工業(yè)廢液中鹽酸的回收方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)廢水的回收處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及工業(yè)廢液中鹽酸的回收方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鹽酸是一種常用的化工原料，廣泛用于鋼鐵、電鍍和鋼鐵結(jié)構(gòu)件的酸洗生產(chǎn)。同 時(shí)，也用于化工、稀土生產(chǎn)過(guò)程中。一條年產(chǎn)45萬(wàn)噸冷軋鋼板的推拉酸洗機(jī)組，每年需要用 鹽酸2萬(wàn)噸左右，產(chǎn)生的含鹽酸廢液（約5%鹽酸，10. 12%氯化亞鐵）也將近2萬(wàn)噸/年。 在化工生產(chǎn)中，比如染料和農(nóng)藥，每年產(chǎn)生的含鹽酸廢水則無(wú)法統(tǒng)計(jì)。
[0003] 我國(guó)是稀土資源儲(chǔ)量和稀土生產(chǎn)大國(guó)。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在稀土生產(chǎn)和稀土材料 回收過(guò)程中，都需要大量使用鹽酸和燒堿，消耗數(shù)以萬(wàn)計(jì)的工業(yè)水。稀土生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)生巨 大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，每年排出大量的含酸廢水。如果不采取措施對(duì)含酸廢水進(jìn)行處理，那 么對(duì)環(huán)境的污染、破壞和資源的浪費(fèi)是十分驚人的?，F(xiàn)在搞好含酸廢水的治理，關(guān)系著企業(yè) 的效益與生存命運(yùn)。隨著工廠生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈和國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的愈發(fā)重視，開(kāi)發(fā)處 理稀鹽酸的工藝和技術(shù)是具有重要意義的。
[0004] 目前來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較成熟的稀鹽酸處理工藝主要有常規(guī)解析、變壓精餾、萃 取精餾法、焙燒法和萃取法等。
[0005] 其中，鹽酸解析是HCl吸收的逆過(guò)程，當(dāng)氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓低于液相溶質(zhì)的 平衡分壓時(shí)，溶質(zhì)由液相向氣相轉(zhuǎn)移。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，鹽酸-水體系的恒沸點(diǎn)l〇9°C，恒沸 混合物HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20. 24%。因此可以采用精餾操作將高于20. 24%的鹽酸解析制 氯化氫。但是，鹽酸解析中所需要的鹽酸原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)需高于20. 24%。
[0006] 變壓精餾是基于不同壓力下鹽酸的共沸點(diǎn)的差異，通過(guò)改變精餾壓力達(dá)到提濃稀 鹽酸的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在不加入第三種物質(zhì)的情況下，實(shí)現(xiàn)稀鹽酸的提濃。但是 這種方法能耗大，經(jīng)濟(jì)效益不好。
[0007] 萃取精餾是利用外加分離劑改變HCl-H2O體系中HCl的相對(duì)揮發(fā)度，消除恒沸點(diǎn)， 并用萃取精餾的方法脫吸HC1。目前比較常用的萃取劑有金屬氯化物（如氯化鈣和氯化 鎂）、硫酸等。但是這種方法需要往體系中加入萃取劑，增加了成本和體系復(fù)雜性。
[0008] 焙燒法主要是從國(guó)外引進(jìn)，適合鋼鐵酸洗行業(yè)生產(chǎn)的廢鹽酸處理，回收鹽酸較多， 但是，卻存在二次污染，投資大，需要消耗高能燃料，技術(shù)難度大，設(shè)備體積大，管理、維修困 難等缺點(diǎn)。
[0009] 萃取法是使用有機(jī)相組成的萃取液進(jìn)行逆流萃取，而萃取相循環(huán)使用的方法。但 是，這種方法的投資仍然較高，操作也不方便，不適宜廣泛的推廣運(yùn)用。
[0010] 通常，工業(yè)廢液中含的鹽酸量比較低，在10%以下，還含有其他的雜質(zhì)，直接使用 技術(shù)含量較高的設(shè)備對(duì)其進(jìn)行重回收，不適用于小中型工業(yè)企業(yè)。小中型工業(yè)企業(yè)能重利 用和需要的物料基本較少，以低成本重回收鹽酸才符合這類型企業(yè)的運(yùn)作方式。
[0011] 因此，亟需開(kāi)發(fā)一種針對(duì)低含量鹽酸的工業(yè)廢液，以簡(jiǎn)單的設(shè)備，較低的成本回收 鹽酸的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 基于此，本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種工業(yè)廢液中鹽酸的回收方法， 該方法能夠從鹽酸含量較低的工業(yè)廢液中，以簡(jiǎn)單的設(shè)備和較低的成本回收鹽酸。
[0013] 一種工業(yè)廢液中鹽酸的回收方法，包括以下步驟：
[0014] 1)測(cè)定工業(yè)廢液中鹽酸的含量，并將該工業(yè)廢液進(jìn)行蒸餾，使其中的鹽酸含量達(dá) 到預(yù)定值，得到進(jìn)料釜液；
[0015] 2)加熱進(jìn)料釜液，以連續(xù)產(chǎn)生與工業(yè)廢液中含鹽酸濃度相同的進(jìn)料蒸氣，將該進(jìn) 料蒸氣由精餾塔的中部導(dǎo)入，以蒸氣形式進(jìn)料，進(jìn)行精餾；
[0016] 3)精餾塔中的氣相在精餾塔頂部的冷凝系統(tǒng)中被冷凝為液體后，一部分由冷凝系 統(tǒng)的上出液口排出，另一部分由精餾塔頂部回流至精餾塔中，控制再沸器的加熱溫度，使 其中的液體保持沸騰狀態(tài)；
[0017] 4)從再沸器中收集純度高的鹽酸溶液。
[0018] 上述工業(yè)廢液中鹽酸的回收方法，通過(guò)連續(xù)精餾的方式，采用蒸氣進(jìn)料，讓純的鹽 酸以氣體的方式進(jìn)入精餾塔，在塔內(nèi)進(jìn)行氣液交換，讓水蒸氣不斷往上走，最后冷凝成水的 液體排出，鹽酸則不斷往下走，最后冷凝成濃度較高的鹽酸溶液，在再沸器中收集起來(lái)，即 能夠從鹽酸含量較低的工業(yè)廢液中，以簡(jiǎn)單的設(shè)備和較低的成本回收純度高的鹽酸。
[0019] 上述連續(xù)精餾的原理為：一般來(lái)說(shuō)，精餾塔供汽液兩相接觸進(jìn)行相際傳質(zhì)，位于精 餾塔頂?shù)睦淠魇拐魵獾玫讲糠掷淠?，部分凝液作為回流液返回塔頂，其余餾出液是塔頂 產(chǎn)品。位于塔底的再沸器使液體部分氣化，蒸氣沿塔上升，余下的液體作為塔底產(chǎn)品。在上 述回收方法中，進(jìn)料加在精餾塔的中部，進(jìn)入精餾塔中部的進(jìn)料蒸氣和下塔段來(lái)的蒸氣一 起沿塔上升。在整個(gè)精餾塔中，氣液兩相逆流接觸，進(jìn)行相際傳質(zhì)。液相中的易揮發(fā)組分 (即水分）進(jìn)入氣相，氣相中的難揮發(fā)組分（即鹽酸）轉(zhuǎn)入液相。通過(guò)上述連續(xù)精餾，從冷 凝系統(tǒng)中排出的餾出液為較高純度的易揮發(fā)組分（即水分），留在再沸器中的塔底產(chǎn)物將 是較高純度的難揮發(fā)組分（即鹽酸溶液）。
[0020] 并且，在進(jìn)料蒸氣進(jìn)料口以上的精餾塔段，把上升蒸氣中易揮發(fā)組分進(jìn)一步提濃， 稱為精餾段；進(jìn)料口以下的精餾塔段，從下降液體中提取易揮發(fā)組分，稱為提餾段。兩段精 餾操作的結(jié)合，使液體混合物中的兩個(gè)組分較完全地分離，得到較為純凈的鹽酸溶液。
[0021] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟1)中，所述進(jìn)料釜液中鹽酸的質(zhì)量百分含量為 21% -23%。經(jīng)本發(fā)明人的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，將進(jìn)料釜液中鹽酸的濃度控制在該范圍內(nèi)，能夠得到 其中HCl質(zhì)量百分含量為7%左右的進(jìn)料蒸氣，進(jìn)而最終獲得質(zhì)量百分含量大于17%的鹽 酸溶液。
[0022] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟2)中，向進(jìn)料釜液中持續(xù)加入工業(yè)廢液，使進(jìn)料釜液 中鹽酸的含量保持穩(wěn)定，并且用于加入工業(yè)廢液的加液管深入進(jìn)料釜液的液面以下加液。 如可優(yōu)選將加液量設(shè)為4. 60ml/min，從而為精餾提供鹽酸蒸氣濃度穩(wěn)定的進(jìn)料蒸氣，維持 整個(gè)精餾體系的穩(wěn)定，為鹽酸的穩(wěn)定回收提供保證。并且從進(jìn)料釜液液面以下進(jìn)液，能夠 確保進(jìn)料系統(tǒng)提供鹽酸氣體含量穩(wěn)定的蒸氣供給。
[0023] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟2)中，將進(jìn)料釜液的溫度控制在100_125°C，優(yōu)選 105-1KTC。經(jīng)本發(fā)明人的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，將溫度控制在此范圍內(nèi)，能夠只產(chǎn)生鹽酸蒸氣和水蒸 氣作為進(jìn)料蒸氣，并不產(chǎn)生其它成分（如草酸等）的蒸氣，從而確保精餾產(chǎn)品的純度。
[0024] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟3)中，控制精餾過(guò)程的回流比為2:3-3:3,優(yōu)選3:3。 精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離，關(guān)鍵在于回流的應(yīng)用?；亓靼ㄋ敻邼?度水分液體和塔底高濃度鹽酸蒸氣兩者返回精餾塔中。氣液回流形成了逆流接觸的氣液兩 相，從而在精餾塔的兩端分別得到相當(dāng)純凈的單組分產(chǎn)品。精餾塔頂回流入精餾塔的液體 量與精餾塔頂排出的產(chǎn)品（即水分）量之比，稱為回流比，它是精餾操作的一個(gè)重要控制參 數(shù)，它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗。若選取的回流比太小，會(huì)影響分離效果；但 若選取的回流比太大，不僅使加熱蒸氣及冷卻水的消耗量增大，操作費(fèi)增大，還可能影響塔 徑，使設(shè)備投資費(fèi)用也增大。而且回流比太大使塔在操作時(shí)改變的難度加大，調(diào)節(jié)塔的分離 能力的作用也大大減小。經(jīng)本發(fā)明人的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，將回流比控制在上述范圍內(nèi)，可以以較小 的能耗獲得較好的分離效果。
[0025] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，控制進(jìn)料釜液和再沸器的加熱溫度，使進(jìn)料蒸氣的氣壓與 再沸器中液體沸騰產(chǎn)生的蒸氣氣壓相等。經(jīng)本發(fā)明人的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這樣能讓進(jìn)料蒸氣 和再沸器中產(chǎn)生的蒸氣在相當(dāng)?shù)臍鈮褐袠O快混合，讓氣液交換速度更快和效果更好，既節(jié) 能又能讓精餾塔更快平衡。
[0026] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟2)中，以進(jìn)料蒸氣導(dǎo)入精餾塔處為界，上段精餾塔和 下段精餾塔的長(zhǎng)度比為13:15-1:1。經(jīng)本發(fā)明人的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果想進(jìn)一步提高產(chǎn)物的 濃度，上段精餾塔精餾段長(zhǎng)度可適當(dāng)減少，和/或下段精餾段的長(zhǎng)度可適當(dāng)增加，但是在耗 能方面也會(huì)相對(duì)增加。將上段精餾塔和下段精餾塔的長(zhǎng)度比控制在上述范圍內(nèi)，能夠在產(chǎn) 物濃度和能耗之間有較好的平衡，既具有較高的產(chǎn)物濃度，又有較小的能耗。
[0027] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種工業(yè)廢液中鹽酸的回收裝置，包括：
[0028] 再沸器，包括容器部和對(duì)該容器部加熱的加熱裝置；
[0029] 精餾塔，包括依次連通的第一精餾柱和第二精餾柱，所述第