CN219489646U - 一种回收硫酸废液系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种回收硫酸废液系统，包括第一和第二循环泵、第一至第四控制阀、第一至第四换热器、储料罐、凝水罐、真空泵、太阳能集热器、蒸汽压缩机和真空膜组件；其中，硫酸废液在第一循环泵的驱动下依次进入第一、第二和第三换热器、分别利用浓缩液余热、冷凝水余热和太阳能达到要求温度，然后进入真空膜蒸馏组件在负压环境下进行蒸发浓缩，所产二次蒸汽进入蒸汽压缩机进行压缩增温增压，再依次经过第四换热器和第二换热器释放潜热和显热，最终冷凝成为低温液态水收集至凝水罐。实施本发明，将VMD、太阳能和MVR技术相结合，在实现硫酸废液高纯分离的基础上，还能实现高效节能。
Description
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种回收硫酸废液系统。
背景技术
硫酸作为“化学工业”之母，可广泛应用于钢铁、建材、电力、石油、化工、钛白等行业。然而，在其使用过程中势必会产生硫酸废液，直接排放会造成严重的环境污染。近年来，随着国家对“碳达峰”和“碳中和”战略的高速推进，回收处理硫酸废液显得尤为重要。但现有的处理方法能耗高、分离效率低、二次污染大，急需开发一种新型高效的硫酸废液处理技术。
真空膜蒸馏技术(VMD)是一种新兴的分离技术，主要以聚四氟乙烯(PTFE)为材料的疏水微孔膜制备而成，在负压环境下，利用膜两侧的蒸汽压差为驱动力实现料液的蒸发浓缩，具有分离效率高、耐腐蚀性强、操作条件温和等优势。然而，因缺乏蒸汽潜热回收装置，VMD仍然依靠外部热源，蒸发能耗巨大，难以实现工业化应用。太阳能是一种可广泛获取的可再生能源，可作为动力源驱动热力系统循环，以减少常规能源的消耗，提高系统能源利用效率。此外，机械蒸汽再压缩(MVR)是一种高效节能技术，旨在利用系统内部二次蒸汽潜热加热蒸发物料，蒸发能耗低，节能效果显著，但因其常规气液分离器分离效率低、耐腐蚀性弱，无法应用于硫酸废液的蒸发浓缩。
但是，在采用VMD技术实现硫酸废液高纯分离的基础上，如何将太阳能和MVR技术进行高效耦合来实现高效节能是现有回收硫酸废液系统所面临的难点和热点问题。因此，有必要提出一种行之有效的解决方法。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种回收硫酸废液系统，将VMD、太阳能和MVR技术相结合，在实现硫酸废液高纯分离的基础上，还能实现高效节能。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种回收硫酸废液系统，包括第一循环泵、第二循环泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、储料罐、凝水罐、真空泵、太阳能集热器、蒸汽压缩机和真空膜组件；其中，
第一循环泵经第一控制阀与第一换热器的冷侧进口相连，第一换热器冷侧出口与第二换热器冷侧进口相连，第二换热器冷侧出口与第三换热器冷侧进口相连，第三换热器冷侧出口与第四换热器冷侧进口相连，第四换热器冷侧出口与真空膜组件溶液进口相连，真空膜组件溶液出口与第一换热器热侧进口相连，第一换热器热侧出口与储料罐顶端进口相连；
真空膜组件蒸汽出口与蒸汽压缩机进口相连，蒸汽压缩机出口与第四换热器热侧进口相连，第四换热器热侧出口与第二换热器热侧进口相连，第二换热器热侧出口与凝水罐顶端进口相连，凝水罐顶端出口与真空泵相连；
太阳能集热器出口与第三换热器热侧进口相连，第三换热器热侧出口与第二循环泵进口相连，第二循环泵出口与太阳能集热器进口相连；
其中，开启第一循环泵和第一控制阀，一定浓度的硫酸废液在第一循环泵的驱动下进入第一换热器吸收来自真空膜组件浓缩液的余热，再进入第二换热器吸收冷凝水余热，再进入第三换热器吸收太阳能集热器中热水的内能，再进入第四换热器(3-4)吸收来自蒸汽压缩机(8)压缩之后二次蒸汽的潜热，最终以预定温度进入真空膜组件并在一定的负压环境下进行蒸发浓缩，以使蒸发浓缩的废液收集至储料罐，且进一步使蒸发产生的二次蒸汽进入蒸汽压缩机进行压缩，依次经过第四换热器和第二换热器释放潜热和显热，冷凝成为低温液态水且收集至凝水罐。
其中，该真空膜组件由多根膜管构成；其中，每根膜管均为疏水微孔膜且膜孔径小于0.2um，其膜材料为聚四氟乙烯或陶瓷膜。
其中，该太阳能集热器由多组太阳能集热器串联组成。
其中，该第一换热器、第二换热器、第三换热器及第四换热器均通过管道相连，且所有管道的外表面均包裹有一层保温材料。
其中，该储料罐和该凝水罐的外表面均包裹有一层保温材料。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明将VMD、太阳能和MVR技术相结合，无需外部热能，完全可以依靠太阳能和系统自身能量完成整个蒸发过程，具有分离效率高、能源利用效率高、蒸发能耗低、操作运行成本低等优势，由于在实现硫酸废液高纯分离的基础上，还能实现高效节能，因此可广泛应用于强酸强碱等腐蚀性溶液的蒸发浓缩。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例中提供的一种回收硫酸废液系统的连接结构图；
图中，1-1第一循环泵，1-2第二循环泵，2-1第一控制阀，2-2第二控制阀，2-3第三控制阀，2-4第四控制阀，3-1第一换热器，3-2第二换热器，3-3第三换热器，3-4第四换热器，4储料罐，5凝水罐，6真空泵，7太阳能集热器，8蒸汽压缩机，9真空膜组件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种回收硫酸废液系统，包括第一循环泵1-1、第二循环泵1-2、第一控制阀2-1、第二控制阀2-2、第三控制阀2-3、第四控制阀2-4、第一换热器3-1、第二换热器3-2、第三换热器3-3、第四换热器3-4、储料罐4、凝水罐5、真空泵6、太阳能集热器7、蒸汽压缩机8和真空膜组件9；其中，
第一循环泵1-1经第一控制阀2-1与第一换热器3-1的冷侧进口相连，第一换热器3-1冷侧出口与第二换热器3-2冷侧进口相连，第二换热器3-2冷侧出口与第三换热器3-3冷侧进口相连，第三换热器3-3冷侧出口与第四换热器3-4冷侧进口相连，第四换热器3-4冷侧出口与真空膜组件9溶液进口相连，真空膜组件9溶液出口与第一换热器3-1热侧进口相连，第一换热器3-1热侧出口与储料罐4顶端进口相连；
真空膜组件9蒸汽出口与蒸汽压缩机8进口相连，蒸汽压缩机8出口与第四换热器3-4热侧进口相连，第四换热器3-4热侧出口与第二换热器3-2热侧进口相连，第二换热器3-2热侧出口与凝水罐5顶端进口相连，凝水罐5顶端出口与真空泵6相连；
太阳能集热器7出口与第三换热器3-3热侧进口相连，第三换热器3-3热侧出口与第二循环泵1-2进口相连，第二循环泵1-2出口与太阳能集热器7进口相连；
其中，开启第一循环泵1-1和第一控制阀2-1，一定浓度的硫酸废液在第一循环泵1-1的驱动下进入第一换热器3-1吸收来自真空膜组件9浓缩液的余热，再进入第二换热器3-2吸收冷凝水余热，再进入第三换热器3-3吸收太阳能集热器7中热水的内能，再进入第四换热器3-4吸收来自蒸汽压缩机8压缩之后二次蒸汽的潜热，最终以预定温度进入真空膜组件9并在一定的负压环境下进行蒸发浓缩，以使蒸发浓缩的废液收集至储料罐4，且进一步使蒸发产生的二次蒸汽进入蒸汽压缩机8进行压缩，依次经过第四换热器3-4和第二换热器3-2释放潜热和显热，冷凝成为低温液态水且收集至凝水罐5。
在本发明实施例中，该真空膜组件9由多根膜管构成；其中，每根膜管均为疏水微孔膜且膜孔径小于0.2um，其膜材料为聚四氟乙烯或陶瓷膜。该太阳能集热器7由多组太阳能集热器串联组成。该第一换热器3-1、第二换热器3-2、第三换热器3-3及第四换热器3-4均通过管道相连，且所有管道的外表面均包裹有一层保温材料。该储料罐4和该凝水罐5的外表面均包裹有一层保温材料。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明将VMD、太阳能和MVR技术相结合，无需外部热能，完全可以依靠太阳能和系统自身能量完成整个蒸发过程，具有分离效率高、能源利用效率高、蒸发能耗低、操作运行成本低等优势，由于在实现硫酸废液高纯分离的基础上，还能实现高效节能，因此可广泛应用于强酸强碱等腐蚀性溶液的蒸发浓缩。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种回收硫酸废液系统，其特征在于，包括第一循环泵(1-1)、第二循环泵(1-2)、第一控制阀(2-1)、第二控制阀(2-2)、第三控制阀(2-3)、第四控制阀(2-4)、第一换热器(3-1)、第二换热器(3-2)、第三换热器(3-3)、第四换热器(3-4)、储料罐(4)、凝水罐(5)、真空泵(6)、太阳能集热器(7)、蒸汽压缩机(8)和真空膜组件(9)；其中，
第一循环泵(1-1)经第一控制阀(2-1)与第一换热器(3-1)的冷侧进口相连，第一换热器(3-1)冷侧出口与第二换热器(3-2)冷侧进口相连，第二换热器(3-2)冷侧出口与第三换热器(3-3)冷侧进口相连，第三换热器(3-3)冷侧出口与第四换热器(3-4)冷侧进口相连，第四换热器(3-4)冷侧出口与真空膜组件(9)溶液进口相连，真空膜组件(9)溶液出口与第一换热器(3-1)热侧进口相连，第一换热器(3-1)热侧出口与储料罐(4)顶端进口相连；
真空膜组件(9)蒸汽出口与蒸汽压缩机(8)进口相连，蒸汽压缩机(8)出口与第四换热器(3-4)热侧进口相连，第四换热器(3-4)热侧出口与第二换热器(3-2)热侧进口相连，第二换热器(3-2)热侧出口与凝水罐(5)顶端进口相连，凝水罐(5)顶端出口与真空泵(6)相连；
太阳能集热器(7)出口与第三换热器(3-3)热侧进口相连，第三换热器(3-3)热侧出口与第二循环泵(1-2)进口相连，第二循环泵(1-2)出口与太阳能集热器(7)进口相连；
其中，开启第一循环泵(1-1)和第一控制阀(2-1)，一定浓度的硫酸废液在第一循环泵(1-1)的驱动下进入第一换热器(3-1)吸收来自真空膜组件(9)浓缩液的余热，再进入第二换热器(3-2)吸收冷凝水余热，再进入第三换热器(3-3)吸收太阳能集热器(7)中热水的内能，再进入第四换热器(3-4)吸收来自蒸汽压缩机(8)压缩之后二次蒸汽的潜热，最终以预定温度进入真空膜组件(9)并在一定的负压环境下进行蒸发浓缩，以使蒸发浓缩的废液收集至储料罐(4)，且进一步使蒸发产生的二次蒸汽进入蒸汽压缩机(8)进行压缩，依次经过第四换热器(3-4)和第二换热器(3-2)释放潜热和显热，冷凝成为低温液态水且收集至凝水罐(5)。
2.如权利要求1所述的回收硫酸废液系统，其特征在于，该真空膜组件(9)由多根膜管构成；其中，每根膜管均为疏水微孔膜且膜孔径小于0.2um，其膜材料为聚四氟乙烯或陶瓷膜。
3.如权利要求2所述的回收硫酸废液系统，其特征在于，该太阳能集热器(7)由多组太阳能集热器串联组成。
4.如权利要求3所述的回收硫酸废液系统，其特征在于，该第一换热器(3-1)、第二换热器(3-2)、第三换热器(3-3)及第四换热器(3-4)均通过管道相连，且所有管道的外表面均包裹有一层保温材料。
5.如权利要求4所述的回收硫酸废液系统，其特征在于，该储料罐(4)和该凝水罐(5)的外表面均包裹有一层保温材料。
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