[发明专利]一种废硫酸浓缩回收设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种废硫酸浓缩回收设备，是一种回转式蒸发器，类似于回转窑，将PVC生产中用于干燥氯化氢气体的稀硫酸或者将矿业生产中用于洗矿的废硫酸浓缩回收的设备。

背景技术

在化学工业生产过程中，有很多领域要用到硫酸，比如在生产PVC过程中，大量的氯化氢气体都需要干燥，目前干燥这些氯化氢气体主要用的都是浓硫酸，这些浓硫酸在吸水后就变成稀硫酸，含量在50％－90％之间，这些稀硫酸一般厂家都没有自己处理，而是出售给需要稀硫酸的厂家或者排放。在锰矿、铜矿等矿产的开采中涉及到的洗矿过程中，需要把铜矿中的铁、锌等物质洗掉以纯化矿品，在这个过程中，也会产生大量的50％含量的废硫酸，这些硫酸中含有大量的硫酸铁盐，一般的厂矿企业都会将这些废酸排放到地下矿坑中，这在一定程度上造成环境的污染和资源的浪费。

由于硫酸价格便宜，大多数时期仅400元/吨，同时硫酸的沸点高达338℃，腐蚀性极强，回收这些废酸往往比较困难，同时回收的费用往往超过了硫酸本身的价值，因此，发明一种合理且经济的方式回收硫酸成为一个有价值的课题。

多年来，我国大多数生产厂商使用传统的间歇法铸铁大锅浓缩稀酸的方法，该设备具有建造容易、成本低、实用。但存在工人劳动强度大、操作环境恶劣、热效率低、能耗高、污染严重等问题，且装置不能实现连续化，最终体现在回收的成本高昂。 

日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合，将废硫酸中H₂SO₄的质量分数从10%～40%浓缩到95%，其工艺可分为3段，前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩，后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩，在每一段中H₂SO₄质量分数渐次升高，分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体，温度为150～220℃，可将有机物转变为不溶性物质，然后过滤除去，该工艺以2t/h的规模进行中试，5年时间运转良好。该工艺适应能力很强，可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理。该工艺使用高温热载体来加热，而能源必须经过2次热传递，对于硫酸这种极其廉价的产品能耗无形中提高了，其设备也比较复杂，使这种工艺只能在不太计较成本的时候才能使用，在中国其成本很难过关。 

国内的科学家发明了另一种方法称为汽液分离型非挥发性溶液浓缩法(简称WCG法)。WCG法的原理和工艺如下：将废稀硫酸由储槽用耐酸泵打入循环浓缩塔浓缩，然后经换热器加热后进入造雾器和扩散器强迫雾化并进一步强迫汽化，分离后的气体经高度除雾后进入气体净化器，净化后排放。分离后的酸液再度回到循环浓缩塔，经反复循环浓缩蒸馏，达到浓度要求后，用泵打入浓硫酸储罐。浓硫酸可作为生产原料再利用。WCG法浓缩装置主要由换热器、循环浓缩塔和引风机组成。换热器材质为石墨，浓缩塔材质为复合聚丙烯，泵及引风机均为耐酸设备。该法与高温浓缩法相比，蒸发温度低(50～60℃)，蒸汽消耗量少，费用低(浓缩每吨稀硫酸耗电和蒸汽的费用约为30～60元)。上海染化五厂生产分散深蓝H-GL产生的稀硫酸(H2SO4质量分数为20%)，上海染化八厂、武汉染料厂、济宁染料厂生产染料中间体产生的稀硫酸，采用WCG法浓缩，都取得了明显的效果。用WCG法浓缩稀硫酸应注意以下几点： (1)在浓缩过程中若有固体物析出，会影响传热效果和废酸的分离；(2)该装置非密闭，废酸中若有挥发性物质，会影响工作环境；(3)装置的主体材料为复合聚丙烯，工作温度受主体材料的限制，不能超过80℃；(4)该法仅适用于H2SO4质量分数小于60%的稀硫酸。

抚顺石化公司开发了烷基化废硫酸经高温裂解生产硫酸处理工艺，已应用于生产实践多年。经过多次技术改造，已使废酸处理由配烧硫磺等变为单纯以废硫酸为原料，生产高浓度硫酸，返回烷基化装置循环使用，不仅使资源得到了循环利用，而且解决了环境污染的问题，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。该工艺需要将硫酸烧到约1000℃，能耗也是比较高的。

综合各种方法的优缺点，本发明所提供了一种设备适用于含量在40％以上的废硫酸的浓缩回收问题，且设备结构简单，控制简单。针对废酸中的固体颗粒和挥发性物质也可以很好的处理，小到数百吨，大到上万吨的废酸都有经济适用的装置可以使用。

发明内容

该设备是一个长圆型的金属筒体外加附属的支持和旋转驱动结构，在筒体内部加入了内构件避免反混和强化换热，在设备的两端加入了实用的进出料装置以利于连续进出液体物料和维持真空。