染，干燥腔22内设有第一填料层23可以对水雾进行阻挡，可以把稀硫酸水珠挡在第一填料层23，当稀硫酸水珠积累较大时，则向下滴落到喷淋腔21内；进气口11设置在靠近回收腔20的顶部的侧壁上可以避免回收腔20的稀硫酸从进气口11流出，并且可以使硫酸蒸气从喷淋腔21的底部进入喷淋腔21，在喷淋时纯水与硫酸蒸气可以更加充分地接触、混合。
所述喷淋腔21内至少分为两层，每一层的顶部设有布水器5，底部设有第二填料层24；所述填料层的厚度至少为0.5米，所述布水器5与所述填料层24顶部之间的距离为至少为0.5米。
在喷淋腔21内设置多层可以对硫酸进行充分回收，在提高回收率的同时也能防止由于回收不充分而造成环境污染；在每一层的顶部设置布水器5可以向下淋水将第二填料层24打湿，纯水在第二填料层24的填料表面形成水膜，可以极大地增加纯水与硫酸蒸气接触的面积，使硫酸蒸气可以更多地溶于纯水中，提高回收的效率；由于布水器5不断淋水，填料表面的水膜不断变厚并形成水珠，然后滴落到回收腔20内。
所述布水器5的每个出水口上均设有雾化喷头25。
在布水器5的每个出水口上设置雾化喷头25可以对喷出的水进行雾化，使纯水呈雾状喷出，喷淋腔21内充满了水雾，可以极大地增加布水器5喷淋出来纯水与硫酸蒸气的接触面积，提高回收率。
所述第一排气管8、所述第二排气管13、所述冷却水管14和所有用于连接的管道均采用不锈钢材质。
由于废气中的主要成本是硫酸蒸气，不仅温度较高，且腐蚀性较强，普通的管道由于抗腐蚀性较差导致在硫酸环境下的使用寿命较短，需要经常更换，且容易出现泄漏的问题；而不锈钢材质的抗腐蚀较强，即使在硫酸环境下也具有较长的使用寿命，可以适于长期使用，不会出现泄漏问题。
一种硫酸铜生产过程中的废气处理方法，使用上述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，还包括废气的处理过程：
步骤A1：原料在反应釜1内反应，并产生硫酸蒸气，水箱3内装有纯水，冷却水入口15不断通入自来水；
步骤A2：硫酸蒸气向上流动，从第二排气口10进入冷凝管12；部分硫酸蒸气冷凝为硫酸液体，并回流到反应釜1内，继续参加反应；
另一部分的硫酸蒸气继续向上流动，并从进气口11进入喷淋塔2；
步骤A3：喷淋塔2内的布水器5不断淋水，硫酸蒸气进入喷淋塔2内并溶于水中形成稀硫酸，并在重力作用下流入喷淋塔2的回收腔20；回收后的废气从第一排气口7流出，并经过抽风机4从排气管道9排出；
步骤A4：打开回收阀18将回收腔20内的稀硫酸排出，然后关闭回收阀18，并向水箱3内补充的纯水。
生产硫酸铜时，原料在反应釜1内的环境下发生反应，并生成了以硫酸蒸气为主要成分的废气，废气从第二排气口10排出并进入冷凝管12内；冷却水管14的冷却水入不断输入自来水，并从冷却水出口16排出，以对第二排气管13的管壁进行冷却；由于第二排气管13的管壁温度较低，部分硫酸蒸气会在第二排气管13的管壁内侧冷凝出液态硫酸，并沿着第二排气管13的管壁内侧回流到反应釜1内，重新参加反应，这样不仅可以减少进入喷淋塔2内的硫酸蒸气，减轻喷淋塔2的工作负荷，废气中的硫酸蒸气还可以直接回收到反应釜1内重新利用，免除复杂的回收流程，回收效率高；没有冷凝为液态硫酸的硫酸蒸气则进入喷淋塔2内，喷淋塔2内使用布水器5进行纯水喷淋，硫酸蒸气与纯水接触混合，并溶于水中形成稀硫酸；利用纯水对硫酸进行回收，不仅可以有效减少废气中的硫酸蒸气含量，并且回收液是稀硫酸，可以再投入生产，减少资源浪费，也降低生产的成本，具有较为可观的经济效益；抽风机4在喷淋塔2顶部的第一排气口7形成负压，驱动硫酸蒸气的流动，并将回收后的废气排出。
所述步骤A3还包括水循环过程：
步骤B1：水箱3内的水在水泵6的作用下流向布水器5；
步骤B2：水从布水器5的出水口流出，并在雾化喷头25的作用下呈雾状喷出；水雾在下落过程中与第二填料层24的填料表面接触，并在填料表面形成水膜；
步骤B3：进入喷淋塔2内的硫酸蒸气与水雾混合，并溶于水雾，同时硫酸蒸气还溶于填料表面的水膜，形成稀硫酸，随着填料表面的水膜逐渐变厚，形成稀硫酸水珠，并滴落到回收腔20内；
步骤B4：回收腔20内的稀硫酸通过管道流至水箱3内，并在水泵6的作用下流向布水器5。
硫酸蒸气与喷淋塔2内的喷淋的纯水混合后形成稀硫酸，并回流到喷淋塔2的底部，由于硫酸与水可以任意比互溶，故在喷淋塔2底部的稀硫酸远远还没有达到饱和状态；将水箱3底部与喷淋塔2的底部通过管道连接，使回流到喷淋塔2底部的稀硫酸可以经过管道流入水箱3内，在水泵6的作用下从布水器5喷出，并再次与硫酸蒸气进行混合，这样不断循环不仅可以增加回收液的硫酸浓度，同时也能节省用于回收硫酸蒸气的纯水用量，降低生产成本。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.硫酸铜生产过程中的废气处理装置，包括反应釜、喷淋塔、水箱和抽风机，所述喷淋塔内设有布水器，所述水箱的出水口通过水泵分别与所述布水器通过管道进行连接，所述喷淋塔的顶端设有第一排气口，所述第一排气口通过第一排气管与所述抽风机的进风口连接，所述抽风机的出风口连接有排气管道，其特征在于，所述反应釜的顶部设有第二排气口，所述喷淋塔的安装位置高于所述第二排气口，所述喷淋塔的侧面在靠近底部的位置设有进气口，所述第二排气口与所述进气口之间通过冷凝管连接，所述冷凝管包括第二排气管和冷却水管，所述第二排气管设置在所述冷却水管的内部，并且两端分别与第二排气口和进气口连接；所述冷却水管的两端分别与所述第二排气管的外壁形成密封，并在靠近所述第二排气口一端设有冷却水入口，在靠近所述进气口一端设有冷却水出口；所述水箱用于存放纯水，所述喷淋塔的底部设有回收口，所述回收口上设有回收阀。
2.根据权利要求1所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，所述第二排气管在所述冷却水管内的一段为螺旋状。
3.根据权利要求1所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，还包括纯水机，所述纯水机的进水口接自来水管，所述水箱的顶部设置有进水口，所述纯水机的出水口与所述水箱的进水口使用管道连接。
4.根据权利要求1所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，所述水箱的底部与所述喷淋塔的底部通过管道连接。
5.根据权利要求1所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，所述喷淋塔内设置有三个腔，由下至上分别为回收腔、喷淋腔和干燥腔，所述进气口设置在靠近所述回收腔的顶部的侧壁上，所述布水器设置在所述喷淋腔内，所述干燥腔内设有第一填料层。
6.根据权利要求5所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，所述喷淋腔内至少分为两层，每一层的顶部设有布水器，底部设有第二填料层；所述填料层的厚度至少为0.5米，所述布水器与所述填料层顶部之间的距离为至少为0.5米。
7.根据权利要求1所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，所述布水器的每个出水口上均设有雾化喷头。
8.根据权利要求1所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，所述第一排气管、所述第二排气管、所述冷却水管和所有用于连接的管道均采用不锈钢材质。
9.一种硫酸铜生产过程中的废气处理方法，包括采用权利1-8任一项所述的硫酸铜生产过程中的废气处理装置，其特征在于，还包括废气的处理过程：
步骤A1：原料在反应釜内反应，并产生硫酸蒸气，水箱内装有纯水，冷却水入口不断通入自来水；
步骤A2：硫酸蒸气向上流动，从第二排气口进入冷凝管；部分硫酸蒸气冷凝为硫酸液体，并回流到反应釜内，继续参加反应；
另一部分的硫酸蒸气继续向上流动，并从进气口进入喷淋塔；
步骤A3：喷淋塔内的布水器不断淋水，硫酸蒸气进入喷淋塔内并溶于水中形成稀硫酸，并在重力作用下流入喷淋塔的回收腔；回收后的废气从第一排气口流出，并经过抽风机从排气管道排出；
步骤A4：打开回收阀将回收腔内的稀硫酸排出，然后关闭回收阀，并向水箱内补充的纯水。
10.根据权利要求9所述的一种硫酸铜生产过程中的废气处理方法，其特征在于，所述步骤A3还包括水循环过程：
步骤B1：水箱内的水在水泵的作用下流向布水器；
步骤B2：水从布水器的出水口流出，并在雾化喷头的作用下呈雾状喷出；水雾在下落过程中与第二填料层的填料表面接触，并在填料表面形成水膜；
步骤B3：进入喷淋塔内的硫酸蒸气与水雾混合，并溶于水雾，同时硫酸蒸气还溶于填料表面的水膜，形成稀硫酸，随着填料表面的水膜逐渐变厚，形成稀硫酸水珠，并滴落到回收腔内；
步骤B4：回收腔内的稀硫酸通过管道流至水箱内，并在水泵的作用下流向布水器。
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