CN205730415U - 一种光电材料酸洗废液的回收处理装置 - Google Patents

一种光电材料酸洗废液的回收处理装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,属于废酸液处理领域。本实用新型包括蒸发浓缩单元、稀酸回收单元、负压真空单元和冷却水循环单元,通过对废酸液加热蒸发、循环浓缩、氟硅酸分解、冷却浓缩液,从而能够得到生产上需要使用的硫酸,利用高真空低温蒸发原理实现含硫酸、氢氟酸和氟硅酸的光电酸洗废液的回收处理,在高真空条件下,蒸发温度低,降低了氟硅酸的分解速度,提高了生产安全性和可靠性;而且低温环境降低了对设备管道的腐蚀,使得设备在选取材质方面有很多有利条件和广泛可能性,有效降低项目投资。本实用新型还具有蒸发效率高、能连续稳定生产、操作简单、处理费用低、环保效益明显等诸多优点。

Description

一种光电材料酸洗废液的回收处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种废液处理装置,更具体地说,涉及一种采用高真空低温蒸发法的含有硫酸、氢氟酸和氟硅酸的光电材料酸洗废液的回收处理装置。
背景技术
光电行业生产企业在日常生产过程中有混合酸洗光电材料后产生的废酸液,该废酸液中含有较高含量的硫酸,如果该废酸液没有得到正确的处理就行排放,势必会对环境造成不可逆转的损害。现在行业内一般采用碱性物质中和处理该废酸液,不但产生了大量的危废污泥,还浪费了硫酸和氢氟酸的资源;另一方面,上述废酸液中除了大部分硫酸外还含有氢氟酸和氟硅酸,造成该废酸液的回收难度增加。目前业内都在寻求一种针对该废酸液回收处理技术,力求能够让废酸液中的硫酸浓度和纯度提高,最大程度去除氢氟酸和氟硅酸以重新使用,目标就是实现废酸液的变废为宝。
该废酸液回收技术工艺的难点主要在于硫酸浓度提高过程中沸点升高很大,加上该废酸液中含有氢氟酸和氟硅酸,氟硅酸在加热过程中极易分解成四氟化硅和氢氟酸,四氟化硅在加热过程中易分解成硅酸和氢氟酸,硅酸冷却过程中会析出二氧化硅结晶体。因此,常规的处理工艺根本无法满足该废酸液回收利用的要求。
发明内容
1.实用新型要解决的技术问题
本实用新型的目的在于克服现有光电材料酸洗废液回收处理存在的上述不足,提供一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,采用本实用新型的技术方案,利用高真空低温蒸发原理实现含硫酸、氢氟酸和氟硅酸的光电酸洗废液的回收处理,在高真空条件下,蒸发温度低,对设备管道的材质腐蚀降低,能够保证连续稳定生产,且由于工作温度降低,使得设备在选取材质方面有很多有利条件和广泛可能性,有效降低项目投资,而且较低温度还降低了氟硅酸的分解速度,提高了生产安全性和可靠性;并且,处理过程均在负压状态下完成,酸性气体外泄减少,改善了操作环境;同时,该装置还具有蒸发效率高、能连续稳定生产、操作简单、处理费用低、环保效益明显等诸多优点。
2.技术方案
为达到上述目的,本实用新型提供的技术方案为:
本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,包括蒸发浓缩单元、稀酸回收单元、负压真空单元和冷却水循环单元,其中:
所述的蒸发浓缩单元包括预热器、蒸发器和分离器,所述的蒸发器的壳程与预热器的壳程相连,来自锅炉生蒸汽依次经过蒸发器的壳程和预热器的壳程后外排或回用;所述的预热器的进液口通过进料泵连接原液罐,预热器的出液口连接分离器的进液口,所述的分离器的循环液出口通过循环泵连接蒸发器的进液口,蒸发器的出液口与分离器的循环液进口相连,分离器的出液口通过出料泵与浓缩液冷凝器的进液口相连,浓缩液冷凝器的出料口连接成品酸罐;
所述的稀酸回收单元包括冷凝器、蒸汽饱和器、不凝气体冷凝器、一级稀酸罐和二级稀酸罐,所述的分离器的蒸汽出口与蒸汽饱和器的进气口相连,蒸汽饱和器的出气口与冷凝器的进气口相连,冷凝器的不凝气出口与不凝气体冷凝器的进气口相连;所述的蒸汽饱和器的冷凝液出口与一级稀酸罐的进液口相连,一级稀酸罐的气体出口与蒸汽饱和器的进气口相连,一级稀酸罐的出液口通过一级稀酸泵与稀酸收集罐相连;所述的冷凝器的冷凝液出口与二级稀酸罐的进液口相连,二级稀酸罐的气体出口与冷凝器的进气口相连,二级稀酸罐的出液口通过二级稀酸泵分别与蒸汽饱和器的喷淋口和不凝气体冷凝器的喷淋口相连,不凝气体冷凝器的出液口与二级稀酸罐的进液口相连;
所述的负压真空单元包括气液分离罐和真空机组,所述的不凝气体冷凝器的气体出口通过气液分离罐与真空机组相连;
所述的冷却水循环单元包括冷却塔和冷却水泵,所述的冷却塔通过冷却水泵分别与冷凝器的壳程以及浓缩液冷凝器的壳程形成冷却水循环。
更进一步地,所述的分离器的出液口与出料泵之间还设有在线测试装置或取样口。
更进一步地,所述的蒸发器和预热器采用聚四氟乙烯高温浸渍石墨蒸发器;其中,蒸发器采用降膜蒸发结构。
更进一步地,所述的分离器采用钢衬四氟分离器,该分离器上具有独立的进液口和观察孔,用于观察和控制进料流量。
更进一步地,所述的真空机组采用罗茨双级水环真空机组。
更进一步地,所述的一级稀酸泵和二级稀酸泵采用F46氟塑料化工离心泵。
更进一步地,所述的进料泵、循环泵和出料泵采用夹板式氟合金离心泵。
更进一步地,所述的一级稀酸罐、二级稀酸罐和气液分离罐的材质均为纤维增强聚丙烯。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案,与已有的公知技术相比,具有如下有益效果:
(1)本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其利用高真空低温蒸发原理实现含硫酸、氢氟酸和氟硅酸的光电酸洗废液的回收处理,在高真空条件下,蒸发温度低,对设备管道的材质腐蚀降低,能够保证连续稳定生产,且由于工作温度降低,使得设备在选取材质方面有很多有利条件和广泛可能性,有效降低项目投资;并且,处理过程均在负压状态下完成,酸性气体外泄减少,改善了操作环境;
(2)本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其在分离器分离出来的二次蒸汽管道上加装了蒸汽饱和器,对二次蒸汽进行净化,有效防止氟硅酸分解的硅酸析出的二氧化硅结晶体堵塞冷凝器,保证了生产过程的安全性和可靠性;
(3)本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其分离器的出液口与出料泵之间还设有在线测试装置或取样口,可方便有效地检测到浓缩的硫酸浓度,在达到指定硫酸浓度后重新利用;
(4)本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其蒸发器和预热器采用聚四氟乙烯高温浸渍石墨蒸发器,分离器采用钢衬四氟分离器,对于酸类介质具有工作性能可靠、使用寿命长、操作维护简便等优点;蒸发器采用降膜蒸发结构,料液为液膜式流动蒸发,蒸汽加热均匀,具有传热效率高、加热时间短、蒸汽耗量低等优点,有利于对热敏性物料的蒸发浓缩;
(5)本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其一级稀酸泵和二级稀酸泵采用F46氟塑料化工离心泵,可在负压状态下连续工作,保证装置稳定运转和具有较长的使用寿命;进料泵、循环泵和出料泵采用夹板式氟合金离心泵,在负压状态下,能使高浓度物料或结晶物料连续出料工作;
(6)本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其一级稀酸罐、二级稀酸罐和气液分离罐的材质均为纤维增强聚丙烯,既能满足耐腐蚀性的要求,又比较经济合理,降低设备成本;
(7)本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其还具有蒸发效率高、能连续稳定生产、操作简单、处理费用低、环保效益明显等诸多优点。
附图说明
图1为本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置的结构示意图。
示意图中的标号说明:
E201、蒸发器;E202、冷凝器;E203、蒸汽饱和器;E204、不凝气体冷凝器;E205、浓缩液冷凝器;E206、预热器;P201、进料泵;P202、循环泵;P203、出料泵;P204、一级稀酸泵;P205、二级稀酸泵;P206、真空机组;P207、冷却水泵;V101、原液罐;V201、一级稀酸罐;V202、二级稀酸罐;V203、气液分离罐;S201、分离器;C201、冷却塔。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容,结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
实施例
本实施例的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,主要用于光电行业对光电材料进行酸洗操作产生的含有硫酸、氢氟酸和氟硅酸的酸洗废液的回收处理,实质上是一种溶液中几种溶质分离的物理过程,其基本原理是将含有硫酸、氢氟酸、氟硅酸等溶质的水溶液,在真空状态下加热,使溶液中可挥发性的溶质和水一起蒸发,通过冷凝器利用冷却水冷凝,形成稀酸(氢氟酸)返回车间重新使用;同时,随着溶液的体积减小,溶液中不可挥发的溶质硫酸的浓度增加,形成生产指定浓度的成品酸。具体地,结合图1所示,该光电材料酸洗废液的回收处理装置,其主要由蒸发浓缩单元、稀酸回收单元、负压真空单元和冷却水循环单元等组成,其中:
蒸发浓缩单元包括预热器E206、蒸发器E201和分离器S201,蒸发器E201的壳程与预热器E206的壳程相连,来自锅炉生蒸汽依次经过蒸发器E201的壳程和预热器E206的壳程后外排或回用,具体可将预热器E206的壳程中的蒸汽冷凝水连接至地沟;预热器E206的进液口通过进料泵P201连接原液罐V101,预热器E206的出液口连接分离器S201的进液口,分离器S201的循环液出口通过循环泵P202连接蒸发器E201的进液口,蒸发器E201的出液口与分离器S201的循环液进口相连,分离器S201的出液口通过出料泵P203与浓缩液冷凝器E205的进液口相连,浓缩液冷凝器E205的出料口连接成品酸罐;为了方便有效地检测到浓缩的硫酸浓度,在分离器S201的出液口与出料泵P203之间还设有在线测试装置或取样口,在达到指定硫酸浓度后,由出料泵P203送达成品酸罐重新利用。上述的蒸发器E201采用外加热式蒸发的方式,在工艺上,采取蒸发器E201与分离器S201上高下低的错落布置,废酸液在重力差和热力差的双重作用及系统真空条件下,蒸发器E201内的物料因加热而上窜、分离器S201内的相对冷物料下降的强烈循环,物料循环的速度可达1.5m/s以上,在这种高速激烈运动状态下,能使正常生产中设备运行更加稳定。
稀酸回收单元包括冷凝器E202、蒸汽饱和器E203、不凝气体冷凝器E204、一级稀酸罐V201和二级稀酸罐V202,分离器S201的蒸汽出口与蒸汽饱和器E203的进气口相连,蒸汽饱和器E203的出气口与冷凝器E202的进气口相连,冷凝器E202的不凝气出口与不凝气体冷凝器E204的进气口相连;蒸汽饱和器E203的冷凝液出口与一级稀酸罐V201的进液口相连,一级稀酸罐V201的气体出口与蒸汽饱和器E203的进气口相连,一级稀酸罐V201的出液口通过一级稀酸泵P204与稀酸收集罐相连;冷凝器E202的冷凝液出口与二级稀酸罐V202的进液口相连,二级稀酸罐V202的气体出口与冷凝器E202的进气口相连,二级稀酸罐V202的出液口通过二级稀酸泵P205分别与蒸汽饱和器E203的喷淋口和不凝气体冷凝器E204的喷淋口相连,不凝气体冷凝器E204的出液口与二级稀酸罐V202的进液口相连。本实施例中,针对废酸液中含有氢氟酸和氟硅酸,考虑到实际生产中的安全性和可靠性,在分离器S201分离出来的二次蒸汽管道上加装了蒸汽饱和器E203,对二次蒸汽进行净化,有效防止氟硅酸分解的硅酸析出的二氧化硅结晶体堵塞冷凝器E202,保证了生产过程的安全性和可靠性。
负压真空单元包括气液分离罐V203和真空机组P206,不凝气体冷凝器E204的气体出口通过气液分离罐V203与真空机组P206相连,使整个装置保持真空负压状态,降低蒸发温度。
冷却水循环单元包括冷却塔C201和冷却水泵P207,冷却塔C201通过冷却水泵P207分别与冷凝器E202的壳程以及浓缩液冷凝器E205的壳程形成冷却水循环;具体地,冷凝器E202和浓缩液冷却器E205的钢壳下方为连接冷却塔C201的循环冷却水入口,上方为连接冷却塔C201的循环冷却水出口。
本实施例的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,在高真空条件下,蒸发温度低,蒸汽消耗少,对设备管道的材质腐蚀降低,能够保证连续稳定生产,且由于工作温度降低,使得设备在选取材质方面有很多有利条件和广泛可能性,有效降低项目投资,而且,在较低温度下降低了氟硅酸的分解速度,提高了生产安全性和可靠性;并且,处理过程均在负压状态下完成,酸性气体外泄减少,改善了操作环境,生产过程安全可靠。
在本实施例的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置中,蒸发器E201和预热器E206采用聚四氟乙烯高温浸渍石墨蒸发器;其中,蒸发器E201采用降膜蒸发结构,在蒸发过程中,物料沿蒸发器管内壁向下加速加压流动蒸发,尤其适合粘度较大的料液蒸发浓缩;料液在每根管内成膜状蒸发,蒸汽加热均匀,具有传热效率高、加热时间短、蒸汽耗量低等优点,有利于对热敏性物料的蒸发浓缩。分离器S201采用钢衬四氟分离器,该分离器S201上具有独立的进液口和观察孔,用于观察和控制进料流量。蒸发器E201和分离器S201是本实施例的光电材料酸洗废液的回收处理装置中最关键的设备,是根据外循环蒸发浓缩操作的特点专门精心设计的产品,具有耐高温、耐腐蚀的特点。蒸发器E201和分离器S201组成的蒸发单元合理排列布置,缩短了装置的总长度,既便于操作,又减少了占地面积。上述的蒸发器E201和分离器S201对于盐酸、磷酸、氢氟酸、醋酸、硝酸等强酸性介质具有极强的耐腐蚀性能和良好的导热性能,工作性能可靠、使用寿命长、操作维护简便。
本实施例中的真空机组P206采用罗茨双级水环真空机组,保证了装置低温蒸发,也保证了真空度的稳定及设备基本无检修。一级稀酸泵P204和二级稀酸泵P205采用密封性能良好、耐腐蚀性能极强的F46氟塑料化工离心泵,可在负压状态下连续工作,保证装置稳定运转和具有较长的使用寿命。进料泵P201、循环泵P202和出料泵P203采用美国杜邦PFA材质的耐高温、耐腐蚀、无泄漏夹板式氟合金离心泵,在负压状态下,能使高浓度物料或结晶物料连续出料工作;并且采用德国博格曼技术特制的SiC双端面集装式机械密封,保证了泵的安全运行和较长的检修周期。一级稀酸罐V201、二级稀酸罐V202和气液分离罐V203的材质均为纤维增强聚丙烯(FRPP),既能满足耐腐蚀性的要求,又比较经济合理,降低设备成本。
本实施例的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,是根据硫酸、氢氟酸、氟硅酸的物理特性及硫酸、氢氟酸、氟硅酸在水中溶解度的规律,采用蒸汽间接加热、负压蒸发浓缩工艺,蒸发产生的气体经冷凝器冷凝成为形成稀酸(氢氟酸)返回车间重新使用;废液经蒸发浓缩使硫酸含量达到生产指定浓度(≥75%)。需要说明的是,由于受石墨设备使用的限制及石墨设备的特性,硫酸浓度一般不超过85%。本实施例的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其工艺流程如下:
1)、物料流程:
常温的废酸液由进料泵P201将原液罐V101中的原液经过预热器E206,预热器E206内的废液利用蒸发器E201的蒸汽冷凝水预热计量后进入分离器S201,循环蒸发浓缩后达到出料标准(硫酸含量≥80%)的浓缩液,然后通过出料泵P203打入成品酸罐;途中经过浓缩液冷却器E205对浓缩液进行冷却。
2)、加热蒸汽与冷凝水流程:
来自锅炉的生蒸汽进入蒸发器E201壳程,换热冷凝后经过疏水阀、预热器E206壳程热能利用后外排或者回于锅炉;
分离器S201的二次蒸汽经过蒸汽饱和器E203对蒸汽进行净化后进入冷凝器E202,冷凝后进入二级稀酸罐V202;蒸汽饱和器E203的冷却液进入一级稀酸罐V201,并可分别通过二级稀酸泵P205、一级稀酸泵P204打出至稀酸收集罐(或者分别处理);二级稀酸罐V202的部分稀酸进入蒸汽饱和器E203对二次蒸汽进行净化、以及进入不凝气体冷凝器E204对不凝气体进行冷却,冷却后的稀酸回到一级稀酸罐V201。
3)、真空系统流程:
真空系统由冷凝器E202、不凝气体冷凝器E204、真空机组P206、汽液分离罐V203组成,将系统中的不凝气抽出,维持蒸发系统真空,实现负压低温蒸发。
本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,采用连续进料、间歇出料的工作方式,通过对废酸液加热蒸发、循环浓缩、氟硅酸分解、冷却浓缩液,从而能够得到生产上需要使用的硫酸;采用真空外循环浓缩方式,具有降低蒸发温度、提高蒸发速度、降低能耗和降低物料结晶的特点,保证了装置正常运行和使用寿命。其他显著特点还包括:
A、采用负压蒸发浓缩技术处理废酸液,技术上可靠、经济上合算,适用于相关行业的废酸液的处理;
B、由于负压蒸发降低了蒸发温度,所以延长了设备的使用寿命,降低了设备的维修、保养费用;
C、能源消耗较少,使该回收处理装置能持续运行。
本实用新型的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,所需设备数量少,投资较低,且操作简单易行;还具有蒸发效率高、能连续稳定生产、操作简单、治理过程不需添加其他助剂、设备及管道材料防腐耐用、处理费用低、环保效益明显等诸多优点。
以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下,不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,包括蒸发浓缩单元、稀酸回收单元、负压真空单元和冷却水循环单元,其特征在于:
所述的蒸发浓缩单元包括预热器(E206)、蒸发器(E201)和分离器(S201),所述的蒸发器(E201)的壳程与预热器(E206)的壳程相连,来自锅炉生蒸汽依次经过蒸发器(E201)的壳程和预热器(E206)的壳程后外排或回用;所述的预热器(E206)的进液口通过进料泵(P201)连接原液罐(V101),预热器(E206)的出液口连接分离器(S201)的进液口,所述的分离器(S201)的循环液出口通过循环泵(P202)连接蒸发器(E201)的进液口,蒸发器(E201)的出液口与分离器(S201)的循环液进口相连,分离器(S201)的出液口通过出料泵(P203)与浓缩液冷凝器(E205)的进液口相连,浓缩液冷凝器(E205)的出料口连接成品酸罐;
所述的稀酸回收单元包括冷凝器(E202)、蒸汽饱和器(E203)、不凝气体冷凝器(E204)、一级稀酸罐(V201)和二级稀酸罐(V202),所述的分离器(S201)的蒸汽出口与蒸汽饱和器(E203)的进气口相连,蒸汽饱和器(E203)的出气口与冷凝器(E202)的进气口相连,冷凝器(E202)的不凝气出口与不凝气体冷凝器(E204)的进气口相连;所述的蒸汽饱和器(E203)的冷凝液出口与一级稀酸罐(V201)的进液口相连,一级稀酸罐(V201)的气体出口与蒸汽饱和器(E203)的进气口相连,一级稀酸罐(V201)的出液口通过一级稀酸泵(P204)与稀酸收集罐相连;所述的冷凝器(E202)的冷凝液出口与二级稀酸罐(V202)的进液口相连,二级稀酸罐(V202)的气体出口与冷凝器(E202)的进气口相连,二级稀酸罐(V202)的出液口通过二级稀酸泵(P205)分别与蒸汽饱和器(E203)的喷淋口和不凝气体冷凝器(E204)的喷淋口相连,不凝气体冷凝器(E204)的出液口与二级稀酸罐(V202)的进液口相连;
所述的负压真空单元包括气液分离罐(V203)和真空机组(P206),所述的不凝气体冷凝器(E204)的气体出口通过气液分离罐(V203)与真空机组(P206)相连;
所述的冷却水循环单元包括冷却塔(C201)和冷却水泵(P207),所述的冷却塔(C201)通过冷却水泵(P207)分别与冷凝器(E202)的壳程以及浓缩液冷凝器(E205)的壳程形成冷却水循环。
2.根据权利要求1所述的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其特征在于:所述的分离器(S201)的出液口与出料泵(P203)之间还设有在线测试装置或取样口。
3.根据权利要求1或2所述的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其特征在于:所述的蒸发器(E201)和预热器(E206)采用聚四氟乙烯高温浸渍石墨蒸发器;其中,蒸发器(E201)采用降膜蒸发结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其特征在于:所述的分离器(S201)采用钢衬四氟分离器,该分离器(S201)上具有独立的进液口和观察孔,用于观察和控制进料流量。
5.根据权利要求1或2所述的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其特征在于:所述的真空机组(P206)采用罗茨双级水环真空机组。
6.根据权利要求1或2所述的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其特征在于:所述的一级稀酸泵(P204)和二级稀酸泵(P205)采用F46氟塑料化工离心泵。
7.根据权利要求1或2所述的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其特征在于:所述的进料泵(P201)、循环泵(P202)和出料泵(P203)采用夹板式氟合金离心泵。
8.根据权利要求1或2所述的一种光电材料酸洗废液的回收处理装置,其特征在于:所述的一级稀酸罐(V201)、二级稀酸罐(V202)和气液分离罐(V203)的材质均为纤维增强聚丙烯。
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