CN209113482U - 一种新型硫酸浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型硫酸浓缩系统，本申请所提供的新型硫酸浓缩技术，采用真空热虹吸外循环蒸发及水平蒸发器真空浓缩技术，与其他浓缩方法相比有明显优势，硫酸浓缩操作环境好，完全避免了酸烟污染，几乎没有三废排放，环保减排。本申请所提供的新型硫酸浓缩技术采用蒸汽汽提塔技术，稀硫酸从汽提塔上部进料，汽提蒸汽从汽提塔下部进入，稀硫酸与汽提蒸汽在填料表面进行热量和介质交换，可以有效去除稀硫酸中含有的有机物，防止有机物在硫酸浓缩过程中碳化而影响浓硫酸的品质。

Description

一种新型硫酸浓缩系统

技术领域

本实用新型涉及精细化工领域，具体而言，涉及一种新型硫酸浓缩系统。

背景技术

在许多化工工艺系统中会使用浓硫酸，废硫酸的处理是许多企业急待解决的问题，一方面为了保证正常生产，必须对废硫酸进行处理；另一方面，还要解决由此造成的环境污染和保护问题。目前，硫酸浓缩的方法主要有以下几种：锅式浓缩、浸没式燃烧浓缩、燃烧裂解吸收等。

锅式浓缩方式采用铸铁锅加热浓缩稀硫酸，浓缩过程中铸铁锅会被高温硫酸渐渐腐蚀，腐蚀过程产生大量铁盐并溶解到硫酸中，影响硫酸的品质。

浸没式燃烧浓缩中，燃烧器结构复杂，由于燃烧器浸没在硫酸中，硫酸的强腐蚀性会影响燃烧器的寿命，对于硫酸浓缩连续生产来说，浸没式燃烧浓缩工艺运行不够稳定。

燃烧裂解方式处理硫酸的过程中会消耗大量天然气，热利用率不高；燃烧裂解炉体积比较大，设备占地面积大；硫酸燃烧裂解过程中会产生大量酸性废气，处理废气需要额外费用。

综上，前两种处理过程中会产生酸烟污染，操作环境恶劣，废水废气排放多，硫酸回收率也不高，最重要的是硫酸浓缩过程中能耗高，运行费用高，只适合较小规模的硫酸浓缩。

燃烧裂解吸收方式制取浓硫酸的方式配套设备投入比较大，燃烧裂解过程中会消耗大量天然气，热利用率很低，该硫酸浓缩方式不利于推广。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种新型硫酸浓缩系统，所述的浓缩系统，采用真空热虹吸外循环蒸发及水平蒸发器真空浓缩技术，与其他浓缩方法相比有明显优势，硫酸浓缩操作环境好，完全避免了酸烟污染，几乎没有三废排放，环保减排。

本实用新型的第二目的在于提供一种所述的新型硫酸浓缩方法，该方法经过汽提和两次浓缩，可以将稀硫酸有效浓缩至质量浓度95％的浓硫酸。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

一种新型硫酸浓缩系统，其特征在于，包括依次联通的汽提系统、一段虹吸蒸发系统和二段水平蒸发系统；

所述一段虹吸蒸发系统包括依次连接的再沸器、气液分离器和闪蒸罐，用于对经所述汽提系统汽提后得到的硫酸溶液进行浓缩；

所述二段水平蒸发系统包括一个水平蒸发器，用于对经所述一段虹吸蒸发系统浓缩后得到的硫酸溶液进行浓缩。

本申请所提供的新型硫酸浓缩技术，采用真空热虹吸外循环蒸发及水平蒸发器真空浓缩技术，与其他浓缩方法相比有明显优势，硫酸浓缩操作环境好，完全避免了酸烟污染，几乎没有三废排放，环保减排。该新型硫酸浓缩技术采用蒸汽汽提塔技术，稀硫酸从汽提塔上部进料，汽提蒸汽从汽提塔下部进入，稀硫酸与汽提蒸汽在填料表面进行热量和介质交换，可以有效去除稀硫酸中含有的有机物，防止有机物在硫酸浓缩过程中碳化而影响浓硫酸的品质。

优选的，所述水平蒸发器连接一个真空泵。

优选的，所述汽提系统包括依次连接的预热器和汽提塔，稀硫酸和有机物的混合物通过预热器加入后进入汽提塔进行汽提。

优选的，所述一段虹吸蒸发系统中，所述闪蒸罐包括一个气相出口和一个液相出口，所述气相出口与所述汽提塔连接，继续参与汽提和加热进料的稀硫酸。

优选的，所述再沸器包括第一入口和第一出口；所述第一入口与所述汽提罐相联通，所述第一出口为热媒出口。

优选的，所述第一入口与所述汽提罐之间还设置有一个温度控制阀门。

优选的，所述一段虹吸蒸发系统和所述二段水平蒸发系统之间连接有一个液位控制阀门。

优选的，所述水平蒸发器还连接有一个成品罐。

优选的，所述水平蒸发器与所述成品罐之间还连接有一个洗涤塔；更优选的，所述洗涤塔和所述成品罐之间还连接有一个冷却器。

优选的，所述一段虹吸蒸发系统连接有一段冷凝器，所述二段水平蒸发系统连接有二段冷凝器；更优选的，所述一段冷凝器和所述二段冷凝器连接有冷水泵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本申请所提供的新型硫酸浓缩技术，采用真空热虹吸外循环蒸发及水平蒸发器真空浓缩技术，与其他浓缩方法相比有明显优势，硫酸浓缩操作环境好，完全避免了酸烟污染，几乎没有三废排放，环保减排。

(2)本申请所提供的新型硫酸浓缩技术采用蒸汽汽提塔技术，稀硫酸从汽提塔上部进料，汽提蒸汽从汽提塔下部进入，稀硫酸与汽提蒸汽在填料表面进行热量和介质交换，可以有效去除稀硫酸中含有的有机物，防止有机物在硫酸浓缩过程中碳化而影响浓硫酸的品质。

(3)本申请所提供的新型硫酸浓缩技术采用喷淋洗涤塔技术，稀硫酸通过喷淋泵不断在洗涤塔内循环，水平蒸发器产生的二次蒸汽从洗涤塔底部进入，喷淋的稀硫酸与含酸的二次蒸汽在填料表面介质接触交换，洗涤作用可以有效去除二次蒸汽中夹带的硫酸，降低冷凝水中及真空泵排气中硫酸含量，满足环保排放标准。

(4)本申请所提供的新型硫酸浓缩技术中，二次蒸汽冷凝器进口管道均采用了管道喷淋技术，低温冷凝水通过冷凝水泵输送至冷凝器进口管道，并经过雾化喷嘴进入真空管道，可以直接降低冷凝器进口温度，保证316L 材质的冷凝器在酸性工况条件下较低腐蚀速率，延长设备的使用寿命。

(5)本申请所提供的新型硫酸浓缩技术二段蒸发采用钽材加热管和搪瓷壳体组成水平蒸发器为主要设备，结构设计新颖，硫酸浓缩浓度最高可以达到95％，并且不需要强制循环泵来辅助，硫酸浓缩过程更稳定，设备投入相对较低。

(6)本申请所提供的新型硫酸浓缩技术可以连续运行，自动化程度高，操作人员少，所有配套设备均可国内采购，与相比其他现有硫酸浓缩技术，能耗最低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供新型硫酸浓缩系统的结构简图；

图2为本实用新型实施例一提供新型硫酸浓缩系统的结构示意图；

图3为图2中沿A-A线分割后的其中一部分的结构示意图；

图4为图2中沿A-A线分割后的另一部分的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中水平蒸发器的结构示意图。

附图标记：

101-预热器；102-汽提塔；103-再沸器；104-气液分离罐；105-闪蒸罐； 106-水平蒸发器；107-洗涤塔；108-冷却器；109-成品罐；110-真空泵；111- 一段冷凝器；112-二段冷凝器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种新型硫酸浓缩系统，其特征在于，包括依次联通的汽提系统、一段虹吸蒸发系统和二段水平蒸发系统；

所述一段虹吸蒸发系统包括依次连接的再沸器103、气液分离器和闪蒸罐105，用于对经所述汽提系统汽提后得到的硫酸溶液进行浓缩；

所述二段水平蒸发系统包括一个水平蒸发器106，用于对经所述一段虹吸蒸发系统浓缩后得到的硫酸溶液进行浓缩。

本申请所提供的新型硫酸浓缩技术，采用真空热虹吸外循环蒸发及水平蒸发器106真空浓缩技术，与其他浓缩方法相比有明显优势，硫酸浓缩操作环境好，完全避免了酸烟污染，几乎没有三废排放，环保减排。该新型硫酸浓缩技术采用蒸汽汽提塔102技术，稀硫酸从汽提塔102上部进料，汽提蒸汽从汽提塔102下部进入，稀硫酸与汽提蒸汽在填料表面进行热量和介质交换，可以有效去除稀硫酸中含有的有机物，防止有机物在硫酸浓缩过程中碳化而影响浓硫酸的品质。

本申请所新型硫酸浓缩技术二段蒸发采用钽材加热管和搪瓷壳体组成水平蒸发器106为主要设备，结构设计新颖，硫酸浓缩浓度最高可以达到95％，并且不需要强制循环泵来辅助，硫酸浓缩过程更稳定，设备投入相对较低。该新型硫酸浓缩技术可以连续运行，自动化程度高，操作人员少，所有配套设备均可国内采购，与相比其他现有硫酸浓缩技术，能耗最低。

硫酸浓缩水平蒸发器106也可以采用强制外循环蒸发，强制循环泵材质需选用高硅铸铁。水平蒸发器106的机构参考公开号为CN 107982945A 的专利技术。硫酸浓缩水平蒸发器106是专门为硫酸真空浓缩设计的设备, 它由一个钢衬搪玻璃壳体和钽材加热管组成,酸沿蒸发器平稳地向前流动并不断提升浓度,由于采用了PTFE折流板消除了返混现象从而保证了酸和热媒的平均温差维持在最大值,因此可以使钽管的加热面积缩减至最小。

在本申请是一些实施例中，所述水平蒸发器106连接一个真空泵110。

在本申请是一些实施例中，所述汽提系统包括依次连接的预热器101 和汽提塔102，稀硫酸和有机物的混合物通过预热器101加入后进入汽提塔 102进行汽提。

在本申请是一些实施例中，所述一段虹吸蒸发系统中，所述闪蒸罐105 包括一个气相出口和一个液相出口，所述气相出口与所述汽提塔102连接，继续参与汽提和加热进料的稀硫酸。

在本申请是一些实施例中，所述再沸器103包括第一入口和第一出口；所述第一入口与所述汽提罐相联通，所述第一出口为热媒出口。

用于硫酸蒸发浓缩的热媒可以是饱和蒸汽、过热蒸汽也可以是导热油。

在本申请是一些实施例中，所述第一入口与所述汽提罐之间还设置有一个温度控制阀门。

在本申请是一些实施例中，所述一段虹吸蒸发系统和所述二段水平蒸发系统之间连接有一个液位控制阀门。

在本申请是一些实施例中，所述水平蒸发器106还连接有一个成品罐109。

在本申请是一些实施例中，所述水平蒸发器106与所述成品罐109之间还连接有一个洗涤塔107；更在本申请是一些实施例中，所述洗涤塔107 和所述成品罐109之间还连接有一个冷却器108。

新型硫酸浓缩技术采用喷淋洗涤塔107技术，稀硫酸通过喷淋泵不断在洗涤塔107内循环，水平蒸发器106产生的二次蒸汽从洗涤塔107底部进入，喷淋的稀硫酸与含酸的二次蒸汽在填料表面介质接触交换，洗涤作用可以有效去除二次蒸汽中夹带的硫酸，降低冷凝水中及真空泵110排气中硫酸含量，满足环保排放标准。

汽提塔102和洗涤塔107的填料可以采用规整陶瓷填料，散堆填料；也可以采用聚四氟乙烯等塑料填料。

在本申请是一些实施例中，所述一段虹吸蒸发系统连接有一段冷凝器 111，所述二段水平蒸发系统连接有二段冷凝器112；更在本申请是一些实施例中，所述一段冷凝器111和所述二段冷凝器112连接有冷水泵。

新型硫酸浓缩技术中，二次蒸汽冷凝器进口管道均采用了管道喷淋技术，低温冷凝水通过冷凝水泵输送至冷凝器进口管道，并经过雾化喷嘴进入真空管道，可以直接降低冷凝器进口温度，保证316L材质的冷凝器在酸性工况条件下较低腐蚀速率，延长设备的使用寿命。

一种硫酸浓缩工艺，适用于所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，包括以下步骤：

将稀硫酸通过低压蒸汽汽提后，蒸发浓缩至质量浓度为75％～80％，然后进行二次浓缩，浓缩至80％～95％，浓缩后经过洗涤和冷却，得到浓缩硫酸成品；

在本申请是一些实施例中，所述低压蒸汽汽提后的压力为2-4kg；

在本申请是一些实施例中，在所述蒸汽汽提的操作之前，还包括：将待浓缩的稀硫酸加热的步骤，更在本申请是一些实施例中加热的温度为 80-100℃。

本申请所提供的硫酸浓缩的方法，稀硫酸由泵输送至预热器101加热升温至80-100℃后从汽提塔102上部进料，低压蒸汽从汽提塔102下部进，低压蒸汽(2-4kg)的汽提作用可以将稀硫酸中含有的有机物通过蒸汽夹带的方式去除干净，从而保证有机物不会随硫酸进蒸发浓缩系统。

经汽提后稀硫酸由汽提塔102底部流出进入一段热虹吸外循环蒸发浓缩系统：稀硫酸经再沸器103加热后进入气液分离罐104，然后在闪蒸罐 105中发生闪蒸并气液分离，其中气相进入汽提塔102参与汽提和加热进料稀硫酸，初步浓缩后的硫酸通过液位控制阀门流入二段蒸发系统。

一段热虹吸蒸发浓缩系统通过控制热媒流量来控制蒸发浓缩温度，通过真空泵110来控制蒸发浓缩所需的操作真空，使硫酸浓缩在较低的温度下进行。

初步浓缩的硫酸浓度可以达到80％，通过液位控制阀门流入二段水平蒸发器106；二段水平蒸发器106硫酸浓缩要求更高的蒸发温度，更高的操作真空；二段蒸发浓缩产生的二次蒸汽会夹带少量硫酸微液体，需要通过洗涤塔107通过喷淋洗涤的方式将夹带的硫酸微液滴洗涤干净，以降低尾气中硫酸含量；经二段水平蒸发器106浓缩后的硫酸浓度可以达到95％，

浓缩完成后的硫酸经冷却器108被冷却水冷却后流入成品酸罐，最后由浓硫酸泵排出系统。

综上，本申请所提供的新型硫酸浓缩技术，采用真空热虹吸外循环蒸发及水平蒸发器真空浓缩技术，与其他浓缩方法相比有明显优势，硫酸浓缩操作环境好，完全避免了酸烟污染，几乎没有三废排放，环保减排。该新型硫酸浓缩技术采用蒸汽汽提塔技术，稀硫酸从汽提塔上部进料，汽提蒸汽从汽提塔下部进入，稀硫酸与汽提蒸汽在填料表面进行热量和介质交换，可以有效去除稀硫酸中含有的有机物，防止有机物在硫酸浓缩过程中碳化而影响浓硫酸的品质。

本申请所新型硫酸浓缩技术二段蒸发采用钽材加热管和搪瓷壳体组成水平蒸发器为主要设备，结构设计新颖，硫酸浓缩浓度最高可以达到95％，并且不需要强制循环泵来辅助，硫酸浓缩过程更稳定，设备投入相对较低。该新型硫酸浓缩技术可以连续运行，自动化程度高，操作人员少，所有配套设备均可国内采购，与相比其他现有硫酸浓缩技术，能耗最低。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种新型硫酸浓缩系统，其特征在于，包括依次联通的汽提系统、一段虹吸蒸发系统和二段水平蒸发系统；

所述一段虹吸蒸发系统包括依次连接的再沸器、气液分离器和闪蒸罐，用于对经所述汽提系统汽提后得到的硫酸溶液进行浓缩；

所述二段水平蒸发系统包括一个水平蒸发器，用于对经所述一段虹吸蒸发系统浓缩后得到的硫酸溶液进行浓缩。

2.根据权利要求1所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述汽提系统包括依次连接的预热器和汽提塔。

3.根据权利要求2所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述一段虹吸蒸发系统中，所述闪蒸罐包括一个气相出口和一个液相出口，所述气相出口与所述汽提塔连接。

4.根据权利要求3所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述再沸器包括第一入口和第一出口；

所述第一入口与所述汽提塔相联通，所述第一出口为热媒出口。

5.根据权利要求4所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述第一入口与所述汽提塔之间还设置有一个温度控制阀门。

6.根据权利要求5所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述一段虹吸蒸发系统和所述二段水平蒸发系统之间连接有一个液位控制阀门。

7.根据权利要求1所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述水平蒸发器还连接有一个成品罐。

8.根据权利要求7所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述水平蒸发器与所述成品罐之间还连接有一个洗涤塔。

9.根据权利要求8所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述洗涤塔和所述成品罐之间还连接有一个冷却器。

10.根据权利要求1-9任一项所述的新型硫酸浓缩系统，其特征在于，所述一段虹吸蒸发系统连接有一段冷凝器，所述二段水平蒸发系统连接有二段冷凝器；所述一段冷凝器和所述二段冷凝器连接有冷水泵。