本发明公开一种低浓度废盐酸的增浓技术及装置,属于化工领域。
背景技术：
随着金属行业的不断发展，钢铁的加工和表面处理引起了各国的广泛关注。盐酸作为一种廉价的腐蚀性强酸在冶金领域中被广泛应用。15％～20％的稀盐酸溶液在60～70℃下通入酸洗槽中可以除去金属表面的氧化物，解决了钢铁在空气或水中生锈的难题。所以近半个世纪以来，盐酸一直作为酸洗过程中酸液的最佳选择。除了钢铁行业以外，盐酸在化工、医药等领域也具有极其重要的作用，例如有机合成、衣物漂染和盐酸类药物等。
近年来，由于消费需求的不断增加，在工业生产中也会产生大量含有杂质的低浓度废酸，极大的限制了盐酸的回收再利用。工业上为了避免带来环境污染，经常利用大量的石灰石和废盐酸进行中和反应，当酸度达标后才进行排放。这样做不仅造成了资源浪费，而且处理费用较高，甚至会带来二次污染等风险。所以，长期以来处理盐酸废液一直是科学家们研究的热点。
目前，国内外应用比较成熟的稀盐酸的浓缩工艺主要有常规解吸法、变压精馏法、萃取精馏法、膜分离法等工艺方法。但是这些方法都各有优缺点，往往在实际应用中受到各种限制。例如常规解吸法仅仅适用于质量分数高于20.24％的盐酸溶液的解吸操作,适用范围比较窄。变压精馏法虽然不需要加入其它物质，便可达到提浓盐酸的目的；但也同时要求塔设备对压力和温度都要有较好的耐受能力，耗能也相对比较高，在实际生产过程中达不到最佳的经济效益。而硫酸萃取精馏法在操作控制过程中有一定的难度、硫酸的强腐蚀性也对装置设备有较高的要求，这些都会限制该方法更广泛的应用。加盐萃取精馏法应用最多的盐是cacl2，不过利用氯化钙的加入虽然成本较低，但不仅会使设备容易结垢，操作温度高，对设备要求有更高的限制。同时也发现有加入氯化镁溶液的研究方法，但都难以解决其废液所带来的环境污染问题。膜分离法适用于分离热过敏物质和难分离物质，具有分离效果好、能耗较低、设备体积小、易于放大等优点。不过还需进一步研究其在工业生产中的应用，并且要考虑降低生产成本增大经济效益。综上所述，目前各类稀盐酸的浓缩工艺在控制经济成本、适用范围、设备要求以及控制条件上都存在很多诟病。需要对稀盐酸的浓缩工艺进行进一步的研究。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低浓度废盐酸的增浓装置。
本发明的第二个目的是提供一种低浓度废盐酸的增浓方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种低浓度废盐酸的增浓装置，配液槽10通过管道依次与第一泵11，一级解析塔1，一级冷凝塔4和一级吸收塔7的下部连接，一级吸收塔7的下部通过管道依次与第五泵21、产品收集罐23连接，产品收集罐23分别通过管道与一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18、二级吸收塔8内上部的第二喷淋头19连接；一级解析塔1的下部连接有第一再沸器15；一级解析塔1的底部通过管道依次与第二泵12、二级解析塔2、二级冷凝塔5与二级吸收塔8的下部连接，二级吸收塔8的下部通过管道与第六泵22连接后再分别与一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18和二级吸收塔8内上部的第二喷淋头19连接；二级解析塔2的下部连接有第二再沸器16，二级解析塔2的底部通过管道依次与第三泵13、蒸发器3、蒸汽冷凝塔6和回收塔9的底部连接，回收塔9的顶部设置有放空阀24，回收塔9内上部的设置有第三喷淋头20，第三喷淋头20与碱液管25连接；蒸发器3的下部连接有第三再沸器17，蒸发器3的底部通过管道与第四泵14连接后与配液槽10连接；冷却水管26依次与一级冷凝塔4，二级冷凝塔5和蒸汽冷凝塔6连接；一级吸收塔7的顶部通过管道与二级吸收塔8的下部连接，二级吸收塔8的顶部通过管道与回收塔9的下部连接，回收塔9的下部设置有废液排出管27，蒸汽冷凝塔6的底部设置有冷凝水出水管28。
一种低浓度废盐酸的增浓方法，包括如下步骤：
(1)使用上述一种低浓度废盐酸的增浓装置；
(2)配制质量百分含量为25-33％的氯化镁水溶液，放置至室温，加入到配液槽10；
(3)将质量浓度为5％-20％范围内的废盐酸水溶液分别加入到产品收集罐23和配液槽10中，调整配液槽10内氯化镁水溶液和废盐酸水溶液的体积比在0.8-1：1的范围内；
(4)将配液槽10中的混合液，经第一泵11打入到一级解析塔1内，升温至105-120℃，解析平衡80-130min，一级解析塔1解析出的氯化氢气体经过一级冷凝塔4冷凝后从一级吸收塔7的下部进入一级吸收塔7内；一级冷凝塔4的冷却水的温度为5-20℃，调节产品收集罐23的流量，使一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18的流率为15-25ml/min，通过一级吸收塔7产生的盐酸溶液，经第五泵21打入产品收集罐23进行循环喷淋吸收和产品收集；经一级解析塔1解吸后的盐酸残液，经第二泵12打入二级解析塔2进行进一步解吸，解吸出的氯化氢气体经过二级冷凝塔5冷凝后与一级吸收塔7出来的尾气一同从二级吸收塔8下部进入，控制第二喷淋头19的流率为15-25ml/min，通过二级吸收塔8所产生的低浓度盐酸溶液，经第六泵22分别打入第一喷淋头18和第二喷淋头19；经二级解析塔2解吸后的盐酸残液，用第三泵13打入蒸发器3进行蒸发浓缩，将蒸发浓缩后的溶液经第四泵14打入配液槽10中，蒸发器3产生的氯化氢和水蒸汽通过蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽从蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氢气体和二级吸收塔8的尾气一同进入回收塔9，被第三喷淋头20喷出的氢氧化钠水溶液中和，中和后的液体从废液排出管27排出，气体从放空阀24排出。
本发明的优点：
本发明以氯化镁作为解吸剂，并通过两级解吸、两级吸收、一级回收的方法进行稀盐酸增浓，其设备简单，回收率高，物料循环使用，废盐酸水溶液增浓后，实现废盐酸零排放，环保。
附图说明
图1为本发明的一种低浓度废盐酸的增浓装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
一种低浓度废盐酸的增浓装置，见图1，配液槽10通过管道依次与第一泵11，一级解析塔1，一级冷凝塔4和一级吸收塔7的下部连接，一级吸收塔7的下部通过管道依次与第五泵21、产品收集罐23连接，产品收集罐23分别通过管道与一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18、二级吸收塔8内上部的第二喷淋头19连接；一级解析塔1的下部连接有第一再沸器15；一级解析塔1的底部通过管道依次与第二泵12、二级解析塔2、二级冷凝塔5与二级吸收塔8的下部连接，二级吸收塔8的下部通过管道与第六泵22连接后再分别与一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18和二级吸收塔8内上部的第二喷淋头19连接；二级解析塔2的下部连接有第二再沸器16，二级解析塔2的底部通过管道依次与第三泵13、蒸发器3、蒸汽冷凝塔6和回收塔9的底部连接，回收塔9的顶部设置有放空阀24，回收塔9内上部的设置有第三喷淋头20，第三喷淋头20与碱液管25连接；蒸发器3的下部连接有第三再沸器17，蒸发器3的底部通过管道与第四泵14连接后与配液槽10连接；冷却水管26依次与一级冷凝塔4，二级冷凝塔5和蒸汽冷凝塔6连接；一级吸收塔7的顶部通过管道与二级吸收塔8的下部连接，二级吸收塔8的顶部通过管道与回收塔9的下部连接，回收塔9的下部设置有废液排出管27，蒸汽冷凝塔6的底部设置有冷凝水出水管28。
实施例1
一种低浓度废盐酸的增浓方法，包括如下步骤：
(1)使用一种低浓度废盐酸的增浓装置；
(2)配制质量百分含量为30％的氯化镁水溶液，放置至室温，加入到配液槽10；
(3)将质量浓度为5％-20％范围内的废盐酸水溶液分别加入到产品收集罐23和配液槽10中，调整配液槽10内氯化镁水溶液和废盐酸水溶液的体积比为1：1；
(4)将配液槽10中的混合液，经第一泵11打入到一级解析塔1内，升温至110℃，解析平衡100min，由于同离子效应的作用，使得气相氯化氢分压增大，从而改变了盐酸-水组分之间的相对挥发度，增大了盐酸-水体系的恒沸点，降低了溶液的饱和蒸气压，更有利于氯化氢气体的解吸；一级解析塔1解析出的氯化氢气体经过一级冷凝塔4冷凝后从一级吸收塔7的下部进入一级吸收塔7内；一级冷凝塔4的冷却水的温度为5-20℃，调节产品收集罐23的流量，使一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18的流率为15-25ml/min，在一级吸收塔7塔顶以喷淋方式吸收，通过一级吸收塔7产生的盐酸溶液，经第五泵21打入产品收集罐23进行循环喷淋吸收和产品收集；经一级解析塔1解吸后的盐酸残液，经第二泵12打入二级解析塔2进行进一步解吸，解吸出的氯化氢气体经过二级冷凝塔5冷凝后与一级吸收塔7出来的尾气一同从二级吸收塔8下部进入，控制第二喷淋头19的流率为15-25ml/min，在二级吸收塔8塔顶以喷淋方式吸收，通过二级吸收塔8所产生的低浓度盐酸溶液，经第六泵22分别打入第一喷淋头18和第二喷淋头19；经二级解析塔2解吸后的盐酸残液，用第三泵13打入蒸发器3进行蒸发浓缩，将蒸发浓缩后的溶液经第四泵14打入配液槽10中，蒸发器3产生的氯化氢和水蒸汽通过蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽从蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氢气体和二级吸收塔8的尾气一同进入回收塔9，被第三喷淋头20喷出的氢氧化钠水溶液中和，中和后的液体从废液排出管27排出，气体从放空阀24排出。
实施例2
一种低浓度废盐酸的增浓方法，包括如下步骤：
(1)使用一种低浓度废盐酸的增浓装置；
(2)配制质量百分含量为25％的氯化镁水溶液，放置至室温，加入到配液槽10；
(3)将质量浓度为5％-20％范围内的废盐酸水溶液分别加入到产品收集罐23和配液槽10中，调整配液槽10内氯化镁水溶液和废盐酸水溶液的体积比为0.8：1；
(4)将配液槽10中的混合液，经第一泵11打入到一级解析塔1内，升温至105℃，解析平衡130min，由于同离子效应的作用，使得气相氯化氢分压增大，从而改变了盐酸-水组分之间的相对挥发度，增大了盐酸-水体系的恒沸点，降低了溶液的饱和蒸气压，更有利于氯化氢气体的解吸；一级解析塔1解析出的氯化氢气体经过一级冷凝塔4冷凝后从一级吸收塔7的下部进入一级吸收塔7内；一级冷凝塔4的冷却水的温度为5-20℃，调节产品收集罐23的流量，使一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18的流率为15-25ml/min，在一级吸收塔7塔顶以喷淋方式吸收，通过一级吸收塔7产生的盐酸溶液，经第五泵21打入产品收集罐23进行循环喷淋吸收和产品收集；经一级解析塔1解吸后的盐酸残液，经第二泵12打入二级解析塔2进行进一步解吸，解吸出的氯化氢气体经过二级冷凝塔5冷凝后与一级吸收塔7出来的尾气一同从二级吸收塔8下部进入，控制第二喷淋头19的流率为15-25ml/min，在二级吸收塔8塔顶以喷淋方式吸收，通过二级吸收塔8所产生的低浓度盐酸溶液，经第六泵22分别打入第一喷淋头18和第二喷淋头19；经二级解析塔2解吸后的盐酸残液，用第三泵13打入蒸发器3进行蒸发浓缩，将蒸发浓缩后的溶液经第四泵14打入配液槽10中，蒸发器3产生的氯化氢和水蒸汽通过蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽从蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氢气体和二级吸收塔8的尾气一同进入回收塔9，被第三喷淋头20喷出的氢氧化钠水溶液中和，中和后的液体从废液排出管27排出，气体从放空阀24排出。
实施例3
一种低浓度废盐酸的增浓方法，包括如下步骤：
(1)使用一种低浓度废盐酸的增浓装置；
(2)配制质量百分含量为33％的氯化镁水溶液，放置至室温，加入到配液槽10；
(3)将质量浓度为5％-20％范围内的废盐酸水溶液分别加入到产品收集罐23和配液槽10中，调整配液槽10内氯化镁水溶液和废盐酸水溶液的体积比为0.9：1；
(4)将配液槽10中的混合液，经第一泵11打入到一级解析塔1内，升温至120℃，解析平衡80min，由于同离子效应的作用，使得气相氯化氢分压增大，从而改变了盐酸-水组分之间的相对挥发度，增大了盐酸-水体系的恒沸点，降低了溶液的饱和蒸气压，更有利于氯化氢气体的解吸；一级解析塔1解析出的氯化氢气体经过一级冷凝塔4冷凝后从一级吸收塔7的下部进入一级吸收塔7内；一级冷凝塔4的冷却水的温度为5-20℃，调节产品收集罐23的流量，使一级吸收塔7内上部的第一喷淋头18的流率为15-25ml/min，在一级吸收塔7塔顶以喷淋方式吸收，通过一级吸收塔7产生的盐酸溶液，经第五泵21打入产品收集罐23进行循环喷淋吸收和产品收集；经一级解析塔1解吸后的盐酸残液，经第二泵12打入二级解析塔2进行进一步解吸，解吸出的氯化氢气体经过二级冷凝塔5冷凝后与一级吸收塔7出来的尾气一同从二级吸收塔8下部进入，控制第二喷淋头19的流率为15-25ml/min，在二级吸收塔8塔顶以喷淋方式吸收，通过二级吸收塔8所产生的低浓度盐酸溶液，经第六泵22分别打入第一喷淋头18和第二喷淋头19；经二级解析塔2解吸后的盐酸残液，用第三泵13打入蒸发器3进行蒸发浓缩，将蒸发浓缩后的溶液经第四泵14打入配液槽10中，蒸发器3产生的氯化氢和水蒸汽通过蒸汽冷凝塔6，冷凝后的水蒸汽从蒸汽冷凝塔6的底部的冷凝水出水管28排出，氯化氢气体和二级吸收塔8的尾气一同进入回收塔9，被第三喷淋头20喷出的氢氧化钠水溶液中和，中和后的液体从废液排出管27排出，气体从放空阀24排出。