專利名稱：一種廢硫酸濃縮回收設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢硫酸濃縮回收設(shè)備，是一種回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器，類似于回轉(zhuǎn)窯，將 PVC生產(chǎn)中用于干燥氯化氫氣體的稀硫酸或者將礦業(yè)生產(chǎn)中用于洗礦的廢硫酸濃縮回收的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多領(lǐng)域要用到硫酸，比如在生產(chǎn)PVC過程中，大量的氯化氫氣體都需要干燥，目前干燥這些氯化氫氣體主要用的都是濃硫酸，這些濃硫酸在吸水后就變成稀硫酸，含量在50% — 90%之間，這些稀硫酸一般廠家都沒有自己處理，而是出售給需要稀硫酸的廠家或者排放。在錳礦、銅礦等礦產(chǎn)的開采中涉及到的洗礦過程中，需要把銅礦中的鐵、鋅等物質(zhì)洗掉以純化礦品，在這個過程中，也會產(chǎn)生大量的50%含量的廢硫酸，這些硫酸中含有大量的硫酸鐵鹽，一般的廠礦企業(yè)都會將這些廢酸排放到地下礦坑中，這在一定程度上造成環(huán)境的污染和資源的浪費。由于硫酸價格便宜，大多數(shù)時期僅400元/噸，同時硫酸的沸點高達(dá)338°C，腐蝕性極強(qiáng)，回收這些廢酸往往比較困難，同時回收的費用往往超過了硫酸本身的價值，因此，發(fā)明一種合理且經(jīng)濟(jì)的方式回收硫酸成為一個有價值的課題。多年來，我國大多數(shù)生產(chǎn)廠商使用傳統(tǒng)的間歇法鑄鐵大鍋濃縮稀酸的方法，該設(shè)備具有建造容易、成本低、實用。但存在工人勞動強(qiáng)度大、操作環(huán)境惡劣、熱效率低、能耗高、 污染嚴(yán)重等問題，且裝置不能實現(xiàn)連續(xù)化，最終體現(xiàn)在回收的成本高昂。日本木村-大同化工機(jī)械公司的廢硫酸濃縮法是用搪玻璃管升膜蒸發(fā)和分段真空蒸發(fā)相結(jié)合，將廢硫酸中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從10% 40%濃縮到95%，其工藝可分為3段， 前兩段采用不透性石墨管加熱器蒸發(fā)濃縮，后一段采用搪玻璃管升膜蒸發(fā)器濃縮，在每一段中質(zhì)量分?jǐn)?shù)漸次升高，分別達(dá)到60%、80%和95%。加熱過程采用高溫?zé)彷d體，溫度為 150 220°C，可將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄晕镔|(zhì)，然后過濾除去，該工藝以2t/h的規(guī)模進(jìn)行中試，5年時間運轉(zhuǎn)良好。該工藝適應(yīng)能力很強(qiáng)，可用于含多種有機(jī)雜質(zhì)的廢硫酸的處理。該工藝使用高溫?zé)彷d體來加熱，而能源必須經(jīng)過2次熱傳遞，對于硫酸這種極其廉價的產(chǎn)品能耗無形中提高了，其設(shè)備也比較復(fù)雜，使這種工藝只能在不太計較成本的時候才能使用， 在中國其成本很難過關(guān)。國內(nèi)的科學(xué)家發(fā)明了另一種方法稱為汽液分離型非揮發(fā)性溶液濃縮法(簡稱WCG 法)。WCG法的原理和工藝如下將廢稀硫酸由儲槽用耐酸泵打入循環(huán)濃縮塔濃縮，然后經(jīng)換熱器加熱后進(jìn)入造霧器和擴(kuò)散器強(qiáng)迫霧化并進(jìn)一步強(qiáng)迫汽化，分離后的氣體經(jīng)高度除霧后進(jìn)入氣體凈化器，凈化后排放。分離后的酸液再度回到循環(huán)濃縮塔，經(jīng)反復(fù)循環(huán)濃縮蒸餾，達(dá)到濃度要求后，用泵打入濃硫酸儲罐。濃硫酸可作為生產(chǎn)原料再利用。WCG法濃縮裝置主要由換熱器、循環(huán)濃縮塔和引風(fēng)機(jī)組成。換熱器材質(zhì)為石墨，濃縮塔材質(zhì)為復(fù)合聚丙烯，泵及引風(fēng)機(jī)均為耐酸設(shè)備。該法與高溫濃縮法相比，蒸發(fā)溫度低(50 60°C)，蒸汽消耗量少，費用低(濃縮每噸稀硫酸耗電和蒸汽的費用約為30 60元)。上海染化五廠生產(chǎn)分散深藍(lán)H-GL產(chǎn)生的稀硫酸(H2S04質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)，上海染化八廠、武漢染料廠、濟(jì)寧染料廠生產(chǎn)染料中間體產(chǎn)生的稀硫酸，采用WCG法濃縮，都取得了明顯的效果。用WCG法濃縮稀硫酸應(yīng)注意以下幾點(1)在濃縮過程中若有固體物析出，會影響傳熱效果和廢酸的分離；( 該裝置非密閉，廢酸中若有揮發(fā)性物質(zhì)，會影響工作環(huán)境；C3)裝置的主體材料為復(fù)合聚丙烯，工作溫度受主體材料的限制，不能超過80°C ； (4)該法僅適用于H2S04質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于60%的稀硫酸。撫順石化公司開發(fā)了烷基化廢硫酸經(jīng)高溫裂解生產(chǎn)硫酸處理工藝，已應(yīng)用于生產(chǎn)實踐多年。經(jīng)過多次技術(shù)改造，已使廢酸處理由配燒硫磺等變?yōu)閱渭円詮U硫酸為原料，生產(chǎn)高濃度硫酸，返回烷基化裝置循環(huán)使用，不僅使資源得到了循環(huán)利用，而且解決了環(huán)境污染的問題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。該工藝需要將硫酸燒到約1000°c，能耗也是比較高的。綜合各種方法的優(yōu)缺點，本發(fā)明所提供了一種設(shè)備適用于含量在40%以上的廢硫酸的濃縮回收問題，且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單。針對廢酸中的固體顆粒和揮發(fā)性物質(zhì)也可以很好的處理，小到數(shù)百噸，大到上萬噸的廢酸都有經(jīng)濟(jì)適用的裝置可以使用。

發(fā)明內(nèi)容
該設(shè)備是一個長圓型的金屬筒體外加附屬的支持和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)，在筒體內(nèi)部加入了內(nèi)構(gòu)件避免反混和強(qiáng)化換熱，在設(shè)備的兩端加入了實用的進(jìn)出料裝置以利于連續(xù)進(jìn)出液體物料和維持真空。相對較稀的硫酸從一端通過密封結(jié)構(gòu)進(jìn)入回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器內(nèi)，先進(jìn)入第一隔室，而整個回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器被人工沿軸向分割為數(shù)十個隔室，隔室可以將濃縮完成的硫酸和剛進(jìn)入的稀硫酸充分有效的隔開避免返混，而硫酸可以隨著回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器的旋轉(zhuǎn)自動向下級隔室流動，在流動過程中，被筒體外側(cè)的高溫?zé)煹罋庵饾u加熱而升溫，并和尾端蒸發(fā)出的高溫蒸汽換熱，經(jīng)過一定時間的蒸發(fā)后，等水分合格后從末端出料。而和低溫硫酸換熱后的飽和蒸汽從進(jìn)料端被抽出系統(tǒng)，冷凝后排出廢水重復(fù)利用。在該設(shè)備中隨著硫酸濃度的提高，廢硫酸中如果含有有機(jī)物則會逐步的脫水碳化，如果含有無機(jī)鹽則會逐步析出，在濃縮的過程中硫酸具有自凈的能力，且在較高溫度下，硫酸會分解成SO3和水蒸汽，而分解出的SO3會被設(shè)備前端的稀酸溶液吸收，從而減少硫酸損耗。有機(jī)物的碳化殘渣和無機(jī)鹽則可以非常簡單的離心除去。在必要的時候可以向體系中加入少量的釩催化劑和氧氣來強(qiáng)化有機(jī)物的氧化分解，以使酸中的雜質(zhì)降到最低。該裝置在一般條件下僅需將硫酸中水分脫出即可回用，比如當(dāng)酸濃度達(dá)到95%以上時，但在有些特殊情況下也可以升高溫度將硫酸直接蒸發(fā)出來，從而得到徹底純凈的硫酸，當(dāng)然這時的能耗會稍微高一點，即使這樣，回收1噸50%的硫酸也僅需要50元左右的能耗，在大多數(shù)情況下，處理一噸廢酸的能耗僅需要20元到30元。在該設(shè)備中硫酸脫水是在較高真空下進(jìn)行，因此具有較低的蒸發(fā)溫度，和熬硫酸鍋相比可以大幅度降低蒸發(fā)溫度而提高設(shè)備壽命。蒸發(fā)設(shè)備是在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行，加熱面是連續(xù)更新的，完全避免了熬硫酸鍋單向受熱容易損壞的問題。設(shè)備可采用煤炭燃料直接燃燒加熱的方式，熱風(fēng)沿進(jìn)料方向的反方向流動，和不斷加入的低溫硫酸充分換熱，設(shè)備在筒體上可以安裝適量的熱管或翅片管，通過熱管和翅片管來強(qiáng)化煙道氣和硫酸液之間的換熱，將煙道氣的出氣溫度可以降低到300度以下，能量利用效率很高。設(shè)備內(nèi)部可以安裝一些有序的揚料板和填料，可以有效的使高濃度端的過熱蒸汽和低濃度端的低溫液體進(jìn)行有效的換熱以提高熱利用效率。根據(jù)具體處理回收硫酸的不同，該裝置可采用多種材料制作，比如不銹鋼、高合金鋼、高硅鑄鐵、搪瓷設(shè)備等等。該裝置由于結(jié)構(gòu)簡單，易于連續(xù)化生產(chǎn)，單套處理能力可達(dá)數(shù)萬噸，且投資小。


圖1是本設(shè)備的剖面圖。如圖1所示，1保溫爐膛，2煙囪，3濃縮筒體，4真空出氣口，5稀硫酸進(jìn)料口，6 托輪，7大齒圈，8爐膛支撐，9爐膛支撐，10爐膛支撐，11燃煤爐，12托輪，13成品酸出料口，14受料器，15內(nèi)隔室隔板。
權(quán)利要求
1.一種新型廢硫酸處理設(shè)備，是一個回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器，用于將40% - 90%的廢硫酸水溶液脫水精制或直接蒸發(fā)成95%以上硫酸的設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求一所述的回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器的筒體內(nèi)部設(shè)計有隔室，利用隔室使不同濃度的酸液能夠有序的隔開，避免了低濃度的物料和高濃度的物料直接反混，在筒體內(nèi)部人工形成溫度和濃度梯度。
3.根據(jù)權(quán)利要求一所述的回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器的筒體內(nèi)部有一些有序的揚料板和填料，可以有效的使高濃度端的過熱蒸汽和低濃度端的低溫液體進(jìn)行有效的換熱以提高熱利用效率ο
4.根據(jù)權(quán)利要求一所述的回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器的筒體外部在高溫段和煙氣接觸密集的地方可安裝強(qiáng)化傳熱裝置，這些裝置包括熱管、翅片管，可以有效的將系統(tǒng)的熱量有序的傳遞給設(shè)備內(nèi)部，提高總體熱利用率。
5.根據(jù)權(quán)利要求一所述的回轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器從進(jìn)料端安裝真空管道抽真空，使體系處于負(fù)壓狀態(tài)下，可以大幅度降低蒸發(fā)溫度，從而使設(shè)備壽命得以延長。
全文摘要
本發(fā)明是一種將40%－90%的廢硫酸水溶液脫水精制成95%以上硫酸的設(shè)備，該設(shè)備是由一個水平或略帶一定角度放置的鋼制筒體為主體，由2對以上外置的托輪做支撐，由一個安裝在筒體外部的大齒圈和附屬裝置來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，筒體兩端采用填料或機(jī)械密封來實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料和真空，該設(shè)備采用外加熱方式加熱，并采用了內(nèi)構(gòu)件強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)。該設(shè)備造價低，效率高，能耗低。如右圖所示,1保溫爐膛、2煙囪、3濃縮窯體、4真空出氣口、5廢酸進(jìn)料口、6托輪、7大齒圈、8爐膛支撐、9爐膛支撐、10爐膛支撐、11燃煤爐、12托輪、13出料口、14受料器、15內(nèi)隔室隔板。
文檔編號C01B17/88GK102491285SQ20111039704
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者韓扶軍 申請人:韓扶軍