CN202400846U

CN202400846U - 一种废硫酸浓缩回收设备

Info

Publication number: CN202400846U
Application number: CN2011204978068U
Authority: CN
Inventors: 韩扶军
Original assignee: 韩扶军
Current assignee: Inner Mongolia st chemical Limited by Share Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-12-05

Abstract

本实用新型提供一种废硫酸浓缩回收设备，是一个回转式蒸发器，该设备是一个长圆型的金属筒体外加旋转驱动结构，金属筒体内部设计有隔室，筒体外部在高温段和烟气接触密集的地方按照有强化传热装置。所述的回转式蒸发器的筒体内部有一些有序的扬料板和填料。所述的强化传热装置包括热管、翅片管。所述的回转式蒸发器从进料端安装真空管道抽真空，使体系处于负压状态下，可以大幅度降低蒸发温度，从而使设备寿命得以延长。

Description

一种废硫酸浓缩回收设备

技术领域

本发明涉及一种废硫酸浓缩回收设备，是一种回转式蒸发器，类似于回转窑，将PVC生产中用于干燥氯化氢气体的稀硫酸或者将矿业生产中用于洗矿的废硫酸浓缩回收的设备。

背景技术

在化学工业生产过程中，有很多领域要用到硫酸，比如在生产PVC过程中，大量的氯化氢气体都需要干燥，目前干燥这些氯化氢气体主要用的都是浓硫酸，这些浓硫酸在吸水后就变成稀硫酸，含量在50％－90％之间，这些稀硫酸一般厂家都没有自己处理，而是出售给需要稀硫酸的厂家或者排放。在锰矿、铜矿等矿产的开采中涉及到的洗矿过程中，需要把铜矿中的铁、锌等物质洗掉以纯化矿品，在这个过程中，也会产生大量的50％含量的废硫酸，这些硫酸中含有大量的硫酸铁盐，一般的厂矿企业都会将这些废酸排放到地下矿坑中，这在一定程度上造成环境的污染和资源的浪费。

由于硫酸价格便宜，大多数时期仅400元/吨，同时硫酸的沸点高达338℃，腐蚀性极强，回收这些废酸往往比较困难，同时回收的费用往往超过了硫酸本身的价值，因此，发明一种合理且经济的方式回收硫酸成为一个有价值的课题。

多年来，我国大多数生产厂商使用传统的间歇法铸铁大锅浓缩稀酸的方法，该设备具有建造容易、成本低、实用。但存在工人劳动强度大、操作环境恶劣、热效率低、能耗高、污染严重等问题，且装置不能实现连续化，最终体现在回收的成本高昂。

日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合，将废硫酸中H₂SO₄的质量分数从10%～40%浓缩到95%，其工艺可分为3段，前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩，后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩，在每一段中H₂SO₄质量分数渐次升高，分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体，温度为150～220℃，可将有机物转变为不溶性物质，然后过滤除去，该工艺以2t/h的规模进行中试，5年时间运转良好。该工艺适应能力很强，可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理。该工艺使用高温热载体来加热，而能源必须经过2次热传递，对于硫酸这种极其廉价的产品能耗无形中提高了，其设备也比较复杂，使这种工艺只能在不太计较成本的时候才能使用，在中国其成本很难过关。

国内的科学家发明了另一种方法称为汽液分离型非挥发性溶液浓缩法(简称WCG法)。WCG法的原理和工艺如下：将废稀硫酸由储槽用耐酸泵打入循环浓缩塔浓缩，然后经换热器加热后进入造雾器和扩散器强迫雾化并进一步强迫汽化，分离后的气体经高度除雾后进入气体净化器，净化后排放。分离后的酸液再度回到循环浓缩塔，经反复循环浓缩蒸馏，达到浓度要求后，用泵打入浓硫酸储罐。浓硫酸可作为生产原料再利用。WCG法浓缩装置主要由换热器、循环浓缩塔和引风机组成。换热器材质为石墨，浓缩塔材质为复合聚丙烯，泵及引风机均为耐酸设备。该法与高温浓缩法相比，蒸发温度低(50～60℃)，蒸汽消耗量少，费用低(浓缩每吨稀硫酸耗电和蒸汽的费用约为30～60元)。上海染化五厂生产分散深蓝H-GL产生的稀硫酸(H2SO4质量分数为20%)，上海染化八厂、武汉染料厂、济宁染料厂生产染料中间体产生的稀硫酸，采用WCG法浓缩，都取得了明显的效果。用WCG法浓缩稀硫酸应注意以下几点： (1)在浓缩过程中若有固体物析出，会影响传热效果和废酸的分离；(2)该装置非密闭，废酸中若有挥发性物质，会影响工作环境；(3)装置的主体材料为复合聚丙烯，工作温度受主体材料的限制，不能超过80℃；(4)该法仅适用于H2SO4质量分数小于60%的稀硫酸。

抚顺石化公司开发了烷基化废硫酸经高温裂解生产硫酸处理工艺，已应用于生产实践多年。经过多次技术改造，已使废酸处理由配烧硫磺等变为单纯以废硫酸为原料，生产高浓度硫酸，返回烷基化装置循环使用，不仅使资源得到了循环利用，而且解决了环境污染的问题，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。该工艺需要将硫酸烧到约1000℃，能耗也是比较高的。

综合各种方法的优缺点，本发明所提供了一种设备适用于含量在40％以上的废硫酸的浓缩回收问题，且设备结构简单，控制简单。针对废酸中的固体颗粒和挥发性物质也可以很好的处理，小到数百吨，大到上万吨的废酸都有经济适用的装置可以使用。

发明内容

本发明是一种废硫酸浓缩回收设备，是一个回转式蒸发器，该设备是一个长圆型的金属筒体外加旋转驱动结构，金属筒体内部设计有隔室，筒体外部在高温段和烟气接触密集的地方按照有强化传热装置。本发明的回转式蒸发器的筒体内部有一些有序的扬料板和填料。

本发明的强化传热装置包括热管、翅片管。

本发明的回转式蒸发器从进料端安装真空管道抽真空，使体系处于负压状态下，可以大幅度降低蒸发温度，从而使设备寿命得以延长。

附图说明

图1是本设备的剖面图。如图1所示，1保温炉膛， 2烟囱，3浓缩筒体，4真空出气口， 5稀硫酸进料口，6托轮，7大齿圈，8炉膛支撑，9炉膛支撑，10炉膛支撑，11燃煤炉， 12托轮，13成品酸出料口，14受料器，15内隔室隔板。

具体实施方式

该设备是一个长园型的金属筒体外加旋转驱动结构，在筒体内部加入了内构件避免反混和强化换热，在设备的两端加入了实用的进出料装置以利于连续进出液体物料和维持真空。相对较稀的硫酸从一端通过密封结构进入回转式蒸发器内，先进入第一隔室，而整个回转式蒸发器被人工沿轴向分割为数十个隔室，隔室可以将浓缩完成的硫酸和刚进入的稀硫酸充分有效的隔开避免返混，而硫酸可以随着回转式蒸发器的旋转自动向下级隔室流动，在流动过程中，被筒体外侧的高温烟道气逐渐加热而升温，并和尾端蒸发出的高温蒸汽换热，经过一定时间的蒸发后，等水分合格后从末端出料。而和低温硫酸换热后的饱和蒸汽从进料端被抽出系统，冷凝后排出废水重复利用。

在该设备中随着硫酸浓度的提高，废硫酸中如果含有有机物则会逐步的脱水碳化，如果含有无机盐则会逐步析出，在浓缩的过程中硫酸具有自净的能力，且在较高温度下，硫酸会分解成SO₃和水蒸汽，而分解出的SO₃会被设备前端的稀酸溶液吸收，从而减少硫酸损耗。有机物的碳化残渣和无机盐则可以非常简单的离心除去。在必要的时候可以向体系中加入少量的钒催化剂和氧气来强化有机物的氧化分解，以使酸中的杂质降到最低。

该装置在一般条件下仅需将硫酸中水分脱出即可回用，比如当酸浓度达到95％以上时，但在有些特殊情况下也可以升高温度将硫酸直接蒸发出来，从而得到彻底纯净的硫酸，当然这时的能耗会稍微高一点，即使这样，回收1吨50％的硫酸也仅需要50元左右的能耗，在大多数情况下，处理一吨废酸的能耗仅需要20元到30元。

在该设备中硫酸脱水是在较高真空下进行，因此具有较低的蒸发温度，和熬硫酸锅相比可以大幅度降低蒸发温度而提高设备寿命。蒸发设备是在旋转状态下进行，加热面是连续更新的，完全避免了熬硫酸锅单向受热容易损坏的问题。设备可采用煤炭燃料直接燃烧加热的方式，热风沿进料方向的反方向流动，和不断加入的低温硫酸充分换热，设备在筒体上可以安装适量的热管或翅片管，通过热管和翅片管来强化烟道气和硫酸液之间的换热，将烟道气的出气温度可以降低到300度以下，能量利用效率很高。设备内部可以安装一些有序的扬料板和填料，可以有效的使高浓度端的过热蒸汽和低浓度端的低温液体进行有效的换热以提高热利用效率。

根据具体处理回收硫酸的不同，该装置可采用多种材料制作，比如不锈钢、高合金钢、高硅铸铁、搪瓷设备等等。该装置由于结构简单，易于连续化生产，单套处理能力可达数万吨，且投资小。

Claims

1.一种废硫酸浓缩回收设备，是一个回转式蒸发器，该设备是一个长圆型的金属筒体外加旋转驱动结构，金属筒体内部设计有隔室，筒体外部在高温段和烟气接触密集的地方安装有强化传热装置。

2.根据权利要求1所述的一种废硫酸浓缩回收设备，其特征在于，所述的回转式蒸发器的筒体内部有一些扬料板和填料。

3.根据权利要求1所述的一种废硫酸浓缩回收设备，其特征在于，所述的强化传热装置包括热管、翅片管。

4.根据权利要求1所述的一种废硫酸浓缩回收设备，其特征在于，所述的回转式蒸发器从进料端安装有可以抽真空的管道。