[发明专利]一种稀硫酸浓缩方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体地，涉及一种稀硫酸的浓缩方法及系统。

背景技术

硫酸在化工、钢铁等行业用途广泛。但是在大部分应用过程中，用过的硫酸成为含杂的稀硫酸。这些稀硫酸如不经过处理就排放到环境中，将会造成水体或土壤酸化，危害生态环境，大量浪费资源。过去常采用生成石膏或生产磷肥等方式处理稀硫酸，但随着化学工业的发展和环保的需要，这种处理方式已无法满足要求，取而代之的是将稀硫酸浓缩后，再循环利用，本方法因避免环境污染，节约资源等优异特性，受到人们推崇。

稀硫酸浓缩的方法主要有两种，一种是把稀硫酸置于蒸发器中，在常压条件下直接用燃料加热蒸发器或用换热器进行加热，如中国申请专利“硫酸法生产钛白粉过程中稀硫酸的浓缩除杂方法”(公开号为CN101214931A)中，常压下，采用加热石墨列管换热器构成的蒸汽浓缩系统来达到加热其中的硫酸的目的；另一种是在减压条件下用换热器加热稀硫酸进行浓缩，如US5,228,885，揭露了一种在减压条件下，用换热器加热稀硫酸进行浓缩的方法和设备。总之，目前稀硫酸的浓缩都是通过间接加热的方法来实现的。由于高温的硫酸特别是高温的浓硫酸具有强烈的腐蚀性，这对换热器的材质提出了极高的要求，需要价格昂贵的稀有金属如钽、锆以及特殊合金制作换热器；减压提浓过程中使用水环式真空泵，不仅造成了提浓的蒸汽无法回收利用，而且浪费大量的冷凝水；另外，间接加热还需要耐高温浓硫酸的循环泵，这些都提高了稀硫酸浓缩的成本，从而限制了废稀硫酸的回收利用。

发明内容

为了克服目前废稀硫酸浓缩过程中由于采用间接加热而造成的成本高的缺点，本发明提出了一种稀硫酸浓缩方法。

本发明的另一目的是提供一种稀硫酸浓缩系统。

为实现上述目的，本发明提供的稀硫酸浓缩方法包括以下步骤：

(1)将稀硫酸注入蒸发器中；

(2)向所述蒸发器中通入温度高于稀硫酸沸点的水蒸汽，使水蒸汽与稀硫酸直接接触进行热交换，将稀硫酸中的水蒸发，从而使稀硫酸浓缩。

所述蒸发器包括互相连通的一效蒸发器、二效蒸发器及三效蒸发器，所述水蒸汽首先通入一效蒸发器，从一效蒸发器排出来的蒸汽再通入二效蒸发器，从二效蒸发器排出来的蒸汽再通入三效蒸发器。

从所述三效蒸发器排出来的蒸汽分成两部分，一部分蒸汽作为热源供其他工艺使用，另一部分蒸汽再次加热到温度高于稀硫酸沸点并通入一效蒸发器进行循环利用。

所述稀硫酸蒸发浓缩是在常压条件下进行。

所述水蒸汽是接近常压的过热水蒸汽，温度大致为400～700℃。

本发明提供的稀硫酸浓缩系统包括：

锅炉，所述锅炉将水加热成温度高于稀硫酸沸点的水蒸汽；

蒸发器，所述蒸发器内容纳稀硫酸；

输入管路，所述输入管路连通所述锅炉和所述蒸发器，从所述锅炉出来的水蒸汽通过输入管路通入蒸发器，与稀硫酸直接接触；及

第一输出管路，所述第一输出管路连通所述蒸发器和所述锅炉，从所述蒸发器排出来的蒸汽通过第一输出管路再次进入锅炉循环利用。

较佳地，所述蒸发器包括互相连通的一效蒸发器、二效蒸发器及三效蒸发器，所述输入管路连接所述锅炉和所述一效蒸发器，所述第一输出管路连接所述三效蒸发器和所述锅炉。

所述三效蒸发器还设有第二输出管路，连接需要热源的设备，从

所述三效蒸发器排出来的蒸汽通过第二输出管路向需要热源的设备供热。

本发明由于采用稀硫酸与温度高于稀硫酸沸点的水蒸汽直接接触进行蒸发浓缩，热量交换直接、迅速，不仅省去了昂贵的热交换器，而且省去了水环式真空泵和耐高温浓硫酸的循环泵，大大简化了浓缩系统，降低了设备投资成本；另外从稀硫酸中蒸发出来的水蒸汽一部分回收用作其它工艺过程的热源，另一部分回蒸发器进行循环利用，从而使稀硫酸的提浓成为一个能耗接近为零的工艺过程，也就是说，本发明使稀硫酸的提浓成为一个能源基本免费的过程。

附图说明

图1为本发明硫酸浓缩系统第一实施例之结构示意图；

图2为本发明硫酸浓缩系统第二实施例之结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本原理是：在蒸发器中，稀硫酸与温度高于稀硫酸沸点的水蒸汽直接接触，高温水蒸汽直接把热量传送给稀硫酸中的水，使之成为水蒸气，并共同以较低温度的水蒸汽蒸发，与硫酸分离，从而达到稀硫酸浓缩的目的；最终从蒸发器中排出的温度较低的水蒸汽分成两部分，一部分作为热源供其他工艺使用，另一部分返回锅炉循环利用，进一步浓缩稀硫酸。