本發(fā)明公開一種低濃度廢鹽酸的增濃技術(shù)及裝置,屬于化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著金屬行業(yè)的不斷發(fā)展，鋼鐵的加工和表面處理引起了各國的廣泛關(guān)注。鹽酸作為一種廉價(jià)的腐蝕性強(qiáng)酸在冶金領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。15％～20％的稀鹽酸溶液在60～70℃下通入酸洗槽中可以除去金屬表面的氧化物，解決了鋼鐵在空氣或水中生銹的難題。所以近半個(gè)世紀(jì)以來，鹽酸一直作為酸洗過程中酸液的最佳選擇。除了鋼鐵行業(yè)以外，鹽酸在化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域也具有極其重要的作用，例如有機(jī)合成、衣物漂染和鹽酸類藥物等。
近年來，由于消費(fèi)需求的不斷增加，在工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)產(chǎn)生大量含有雜質(zhì)的低濃度廢酸，極大的限制了鹽酸的回收再利用。工業(yè)上為了避免帶來環(huán)境污染，經(jīng)常利用大量的石灰石和廢鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)，當(dāng)酸度達(dá)標(biāo)后才進(jìn)行排放。這樣做不僅造成了資源浪費(fèi)，而且處理費(fèi)用較高，甚至?xí)矶挝廴镜蕊L(fēng)險(xiǎn)。所以，長期以來處理鹽酸廢液一直是科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。
目前，國內(nèi)外應(yīng)用比較成熟的稀鹽酸的濃縮工藝主要有常規(guī)解吸法、變壓精餾法、萃取精餾法、膜分離法等工藝方法。但是這些方法都各有優(yōu)缺點(diǎn)，往往在實(shí)際應(yīng)用中受到各種限制。例如常規(guī)解吸法僅僅適用于質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于20.24％的鹽酸溶液的解吸操作,適用范圍比較窄。變壓精餾法雖然不需要加入其它物質(zhì)，便可達(dá)到提濃鹽酸的目的；但也同時(shí)要求塔設(shè)備對(duì)壓力和溫度都要有較好的耐受能力，耗能也相對(duì)比較高，在實(shí)際生產(chǎn)過程中達(dá)不到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。而硫酸萃取精餾法在操作控制過程中有一定的難度、硫酸的強(qiáng)腐蝕性也對(duì)裝置設(shè)備有較高的要求，這些都會(huì)限制該方法更廣泛的應(yīng)用。加鹽萃取精餾法應(yīng)用最多的鹽是cacl2，不過利用氯化鈣的加入雖然成本較低，但不僅會(huì)使設(shè)備容易結(jié)垢，操作溫度高，對(duì)設(shè)備要求有更高的限制。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)有加入氯化鎂溶液的研究方法，但都難以解決其廢液所帶來的環(huán)境污染問題。膜分離法適用于分離熱過敏物質(zhì)和難分離物質(zhì)，具有分離效果好、能耗較低、設(shè)備體積小、易于放大等優(yōu)點(diǎn)。不過還需進(jìn)一步研究其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，并且要考慮降低生產(chǎn)成本增大經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，目前各類稀鹽酸的濃縮工藝在控制經(jīng)濟(jì)成本、適用范圍、設(shè)備要求以及控制條件上都存在很多詬病。需要對(duì)稀鹽酸的濃縮工藝進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種低濃度廢鹽酸的增濃方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：
一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置，配液槽10通過管道依次與第一泵11，一級(jí)解析塔1，一級(jí)冷凝塔4和一級(jí)吸收塔7的下部連接，一級(jí)吸收塔7的下部通過管道依次與第五泵21、產(chǎn)品收集罐23連接，產(chǎn)品收集罐23分別通過管道與一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18、二級(jí)吸收塔8內(nèi)上部的第二噴淋頭19連接；一級(jí)解析塔1的下部連接有第一再沸器15；一級(jí)解析塔1的底部通過管道依次與第二泵12、二級(jí)解析塔2、二級(jí)冷凝塔5與二級(jí)吸收塔8的下部連接，二級(jí)吸收塔8的下部通過管道與第六泵22連接后再分別與一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18和二級(jí)吸收塔8內(nèi)上部的第二噴淋頭19連接；二級(jí)解析塔2的下部連接有第二再沸器16，二級(jí)解析塔2的底部通過管道依次與第三泵13、蒸發(fā)器3、蒸汽冷凝塔6和回收塔9的底部連接，回收塔9的頂部設(shè)置有放空閥24，回收塔9內(nèi)上部的設(shè)置有第三噴淋頭20，第三噴淋頭20與堿液管25連接；蒸發(fā)器3的下部連接有第三再沸器17，蒸發(fā)器3的底部通過管道與第四泵14連接后與配液槽10連接；冷卻水管26依次與一級(jí)冷凝塔4，二級(jí)冷凝塔5和蒸汽冷凝塔6連接；一級(jí)吸收塔7的頂部通過管道與二級(jí)吸收塔8的下部連接，二級(jí)吸收塔8的頂部通過管道與回收塔9的下部連接，回收塔9的下部設(shè)置有廢液排出管27，蒸汽冷凝塔6的底部設(shè)置有冷凝水出水管28。
一種低濃度廢鹽酸的增濃方法，包括如下步驟：
(1)使用上述一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置；
(2)配制質(zhì)量百分含量為25-33％的氯化鎂水溶液，放置至室溫，加入到配液槽10；
(3)將質(zhì)量濃度為5％-20％范圍內(nèi)的廢鹽酸水溶液分別加入到產(chǎn)品收集罐23和配液槽10中，調(diào)整配液槽10內(nèi)氯化鎂水溶液和廢鹽酸水溶液的體積比在0.8-1：1的范圍內(nèi)；
(4)將配液槽10中的混合液，經(jīng)第一泵11打入到一級(jí)解析塔1內(nèi)，升溫至105-120℃，解析平衡80-130min，一級(jí)解析塔1解析出的氯化氫氣體經(jīng)過一級(jí)冷凝塔4冷凝后從一級(jí)吸收塔7的下部進(jìn)入一級(jí)吸收塔7內(nèi)；一級(jí)冷凝塔4的冷卻水的溫度為5-20℃，調(diào)節(jié)產(chǎn)品收集罐23的流量，使一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18的流率為15-25ml/min，通過一級(jí)吸收塔7產(chǎn)生的鹽酸溶液，經(jīng)第五泵21打入產(chǎn)品收集罐23進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收和產(chǎn)品收集；經(jīng)一級(jí)解析塔1解吸后的鹽酸殘液，經(jīng)第二泵12打入二級(jí)解析塔2進(jìn)行進(jìn)一步解吸，解吸出的氯化氫氣體經(jīng)過二級(jí)冷凝塔5冷凝后與一級(jí)吸收塔7出來的尾氣一同從二級(jí)吸收塔8下部進(jìn)入，控制第二噴淋頭19的流率為15-25ml/min，通過二級(jí)吸收塔8所產(chǎn)生的低濃度鹽酸溶液，經(jīng)第六泵22分別打入第一噴淋頭18和第二噴淋頭19；經(jīng)二級(jí)解析塔2解吸后的鹽酸殘液，用第三泵13打入蒸發(fā)器3進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，將蒸發(fā)濃縮后的溶液經(jīng)第四泵14打入配液槽10中，蒸發(fā)器3產(chǎn)生的氯化氫和水蒸汽通過蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽從蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氫氣體和二級(jí)吸收塔8的尾氣一同進(jìn)入回收塔9，被第三噴淋頭20噴出的氫氧化鈉水溶液中和，中和后的液體從廢液排出管27排出，氣體從放空閥24排出。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明以氯化鎂作為解吸劑，并通過兩級(jí)解吸、兩級(jí)吸收、一級(jí)回收的方法進(jìn)行稀鹽酸增濃，其設(shè)備簡(jiǎn)單，回收率高，物料循環(huán)使用，廢鹽酸水溶液增濃后，實(shí)現(xiàn)廢鹽酸零排放，環(huán)保。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置，見圖1，配液槽10通過管道依次與第一泵11，一級(jí)解析塔1，一級(jí)冷凝塔4和一級(jí)吸收塔7的下部連接，一級(jí)吸收塔7的下部通過管道依次與第五泵21、產(chǎn)品收集罐23連接，產(chǎn)品收集罐23分別通過管道與一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18、二級(jí)吸收塔8內(nèi)上部的第二噴淋頭19連接；一級(jí)解析塔1的下部連接有第一再沸器15；一級(jí)解析塔1的底部通過管道依次與第二泵12、二級(jí)解析塔2、二級(jí)冷凝塔5與二級(jí)吸收塔8的下部連接，二級(jí)吸收塔8的下部通過管道與第六泵22連接后再分別與一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18和二級(jí)吸收塔8內(nèi)上部的第二噴淋頭19連接；二級(jí)解析塔2的下部連接有第二再沸器16，二級(jí)解析塔2的底部通過管道依次與第三泵13、蒸發(fā)器3、蒸汽冷凝塔6和回收塔9的底部連接，回收塔9的頂部設(shè)置有放空閥24，回收塔9內(nèi)上部的設(shè)置有第三噴淋頭20，第三噴淋頭20與堿液管25連接；蒸發(fā)器3的下部連接有第三再沸器17，蒸發(fā)器3的底部通過管道與第四泵14連接后與配液槽10連接；冷卻水管26依次與一級(jí)冷凝塔4，二級(jí)冷凝塔5和蒸汽冷凝塔6連接；一級(jí)吸收塔7的頂部通過管道與二級(jí)吸收塔8的下部連接，二級(jí)吸收塔8的頂部通過管道與回收塔9的下部連接，回收塔9的下部設(shè)置有廢液排出管27，蒸汽冷凝塔6的底部設(shè)置有冷凝水出水管28。
實(shí)施例1
一種低濃度廢鹽酸的增濃方法，包括如下步驟：
(1)使用一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置；
(2)配制質(zhì)量百分含量為30％的氯化鎂水溶液，放置至室溫，加入到配液槽10；
(3)將質(zhì)量濃度為5％-20％范圍內(nèi)的廢鹽酸水溶液分別加入到產(chǎn)品收集罐23和配液槽10中，調(diào)整配液槽10內(nèi)氯化鎂水溶液和廢鹽酸水溶液的體積比為1：1；
(4)將配液槽10中的混合液，經(jīng)第一泵11打入到一級(jí)解析塔1內(nèi)，升溫至110℃，解析平衡100min，由于同離子效應(yīng)的作用，使得氣相氯化氫分壓增大，從而改變了鹽酸-水組分之間的相對(duì)揮發(fā)度，增大了鹽酸-水體系的恒沸點(diǎn)，降低了溶液的飽和蒸氣壓，更有利于氯化氫氣體的解吸；一級(jí)解析塔1解析出的氯化氫氣體經(jīng)過一級(jí)冷凝塔4冷凝后從一級(jí)吸收塔7的下部進(jìn)入一級(jí)吸收塔7內(nèi)；一級(jí)冷凝塔4的冷卻水的溫度為5-20℃，調(diào)節(jié)產(chǎn)品收集罐23的流量，使一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18的流率為15-25ml/min，在一級(jí)吸收塔7塔頂以噴淋方式吸收，通過一級(jí)吸收塔7產(chǎn)生的鹽酸溶液，經(jīng)第五泵21打入產(chǎn)品收集罐23進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收和產(chǎn)品收集；經(jīng)一級(jí)解析塔1解吸后的鹽酸殘液，經(jīng)第二泵12打入二級(jí)解析塔2進(jìn)行進(jìn)一步解吸，解吸出的氯化氫氣體經(jīng)過二級(jí)冷凝塔5冷凝后與一級(jí)吸收塔7出來的尾氣一同從二級(jí)吸收塔8下部進(jìn)入，控制第二噴淋頭19的流率為15-25ml/min，在二級(jí)吸收塔8塔頂以噴淋方式吸收，通過二級(jí)吸收塔8所產(chǎn)生的低濃度鹽酸溶液，經(jīng)第六泵22分別打入第一噴淋頭18和第二噴淋頭19；經(jīng)二級(jí)解析塔2解吸后的鹽酸殘液，用第三泵13打入蒸發(fā)器3進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，將蒸發(fā)濃縮后的溶液經(jīng)第四泵14打入配液槽10中，蒸發(fā)器3產(chǎn)生的氯化氫和水蒸汽通過蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽從蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氫氣體和二級(jí)吸收塔8的尾氣一同進(jìn)入回收塔9，被第三噴淋頭20噴出的氫氧化鈉水溶液中和，中和后的液體從廢液排出管27排出，氣體從放空閥24排出。
實(shí)施例2
一種低濃度廢鹽酸的增濃方法，包括如下步驟：
(1)使用一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置；
(2)配制質(zhì)量百分含量為25％的氯化鎂水溶液，放置至室溫，加入到配液槽10；
(3)將質(zhì)量濃度為5％-20％范圍內(nèi)的廢鹽酸水溶液分別加入到產(chǎn)品收集罐23和配液槽10中，調(diào)整配液槽10內(nèi)氯化鎂水溶液和廢鹽酸水溶液的體積比為0.8：1；
(4)將配液槽10中的混合液，經(jīng)第一泵11打入到一級(jí)解析塔1內(nèi)，升溫至105℃，解析平衡130min，由于同離子效應(yīng)的作用，使得氣相氯化氫分壓增大，從而改變了鹽酸-水組分之間的相對(duì)揮發(fā)度，增大了鹽酸-水體系的恒沸點(diǎn)，降低了溶液的飽和蒸氣壓，更有利于氯化氫氣體的解吸；一級(jí)解析塔1解析出的氯化氫氣體經(jīng)過一級(jí)冷凝塔4冷凝后從一級(jí)吸收塔7的下部進(jìn)入一級(jí)吸收塔7內(nèi)；一級(jí)冷凝塔4的冷卻水的溫度為5-20℃，調(diào)節(jié)產(chǎn)品收集罐23的流量，使一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18的流率為15-25ml/min，在一級(jí)吸收塔7塔頂以噴淋方式吸收，通過一級(jí)吸收塔7產(chǎn)生的鹽酸溶液，經(jīng)第五泵21打入產(chǎn)品收集罐23進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收和產(chǎn)品收集；經(jīng)一級(jí)解析塔1解吸后的鹽酸殘液，經(jīng)第二泵12打入二級(jí)解析塔2進(jìn)行進(jìn)一步解吸，解吸出的氯化氫氣體經(jīng)過二級(jí)冷凝塔5冷凝后與一級(jí)吸收塔7出來的尾氣一同從二級(jí)吸收塔8下部進(jìn)入，控制第二噴淋頭19的流率為15-25ml/min，在二級(jí)吸收塔8塔頂以噴淋方式吸收，通過二級(jí)吸收塔8所產(chǎn)生的低濃度鹽酸溶液，經(jīng)第六泵22分別打入第一噴淋頭18和第二噴淋頭19；經(jīng)二級(jí)解析塔2解吸后的鹽酸殘液，用第三泵13打入蒸發(fā)器3進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，將蒸發(fā)濃縮后的溶液經(jīng)第四泵14打入配液槽10中，蒸發(fā)器3產(chǎn)生的氯化氫和水蒸汽通過蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽從蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氫氣體和二級(jí)吸收塔8的尾氣一同進(jìn)入回收塔9，被第三噴淋頭20噴出的氫氧化鈉水溶液中和，中和后的液體從廢液排出管27排出，氣體從放空閥24排出。
實(shí)施例3
一種低濃度廢鹽酸的增濃方法，包括如下步驟：
(1)使用一種低濃度廢鹽酸的增濃裝置；
(2)配制質(zhì)量百分含量為33％的氯化鎂水溶液，放置至室溫，加入到配液槽10；
(3)將質(zhì)量濃度為5％-20％范圍內(nèi)的廢鹽酸水溶液分別加入到產(chǎn)品收集罐23和配液槽10中，調(diào)整配液槽10內(nèi)氯化鎂水溶液和廢鹽酸水溶液的體積比為0.9：1；
(4)將配液槽10中的混合液，經(jīng)第一泵11打入到一級(jí)解析塔1內(nèi)，升溫至120℃，解析平衡80min，由于同離子效應(yīng)的作用，使得氣相氯化氫分壓增大，從而改變了鹽酸-水組分之間的相對(duì)揮發(fā)度，增大了鹽酸-水體系的恒沸點(diǎn)，降低了溶液的飽和蒸氣壓，更有利于氯化氫氣體的解吸；一級(jí)解析塔1解析出的氯化氫氣體經(jīng)過一級(jí)冷凝塔4冷凝后從一級(jí)吸收塔7的下部進(jìn)入一級(jí)吸收塔7內(nèi)；一級(jí)冷凝塔4的冷卻水的溫度為5-20℃，調(diào)節(jié)產(chǎn)品收集罐23的流量，使一級(jí)吸收塔7內(nèi)上部的第一噴淋頭18的流率為15-25ml/min，在一級(jí)吸收塔7塔頂以噴淋方式吸收，通過一級(jí)吸收塔7產(chǎn)生的鹽酸溶液，經(jīng)第五泵21打入產(chǎn)品收集罐23進(jìn)行循環(huán)噴淋吸收和產(chǎn)品收集；經(jīng)一級(jí)解析塔1解吸后的鹽酸殘液，經(jīng)第二泵12打入二級(jí)解析塔2進(jìn)行進(jìn)一步解吸，解吸出的氯化氫氣體經(jīng)過二級(jí)冷凝塔5冷凝后與一級(jí)吸收塔7出來的尾氣一同從二級(jí)吸收塔8下部進(jìn)入，控制第二噴淋頭19的流率為15-25ml/min，在二級(jí)吸收塔8塔頂以噴淋方式吸收，通過二級(jí)吸收塔8所產(chǎn)生的低濃度鹽酸溶液，經(jīng)第六泵22分別打入第一噴淋頭18和第二噴淋頭19；經(jīng)二級(jí)解析塔2解吸后的鹽酸殘液，用第三泵13打入蒸發(fā)器3進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，將蒸發(fā)濃縮后的溶液經(jīng)第四泵14打入配液槽10中，蒸發(fā)器3產(chǎn)生的氯化氫和水蒸汽通過蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽從蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氫氣體和二級(jí)吸收塔8的尾氣一同進(jìn)入回收塔9，被第三噴淋頭20噴出的氫氧化鈉水溶液中和，中和后的液體從廢液排出管27排出，氣體從放空閥24排出。