裝置的工藝說明和特點

1.1 工作原理：

本技術(shù)方案設(shè)計的處理裝置采用了設(shè)計單位的國家發(fā)明專利：高效節(jié)能型鹽酸酸洗廢液三效負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶裝置。主要是對鹽酸酸洗廢液采用三效蒸發(fā)，節(jié)約能源，降低蒸汽的消耗。三效蒸發(fā)就是在各效分離器內(nèi)留出一個足夠的空間進(jìn)行氣液分離，蒸汽自分離器頂部直接進(jìn)入下一效蒸發(fā)器。因分離器出氣管道的橫截面積比一般蒸汽管道要大2倍以上，通入下一級蒸發(fā)器無折轉(zhuǎn)，距離近，大大降低蒸汽阻力，增加流量，提高加熱效率。且因氣液分離是在分離器內(nèi)完成，減少了引出蒸汽的熱量損失。一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽冷凝水通過疏水閥通入熱水預(yù)熱器，冷凝水從熱水預(yù)熱器排出，避免了蒸汽損失，也解決了疏水器的噪聲和污染。利用每一效蒸發(fā)器冷凝液的熱量和***后一效氣相的熱量，對鹽酸酸洗廢液原液和離心母液進(jìn)行多次預(yù)熱。利用一效濃縮液的熱量進(jìn)行閃蒸，提高鹽酸的濃度和濃縮液氯化亞鐵的含量，還降低了蒸發(fā)器的結(jié)晶結(jié)垢；延長了蒸發(fā)器的淘洗周期。

三效蒸發(fā)流程是由三組蒸發(fā)器、分離器組合后的蒸發(fā)操作過程。三效蒸發(fā)時要求后效的操作壓強(qiáng)和溶液的沸點均較前效低，引入前效的二次蒸汽作為后效的加熱介質(zhì)，即后效的蒸發(fā)器成為前效二次蒸汽的冷凝器，僅***效需要消耗生蒸汽。末效蒸發(fā)在真空下操作，降低了溶液的沸點。由于前一效的二次蒸汽作為下一效的加熱蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率，即經(jīng)濟(jì)性。本裝置整套系統(tǒng)充分地利用了濕、潛熱，節(jié)約了生蒸汽消耗量，降低了運(yùn)行成本。本裝置的蒸發(fā)系統(tǒng)總耗汽量是普通蒸發(fā)設(shè)備的1/3，運(yùn)行總功率是傳統(tǒng)蒸發(fā)設(shè)備的1/3。整套裝置設(shè)計理念既環(huán)保、科學(xué)，又高效、節(jié)能；符合國家制定的“節(jié)能法”之規(guī)定。

本技術(shù)方案設(shè)計的鹽酸酸洗廢液三效負(fù)壓逆流閃蒸結(jié)晶裝置，實質(zhì)上是一種溶液中溶質(zhì)和溶劑分離的物理過程。它的基本原理是將含有氯化氫、氯化亞鐵等溶質(zhì)的水溶液，在真空狀態(tài)下加熱，使溶液中可揮發(fā)性的溶質(zhì)氯化氫和水一起蒸發(fā)，通過冷凝器利用冷卻水冷凝，形成潔凈度較高的鹽酸；隨著溶液的體積減小，溶液中不可揮發(fā)的溶質(zhì)鐵離子的濃度增加，形成氯化亞鐵的過飽和溶液。然后通過冷卻，降低溶液的溶解度，在溶液過飽和狀態(tài)下，使一部分氯化亞鐵以四水氯化亞鐵結(jié)晶物的晶體狀態(tài)結(jié)晶析出，達(dá)到溶液中溶質(zhì)和溶劑的分離。本工藝處理鹽酸酸洗廢液可回收90%以上的氯化氫；使鐵離子全部以四水氯化亞鐵晶體形式析出。

1.2 工藝流程簡介：

三效負(fù)壓逆流閃蒸結(jié)晶法處理鹽酸酸洗廢液是根據(jù)氯化亞鐵的物理特性及氯化亞鐵在水（鹽酸）中溶解度的規(guī)律，采用蒸汽間接加熱、負(fù)壓蒸發(fā)濃縮工藝，蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝器冷凝成為鹽酸進(jìn)入鹽酸收集池；返回生產(chǎn)車間酸洗工段重新使用。鹽酸酸洗廢液經(jīng)蒸發(fā)濃縮使氯化亞鐵達(dá)到過飽和濃度，冷卻濃縮液使氯化亞鐵以四水氯化亞鐵結(jié)晶物的晶體狀態(tài)結(jié)晶析出，再經(jīng)固液分離獲取四水氯化亞鐵的結(jié)晶體濕品。

負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶法處理鹽酸酸洗廢液整套裝置由幾十臺化工設(shè)備構(gòu)成蒸發(fā)、冷凝、結(jié)晶、分離、包裝五個化工單元操作崗位，形成一整套工藝流程。由石墨蒸發(fā)器和石墨分離器組成的蒸發(fā)單元采用強(qiáng)制式外循環(huán)蒸發(fā)，蒸發(fā)強(qiáng)度大、熱效率高；由冷凝器和鹽酸罐組成的冷凝系統(tǒng)，采用特制冷凝器、循環(huán)冷卻水冷卻的冷凝方式；結(jié)晶過程是在結(jié)晶釜內(nèi)進(jìn)行，在結(jié)晶釜夾套內(nèi)通入冷卻水，循環(huán)冷卻進(jìn)行固相結(jié)晶析出；采用離心機(jī)對晶漿液進(jìn)行固液相分離，所獲得的四水氯化亞鐵是顆粒狀的結(jié)晶體；結(jié)晶體人工稱重包裝后外運(yùn)或者入庫；分離出來的母液返回蒸發(fā)系統(tǒng)重新蒸發(fā)。
1.3 主體設(shè)備簡介：

主體設(shè)備在選型時考慮的主要因素有：

1)、料液的性質(zhì)；

2)、工程技術(shù)要求：如處理量、蒸發(fā)量、安裝現(xiàn)場的面積和高度、連續(xù)或間歇生產(chǎn)、生產(chǎn)實地現(xiàn)場的要求等；

3)、利用的熱源和冷卻水的情況；

4)、物料的黏度隨蒸發(fā)過程中溶液溫度、濃度的變化情況等。

為了提高裝置的蒸發(fā)能力、處理能力、使用壽命，設(shè)計單位針對性開發(fā)了鹽酸酸洗廢液處理裝置專用的石墨蒸發(fā)器、石墨分離器、石墨預(yù)熱器、石墨冷凝器等設(shè)備及相關(guān)配件。

負(fù)壓蒸發(fā)濃縮法處理鹽酸廢液裝置的核心設(shè)備是石墨蒸發(fā)器、石墨分離器、石墨冷凝器、石墨預(yù)熱器等。石墨設(shè)備對于鹽酸類介質(zhì)具有極強(qiáng)的耐腐蝕性能和良好的導(dǎo)熱性能，經(jīng)過多年運(yùn)行證明，對于鹽酸類介質(zhì)采用石墨設(shè)備，工作性能可靠、使用壽命長、操作維護(hù)簡便，是***理想的選擇。石墨蒸發(fā)器和石墨分離器是鹽酸酸洗廢液蒸發(fā)濃縮中***關(guān)鍵的設(shè)備，是根據(jù)外循環(huán)蒸發(fā)濃縮操作的特點專門精心設(shè)計的產(chǎn)品。由于分離器內(nèi)盛裝沸騰狀態(tài)的鹽酸酸洗廢液，溫度高、腐蝕性很強(qiáng)，所以，需要采用特制的石墨蒸發(fā)器、石墨分離器。項目設(shè)計單位經(jīng)過多年的研發(fā)和改良特制的石墨蒸發(fā)器、石墨分離器在多年來的多個工程的實際應(yīng)用中取得了滿意的效果。本裝置各分離器都有獨立進(jìn)料口和觀察孔，便于觀察和控制進(jìn)料流量。三組蒸發(fā)器和分離器組成的蒸發(fā)濃縮單元合理排列布置，縮短了裝置的總長度，既便于操作又減少了占地面積。

結(jié)晶過程是在結(jié)晶釜內(nèi)完成，結(jié)晶釜在冷卻水循環(huán)冷卻下析出氯化亞鐵結(jié)晶體。結(jié)晶完成后進(jìn)行固液分離。分離過程中采用離心機(jī)將固液混合狀態(tài)的晶漿液進(jìn)行固液分離，從液態(tài)的晶漿液中提取、分離出固相的四水氯化亞鐵結(jié)晶體。由于鹽酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，一般金屬都難以適應(yīng)，所以選用襯塑材質(zhì)的離心機(jī)及配套系統(tǒng)。分離出的四水氯化亞鐵結(jié)晶體人工稱重包裝外運(yùn)或者入庫。根據(jù)工藝要求選用了搪玻璃反應(yīng)釜、全自動刮刀下部卸料離心機(jī)等設(shè)備。

對于稀酸泵、鹽酸泵等均采用機(jī)械密封性能良好、耐腐蝕性能極強(qiáng)的F46的化工離心泵，保證在負(fù)壓狀態(tài)下，能連續(xù)進(jìn)、出料工作；保證裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和具有較長的使用壽命。

對于進(jìn)料泵、強(qiáng)制循環(huán)泵、出料泵、過料泵、母液泵等均采用美國杜邦PFA材質(zhì)、自主開發(fā)的耐高溫耐腐蝕無泄漏夾板式氟合金離心泵，保證在負(fù)壓狀態(tài)下，能使高濃度物料或結(jié)晶物料連續(xù)出料工作，采用德國博格曼先進(jìn)技術(shù)特制的SiC雙端面集裝式機(jī)械密封保證了系統(tǒng)安全運(yùn)行程度高和設(shè)備檢修周期長。

對于真空泵采用了帶動力機(jī)械密封的2SK系列不銹鋼雙級水環(huán)式真空泵。保證真空度的穩(wěn)定及設(shè)備基本無檢修。

對于真空機(jī)組采用了帶冷卻器的FRPP材質(zhì)的RPP系列水噴射真空機(jī)組。保證真空度的穩(wěn)定及設(shè)備基本無檢修，同時***大程度減少換水頻率。

對于平衡罐、母液罐、汽液分離罐、回收液罐等均采用特制的FRPP設(shè)備，既能滿足耐腐蝕性的要求，又比較經(jīng)濟(jì)合理。

對于閃蒸罐、稀酸罐、鹽酸罐等均采用搪玻璃立式儲罐，既滿足了實際生產(chǎn)需要的耐腐蝕性，還對耐真空、耐溫度更有實用性。

對于閃蒸罐采用鋼襯石墨的立式儲罐，主要是為了滿足了實際生產(chǎn)時氯化氫氣體的氣相腐蝕的耐用性，還對耐真空、耐溫度更有實用性。

1.4 管道、管件、閥門等選用概述：

本裝置中物料管道、管件等均選用鋼襯石墨、FRPP材質(zhì)，物料過流部分閥門均選用鋼襯四氟材質(zhì)。其中：一效蒸發(fā)單元的物料循環(huán)管道、二次蒸汽管道均選用鋼襯石墨材質(zhì)，二效蒸發(fā)單元、三效蒸發(fā)單元、冷凝工段所有的管道均選用FRPP材質(zhì)。對耐腐蝕、耐負(fù)壓、耐溫度方面較為理想。既符合生產(chǎn)工藝的要求又節(jié)約項目的實際投資。

1.5 工藝特點：

本裝置采用專業(yè)對口的特制石墨設(shè)備是提高裝置的運(yùn)行能力、使用壽命和耐腐蝕性；采用三效負(fù)壓逆流閃蒸結(jié)晶技術(shù)主要是降低鹽酸酸洗廢液處理蒸汽耗量和處理費用；采用全負(fù)壓系統(tǒng)是保證清潔安全生產(chǎn)，降低車間環(huán)境污染。具體的特點有以下幾項：

1）、負(fù)壓蒸發(fā)濃縮：

鹽酸酸洗廢液常壓下蒸發(fā)溫度較高，腐蝕性很強(qiáng)，設(shè)備維修量大、壽命短，是鹽酸酸洗廢液處理運(yùn)行費用和設(shè)備日常維護(hù)費用高的主要原因。本裝置對鹽酸酸洗廢液采用負(fù)壓外循環(huán)蒸發(fā)濃縮工藝：在負(fù)壓條件下，蒸發(fā)溫度低，對設(shè)備、管道的材質(zhì)腐蝕降低，能夠保證連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。由于工作溫度降低，使得設(shè)備、管道在選取材質(zhì)方面有很多有利條件和廣泛可能性，可以降低工程投資。處理過程均在負(fù)壓下操作，酸性氣體外泄減少，操作環(huán)境及工廠環(huán)境大為改善。

2）、外加熱式蒸發(fā)器結(jié)合強(qiáng)制循環(huán)模式：

鹽酸酸洗廢液在蒸發(fā)濃縮到一定程度后容易結(jié)晶，甚至于堵塞蒸發(fā)器物料通道，造成設(shè)備損壞。采用外加熱式蒸發(fā)器結(jié)合強(qiáng)制循環(huán)模式，在工藝布置上采取蒸發(fā)器與分離器上高下低的錯落布置，鹽酸酸洗廢液在重力差和熱力差的雙重作用及系統(tǒng)真空條件下，蒸發(fā)器內(nèi)的物料因加熱而上竄、分離器內(nèi)的相對冷物料下降的強(qiáng)烈循環(huán)，加上強(qiáng)制循環(huán)模式；保證物料循環(huán)的速度在1.5 m/s以上。物料在這種高速激烈運(yùn)動狀態(tài)下,基本上杜絕了物料在蒸發(fā)器中結(jié)晶和堵塞蒸發(fā)器的可能性，使正常生產(chǎn)中設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

3）、回收的再生酸純度高：

回收鹽酸的工藝由于鐵離子不易揮發(fā)，蒸發(fā)出的氯化氫和水蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝而成鹽酸，基本不含鐵離子，因而純度很高，返回車間使用不會對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生任何不利影響。

4）、工藝簡單、設(shè)備投資較低：

本裝置采用的工藝中所需設(shè)備數(shù)量少，投資較低，且操作簡單易行。本裝置具有蒸發(fā)效率高、能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)、操作簡單、治理過程不需添加其他助劑、設(shè)備及管道材料防腐耐用、處理費用低、環(huán)保效益明顯等諸多優(yōu)點。

本技術(shù)方案提供的三效負(fù)壓逆流閃蒸結(jié)晶工藝不僅可用于鹽酸酸洗廢液的處理，也可用于硫酸廢液、磷酸廢液等廢液的回收處理。本技術(shù)方案的工作原理還可以廣泛用于鹽鹵、芒硝、硫酸鉀、氟化鈉、燒堿、亞硫酸鈉、硫酸錳、氯化鈉、氯化鋇、氯化鈣、氧化鋁、硫酸銨、氯化銨、硝酸鈉、硫酸鈉、硫酸鎂等溶液的蒸發(fā)結(jié)晶工藝。