一种废盐酸资源化回收系统的制作方法

1.本实用新型属于废水处理领域，尤其涉及一种废盐酸资源化回收系统。


背景技术：

2.工业废盐酸是在工业生产中浓度低，无法再次使用的含盐酸废液，通常产生于钢铁酸洗、钛白粉生产、冶金和热镀锌等行业。其中产自冶金、钢铁、热镀锌行业中的废酸主要成分为氯化锌、氯化亚铁、氯化铁和盐酸，该类废酸具有离子浓度低，有挥发性的特点，且重金属和有毒有机物等杂质含量高，直接排放对环境的污染性极强。
3.现有的针对盐酸类废酸的处理工艺有中和法、焙烧法、置换法和蒸发法。但是这些方法中，中和法需要消耗大量的中和药剂、并且中和产生的危废依旧不能直接排放，仍需进一步处理，流程复杂，焙烧法需要在600℃左右的设备中对废酸进行氧化浓缩，生产条件苛刻，需要耗费大量的能源，也要求设备耐高温耐腐蚀；置换法通常是在废盐酸中加入浓硫酸，得到浓盐酸和硫酸亚铁产品，反应的进行需要加入大量的浓硫酸，对设备的耐腐蚀性能要求很高，并且除焙烧法外，其他处理方法所制得的再生盐酸浓度较低，难以直接用于工业生产。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种废盐酸资源化回收系统，旨在提供一种无须大量药剂添加、能耗低且运行稳定的废盐酸资源化回收系统，提高回收盐酸的质量浓度，并实现废酸中的其他主要成分的资源化回收。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种废盐酸资源化回收系统，包括按照工艺步骤依次设置的除杂单元、分离单元、盐酸精馏单元和无机物回收单元；
7.所述除杂单元，包括顺次连通的重金属沉淀装置、硫化氢气浮装置、有机物吸附装置和过滤装置；
8.所述分离单元，包括与所述过滤装置的滤液出口连接的蒸发器以及设置在所述蒸发器底部并与其连通的盐脚，经所述除杂单元预处理后的滤液在所述蒸发器内受热分离为含酸蒸汽和结晶混液，所述结晶混液在所述盐脚富集；
9.所述盐酸精馏单元，包括与所述蒸发器的含酸蒸汽出口顺次连接的第二换热器和精馏塔，以及与所述精馏塔的塔底出口连接的第一回收装置、与所述精馏塔的塔顶出口连接的第二回收装置；
10.所述无机物回收单元，包括与所述盐脚顺次连接的加锌置换反应装置、离心干燥器和磁选装置，经磁选得铁粉和氢氧化锌。
11.在其中一种实施方式中，所述蒸发器内设置用于流通102℃-109℃蒸汽的换热管。
12.或者所述蒸发器与第一换热器连通，所述第一换热器设有用于流通102℃-109℃蒸汽的换热管，所述蒸发器与所述第一换热器之间借助装有轴流泵的循环管路连通，所述
除杂单元预处理后的滤液与所述循环管路连通。
13.在一种可能的实施方式中，在所述加锌置换反应装置和所述盐脚之间还设有置换液回流管路，用于将置换液回流至所述盐脚及所述蒸发器内。
14.在其中一种实施方式中，所述锌盐回收装置与所述磁选装置后还设置有焙烧装置，用于将磁选后剩余的氢氧化锌脱水制成氧化锌。
15.在其中一种实施方式中，所述精馏塔的塔顶出口还连接有用于加速轻组分蒸汽冷凝的塔顶冷凝器，所述塔顶冷凝器的出口接所述第二回收装置。
16.在其中一种实施方式中，所述精馏塔的塔体上部还设有轻组分回流口，从塔顶冷凝器冷凝的部分冷凝液回流至所述精馏塔内。
17.示例性的，所述精馏塔为筛板塔，筛板的层数不少于5层。
18.在其中一个实施例中，所述第二换热器为直接接触式换热器，所述直接接触式换热器与所述精馏塔底部通过管路连通，所述直接接触式换热器的内液面与精馏塔底部馏分液面保持一致，换热介质为来自所述蒸发器的过热的含酸蒸汽。
19.示例性的，所述盐脚的直径＞dn50，长度＞500mm。
20.示例性的，所述第一换热器、蒸发器和精馏塔的内壁为石墨材质。
21.本实用新型提供的废盐酸资源化回收系统的有益效果在于：本实用新型实施例提供的废盐酸资源化回收系统结合盐酸类废水的组成特点，通过除杂单元，除去废盐酸中的重金属离子、有机物和其他不溶物及胶体后；通过分离单元和盐酸精馏单元将废盐酸中的hcl分离并回收得到高浓度的盐酸，再通过无机物回收单元将分离完盐酸后的处理液中铁元素和锌元素回收，巧妙地利用了蒸发过程中物料反应的特点，在降低中和药剂用量的同时，实现了盐酸类废水的零排放和其中有效成分的资源化回收。
附图说明
22.为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
23.图1为本实用新型实施例提供的处理系统的一种结构示意图；
24.其中，图中各附图标记：
25.10—除杂单元，11—重金属沉淀装置，12—硫化氢气浮装置，13—有机物吸附装置，14—过滤装置；20—分离单元，21—第一换热器，22—蒸发器，23—盐脚；30—盐酸精馏单元，31—第二换热器，32—精馏塔，33—第一回收装置，34—第二回收装置，35—塔顶冷凝器；40—无机物回收单元，41—加锌置换反应装置，42—离心干燥器，43—磁选装置，44—焙烧装置。
具体实施方式
26.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.请参照图1所示，现对本实用新型提供的废盐酸资源化回收系统进行说明。本实施例中所述废盐酸资源化回收系统，包括按照工艺步骤依次设置的除杂单元10、分离单元20、盐酸精馏单元30和无机物回收单元40。
29.本实施例中，所述除杂单元10包括顺次连通的重金属沉淀装置11、硫化氢气浮装置12、有机物吸附装置13和过滤装置14；所述重金属沉淀装置11可选用反应池，用于向酸液中投加硫化剂以去除废酸液中的重金属离子，所述硫化氢气浮装置12可选用溶气气浮装置，用于向废酸液中吹入气浮气体，利用气浮原理去除废酸液中的油脂和剩余的重金属硫化物。所述分离单元20包括与所述过滤装置14的滤液出口连接的蒸发器22以及设置在所述蒸发器底部并与其连通的盐脚23；经所述除杂单元10预处理后的滤液在所述蒸发器22内分离为含酸蒸汽和结晶混液，所述结晶混液在所述盐脚23富集。所述精馏单元30包括与所述蒸发器22的含酸蒸汽出口顺次连接的第二换热器31和精馏塔32，以及与所述精馏塔32的塔底出口连通的第一回收装置33、与所述精馏塔32的塔顶出口连接的第二回收装置34。所述无机物回收单元40包括与所述盐脚23顺次连接的加锌置换反应装置41、离心干燥器42和磁选装置43；所述加锌置换反应装置41用于向所述结晶混液中加入锌单质置换结晶混液中的铁离子，最终所得沉淀经离心干燥后，磁选即得铁粉和氢氧化锌。
30.上述技术方案中通过将待处理的盐酸类废水导入重金属沉淀装置中，通过投加硫化剂除去重金属离子后，在硫化氢气浮装置中利用气浮原理处理废水中的油脂和剩余的重金属硫化物，后利用有机物吸附装置和过滤装置进一步除去废水中的有机物与其他不溶物及胶体后，经分离单元分离为含酸蒸汽和结晶混液，所得结晶混液在盐脚内富集后流入所述加锌置换反应装置置换出结晶混液中的铁离子，得到氢氧化锌和铁的混合物，经离心干燥装置、磁选装置处理即可得到回收的铁粉和氢氧化锌固体。所述含酸蒸汽经所述盐酸精馏单元精馏提质后即可得到高浓度的盐酸。
31.本实用新型实施例提供的废盐酸资源化回收系统结合盐酸类废水的组成特点，通过除杂单元，除去废盐酸中的重金属离子、有机物和其他不溶物及胶体后，通过分离单元和盐酸精馏单元将废盐酸中的hcl分离并回收得到高浓度的盐酸，再通过无机物回收单元将分离完盐酸后的处理液中铁元素和锌元素回收，巧妙地利用了蒸发过程中物料反应的特点，在降低中和药剂用量的同时，实现了盐酸类废水的零排放和其中有效成分的资源化回收。
32.作为一种具体的实施方式，所述蒸发器22内设置用于流通102℃-109℃蒸汽的换热管。
33.作为一种改进的实施方式，所述蒸发器22与第一换热器21连通，所述第一换热器21设有用于流通102℃-109℃蒸汽的换热管，所述蒸发器22与所述第一换热器21之间借助装有轴流泵的循环管路连通，所述除杂单元10预处理后的滤液与所述循环管路连通。
34.本实施例中，在所述加锌置换反应装置21和所述盐脚23之间还设有置换液回流管
路，用于将置换液回流至所述盐脚23及所述蒸发器22内。
35.作为一种改进的实施方式，所述磁选装置后还设置有焙烧装置44，用于将磁选后剩余的氢氧化锌脱水制成氧化锌。
36.本实施例中，所述精馏塔32为筛板塔，在精馏过程中能在塔内筛板上形成液膜，加速含酸蒸汽的提质，并且为了保证相接触面积的充足，所述筛板塔内筛板的层数不少于5层。
37.本实施例中，所述第二换热器31为直接接触式换热器，所述直接接触式换热器与所述精馏塔32底部通过管路连通，所述直接接触式换热器31的内液面与精馏塔32底部馏分液面保持一致，换热介质为来自所述蒸发器22中过热的含酸蒸汽。
38.作为一种具体的实施方式，为了更好的对蒸发器22底部的结晶盐进行淘洗，消除细晶、微晶，获得大小均匀的结晶，所述盐脚23的直径＞dn50，长度＞500mm。
39.本实施例中，为了避免废酸液在发生相变的过程对装置造成破坏，所述第一换热器21、蒸发器22和精馏塔32的内壁为石墨材质。
40.综上所述，以下以一种具体的实施例，说明本技术的操作流程：
41.将1t含有10％氯化锌、20％氯化亚铁和5％盐酸的盐酸类废酸液导入重金属除杂装置中，投加0.05kg硫化剂，反应后所得清液流入所述硫化氢气浮装置，通入硫化氢气体，利用气浮原理除去废酸液中的油脂和未沉降完全的重金属硫化物后，经有机物吸附装置和过滤装置除去有机物和其他不溶性颗粒后，进入所述分离单元，分离后的盐酸蒸汽经所述盐酸精馏单元处理后，最终得到0.6t质量浓度20％的盐酸，分离后的结晶混液经盐脚进入所述加锌置换反应装置，加入100kgzn后，经离心干燥装置、磁选装置处理后，最终得到0.08t铁粉，磁选剩余固体经焙烧装置焙烧后，最终得到0.18t氧化锌。
42.收益核算：31％浓盐酸的市场售价为450元/吨，企业用盐酸通常将盐酸浓度稀释至20％进行使用，氧化锌的市场售价在8000-30000元/吨，按8000元/吨计，生铁的市场售价在3700-4100元/吨，按3700元/吨计，综合计算资源化副产物的经济收益在2000元左右。
43.成本：本装置预处理综合运行成本为5-10元/吨废酸，市售金属锌的价格在3600-4000元/吨，按4000元/吨计，加锌成本约为400元。蒸发器、精馏塔和离心干燥设备的综合运行成本为160-200元/吨废酸处理量，焙烧装置运行成本约为300元/吨处理量。
44.综合计算1t废盐酸经济收益在1300元以上，这里的计算消耗品价格取高值，产出品价格取低值，整体计算偏保守。按照华北地区的情况来看，如果计入废酸的400-600元/吨的外送处理成本，整套工艺的综合收益在1700元/吨处理量。在降低废酸中和药耗的同时将废酸中的主要成分充分利用，实现了废酸处理的零排放和资源化，并且获得的一定的经济效益。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。