本發(fā)明創(chuàng)造屬于廢酸處理設備領域，尤其是涉及一種三效蒸發(fā)廢酸處理系統(tǒng)。

背景技術：

鋼鐵工業(yè)、金屬制品業(yè)在生產(chǎn)過程中需要清除鋼材表面氧化鐵皮而使用鹽酸進行酸洗，酸洗過程中會產(chǎn)生大量的廢酸液，鹽酸酸洗廢液的成分主要是：游離酸、氯化亞鐵和水。其含量隨酸洗工藝、操作溫度、鋼材材質(zhì)、規(guī)格不同而異，一般含氯化亞鐵：20—26％，游離酸：5—8％，其余為水。

我國此類廢液排放量驚人，一般生產(chǎn)每噸鋼材可產(chǎn)生酸洗廢液約55—72kg。目前鋼鐵工業(yè)已成為用水大戶，同時也是廢液產(chǎn)生大戶。據(jù)有關部門統(tǒng)計，僅重點鋼鐵企業(yè)每年排放的廢水量就有30多億立方。對于這類廢液的處理，目前主要采用兩種方法：一是酸堿中和法，二是鹽酸再生法。

鹽酸再生法均采用加熱蒸發(fā)、噴霧燃燒的方式，目前國內(nèi)的鹽酸再生裝置都是引進的，其工藝是對廢酸液進行直接加熱回收鹽酸和氧化鐵，少數(shù)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)采用魯奇法和魯特納法。該處理工藝一次性投資大、運行維護費用高、設備損壞嚴重，一般中小企業(yè)難以承受。因此，國內(nèi)的中小企業(yè)大都采用石灰中和法，使廢酸液中和后達標排放。但此法需消耗大量的石灰，并產(chǎn)生大量的含水率99％的泥渣需干化處理。該方法處理設施投資和處理成本也都較高，且廢酸液中的有用資源未能回收利用。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種三效蒸發(fā)廢酸處理系統(tǒng)，以提出一種新型處理廢酸的系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種三效蒸發(fā)廢酸處理系統(tǒng)，包括用于儲存原料的高位罐，高位罐的出口與一級預熱器的液體進口通過管路連通，一級預熱器的液體出口與二級預熱器的液體進口通過管路連通，二級預熱器的液體出口與三級預熱器的液體進口通過管路連通，三級預熱器的液體出口與三效蒸發(fā)器通過管路連通，三效蒸發(fā)器與二效蒸發(fā)器連通，二效蒸發(fā)器與一效蒸發(fā)器連通，三效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器、一效蒸發(fā)器三者串聯(lián)，一效蒸發(fā)器的出液口與冷卻反應釜相連，冷卻反應釜與固液分離裝置連接；

三效蒸發(fā)器包括上下錯落布置的三效氣液分離器和三效加熱器，三效氣液分離器在上，三效加熱器在下，二效蒸發(fā)器包括上下錯落布置的二效氣液分離器和二效加熱器，二效氣液分離器在上，二效加熱器在下，一效蒸發(fā)器包括上下錯落布置的一效氣液分離器和一效加熱器，一效氣液分離器在上，一效加熱器在下；

一級預熱器的氣體出口與冷凝器的氣體入口相連，冷凝器的氣體出口與真空泵相連，真空泵保持整個系統(tǒng)的負壓狀態(tài)。

進一步的，三級預熱器的液體出口與三效氣液分離器的液體出口相連，三效氣液分離器的液體出口與三效加熱器的液體進口相連，三效氣液分離器的液體出口還通過閥門和二效進料泵與二效氣液分離器的液體進口相連，二效氣液分離器的液體出口與二效加熱器的液體進口相連，二效氣液分離器的液體出口還通過閥門和一效進料泵與一效氣液分離器的液體進口相連，一效氣液分離器的液體出口與一效加熱器的液體進口相連，一效氣液分離器的液體出口還通過閥門與冷卻反應釜相連；

一效加熱器的氣體出口與一效氣液分離器的氣體進口相連，一效氣液分離器的氣體出口通過管路與二效加熱器的氣體進口相連，二效加熱器的氣體出口與二效氣液分離器的氣體進口相連，二效氣液分離器的氣體出口與三效加熱器的氣體進口相連，三效加熱器的氣體出口與三效氣液分離器的氣體進口相連，三效氣液分離器的氣體出口與一級預熱器的氣體進口相連，三效加熱器、二效加熱器、一效加熱器還分別與第三稀鹽酸緩沖罐、第二稀鹽酸緩沖罐、蒸汽緩沖罐連接，第三稀鹽酸緩沖罐的氣體出口與冷凝器的氣體進口相連，冷凝器的鹽酸液體出口和第三稀鹽酸緩沖罐的液體出口分別與第一稀酸罐相連，第二稀鹽酸緩沖罐的氣體出口與三效加熱器的氣體進口相連，第二稀鹽酸緩沖罐的稀鹽酸流經(jīng)過二級預熱器后進入第二稀酸罐，外購蒸汽依次流經(jīng)蒸汽緩沖罐、一效加熱器、三級預熱器。

進一步的，第一稀酸罐、第二稀酸罐分別與氣體吸收塔相連，氣體吸收塔與風機相連，風機與排氣筒相連。

進一步的，二效進料泵和一效進料泵分別通過閥門與備用泵連接。

進一步的，冷卻反應釜的數(shù)量為四個，四個冷卻反應釜并聯(lián)設置。

進一步的，所述固液分離裝置包括履帶機，冷卻反應釜與履帶機連接，履帶機與真空罐連接，真空罐與第二真空泵連接，履帶機分離出的液體進入母液池，母液池與原料池相連。

進一步的，第二真空泵與氣體吸收塔相連，氣體吸收塔與風機相連，風機與排氣筒相連。

進一步的，真空泵、冷卻反應釜分別與氣體吸收塔相連，氣體吸收塔與風機相連，風機與排氣筒相連。

進一步的，高位罐與原料儲罐相連，原料儲罐與原料池相連，原料儲罐的數(shù)量為兩個，兩個并聯(lián)設置的原料儲罐一備一用。

進一步的，真空泵的數(shù)量為兩個，兩個真空泵一備一用。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種三效蒸發(fā)廢酸處理系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明創(chuàng)造采取加熱器與蒸發(fā)器上高下低的錯落布置，廢酸物料在重力差和熱力差的雙重作用及系統(tǒng)真空條件下，物料因加熱而上竄、蒸發(fā)室內(nèi)的相對冷物料下降的強烈循環(huán)，液體物料速度可達1.5m/s以上，物料在這種高速激烈運動狀態(tài)下,基本上杜絕了物料在加熱器中結晶和堵塞蒸發(fā)室設備的可能性，使工藝、設備運行穩(wěn)定；

(2)本發(fā)明創(chuàng)造蒸發(fā)效率高、能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)、操作簡單、處理過程不需添加其他材料、設備防腐耐用、運行費用低；

(3)鹽酸廢液常壓下蒸發(fā)溫度較高，腐蝕性很強，設備維修量大、壽命短，是廢酸液處理運行費用高的主要原因，本發(fā)明創(chuàng)造采用間接加熱負壓蒸發(fā)濃縮工藝技術，可以使物料沸點大大降低，設備腐蝕程度大為降低，能有效地延長設備的使用壽命，降低處理運行費用，由于工作溫度降低，使得設備在選取材質(zhì)方面有很多有利條件和廣泛可能性，以降低投資，處理過程負壓操作，氯化氫氣體外泄減少，操作環(huán)境大為改善；

(4)本發(fā)明創(chuàng)造所需設備數(shù)量少，投資較低，且操作簡單易行，很適合采用鹽酸酸洗的中、小型冷軋帶鋼企業(yè)使用。

附圖說明

構成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的氣體排放系統(tǒng)的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的原理圖。

附圖標記說明：

1-原料池；2-原料儲罐；3-高位罐；4-冷凝器；5-一級預熱器；6-二級預熱器；7-三級預熱器；8-三效氣液分離器；9-三效加熱器；10-第三稀鹽酸緩沖罐；11-二效氣液分離器；12-二效加熱器；13-第二稀鹽酸緩沖罐；14-一效氣液分離器；15-一效加熱器；16-蒸汽緩沖罐；17-真空泵；18-冷卻反應釜；19-二效進料泵；20-備用泵；21-一效進料泵；22-第二真空泵；23-真空罐；24-履帶機；25-母液池；26-第一稀酸罐；27-第二稀酸罐；28-吸收塔；29-風機；30-排氣筒。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造。

如圖1至3所示，一種三效蒸發(fā)廢酸處理系統(tǒng)，包括原料池1，原料池1通過進料泵與原料儲罐2連接，原料儲罐2的數(shù)量為兩個，兩個并聯(lián)設置的原料儲罐2一備一用。原料儲罐2與高位罐3相連。高位罐3的出口與一級預熱器5的液體進口通過管路連通，一級預熱器5的液體出口與二級預熱器6的液體進口通過管路連通，二級預熱器6的液體出口與三級預熱器7的液體進口通過管路連通，三級預熱器7的液體出口與三效蒸發(fā)器通過管路連通。三效蒸發(fā)器與二效蒸發(fā)器連通，二效蒸發(fā)器與一效蒸發(fā)器連通，三效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器、一效蒸發(fā)器三者串聯(lián)，一效蒸發(fā)器的出液口與冷卻反應釜18相連，冷卻反應釜18與固液分離裝置連接。

三效蒸發(fā)器包括上、下錯落布置的三效氣液分離器8和三效加熱器9，三效氣液分離器8在上，三效加熱器9在下，二效蒸發(fā)器包括上、下錯落布置的二效氣液分離器11和二效加熱器12，二效氣液分離器11在上，二效加熱器12在下，一效蒸發(fā)器包括上、下錯落布置的一效氣液分離器14和一效加熱器15，一效氣液分離器14在上，一效加熱器15在下。一級預熱器5的氣體出口與冷凝器4的氣體入口相連，冷凝器4的氣體出口與真空泵17相連，真空泵17保持整個系統(tǒng)的負壓狀態(tài)。真空泵17設置兩個，一備一用。

三級預熱器7的液體出口與三效氣液分離器8的液體出口相連，三效氣液分離器8的液體出口與三效加熱器9的液體進口相連，三效氣液分離器8的液體出口還通過閥門和二效進料泵19與二效氣液分離器11的液體進口相連。二效氣液分離器11的液體出口與二效加熱器12的液體進口相連，二效氣液分離器11的液體出口還通過閥門和一效進料泵21與一效氣液分離器14的液體進口相連。一效氣液分離器14的液體出口與一效加熱器15的液體進口相連，一效氣液分離器14的液體出口還通過閥門與冷卻反應釜18相連。

一效加熱器15的氣體出口與一效氣液分離器14的氣體進口相連，一效氣液分離器14的氣體出口通過管路與二效加熱器12的氣體進口相連，二效加熱器12的氣體出口與二效氣液分離器11的氣體進口相連。二效氣液分離器11的氣體出口與三效加熱器9的氣體進口相連，三效加熱器9的氣體出口與三效氣液分離器8的氣體進口相連。三效氣液分離器8的氣體出口與一級預熱器5的氣體進口相連。三效加熱器9、二效加熱器12、一效加熱器15還分別與第三稀鹽酸緩沖罐10、第二稀鹽酸緩沖罐13、蒸汽緩沖罐16連接，第三稀鹽酸緩沖罐10的氣體出口與冷凝器4的氣體進口相連，冷凝器4的鹽酸液體出口和第三稀鹽酸緩沖罐10的液體出口分別與第一稀酸罐26相連。第二稀鹽酸緩沖罐13的氣體出口與三效加熱器9的氣體進口相連，第二稀鹽酸緩沖罐13的稀鹽酸流經(jīng)過二級預熱器6后進入第二稀酸罐27，外購蒸汽依次流經(jīng)蒸汽緩沖罐16、一效加熱器15、三級預熱器7后排出。

固液分離裝置包括履帶機24，冷卻反應釜18與履帶機24連接，履帶機24與真空罐23連接，真空罐23與第二真空泵22連接，履帶機24分離出的液體進入母液池25進行回收再利用，母液池25與原料池1相連。真空泵17、第二真空泵22、冷卻反應釜18、第一稀酸罐26、第二稀酸罐27分別與氣體吸收塔28相連，氣體吸收塔28與風機29相連，風機29與排氣筒30相連。二效進料泵19和一效進料泵21分別通過閥門與備用泵20連接，實現(xiàn)兩用一備。冷卻反應釜18的數(shù)量為四個，四個并聯(lián)設置。使用時，先打開一個冷卻反應釜18，灌滿之后打開第二個冷卻反應釜18，前一個進行冷卻，依次循環(huán)使用。

本發(fā)明創(chuàng)造的工作原理：

根據(jù)氯化氫易于揮發(fā)和易溶于水的特性及氯化亞鐵在鹽酸溶液中溶解度的規(guī)律，采用蒸汽間接加熱、負壓蒸發(fā)濃縮工藝，蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝器4冷凝成為稀鹽酸，返回酸洗車間再次使用；廢酸液經(jīng)蒸發(fā)濃縮使氯化亞鐵達到一定濃度后，冷卻濃縮液使氯化亞鐵以結晶的形式析出，再經(jīng)分離獲取氯化亞鐵的晶體。該技術處理廢酸液，可回收90％以上的鹽酸，使fe2+基本以fecl2固體形式析出；蒸汽消耗量≤0.40t/(t廢液)。

廢酸液采用負壓外循環(huán)三效蒸發(fā)濃縮的方法將稀酸蒸出并冷凝回收。在負壓條件下，蒸發(fā)溫度低，對設備管道的材質(zhì)腐蝕降低，能夠保證連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。采用外循環(huán)加熱是因為fecl2在蒸發(fā)過程中容易結晶析出，極易堵塞設備，使蒸發(fā)器不能正常生產(chǎn)。采用外加熱式蒸發(fā)器，在布置上采取加熱器與蒸發(fā)器上高下低的錯落布置，廢酸物料在重力差和熱力差的雙重作用及系統(tǒng)真空條件下，物料因加熱而上竄、蒸發(fā)室內(nèi)的相對冷物料下降的強烈循環(huán)，液體物料速度可達1.5m/s以上。物料在這種高速激烈運動狀態(tài)下,基本上杜絕了物料在加熱器中結晶和堵塞蒸發(fā)室設備的可能性，使工藝、設備運行穩(wěn)定。

原料依次經(jīng)過一級預熱器5、二級預熱器6、三級預熱器7后先進入三效氣液分離器8，達到一定的容量后，進入三效蒸發(fā)器，從二效氣液分離器11出來的二次酸蒸汽給三效蒸發(fā)器加熱。在三效氣液分離器8內(nèi)進行汽液分離，蒸發(fā)出的水蒸汽和hcl氣體給一級預熱器5進行加熱后，經(jīng)過冷凝器4回收成為稀鹽酸進入第一稀酸罐26。經(jīng)初步濃縮的廢酸再通過二效進料泵19到二效氣液分離器11與二效蒸發(fā)器，二效蒸發(fā)器通過一效氣液分離器14內(nèi)出來的二次酸蒸汽加熱，在二效氣液分離器11內(nèi)進行二次蒸發(fā)，蒸發(fā)出的水蒸汽和hcl氣體經(jīng)過三效蒸發(fā)器冷凝回收成為稀鹽酸進入第一稀酸罐26。經(jīng)二次濃縮的廢酸再通過一效進料泵21到一效氣液分離器14與一效蒸發(fā)器，一效蒸發(fā)器通過外購蒸汽加熱，在一效氣液分離器14內(nèi)進行三次蒸發(fā)，蒸發(fā)出的水蒸汽和hcl氣體經(jīng)過二效蒸發(fā)器冷凝回收成為稀鹽酸進入第一稀酸罐26，再通過酸泵排出，可以與新酸混合一起使用。由于真空泵17使得整個系統(tǒng)處于真空狀態(tài)，可以避免物料粘附到加熱管的內(nèi)壁上。廢液經(jīng)蒸發(fā)達到過飽和后，直接進入冷卻反應釜18，在冷卻反應釜18內(nèi)冷卻結晶，結晶完成后進入履帶機24進行固液分離，分離出氯化亞鐵晶體，包裝后儲存銷售。

濃縮液的氯化氫含量較高，防止氯化氫在冷卻反應釜18內(nèi)揮發(fā)，造成環(huán)境的污染，故在冷卻反應釜18加裝真空罐23和第二真空泵22，并設置冷凝器4對氣體加以冷卻后回收進母液池25。

本系統(tǒng)采用真空外循環(huán)三效蒸發(fā)，一是降低蒸發(fā)溫度；二是提高蒸發(fā)速度；三是降低能耗；四是降低物料的結垢，保證蒸發(fā)器的正常運行。

由于氯化亞鐵不易揮發(fā)，本發(fā)明創(chuàng)造回收蒸發(fā)出的氯化氫和水蒸汽經(jīng)冷凝器4冷凝而成的稀鹽酸，基本不含氯化亞鐵，因而純度很高，可返回酸洗線與新酸配比后再次利用。結晶析出的氯化亞鐵晶體可直接出售，也可再進行深加工出售。結晶析出的氯化亞鐵晶體的主要用途：(1)生產(chǎn)高效凈水劑三氯化鐵、聚合氯化鐵的基本原料；(2)直接用于污水處理，在印染、電鍍、皮革廢水處理中有著廣泛應用；(3)制作鐵鹽、無機氧化鐵系顏料的基礎原材料；(4)有機染料工業(yè)的催化劑、紡織行業(yè)的媒染劑；大理石、花崗巖、瑪瑙著色劑；(5)用于冶金、電鍍、化學鍍等工業(yè)方面；電子行業(yè)制備高純度磁性材料。

本發(fā)明創(chuàng)造不但用于廢鹽酸的回收處理，而且可用于稀硫酸、磷酸、電鍍廢液的濃縮處理。裝置中的設備、管線、閥門等均采用特殊的防腐材料與技術，因此，設備使用壽命長，無泄漏，布置緊湊，占地面積少。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。