CN109467149B - 酸性废液回收装置及废酸回收工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酸性废液回收装置，包括预蒸发器、预吸收器、高温反应器、冷却吸收器及脱硝反应器，预蒸发器、预吸收器与脱硝反应器通过第一气流管路连接；高温反应器、冷却吸收器与脱硝反应器通过第二气流管路连接；预蒸发器的浓缩液出口与高温反应器的物料入口连通，预吸收器的液体出口与冷却吸收器的吸收液入口连通，冷却吸收器的液体出口连接有混酸收集器。通过处理流程的合理设计，能够同时回收游离酸、化合酸及金属氧化物，提高资源回收率；采用蒸发的方式回收酸洗废液中的游离硝酸，同时避免了游离硝酸的分解，提高总硝酸回收率；从高温反应器分解、冷却吸收器吸收后排出的气体中的NOx含量较低，进一步降低生产成本。

Description

酸性废液回收装置及废酸回收工艺

技术领域

本发明设计废酸液的再生利用技术领域，具体涉及一种酸性废液回收装置及采用该酸性废液回收装置的废酸回收工艺。

背景技术

在工业制备各种产品过程中，生成的具有极强腐蚀性的含游离硝酸的酸废液，若没有得到合理处理，则对环境造成严重污染，同时，由于含硝酸的废酸大量排出，提高了酸洗成本。

在一个标准大气压、气温15℃的条件下，25％硝酸沸点106.3℃(无水硝酸的沸点为86℃)，且硝酸属于易挥发酸，在温度升高、压力下降的条件下其沸点下降的速度远大于其他酸(如硫酸等)，而且其挥发度也大大提高。甚至在还未达到硝酸的沸点的情况下，溶液中的硝酸就早已基本挥发殆尽，同时溶液中的水分也可以大量蒸发而获得高浓度废酸。但硝酸会随温度升高而分解速率加快，特别是高温热水解工艺条件下。

在现有含游离硝酸的废酸再生工业中，高温热水解为其常用方法之一，而直接采用高温热水解方式的反应器虽有部分分为两级，但其按照蒸发与反应转化进行炉体温度区域划分的方式，仍然难以避免高温下的硝酸分解。

而且在高温热水解工艺尾气脱硝工艺段需要使用热源以满足尾气脱硝的温度需求，但经过加热处理后的达标尾气若直接排放则造成该部分热量直接损失。

此外，有改进技术采用多级吸收、冷却、再氧化的方式将NOx再次反应生成硝酸，但这又将增加冷却器和氧化器等设备，且再次氧化效果仍然有限，而低的NOx回收率意味着有大量的硝酸被浪费，同时增加了还原剂氨或尿素、脱硝系统中催化剂等的投入，成本高。

发明内容

本发明实施例涉及一种酸性废液回收装置及废酸回收工艺，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种酸性废液回收装置，包括预蒸发器、预吸收器、高温反应器、冷却吸收器及脱硝反应器，

所述预蒸发器、所述预吸收器与所述脱硝反应器通过第一气流管路连接；

所述高温反应器、所述冷却吸收器与所述脱硝反应器通过第二气流管路连接；

所述预蒸发器的浓缩液出口与所述高温反应器的物料入口连通，所述预吸收器的液体出口与所述冷却吸收器的吸收液入口连通，所述冷却吸收器的液体出口连接有混酸收集器。

作为实施例之一，所述脱硝反应器的尾气出口通过尾气回用管路与所述预蒸发器的热源气体入口连通。

作为实施例之一，所述预蒸发器为直接换热装置。

作为实施例之一，于所述第一气流管路和/或所述第二气流管路上设有间接换热式的第一预热换热器，所述脱硝反应器的尾气出口连接有第一尾气排放管路，所述第一尾气排放管路与至少其中一个所述第一预热换热器连接；

或者，所述第一气流管路与所述第二气流管路汇流后通过脱硝入口管与所述脱硝反应器连接，于所述脱硝入口管上布置有间接换热式的第二预热换热器，所述脱硝反应器的尾气出口连接有第一尾气排放管路，所述第一尾气排放管路与所述第二预热换热器连接。

作为实施例之一，所述预蒸发器为间接换热装置，且其热源气体出口连接有第二尾气排放管路。

作为实施例之一，所述第二气流管路上还设有冷却除尘器，所述冷却除尘器布置于所述高温反应器与所述冷却吸收器之间。

作为实施例之一，所述冷却吸收器还设有循环液入口且通过循环液管路与其液体出口连通，所述循环液管路上设有循环泵和循环液冷却器。

作为实施例之一，所述高温反应器包括上层高温反应层和与所述上层高温反应层物料连通的下层高温反应层，所述高温反应器的物料入口设于所述上层高温反应层上。

本发明实施例还涉及采用如上所述的酸性废液回收装置的废酸回收工艺，包括：

废酸通入所述预蒸发器内，使废酸中的水和游离酸得以蒸发，同时对废酸进行浓缩；浓缩酸液送至所述高温反应器内反应生成含酸气体及金属氧化物，回收该部分金属氧化物；预蒸发器内产生的蒸发酸气送入所述预吸收器内，被吸收液吸收，以回收再生硝酸；

高温反应器内产生的含酸气体送入所述冷却吸收器内，并采用预吸收器内产生的再生酸液用于对该部分含酸气体的吸收，回收得到的混酸液。

作为实施例之一，所述预蒸发器的工作温度控制为140～250℃。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明提供的酸性废液回收装置，通过处理流程的合理设计，能够同时回收游离酸、化合酸及金属氧化物，提高资源回收率。其中，采用蒸发的方式回收酸洗废液中的游离硝酸，同时避免了游离硝酸的分解，有效地提高总硝酸回收率，总硝酸回收率可由传统的40％～60％提高至96％左右；由于废酸先经过预蒸发处理，提高废酸浓度的同时，减少高温反应器的处理量，从而降低高温反应器的能耗；从高温反应器分解、再经冷却吸收器吸收后排出的气体中的NOx含量较低，减少了脱硝反应器的催化剂的投入量，以及降低氨或尿素的消耗量，进一步降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的采用直接换热式预蒸发器且部分尾气直接排放的酸性废液回收装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的采用直接换热式预蒸发器且设有预热换热器的酸性废液回收装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的采用间接换热式预蒸发器的酸性废液回收装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的设有冷却除尘器的酸性废液回收装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图4，本发明实施例提供一种酸性废液回收装置，包括预蒸发器1、预吸收器2、高温反应器3、冷却吸收器4及脱硝反应器5，

所述预蒸发器1、所述预吸收器2与所述脱硝反应器5通过第一气流管路连接；

所述高温反应器3、所述冷却吸收器4与所述脱硝反应器5通过第二气流管路连接；

所述预蒸发器1的浓缩液出口与所述高温反应器3的物料入口连通，所述预吸收器2的液体出口与所述冷却吸收器4的吸收液入口连通，所述冷却吸收器4的液体出口连接有混酸收集器6。

其中，预蒸发器1用于通过热源与废酸换热，使废酸中的游离酸以及大量的水得以蒸发，从而能够回收游离酸，同时对废酸进行浓缩。该预蒸发器1所用热源可采用工业常规热源，如饱和蒸汽、钢厂热烟气等，则该预蒸发器1采用间接换热方式；在本实施例中，优选地，如图1-图3，该预蒸发器1采用脱硝反应器5排出的尾气作为换热热源与通入预蒸发器1内的废酸进行热交换，也即所述脱硝反应器5的尾气出口通过尾气回用管路与所述预蒸发器1的热源气体入口连通。

上述预蒸发器1可以采用直接换热方式，也可采用间接换热方式，具体地：

(1)所述预蒸发器1为直接换热装置，即废酸与脱硝尾气在该预蒸发器1内直接接触换热。则，如图1，上述脱硝反应器5的脱硝尾气一部分通入预蒸发器1内，剩余部分可直接排放。在另外的实施例中，如图2，上述脱硝反应器5的脱硝尾气一部分通入预蒸发器1内，剩余部分可用于对进入脱硝反应器5的气体进行预热，从而降低脱硝反应器5的能耗；具体地，于所述第一气流管路和/或所述第二气流管路上设有间接换热式的第一预热换热器，所述脱硝反应器5的尾气出口连接有第一尾气排放管路，所述第一尾气排放管路与至少其中一个所述第一预热换热器连接；或者，所述第一气流管路与所述第二气流管路汇流后通过脱硝入口管与所述脱硝反应器5连接，于所述脱硝入口管上布置有间接换热式的第二预热换热器10，所述脱硝反应器5的尾气出口连接有第一尾气排放管路，所述第一尾气排放管路与所述第二预热换热器10连接；在上述第一预热换热器或第二预热换热器10内换热后，脱硝尾气再进行排放。

(2)如图3，所述预蒸发器1为间接换热装置，且其热源气体出口连接有第二尾气排放管路，即脱硝尾气在预蒸发器1内换热后，直接外排。当然，可以根据预蒸发器1的工作温度需要，选择通入预蒸发器1内的脱硝尾气流量，剩余部分可直接排放。

本实施例提供的酸性废液回收装置，采用脱硝尾气的余热对废酸进行预蒸发，可有效地降低该酸洗废液回收装置的运行能耗。

接续上述酸性废液回收装置，上述预吸收器2用于吸收预蒸发器1内产生的蒸发气体中的游离酸，从而能够实现硝酸的再生回收。可以理解地，该预吸收器2具有吸收液入口，用于通入/喷淋吸收液，可采用漂洗水等吸收液。

接续上述酸性废液回收装置，上述高温反应器3用于使预蒸发器1得到的浓缩酸液发生化学反应而生成含酸气体和金属氧化物，使得化合酸与金属氧化物分离，实现金属氧化物的资源回收。上述高温反应器3可采用焙烧炉或高温热水解反应器(如窑类热水解反应器等)。可以理解地，需对该高温反应器3提供热源，该热源可为钢企可燃烧煤气等，具体此处不作详述。上述高温反应器3产生的氧化物可通过氧化物粉存储器7存储。

进一步优化上述高温反应器3的结构，可根据浓缩酸液的成分、浓度情况将该高温反应器3分为上、下两层，即所述高温反应器3包括上层高温反应层和与所述上层高温反应层物料连通的下层高温反应层，所述高温反应器3的物料入口设于所述上层高温反应层上。预蒸发器1产生的浓缩酸液先进入上层高温反应层，使大部分的金属化合物反应以回收金属氧化物，反应后的固液物料/液料进入下层高温反应层，使剩余的金属化合物反应以回收金属氧化物；上层高温反应层可连接相同的高温热源，也可连接不同的高温热源，根据实际的反应情况进行选择，在其中一个实施例中，上下两层高温反应层的工作温度均在500～850℃范围内。

接续上述酸洗废液回收装置，上述冷却吸收器4用于对高温反应器3产生的含酸气体进行吸收处理，可对化合酸高温热水解反应后的酸气进行吸收，从而实现化合酸的再生回收，本实施例中，采用预吸收器2内产生的再生酸液作为吸收液，流程短、能耗低，化合酸回收效果较佳。优选地，如图1-图4，所述冷却吸收器4还设有循环液入口且通过循环液管路与其液体出口连通，所述循环液管路上设有循环泵9和循环液冷却器8，通过该循环液管路可以控制该冷却吸收器4内的冷却吸收工作温度，也即控制该冷却吸收器4内气体的温度，保证冷却吸收效果。上述的混酸收集器6可通过混酸收集管与该冷却吸收器4连接，该混酸收集管与上述循环液管路可为相互独立的管路，也可设置该混酸收集管旁接于该循环液管路上，上述循环泵9与循环液冷却器8优选为沿循环液流通方向依次设置，混酸收集管旁接点优选为位于循环泵9与循环液冷却器8之间。进一步可在上述混酸收集管和循环液管路上对应设置控制阀，以控制循环液的循环量以及控制混酸收集时机(如循环液中酸浓度达到一定阈值即进行回收等)，具体结构此处不作一一赘述。

本实施例提供的酸性废液回收装置，通过处理流程的合理设计，能够同时回收游离酸、化合酸及金属氧化物，提高资源回收率。其中，采用蒸发的方式回收酸洗废液中的游离硝酸，同时避免了游离硝酸的分解，有效地提高总硝酸回收率，总硝酸回收率可由传统的40％～60％提高至96％左右；由于废酸先经过预蒸发处理，提高废酸浓度的同时，减少高温反应器3的处理量，从而降低高温反应器3的能耗；从高温反应器3分解、再经冷却吸收器4吸收后排出的气体中的NOx含量较低，减少了脱硝反应器5的催化剂的投入量，以及降低氨或尿素的消耗量，进一步降低生产成本。

接续上述酸性废液回收装置，上述脱硝反应器5用于对预吸收器2及冷却吸收器4的出口气体进行脱硝处理，保证尾气达标排放。如图1-图4，该脱硝反应器5配置有热源以供脱硝反应需求温度，如可采用电加热器等热源；通过该热源还能调节预蒸发器1的工作温度(即调节通入预蒸发器1内的脱硝尾气的温度)，从而达到较佳的废液预蒸发效果；本实施例中，优选地，控制预蒸发器1的工作温度在140～250℃，能够获得所需的废酸预蒸发效果，保证游离硝酸的回收，进一步以控制在160℃左右(如155～170℃)为佳，基本保证硝酸蒸发而不分解。基于前述的利用脱硝尾气对进入脱硝反应器5的气体进行预热的方案，在降低脱硝反应器5能耗的同时，可使得反应气体温度尽量与脱硝催化剂的催化温度匹配，以提高脱硝效果及效率。

进一步优化上述酸性废液回收装置的结构，如图4，所述第二气流管路上还设有冷却除尘器11，所述冷却除尘器11布置于所述高温反应器3与所述冷却吸收器4之间，可以减少进入冷却吸收器4内的酸气中的粉尘杂质，以提升再生酸的品质。

本发明实施例还涉及采用如上所述的酸性废液回收装置的废酸回收工艺，包括：

废酸通入所述预蒸发器1内，使废酸中的水和游离酸得以蒸发，同时对废酸进行浓缩；浓缩酸液送至所述高温反应器3内反应生成含酸气体及金属氧化物，回收该部分金属氧化物；预蒸发器1内产生的蒸发酸气送入所述预吸收器2内，被吸收液吸收，以回收再生硝酸；

高温反应器3内产生的含酸气体送入所述冷却吸收器4内，并采用预吸收器2内产生的再生酸液用于对该部分含酸气体的吸收，回收得到的混酸液。

如前所述，对于预蒸发器1的工作，优选为采用脱硝反应器5的脱硝尾气与废酸进行换热以实现对废酸的预蒸发处理，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (6)

1.一种酸性废液回收装置，其特征在于：包括预蒸发器、预吸收器、高温反应器、冷却吸收器及脱硝反应器，

所述预蒸发器、所述预吸收器与所述脱硝反应器通过第一气流管路连接；

所述高温反应器、所述冷却吸收器与所述脱硝反应器通过第二气流管路连接；所述高温反应器采用焙烧炉；

所述预蒸发器的浓缩液出口与所述高温反应器的物料入口连通，所述预吸收器的液体出口与所述冷却吸收器的吸收液入口连通，所述冷却吸收器的液体出口连接有混酸收集器；

所述脱硝反应器的尾气出口通过尾气回用管路与所述预蒸发器的热源气体入口连通；

于所述第一气流管路和/或所述第二气流管路上设有间接换热式的第一预热换热器，所述脱硝反应器的尾气出口连接有第一尾气排放管路，所述第一尾气排放管路与至少其中一个所述第一预热换热器连接；或者，所述第一气流管路与所述第二气流管路汇流后通过脱硝入口管与所述脱硝反应器连接，于所述脱硝入口管上布置有间接换热式的第二预热换热器，所述脱硝反应器的尾气出口连接有第一尾气排放管路，所述第一尾气排放管路与所述第二预热换热器连接；

所述预蒸发器为直接换热装置；或者所述预蒸发器为间接换热装置，且其热源气体出口连接有第二尾气排放管路。

2.如权利要求1所述的酸性废液回收装置，其特征在于：所述第二气流管路上还设有冷却除尘器，所述冷却除尘器布置于所述高温反应器与所述冷却吸收器之间。

3.如权利要求1所述的酸性废液回收装置，其特征在于：所述冷却吸收器还设有循环液入口且通过循环液管路与其液体出口连通，所述循环液管路上设有循环泵和循环液冷却器。

4.如权利要求1所述的酸性废液回收装置，其特征在于：所述高温反应器包括上层高温反应层和与所述上层高温反应层物料连通的下层高温反应层，所述高温反应器的物料入口设于所述上层高温反应层上。

5.采用如权利要求1至4中任一项所述的酸性废液回收装置的废酸回收工艺，其特征在于：

废酸通入所述预蒸发器内，使废酸中的水和游离酸得以蒸发，同时对废酸进行浓缩；浓缩酸液送至所述高温反应器内反应生成含酸气体及金属氧化物，回收该部分金属氧化物；预蒸发器内产生的蒸发酸气送入所述预吸收器内，被吸收液吸收，以回收再生硝酸；

高温反应器内产生的含酸气体送入所述冷却吸收器内，并采用预吸收器内产生的再生酸液用于对该部分含酸气体的吸收，回收得到的混酸液。

6.如权利要求5所述的废酸回收工艺，其特征在于：所述预蒸发器的工作温度控制为140~250℃。