专利名称：一种稀硫酸浓缩方法及系统的制作方法
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石克酸。这些稀石克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。
稀硫酸浓縮的方法主要有两种， 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 器加热稀石克酸进行浓缩，如US5，228，885，揭露了一种在减压条件下， 用换热器加热稀石克酸进行浓缩的方法和"&备。总之，目前稀石危酸的浓 缩都是通过间接加热的方法来实现的。由于高温的石克酸特别是高温的 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碌u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
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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，将稀石克酸中的水蒸发，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好u酸沸点并
通入一效蒸发器进行循环利用。
所述稀疏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 - 70(TC。 本发明提供的稀石克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，大大筒化了浓缩 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。
图1为本发明硫酸浓缩系统第一实施例之结构示意6图2为本发明硫酸浓缩系统第二实施例之结构示意图。
具体实施例方式
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。
如图1所示，为本发明稀石克酸浓缩系统的第一实施例，该稀碌^酸 浓缩系统包括锅炉1，在所述锅炉内将水加热成温度高于稀硫酸沸 点的水蒸汽；蒸发器2，所述蒸发器内容纳稀硫酸；输入管路3，所迷 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41，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。
图2为本发明稀石危酸浓缩系统的第二实施例，与第一实施例不同 的是，所述蒸发器包括互相连通的一效蒸发器21、 二效蒸发器22及 三效蒸发器23，所述输入管路3连接所述锅炉和所述一效蒸发器，所 述第一输出管路41连接所述三效蒸发器23和所述锅炉1。
所述三效蒸发器还设有第二输出管路42,连接需要热源的设备5, 从所述三效蒸发器排出来的蒸汽通过第二输出管路42向需要热源的 设备供热5。下面详述用所述稀為乾酸浓缩系统对稀碌u酸浓缩的方法，分别如下 参照图1,在所述锅炉1中，加入水；4巴25%的稀硫酸装入陶瓷蒸 发器2中；加热锅炉内的水为400。C接近常压(表压lOKPa)的过热 水蒸汽；过热水蒸汽通过所述输入管路3直接通入所述陶瓷蒸发器2 中的稀硫酸内，将热量传给稀硫酸内的水，使稀硫酸内的水在常压条 件下进行蒸发，低温水蒸气通过第一输出管路41返回锅炉进行循环利 用，或经过第二输出管路42，为其他需要热源的设备5提供热源或排 出，经过一段时间后，稀石克酸中的水分部分^皮蒸发掉，得到50%的碌u
酸o
参照图2,在所述锅炉1中，加入水；4巴25%的稀石危酸装入所述一 效蒸发器21， 二效蒸发器22，三效蒸发器23中；加热锅炉内的水为 700。C接近常压(表压lOKPa)的过热水蒸汽；过热水蒸汽通过所述输 入管路3直接通入所述一效蒸发器21中的稀硫酸内，将热量传给稀硫 酸内的水，使稀硫酸内的水在常压条件下进行蒸发；从一效蒸发器21 输出的低温水蒸气通过所述输入管路3直接通入所述二效蒸发器22 中的稀硫酸内，将热量传给稀硫酸内的水，使稀硫酸内的水在常压条 件下进行蒸发；从二效蒸发器22输出的低温水蒸气通过所述输入管路 3直接通入所述三效蒸发器23中的稀硫酸内，将热量传给稀硫酸内的 水，使稀硫酸内的水在常压条件下进行蒸发；从三效蒸发器23输出的 低温水蒸气通过第一输出管路41返回锅炉进行循环利用，或经过第二 输出管路42，为其他需要热源的设备5提供热源或排出，经过一段时 间后，稀硫酸中的水分部分被蒸发掉，在 一 效蒸发器中得到浓度为75%
的錄u酸。综上，本发明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。
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。
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。
由于最终排出的水蒸汽仍然含有少量的硫酸蒸汽，为了不对设备 造成腐蚀，这两路蒸汽需要通过生石灰或熟石灰，把其中的硫酸蒸汽 吸收掉。特别是，从稀硫酸中蒸发出来的水蒸汽回收用作其它工艺过 程的热源，或返回蒸发器循环利用，从而使稀硫酸的提浓成为一个能 耗接近为零的工艺，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。
由于采用多效蒸发系统，可以降低高温水蒸汽的耗量，而且可以 降低最终从蒸发器中排出来的水蒸汽中硫酸蒸汽的含量。
所述蒸发器在常压条件下进行水分的蒸发。蒸发器本身应该采用 具备耐高温浓硫酸腐蚀性能的材料制备，如陶瓷，石墨等，对蒸发器 质材的要求较高，如再增加耐压性能，将会增加蒸发器的设备投资成 本。所述温度高于稀硫酸沸点的水蒸汽优选接近常压的过热水蒸汽。 蒸发器是在常压条件下工作，过热水蒸汽只要能克服沿程阻力即可， 即压力比常压稍高或者说接近常压。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实 施范围，故凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效 变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。
权利要求
1. 一种稀硫酸浓缩方法，其特征在于，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。
2. 如权利要求1所述的稀硫酸浓缩方法，其特征在于，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，所迷水蒸 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。
3. 如权利要求2所述的稀硫酸浓缩方法，其特征在于，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。
4. 如权利要求1所述的稀硫酸浓缩方法，其特征在于，所述稀硫 酸蒸发浓缩是在常压条件下进行。
5. 如权利要求1所述的稀硫酸浓缩方法，其特征在于，所述水蒸 汽是接近常压的过热水蒸汽，温度大致为400 ~ 700°C。
6. —种稀硫酸浓缩系统，其特征在于，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。
7. 如权利要求6所述的稀硫酸浓缩系统，其特征在于，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。
8. 如权利要求9所述的稀硫酸浓缩系统，其特征在于，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。
全文摘要
本发明提供了一种稀硫酸浓缩方法及系统，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的方法，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，从而使稀硫酸的浓缩成为一个能耗接近为零的工艺过程，也就是说，本发明使稀硫酸的浓缩成为一个能源基本免费的过程。
文档编号C01B17/88GK101475147SQ20091003693
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者陈培豪 申请人:陈培豪