從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統的製作方法

2023-05-25 05:41:56 1

專利名稱：從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對酸洗廢液的處理裝置，特別是一種從鹽酸酸洗 廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統。
背景技術：
目前，冶金和金屬加工行業為改善鋼材表面結構或對表面進行加工處 理，常利用強酸(鹽酸或硫酸)的腐蝕作用對鋼材表面進行化學清洗，以 去除鋼材表面的氧化鏽蝕物，而當清洗進行到一定程度時，洗液中酸濃度 降低，造成酸洗速率減慢，必須更換新酸以維持合適的酸洗速度。酸洗中 產生的廢液外排即形成含有高濃度金屬離子及餘酸的廢液，其排放量正隨 著鋼材產量的提高而增加。所述廢液由於有嚴重的腐蝕性，已被各國作為
危險廢物進行管理，如美國將其列入《資源保護與再生法案》，我國將pH 《2的廢酸列入《國家危險廢物名錄》。鋼材酸洗工序每年都有大量酸洗廢 液排放， 一般的中小型企業沒有安裝廢液治理裝置，加之對廢液的治理費 用較高，往往將其直接排入江河湖海之中。該類廢液的直接排放不僅嚴重 汙染了環境造成水源汙染，而且造成極大的浪費。酸洗廢液是國內產量較 大的危險廢物之一，其汙染危害是相當的明顯。
鋼鐵企業在化學清除鋼材表面氧化鐵皮時通常採用鹽酸與硫酸，鹽酸 酸洗與硫酸酸洗相比，因其作用機理不同，鹽酸酸洗比硫酸酸洗速度快， 鋼材表面質量好，因此，許多冷軋鋼帶廠都選用鹽酸進行酸洗。在鹽酸酸 洗廢液中一般含游離鹽酸5 8% 、含鐵100 140g/L，如果直接排放將 對環境造成嚴重汙染。
目前，鹽酸酸洗廢液的處理方法一是鹽酸再生法，二是石灰中和法。
目前國內現在運行的鹽酸再生裝置都是引進的焚燒回收再生工藝，其工藝 是對廢酸液通過煤氣或天然氣進行直接燃燒熱分解和蒸發廢液以回收鹽酸 和氧化鐵。少數大型鋼鐵聯合企業採用魯奇法和魯特納法。該焚燒法處理 工藝設備一次性投資大，運行維護費用高， 一般中小型企業難以承受。
國內的中小企業大都採用石灰中和沉澱法的處理工藝裝備，即利用鹼
性物質中和其中殘餘的酸，並提高pH值到廢液中金屬離子可沉澱的pH範圍， 使廢酸液中和後pH達標，但是其餘各項指標很難達標。雖然該方法比較簡 單， 一次性投資較小，比較容易為排汙企業所接受。但該法的缺點是僅僅 把含有大量本應是寶貴資源的金屬離子和酸液當成"廢物"直接處理後又 排入環境的做法，遠未能達到保護環境和回收資源的目的，只適合於酸洗 最後工序含酸量很低的漂洗廢水處理。由於酸洗廢液含有高濃度的游離鹽 酸和二價鐵鹽，需要大量的鹼性物質去中和，不僅消耗了大量的石灰，並 且產生了大量的含水率接近99%的泥渣，這些泥渣大部分情況是堆積待幹 化處理，佔用了大量土地，而且上清液中殘餘的亞鐵離子氧化後也使出水 變黃。該法處理成本較高，且廢酸液中的有用資源未能回收利用。不僅造 成資源的浪費，也不能徹底地解決汙染問題，容易造成二次汙染。
中小型鋼鐵企業的酸洗工序裝備迫切希望能有一種一次性投資適中， 運行成本低的酸洗廢液資源化綜合治理的處理系統問世。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種鹽酸酸洗廢酸液和鹽酸的處理系統，為 了保護環境、節約及合理利用資源，本著變廢為寶、化害為利、消除汙染， 以利於解決目前中小型鋼鐵企業酸洗廢液處理難度大、運行費用高的難題。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是提供一種從鹽酸酸洗
廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統，其中該系統結構包括有 廢酸儲液罐，該罐通過管道經輸送泵、流量控制裝置依次連通有預熱器、
換熱器、蒸發器、冷卻結晶釜、過濾離'lM^離器，在換熱器與蒸發器之間設 有往復連通管道，形成一個廢液循環蒸發系統；與蒸發器連接的還有向蒸 發器提供蒸汽的蒸汽熱源，在蒸發器上設有與換熱器連通的餘熱蒸汽管道， 蒸發器與預熱器之間設有連通管道，使蒸發出的氣體通過預熱器、冷凝器 冷凝成稀鹽酸進入稀鹽酸儲罐；在過濾離'0^離器的底端與廢酸儲液罐之間 設有連通管道。
所述蒸發器為三相惰性球蒸發器。
所述換熱器和蒸發器的位置設置為換熱器在上，蒸發器在下的錯落位 置。在換熱器的上部設有連通管道的乏氣回收裝置。
本實用新型的效果是該處理系統經驗證，廢酸與廢水分別處理可使廢 水處理設備運行負擔大大減輕，處理更加快捷，不僅所排廢水達到國家工 業排廢標準，而且使絕大部分廢酸得到了回收利用，同時產生的副產品四 水氯化亞鐵晶體(FeCl2*4H20)外銷也為企業帶來了可觀的經濟效益，可 補貼廢酸、廢水處理設備運行的能源消費和人工等費用。具有工藝設備數 量少，投資較低，操作簡單易行，能源消耗較少，運行成本低，很適合採 用鹽酸酸洗的中小型鋼鐵企業使用。

圖l為本實用新型的處理系統結構示意圖。
圖中
1、廢酸儲液罐 2、預熱器
4、蒸發器 5、冷卻結晶釜 7、氯化亞鐵結晶體8、蒸汽熱源
10、冷凝器 11、稀鹽酸儲罐具體實施方式
結合附圖及實施例對本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶
3、換熱器 6、鵬分離器 9、乏氣回收裝置 12、酸槽
體和鹽酸的處理系統結構加以說明。
本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統 工作原理主要是根據氯化氫易於揮發和易溶於水的特性，以及氯化亞鐵在 鹽酸溶液中溶解度的規律，採用蒸汽加熱蒸發濃縮工藝，使酸洗廢液中的
鹽酸與鐵鹽分離。蒸發產生的含HC1的氣體經適當冷凝分離得到10 159&的 熱稀鹽酸，返回酸洗車間原酸洗工序中，經配酸後再循環使用。含高濃度 鐵鹽的酸洗廢液濃縮到一定濃度後經冷卻，使氯化亞鐵以結晶的形式析出， 再經離心分離獲取氯化亞鐵的結晶體。
如圖l所示，本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽 酸的處理系統，該系統結構包括有廢酸儲液罐l，該罐l通過管道經輸送 泵、流量控制裝置依次連通有預熱器2、換熱器3、蒸發器4、冷卻結晶釜5、 過濾離^^離器6，在換熱器3與蒸發器4之間設有往復連通管道，形成一個循 環蒸發系統；與蒸發器4連接的還有向蒸發器4提供蒸汽的蒸汽熱源8，在蒸 發器4的上部設有與換熱器3連通的餘熱蒸汽管道，蒸發器4與預熱器2之間 設有連通管道，使蒸發出的氣體通過預熱器2、冷凝器10被冷凝成稀鹽酸進 入稀鹽酸儲罐ll，再進入酸槽12。在過濾離'l^^離器6的一端與廢酸儲液罐l 之間設有連通管道。為防止結晶體附著在管道壁及罐壁上，所述蒸發器3為 三相惰性球蒸發器。所述換熱器3和蒸發器4的位置設置為換熱器3在上，蒸 發器4在下的錯落位置，採用非金屬材質的換熱器3和蒸發器4，其設備的耐 腐蝕性強，使用壽命長。在換熱器3的上部設有連通管道的乏氣回收裝置9， 使餘熱得到更充分的利用。
本實用新型的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統 是這樣實現的。
來自酸洗槽的鹽酸廢酸液，首先進入廢酸儲液罐1中，通過輸送泵和流 量控制裝置計量給預熱器2上料，上料流量通過流量計前後閥門的開口度
大小來調節，料液經預熱器2預熱後，進入由三相惰性球蒸發器4和換熱 器3組成的一個自然循環蒸發系統，蒸汽熱源8的蒸汽進入蒸發器4，料液 在該蒸發系統中被循環加熱。當料液達到一定的蒸發溫度後，水和HC1的 共沸物會從蒸發器4上部的氣液分離裝置中蒸出，這些含有大量熱能的酸 汽進入預熱器2，對進入預熱器2的原料酸液進行預熱的同時，其自身又被 冷卻成氣液混合物，然後再進入冷凝器10中被冷卻成液體一稀鹽酸，最後 流到稀鹽酸儲罐ll中，再進入酸槽12。由於在蒸發器4的上部設有與換熱 器3連通的餘熱蒸汽管道，在換熱器3的上部設有連通管道的乏氣回收裝 置9，使多餘蒸汽得到更充分的利用。
在蒸出水和HC1氣體的同時，來自預熱器2預熱後新的料液不斷補充進 所述的循環蒸發系統中，被蒸發器4濃縮的料液下沉經管道進入冷卻結晶 釜5之中，經冷卻結晶釜5進一步降溫冷卻以至產生氯化亞鐵結晶體 (FeCL2*4H20),降溫到設定溫度後，放至過濾離lM^離器6中實現氯化亞 鐵結晶體與母液的分離，經離心甩幹的氯化亞鐵結晶體7可直接包裝成商 品出售。離心分離出的少量母液通過管道被收集到廢酸儲液罐1中(也可 作為高濃度液體氯化亞鐵產品直接出售)，與酸洗廢液混合後再經防腐輸 送泵打到預熱器2進料口中，被加熱後進入下一個循環處理流程，如此周 而復始。在回收FeCl2結晶體的同時回收了稀鹽酸，使廢酸得到處理，整個 系統可做到無外排放，基本上實現零汙染。
鹽酸酸洗廢液在加熱蒸發濃縮過程中溫度較高，鹽酸腐蝕性很強，採 用耐高溫和換熱係數較高的非金屬材質的換熱器3和蒸發器4，使設備腐蝕 程度大為降低，有效地延長了設備的使用壽命，降低了酸洗廢液處理過程 設備運行維修費用。
為防止鹽酸酸洗廢液在蒸發濃縮到一定程度後容易結晶堵塞換熱管、 影響傳熱效果、造成設備損壞、導致系統工藝不穩定的事故發生，採用內
加熱三相惰性球蒸發器，引入了惰性球介質。由於惰性球的上下運動將剛 結晶到管壁、罐壁上的晶體被及時衝刷掉，不會形成結晶體附著在管壁、 罐壁的可能。此外在工藝布置上採取加熱器與蒸發器上高下低的錯落布置， 酸洗廢液在重度差和溫度差的雙重作用及惰性球運動衝刷帶動下，物料在 蒸發濃縮中得到強制循環，根本上杜絕了物料在加熱器管壁中結晶和堵塞 蒸發室設備的可能性，使工藝、設備運行穩定。延長了蒸發系統設備壽命， 降低了設備維修費用。
回收的再生鹽酸純度高，經配酸後可直接用於酸洗工序，再生鹽酸利 用的工藝由於氯化亞鐵不易揮發，蒸發系統蒸出的氯化氫和水蒸汽經非金
屬材質的換熱器、冷凝器冷凝而成的10 15%的稀鹽酸，基本不含氯化亞鐵， 因而純度較高，經配酸後返回生產線使用不會對酸洗工藝產生任何不利影 響。
副產品氯化亞鐵晶體採用編織袋包裝，便於長距離運輸，可直接使用 作為電鍍的原料、印染的媒染劑、陶瓷的著色劑等，也可經深加工生產三 氯化鐵、聚合氯化鐵等高效水處理藥劑以及鐵系顏料、鐵氧體等高附加值 化工產品。
回收的熱再生鹽酸經適當配酸後直接回到酸洗槽中，省卻了大量換酸 時的升溫加熱。蒸發系統蒸發出的氯化氫和水蒸汽，被引入預熱器中預熱 原料，節省了原料預熱的能耗，縮短了蒸發的時間，使熱能的利用率得到 提高。此外再生鹽酸的利用和副產氯化亞鐵出售的價值可折抵處理成本， 使該處理系統能保持較低的運行成本。
權利要求1、一種從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統，其特徵是該系統結構包括有廢酸儲液罐(1)，該罐(1)通過管道經輸送泵、流量控制裝置依次連通有預熱器(2)、換熱器(3)、蒸發器(4)、冷卻結晶釜(5)、過濾離心分離器(6)，在換熱器(3)與蒸發器(4)之間設有往復連通管道，形成一個廢液循環蒸發系統；與蒸發器(4)連接的還有向蒸發器(4)提供蒸汽的蒸汽熱源(8)，在蒸發器(4)上設有與換熱器(3)連通的餘熱蒸汽管道，蒸發器(4)與預熱器(2)之間設有連通管道，使蒸發出的氣體通過預熱器(2)、冷凝器(10)後被冷凝成稀鹽酸進入稀鹽酸儲罐(11)；在過濾離心分離器(6)的底端與廢酸儲液罐(1)之間設有連通管道。
2、 根據權利要求1所述的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸 的處理系統，其特徵是所述蒸發器(4)為三相惰性球蒸發器。
3、 根據權利要求1所述的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸 的處理系統，其特徵是所述換熱器(3)和蒸發器(4)的位置設置為換 熱器(3)在上，蒸發器(4)在下的錯落位置。
4、 根據權利要求1所述的從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸 的處理系統，其特徵是在換熱器(3)的上部設有連通管道的乏氣回收 裝置(9)。
專利摘要本實用新型提供一種從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統，該系統包括有廢酸儲液罐，該罐通過管道經輸送泵、流量控制裝置依次連通有預熱器、換熱器、蒸發器、冷卻結晶釜、過濾離心分離器。在換熱器與蒸發器之間設有往復連通管道；與蒸發器連接的有向蒸發器提供熱源的蒸汽和經換熱器連通的乏汽回收裝置，蒸發器與預熱器之間還設有連通管道，使蒸發出的氣體通過預熱器、冷凝器冷凝為稀鹽酸進入儲罐。蒸發後的濃縮液經冷卻結晶、分離得到氯化亞鐵晶體，可深加工生產三氯化鐵、聚合氯化鐵等高效水處理藥劑。該處理系統在回收氯化亞鐵晶體的同時也使廢酸中的鹽酸得到回收，具有工藝設備數量少、操作簡便、節能降耗、運行成本低的特點。
文檔編號C01B7/01GK201010528SQ200720095400
公開日2008年1月23日 申請日期2007年3月6日 優先權日2007年3月6日
發明者張秀媛, 王富芝, 王富鑫, 王柳洋, 王貴斌, 範培偉 申請人:天津市聚鑫源水處理技術開發有限公司