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稀硫酸浓缩装置

发表时间:2015-12-30 13:50:44阅读次数:3163
 

稀硫酸浓缩装置

      硫酸是化学工业中非常重要的产品之一,在有机合成领域,被广泛地作为反应过程催化剂使用,也经常应用在气体的干燥(如氯、溴、氯甲烷等),盐酸、硝酸和醋酸的脱水等场合。通常在这些过程中,硫酸浓度会下降,并且被一些有机物等其他化学物质所污染,因此废硫酸的浓缩回用,是许多企业急需解决的问题。南京德源环保科技发展有限公司为此专门聘请了在废硫酸浓缩回用技术方面,有着多年工程经验的德国专家Karl Wehrmann,组成项目团队,采用目前国际上流行的处理工艺与设备,以期达到最佳的处理效果与较低的能源消耗水平。

预浓缩至70wt%

     浓缩过程中,硫酸浓度在70%以内时,气相中几乎不含硫酸成分,但硫酸浓度超过85%以后,气相中硫酸深度也会显著增加,因此,一般先将稀硫酸预浓缩至70%的浓度,之后再浓缩到期望的更高浓度。

      在将稀硫酸从20%预浓缩至70%时,由于大部分是水的蒸发,多效蒸发装置可充分地利用二次蒸汽的潜热,因此可极大地降低蒸发成本。上图呈现的是一个典型的稀硫酸多效预浓缩装置,每个效体都在不同的压力下操作,以实现不同的蒸发温度,可充分利用前一效产生的二次蒸汽来加热后一效液体。设计时也需要考虑可溶性气体、泡沫、沉淀物、结晶等情况的发生。

     多效浓缩无疑会节约能源,但多效装置设备投资比较大,出于技术和经济性方面的考虑,目前已经逐渐地被强制循环蒸发或水平锅炉蒸发所替代。

高度浓缩最高可达96 wt%

     硫酸的高度浓缩一般可达到9296 wt%的成品酸浓度。该装置设计时,根据硫酸的蒸汽分压表,采用降低蒸发操作压力,提高加热温度来加速蒸发效率。大部分情况还设计有洗涤塔,以降低蒸发出来的水中的硫酸含量。

    以下是两种典型的高浓度浓缩工艺

l 强制循环浓缩工艺


优点:

2 蒸酸加热器受热面上无沸腾蒸发现象发生,加热表面不易结垢或结晶物结壳;

2 硫酸通过蒸酸加热器管内的流速设计的比较高,因此传热系数很高;

2 操作稳定、简便、安全,可快速地实现停车或启动。

l 水平锅炉浓缩工艺


      在水平锅炉内,加热器水平放置在蒸酸器底部,并且被隔板分成几个相对独立的加热区。硫酸沿着加热管从左至右,依次从前一个加热区溢流至下一个加热区,浓度和温度也逐渐提高,直到浓缩到预期浓度,最后从出酸口流出蒸酸器。

优点:

2 因硫酸在整个钽管长度上存在着浓度分布,因此平均温度梯度也相应增加,最大效率的利用了钽加热表面,减少了所需钽加热器的换热面积;

2 最高的平均传热系数可达3000W/m2k

2 蒸酸器内液位很低,蒸发表面液相压力很低,蒸酸器内压力差很小;

2 蒸酸器壳体尺寸足够大,液沫夹带非常少;

2 蒸酸器内较低的硫酸容量,可更安全和灵活的操作,改变额定处理量从25%100%之间,不会降低装置性能。

2 没有动设备,不易损坏;

2 较低的设计高度,适合更广泛的生产厂房。

      核心设备的材料选用,是以上两种工艺装置成功的关键。在浓缩装置中,加热蒸汽最高可能需要用到219的高温高压水蒸汽,如果要浓缩至96%的浓度,甚至要用到290℃的高温导热油来进行加热。在这样的工况下,只有很少的几种材料能够耐受住硫酸的腐蚀。根据不同的操作工况和废酸的组成,我们会根据现有的工程数据及经验,合理的选择诸如硼硅玻璃、搪玻璃、钽、碳化硅、氟塑料、不锈钢及其他合金等耐腐蚀材料。