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几种废硫酸回收装置的分析概述

2021-08-31  来自: 鹤壁市金星石英玻璃仪器有限公司 浏览次数:117

杜金福

(鹤壁市金星石英玻璃仪器有限公司)

废硫浓缩回收已成为三废治理和环境保护的一项急需解决的课题。有效选择废酸回收装置对企业经济效益至关重要,根据稀硫酸的腐蚀性,设备的维护和更换费用,科学合理的选择废硫酸回收装置是长期、稳定、稳定运行的关键之一,目前国内几种废酸回收装置的应用,作出一个概括分析评述。

现将石英玻璃浓缩设备,废硫酸锅式浓缩设备石墨浓缩设备,钽材浓缩设备特性及应用分述如下;

1. 石英玻璃废硫酸回收设备简述

1.1 石英玻璃材质特性

石英玻璃是一种特殊的耐酸材料,具有优良的物理、化学性质;耐高温,可在1100℃下长期使用,短时间使用温度可达1450℃。线膨胀系数较小,故有很高的耐急冷急热性能,不易破裂。耐腐蚀性良好,石英玻璃在高温下除HF和磷酸外,耐各种酸、王水、中性盐、硫和碳的侵蚀。化学稳定性与镍铬合金陶瓷大150倍,透光性能、电绝缘性强,故是一种极好的材料。

1.2 石英玻璃材质应用

石英玻璃可做高温、耐酸性气体的燃烧、冷却和通风装置;酸性溶液的蒸发、冷却物吸收;硫酸、盐酸、硝酸等设备装置和其他物理化学实验用品。在高温作业方面,可做光学玻璃,如高温作业窗、反应堆、放射性装置;火箭、喷嘴和天线罩。宇宙飞船防热罩和观察窗等。随着现代科学技术的发展,石英玻璃将在电光源、半导体、光通讯、电子、冶金、光伏、建材、化学、环保各个领域方面得到更广泛的应用。

1.3 石英玻璃废酸回收装置简介

根据石英玻璃的特性,鹤壁市金星石英玻璃仪器有限公司在国内始创应用于硫酸、盐酸、硝酸精馏提纯装置。产品销售国内一千多家用户,而且产品在俄罗斯、越南、马来西亚、新加坡等十几个区域都有合作。在此基础上,公司凭借着三十多年的生产经验,相继开发研制,开创了首套废硫酸提纯提浓石英玻璃装置。通过几年来不断的创新发展,以及广泛在许多不同类型的化工企业,针对不同工艺下来的废酸进行合理优化设计,将不同浓度稀硫酸浓度提纯提浓到97%-98%。产品质量可达到化学试剂分析纯、优级纯、电子级。这是目前国内其它废酸回收装置都难以完成的产品质量技术指标。

石英玻璃废酸回收装置,特点是所有部件连接处采用高纯氢气、氧气混合气体现场焊接,没有一个法兰连接,装置密封性好,消除了跑、渗、滴、漏现象。结构采用双预热、气体分离采用石英填料塔。进料系统,成品输出系统,尾气回收系统等控制采用PLCDCS,自动化程度高、安全可靠性强,运行费用低,节能减排,而且投资小、见效快、使用寿命十年以上,是目前国内较为理想的废酸回收生产装置。

2. 硅铸铁材质废酸回收装

2.1高硅铸铁材质

高硅铸铁材质加工的蒸发釜,以硅为主要合金元素而获得的Fe-Si-C合金。通常其成分中硅含量14%-18%或更高,具有耐酸性。硅的大量加入,使铁表面形成比较致密完整的Si0保护膜,这种膜具有较高化学稳定性,从而能提高铸铁的钝态稳定性。但浓度较高的硫酸在高温下能够穿透二氧化硅保护膜与铁反应,进而损耗设备,导致设备维护更换周期短,设备成本高,经济效益低。

2.2高硅铸铁材质的浓缩锅,塔节使用情况

高硅铸铁材质加工的浓缩锅,塔节容易坏,检修频繁,劳动强度大,维修费用高;浓缩锅的使用寿命只有半年到一年左右,需定期更换。因铸铁锅内加热产生大量的硫酸铁。加之浓缩过程中产生废硫酸杂质沉淀于锅底,时间一长,管道堵塞,十分不利于生产。再加每年多次进行管道进水清洗,本身对设备就会造成不同程度的损坏,其自身浓缩系统由于酸渣随时间增加会导致冷却器不能使用。由于频繁检修等,会导致在检修过程中对环境造成污染并对硫酸造成损失。而且各部件连接采用法兰连接,跑、渗、滴、漏现象严重。综上所述,装置存在不可回避的工艺缺陷,运行成本高,目前国内此种工艺和设备已经被淘汰。 

3. 玻璃薄膜蒸发器材质废酸回收装置

搪玻璃设备将含硅量高的瓷釉涂于金属表面,通过950烧,使瓷釉密着于金属铁胎表面制成,因此特具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点。但是使用温度也有限制。归结于其自身的制造工艺,正常使用温度不超过160℃左右,过高温度会造成玻璃薄膜和金属铁胎由于膨胀系数不同发生开裂,造成设备损坏。此种设备制成的硫酸回收装置,一般采用真空浓缩法,温度控制在160℃以下。因此这种装置在废硫酸回收浓度<70%以下使用,如所需制取浓度在>70%以上,由于加热温度和硫酸浓度的提高 ,则对设备产生严重损坏。

4. 石墨材质废硫酸回收装置

石墨材质废酸回收工艺采用降膜蒸发器减压蒸发浓缩工艺。其优点是真空下溶液沸点降低,有利于传热。石墨设备一般选择为浸渍不透石墨。硫酸<75%浓度,温度≤120℃,耐腐蚀,对于低浓度废酸回收还是适应的,因此对于此种装置目前国内采用减压浓缩法,蒸汽压力>0.6mpa,硫酸浓度回收率在70%-75%之间,需要回收浓度>75%以上硫酸,因浓度、温度过高,就会造成石墨材质氧化反应,而且会严重影响石墨蒸发器、换热器的使用寿命。

5. 钽材废硫酸回收装置

铝材具有较高的抗腐蚀,能耐各种无机酸,不与酸反应,钽还有出色的化学性质,对200℃以下的硫酸耐腐蚀性较好。硫酸回收浓度越高需要加热温度也就越高,硫酸与钽材反应就越强,造成钽材腐蚀率越高,腐蚀情况如下表;

 

硫酸对钽材的腐蚀性

酸浓度

温度(℃)

腐蚀率(mm/yr

98%

20

0

100

0

160

0.017

200

0.038

250

0.73

300

8.5

330

16.5

从以上表格得出,钽材应用在高浓度、高温状况下不耐腐蚀,对于废酸回收浓度要求越高,温度也会越高,相应对钽材蒸发器腐蚀率越大。因此,钽材装置采用高真空浓缩降低了浓缩温度,大约使用温度在200℃以下,减轻了硫酸在高温条件下时对设备的腐蚀,成品浓度≤93%一下还可勉强使用,>93%以上浓度钽材腐蚀率严重受到侵蚀。

钽材废硫酸浓缩装置蒸发器缺点是出现铜管板腐蚀,换热器破损,凹形管帽处鼓包等损坏现象,维修费用高。钽材目前价格在450万元/吨。如果上一套日处理100吨废硫酸浓缩装置投资大约在几千万左右,投资成本和维修成本太高,使用寿命短,对于一般企业难于接受。 

6、结论及建议

目前国内几种硫酸提纯提浓生产装置通过上述详细的分析比较:在工艺路线方面,虽有差异,但却代表了当前国内比较成熟工艺技术水平。但是选用设备材质不一样,设备使用寿命及产品质量、生产环境都具有相对的影响。根据稀硫酸提纯提浓生产过程中:保证设备生产装置安全、稳定、长效、环保正常运行。因此,有效的选择废硫酸回收设备关系到企业直接经济效益。综合以上几种废酸回收技术工艺和材质对比基础上,作出一个概括性分析评述,认为石英玻璃是目前国内废硫酸回收工艺技术可靠,材质优良。

首先从材质上石英玻璃的特性比其他上述几种材料优,从操作上设备可以连续生产,设备清洗不会对设备材质产生任何侵蚀,设备使用寿命长,维修成本低。由于设备采用焊接方式,完全消除了生产过程中污染环境现象,实现了节能环保。实投资小,见效快,此种设备工艺及设备在众多废硫酸回收厂家得到了应用,取得了显著经济效益。

鹤壁市金星石英玻璃仪器有限公司,专营 硫酸稀释装置 电子级超净高纯设备 混酸浓缩分离设备 通用试剂石英提纯设备 等业务,有意向的客户请咨询我们,联系电话:13903922307

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