CN110812935A - 一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置和工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置和工艺方法，涉及回收处理领域，提供了一种工艺简单、成本低廉的硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置和工艺方法，所述硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置包括依次连接的泵、过滤装置、泵、混酸器、泵、解析塔和尾气吸收塔，所述解析塔与负压装置连接，所述成品酸槽连接设有板式热交换器,所述板式热交换器入口与成品酸槽连接，所述板式热交换器出口与混酸器连接，所述解析塔内设有喷淋装置，所述尾气吸收塔内设有碱液喷淋装置，所述解析塔与成品酸槽连接；本发明的工艺方法新颖，流程简短，可操作性强，能耗低，脱除氟、氯效果明显。

Description

一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置和工艺方法

技术领域

本发明涉及回收处理技术领域，且特别涉及一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置和工艺方法。

背景技术

净化稀酸主要来自硫铁矿制酸、冶炼尾气制酸等生产过程，其具有酸度高、成分复杂等特征。处理净化稀酸的方法很多，可归纳为化学沉淀法、物理处理法、生物处理法三大类，而针对净化稀酸中的酸资源回收的处理方法国内尚属空白。

对于净化稀酸中的酸资源回收的处理方法瓶颈在于稀酸中氟、氯离子的脱除。目前国内有人提出采用热空气吹脱法去除净化稀酸中的氟、氯离子，即对净化稀酸加热浓缩至酸度约50％左右，空气经加热至150℃左右，采用热空气与浓缩后的净化稀酸逆向接触的方法脱除其中的氟、氯离子，但此法能耗过高，处理成本高，且设备材质难以达到要求，很难进行规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供一种处理成本低工艺简单操控的硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置和工艺方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

所述硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的工艺方法，包括以下步骤：

(1)过滤：将经硫化剂完全硫化后的净化稀酸由泵送入过滤装置，将净化稀酸中的悬浮物等杂质祛除，得到过滤后的净化稀酸清液；

(2)混酸：过滤后的净化稀酸清液，使其酸度约为5～15％，在常温下，采用计量法的方式将净化稀酸清液由泵送入混酸器，与40±2℃的98％浓硫酸在混酸器内完成充分混合，所述过滤装置和混酸器之间的管道上设有阀门，通过混酸器上的浓度计对酸浓度的显示，调控净化稀酸清液的量，确保混合后的硫酸浓度在90～93％范围内，在混合过程中由于放热可使得混合后的酸温升高，在装置中板式热交换器的入口与成品酸槽连接，出口分两路，一路与混酸槽连接，一路与成品酸库连接，因此混酸过程中通过调节板式换热器出口的自动阀B对冷却酸回流流量大小的控制从而达到对混合酸温度的控制调节，且保持温度为85～120℃的范围内，；

(3)解析：将溶液通过泵送入解析塔顶部，通过解析塔顶部的喷淋装置进行喷淋，解析塔通过负压装置，保证解析塔内压力为-80.0～-3.0kpa；通过控制板式换热器出口冷却酸的回流流量调节解析塔内温度保持在85～120℃；在负压-80.0～-3.0kpa，温度在85～120℃的条件下通过喷淋增加溶液的表面积的情况下氟化氢、氯化氢被快速的从90～93％浓硫酸中解析出来，解析完成后的液体被回收。

(4)吸收：将解析出的气体引入尾气吸收塔内，通过碱液(氢氧化钠溶液)喷淋吸收后排空，将氟、氯吸收后，气体中则无有害物质能完全排空，且喷淋得到的液体为高含盐溶液。

优选地，所述压滤机与混酸器之间连接设有缓冲罐A，所述过滤装置一端与缓冲罐A连接，另一端连接设有缓冲罐B，所述过滤装置和缓冲罐B通过管道连接，所述管道上设有抽提泵，使得溶液之间的压力更加稳定，同时在使用过程中需要通过调节净化稀酸的量从而达到对混合酸酸浓度的调节，所以在过程中将处理好的净化稀酸存储在缓冲罐中能使得混合酸酸浓度更加稳定，使得工艺的连续性得到保证。

优选地，所述过滤装置包括压滤机、膜管过滤器、膜板全自动过滤器等过滤设备中的一种或多种，可保证用于混酸的稀酸中无悬浮物和固体杂质，确保混合后的浓酸经脱除氟、氯后其他指标符合产品标准。

优选地，所述缓冲罐A与混酸器的连接管道上设有自动阀,所述混酸器内设有酸浓度测试仪，所述解析塔上设有PLC控制器，所述酸浓度测试仪和自动阀电性连接PLC控制器,所述酸浓度测试仪将检测的混酸器内的酸浓度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测酸浓度未达到指定标准，即对自动阀进行控制，调节自动阀的对流动液体的流量大小，从而达到对酸浓度的调控，所述板式换热器与混酸器的连接管道上设有自动阀B，所述解析塔内设有温度传感器,所述自动阀B与解析塔内的温度传感器电性连接PLC控制器,所述温度传感器将检测的解析塔内的温度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测温度未达到指定标准，即对自动阀B进行控制，调节自动阀B的流动液体的流量大小，从而达到对解析塔内温度的调控使得本装置更加智能化，工艺流程能够更好的规模化生产。

优选地，所述解析塔与负压装置连接，所述负压装置为风机或真空机组，保证所述负压装置提供，所述解析塔内负压为-80.0～-3.0kpa，所述解析塔内设有喷淋装置，所述尾气吸收塔内设有碱液喷淋装置，所述解析塔与成品酸槽连接，使得在解析塔中被析出氯离子和氟离子后的90％-93％的浓硫酸收集利用。

原理：本发明采用化学原理与物理原理相结合的方式对稀酸中氟、氯离子的脱除,净化稀酸中的氟、氯主要以氟离子、氯离子的形式存在于溶液中，利用化学平衡原理，提高溶液的酸度，增加H⁺的浓度，使得反应平衡向左移动，使得在溶液中F^—、Cl^—与H⁺尽可能多的结合生成HF、HCl。然后利用HF、HCl在浓硫酸中的溶解度特性——压力降低，温度升高，溶解度降低的原理，在负压高温条件下，从浓硫酸中脱除HF、HCl。同时通过对浓硫酸的喷淋增加溶液比表面积，有利于HF、HCl的脱除。因此本发明为了完成上述目的，采用的是将两种不同浓度的酸的混合，使得在提高酸浓度的同时，由于混酸放出大量的热，达到了原理中的将酸的浓度升高、温度升高的目的，避免了对酸的加热产生高能耗的弊端,然后利用解析塔中的负压装置使得解析塔中的压力保证在-80.0～-3.0kpa的负压，温度保持在85～120℃的条件下,然后采用对混合酸的喷淋增加溶液的表面积,使得混合酸中的HF、HCl得到脱除，得到符合工业硫酸标准的90～93％硫酸。然后将脱出的气体利用氢氧化钠对其进行喷淋,从而得到含有Nacl和NaF的高含盐液体以及符合环保要求的排空气体。

本发明的有益效果如下：

1.发明对稀酸中的氟、氯离子的脱除采用化学与物理相结合的方法，在酸中需要将氟氯离子脱离的原理中需要将酸的浓度升高、温度升高的目的，采用的是将两种不同浓度的酸的混合，使得在提高酸浓度的同时，由于混酸过程中放出大量的热，避免了目前行业内利用蒸汽加热，以蒸发浓缩的方式提高稀酸的浓度和温度的方法中所需耗能高且设备材质要求高,然后利用解析塔中的负压装置使得解析塔中的压力保证在-80.0～-3.0kpa的负压，温度保持在85～120℃的条件下,然后采用对混酸的喷淋形式增加溶液比的表面积,使得混合酸中脱除HF、HCl，然后将气体利用氢氧化钠对其进行喷淋,从而得到含有Nacl和NaF的高含盐液体以及符合要求的排空气体，本发明由于不需要进行加热工艺因此所需工艺耗能低,操作简单易控,设备材质要求低。

2.本发明装置中采用了缓冲罐的设置，使得本发明的工艺流程更具有连续性，避免了人为的多次添加酸等复杂的人力劳动，使得装置工艺操作更加工艺规模化。

3.所述缓冲罐A与混酸器的连接管道上设有自动阀,所述混酸器内设有酸浓度测试仪，所述解析塔上设有PLC控制器，所述酸浓度测试仪和自动阀电性连接PLC控制器,所述酸浓度测试仪将检测的混酸器内的酸浓度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测酸浓度未达到指定标准，即对自动阀进行控制，调节自动阀的对流动液体的流量大小，从而达到对酸浓度的调控，所述板式换热器与混酸器的连接管道上设有自动阀B，所述解析塔内设有温度传感器,所述自动阀B与解析塔内的温度传感器电性连接PLC控制器,所述温度传感器将检测的解析塔内的温度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测温度未达到指定标准，即对自动阀进行控制，调节自动阀B的流动液体的流量大小。

4.本发明所述过滤装置为膜板全自动过滤器，可保证用于混酸的稀酸中无悬浮物和固体杂质，确保混合后的浓酸经脱除氟、氯后其他指标符合产品标准。

附图说明

图1是本发明的流程示意图；

图2是本发明的过滤装置的结构示意图；

图3是本发明的混酸器的结构示意图；

附图标记：1-泵、2-过滤装置、3-混酸器、4-解析塔、5-尾气吸收塔、6-负压装置、7-成品酸槽、8-缓冲罐A、9-缓冲罐B、101-抽提泵、301-自动阀、302-自动阀B、401-喷淋装置、402-板式热换器、501-碱液喷淋装置。

具体实施方案

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例所净化的酸为硫酸生产过程净化系统排出的污酸，所述污酸已经过硫化法去除重金属和砷；

一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置包括依次连接的过滤装置2、混酸器3、解析塔4和尾气吸收塔5，所述依次相连接的装置之间通过管道连接，所述管道上均设有泵1,所述解析塔4与负压装置6连接，所述负压装置6为真空机组，所述解析塔4内设有喷淋装置，所述尾气吸收塔5内设有碱液喷淋装置401，所述解析塔4与成品酸槽7连接，所述成品酸槽7和混酸器3连接设有板式热交换器402，所述过滤装置2与混酸器3之间连接设有缓冲罐A8，所述过滤装置2一端与缓冲罐A8连接，另一端连接设有缓冲罐B9，所述过滤装置2和缓冲罐B9通过管道连接，所述管道上设有抽提泵101，所述缓冲罐A8与混酸器3的连接管道上设有自动阀301,所述混酸器3内设有酸浓度测试仪，所述解析塔上设有PLC控制器，所述酸浓度测试仪和自动阀301电性连接PLC控制器,所述酸浓度测试仪将检测的混酸器3内的酸浓度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测酸浓度未达到指定标准，即对自动阀301进行控制，调节自动阀301的对流动液体的流量大小，从而达到对酸浓度的调控，所述板式换热器402与混酸器3的连接管道上设有自动阀B302，所述解析塔4内设有温度传感器,所述自动阀B302与解析塔4内的温度传感器电性连接PLC控制器,所述温度传感器将检测的解析塔内3的温度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测温度未达到指定标准，即对自动阀B302进行控制，调节自动阀B302的流动液体的流量大小，从而达到对解析塔4内温度的调控，所述过滤装置2为膜板全自动过滤器；

硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的工艺流程，其特征在于，包括以下步骤：

(1)过滤：经硫化剂完全硫化后的稀酸，将稀酸存储在缓冲罐B内，由抽提泵送入膜板全自动过滤器，得到过滤后的净化稀酸清液，过滤后的稀酸清液储存在缓冲罐A中；

(2)混酸：过滤后的净化稀酸清液，使其酸度约为5％，由泵1送入混酸器3，与40±2℃的98％浓硫酸在混酸器3内完成充分混合，通过自动阀控制净化稀酸清液的流量，确保混合后的硫酸浓度在91％范围内，通过自动阀B302控制板式热交换器402冷酸的流量控制混合后的酸温约为90℃。

(3)解析：将溶液通过泵1入解析塔4顶部，通过解析塔4顶部的喷淋装置401进行喷淋，解析塔4内保证-80.0kpa的负压，温度保持在90℃。

(4)吸收：解析出的气体引入尾气吸收塔5内，通过碱液(氢氧化钠溶液)喷淋吸收后排空，吸收后的液体为高含盐溶液。

实施例2

一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置包括依次连接的过滤装置2、混酸器3、解析塔4和尾气吸收塔5，所述依次相连接的装置之间通过管道连接，所述管道上均设有泵1,所述解析塔4与负压装置6连接，所述负压装置6为真空机组，所述解析塔4内设有喷淋装置，所述尾气吸收塔5内设有碱液喷淋装置401，所述解析塔4与成品酸槽7连接，所述成品酸槽7和混酸器3连接设有板式热交换器402，所述过滤装置2与混酸器3之间连接设有缓冲罐A8，所述过滤装置2一端与缓冲罐A8连接，另一端连接设有缓冲罐B9，所述过滤装置2和缓冲罐B9通过管道连接，所述管道上设有抽提泵101，所述缓冲罐A8与混酸器3的连接管道上设有自动阀301,所述混酸器3内设有酸浓度测试仪，所述解析塔上设有PLC控制器，所述酸浓度测试仪和自动阀301电性连接PLC控制器,所述酸浓度测试仪将检测的混酸器3内的酸浓度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测酸浓度未达到指定标准，即对自动阀301进行控制，调节自动阀301的对流动液体的流量大小，从而达到对酸浓度的调控，所述板式换热器402与混酸器3的连接管道上设有自动阀B302，所述解析塔4内设有温度传感器,所述自动阀B302与解析塔4内的温度传感器电性连接PLC控制器,所述温度传感器将检测的解析塔内3的温度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测温度未达到指定标准，即对自动阀B302进行控制，调节自动阀B302的流动液体的流量大小，从而达到对解析塔4内温度的调控，所述过滤装置2为膜板全自动过滤器；

硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的工艺流程，其特征在于，包括以下步骤：

(1)过滤：经硫化剂完全硫化后的稀酸，将稀酸存储在缓冲罐B9内，由抽提泵101送入膜板全自动过滤器，得到过滤后的净化稀酸清液，过滤后的稀酸清液储存在缓冲罐A8中；

(2)混酸：过自动阀控制净化稀酸清液的流量，确保混合后的硫酸浓度在92％范围内，通过自动阀B302控制板式热交换器402冷酸的流量控制混合后酸温约为100℃。

(3)解析：将溶液通过泵1入解析塔4顶部，通过解析塔4顶部的喷淋装置401进行喷淋，解析塔4内保证-40.0kpa的负压，温度保持在100℃。

(4)吸收：解析出的气体引入尾气吸收塔5内，通过碱液(氢氧化钠溶液)喷淋吸收后排空，吸收后的液体为高含盐溶液。

实施例3

一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置包括依次连接的过滤装置2、混酸器3、解析塔4和尾气吸收塔5，所述依次相连接的装置之间通过管道连接，所述管道上均设有泵1,所述解析塔4与负压装置6连接，所述负压装置6为真空机组，所述解析塔4内设有喷淋装置，所述尾气吸收塔5内设有碱液喷淋装置401，所述解析塔4与成品酸槽7连接，所述成品酸槽7和混酸器3连接设有板式热交换器402，所述过滤装置2与混酸器3之间连接设有缓冲罐A8，所述过滤装置2一端与缓冲罐A8连接，另一端连接设有缓冲罐B9，所述过滤装置2和缓冲罐B9通过管道连接，所述管道上设有抽提泵101，所述缓冲罐A8与混酸器3的连接管道上设有自动阀301,所述混酸器3内设有酸浓度测试仪，所述解析塔上设有PLC控制器，所述酸浓度测试仪和自动阀301电性连接PLC控制器,所述酸浓度测试仪将检测的混酸器3的酸浓度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测酸浓度未达到指定标准，即对自动阀301进行控制，调节自动阀301的对流动液体的流量大小，从而达到对酸浓度的调控，所述板式换热器402与混酸器3的连接管道上设有自动阀B302，所述解析塔4内设有温度传感器,所述自动阀B302与解析塔4内的温度传感器电性连接PLC控制器,所述温度传感器将检测的解析塔内3的温度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测温度未达到指定标准，即对自动阀B302进行控制，调节自动阀B302的流动液体的流量大小，从而达到对解析塔4内温度的调控，所述过滤装置2为膜板全自动过滤器；

硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的工艺流程，其特征在于，包括以下步骤：

(1)过滤：经硫化剂完全硫化后的稀酸，将稀酸存储在缓冲罐B9内，由抽提泵101送入膜板全自动过滤器，得到过滤后的净化稀酸清液，过滤后的稀酸清液储存在缓冲罐A8中；

(2)混酸：过滤后的净化稀酸清液，使其酸度约为15％，由泵1送入混酸器3，与40±2℃的98％浓硫酸在混酸器3内完成充分混合，过自动阀控制净化稀酸清液的流量，确保混合后的硫酸浓度在93％范围内，通过自动阀B302控制板式热交换器402冷酸的流量控制混合后的酸温约为110℃。

(3)解析：将溶液通过泵1入解析塔4顶部，通过解析塔4顶部的喷淋装置401进行喷淋，解析塔4内保证-10.0kpa的负压，温度保持在110℃。

(4)吸收：解析出的气体引入尾气吸收塔5内，通过碱液(氢氧化钠溶液)喷淋吸收后排空，吸收后的液体为高含盐溶液。

对实施例1-3中的酸中的氯氟含量的测试，以及排放空气中PH值的测试：

理化指标表1本发明实施例1-实施例3理化指标检测结果

	实施例1	实施例2	实施例3
				稀酸中氟含量(ppm)	2200	1800	2500
稀酸中氯含量(ppm)	6900	7400	10500
				混合后的酸中氟含量(ppm)	150	120	100
混合后的酸中氯含量(ppm)	400	430	385
				解析后的酸中氟含量(ppm)	10	10	12
解析后的酸中氯含量(ppm)	25	20	26
				排空的空气的PH值	7	7	7

从上述结果可得实施例1-3所测得的对酸中的氯离子和离子浓度的测试，以及对排空气体中PH值的测试，可以看出本发明所利用的工艺设备以及工艺流程能够很好的对污酸中的氯离子和氟离子的消除，使得酸能够利用，避免了排放对环境的污染和资源的浪费。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置，其特征在于，包括依次连接的过滤装置(2)、混酸器(3)、解析塔(4)和尾气吸收塔(5)，所述依次相连接的装置之间通过管道连接，所述管道上均设有泵(1),所述解析塔(4)与负压装置(6)连接，所述解析塔(4)内设有喷淋装置(401)，所述尾气吸收塔(5)内设有碱液喷淋装置(501)，所述解析塔(4)与成品酸槽(7)连接，所述成品酸槽(7)连接设有板式热交换器(402),所述板式热交换器(402)入口与成品酸槽连接，所述板式热交换器(402)出口与混酸器(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置，其特征在于:所述过滤装置(2)与混酸器(3)之间连接设有缓冲罐A(8)。

3.根据权利要求2所述的一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置，其特征在于:所述过滤装置一端与缓冲罐A(8)连接，另一端连接设有缓冲罐B(9)，所述过滤装置(2)和缓冲罐B(9)通过管道连接，所述管道上设有抽提泵(101)。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置，其特征在于:所述负压装置(6)为风机或真空机组，所述负压装置(6)提供负压为-80.0～-3.0kpa。

5.根据权利要求3所述的一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置，其特征在于:所述缓冲罐A(8)与混酸器(3)的连接管道上设有自动阀(301),所述混酸器(3)内设有酸浓度测试仪，所述解析塔上设有PLC控制器，所述酸浓度测试仪和自动阀(301)电性连接PLC控制器,所述酸浓度测试仪将检测的混酸器(3)的酸浓度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测酸浓度未达到指定标准，即对自动阀(301)进行控制，调节自动阀(301)的对流动液体的流量大小，从而达到对酸浓度的调控。

6.根据权利要求5所述的一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置，其特征在于:所述板式换热器(402)与混酸器(3)的连接管道上设有自动阀B(302)，所述解析塔(4)内设有温度传感器,所述自动阀B(302)与解析塔(4)内的温度传感器电性连接PLC控制器,所述温度传感器将检测的解析塔内(3)的温度传输到PLC控制器,PLC控制器对数据进行分析，分析后当检测温度未达到指定标准，即对自动阀B(302)进行控制，调节自动阀B(302)的流动液体的流量大小，从而达到对解析塔(4)内温度的调控。

7.根据权利要求1所述的一种硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的装置，其特征在于：所述过滤装置(2)包括压滤机、膜管过滤器、膜板全自动过滤器等过滤设备中的一种或多种。

8.一种如权利要求1所述的硫酸净化稀酸中脱除氟、氯的工艺流程，其特征在于，包括以下步骤：

(1)过滤：经硫化剂完全硫化后的稀酸，将稀酸存储在缓冲罐B(9)内，由抽提泵(101)送入膜板全自动过滤器，得到过滤后的净化稀酸清液，过滤后的稀酸清液储存在缓冲罐A(8)中；

(2)混酸：过滤后的净化稀酸清液，使其酸度约为5～15％，由泵(1)送入混酸器(3)，与98％浓硫酸在混酸器(3)内完成充分混合，确保混合后的硫酸浓度在90～93％范围内，混合后的酸温为85～120℃。

(3)解析：将溶液通过泵(1)送入解析塔(4)顶部，通过解析塔(4)顶部的喷淋装置(401)进行喷淋，解析塔(4)内保证-80.0～-3.0kpa的负压，温度保持在85～120℃。

(4)吸收：解析出的气体引入尾气吸收塔(5)内，通过碱液(氢氧化钠溶液)喷淋吸收后排空，吸收后的液体为高含盐溶液。

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