一種蓄電池廢酸的資源化處理方法與流程
2023-05-03 21:57:47 1
本發明屬於廢酸處理
技術領域：
，尤其涉及一種蓄電池廢酸的資源化處理方法。
背景技術：
：硫酸作為一種重要的工業原料，可用於製造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等，也廣泛應用於淨化石油、金屬冶煉以及染料等工業中。因為用處的不同，也使得硫酸的品質分為多種等級，其中用量最大的是工業硫酸和蓄電池酸。傳統的工藝對於廢酸的處理主要採用酸鹼中和方式，此方法不僅成本巨大，硫酸資源沒有得到再利用，同時會產生大量的廢渣，由於含有重金屬，這些廢渣被列入危廢行列，在環保要求越來越嚴格的今天，酸鹼中和工藝已經不再適合用於廢酸的處理。近幾年，廢酸資源化濃縮工藝技術為處理廢酸開闢了一個新領域，且越來越受到企業的關注。相比於傳統的處理工藝，廢酸的資源化回收利用不僅創造了經濟效益，同時也有效的解決了酸鹼中和工藝中帶來的危廢渣排放的問題。然而在解決了資源化的問題後隨之而來的是濃縮的能耗過大的問題，酸的濃縮伴隨的是蒸汽的消耗，如果不降低蒸汽的消耗，在工業硫酸產能過剩的今天，其工藝價值也大打折扣，為此出現了一些可節約能耗的濃縮工藝，包括多效酸濃縮工藝和熱風濃縮工藝。但即使如此，當前的工藝水平蒸發掉一噸水其蒸汽消耗依舊達到0.5-0.8t蒸汽，如果採用熱風濃縮工藝，則要利用電能給氣體加熱，雖然蒸汽消耗減少，但會大幅增加系統的電耗。在耗費了較多能源的情況下，資源化得到的硫酸也僅僅是工業硫酸級別的較濃稀酸，對於企業而言用處不大，外售也無出路，非常尷尬。當前我國的工業硫酸因為大量的冶煉煙氣制酸系統使得其產能處於過剩狀況，銷售價格約為200元/t，且存在銷售困難的問題，而同樣用量很大、價格是工業硫酸3-4倍的蓄電池酸卻出現緊缺狀況。這一方面由於汽車行業的快速發展，另一方面也與蓄電池用酸的品質要求較高，基本沒有回收再利用有關。而在蓄電池硫酸的使用中，其濃度受溫度，荷電態，使用期限等因素的影響，酸濃度會出現變化，同時酸中金屬離子含量亦會增加，最終不能使用；同時在回收的過程中因為蓄電池的破碎、清洗等原因，會使蓄電池酸進一步稀釋，同時也摻雜有一些固體雜質進入，這些都給蓄電池酸的回收利用帶來了困難，這就導致使用後的蓄電池酸成為通常被認為廢酸，很少回收利用情況；又由於蓄電池硫酸回收過程中需要消耗大量的能耗，使得企業對蓄電池廢酸的回收基本上無真正利用起來，難以實現蓄電池酸的回收。因此，研究一種蓄電池廢酸的資源化方法，以低成本的價格回收的蓄電池廢酸並可再次作為蓄電池用酸，具有巨大的經濟價值。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是，克服以上
背景技術：
中提到的不足和缺陷，提供一種能耗低的蓄電池廢酸的資源化處理方法。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種蓄電池廢酸的資源化處理方法，工藝流程圖如圖1所示，包括以下步驟：(1)向蓄電池廢酸中通入h2s氣體進行混合併淨化，淨化完成後固液分離，得到濾渣和濾液；此過程為蓄電池廢酸的淨化過程，主要用於除去蓄電池廢酸中固體雜質(主要由蓄拆解過程中混入)和重金屬(主要包括鉛、銅、鎘、砷等重金屬)，這些重金屬來自蓄電池使用過程中極板的溶解，含量超出了蓄電池酸的標準；硫化氫氣體與蓄電池廢酸混合併進行反應，使得蓄電池廢酸中的鉛、銅、鎘、砷等金屬離子與硫化氫氣體快速反應，生成沉澱，進而可以除去；同時採用h2s氣體進行除雜不僅可以除去重金屬，而且還不會引入二次雜質；(2)將所述濾液通入絕熱蒸發提濃塔中，使濾液和高溫煙氣進行充分接觸，得到一次提濃硫酸；此過程為酸的絕熱蒸發提濃，由於蓄電池在拆解過程中混入了不同濃度的酸，同時清洗極板等也會使酸進一步稀釋，因此需要進行提濃後才能再次應用於蓄電池酸中；使高溫煙氣與稀酸(即所述濾液)充分接觸，通過氣液換熱的方式使稀酸中水汽化，達到提濃的效果，成為一次提濃硫酸；同時，高溫煙氣經過絕熱蒸發提濃塔後變成降溫後煙氣，可送至煙囪外排；本工段管道閥門等採用材質為鋼襯四氟材質。上述的資源化處理方法，優選的，還包括多效逆流蒸發提濃步驟，其具體操作為：將所述一次提濃硫酸依次通入預熱蒸發器、二效蒸發器和一效蒸發器，完成多效蒸發，得到二次提濃硫酸。蒸發器(包括預熱蒸發器、二效蒸發器和一效蒸發器)核心設備殼體為搪玻璃容器或者碳化矽容器，可耐高溫、強腐蝕。一次提濃硫酸先經過預熱蒸發器後進入了二效蒸發器，然後再進入一效蒸發器，這種形式形成逆流。本工段管道閥門等採用材質為鋼襯四氟材質。上述的資源化處理方法，優選的，所述預熱蒸發器的熱源來自於二次提濃硫酸。上述的資源化處理方法，優選的，利用不低於150℃的蒸汽對一效蒸發器進行換熱蒸發；利用130-135℃的蒸汽對二效蒸發器進行換熱蒸發。上述的資源化處理方法，優選的，所述130-135℃的蒸汽為一效蒸發器產生的二次蒸汽。上述的資源化處理方法，優選的，所述步驟(2)中，高溫煙氣為高溫制酸尾氣，溫度為75℃。當前的制酸工藝中，制酸尾氣具有含水率幾乎為零、煙溫約為75℃，煙氣中除含有少量二氧化硫外不含其它空氣汙染物的特點；這樣的制酸尾氣氣量為10000nm3，煙溫從75℃降至45℃時，能使0.2m3水蒸發，而在當前的制酸系統中，這部分尾氣的熱能幾乎都被忽略，未加以利用。而本發明創新性地利用制酸尾氣作為熱源，可以使稀酸中的水分隨制酸尾氣帶走，從而達到稀酸的絕熱蒸發提濃目的。高溫制酸尾氣非常乾淨，沒有其他雜質，不會給酸帶來汙染，保證了濃縮後酸的品質可以再次用於蓄電池，蓄電池用酸的價格數倍於通常的工業硫酸。採用高溫制酸尾氣是算濃縮能耗降低核心，也是保證回收的酸品質滿足蓄電池用酸的基礎。上述的資源化處理方法，優選的，所述步驟(1)中，h2s氣體來自於硫化氫發生裝置；所述混合過程在管道混合器中進行；h2s氣體與蓄電池廢酸在管道混合器中混合之後產生的硫化氫尾氣返回至硫化氫發生裝置。上述的資源化處理方法，優選的，所述一次提濃硫酸在二效蒸發器進行換熱蒸發的過程中對二效蒸發器進抽真空處理或抽負壓處理。採用真空裝置控制二效蒸發器中的壓力，控制二效蒸發器的絕對壓力小於60kpa，保證二效蒸發器中的硫酸達到沸點，使水和硫酸分離，達到酸濃縮的目的。上述的資源化處理方法，優選的，所述步驟(1)中，固液分離的方式為通過過濾裝置進行過濾；所述過濾裝置為膜過濾器，材質為鋼襯塑，通過膜過濾器進行過濾後濾液中的固體含量滿足蓄電池酸標準。上述的資源化處理方法，優選的，所述絕熱蒸發提濃塔中採用的設備為文氏管或者動力波裝置，材質採用的是耐高溫玻璃鋼材質，能確保高溫煙氣和濾液進行氣液充分接觸，進行氣液傳熱，保證絕熱蒸發效果。與現有技術相比，本發明的優點在於：(1)本發明針對於蓄電池廢酸所提出的資源化工藝，能耗低，回收產物經濟效益高，實現了低成本地回收蓄電池廢酸，回收的蓄電池廢酸滿足蓄電池酸用酸標準。(2)本發明充分利用高溫制酸尾氣作為絕熱蒸發過程中的熱源，大大降低了能耗成本，同時絕熱蒸發後制酸尾氣中除溼度增加、煙溫下降外，其餘狀態不改變，可直接外排，並不會額外增加對環境的汙染。(3)本發明可以根據蓄電池廢酸濃度的要求可僅採用絕熱蒸發對稀酸進行提濃，也可將絕熱蒸發與多效蒸發相結合，根據實際需求進行工藝的靈活選擇。(4)本發明將絕熱蒸發提濃和多效逆流蒸發提濃工藝結合，由於絕熱蒸發提濃過程利用的是高溫煙氣將酸中的水分汽化實現酸中的水與硫酸分離，不需要消耗額外的蒸汽，充分做到了節能降耗，運行成本低廉的技術效果；多效逆流蒸發提濃過程中，預熱蒸發器的熱源來自於二次提濃硫酸，二效蒸發器的熱源來自於一效蒸發器產生的二次蒸汽，進一步充分起到節能降耗，運行成本低廉的效果。(5)本發明的工藝在電耗、蒸汽消耗及循環冷卻水消耗上都較小，具體如表1所示。表1不同酸資源化工藝蒸發一噸水能耗比較工藝熱風濃縮+多效濃縮多效濃縮本發明工藝電耗(度)25-3510-205-10循環水消耗(m3)12-2020-350-12蒸汽消耗(t)0.3-0.50.5-0.80-0.3附圖說明圖1是本發明的蓄電池廢酸資源化處理方法的工藝流程圖。圖2是本發明實施例1的蓄電池廢酸的資源化處理方法的流程圖。圖3是本發明實施例2的蓄電池廢酸的資源化處理方法的流程圖。圖4是本發明實施例2中多效蒸發系統中進行提濃的工藝流程圖。具體實施方式為了便於理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本文發明做更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體實施例。除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明的保護範圍。除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法製備得到。實施例1：本實施例中待處理的蓄電池廢酸處理量為2t/h，酸濃度為15％，其中含有少量重金屬和固體雜質；本實施例中採用的高溫制酸尾氣(75℃)氣量為50000nm3/h，要求處理後酸液中硫酸濃度達到34％，雜質含量符合蓄電池酸用酸標準；絕熱蒸發提濃塔中採用的設備為動力波裝置，材質採用的是耐高溫玻璃鋼材質。本實施例中絕熱蒸發後酸濃度理論計算：10000nm3煙氣絕熱蒸髮帶走的水份：0.23m3(煙氣降低至45℃時所帶走的水分)絕熱蒸發水分帶走水份：0.23*5＝1.15m3/h稀酸要求處理量：2t/h(酸濃度15％)絕熱蒸發後酸濃：根據上述計算結果，進行絕熱蒸發後酸濃可達到35.3％。本實施例的蓄電池廢酸的資源化處理方法，流程圖如圖2所示，具體工藝步驟如下：(1)將濃度為15％的蓄電池廢酸首先進入管道混合器中，然後與從硫化氫氣體發生裝置製備的硫化氫氣體混合，混合後多餘的氣體(硫化氫尾氣)回到硫化氫氣體發生裝置，混合過程中硫化氫氣體與蓄電池廢酸中的鉛、銅、鎘、砷等金屬離子快速反應，生成沉澱；將混合完成後的物料通過過濾裝置(膜過濾器)進行過濾，得到濾渣和濾液；濾渣為蓄電池廢酸中的固體雜質和重金屬，予以除去；(2)將步驟(1)後所得的濾液進入絕熱蒸發提濃塔中與高溫煙氣進行充分接觸進行絕熱蒸發，高溫制酸尾氣溫度由75℃降至45℃後送至煙囪排放，此時，從絕熱蒸發提濃塔中出來的酸濃度達到34％(此處酸濃度與理論值35.3％接近，這是由於熱量的損失，在實際生產中不可能完全達到理論值)，可送至蓄電池酸使用工段使用。本實施例整個過程能耗如表2所示。表2蓄電池廢酸資源化能耗表項目名稱單位時間能耗蒸發1t水能耗電耗6.26度/h7度/t水循環水消耗0m3/h0m3/t水蒸汽消耗0t/h0t/t水實施例2：本實施例待處理的蓄電池廢酸處理量為2t/h，酸濃度為15％，含有少量重金屬和固體雜質；本實施例中採用的高溫制酸尾氣(75℃)氣量為50000nm3/h，要求處理後酸濃達到55％，雜質含量符合蓄電池酸用酸標準；絕熱蒸發提濃塔中採用的設備為文氏管，材質採用的是耐高溫玻璃鋼材質。本實施例中絕熱蒸發後酸濃度理論計算：10000nm3煙氣絕熱蒸髮帶走的水份：0.18m3(煙氣降低至55℃時所帶走的水分)絕熱蒸發水分帶走水份：0.18*5＝0.9m3/h稀酸要求設計處理量：2t/h(按酸濃度15％計算)絕熱蒸發後酸濃：根據上述計算結果，進行絕熱蒸發後酸濃可達到27.3％。本實施例的蓄電池廢酸的資源化處理方法，流程圖如圖3所示，具體工藝步驟如下：(1)將酸濃度為15％的蓄電池廢酸首先進入管道混合器中，與從硫化氫氣體發生裝置製備的硫化氫氣體混合，混合後多餘的氣體(硫化氫尾氣)回到硫化氫氣體發生裝置，混合過程中硫化氫氣體與蓄電池廢酸中的鉛、銅、鎘、砷等金屬離子快速反應，生成沉澱；將混合完成後的物料通過過濾裝置(膜過濾器)進行過濾，得到濾渣和濾液；濾渣為蓄電池廢酸中的固體雜質和重金屬，予以除去；(2)將步驟(1)後所得的濾液進入絕熱蒸發提濃塔中與高溫煙氣進行充分接觸進行絕熱蒸發，高溫制酸尾氣溫度由75℃降至55℃後送至煙囪排放，此時，從蒸發提濃塔中出來的酸濃度達到26％(此處酸濃度與理論值27.3％接近，這是由於熱量的損失，在實際生產中不可能完全達到理論值)；(3)將步驟(2)得到的26％的酸進入多效蒸發系統中進一步提濃，至硫酸濃度達到55％後送至蓄電池酸使用工段使用；其中，在多效蒸發系統中進行提濃的工藝見圖4所示；具體步驟為：將26％稀酸進入預熱蒸發器進行預熱，預熱所需熱源由提濃後55％高溫硫酸提供；然後將預熱後的稀硫酸送入二效蒸發器進行換熱蒸發，熱源為來自一效蒸發產生的二次蒸汽(約135℃)，通過二效加熱蒸發後，稀酸酸濃由26％提升至33％，二次蒸汽冷凝水降溫外排；經過二效蒸發提濃的稀酸送至一效蒸發器進行換熱蒸發(在二效蒸發器進行換熱蒸發的過程中對二效蒸發器進行抽負壓處理，絕對壓力＜60kpa)，加熱源為一次蒸汽(約150℃)，經過一效加熱蒸發後，稀酸酸濃由33％提升至55％，降溫後輸送至稀酸儲罐進行儲罐備用；一次蒸汽冷凝水回供熱系統再利用。整個過程能耗如表3所示。表3蓄電池廢酸資源化能耗表項目名稱單位時間能耗蒸發1t水能耗電耗12度/h8.25度/t水循環水消耗15m3/h10.3m3/t水蒸汽消耗0.38t/h0.26t/t水當前第1頁12