概述:
廢酸濃縮主要采用間接加熱法,而間接加熱法的關鍵設備通常是其中的蒸發器或換熱器。具有耐高溫硫酸腐蝕的材料是制造蒸發器的關鍵。廢酸中的去極化劑主要有H+,HSO4-,H2SO4以及Cl-,F-,通過研究開發的XDSS®系列合金可在廢酸中有效抵抗這些離子的侵蝕性。如XDSS®-6-1可在100℃,60%以下的酸中使用,XDSS®-6-2可120℃,80%以下的酸中使用,腐蝕速率<0.1mm/a均達到金屬耐蝕性十級標準的III級標準耐蝕級別。具有良好耐蝕性的材料更有利于工藝的實現,為關鍵設備蒸發器的制造奠定良好基礎。漂白廢酸的量大,若能回收再利用,具有更為現實的意義,為此為某鈦白粉硫酸法生產的漂白廢酸設計了如下廢酸回收工藝:首先對漂白廢酸進行膜過濾,最好采用對Fe2+,Cl-,F-離子具有選擇性過濾的膜,這樣更有利于后續工段的實施和工藝控制;I段濃縮采用MVR的方式將10%左右的廢酸濃縮到35%;II段濃縮采用雙效真空蒸發濃縮,雙效蒸發的前段濃縮到45%,后段濃縮到65%產品酸。
先進性:
1. I段采用MVR,節約能耗,同時合理減少投資。
2. 解決了MVR與真空蒸發并聯的問題等;
3. 解決了溫度120℃,濃度≤65%的耐蝕材料及制造工藝問題。
關鍵技術原理:
MVR由于其節能的性質,在化工系統中近年得到了越來越多的應用。MVR方式在鈦白粉硫酸法生產中的鈦液濃縮及廢酸濃縮也有一定的應用案例。因此對于本系統I段采取MVR的方式,可有效節約蒸汽。I段MVR濃縮工藝流程示意圖見圖1,漂白廢酸(含 10-13%,溫度 32℃)作為原液進入原液槽后在進料泵加壓后經過預熱后進入蒸發濃縮單元,物料總量由分離器的液位計控制,采用雙法蘭差壓液位計控制調節原料進料閥門。分離器內物料溫度為 90℃,蒸發所產生的二次蒸汽為 80℃,分離器內物料溫度及蒸發溫度由壓縮機的設定值確定的,在設定的溫度條件下蒸發。加熱器采用降膜換熱器,一側介質為物料,另一側介質為壓縮后的二次蒸汽。加熱器既是物料加熱器,同時也是二次蒸汽的冷凝器。稀硫酸經過降膜換熱器后,在分離器中進行閃蒸,濃縮到濃度為35%的稀硫酸。蒸發器換熱產生的 100℃,約 14.5t/h 冷凝水進入到冷凝水罐收集,通過冷凝水泵一部分用于 MVR 系統內部噴淋冷卻,一部分進入冷凝水回收系統。該套工藝需要外部提供蒸汽,啟動蒸汽直接進入到蒸發器,產生二次蒸汽后停止供汽;由氣液分離室分離出的過熱蒸汽經水冷卻成飽和蒸汽 80℃(47.4KPa),經蒸汽壓縮機加壓后升溫到 100℃(101.1KPa),重新回到蒸發器加熱室為原料液加熱。
II段雙效真空蒸發濃縮,35%硫酸溶液先進入原料罐中,然后通過原料泵進入一效預熱器,在一效預熱器中與濃縮液換熱,然后進入一效換熱器中進行濃縮,硫酸溶液濃縮到45%,然后通過一效循環泵進入合金混酸器與65%的硫酸混合,然后進入二效換熱器濃縮到65%,然后通過二效循環泵排放到濃縮液罐中。0.27MPa(130℃)的蒸汽進入二效換熱器中加熱溶液,蒸發溫度69℃,二效分離器分離的蒸汽進入一效換熱器中加熱溶液,蒸發溫度45℃,冷凝水進入冷凝水罐,不凝氣排放到大氣中。兩套換熱器中冷凝的水進入冷凝水罐中,通過冷凝水泵排放到冷凝水池中。該套系統的最大特點是各部分采用不同的合金材料來制做相關設備,尤其是蒸發器采用了XDSS®系列耐蝕特種合金,這樣可有效保證設備的使用壽命和良好的運行。
具體表現為:
1)有效回收輕廢酸;
2) 新材料應用:通過技術創新、優化化學成分,解決了溫度120℃,硫酸濃度≤65%耐蝕材料問題,有效降低了設備成本,為設備大規模推廣應用奠定了基礎;
3) 成套工藝及裝備:積累完善了MVR與真空蒸發并聯的相關成套工藝及裝備,形成了較完備的數據庫和工藝包。4) 綠色特征:減少廢酸排放,廢酸再利用的效果。
應用領域:
1. 有色冶煉煙氣制酸、硫磺制酸;
2. 化工(包括石油化工及精細化工);
3. 環保(廢水,廢棄,垃圾處理等)
4. 濕法冶金;
I鍛MVR濃縮示意圖
II段雙效蒸發示意圖