污酸濃縮脫氟氯的方法及專用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種污酸濃縮脫氟氯的方法及專用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]銅鉛鋅冶煉的煙氣制酸過(guò)程產(chǎn)生大量的含重金屬的污酸，常規(guī)的處理方法為硫化中和。因此，產(chǎn)生大量的含重金屬的石膏渣，硫資源沒有得到利用。另外，處理后的廢水中含鈣鈉離子，基本上不能返回使用。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)生產(chǎn)企業(yè)正在研究開發(fā)污酸“硫化+熱風(fēng)吹脫”的工藝技術(shù)。由于稀硫酸水份含量高，吹脫稀酸中的水分與氟氯，需要大量的溫度為180°C_200°C的熱空氣。所以，裝置的能耗很高。特別是脫氟氯設(shè)備尺寸龐大、造價(jià)高。而且，脫氟氯后的空氣帶酸量大、得到的硫酸濃度低、尾氣處理設(shè)備投資大。另外，煙氣制酸過(guò)程產(chǎn)生的污酸濃度變化大，熱風(fēng)吹脫裝置適應(yīng)性較差、運(yùn)行穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種沒有石膏渣、可以大幅度降低能源消耗、裝置投資省的污酸濃縮脫氟氯的方法及專用裝置。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種污酸濃縮脫氟氯的方法，其特征是:包括下列步驟:
(1)將經(jīng)過(guò)硫化處理后的污酸通過(guò)多效蒸發(fā)濃縮，將污酸中90%以上的水分蒸發(fā);多效蒸發(fā)濃縮時(shí)控制污酸的濃度為25%-40%、控制污酸的溫度為105°C_110°C，使氟氯仍保持在污酸中，得到預(yù)濃縮酸;多效蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生的水蒸氣冷凝水不含氟氯，可返回使用；
(2)采用新蒸汽在再沸器中將預(yù)濃縮酸的溫度保持在125°C_145°C，然后預(yù)濃縮酸進(jìn)入脫氟氯塔，在脫氟氯塔中，硫酸中的氟氯經(jīng)多級(jí)塔板分離硫酸后，隨水蒸汽從塔頂帶出；在塔底將部分凈化酸取出，部分凈化酸仍返回再沸器。
[0005]脫氟氯塔頂部含氟氯的水蒸汽在冷凝器中冷凝，然后將冷凝液送至氟氯回收設(shè)備。
[0006]所述多效蒸發(fā)濃縮為三效蒸發(fā)濃縮。
[0007]—種污酸濃縮脫氟氯的方法的專用裝置，其特征是:包括多效蒸發(fā)濃縮裝置，多效蒸發(fā)濃縮裝置后設(shè)置脫氟氯裝置;所述多效蒸發(fā)濃縮裝置包括多級(jí)蒸發(fā)裝置，每級(jí)蒸發(fā)裝置由蒸發(fā)器、加熱器、循環(huán)栗串聯(lián)組成環(huán)路，前一級(jí)蒸發(fā)裝置的濃縮酸出料口經(jīng)串聯(lián)栗與后一級(jí)蒸發(fā)裝置進(jìn)酸口連通，后一級(jí)蒸發(fā)裝置的水蒸氣出口與前一級(jí)加熱器連通;最后一級(jí)蒸發(fā)裝置的預(yù)濃縮酸出口通向脫氟氯裝置；最后一級(jí)蒸發(fā)裝置的加熱器設(shè)有飽和蒸汽進(jìn)口 ；所述脫氟氯裝置包括預(yù)熱器，預(yù)熱器設(shè)有預(yù)濃縮酸進(jìn)口，預(yù)熱器的預(yù)濃縮酸出口與脫氟氯塔中部相通，脫氟氯塔下部設(shè)置與再沸器連接的二次蒸汽進(jìn)口，再沸器設(shè)有飽和蒸汽進(jìn)口，脫氟氯塔底部設(shè)置與再沸器連接的凈化酸第一出口，再沸器上設(shè)置與凝結(jié)水罐連接的凈化酸出口，凝結(jié)水罐的凈化酸出口與預(yù)熱器連接;脫氟氯塔底部設(shè)置凈化酸第二出口 ；脫氟氯塔頂部的水蒸氣出口與冷凝器連接。
[0008]氟化物在一定溫度及一定硫酸濃度下，存在以下反應(yīng)平衡:
MeF2 + H2S04 = 2HF + MeS04
作為一種中強(qiáng)酸，強(qiáng)極性分子HF在水溶液中的離解度并不高，主要以游離態(tài)的氟化氫分子的狀態(tài)存在于水溶液中，濃硫酸的存在進(jìn)一步抑制了氟化氫分子在水溶液中的電離。但在高溫高酸度的狀態(tài)下，氟化氫分子會(huì)以氣態(tài)的形式逸出整個(gè)溶液系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程會(huì)進(jìn)一步提高了整個(gè)體系的熵值，促使整個(gè)反應(yīng)平衡進(jìn)一步向右移動(dòng)，達(dá)到整個(gè)體系脫氟的目的。同理，氯化氫也將以相同方式逸出。
[0009]通過(guò)小型試驗(yàn)，驗(yàn)證了在較低酸度與溫度的條件下，氯化氫和氟化氫分子基本無(wú)法從溶液系統(tǒng)當(dāng)中脫除；當(dāng)溶液中硫酸濃度和溫度足夠高時(shí)，就可以將溶液中的絕大部分氟化氫、氯化氫脫除。但是，按照常規(guī)的蒸發(fā)濃縮，硫酸溶液中的氟化氫、氯化氫脫除率<80%，達(dá)不到污酸凈化后返回制酸系統(tǒng)的工藝要求。同時(shí)蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水，氟氯含量較高，不能返回利用。我們發(fā)明的污酸濃縮脫氟氯工藝，在污酸預(yù)濃縮階段，通過(guò)控制多效蒸發(fā)時(shí)污酸的濃度和溫度，使氟氯仍保持在污酸中。蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水不含氟氯，可以返回使用。預(yù)濃縮酸經(jīng)升溫后，再進(jìn)入特殊的脫氟氯裝置。該裝置能實(shí)現(xiàn)硫酸濃度與溫度的控制與調(diào)節(jié)，并且設(shè)計(jì)有多級(jí)分離塔板，能確保硫酸溶液中的氟化氫、氯化氫脫除率大于95%。
[0010]污酸按照常用的工藝方法，經(jīng)過(guò)硫化、澄清、過(guò)濾去除了砷及重金屬后，進(jìn)入污酸多效蒸發(fā)濃縮裝置。在多效蒸發(fā)濃縮裝置中，污酸中90%以上的水份被蒸發(fā)。通過(guò)控制硫酸的濃度、溫度，使酸中的氟氯不析出，二次蒸汽冷凝液不含氟氯。然后，預(yù)濃縮酸進(jìn)入濃縮脫氟氯裝置。在濃縮脫氟氯裝置中，硫酸濃度進(jìn)一步提高、溫度進(jìn)一步提高，經(jīng)過(guò)多級(jí)分離塔板后，使氟氯從溶液中析出，并隨水蒸汽(二次蒸汽)帶出系統(tǒng)。出濃縮脫氟氯裝置的凈化酸，作為制酸補(bǔ)加水進(jìn)入制酸裝置的吸收系統(tǒng)，回收硫資源。含有氟氯的水蒸汽經(jīng)冷凝后去氟化鈉、氯化鈉的回收裝置。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1、不產(chǎn)生石膏渣，即不產(chǎn)生二次污染；
2、污酸采用多效預(yù)濃縮，脫除了污酸中90%以上的水分，這部分蒸汽冷凝水不含氟氯，可以返回使用；
3、預(yù)濃縮酸脫氟氯設(shè)備采用“再沸器+脫氟氯塔”，效率高、設(shè)備尺寸小，投資省，與熱空氣濃縮脫氟氯相比，能耗大幅度降低；
4、污酸經(jīng)過(guò)常規(guī)的硫化除重金屬及砷后，經(jīng)過(guò)多效蒸發(fā)預(yù)濃縮、再沸器脫氟氯后，可以加入制酸系統(tǒng)，使硫資源得到了利用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]圖1是本發(fā)明多效蒸發(fā)濃縮裝置示意圖。
[0014]圖2是脫氟氯裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種污酸濃縮脫氟氯的方法，包括下列步驟: (1)將經(jīng)過(guò)硫化處理后的污酸通過(guò)多效蒸發(fā)濃縮，將污酸中90%以上的水分蒸發(fā);多效蒸發(fā)濃縮時(shí)控制污酸的濃度為25%-40%、控制污酸的溫度為105°C_110°C，使氟氯仍保持在污酸中，得到預(yù)濃縮酸；蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝水不含氟氯，可以作為工藝熱水返回使用;多效蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生的水蒸氣冷凝水不含氟氯，可返回使用；
(2)采用新蒸汽在再沸器中將預(yù)濃縮酸的溫度保持在125°C_145°C，然后預(yù)濃縮酸進(jìn)入脫氟氯塔，在脫氟氯塔中，硫酸中的氟氯經(jīng)多級(jí)塔板分離硫酸后，隨水蒸汽從塔頂帶出；在脫氟氯塔中，硫酸中的氟氯經(jīng)多級(jí)塔板分離硫酸后，隨水蒸汽從塔頂帶出。在塔底將部分凈化酸取出，送至制酸系統(tǒng)或外賣;部分凈化酸仍返回再沸器。經(jīng)本步驟，預(yù)濃縮酸中的氟化氫、氯化氫脫除率在95%以上。同時(shí)，酸濃進(jìn)一步提至45%-60%。
[0016]脫氟氯塔頂部含氟氯的水蒸汽在冷凝器中冷凝，然后將冷凝液送至氟氯回收設(shè)備。
[0017]所述多效蒸發(fā)濃縮為三效蒸發(fā)濃縮。
[0018]—種污酸濃縮脫氟氯的方法的專用裝置，包括多效蒸發(fā)濃縮裝置，多效蒸發(fā)濃縮裝置后設(shè)置脫氟氯裝置;所述多效蒸發(fā)濃縮裝置包括多級(jí)蒸發(fā)裝置，每級(jí)蒸發(fā)裝置由蒸發(fā)器1、加熱器2、循環(huán)栗3串聯(lián)組成環(huán)路，前一級(jí)蒸發(fā)裝置的濃縮酸出料口經(jīng)串聯(lián)栗4與后一級(jí)蒸發(fā)裝置進(jìn)酸口連通，后一級(jí)蒸發(fā)裝置的水蒸氣出口 5與前一級(jí)加熱器連通;最后一級(jí)蒸發(fā)裝置的預(yù)濃縮酸出口通向脫氟氯裝置;最后一級(jí)蒸發(fā)裝置的加熱器設(shè)有飽和蒸汽進(jìn)口6;所述脫氟氯裝置包括預(yù)熱器7，預(yù)熱器設(shè)有預(yù)濃縮酸進(jìn)口 8，預(yù)熱器的預(yù)濃縮酸出口 9與脫氟氯塔10的中部相通，脫氟氯塔下部設(shè)置與再沸器11連接的二次蒸汽進(jìn)口 12，再沸器設(shè)有飽和蒸汽進(jìn)口 13，脫氟氯塔底部設(shè)置與再沸器連接的凈化酸第一出口 14，再沸器上設(shè)置與凝結(jié)水罐15連接的凈化酸出口 16，凝結(jié)水罐的凈化酸出口 17與預(yù)熱器7連接;脫氟氯塔底部設(shè)置凈化酸第二出口 18;脫氟氯塔頂部的水蒸氣出口 19與冷凝器20連接。冷凝器20設(shè)有工業(yè)循環(huán)上水進(jìn)口 21、工業(yè)循環(huán)下水出口 22。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種污酸濃縮脫氟氯的方法，其特征是:包括下列步驟: (1)將經(jīng)過(guò)硫化處理后的污酸通過(guò)多效蒸發(fā)濃縮，將污酸中90%以上的水分蒸發(fā)；多效蒸發(fā)濃縮時(shí)控制污酸的濃度為25%-40%、控制污酸的溫度為105°C_110°C，使氟氯仍保持在污酸中，得到預(yù)濃縮酸;多效蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生的水蒸氣冷凝水不含氟氯，可返回使用； (2)采用新蒸汽在再沸器中將預(yù)濃縮酸的溫度保持在125°C_145°C，然后預(yù)濃縮酸進(jìn)入脫氟氯塔，在脫氟氯塔中，硫酸中的氟氯經(jīng)多級(jí)塔板分離硫酸后，隨水蒸汽從塔頂帶出；在塔底將部分凈化酸取出，部分凈化酸仍返回再沸器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污酸濃縮脫氟氯的方法，其特征是:脫氟氯塔頂部含氟氯的水蒸汽在冷凝器中冷凝，然后將冷凝液送至氟氯回收設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污酸濃縮脫氟氯的方法，其特征是:所述多效蒸發(fā)濃縮為三效蒸發(fā)濃縮。4.一種權(quán)利要求1所述的污酸濃縮脫氟氯的方法的專用裝置，其特征是:包括多效蒸發(fā)濃縮裝置，多效蒸發(fā)濃縮裝置后設(shè)置脫氟氯裝置;所述多效蒸發(fā)濃縮裝置包括多級(jí)蒸發(fā)裝置，每級(jí)蒸發(fā)裝置由蒸發(fā)器、加熱器、循環(huán)栗串聯(lián)組成環(huán)路，前一級(jí)蒸發(fā)裝置的濃縮酸出料口經(jīng)串聯(lián)栗與后一級(jí)蒸發(fā)裝置進(jìn)酸口連通，后一級(jí)蒸發(fā)裝置的水蒸氣出口與前一級(jí)加熱器連通;最后一級(jí)蒸發(fā)裝置的預(yù)濃縮酸出口通向脫氟氯裝置;最后一級(jí)蒸發(fā)裝置的加熱器設(shè)有飽和蒸汽進(jìn)口 ；所述脫氟氯裝置包括預(yù)熱器，預(yù)熱器設(shè)有預(yù)濃縮酸進(jìn)口，預(yù)熱器的預(yù)濃縮酸出口與脫氟氯塔中部相通，脫氟氯塔下部設(shè)置與再沸器連接的二次蒸汽進(jìn)口，再沸器設(shè)有飽和蒸汽進(jìn)口，脫氟氯塔底部設(shè)置與再沸器連接的凈化酸第一出口，再沸器上設(shè)置與凝結(jié)水罐連接的凈化酸出口，凝結(jié)水罐的凈化酸出口與預(yù)熱器連接;脫氟氯塔底部設(shè)置凈化酸第二出口 ；脫氟氯塔頂部的水蒸氣出口與冷凝器連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種污酸濃縮脫氟氯的方法及專用裝置，將經(jīng)過(guò)硫化處理后的污酸通過(guò)多效蒸發(fā)濃縮，將污酸中90%以上的水分蒸發(fā)；多效蒸發(fā)濃縮時(shí)控制污酸的濃度為25%-40%、控制污酸的溫度為105℃-110℃，使氟氯仍保持在污酸中，得到預(yù)濃縮酸；采用新蒸汽在再沸器中將預(yù)濃縮酸的溫度保持在125℃-145℃，然后預(yù)濃縮酸進(jìn)入脫氟氯塔，在脫氟氯塔中，硫酸中的氟氯經(jīng)多級(jí)塔板分離硫酸后，隨水蒸汽從塔頂帶出；在塔底將部分凈化酸取出，部分凈化酸仍返回再沸器。本發(fā)明沒有石膏渣、可以大幅度降低能源消耗、裝置投資省的污酸濃縮脫氟氯的方法及專用裝置。
【IPC分類】C01B17/88, C01B17/90
【公開號(hào)】CN105502307
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510982827
【發(fā)明人】馮圣君, 劉孝平
【申請(qǐng)人】南通三圣石墨設(shè)備科技股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日