一种废酸浓缩回收装置的制作方法

1.本发明涉及化工废酸处理技术领域，具体而言，涉及一种废酸浓缩回收装置。


背景技术：

2.在阳极氧化废酸浓缩领域，通常利用石墨多效蒸发器对废酸进行蒸发浓缩，将水分从酸液中蒸发出来，浓缩后的再生酸则回收利用。多效蒸发器用于盐化工领域较为成熟，但在废酸浓缩工况中，由于废酸成份的复杂性和高腐蚀性使得石墨多效蒸发器难以常时间稳定运行。现有的废酸回收工艺主要存在以下问题：1、石墨多效蒸发设备过于笨重，而且零部件比较多，不利于拆卸和安装；2、多效蒸发的工作原理复杂，而且要随时观察管内的温度，耗费大量的人力；3、成本及运行能耗高；3、设备腐蚀严重；4、日常维护设备投资大、浓缩有限且对排放尾气造成影响。因此开发一种工艺简单、节约成本且能够降低能耗的废酸回收装置非常重要。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种废酸浓缩回收装置，其具有降低能耗、适用性强、维护简单、易损件少、工艺原理简单等优点。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例提供一种废酸浓缩回收装置，其包括蒸发塔、换热组件、再生酸罐和风机；上述蒸发塔包括蒸发塔本体、填料层、气液分离器和第一布水系统，上述填料层、上述气液分离器和上述第一布水系统依次自下而上设置于上述蒸发塔本体内；上述换热组件与上述第一布水系统相互连接；上述再生酸罐和风机分别与上述蒸发塔相互连接。
6.废酸进入蒸发塔下部，经过换热组件器进行预热和升温，然后通过塔顶部的连接管进入蒸发塔内，利用第一布水系统将废酸散布在填料层表面。空气利用风机鼓入蒸发塔塔下部，气体自然上升，流经填料层，与填料表面的废酸进行传热传质，部分水分汽化进入空气中，经气液分离器，废酸中的水分蒸发变少，直至废酸达到目标浓度。浓缩酸通过管道送至再生酸罐，实现废酸回收利用。
7.在本发明的一些实施例中，上述换热组件包括依次连接的介质循环泵、预热换热器和蒸汽换热器，上述介质循环泵连接于上述蒸发塔本体底部，上述蒸汽换热器与上述第一布水系统相互连接。
8.在本发明的一些实施例中，上述填料层设置有球形填料。
9.在本发明的一些实施例中，上述的一种废酸浓缩回收装置还包括相互连接的冷凝塔和冷凝回收组件，上述冷凝塔通过管道与上述蒸发塔相互连接。
10.在本发明的一些实施例中，上述冷凝塔包括冷凝塔本体和塔盘，上述塔盘设置于上述冷凝塔本体内。
11.在本发明的一些实施例中，上述塔盘数量为多个，多个上述塔盘分层均匀间隔设
置于上述冷凝塔本体内。在本发明的一些实施例中，上述冷凝塔还包括第二布水系统和第三布水系统，上述第二布水系统设置于上述冷凝塔本体内顶部，上述第三布水系统设置于上述冷凝塔本体内中部。
12.在本发明的一些实施例中，上述冷凝回收组件包括一次冷凝回收单元，上述一次冷凝回收单元包括相互连接的冷凝液循环泵和冷凝液冷却器，上述冷凝液循环泵连接于上述冷凝塔本体底部，上述冷凝液冷却器与上述第二布水系统相互连接，上述冷凝液循环泵、上述冷凝液冷却器与上述第二布水系统共同组成一次冷凝循环。
13.在本发明的一些实施例中，上述冷凝回收组件还包括二次冷凝回收单元，上述二次冷凝回收单元包括预热循环泵，上述预热循环泵分别与上述冷凝塔本体底部和上述预热换热器相互连接，上述预热换热器与上述第三布水系统相互连接，上述预热循环泵、上述预热换热器与上述第三布水系统共同组成二次冷凝循环。
14.在本发明的一些实施例中，上述冷凝液冷却器开设有冷却循环水进口和冷却循环水出口。
15.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
16.1、本发明提供的一种废酸浓缩回收装置在不沸腾状态下将废酸中的水分蒸发，而是利用水分子在不同温度下在空气中的饱和蒸汽压的差异作为传质动力来实现水分蒸发，可以控制在温度较低的条件下进行自发的蒸发，降低了能耗。
17.2、本发明提供的一种废酸浓缩回收装置由于运行温度低，相变界面无传热需求，分离设备的相变界面可以采用pph非金属材料而不需要使用传统蒸发技术中制作蒸发器采用各种金属材料，可以极大提高装置的适用性，特别是腐蚀性废酸的处理。
18.3、本发明提供的一种废酸浓缩回收装置的发动机设备仅采用风机和水泵，具有维护简单、易损件少的优点。
19.4、本发明提供的一种废酸浓缩回收装置采用空气作为水蒸气的提取介质，整个工艺蒸发和冷凝的过程都在常压下进行，不需要像使用负压或高压进行蒸发的传统蒸发器(多效蒸发器)那样使用高规格的密封材质和结构件，极大的提高系统的可靠性。
20.5、本发明提供的一种废酸浓缩回收装置不仅可以利用蒸汽作为热源，还可以用85℃以上废热作为热源，达到以节约能耗的目的。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明实施例1中一种废酸浓缩回收装置结构示意图；
23.图2为本发明实施例1中蒸发塔的结构示意图；
24.图3为本发明实施例1中冷凝塔的结构示意图；
25.图4为本发明实施例2中一种废酸浓缩回收装置结构示意图。
26.图标：100、蒸发塔；100a、蒸发塔a；100b、蒸发塔b；101、蒸发塔本体；102、填料层；103、气液分离器；104、第一布水系统；200、冷凝塔；200a、冷凝塔a；200b、冷凝塔b；201、冷凝
塔本体；202、塔盘；203、第二布水系统；204、第三布水系统；301、介质循环泵；301a、介质循环泵a；301b、介质循环泵b；302、预热换热器；303、蒸汽换热器；304、浓缩段浓液泵；401、预热循环泵；402、冷凝液循环泵；403、冷凝液冷却器；4031、冷却循环水入口；4032、冷却循环水出口；404、凝液泵；405、电控柜；500、风机；600、再生酸罐。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
32.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.实施例1
34.请参照图1-图3，本实施例提供一种废酸浓缩回收装置，其可以包括蒸发塔100、换热组件、再生酸罐600和风机500；蒸发塔100包括蒸发塔100本体、填料层102、气液分离器103和第一布水系统104，填料层102、气液分离器103和第一布水系统104依次自下而上设置于蒸发塔100本体内；换热组件与第一布水系统104相互连接；再生酸罐600和风机500分别与蒸发塔100相互连接。在使用时废酸进入蒸发塔100下部，经过换热组件器进行预热和升温，然后通过塔顶部的连接管进入蒸发塔100内，利用第一布水系统104将废酸散布在专用填料表面。空气利用风机500经过通风管路鼓入蒸发塔100下部，气体自下而上与蒸发塔100内部填料表面的废酸液体逆流接触进行传热传质，形成的温湿热空气从塔顶排出至蒸发塔100底部，与加热后的废酸逆流接触形成高温湿热饱和空气从蒸发塔100塔顶排出。部分水分汽化进入空气中，经气液分离器103，废酸中的水分蒸发变少，直至废酸达到目标浓度。浓
缩酸通过管道送至再生酸罐600，实现废酸回收利用。
35.在本实施例中，换热组件包括依次连接的介质循环泵301、预热换热器302和蒸汽换热器303，介质循环泵301连接于蒸发塔100本体底部，蒸汽换热器303与第一布水系统104相互连接。在使用时，阳极氧化废酸输送至蒸发塔100内，利用介质循环泵301将蒸发塔100塔底液体泵送至预热换热器302，预热换热器302利用冷凝塔200中冷凝液热量将废酸进行预热升温后流至蒸汽换热器303，利用蒸汽将废酸温度升至80～100℃，然后通过塔顶部的连接管进入蒸发塔100内，利用第一布水系统104使废酸均匀散布在蒸发塔100内部的专用填料表面，与自下而上流动的空气接触，发生传热传质。介质循环泵301将蒸发塔100塔底液体泵送至蒸发塔100顶部，利用第一布水系统104将废酸散布在蒸发塔100内部专用填料表面，废酸经蒸发塔100加热后与空气接触发生传热与传质，使得水分从废酸转移至热风中从而形成塔底浓缩液。当浓缩液浓度达到饱和时，系统停止循环蒸发，由浓缩段浓缩液泵泵出。
36.在本实施例中，填料层102设置有球形填料。设有球形填料可以提高传质效率。在使用时，空气利用风机500鼓入塔下部，气体自然上升，流经填料层102的球形填料，与球形填料表面的废酸进行传热传质，同时球形填料还可以提高传质效率。
37.在本实施例中，一种废酸浓缩回收装置还可以包括相互连接的冷凝塔200和冷凝回收组件，冷凝塔200通过管道与蒸发塔100相互连接。冷凝塔200和冷凝回收组件实现对冷凝液的回收利用，节约能源消耗。
38.在本实施例中，冷凝塔200包括冷凝塔200本体和塔盘202，塔盘202设置于冷凝塔200本体内。塔盘202是气液传质和传热场所的主要部件。使两种流体密切进行两相之间热量和质量交换，以达到气液分离的目的。
39.在本实施例中，塔盘202数量为多个，多个塔盘202分层均匀间隔设置于冷凝塔200本体内。在使用时，流经蒸发塔100的部分水分汽化进入空气中，经气液分离器103，与鼓入的空气一起进入冷凝塔200，然后进入不同的塔盘202层，废酸中的水分蒸发变少，直至废酸达到目标浓度，浓缩酸通过管道送至再生酸罐600。此外，多个塔盘202分层均匀间隔设置有利于更好的达到气液分离的目的。
40.在本实施例中，冷凝塔200还包括第二布水系统203和第三布水系统204，第二布水系统203设置于冷凝塔200本体内顶部，第三布水系统204设置于冷凝塔200本体内中部。第一布水系统104、第二布水系统203和第三布水系统204均由布水主管、布水支管、喷头及连接管件组成，作用是将液体物料经雾化后均匀地分布于填料表层，起到均匀布水的功能。
41.在本实施例中，冷凝回收组件包括一次冷凝回收单元，一次冷凝回收单元包括相互连接的冷凝液循环泵402和冷凝液冷却器403，冷凝液循环泵402连接于冷凝塔200本体底部，冷凝液冷却器403与第二布水系统203相互连接，冷凝液循环泵402、冷凝液冷却器403与第二布水系统203共同组成一次冷凝循环。在使用时，空气利用风机500鼓入蒸发塔100下部，气体自然上升，流经填料层102，与填料层102表面的废酸进行传热传质，部分水分汽化进入空气中，经气液分离器103，与鼓入的空气一起进入冷凝塔200，经冷凝塔200冷凝后的湿热空气通过连接管由冷凝塔200顶部进入冷凝塔200底部，冷凝塔200底部设有冷凝液循环泵402，将冷凝液泵404入冷凝换热器，利用冷却循环水降温至30～35℃，随后进入冷凝塔200顶部。冷凝塔200顶部的第二布水系统203将冷凝液均匀地散布至冷凝塔200的塔盘202
内，与自下而上流动的湿热空气进行传热传质，对湿热空气进行降温洗涤，使其携带的水蒸气量下降，同时回收湿热空气的潜热，直至形成冷凝塔200底部的高温冷凝液，实现对冷凝液的一次回收利用。
42.在本实施例中，冷凝回收组件还包括二次冷凝回收单元，二次冷凝回收单元包括预热循环泵401，预热循环泵401分别与冷凝塔200本体底部和预热换热器302相互连接，预热换热器302与第三布水系统204相互连接，预热循环泵401、预热换热器302与第三布水系统204共同组成二次冷凝循环。在使用时，空气利用风机500经过通风管路鼓入蒸发塔100下部，气体自下而上与蒸发塔100内部填料表面的废酸液体逆流接触进行传热传质，形成的温湿热空气从蒸发塔100顶排出至蒸发塔100底部，与加热后的废酸逆流接触形成高温湿热饱和空气从蒸发塔100塔顶排出，随后进入冷凝塔200形成的高温凝结水，由预热循环泵401输送至预热换热器302后与浓缩循环液进行热量交换降温后进入冷凝塔200中部的第三布水系统204，回收系统蒸发二次蒸汽的潜热热能，实现对冷凝液的二次回收利用。
43.在本实施例中，冷凝液冷却器403开设有冷却循环水进口和冷却循环水出口4032。在使用时，冷凝液循环泵402将部分冷凝液泵404入冷凝液冷却器403，利用接入的冷却循环水对冷凝液降温至30～35℃。
44.实施例2
45.本实施例中，如图4所示，上述蒸发塔100、冷凝塔200和介质循环泵301的数量均为两个，分别表述为蒸发塔a 100a、蒸发塔b 100b、冷凝塔a 200a、冷凝塔b 200b、介质循环泵a 301a和介质循环泵b 301b，其他零部件与实施例1相同，在这里不再赘述，其工作原理如下：
46.阳极氧化废酸输送至蒸发塔a 100a内，利用介质循环泵a 301a将蒸发塔a 100a塔底液体泵送至预热换热器302，预热换热器302利用冷凝塔a 200a中冷凝液热量将废酸进行预热升温后流至蒸汽换热器303，利用蒸汽将废酸温度升至80～100℃，然后通过塔顶部的连接管进入蒸发塔b100b内，利用液体分布器使废酸均匀散布在蒸发塔b 100b内部的专用填料表面，与自下而上流动的空气接触，发生传热传质。介质循环泵b 301b将蒸发塔b 100b塔底液体泵送至蒸发塔a 100a顶部，利用液体分布器将废酸散布在蒸发塔a 100a内部专用填料表面，塔内经加热后的废酸与空气接触发生传热与传质，使得水分从废酸转移至热风中从而形成塔底浓缩液。当浓缩液浓度达到饱和时，系统停止循环蒸发，由浓缩段浓缩液泵泵出。
47.空气利用风机500经过通风管路鼓入蒸发塔a 100a下部，气体自下而上与蒸发塔a 100a内部填料表面的废酸液体逆流接触进行传热传质，形成的温湿热空气从塔顶排出至蒸发塔b 100b底部，与加热后的废酸逆流接触形成高温湿热饱和空气从蒸发塔b 100b塔顶排出，随后进入冷凝塔a200a形成的高温凝结水，由预热循环泵401输送至预热换热器302后与浓缩循环液进行热量交换降温后进入冷凝塔a 200a的顶部布水系统，回收系统蒸发二次蒸汽的潜热热能。
48.经冷凝塔a 200a冷凝后的湿热空气通过连接管由冷凝塔a 200a顶部进入冷凝塔b 200b底部，冷凝塔b 200b底部设有冷凝液循环泵402，将冷凝液泵404入冷凝换热器，利用冷却循环水降温至30～35℃，随后进入冷凝塔b 200b顶部。冷凝塔b 200b顶部的布水系统将冷凝液均匀地散布至冷凝塔b 200b的塔盘202内，与自下而上流动的湿热空气进行传热传
质，冷凝形成液滴进入冷凝液中，逆流接触形成的低温干燥空气，从塔顶排出系统。冷凝塔b 200b内的液位升高至溢流高度后，部分冷凝液排出冷凝塔b 200b至冷凝水槽中，再由凝液泵404泵出。
49.整个装置系统的自动化控制由电控柜405完成，可实现一键启停和远程操控。
50.综上，本发明的实施例提供一种废酸浓缩回收装置，废酸进入蒸发塔100下部，利用介质循环泵301将塔底液体泵至预热换热器302，利用冷凝液热量作为热媒进行升温后流至蒸汽换热器303，将温度升至80～100℃，然后通过塔顶部的连接管进入蒸发塔100内，利用第一布水系统104将废酸散布在专用填料层102表面。空气利用风机500鼓入蒸发塔100下部，气体自然上升，流经填料层102，与球形填料表面的废酸进行传热传质，部分水分汽化进入空气中，经气液分离器103，与鼓入的空气一起进入冷凝塔200，废酸中的水分蒸发变少，直至废酸达到目标浓度，浓缩酸通过管道送至再生酸罐600。预热循环泵401将冷凝塔200底部的高温冷凝液送至预热换热器302，将高温冷凝液的热量传递给介质侧进行预热，节省介质侧升温的生蒸汽消耗。经换热降温后的冷凝液回到冷凝塔200中下部高温段的第三布水系统204，回收系统蒸发二次蒸汽的潜热。冷凝塔200底部设置有冷凝液循环泵402，将部分冷凝液泵404入冷凝液冷却器403，利用接入的冷却循环水对冷凝液降温至30～35℃后，送至冷凝塔200顶部的第二布水系统203，对湿热空气进行降温洗涤，使其携带的水蒸气量下降，同时回收湿热空气的潜热，直至形成冷凝塔200底部的高温冷凝液。整个过程实现对冷凝液的回收利用，还能利用冷凝液的潜热作为热源，节约能源消耗，同时实现废酸的浓缩回收利用。本系统预热换热器302、蒸汽换热器303和冷凝液冷却器403均采用抗腐蚀的可拆卸板式换热器，大大提高了系统的传热效率，投资省、占地小，且方便操作和维护保养。
51.本发明提供的一种废酸浓缩回收装置采用了表面气化蒸发的机理，即利用水分子在不同温度空气中的饱和蒸汽压的差异作为传质动力来实现水分蒸发，可以在温度较低的条件下进行自发的蒸发，降低了能耗。此外，由于该废酸浓缩回收装置运行温度低，相变界面无传热需求，分离设备的相变界面可以采用pph非金属材料而不需要使用传统蒸发技术中制作蒸发器采用各种金属材料，可以极大提高装置的适用性，特别是腐蚀性废酸的处理。
52.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。