阅读说明：本技术 一种用于废硫酸的浓缩方法 (Concentration method for waste sulfuric acid ) 是由 黄中桂 袁晓林 朱礼华 陈军 孔德明 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于废硫酸的浓缩方法,基于一套浓缩装置,包括有换热式过滤釜、卧式换热器、涂布式结晶釜、循环精馏塔和换热式膜浓缩釜,所述涂布式结晶釜、循环精馏塔和换热式膜浓缩釜上均连接有双重冷凝器；浓缩方法包括有：1).过滤；2).加热；3).结晶；4).精馏；5).浓缩；本发明的废硫酸的浓缩方法采用两个循环：换热-过滤-结晶循环,将废硫酸中的各种盐类含量降低,完全过滤不溶杂质；结晶-精馏循环,将溶液中的盐类含量降至最低,精馏出废硫酸溶液中的各种有机物杂质,最终得到高纯度、高浓度的硫酸溶液；便于硫酸的再次套用,可显著提高硫酸的利用效率,降低生产成本而提高经济效益,符合企业的利益,满足市场的需求。(The invention relates to a concentration method for waste sulfuric acid, which is based on a set of concentration device and comprises a heat exchange type filtering kettle, a horizontal heat exchanger, a coating type crystallization kettle, a circulating rectification tower and a heat exchange type membrane concentration kettle, wherein double condensers are connected to the coating type crystallization kettle, the circulating rectification tower and the heat exchange type membrane concentration kettle; the concentration method comprises the following steps: 1) filtering; 2) heating; 3) crystallizing; 4) rectifying; 5) concentrating; the concentration method of the waste sulfuric acid adopts two cycles: heat exchange-filtration-crystallization circulation is carried out, the content of various salts in the waste sulfuric acid is reduced, and insoluble impurities are completely filtered; crystallization-rectification circulation, namely, reducing the salt content in the solution to the minimum, rectifying various organic impurities in the waste sulfuric acid solution to finally obtain a high-purity and high-concentration sulfuric acid solution; the method is convenient for reuse of the sulfuric acid, can obviously improve the utilization efficiency of the sulfuric acid, reduces the production cost to improve the economic benefit, accords with the benefits of enterprises, and meets the market demand.)

一种用于废硫酸的浓缩方法

技术领域

本发明涉及废酸浓缩技术领域，更确切的说是涉及一种用于废硫酸的浓缩方法。

背景技术

硫酸作为化工产品已经被广泛应用于多个行业生产用，比如化工、石油等生产过程中会产生大量的稀硫酸。为了避免稀硫酸对环境的污染，一般采用石灰或者其他碱性溶液进行中和，但这样不仅造成石灰或者其他碱性溶液的消耗，而且造成硫酸资源的浪费，废硫酸的浓缩不仅有助于降低石灰等物质的耗费，而且能够达到硫酸的回收再利用，有助于增加经济成本，构建资源节约型社会。

目前，生产中稀硫酸的提浓处理主要有以下方法：加热环境下对水分进行高温蒸发洗脱，或者加热的过程中减压浓缩。但是由于硫酸具有较强的腐蚀性，容易腐蚀浓缩设备，高温条件下，浓缩设备的耗损率进一步增加，将增加浓缩设备的维护管理费用。另外，不同的工业废液中除了含有需要回收的稀硫酸，还含有其他废物，比如硫酸法烷基化油生产过程中，异链烷烃与烯烃在强酸催化作用下生成烷基化油，反应只有不仅废液中含有废硫酸，而且还含有少量的未反应完全的异链烷烃、烯烃和为完全分离掉的烷基化油等物质。工厂酸洗的废硫酸液中还有可能存在Fe 3+、Ni+及Cr 3+等金属离子，有的还会存在氯气或者其他一些悬浮物。如果将该废液直接用于加热提浓，只能达到浓缩硫酸效果，无法达到增加硫酸纯度的效果。

综上，现有技术存在的问题是，加热提浓硫酸的过程中，设备耗损率较高，且无法提高硫酸的纯度。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种废硫酸的浓缩方法，旨在从废硫酸中回收高纯度、高浓度的硫酸溶液，降级损耗率，提高经济效益，避免环境污染。

本发明使通过如下技术方案来实现的：

一种用于废硫酸的浓缩方法，所述浓缩方法基于一套浓缩装置，所述浓缩装置包括有换热式过滤釜、卧式换热器、涂布式结晶釜、循环精馏塔和换热式膜浓缩釜，所述涂布式结晶釜、循环精馏塔和换热式膜浓缩釜上均连接有双重冷凝器；

所述废硫酸的浓缩方法包括有以下步骤：

1).过滤：先将废硫酸通入到换热式过滤釜中，控制釜内过滤压力为0.15～0.55Mpa，换热式过滤釜中通入冷媒控制过滤时的温度为0～15℃，且废硫酸溶液的浓度越高，釜内温度越低；

2).加热：将过滤后的溶液输送至卧式换热器中，与热媒进行热交换，控制废硫酸溶液的温度90～100℃，对废硫酸溶液进行预加热；

3).结晶：将预加热后的废硫酸溶液输送至涂布式结晶釜中，对涂布式结晶釜进行缓慢抽真空，并控制釜内温度为100～150℃防止出现爆沸，控制釜底溶液流出体积与流入体积的比为1:3～5，顶部蒸汽使用双重冷凝器进行冷凝；

将结晶后的溶液再次转入到换热式过滤釜进行细过滤，直至无结晶晶体产生，将溶液转入到循环精馏塔中；

4).精馏：控制循环精馏塔中的塔底温度为200～300℃，对蒸馏出的蒸汽使用双重冷凝器进行冷凝，控制回流比为2～3；精馏后塔底溶液再次转入到涂布式结晶釜中进行结晶处理，直至循环精馏塔顶部无蒸汽流出，塔底溶液输送至换热式膜浓缩釜；

5).浓缩：换热式膜浓缩釜中填装有陶瓷纳滤渗透膜，控制换热式膜浓缩釜的温度不超过60℃，对硫酸溶液进行浓缩，得到高浓度的硫酸溶液。

作为优选的技术方案，所述换热式过滤釜中包括有双层的活性炭过滤层和夹在活性炭过滤层之间的分子筛过滤层。

作为优选的技术方案，所述涂布式结晶釜的两端设置有结晶过滤层，结晶过滤层与分子筛过滤层采用相同的材质。

作为优选的技术方案，所述涂布式结晶釜中设置有多层堆叠的涂布结晶器，涂布结晶器上设置有多个用于漏液的漏液孔。

作为优选的技术方案，所述循环精馏塔中填装有传质填料，传质填料至少为2种不同填料的混合物。

作为优选的技术方案，所述换热式过滤釜、卧式换热器和涂布式结晶釜组成一个换热-过滤-结晶循环。

作为优选的技术方案，所述涂布式结晶釜和循环精馏塔组成一个结晶-精馏循环。

本发明的有益效果：本发明的废硫酸的浓缩方法采用两个循环：一个换热-过滤-结晶循环，将废硫酸中的各种盐类含量降低，完全过滤不溶杂质，且进一步浓缩硫酸溶液的浓度；一个结晶-精馏循环，将溶液中的盐类含量降至最低，精馏出废硫酸溶液中的各种有机物杂质，进一步地提高硫酸溶液的纯度，减少其中的杂质含量，最终得到高纯度、高浓度的硫酸溶液，便于硫酸的再次套用，可显著提高硫酸的利用效率，降低生产成本而提高经济效益，符合企业的利益，满足市场的需求。

附图说明

图1是本发明用于废硫酸的浓缩装置整体结构示意图。

图2是本发明用于废硫酸的浓缩装置的漏液孔结构示意图。

图中：1、换热式过滤釜；2、卧式换热器；3、涂布式结晶釜；4、循环精馏塔；5、换热式膜浓缩釜；6、双重冷凝器；7、活性炭过滤层；8、分子筛过滤层；9、结晶过滤层；10、涂布结晶器；11、传质填料；12、漏液孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-2所示，一种用于废硫酸的浓缩方法，浓缩方法基于一套浓缩装置，浓缩装置包括有换热式过滤釜1、卧式换热器2、涂布式结晶釜3、循环精馏塔4和换热式膜浓缩釜5，涂布式结晶釜3、循环精馏塔4和换热式膜浓缩釜5上均连接有双重冷凝器6；

废硫酸的浓缩方法包括有以下步骤：

1).过滤：先将废硫酸通入到换热式过滤釜1中，控制釜内过滤压力为0.15Mpa，换热式过滤釜1中通入冷媒控制过滤时的温度为0℃，且废硫酸溶液的浓度越高，釜内温度越低；

2).加热：将过滤后的溶液输送至卧式换热器2中，与热媒进行热交换，控制废硫酸溶液的温度90℃，对废硫酸溶液进行预加热；

3).结晶：将预加热后的废硫酸溶液输送至涂布式结晶釜3中，对涂布式结晶釜3进行缓慢抽真空，并控制釜内温度为150℃防止出现爆沸，控制釜底溶液流出体积与流入体积的比为1:3，顶部蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝；

将结晶后的溶液再次转入到换热式过滤釜1进行细过滤，直至无结晶晶体产生，将溶液转入到循环精馏塔4中；

4).精馏：控制循环精馏塔4中的塔底温度为300℃，对蒸馏出的蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝，控制回流比为2；精馏后塔底溶液再次转入到涂布式结晶釜3中进行结晶处理，直至循环精馏塔4顶部无蒸汽流出，塔底溶液输送至换热式膜浓缩釜5；

5).浓缩：换热式膜浓缩釜5中填装有陶瓷纳滤渗透膜，控制换热式膜浓缩釜5的温度为60℃，对硫酸溶液进行浓缩，得到高浓度的硫酸溶液。

更进一步地，换热式过滤釜1中包括有双层的活性炭过滤层7和夹在活性炭过滤层7之间的分子筛过滤层8。

更进一步地，涂布式结晶釜3的两端设置有结晶过滤层9，结晶过滤层9与分子筛过滤层8采用相同的材质。

更进一步地，涂布式结晶釜3中设置有多层堆叠的涂布结晶器10，涂布结晶器10上设置有多个用于漏液的漏液孔12。

更进一步地，循环精馏塔4中填装有传质填料11，传质填料11至少为2种不同填料的混合物。

更进一步地，换热式过滤釜1、卧式换热器2和涂布式结晶釜3组成一个换热-过滤-结晶循环。

更进一步地，涂布式结晶釜3和循环精馏塔4组成一个结晶-精馏循环。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：

一种用于废硫酸的浓缩方法，废硫酸的浓缩方法包括有以下步骤：

1).过滤：先将废硫酸通入到换热式过滤釜1中，控制釜内过滤压力为0.55Mpa，换热式过滤釜1中通入冷媒控制过滤时的温度为15℃，且废硫酸溶液的浓度越高，釜内温度越低；

2).加热：将过滤后的溶液输送至卧式换热器2中，与热媒进行热交换，控制废硫酸溶液的温度95℃，对废硫酸溶液进行预加热；

3).结晶：将预加热后的废硫酸溶液输送至涂布式结晶釜3中，对涂布式结晶釜3进行缓慢抽真空，并控制釜内温度为100℃防止出现爆沸，控制釜底溶液流出体积与流入体积的比为1:5，顶部蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝；

将结晶后的溶液再次转入到换热式过滤釜1进行细过滤，直至无结晶晶体产生，将溶液转入到循环精馏塔4中；

4).精馏：控制循环精馏塔4中的塔底温度为200℃，对蒸馏出的蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝，控制回流比为3；精馏后塔底溶液再次转入到涂布式结晶釜3中进行结晶处理，直至循环精馏塔4顶部无蒸汽流出，塔底溶液输送至换热式膜浓缩釜5；

5).浓缩：换热式膜浓缩釜5中填装有陶瓷纳滤渗透膜，控制换热式膜浓缩釜5的温度为50℃，对硫酸溶液进行浓缩，得到高浓度的硫酸溶液。

实施例3

本实施例与实施例1、2的不同之处在于：

一种用于废硫酸的浓缩方法，废硫酸的浓缩方法包括有以下步骤：

1).过滤：先将废硫酸通入到换热式过滤釜1中，控制釜内过滤压力为0.35Mpa，换热式过滤釜1中通入冷媒控制过滤时的温度为10℃，且废硫酸溶液的浓度越高，釜内温度越低；

2).加热：将过滤后的溶液输送至卧式换热器2中，与热媒进行热交换，控制废硫酸溶液的温度90℃，对废硫酸溶液进行预加热；

3).结晶：将预加热后的废硫酸溶液输送至涂布式结晶釜3中，对涂布式结晶釜3进行缓慢抽真空，并控制釜内温度为120℃防止出现爆沸，控制釜底溶液流出体积与流入体积的比为1:4，顶部蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝；

将结晶后的溶液再次转入到换热式过滤釜1进行细过滤，直至无结晶晶体产生，将溶液转入到循环精馏塔4中；

4).精馏：控制循环精馏塔4中的塔底温度为250℃，对蒸馏出的蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝，控制回流比为3；精馏后塔底溶液再次转入到涂布式结晶釜3中进行结晶处理，直至循环精馏塔4顶部无蒸汽流出，塔底溶液输送至换热式膜浓缩釜5；

5).浓缩：换热式膜浓缩釜5中填装有陶瓷纳滤渗透膜，控制换热式膜浓缩釜5的温度为40℃，对硫酸溶液进行浓缩，得到高浓度的硫酸溶液。

实施例4

本实施例与实施例1、2、3的不同之处在于：

一种用于废硫酸的浓缩方法，废硫酸的浓缩方法包括有以下步骤：

1).过滤：先将废硫酸通入到换热式过滤釜1中，控制釜内过滤压力为0.4Mpa，换热式过滤釜1中通入冷媒控制过滤时的温度为5℃，且废硫酸溶液的浓度越高，釜内温度越低；

2).加热：将过滤后的溶液输送至卧式换热器2中，与热媒进行热交换，控制废硫酸溶液的温度100℃，对废硫酸溶液进行预加热；

3).结晶：将预加热后的废硫酸溶液输送至涂布式结晶釜3中，对涂布式结晶釜3进行缓慢抽真空，并控制釜内温度为130℃防止出现爆沸，控制釜底溶液流出体积与流入体积的比为1:4，顶部蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝；

将结晶后的溶液再次转入到换热式过滤釜1进行细过滤，直至无结晶晶体产生，将溶液转入到循环精馏塔4中；

4).精馏：控制循环精馏塔4中的塔底温度为280℃，对蒸馏出的蒸汽使用双重冷凝器6进行冷凝，控制回流比为3；精馏后塔底溶液再次转入到涂布式结晶釜3中进行结晶处理，直至循环精馏塔4顶部无蒸汽流出，塔底溶液输送至换热式膜浓缩釜5；

5).浓缩：换热式膜浓缩釜5中填装有陶瓷纳滤渗透膜，控制换热式膜浓缩釜5的温度不超过60℃，对硫酸溶液进行浓缩，得到高浓度的硫酸溶液。

在本发明中，本发明的废硫酸的浓缩方法采用两个循环：一个换热-过滤-结晶循环，将废硫酸中的各种盐类含量降低，完全过滤不溶杂质，且进一步浓缩硫酸溶液的浓度；一个结晶-精馏循环，将溶液中的盐类含量降至最低，精馏出废硫酸溶液中的各种有机物杂质，进一步地提高硫酸溶液的纯度，减少其中的杂质含量，最终得到高纯度、高浓度的硫酸溶液，便于硫酸的再次套用，可显著提高硫酸的利用效率，降低生产成本而提高经济效益，符合企业的利益，满足市场的需求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。