CN116730299A - 一种废硫酸洗涤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废硫酸洗涤装置及方法，包括闪蒸器，捕集器和洗涤塔，通过增设闪蒸和液滴捕集两个工序，即采用三步法代替传统的一般法进行洗涤，能够显著降低进入洗涤工序的气相硫酸，不会产生过多的稀硫酸，降低了后续稀硫酸再处理的负荷，降低了生产成本，具备显著的经济价值。

Description

一种废硫酸洗涤装置及方法

技术领域

本发明涉及废硫酸处理技术领域，具体为一种废硫酸洗涤装置及方法。

背景技术

化工、轻工、医药行业中常使用废硫酸真空浓缩系统。废硫酸真空浓缩系统一般分为若干段，逐级提高硫酸浓度。以硝基甲苯生产为例，产生的废硫酸中含有包括多硝基甲苯等成分，废硫酸的浓度在65～70％。若需要得到96％硫酸，一般需进行多段逐级蒸发浓缩，最末一段将90～91.5％浓度硫酸蒸发提高浓度至95.3～96％；多硝基甲苯废硫酸在蒸发过程中，气相中含有多硝基甲苯蒸汽、较高浓度的硫酸蒸汽以及浓度为95.3％～96％的硫酸液滴；该段要求真空度(操作压力)一般为1.2KPa(绝压)。

在该领域，存在以下问题：气相硫酸蒸汽及硫酸液滴直接采用洗涤系统洗涤，产生过多的稀硫酸，过多的稀硫酸蒸发时增加真空浓缩装置的生产负荷，并消耗额外的能量，增加生产成本；气相中的硫酸液滴直接被洗涤稀释，将过多的热量带出系统，增加气相冷凝的冷却水消耗量，增加生产成本；真空度较难保证；产生的酸性冷凝水的含酸量较高。

现有技术为：90～91.5％浓度硫酸经循环管线进入闪蒸器中循环蒸发，经蒸发浓缩至95.3～96％后，从96％硫酸闪蒸器另一侧溢流管溢流至界区外的96％硫酸冷却系统；

96％硫酸闪蒸器蒸发的气相含有多硝基甲苯蒸汽、较高浓度的硫酸蒸汽和浓度为95.3～96％的硫酸液滴，闪蒸器气相管连接于洗涤塔侧面，蒸发气相通过洗涤塔侧面的联通管进入洗涤塔，循环稀硫酸通过洗涤塔顶部喷淋于填料层，稀硫酸在填料层表面洗涤吸收硫酸蒸汽和硫酸液滴，稀硫酸浓度逐渐升高，并从洗涤塔底部的排液管溢流回洗涤塔顶部作为喷淋液；水从循环管线加入，对循环稀硫酸稀释降温，多余的75～82％浓度稀硫酸从洗涤塔溢流管溢流至界区外的上级蒸发器；在填料层顶部，稀硫酸蒸发出含酸水蒸汽，含酸水蒸汽随不凝气体从吸收塔顶部的气相管排出至界区外的冷凝器；完成96％硫酸闪蒸器的含较高浓度硫酸蒸汽和浓度为95.3～96％为硫酸液滴气相的洗涤。

该技术，存在以下问题：气相硫酸蒸汽及硫酸液滴直接采用洗涤系统洗涤，产生过多的稀硫酸，过多的稀硫酸蒸发时增加真空浓缩装置的生产负荷，并消耗额外的能量，增加生产成本；气相中的硫酸液滴直接被洗涤稀释，将过多的热量带出系统，增加气相冷凝的冷却水消耗量，增加生产成本。

发明内容

本发明提供了一种废硫酸洗涤装置及方法，用于解决现有技术直接使用吸附系统导致产生过多的稀硫酸、生产负荷量大及生产成本高的缺陷。

有鉴于此，本发明的方案如下：

一种废硫酸洗涤装置，应用于多硝基甲苯废硫酸的处理；包括：

闪蒸器，用于闪蒸操作下对硫酸进行浓缩；

捕集器，用于捕集硫酸液滴；

洗涤塔，用于对气相硫酸的吸收洗涤；

闪蒸器的下部设废硫酸进料管，上部设第一气相管与捕集器的上部连通；

捕集器的下部设第二气相管与洗涤塔连通；

洗涤塔的下部设稀硫酸输出管。

进一步地，所述捕集器外部套设有风罩，风罩连通有引风机；所述风罩的上部沿第一气相管套设并延伸至闪蒸器；所述风罩设有进风口。

进一步地，所述捕集器的下部与闪蒸器连通。

进一步地，所述洗涤塔内设有喷淋机构，外部设有循环泵；所述洗涤塔的下部设管线经由循环泵与喷淋机构连通。

进一步地，所述洗涤塔顶部设有排气管。

本发明第二个目的在于，提出一种废硫酸处理装置，应用于多硝基甲苯废硫酸的处理；包括萃取装置，及以上所述的洗涤装置；洗涤装置中，所述闪蒸器设有成品硫酸出料管；所述萃取装置包括相连通的萃取器及分离器；洗涤塔通过稀硫酸输出管连通萃取器，分离器设有上下分布的出料管。

废硫酸处理装置用于将废硫酸闪蒸浓缩得到浓硫酸并对闪蒸气相成分进行硫酸液滴捕获降低洗涤吸收的压力，部分未捕获的气相再进入洗涤装置吸收后得到稀硫酸，再经过萃取能够得到较高纯度的稀硫酸。

上述废硫酸处理装置中，所述萃取器内设有冷却管，对洗涤吸收后的稀硫酸溶液进行降温。

本发明第三个目的在于，一种废硫酸洗涤方法，应用于多硝基甲苯废硫酸的洗涤；包括以下步骤：

S1.将废硫酸在闪蒸操作下进行浓缩，输出浓缩后的硫酸；

S2.对闪蒸得到的气相成分进行液相捕集；

S3.对捕集后溢出的气相进行洗涤吸收得到稀硫酸。

进一步地，所述洗涤方法还包括对步骤S3得到的稀硫酸进行萃取、分离除去有机相的步骤。优选地，所述萃取过程采用一硝基甲苯作为萃取剂。

进一步地，步骤S1中闪蒸浓缩后输出浓缩后的硫酸。

进一步地，步骤S2液相捕集过程在风罩下进行，风罩中引入外来冷风，使冷风、捕集器与管线表面进行充分换热。

进一步地，步骤S2中所述捕集后的液相进入步骤S1进行闪蒸浓缩。

进一步地，步骤S3中洗涤过程吸收过程采用逆流喷淋填料式吸收塔，洗涤液进行自循环；逸出的气体沿顶部排出并送尾气处理。

相比现有技术，本发明的有益效果包括但不限于：

1.本发明所述废硫酸洗涤装置增设闪蒸和液滴捕集两个工序，即采用三步法代替传统的一般法进行洗涤，能够显著降低进入洗涤工序的气相硫酸，不会产生过多的稀硫酸，降低了后续稀硫酸再处理的负荷，降低了生产成本，具备显著的经济价值。

2.本发明所述废硫酸洗涤装置通过设置风罩减少气相中携带的能量，降低气相冷凝需要的冷冻水负荷；降低洗涤装置的压力差，提高真空度；降低水、电、汽综合能耗。

3.本发明所述废硫酸处理装置，通过闪蒸浓缩的方式降低发泡程度，降低浓缩后硫酸的碳含量，避免发黑现象；闪蒸浓缩产生的气相及时排出能够提高闪蒸浓缩的生产能力；另一方面得到萃取后的稀硫酸，可直接用于下一工序。

附图说明

图1为本发明所述废硫酸处理装置示意图。

1、闪蒸器；2、循环泵一；3、捕集器；4、引风机；5、洗涤塔；6、循环泵二；7、萃取器；8、分离器；9、废硫酸进料管；10、成品硫酸出料管；11、硫酸循环管；12、第一气相管；13、风罩；14、硫酸回流管；15、第二气相管；16、稀硫酸循环管；17、排气管；18、补水管；19、稀硫酸输出管；20、萃取液管；21、一硝基甲苯加料管；22、冷却管；23、调节阀；24、萃取稀硫酸出料管；25、混合硝基甲苯出料管；26、温度变送器；27、压力变送器一；28、压力变送器二；29、间隙一；30、间隙二；31、间隙三；

以及相关连接管线、阀门。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“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的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况上述术语在本发明中的具体含义。

申请人主要针对现有技术存在以下问题中的至少一种，提出解决方案：

1.气相硫酸蒸汽及硫酸液滴直接采用洗涤系统洗涤，产生过多的稀硫酸，过多的稀硫酸蒸发时增加真空浓缩装置的生产负荷，并消耗额外的能量，增加生产成本；气相中的硫酸液滴直接被洗涤稀释，将过多的热量带出系统，增加气相冷凝的冷却水消耗量，增加生产成本；

2.真空度较难保证，操作压力控制在1.2KPa(绝压)困难；

3.产生的酸性冷凝水的含酸量较高，一般为1.5～2％；

4.富余洗涤稀硫酸中含有饱和浓度的多硝基甲苯，一般含量为0.1～0.3％，多硝基甲苯在蒸发硫酸系统中富集，造成96％硫酸闪蒸器闪蒸过程中泡沫严重，使蒸发气相中夹带的浓度为95.3％～96％硫酸液滴增多(液沫夹带)。

5.成品96％硫酸颜色发黑，含有较多游离碳化物；

如图1所示，在一个实施例中，提出一种废硫酸洗涤装置，包括依次连通的闪蒸器1、捕集器3及洗涤塔5；其中：闪蒸器1为用于闪蒸操作下对硫酸进行浓缩；捕集器3为用于捕集硫酸液滴；洗涤塔5为用于对气相硫酸的吸收洗涤；其中：闪蒸器1底部连通有循环泵一2，经由硫酸循环管11连通至闪蒸器1的中部，硫酸循环管11还连通废硫酸进料管9。闪蒸器1上部设第一气相管12连通捕集器3的上部，捕集器3的底部设硫酸回流管14与硫酸循环管11连通。洗涤塔5的一侧设第二气相管15与捕集器3的下部连通，另一侧设有稀硫酸输出管19。洗涤塔5外还设有循环泵二6并通过稀硫酸循环管17连通底部及喷淋头，洗涤塔5洗涤塔5顶部设有排气管17用于排出不易被吸收液吸收的气体。

所述的，该洗涤装置运行时，以多硝基甲苯90～91.5％废硫酸为例，废硫酸沿废硫酸进料管9经循环泵一2进入闪蒸器1，经闪蒸得到的气相进入捕集器3得到硫酸液滴经由循环泵一2强制回到闪蒸器1内，未捕获的气相进入洗涤塔5内进行洗涤吸收得到稀硫酸随。所述废硫酸洗涤装置通过增设闪蒸和液滴捕集两个工序，即采用三步法代替传统的一般法进行洗涤，能够显著降低进入洗涤塔的硫酸气相，不会产生过多的稀硫酸，降低了后续稀硫酸再处理的负荷，降低了生产成本，具备显著的经济价值。

作为优选的实施例，如图1所示，所述废硫酸洗涤装置中，对捕集器3设置有风罩13，所述风罩13套设在捕集器3外部，并沿第一气相管12延伸至闪蒸器1的顶部。风罩13顶部连通有引风机4，风罩13与第二气相管15、硫酸回流管14的相交处、以及闪蒸器1的顶部位置分别设有间隙一29、间隙二30、间隙三31。在洗涤装置运行时，引风机4启动，并通过间隙引入冷风减少气相中携带的能量，与此同时，气相体积变小，减少气流流速，降低流动阻力。通过引入冷风降低气相冷凝需要的冷冻水负荷；降低洗涤装置的压力差，提高真空度；降低水、电、汽综合能耗。

在另一个实施例中，如图1所示，提供一种废硫酸处理装置，包括以上实施例所述的洗涤装置，和后处理装置，后处理装置为相连通的萃取器7和分离器8。萃取器7的上部连通稀硫酸输出管19，中部设萃取液管20连通分离器8的顶部。萃取器7顶部还设有一硝基甲苯加料管21，用于加入一硝基甲苯作为萃取剂；萃取器7内还设有冷却管22，用于外接冷源用于降温。分离器8左右两侧由低到高分别设有萃取稀硫酸出料管24，和混合硝基甲苯出料管25，用于分离萃取后的两相。此外，闪蒸器1还设有成品硫酸出料管10，用于连续输出经浓缩后的成品硫酸。

所述废硫酸处理装置通过连续进入废硫酸，通过闪蒸浓缩的方式降低发泡程度，降低浓缩后硫酸的碳含量，避免发黑现象；闪蒸浓缩产生的气相及时排出能够提高闪蒸浓缩的生产能力；另一方面得到萃取步骤得到纯度较高的稀硫酸，可直接用于其他工序的再使用。采用一硝基甲苯为多硝基甲苯的萃取剂，有利于萃取剂直接回用与生产，减少萃取剂再生的环节。

上述实施例中，捕集器3用于气流闪蒸气相硫酸蒸汽部分冷凝产生硫酸液滴、气流碰撞聚集气相中的硫酸液滴、捕集收集产生的的硫酸，硫酸随重力富集在捕集器3的底部随管线强制循环至闪蒸器1内。

上述实施例中，所述洗涤塔5采用喷淋吸收式设计，内部安装有填料、丝网除雾器等内件。上部设有压力变送器一27，下部设有压力变送器二28，用于监测洗涤塔5内的压力变化。稀硫酸循环管16还连通有补水管18，用于对循环稀硫酸稀释降温。

上述实施例中，萃取器7内设置搅拌桨，用于混合搅拌；冷却管22为蛇形，外部设有调节阀23，萃取器7外侧设置温度变送器26，调节阀23与温度变送器26联锁，便于控制萃取温度，提高萃取效果。

在另一个实施例中，提供一种废硫酸处理方法，以多硝基甲苯生产所得90～91.5％浓度废硫酸为原料为例，为得到95.3～96％浓缩硫酸成品，运行以上实施例所述的废硫酸处理装置，步骤包括：

1)90～91.5％浓度硫酸经废硫酸进料管9进入硫酸循环管11形成混合循环硫酸，在循环泵一2的强制循环作用下，混合循环硫酸进入闪蒸器1闪蒸浓缩，温度控制在179～184℃；浓缩得到95.3～96％硫酸经成品硫酸管10去外部冷却器；

2)闪蒸器1闪蒸产生的含高浓度硫酸液滴、高浓度硫酸蒸汽、水蒸汽、不凝气体的气相经第一气相管12进入捕集器3捕获硫酸液滴；启动引风机4运转并排出热空气，冷空气从间隙一29、间隙二30、间隙三进入31进入，并捕集器3、第一气相管12表面流过；

3)气相气流在第一气相管12及捕集器3中部分冷凝、改变流向、降低流速，并与器壁发生碰撞；捕集的90～95％的硫酸经硫酸回流管14回流至硫酸循环管11；

4)外部稀硫酸经稀硫酸循环管16，在循环泵二6的作用下，与来自补水管18的水混合后进入洗涤塔5填料层表面，并自上而下洗涤气相气流；来自捕集器3逸出的气相气流经第二气相管15进入洗涤塔5，并自下而上穿过填料层及除雾层，并经排气管17排出冷凝；压力变送器一27、压力变送器二28监测洗涤塔5内的压力变化；

5)富余稀硫酸经稀硫酸输出管19进入萃取器7，一硝基甲苯按照一定流量经一硝基甲苯加料管21加入萃取器7，在搅拌作用下，物料进行混合萃取；冷却水经冷却管22进入冷却蛇管，在温度变送器26的控制下，调节阀23自动调节开度，控制物料温度为40～50℃；

6)萃取完成的混合液经萃取液管20进入分离器8；

7)萃取混合液在分离器8自动分相，一硝基甲苯/多硝基甲苯混合液轻相从混合硝基甲苯出料管25排至外部硝化物分离槽，稀硫酸重相从萃取稀硫酸出料管24进入上级蒸发器回收硫酸。

采用以上实施例所述处理装置或方法运行平稳，自动化程度高，操作简便，投入运行后，降水、电、汽能耗、提高装置生产能力，年经济价值100万元以上，提高产能3～4％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种废硫酸洗涤装置，应用于多硝基甲苯废硫酸的洗涤；其特征在于，

包括：

闪蒸器(1)，用于闪蒸操作下对硫酸进行浓缩；

捕集器(3)，用于捕集硫酸液滴；

洗涤塔(5)，用于对气相硫酸的吸收洗涤；

闪蒸器(1)的下部设废硫酸进料管(9)，上部设第一气相管(12)与捕集器(3)的上部连通；

捕集器(3)的下部设第二气相管(15)与洗涤塔(5)连通；

洗涤塔(5)的下部设稀硫酸输出管(19)。

2.根据权利要求1所述的洗涤装置，其特征在于，所述捕集器(3)外部套设有风罩(13)，风罩(13)连通有引风机(4)；所述风罩(13)的上部沿第一气相管(12)套设并延伸至闪蒸器(1)；所述风罩(13)设有进风口。

3.根据权利要求1所述的洗涤装置，其特征在于，所述捕集器(3)的下部与闪蒸器(1)连通。

4.根据权利要求1所述的洗涤装置，其特征在于，所述洗涤塔(5)内设有喷淋机构，外部设有循环泵；所述洗涤塔的下部设管线经由循环泵与喷淋机构连通。

5.根据权利要求1所述的洗涤装置，其特征在于，所述洗涤塔(5)顶部设有排气管(17)。

6.一种废硫酸处理装置，应用于多硝基甲苯废硫酸的处理，其特征在于，包括萃取装置，及权利要求1-5任意一项所述洗涤装置；所述闪蒸器设有成品硫酸出料管(10)；所述萃取装置包括相连通的萃取器(7)及分离器(8)；洗涤塔(5)通过稀硫酸输出管(19)连通萃取器(7)，分离器(8)设有上下分布的出料管。

7.根据权利要求6所述的洗涤装置，其特征在于，所述萃取器(7)内设有冷却管(22)。

8.一种废硫酸洗涤方法，应用于多硝基甲苯废硫酸的洗涤；其特征在于，包括以下步骤：

S1.将废硫酸在闪蒸操作下进行浓缩，输出浓缩后的硫酸；

S2.对闪蒸得到的气相成分进行液相捕集；

S3.对捕集后溢出的气相进行洗涤吸收得到稀硫酸。

9.根据权利要求8所述的洗涤方法，其特征在于，还包括对步骤S3得到的稀硫酸进行萃取、分离除去有机相的步骤。

10.根据权利要求8所述的洗涤方法，其特征在于，所述步骤S2中所述捕集后的液相进入步骤S1进行闪蒸浓缩。