CN114288700A - 一种废硫酸浓缩回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废硫酸浓缩回收系统，所述浓缩回收系统包括有连通的稀酸计量槽、稀酸高位槽、预热器、浓缩锅、电加热器、分馏塔、喷射泵、酸水槽、浓酸冷却器以及浓酸计量槽组成，所述浓缩回收系统可以将85％的硫酸浓缩为96％以上的高浓度硫酸，所述系统整体投资少，设备维护费用低，热能利用率高，符合绿色化工的发展理念。

Description

一种废硫酸浓缩回收系统

技术领域

本发明涉及硫酸浓缩技术领域，尤其涉及一种废硫酸浓缩回收系统。

背景技术

硫酸由于具有较强的腐蚀性，往往使高温浓缩工艺不能切实可行，再由于硫酸提纯耗用能源高，使得回收价值不高，致使大部分企业宁愿将其作为废弃物处理，有的企业甚至未经处理直接排放，严重污染环境。现有技术中的低温浓缩法仅适用于对硫酸质量分数浓度小于60％的稀硫酸进行浓缩，浓缩后的硫酸质量分数浓度也不大于60％，对很多工艺要求不能满足，经过本发明浓缩后的硫酸浓度可以达到96％以上，可以重新用于硝化生产线上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种废硫酸浓缩回收系统，所述废硫酸浓缩回收系统可以解决现有技术中存在的稀硫酸浓缩回收系统耗能高，且浓缩后的浓硫酸质量分数不达标，无法满足工艺要求的问题。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：本发明首先提供了一种废硫酸浓缩回收系统，所述回收系统包括：稀酸计量槽，所述稀酸计量槽包括有第一入口端、第二入口端以及出口端，所述稀酸计量槽的第一入口端连通待处理的废硫酸管路；

稀酸高位槽，所述稀酸高位槽的入口端和所述稀酸计量槽的出口端连通，所述稀酸高位槽还包括有第一出口端以及第二出口端，所述稀酸高位槽的第二出口端和所述稀酸计量槽的第二入口端连通；

浓酸高位槽，所述浓酸高位槽和所述稀酸高位槽并联设置，所述浓酸高位槽包括有入口端、第一出口端和第二出口端；

预热器，所述预热器包括有第一入口端、第二入口端以及第一出口端和第二出口端，所述预热器第一入口端和所述稀酸高位槽以及所述浓酸高位槽并联后的管路连通；

浓缩锅，所述浓缩锅的出口端和所述预热器的的第二入口端连通；

电加热器，所述电加热器设置在所述浓缩锅的侧壁上以加热所述浓缩锅；

分馏塔，所述分馏塔的底端和所述浓缩锅的顶部开口连通，所述分馏塔顶部包括有顶部入口端和顶部出口端；

喷射泵，所述喷射泵包括有第一入口端、第二入口端以及出口端，所述喷射泵的第一入口端和所述分馏塔的顶部出口端连通；

酸水槽，所述酸水槽包括有入口端、第一出口端以及第二出口端，所述酸水槽入口端和所述喷射泵的出口端连通，所述酸水槽的第一出口端和所述喷射泵的第二入口端连通，所述酸水槽的第二出口端将所述酸水槽中多余的酸水排出系统；

浓酸冷却器，所述浓酸冷却器的入口端和所述预热器的第二出口端连通；

浓酸计量槽，所述浓酸计量槽包括有第一入口端、第二入口端以及第一出口端和第二出口端，所述浓酸计量槽的第一入口端和所述浓酸冷却器的出口端连通，所述浓酸计量槽的第二入口端和所述浓酸高位槽的第二出口端连通，所述浓酸计量槽的第一出口端将浓缩后的硫酸排出系统，所述浓酸计量槽的第二出口端和所述浓酸高位槽的入口端连通。

在一实施例中，所述稀酸计量槽中的稀酸浓度为80～86％，所述浓酸计量槽中的浓酸浓度为95～98％。

在一实施例中，所述浓缩高位槽和所述稀酸高位槽中进入所述预热器中的酸水流量比为(1～2)：1。

在一实施例中，所述浓缩锅中的电加热温度为330～340℃。

在一实施例中，所述喷射泵和所述酸水槽之间还串联设置有冷却器。

在一实施例中，所述分馏塔的塔径为1.2～1.5m，所述分馏塔中的填料高度为2～2.5m，所述分馏塔的压力为-0.02～-0.04MPa。

在一实施例中，所述预热器中的预热温度为150～200℃。

在一实施例中，所述浓缩锅的安装高度高于所述预热器的安装高度，所述预热器的安装高度高于所述浓酸冷却器的安装高度。

在一实施例中，所述浓酸冷却器和所述预热器大小形状相同，所述预热器的高度为2～2.5m，长度为2～2.2m，宽度为1.8～2m。

如上所述，本发明提供了一种废硫酸浓缩回收系统，本发明采用的废酸回收工艺方法，从进料至出料，全部过程均为流体状态，在密闭设备中连续进行。采用锅式浓缩工艺，回收硫酸浓度高，色泽好，设备投资费用较低，对公用工程的要求不高，土建费用较低。因浓缩时的温度较高，浓缩后的浓硫酸中不含有机物，与市场出售的工业硫酸质量相近，可回用于多种生产中。本发明工艺浓缩时产生的酸性水蒸汽被水喷射泵吸走，经冷凝器处理，冷凝后的酸性水收集到酸性废水池(或槽)循环使用，多余的酸性水经冷却后去往废水处理车间。电加热除锅体外，其他部件外部均不接触高温酸，使用寿命有较长延长，锅体由于加热方式在侧壁，锅垢沉积处无加热，所以寿命将延长，其他件如火圈、月牙盖、垫圈可终生不更换。更换时更容易操作，劳动量小，时间短。

本发明采用电加热工艺，电加热由于效率高，热损失小，处理一顿85％废酸到96％要210千瓦·时左右(不含动力电)，设备运行维护费用为5-10元/吨废酸，电价恒定，不受季节影响。电加热无二次污染、环保、社会效益明显，为企业可节省碳排放指标。电加热属于安全清洁供热，不是易燃易爆设备设施；操作简单，易于管理，供热稳定，没有点炉时易引起爆炸的现象，没有大的易燃易爆的设备设施，厂房内不需防爆的电器仪表。此外，本发明将工频电转换成中、高频电，采用感应加热的方式，提高电利用率10多倍，电与热能转换率高，周边环境热损失小，热能利用率为95％，能源浪费少，不用砌筑炉体，不用燃烧嘴，不用烟囱。

附图说明

图1显示为本发明回收系统的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所提供的内容较容易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。本发明提供了一种废硫酸浓缩回收系统，所述系统可以包括有多个管道连通的单元操作，所述不同单元操作之间可以通过泵200输送硫酸液体。所述回收系统废酸处理量可以是8000～9000kg/h，所述回收系统处理后得到的合格硫酸的产量可以是7000～8000kg/h，本发明所述废硫酸的浓缩回收系统包括有一浓缩锅1，所述浓缩锅1可以包括有底部的锅釜以及顶部的锅盖，所述需要浓缩回收的废硫酸可以通过泵打入所述锅釜中经过加热沸腾进行浓缩。在一实施例中，所述浓缩锅1内的加热温度可以是330～340℃，例如可以是335℃。所述浓缩锅1中的压力为常压。

所述回收系统还包括有电加热器2，所述电加热器2可以包覆住所述锅釜以加热所述浓缩锅1，所述锅盖可以由保温材料包覆，所述保温材料可以是无机纤维材料，进一步的可以是无机复合材质，在一实施例中，可以是无机纤维棉，所述浓缩锅1的整体高度可以是1.5～1.8m，所述浓缩锅1可以设置在电加热器2中，所述电加热器2整体可以置于一地基100上，所述地基100的高度可以是1.5～1.8m。所述电加热器2采用感应加热的方式，所述电加热器2可以采用中高频率电加热，所述电加热器配置有500KVA的变压器，所述电加热器2的加热位置可以位于所述锅釜的侧壁上但不覆盖所述锅釜的底部，这样可以避免对沉积有锅垢的锅釜底部处进行加热，并使得所述电加热器2的寿命延长。在一些实施例中，处理1吨的废酸耗电量为200～220千瓦·时，所述回收系统的热能利用率可以达到95％以上，可见本发明采用的系统配合一定的电加热体系可以提高整个体系的热能利用率，具有明显的社会经济效益。

所述回收系统还包括有分馏塔3，所述分馏塔3的底部和所述浓缩锅1的顶部入口端11连通，所述分馏塔3可以用以将酸水分离，提纯浓缩所述稀酸原料，所述分馏塔3包括有分馏塔顶部入口端31以及顶部出口端32，所述分馏塔3的塔径可以是1.2～1.5m，例如1.3m、1.4m，所述分馏塔3的高度可以是3～3.5m，例如3m、3.2m、3.4m，所述分馏塔3中的填料的高度可以是2～2.5m，例如2.3m，所述分馏塔3的压力可以是-0.02～-0.04MPa，例如-0.03MPa，所述浓缩锅1中浓缩产生的酸蒸气，在分馏塔3中与稀硫酸逆流换热换质，稀硫酸下行经加热浓缩后进入浓缩锅1内继续浓缩。

本发明所述废硫酸的浓缩回收系统可以包括有稀酸计量槽4，所述稀酸计量槽4可以用来储存需要浓缩回收的稀酸原料，所述稀酸计量槽4中的稀硫酸浓度可以为80～86％，在一些实施例中，所述稀酸原料可以是质量浓度大于等于85％的稀硫酸，所述稀酸原料可以是硝化反应产生的废酸经过脱硝反应处理后得到的，在一实施例中，所述稀酸原料可以是脱硝反应后再由储存、静置、分离得到的，所述稀酸原料的温度可以是110～130℃，例如120℃、125℃等，所述稀酸原料可以通过外部管路用泵连续送入所述稀酸计量槽4中待浓缩回收，所述稀酸计量槽4可以是立方体结构，在一实施例中，所述稀酸计量槽4的高度可以是4～5m，所述稀酸计量槽4的宽度可以是2～3m，所述稀酸计量槽4的长度可以是2～3m，例如2.5m、2.6m、2.7m。在一实施例中，所述稀酸计量槽4包括有第一入口端41、第二出口端43以及出口端42，所述第一入口端41可以和所述外部管路连通，以将所述稀酸原料送入所述浓缩回收系统。

本发明所述浓缩回收系统还包括有稀酸高位槽5，所述稀酸高位槽5的入口端51和可以和所述稀酸计量槽4的出口端42连通，所述系统运行时，所述稀酸原料可以通过泵注入所述稀酸高位槽5中，所述稀酸高位槽5的安装高度可以是13～16m，例如14m、15m等，所述稀酸高位槽5的第二出口端53可以和所述稀酸计量槽的第二入口端43连通。本发明所述稀酸计量槽4和所述稀酸高位槽5组成了稀酸原料循环单元，这样可以准确的对所述稀酸原料进行准确定量，也可以维持稀酸原料的浓度稳定。

所述浓缩回收系统还包括有预热器10，所述预热器10可以包括有第一入口端101和第二入口端102，同时也包括预热器第一出口端103以及第二出口端104，所述预热器10的第一入口端101可以和所述稀酸高位槽5的第一出口端52连通，所述浓缩锅1中达到一定浓度的硫酸从所述浓缩锅1中的出口端由所述预热器10的第二入口端102进入所述预热器10中，所述预热器10可以用以预热需要浓缩的稀酸原料，所述预热器10的预热温度可以是150～200℃，例如160℃、180℃，所述预热器10中的稀酸原料可以通过泵由所述第二出口端104送入所述分馏塔3顶部入口端31，所述稀酸原料进而由所述分馏塔3顶部入口端31进入所述浓缩锅1中进行浓缩，本发明所述预热器10采用了两进两出的循环模式，这样可以使得从浓缩锅3中出来的浓硫酸和高位槽中下来的稀硫酸混合换热，既降温浓硫酸又预热了稀硫酸，提高了热能利用率。在一些实施例中，所述浓缩锅1的安装高度可以高于所述预热器10的安装高度。

本发明所述回收系统还包括有喷射泵8，所述喷射泵8的第一入口端81可以和所述分馏塔3的顶部出口端32连通，所述喷射泵8可以是水喷射泵，所述水喷射泵8可以将所述分馏塔3中的水蒸气吸收后变成液体排出系统。

所述回收系统还包括有酸水槽9，所述酸水槽9和所述喷射泵8连通，所述酸水槽9用以回收浓缩后的酸水，所述酸水槽9的入口端91和所述喷射泵8的出口端83连通，所述酸水槽9包括有酸水槽第一出口端92以及酸水槽第二出口端93，所述酸水槽第一出口端92可以和所述喷射泵8的第二入口端82连通，所述酸水槽9和所述喷射泵8第二入口端82连通的管路上还设置有冷却器13，所述冷却介质为水，所述酸水槽第二出口端93可以将多余的酸水排出所述系统。

所述系统包括有浓酸冷却器11，所述浓酸冷却器11的入口端可以和所述预热器10的第一出口端103连通，质量达到合格的浓缩硫酸可以通过预热器10连续溢流到所述浓缩冷却器11中，所述浓酸冷却器11中的浓酸浓度可以是95～98％，在一实施例中，所述浓酸冷却器11可以和所述预热器10大小形状相同。所述预热器10可以是立方体，所述预热器10的高度可以是2～2.5m，长度为2～2.2m，宽度为1.8～2m。

所述预热器10的安装高度大于所述浓酸冷却器11的安装高度，在一实施例中，所述预热器10的安装高度高于所述浓酸冷却器11安装高度的0.5～0.8m，例如0.6m、0.7m等等，所述浓酸冷却器11中采用水进行冷却，所述冷却后的浓硫酸的温度可以是小于等于50℃，例如45℃、40℃等。

所述系统还可以包括有浓酸计量槽12，所述浓酸计量槽12包括有第一入口端121和第二入口端122，所述浓酸计量槽第一入口端121和所述浓酸冷却器11连通，经过所述浓酸计量槽12的合格浓缩可以通过所述浓酸计量槽第一出口端123排出所述系统。

所述系统还包括有和所述稀酸高位槽5并联设置的浓酸高位槽6，所述浓酸高位槽6的安装高度可以和所述稀酸高位槽5的安装高度一致，所述浓酸高位槽6和所述稀酸高位槽5的并联管路可以和所述预热器10连通，所述并联管路上可以设置有流量计7，所述流量计7可以控制所述浓酸和稀酸混合后进入浓缩单元的流量。所述浓酸高位槽6可以包括有入口端61，以及第一出口端62和第二出口端63，本系统采用浓酸和稀酸混合后在循环浓缩的浓缩工艺，浓缩后的合格硫酸逐级溢流，当硫酸浓度达到设定的96％及以上的时候，合格硫酸排出系统，不合格的硫酸经过浓酸计量槽的第二出口端124在返回浓酸高位槽6和稀酸混合在再次进行浓缩。在一些实施例中，所述浓酸高位槽6中多余的浓硫酸还可以通过其第二出口端63返回所述浓酸计量槽12的第二入口端122，所述浓酸高位槽6和稀酸高位槽5中的进入所述预热器10中的流量比可以是(1～2)：1，例如1.5：1，所述浓酸高位槽6中的多余的不合格的浓硫酸还可以通过所述浓酸循环单元返回所述浓酸计量槽12。所述浓酸计量槽12的大小形状可以和所述稀酸计量槽4的大小形状相同。

本发明通过设置浓酸循环单元，可以保证合格的浓硫酸排出所述系统，不合格的浓硫酸继续参与浓缩循环，这样可以提高产品的合格率，使得排出系统的合格浓酸可以直接回硝化生产线直接使用。

在一实施例中，所述系统的工作原理可以包括以下步骤：85％的稀酸原料经过泵送入所述稀酸计量槽4中，在用泵连续送入稀酸高位槽5中，所述稀酸原料从稀酸高位槽5中进入所述预热器10，经过预热后的稀酸原料被泵从所述分馏塔3的顶部入口31进入所述分馏塔3，在进入所述浓缩锅1中，当所述浓缩锅1中的液位达到30％以上时，开启所述电加热器2开始加热所述浓缩锅1，同时待浓缩的稀酸也不断的从所述分馏塔3顶部流入和浓缩锅1中产生的酸蒸汽传热传质，随着浓缩的进行，达到一定浓度要求的浓硫酸逐渐从浓缩锅1中进入预热器10，然后从所述预热器10中依次溢流入所述浓酸冷却器11，最后在进入所述浓酸计量槽12，所述浓酸计量槽12中达到96％以上的产品从相应管道排出系统，再回用于硝化生产或出售，未达到96％浓度的产品继续循环进入所述浓酸高位槽6，并和一定比例的稀酸原料混合后继续浓缩，本发明中每9000kg的稀酸原料可以生产出7968kg的浓缩后的硫酸，所述系统的设备维护费用为5～10元/吨废酸。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种废硫酸浓缩回收系统，其特征在于，所述回收系统包括：

稀酸计量槽，所述稀酸计量槽包括有第一入口端、第二入口端以及出口端，所述稀酸计量槽的第一入口端连通待处理的废硫酸管路；

稀酸高位槽，所述稀酸高位槽的入口端和所述稀酸计量槽的出口端连通，所述稀酸高位槽还包括有第一出口端以及第二出口端，所述稀酸高位槽的第二出口端和所述稀酸计量槽的第二入口端连通；

浓酸高位槽，所述浓酸高位槽和所述稀酸高位槽并联设置，所述浓酸高位槽包括有入口端、第一出口端和第二出口端；

预热器，所述预热器包括有第一入口端、第二入口端以及第一出口端和第二出口端，所述预热器第一入口端和所述稀酸高位槽以及所述浓酸高位槽并联后的管路连通；

浓缩锅，所述浓缩锅的出口端和所述预热器的的第二入口端连通；

电加热器，所述电加热器设置在所述浓缩锅的侧壁上以加热所述浓缩锅；

分馏塔，所述分馏塔的底端和所述浓缩锅的顶部开口连通，所述分馏塔顶部包括有顶部入口端和顶部出口端；

喷射泵，所述喷射泵包括有第一入口端、第二入口端以及出口端，所述喷射泵的第一入口端和所述分馏塔的顶部出口端连通；

酸水槽，所述酸水槽包括有入口端、第一出口端以及第二出口端，所述酸水槽入口端和所述喷射泵的出口端连通，所述酸水槽的第一出口端和所述喷射泵的第二入口端连通，所述酸水槽的第二出口端将所述酸水槽中多余的酸水排出系统；

浓酸冷却器，所述浓酸冷却器的入口端和所述预热器的第二出口端连通；

浓酸计量槽，所述浓酸计量槽包括有第一入口端、第二入口端以及第一出口端和第二出口端，所述浓酸计量槽的第一入口端和所述浓酸冷却器的出口端连通，所述浓酸计量槽的第二入口端和所述浓酸高位槽的第二出口端连通，所述浓酸计量槽的第一出口端将浓缩后的硫酸排出系统，所述浓酸计量槽的第二出口端和所述浓酸高位槽的入口端连通。

2.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述稀酸计量槽中的稀酸浓度为80～86％，所述浓酸计量槽中的浓酸浓度为95～98％。

3.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述浓缩高位槽和所述稀酸高位槽中进入所述预热器中的酸水流量比为(1～2)：1。

4.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述浓缩锅中的电加热温度为330～340℃。

5.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述喷射泵和所述酸水槽之间还串联设置有冷却器。

6.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述分馏塔的塔径为1.2～1.5m，所述分馏塔中的填料高度为2～2.5m，所述分馏塔的压力为-0.02～-0.04MPa。

7.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述预热器中的预热温度为150～200℃。

8.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述浓缩锅的安装高度高于所述预热器的安装高度，所述预热器的安装高度高于所述浓酸冷却器的安装高度。

9.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于：所述浓酸冷却器和所述预热器大小形状相同，所述预热器的高度为2～2.5m，长度为2～2.2m，宽度为1.8～2m。

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