含鐵廢鹽酸資源化處理工藝的設(shè)計(jì)說(shuō)明_第1頁(yè)
含鐵廢鹽酸資源化處理工藝的設(shè)計(jì)說(shuō)明_第2頁(yè)
含鐵廢鹽酸資源化處理工藝的設(shè)計(jì)說(shuō)明_第3頁(yè)
含鐵廢鹽酸資源化處理工藝的設(shè)計(jì)說(shuō)明_第4頁(yè)
含鐵廢鹽酸資源化處理工藝的設(shè)計(jì)說(shuō)明_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩67頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

66/72含鐵廢鹽酸資源化處理工藝設(shè)計(jì)摘要在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中,為保證鋼材的表面質(zhì)量和活性,對(duì)鋼材表面進(jìn)行酸洗是一道必不可少的工序。目前我國(guó)大多數(shù)鋼廠采用鹽酸進(jìn)行酸洗。因而,鹽酸酸洗廢液不可避免地成為了一項(xiàng)環(huán)境和資源問(wèn)題。在建設(shè)資源節(jié)約型,環(huán)境友好型社會(huì)的大方針下,鹽酸酸洗廢液資源化利用勢(shì)在必行。本文針對(duì)含鐵廢鹽酸資源化利用,通過(guò)對(duì)國(guó)外現(xiàn)有的工藝進(jìn)行分析比較,設(shè)計(jì)了一套適合中小型鋼鐵企業(yè)的酸洗廢液資源化工藝流程:蒸發(fā)結(jié)晶法。此方法鹽酸回收率高,過(guò)程簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本低。全文對(duì)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)原理,反應(yīng)設(shè)備原理,運(yùn)行操作事項(xiàng)等做了詳細(xì)的闡述。通過(guò)計(jì)算確定主要設(shè)備技術(shù)參數(shù),進(jìn)行設(shè)備選型,并對(duì)車(chē)間布置,高程布置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),繪制了主反應(yīng)設(shè)備圖,流程圖,平面布置圖等。關(guān)鍵詞:酸洗廢水;蒸發(fā)結(jié)晶法;資源化AbstractInthesteelindustry,Itisanessentialproceduretopickleonthesurfaceofthesteelinordertoensurethequalityandactivityofsteelsurface.Currentlythe majorityofoursteelenterpriseusehydrochloricpicklingtechnology.Thus,spenthydrochloricpicklingsolutionsinevitablybecomeanenvironmentalandresourceissues.Inbuildingaresource-savingandenvironment-friendlysocietybroadapproach,resourceutilizationofspenthydrochloricpicklingsolutionsisimperative.Toaimatresourceutilizationofferrousspenthydrochloricsolution,thispaperdevisedarecyclingprocessforsmallandmediumsteelenterprisebyanalyzingandcomparingcurrenttechnologiesathomeandabroad─evaporationcrystallization,whichisanefficient,simple,lowrunningcostmethod.Thetextdescribedthedesignplan,designprinciples,reactorprinciplesandoperationmattersindetail.Determinedthemainequipmenttechnicalparameters,equipmentselection,elevationlayoutandgraphiclayout.Drawingthemainreactordevicediagrams,flowchartsandfloorplansKeywords:Spentpicklingsolution;Evaporationcrystallization;Resourceutilization目錄第一章緒論31.1含鐵廢鹽酸資源化處理工藝研究背景與意義31.1.1研究背景31.1.2研究意義31.2國(guó)外研究現(xiàn)狀31.3本課題研究容與擬定設(shè)計(jì)方法原理簡(jiǎn)介31.3.1研究容31.3.2擬定設(shè)計(jì)方法原理3第二章設(shè)計(jì)概述32.1設(shè)計(jì)任務(wù)32.2設(shè)計(jì)容32.3設(shè)計(jì)原則32.4設(shè)計(jì)工藝流程與說(shuō)明3第三章主要設(shè)備計(jì)算與選型33.1降膜蒸發(fā)器33.1.1降膜蒸發(fā)原理33.1.2物料衡算33.1.3熱量衡算33.1.4傳熱面計(jì)算33.1.5降膜蒸發(fā)器材質(zhì)與加熱方式確定33.1.6降膜蒸發(fā)器型號(hào)確定33.2冷凝器33.2.1冷凝器工作原理33.2.2蒸汽冷凝熱量計(jì)算33.2.3冷凝器傳熱平均溫差計(jì)算33.2.4總傳熱系數(shù)選定33.2.5冷凝器傳熱面積計(jì)算33.2.6冷凝器型號(hào)選定33.3石墨降膜吸收器33.3.1石墨降膜吸收器工作原理33.3.2計(jì)算依據(jù)33.3.3濃酸石墨降膜吸收器設(shè)計(jì)計(jì)算33.3.4稀酸石墨降膜吸收器設(shè)計(jì)計(jì)算33.3.5石墨降膜吸收器設(shè)備選型33.4冷卻結(jié)晶釜33.4.1冷卻結(jié)晶簡(jiǎn)述33.4.3結(jié)晶過(guò)程物料衡算33.4.3冷卻結(jié)晶設(shè)備選型33.5過(guò)濾離心機(jī)33.5.1過(guò)濾離心分離簡(jiǎn)述33.5.2過(guò)濾離心設(shè)備選型33.6輔助設(shè)備計(jì)算選型3第四章高程、車(chē)間布置34.1高程布置34.2車(chē)間布置34.2.1基礎(chǔ)資料34.2.2車(chē)間組成34.2.3車(chē)間布置3第五章操作說(shuō)明與維護(hù)35.1操作說(shuō)明35.1.1換熱器操作說(shuō)明35.1.2冷卻結(jié)晶器操作說(shuō)明35.2維護(hù)說(shuō)明35.2.1換熱器日常維護(hù)容35.2.2換熱器常見(jiàn)故障與處理方法3第六章設(shè)計(jì)總結(jié)與建議36.1設(shè)計(jì)運(yùn)行總結(jié)36.2建議3致3參考文獻(xiàn)3ADDINCNKISM.UserStyle第一章緒論1.1含鐵廢鹽酸資源化處理工藝研究背景與意義1.1.1研究背景鹽酸是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品,廣泛用于染料、有機(jī)合成、食品加工、印染漂洗、皮革、冶金、鋼鐵等行業(yè)。特別是在鋼鐵制造業(yè)中,鋼鐵熱軋所產(chǎn)生的酸洗廢液一般含有0.05~0.5g/L的H+和60~250g/L的Fe2+,由于嚴(yán)重的腐蝕性,已被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》。為避免酸洗液的酸污染,傳統(tǒng)方法一般采用石灰、電石渣或石灰消化反應(yīng)的產(chǎn)物Ca(OH)2進(jìn)行中和,中和后雖然pH值可以達(dá)到要求,但是其余各項(xiàng)指標(biāo)很難達(dá)標(biāo),而且產(chǎn)生的泥渣脫水困難、不易干燥、后處理難度大,大部分情況是堆積待處理,占用了大量土地,造成二次污染,同時(shí)該方法浪費(fèi)了大量的酸和鐵資源。該類廢液的直接排放不僅嚴(yán)重污染環(huán)境,而且造成極大的浪費(fèi)。為了搞好廢水、廢酸液的治理,保護(hù)環(huán)境,節(jié)約與合理利用資源,國(guó)外學(xué)者長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)廢酸液進(jìn)行了大量的研究和探索,提出了不同類型廢酸液的處理和酸再生回收方法與技術(shù),取得了較好的應(yīng)用效果。1.1.2研究意義隨著現(xiàn)階段國(guó)外對(duì)各種廢酸處理、回收技術(shù)的不斷探索和完善,廢酸回收資源化利用技術(shù)儼然已經(jīng)達(dá)到了工業(yè)化設(shè)計(jì)的全新高度,將廢酸資源化利用技術(shù)應(yīng)用于各規(guī)模冶金企業(yè),一直以來(lái)都是解決酸洗廢水環(huán)境污染問(wèn)題的大勢(shì)所趨。在現(xiàn)今我國(guó)的各大國(guó)有大型鋼鐵廠中,絕大多數(shù)都能做到酸洗廢液的較好回收利用,但基本均靠從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)全套技術(shù)與設(shè)備,無(wú)論從技術(shù)設(shè)備參數(shù),或運(yùn)行操作管理,我們都沒(méi)有自主研發(fā)能力。因此,一次性投資規(guī)模大,技術(shù)環(huán)節(jié)薄弱成為該項(xiàng)研究的亟待解決的難題。所以,我們需要研制出工藝流程簡(jiǎn)練,運(yùn)行操作簡(jiǎn)單,投資少,效果好的廢酸回收工藝。本文旨在從資源節(jié)約、環(huán)境友好的原則出發(fā),通過(guò)一系列系統(tǒng)地資料搜集,整合,研究,對(duì)比,設(shè)計(jì),計(jì)算等過(guò)程科學(xué)地設(shè)計(jì)一套可以應(yīng)用于各種規(guī)模生產(chǎn)線的含鐵廢鹽酸資源化處理工藝。以解決中小型鋼鐵廠難以引進(jìn)大型廢酸回收設(shè)備的窘境。1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外不少學(xué)者和研究人員,長(zhǎng)期以來(lái)在尋求酸洗廢液的處理方法和利用途徑上作了大量的工作。歸納起來(lái)有:酸鹽分離法、直接焙燒法、氧化中和法等。經(jīng)處理后所得到主要產(chǎn)物是酸液和不同形態(tài)的鐵的化合物(氧化鐵、氫氧化鐵和氯化亞鐵)等,其中酸可再使用,鐵的化合物根據(jù)其形態(tài)特點(diǎn)和純凈度確定它們的用途,最簡(jiǎn)單的是作為鐵的原料鹽酸流向鹽酸回收儲(chǔ)罐。蒸發(fā)器不超過(guò)蒸發(fā)沸點(diǎn)返回?zé)掕F,或作鐵系顏料與磁性原料。廢鹽酸的常用處理方法有酸鹽分離法和直接焙燒法。氧化中和法是使亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子,它在堿性物質(zhì)中和作用下水解為氧化鐵。由于三價(jià)鐵離子水解和氧化鐵晶體長(zhǎng)大是復(fù)雜的多項(xiàng)反應(yīng)過(guò)程,一般難以分離,致使采用石灰(CaO)中和方法處理廢酸會(huì)產(chǎn)生大量廢渣,造成嚴(yán)重的二次污染。當(dāng)今國(guó)外資源化處理酸洗廢液的主要方法:1、直接焙燒法直接焙澆法是利用Fecl2在高溫、有充足水蒸氣和適量氧氣的條件下能定量水解的特性,在焙燒爐中直接將Fecl2轉(zhuǎn)化為鹽酸和Fe2O3其反應(yīng)如下:4Fecl2+4H2O+O2=8HCl↑+2Fe2O3反應(yīng)生成的和從酸里蒸發(fā)出來(lái)的HCl氣體被水吸收后得到再生酸。這是一種最徹底=最直接處理酸洗廢液的方法。由于鹽酸具有揮發(fā)性,所以該方法更適合于鹽酸酸洗廢液的處理。實(shí)踐證明該方法可以處理任何含鐵量的鹽酸酸洗廢液。流化床焙燒法與噴霧焙燒法是直接焙燒法中兩種應(yīng)用最早、最成熟的工藝形式。雖然采用的具體設(shè)備和工作過(guò)程不完全一樣,但工作原理一樣,它們將廢液的加熱、脫水、亞鐵鹽的氧化和水解、氯化氫氣體的收集與吸收成鹽酸有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)系統(tǒng)一并完成。具有處理能力大、設(shè)施緊湊、資源回收率高(可達(dá)98%-99%)、再生酸濃度高、酸中含F(xiàn)e2+少、氧化鐵品位高(可達(dá)98%左右)與應(yīng)用廣等特點(diǎn)。這兩種工藝形式的設(shè)備組成系統(tǒng),都有主體設(shè)備、酸貯罐區(qū)和氧化鐵輸送貯存設(shè)備三部分。主體設(shè)備都有焙燒爐、旋風(fēng)除塵器、預(yù)濃縮器、吸收塔和清洗設(shè)備,但主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)卻有很大區(qū)別。世界上流化床法鹽酸再生裝置已建成50多套,我國(guó)武鋼1700mm冷連軋的鹽酸再生工藝就是從西德瓷化學(xué)公司(INCH)引進(jìn)的流化床焙燒工藝機(jī)組。美國(guó)SHARON廠、VALLYCITY等鋼鐵廠的冷軋工序與我國(guó)鞍鋼、寶鋼、益昌和攀鋼冷軋薄板廠都采用逆流噴霧焙燒鹽酸再生裝置。除了上述兩種方法以外,還有日木的開(kāi)米拉依托法、奧托(OTTO)法、PORI法與滑動(dòng)床法等方法。開(kāi)米拉依托法在直接焙燒法的基礎(chǔ)之上,加入了氧化鐵的提純工藝,可以生產(chǎn)出高純度氧化鐵,是鋼鐵工業(yè)與電氣磁性材料的結(jié)合。直接焙燒法原理簡(jiǎn)單,而且一般自動(dòng)化程度都較高,解決了鋼鐵企業(yè)不熟悉化工生產(chǎn)操作的難題,但是由于其要求系統(tǒng)各個(gè)程序的控制相互協(xié)調(diào),而且要求酸洗工序與之密切配合,需要具有較高的設(shè)計(jì)、管理和控制水平,同時(shí)由于在高溫下鹽酸有強(qiáng)烈的腐蝕性,因此接觸廢液的設(shè)備均需要采用優(yōu)質(zhì)的耐腐蝕材料,造成設(shè)備成本、零部件消耗、維修費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用都很高,因此該法更適合于大型企業(yè)采用。目前已經(jīng)建立了許多無(wú)廢液排放的帶鋼酸洗廠,即將直接焙燒處理工藝與鋼材的酸洗工藝有效地結(jié)合起來(lái)。2、回收鐵鹽2.1濃縮工藝酸洗廢液中含有較高濃度的Fe2+,如果加入鐵屑使之與酸反應(yīng),可以進(jìn)一步充分利用具中的酸來(lái)提高Fe2+含量。硫酸酸洗廢液濃縮冷卻后析出FeS04·7H20晶體。冷卻溫度為時(shí),大部分鐵鹽能夠析出,當(dāng)冷卻溫度為常溫時(shí),鐵鹽部分析出,母液需進(jìn)行循環(huán)處理。鹽酸酸洗廢液濃縮處理后可以得到FeCl2溶液或FeCl2·4H20晶體,由于亞鐵鹽不穩(wěn)定,一般需要再進(jìn)行氧化處理:即再用氯氣將FeCl2溶液或FeCl2·4H20晶體的飽和溶液氧化,得FeC13溶液,可以作為產(chǎn)品出售。由于鹽酸具有揮發(fā)性,容易再生,所以在對(duì)鹽酸酸洗廢液進(jìn)行濃縮處理的同時(shí),可以回收得到稀鹽酸,與濃酸混合后可循環(huán)用于酸洗工藝。也可以用萃取法再生鹽酸后進(jìn)行鐵鹽的回收。2.2膜法分離通過(guò)膜分離技術(shù)也可以對(duì)廢液進(jìn)行分離再回收,即利用膜的離子選擇性將鹽和酸分離開(kāi),同時(shí)回收酸和鐵鹽。滲析法的投資僅為焙燒法的1/5左右,正日益引起人們的重視,該技術(shù)的關(guān)鍵是確定離子交換膜的而積,滲析而積可以通過(guò)計(jì)算獲得。周柏青采用陰離子交換膜對(duì)鹽酸酸洗廢液進(jìn)行了分離,酸的回收率達(dá)到90%,回收酸中亞鐵鹽的質(zhì)量濃度小于10g/L。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的納米過(guò)濾技術(shù)是介于反滲透和超濾技術(shù)之間的一種新型分離技術(shù),其具有膜體耐熱、耐酸堿性能好、操作壓力低、集濃縮與透析為一體等特點(diǎn)。萬(wàn)金保利用該技術(shù),以聚砂砜、聚醚砜為膜材質(zhì),成功地從硫酸酸洗廢液中回收了FeS04·7H20和20%的H2SO4膜的性能、操作技術(shù)以與酸洗廢液的特點(diǎn)是膜分離技術(shù)中的關(guān)鍵,對(duì)膜材料與應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行深入研究是該技術(shù)廣泛應(yīng)用于實(shí)踐的前提條件和主要發(fā)展方向。3、制備無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵是兩種典型的鐵系無(wú)機(jī)高分子絮凝劑,廣泛應(yīng)用于給水和污水處理。聚合硫酸鐵的組成為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]。,為紅褐色粘性液體。聚合氯化鐵的組成[Fe2(OH)nCl6-n]m,為紅褐色透明液體。它們分別是羥基部分取代SO42-和Cl-而形成的聚合物,可以分別從以硫酸和鹽酸做酸洗用酸所得到的酸洗廢液制得,其合成方法可以概述為:控制溶液中的酸度、m(S042-)/m(Cl-)和Fe2+濃度,在一定溫度下,用氧化劑將Fe2+氧化成Fe3+的同時(shí)使之聚合。反應(yīng)的關(guān)鍵要素之一是調(diào)節(jié)三者的濃度與其比例關(guān)系,調(diào)節(jié)的方法依產(chǎn)品與其要求(如濃度、聚合度等)、所用氧化劑等條件而定。氧化劑可以用氧氣、空氣、氯氣、硝酸、亞硝酸鹽或過(guò)氧化氫等。反應(yīng)溫度一般不高于90℃。其生產(chǎn)工藝過(guò)程如下圖1.1:圖1.1鐵系無(wú)機(jī)高分子絮凝劑制備過(guò)程4、制備鐵磁流體王文生等研究了采用部分氧化-鐵氧體共沉-表而處理流程,用鹽酸酸洗廢液制備水基鐵磁流體的工藝。研究表明:氧化劑的加入量和反應(yīng)溫度是氧化反應(yīng)的主要影響因素;pH值、m(Fe2+)/m(Fe3+)、共沉淀溫度、共沉淀時(shí)間等都對(duì)鐵磁流體的產(chǎn)率以與組成成分、磁性等特性構(gòu)成影響,最佳共沉淀?xiàng)l件為:m(Fe3+)/m(Fe2+)=1,pH=13.0,溫度t=80℃,時(shí)間為5min,在此條件下得到的共沉淀產(chǎn)物為單一Fe304,粒度為10μm左右,飽和磁化強(qiáng)度為68.97emu/g,完全達(dá)到了產(chǎn)品要求。5、制備顏料目前世界每年大約小號(hào)700-800kt的氧化鐵系顏料,以美國(guó)為例,每年小號(hào)的70kt中,鐵紅占42.9%,鐵黃占38.1%。用酸洗廢液生產(chǎn)氧化鐵系顏料的技術(shù)已經(jīng)比較成熟,在世界圍得到廣泛應(yīng)用。從酸洗廢液制備氧化鐵顏料的方法總體上可分為干法和濕法兩種:干法干法是將固體鐵鹽原料在高溫卜進(jìn)行焙燒或鍛燒,得到氧化鐵紅的固相反應(yīng)。其中常用的一種方法稱為綠礬鍛燒法,因以綠礬(FeS04·7H20)為原料而得名。其工藝流程為:在250-300℃下將從酸洗廢液中提純得到的(FeS04·7H20)脫水為(FeS04·H20),研磨粉碎后于700—800℃下鍛燒而得到鐵紅。通過(guò)控制鍛燒溫度和時(shí)間與空氣通入量,可以生產(chǎn)出從淺紅到深紅各種色調(diào)的鐵紅。濕法濕法也就是氧化中和法,原理是使酸洗廢液中的亞鐵離子氧化為鐵離子,并在堿性物質(zhì)(中和劑)的作用卜水解為氧化鐵。目前國(guó)外幾乎都用氨作中和劑,在回收氧化鐵的同時(shí)得到餒鹽,所以也稱作鐵銨法,其工藝原理為:4FeS04+O2+8NH3+4H20=2Fe203+4(NH4)2S04濕法的典型操作工藝如下圖1.2:圖1.2濕法工藝廢液調(diào)整包括溶液中鐵鹽含量、溶液酸度、原料配比和反應(yīng)溫度等方而的調(diào)節(jié)。濕法的反應(yīng)時(shí)間一般較長(zhǎng),生產(chǎn)效率低。為了加快反應(yīng)速度,可以采取加催化劑的方法加以改進(jìn),例如加入NaNO2做催化劑,不加晶種先直接生成鐵黃,也可以再鍛燒成鐵紅。濕法工藝操作中亞鐵鹽溶液純度、反應(yīng)溫度、攪拌速度、氧化時(shí)間等條件的控制非常重要,直接影響氧化鐵產(chǎn)品的質(zhì)量,如果條件控制得好,可以生產(chǎn)出符合電子行業(yè)用的軟磁鐵氧體用氧化鐵。與干法相比,濕法的能耗低、投資少、二次污染小,但操作要求高,條件不易控制。6、制備針狀超細(xì)金屬磁粉利用酸洗廢液制備的針狀超細(xì)金屬磁粉是一種高附加值、高技術(shù)的產(chǎn)品,應(yīng)用圍很廣,無(wú)疑為鋼鐵廠酸洗廢液的利用與治理開(kāi)辟了一條新途徑。該方法的工藝過(guò)程如下:配制一定濃度的亞鐵鹽溶液;攪拌的條件下,向其中加入氨水至溶液的pH>11,升溫至60℃,通空氣氧化(流量3L/min),6h后抽濾反應(yīng)液,用水將濾餅洗至pH=7,烘干研碎,制取針狀超細(xì)Fe00H粉末;將FeOOH粉末在250℃脫水1h,并在350℃下用氫氣還原,2h后出爐,即得超細(xì)金屬磁粉。由于向?yàn)V液中加入氨水發(fā)生FeS04+2NH3·H20=Fe(OH)2+(NH4)2S04,因而產(chǎn)生了唯一的副產(chǎn)物—硫酸銨,可以作為化肥直接加以利用,進(jìn)一步達(dá)到了資源化利用的目的。7、生物法通常的氧化酸洗廢液的方法都是在pH較高的條件下進(jìn)行的。國(guó)外研究結(jié)果表明,可以利用微生物—硫細(xì)桿菌氧化二價(jià)鐵鹽,然后再水解生成黃銨鐵釩、Fe0HS04和α-Fe203。該生物氧化法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是可以在很低的pH下進(jìn)行,通常可低至pH=1.4-1.5。該方法需要在NH4存在的條件下才能順利進(jìn)行。具體生產(chǎn)過(guò)程為:酸洗廢液的主要化學(xué)成分為:ρ(Fe3+)=8.6g/L,ρ(NH4+)=7.7g/L,ρ(總SO42-)=40.92g/L。pH=1.54,游離的硫酸為0.03mol/L的條件下,被密封在100mL不銹鋼容器里,160℃下,經(jīng)過(guò)1-8h,然后冷卻。該工藝過(guò)程的主要反應(yīng)為:2Fe3++2H20=Fe2(OH)24++2H+Fe3++2SO42-=Fe(SO4-)2Fe2(OH)24++2SO42-=Fe2(OH)2(S04)2Fe2(OH)24++Fe(SO4-)2++NH4++4H20=NH4Fe3(OH)6(SO4)2+4H+NH4Fe3(OH)6(SO4)2=2/3Fe2(SO4)3+5/6Fe203+NH3+7/2H20在這種處理方法中,首先高達(dá)97%的鐵離子以黃銨鐵釩和Fe0HS04的形式沉淀析出。然后,經(jīng)過(guò)4步熱分解反應(yīng)(溫度分別為268,394,533,666℃)最終產(chǎn)物為α-Fe203。經(jīng)過(guò)生物氧化后的酸洗廢液中的主要化學(xué)成分為ρ(Fe3+)=8.6g/L,ρ(NH4+)=7.7g/L,ρ(總SO42-)=40.92g/L。處理過(guò)的液體中,剩余的鐵離子的質(zhì)量濃度低至0.2g/L,而硫酸的濃度已高于原始酸洗用液(0.3mol/L),所以可以直接重新回到酸洗生產(chǎn)線循環(huán)利用??v觀廢鹽酸再生利用發(fā)展的現(xiàn)狀,可以看出:廢鹽酸再生利用必將繼續(xù)向著資源化處理的方向邁進(jìn),在治廢的同時(shí)變廢為寶,在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)充分利用資源。作為排放廢水大戶的鋼鐵、電鍍行業(yè)與其他氯堿行業(yè),減少?gòu)U水的排放量,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是首要任務(wù)。由于廢鹽酸資源化的方法很多,所以各行業(yè)、各企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的具體情況采用更適合自己企業(yè)發(fā)展的路線,在降低能耗節(jié)省成本的基礎(chǔ)卜,實(shí)現(xiàn)污染零排放。同時(shí),廢鹽酸電解回用技術(shù)為廢鹽酸資源化利用提供了一種新思路和新方法。1.3本課題研究容與擬定設(shè)計(jì)方法原理簡(jiǎn)介1.3.1研究容1、含鐵廢鹽酸資源化處理核心工藝的設(shè)計(jì);2、處理系統(tǒng)整體流程的設(shè)計(jì);3、主要處理設(shè)備、構(gòu)筑物設(shè)計(jì);4、主要配套設(shè)施設(shè)計(jì);5、主副反應(yīng)設(shè)備材料材質(zhì)選型與非標(biāo)構(gòu)配件等設(shè)計(jì);6、.工程投資概算與經(jīng)濟(jì)分析;7、圖紙,包括流程圖、平面圖、高程圖、主要反應(yīng)器、設(shè)備的三視圖等;1.3.2擬定設(shè)計(jì)方法原理結(jié)合鹽酸酸洗廢液回收技術(shù)的國(guó)外研究現(xiàn)狀和本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,選定蒸發(fā)結(jié)晶法作為本設(shè)計(jì)的核心工藝。本課題設(shè)計(jì)從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng)工作原理主要是根據(jù)氯化氫易于揮發(fā)和易溶于水的特性,以與氯化亞鐵在鹽酸溶液中溶解度的規(guī)律,采用蒸汽加熱蒸發(fā)濃縮工藝,使酸洗廢液中的鹽酸和鐵鹽分離。蒸發(fā)產(chǎn)生的含HCl的氣體經(jīng)適當(dāng)冷凝分離得到10~15%的熱稀鹽酸。經(jīng)冷凝后的不凝HCl氣體經(jīng)降膜吸收塔以水作為吸收劑得到較高濃度的鹽酸。含高濃度鐵鹽的酸洗廢液濃縮到一定濃度后經(jīng)冷卻結(jié)晶設(shè)備冷卻,使氯化亞鐵以結(jié)晶的形式析出,再經(jīng)過(guò)濾離心分離獲取氯化亞鐵的結(jié)晶體。鹽酸本身由氯化氫(HCl)和水(H2O)組成,濃鹽酸的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為34%。HCl極易從液體中揮發(fā)。廢鹽酸主要有HCl、H2O和FeCl2三種物質(zhì)組成。氯化亞鐵作為鹽類,具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。利用3種物質(zhì)在不同溫度下的物理特性,如在100℃時(shí),水能沸騰而形成蒸汽,此時(shí)HCl已揮發(fā)成氣體,而殘留的氯化亞鐵還遠(yuǎn)未到熔點(diǎn),仍留在被濃縮的母液中,從而達(dá)到酸、鹽分離的目的。從而可利用降膜蒸發(fā)、降膜吸收等單元操作對(duì)其進(jìn)行分離并對(duì)鹽酸進(jìn)行提濃。鹽酸提濃后對(duì)釜液中氯化亞鐵采用冷卻結(jié)晶法進(jìn)行結(jié)晶處理并用過(guò)濾離心設(shè)備對(duì)副產(chǎn)品FeCl2·4H2O進(jìn)行分離進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整套工藝的資源化利用。第二章設(shè)計(jì)概述2.1設(shè)計(jì)任務(wù)某小型鋼材廠每天產(chǎn)生酸洗廢液30t,其中FeCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)占18%,HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)占15%,其它微量雜質(zhì)均可忽略不計(jì)。經(jīng)一系列資源化工藝處理后,分別獲得10~15%稀鹽酸;20%以上的濃鹽酸;以與一定量的FeCl2·4H2O等副產(chǎn)品。最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)酸洗廢液零排放。具體物料設(shè)計(jì)計(jì)算如表2.1表2.1物料設(shè)計(jì)計(jì)算表原料液FeCl2HCl各種微量雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%15%1%以下,忽略不計(jì)處理回收稀鹽酸濃鹽酸FeCl2·4H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%~15%20%以上186.7kg/h(預(yù)算)2.2設(shè)計(jì)容1、負(fù)壓壓降膜蒸發(fā)器設(shè)計(jì)2、降膜蒸發(fā)、降膜吸收操作條件的確定3、冷凝器、降膜吸收器的設(shè)計(jì)4、釜液中FeCl2·4H2O冷卻結(jié)晶設(shè)備、過(guò)濾離心分離設(shè)備的選型5、整個(gè)工藝流程的工業(yè)化初步設(shè)計(jì),畫(huà)出工藝流程圖、設(shè)備裝置圖等2.3設(shè)計(jì)原則本設(shè)計(jì)依據(jù)的原則如下:a.貫徹執(zhí)行國(guó)家基本建設(shè)的方針政策,從符合黨和國(guó)家的政治方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策出發(fā),處理好技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與國(guó)家法令、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定的允許圍精心設(shè)計(jì),確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。b.認(rèn)真貫徹“五化”設(shè)計(jì)原則,即工程布置一體化、生產(chǎn)裝置露天化、建構(gòu)筑物輕型化、公用工程社會(huì)化、引進(jìn)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化。c.設(shè)計(jì)使用的基礎(chǔ)資料要準(zhǔn)確、可靠,各種數(shù)據(jù)和技術(shù)條件要正確、切合實(shí)際;文字說(shuō)明要清楚、確切,圖紙要正確,避免出現(xiàn)重大設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。d.采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),努力提高商品設(shè)計(jì)的質(zhì)量,使設(shè)計(jì)做到規(guī),切合實(shí)際;技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,安全適用,使建設(shè)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到先2.4設(shè)計(jì)工藝流程與說(shuō)明如課題綜述中擬定設(shè)計(jì)方案所述,制定簡(jiǎn)要工藝流程如圖2.1:圖2.1簡(jiǎn)要工藝流程本設(shè)計(jì)從鹽酸酸洗廢液中回收氯化亞鐵晶體和鹽酸的處理系統(tǒng)是這樣實(shí)現(xiàn)的:來(lái)自酸洗槽的鹽酸廢酸液,首先進(jìn)入廢液儲(chǔ)液罐中,預(yù)熱后通過(guò)輸送泵和流量控制裝置計(jì)量給降膜蒸發(fā)器上料,上料流量通過(guò)流量計(jì)前后閥門(mén)的開(kāi)口度大小來(lái)調(diào)節(jié),蒸汽熱源的蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器,料液在該蒸發(fā)系統(tǒng)中被循環(huán)加熱。當(dāng)料液達(dá)到一定的蒸發(fā)溫度后,水和HCl的共沸物會(huì)從蒸發(fā)器上部的氣液分離裝置中蒸出,這些含有大量熱能的酸汽進(jìn)入氣體冷凝器,被冷卻成液體—稀鹽酸,經(jīng)冷凝器下部回流到蒸發(fā)器中再次蒸發(fā)。沒(méi)有被冷凝的HCl氣體進(jìn)入降膜吸收器,大部分部分被吸收成濃鹽酸,另少部分被吸收成稀鹽酸,達(dá)到20%以上濃鹽酸標(biāo)準(zhǔn)回收用于酸洗。在蒸出水和HCl氣體的同時(shí),被降膜蒸發(fā)器濃縮的料液下沉經(jīng)管道進(jìn)入冷卻結(jié)晶釜中,經(jīng)冷卻結(jié)晶釜進(jìn)一步降溫冷卻以至產(chǎn)生氯化亞鐵結(jié)晶體(FeCl2·4H2O),降溫到設(shè)定溫度后,放至過(guò)濾離心分離器中實(shí)現(xiàn)氯化亞鐵結(jié)晶體與母液的分離,經(jīng)離心甩干的氯化亞鐵結(jié)晶體可直接包裝成商品出售。離心分離出的少量母液通過(guò)管道被收集到廢酸儲(chǔ)液罐中,(也可作為高濃度液體氯化亞鐵產(chǎn)品直接出售),與酸洗廢酸混合后再經(jīng)防腐輸送泵打到降膜蒸發(fā)器進(jìn)料口中,被加熱后進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)處理流程,如此周而復(fù)始。在回收FeCl2·4H2O的同時(shí)回收了稀鹽酸,使廢酸得到處理,整個(gè)系統(tǒng)可做到無(wú)外排放,實(shí)現(xiàn)零污染。第三章主要設(shè)備計(jì)算與選型3.1降膜蒸發(fā)器3.1.1降膜蒸發(fā)原理降膜蒸發(fā)是溶液在自身重力和真空誘導(dǎo)與氣流作用下沿管壁成膜狀向下流動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與加熱管外壁加熱蒸汽發(fā)生熱交換而蒸發(fā)。也就是當(dāng)液體進(jìn)入降膜蒸發(fā)器中垂直的加熱管,液體被管外的加熱源(蒸汽或熱載體)加熱而達(dá)到沸騰。在這個(gè)過(guò)程中,液體和蒸汽是兩相混合運(yùn)動(dòng)的,故它是兩相流動(dòng)的沸騰給熱過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,在液體和加熱面之間會(huì)產(chǎn)生一層極薄的液層,從而形成溫差。此極薄的液層受熱發(fā)生相變,吸收的熱量主要是通過(guò)液膜的導(dǎo)熱和液膜表面的蒸發(fā)進(jìn)行傳熱,因此又稱為薄膜蒸發(fā)。3.1.2物料衡算物料與熱量衡算圖如圖3.1圖3.1物料、熱量衡算圖Fx0=(F-W)x1式中F——原料液流量,kg/h;W——單位時(shí)間蒸發(fā)的蒸汽量,kg/h;X0——原料液的質(zhì)量分?jǐn)?shù),即氯化亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù),18%;X1——完成液的質(zhì)量分?jǐn)?shù);以氯化亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為基準(zhǔn),擬定完成液氯化亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x1=95%帶入已知量:1250×18%=(1250-W)×95%解得總蒸汽量W=1013.2kg/h在此過(guò)程中,一般認(rèn)為此工藝HCl可蒸發(fā)90%以上,這里取90%,HCl揮發(fā)總量:WHCl=1250×15%×90%=168.75kg/h;水蒸氣總量:W水=W-WHCl=844.45kg/h;3.1.3熱量衡算蒸發(fā)過(guò)程中,溶液的稀釋熱可以忽略,故只計(jì)算蒸汽與水的焓即可當(dāng)溶液稀釋熱可忽略時(shí),加熱蒸汽消耗量計(jì)算公式如下:Dr=Wr’+Fc0(T1-T0)+QL式中r’——二次蒸汽的汽化熱,KJ/kg;c0——原料液在0℃到T0℃間的平均比熱容,KJ/(kg·K);由于絕大部分是液態(tài)水,因此這里取水的比熱容4.2KJ/(kg·K);T0為原料液的進(jìn)料溫度,K;T1為二次蒸汽的溫度,K;QL——蒸發(fā)器的熱損失,KJ;這里取10%Dr當(dāng)降膜蒸發(fā)器在絕對(duì)壓力80kPa時(shí),水的沸點(diǎn)為93.2℃,水的汽化熱ΔH水=2275.3KJ/kg;20℃時(shí),HCl的汽化熱ΔHHCl=16.16KJ/mol,進(jìn)而95℃時(shí)HCl的汽化熱可由Waston公式推導(dǎo)得出;ΔHb2=ΔHb1(Tc-T1)(Tc-T0)式中:ΔHb1為20℃時(shí),HCl的汽化熱ΔHb1=16.16KJ/mol;Tc為臨界溫度,查閱有關(guān)文獻(xiàn)Tc=590.7K;則95℃時(shí)ΔHHCl=16.16×[﹙590.7-368﹚/﹙590.7-293﹚]0.38=14.47KJ/mol=396.44KJ/kg;因此Wr’=W水ΔH水+WHClΔHHCl=844.45×2275.3+168.75×396.44=1988959KJ;Fc0(T1-T0)=1250×4.2×(95-20)=393750KJ將上述結(jié)果帶入加熱蒸汽消耗量計(jì)算式:Dr-10%Dr=Wr’+Fc0(T1-T0)=1988959KJ+393750KJ=2382709KJ解得Dr=2647455KJ3.1.4傳熱面計(jì)算蒸發(fā)器所需的傳熱面積A根據(jù)傳熱速率方程計(jì)算:A=QUOTE式中Q為蒸發(fā)器加熱室的傳熱速率,稱為蒸發(fā)器的熱負(fù)荷,它可以根據(jù)加熱室的熱量衡算求得,則Q即為加熱蒸汽冷凝放出的熱量:Q=DrK為蒸發(fā)器加熱室的傳熱系數(shù),由化工原理教材中查閱所得,見(jiàn)蒸發(fā)器傳熱系數(shù)表經(jīng)驗(yàn)表如表3.1:表3.1蒸發(fā)器傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)表蒸發(fā)器的類型總傳熱系數(shù)W/(m2·℃)水平沉浸加熱時(shí)600~2300標(biāo)準(zhǔn)式(自然循環(huán))600~3000標(biāo)準(zhǔn)式(強(qiáng)制循環(huán))1200~6000懸筐式600~3000外加熱式(自然循環(huán))1200~6000外加熱式(強(qiáng)制循環(huán))1200~7000升膜式1200~6000降膜式1200~3500蛇管式350~2300這里取總傳熱系數(shù)K=1200W/(m2·℃)。ΔTm為加熱室兩側(cè)的平均溫度差;蒸發(fā)器加熱室的一側(cè)為蒸汽冷凝,其溫度為加熱蒸汽的冷凝溫度Ts,另一側(cè)為溶液沸騰,其溫度為溶液的沸點(diǎn)。蒸發(fā)器溶液一側(cè)的溫度隨蒸發(fā)器的形式與操作方法而異,對(duì)于連續(xù)操作的蒸發(fā)器,溶液側(cè)的溫度只隨位置而異,但對(duì)于循環(huán)型蒸發(fā)器,一般差別不大,可取平均值作為定值。因此,可以認(rèn)為加熱室兩側(cè)均為恒溫,則:ΔTm=Ts-TB如果以下三點(diǎn)成立:第一,二次蒸汽從蒸發(fā)器流到冷凝器沒(méi)有摩擦損失,蒸發(fā)器分離室的壓力等于冷凝器的壓力;第二,蒸發(fā)器加熱室中沒(méi)有液層的影響,加熱室溶液中的平均壓力等于分離室中的壓力;第三,沒(méi)有溶液濃度引起的溶液沸點(diǎn)升高,則蒸發(fā)器中溶液的沸點(diǎn)等于冷凝器操作壓力PC下水的沸點(diǎn)TC。在這種理想情況下,加熱室兩側(cè)的溫差可取蒸發(fā)裝置的最大可能溫差ΔTmax:ΔTmax=Ts-TC根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況考慮,ΔTm取最大可能溫差ΔTmax。設(shè)置加熱蒸汽壓強(qiáng)300kPa,則加熱蒸汽冷凝溫度Ts=133.3℃,加熱溶液的沸點(diǎn)TC即為T(mén)1=95℃。ΔTm=Ts-TC=133.3-95=38.3K將上述各量帶入傳熱速率方程式中可得:A=QUOTE==16m2取20%安全系數(shù),則A=16×120%=19.2m23.1.5降膜蒸發(fā)器材質(zhì)與加熱方式確定材質(zhì):考慮到物料的特性,降膜蒸發(fā)器中的管子采用石英玻璃,其他塔件采搪瓷或塑料,塔體外層采用不銹鋼、襯為搪瓷或塑料。因?yàn)椴讳P鋼材質(zhì)具有良好的耐腐蝕性能,無(wú)生銹現(xiàn)象;傳熱效果好;有良好的加工性能;可按工藝要求制成,加熱管壁可打磨拋光,使之不掛料,便于清洗。加熱方式:降膜蒸發(fā)器的加熱方式是從超級(jí)恒溫水浴的熱水走殼程,物料走管程,連續(xù)不斷地給物料加熱進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。3.1.6降膜蒸發(fā)器型號(hào)確定依據(jù)上述物料衡算,熱量衡算,傳熱面積衡算結(jié)果,考慮降膜蒸發(fā)器原理結(jié)構(gòu),查閱《化工單元操作——實(shí)用技術(shù)》附錄,選定G400Ⅳ—1.6—20型換熱器,具體參數(shù)如表3.2:表3.2G400Ⅳ—1.6—20型換熱器技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)公稱直徑/mm400公稱壓力/MPa1.6公稱面積/m220管子排列方法△管長(zhǎng)/m3管子外徑/mm25管子總數(shù)86管程數(shù)4殼程數(shù)1管程流通截面積/m20.00692殼程流通截面積/m20.0208折流擋板切去的弓形切口高度/mm104.53.2冷凝器3.2.1冷凝器工作原理冷凝器是蒸發(fā)裝置必要的輔助設(shè)備,其作用是使二次蒸汽冷凝排出。在本設(shè)計(jì)工藝中,采用間壁式冷凝器,其工作原理等同于列管式換熱器。冷卻水自下而上沿?fù)Q熱管流動(dòng),與自上而下流入的二次蒸汽逆流接觸,蒸汽冷凝成液體從冷凝器下部回流到蒸發(fā)器中,冷卻水流入冷卻水儲(chǔ)罐,在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)使用,不凝氣體從冷凝器頂部排出,流入下一個(gè)操作單元。3.2.2蒸汽冷凝熱量計(jì)算該冷凝操作在80kPa的負(fù)壓下進(jìn)行,與蒸發(fā)器同步,擬定把溫度高達(dá)95℃的氣體混合物冷卻到40℃以下,而冷卻水溫度從20℃通過(guò)熱交換升高到50℃。1、水蒸氣冷凝放出的熱量Q1:Q1=W水·ΔH水+W水3(95-40)×C水=844.45×2275.3+844.45×55×4.2=2116445KJ2、HCl氣體冷卻放出的熱量Q2:Q2=WHCl(95℃-40℃)×CHCl式中HCl的比熱容CHCl經(jīng)查閱《化工單元操作實(shí)用技術(shù)》附錄可得95℃到40℃之間HCl的平均比熱容為0.82KJ/(kg·K).即CHCl=0.82KJ/(kg·K)將各參數(shù)代入上式:Q2=168.75×55×0.82=7610.6KJ3、Q總=Q1﹢Q2=2124055KJ3.2.3冷凝器傳熱平均溫差計(jì)算當(dāng)冷凝器中兩流體做逆流操作時(shí):熱流體溫度95℃→40℃冷流體溫度50℃←20℃兩端溫度差Δt1=20℃Δt2=45℃所以ΔTm=QUOTE=QUOTE=30.83K3.2.4總傳熱系數(shù)選定查閱化工原理教材附錄—管殼式換熱器用作冷凝器時(shí)的K值圍表如表3.3:表3.3管殼式冷凝器K值經(jīng)驗(yàn)表高溫流體低溫流體總傳熱系數(shù)圍W/(m2·K)飽和有機(jī)質(zhì)蒸汽(大氣壓下)鹽水570~1140低沸點(diǎn)碳?xì)浠衔?大氣壓下)水450~1140鹽酸蒸汽水110~1750氨蒸汽水870~2330煤油蒸汽水290水蒸氣(減壓下)水1700~3440汽油蒸汽水520根據(jù)此表可得該冷凝器根據(jù)鹽酸蒸汽總傳熱系數(shù)圍宜取1000W/(m2·K)3.2.5冷凝器傳熱面積計(jì)算根據(jù)傳熱速率方程:S=QUOTE將上述各參數(shù)帶入得S==19.1m2取20%安全參數(shù)得S’=19.1×120%=22.92m23.2.6冷凝器型號(hào)選定根據(jù)上述一系列計(jì)算結(jié)果并結(jié)合本設(shè)計(jì)實(shí)際情況,查閱《化工單元操作實(shí)用技術(shù)》附錄—冷凝器規(guī)格,選定FLA400—25—25—2型冷凝器。詳細(xì)參數(shù)如表3.4所示:表3.4FLA400—25—25—2型冷凝器技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)公稱直徑DN/mm400公稱壓力/MPa2.5管程數(shù)2殼程數(shù)1管長(zhǎng)/m3管徑/mm19管束圖型號(hào)A公稱換熱面積/m225計(jì)算換熱面積/m223.7設(shè)備質(zhì)量/kg13003.3石墨降膜吸收器3.3.1石墨降膜吸收器工作原理石墨改性聚丙烯降膜式吸收器是我國(guó)近期發(fā)展起來(lái)的新型吸收器。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)按其所起作用分為兩部分。上部固定管板以下為冷卻吸收段,其結(jié)構(gòu)和一般固定管板換熱器基本一樣。管走吸收劑與吸收氣體,管間走冷卻劑;上部固定管板以下稱為吸收器頭部,有分布裝置,保證吸收劑均勻地分布到每根吸收管,并在管壁形成薄膜往下流。本設(shè)備屬濕壁式表面吸收裝置,適用于伴隨放熱的易溶腐蝕性氣體(如HCl,SO2等)的吸收。操作時(shí)吸收劑通過(guò)布膜器沿垂直列管壁以薄膜狀下降,氣體自上而下(并流)或自下而上(逆流)通過(guò)管空間,氣液兩相在流動(dòng)的液膜上進(jìn)行傳質(zhì)。列管外通冷卻劑以除去吸收過(guò)程中放出的熱量。3.3.2計(jì)算依據(jù)1、一般地,混合氣體經(jīng)冷凝器冷凝等過(guò)程后,會(huì)有部分氯化氫氣體溶解到水中形成約10%左右的稀鹽酸,回流到降膜蒸發(fā)器中繼續(xù)與原料液共同蒸發(fā),進(jìn)而通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得出進(jìn)入降膜吸收器的HCl氣體為75.39kg/h。2、設(shè)氯化氫氣體先經(jīng)過(guò)冷凝器,溫度降低到40℃。再經(jīng)過(guò)濃酸吸收器,在濃酸吸收器中吸收氯化氫氣體中的60%,生成3l%的濃鹽酸。最后經(jīng)過(guò)稀酸吸收器,在稀酸吸收器中吸收氯化氫氣體中的40%,生成22%的稀鹽酸。3、查閱資料得知氯化氫氣體在35℃的溫度下溶解于水生成20%~25%的稀鹽酸,其溶解熱為67.55kJ/mol。在35℃的溫度下,氯化氫氣體溶于稀鹽酸,生成30%~32%的濃鹽酸。其溶解熱為62.7kJ/mol。4、氯化氫氣體的恒壓熱容Cp為0.80KJ/(kg?℃)。3.3.3濃酸石墨降膜吸收器設(shè)計(jì)計(jì)算1、總傳熱量計(jì)算:Q=Cp(t1-t2)mHClQ降溫=0.8×75.39×(40-35)=301.56KJ/hQ溶解=62.7×75.39×0.6÷0.0365=77703.4KJ/hQ總=Q降溫+Q溶解=78005KJ/h2、平均換熱溫度差Δtm的計(jì)算氯化氫氣體40℃→35℃循環(huán)冷卻水25℃→30℃Δt1=15℃Δt2=5℃ΔTm=QUOTE=QUOTE=9.1℃3、總傳熱系數(shù)K的確定查《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)》取K=2090KJ/(m2·h·℃)4、傳熱面積確定根據(jù)傳熱速率方程:S=QUOTES==4.08m2取30%安全常數(shù)可得S’=5.3m23.3.4稀酸石墨降膜吸收器設(shè)計(jì)計(jì)算1、總傳熱量計(jì)算Q溶解=67.55×75.39×0.4÷0.036.5=55809KJ/h。2、平均換熱溫度差ΔTm計(jì)算HCl氣體35℃→35℃冷卻水25℃→30℃Δt1=10℃Δt2=5℃ΔTm=QUOTE=QUOTE=7.2℃3、總傳熱系數(shù)K的確定查《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)》取K=2090KJ/(m2·h·℃)4、傳熱面積確定根據(jù)傳熱速率方程:S=QUOTES==3.7m2取30%安全系數(shù)可得s’=4.8m23.3.5石墨降膜吸收器設(shè)備選型石墨降膜吸收器設(shè)備選型可參照表3.5:表3.5石墨改性聚丙烯列管式降膜吸收器系列規(guī)格對(duì)照表吸收面積吸收列管外形尺寸公稱面積管數(shù)規(guī)格Φ公稱直徑有效長(zhǎng)度設(shè)備總高m2根mmDmmLmmHmm66620300168025601066203002800368015662030042005080201322040026003480251322040035003680301922050028503750352262050028203720402262050032404140502982063030804030根據(jù)該規(guī)格對(duì)照表并結(jié)合上述計(jì)算結(jié)果,確定濃酸石墨降膜吸收器和稀酸石墨降膜吸收器均選擇表中公稱面積為6m2的石墨改性聚丙烯列管式降膜吸收器。3.4冷卻結(jié)晶釜3.4.1冷卻結(jié)晶簡(jiǎn)述冷卻結(jié)晶是通過(guò)降低溶液的溫度使溶液達(dá)到過(guò)飽和,進(jìn)而析出一定的結(jié)晶體的操作過(guò)程,該方法適用于溶解度隨溫度降低而顯著減少的鹽類結(jié)晶操作。冷卻結(jié)晶法基本上不用去除溶劑,溶液的過(guò)飽和度系借助冷卻獲得,故適用于溶解度隨溫度降低而顯著下降的物系,如KNO3、FeCl2、NaNO3、MgSO4等。3.4.3結(jié)晶過(guò)程物料衡算根據(jù)形成水合物結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶產(chǎn)品量計(jì)算公式:G=QUOTE式中G——結(jié)晶產(chǎn)品量,kg;W——原料液中溶液量,kg;由上述蒸發(fā)器物料衡算可知W即為從蒸發(fā)器中蒸發(fā)過(guò)程結(jié)束后的剩余液體量,W=236.8kg

V——單位進(jìn)料中溶劑蒸發(fā)量,kg/kg原料溶液;在不移除溶劑的冷卻結(jié)晶過(guò)程中,V=0;C1、C2——原料液與母液中溶質(zhì)的含量,kg/kg溶劑;由蒸發(fā)器物料衡算中可知C1=95%;在此冷卻結(jié)晶過(guò)程中欲將料液冷卻至常溫20℃,故查閱如表3.6所示FeCl2溶解度表可知20℃時(shí),F(xiàn)eCl2的溶解度為62.5g/100ml表3.6FeCl2溶解度表溫度℃溶解度g/100ml049.71059.02062.53066.74070.06078.98088.79092.310094.9R——溶質(zhì)水合物摩爾質(zhì)量與絕干溶質(zhì)摩爾質(zhì)量之比;這里R即為FeCl2·4H2O的摩爾質(zhì)量與FeCl2的摩爾質(zhì)量之比,R=1.567將上述各量帶入結(jié)晶產(chǎn)品量公式可得:G==186.7kg即每小時(shí)可通過(guò)冷卻結(jié)晶設(shè)備獲得FeCl2·4H2O產(chǎn)品186.7kg。3.4.3冷卻結(jié)晶設(shè)備選型選定目前市場(chǎng)上應(yīng)用較廣的冷卻結(jié)晶器——間接換熱釜式結(jié)晶器。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,冷卻結(jié)晶過(guò)程所需冷量由夾套或外部換熱器提供。循環(huán)釜式結(jié)晶器由于換熱面積的限制,換熱量不能太大。而外循環(huán)釜式結(jié)晶器通過(guò)外部換熱器傳熱,由于溶液的強(qiáng)制循環(huán),傳熱系數(shù)較大,還可根據(jù)需要加大換熱面積。但必須選用合適的循環(huán)泵,以避免懸浮的晶體磨損磨碎。這種結(jié)晶器即可連續(xù)操作,又可間歇操作。設(shè)計(jì)指標(biāo)如下表3.7所示:表3.7結(jié)晶器設(shè)計(jì)指標(biāo)罐夾套導(dǎo)流筒工作壓力MPa常壓0.30.3工作溫度℃20—902020工作介質(zhì)物料冷卻水冷卻水全容積m37換熱面積m220攪拌轉(zhuǎn)速r/min可調(diào)電功率KW7.5材質(zhì)不銹鋼軸密封不銹鋼攪拌釜專用機(jī)械密封3.5過(guò)濾離心機(jī)3.5.1過(guò)濾離心分離簡(jiǎn)述離心分離借助于離心力,使料液中比重不同的物質(zhì)進(jìn)行分離的方法。由于離心機(jī)等設(shè)備可產(chǎn)生相當(dāng)高的角速度,使離心力遠(yuǎn)大于重力,于是溶液中的懸浮物、膠體或結(jié)晶體便易于沉淀析出:又由于比重不同的物質(zhì)所受到的離心力不同,從而沉降速度不同,能使比重不同的物質(zhì)達(dá)到分離。在此基礎(chǔ)上,過(guò)濾離心分離利用懸浮液在離心力場(chǎng)下產(chǎn)生的離心壓力,作用在過(guò)濾介質(zhì)(濾網(wǎng)或?yàn)V布)上,使液體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)成為濾液;而固體顆粒被截留在過(guò)濾介質(zhì)表面,形成濾渣,從而實(shí)現(xiàn)液-固分離。過(guò)濾型轉(zhuǎn)鼓圓周壁上有孔,在壁襯以過(guò)濾介質(zhì)。3.5.2過(guò)濾離心設(shè)備選型本設(shè)計(jì)中利用過(guò)濾離心設(shè)備將FeCl2·4H2O從經(jīng)冷卻結(jié)晶后的料液中分離提取出來(lái)制成產(chǎn)品。故通過(guò)查閱有關(guān)分離機(jī)械書(shū)籍選定SXY——1000三足下卸料液壓全自動(dòng)過(guò)濾離心機(jī)。具體技術(shù)參數(shù)如表3.8所示:表3.8SXY—1000離心機(jī)技術(shù)參數(shù)SXY—1000離心機(jī)技術(shù)規(guī)格轉(zhuǎn)鼓直徑1000mm卸料轉(zhuǎn)速30~70轉(zhuǎn)/分有效高度450mm最大分離因數(shù)700進(jìn)料轉(zhuǎn)速200~1120轉(zhuǎn)/分操作容積250L分離轉(zhuǎn)速1120轉(zhuǎn)/分裝料限度300kg主機(jī)外形尺寸2285×1700×1900(mm)液壓系統(tǒng)外形尺寸1450×1100×1400(mm)電器控制箱外形尺寸800×600×2000(mm)機(jī)器總重量3500kg操作原理與程序:懸浮液待主機(jī)開(kāi)動(dòng)至一定速度(中速或高速)后,由進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓布料盤(pán)上,在離心力的作用下,FeCl2·4H2O晶體顆粒被甩到轉(zhuǎn)鼓壁上,其中中速進(jìn)料有利于布料均勻,減少進(jìn)料的振動(dòng),使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。進(jìn)料結(jié)束后,將主機(jī)增至高速進(jìn)行分離、液體經(jīng)濾布、襯網(wǎng)和轉(zhuǎn)鼓壁上的小孔甩出鼓外、經(jīng)排液口排出,FeCl2·4H2O晶體顆粒留轉(zhuǎn)鼓,將主機(jī)降至低速,由刮刀將濾渣刮下,從轉(zhuǎn)鼓底的孔排出打包外運(yùn)。3.6輔助設(shè)備計(jì)算選型輔助設(shè)備包括廢酸儲(chǔ)罐,稀酸再生酸儲(chǔ)罐,濃酸再生酸儲(chǔ)罐,耐腐蝕泵若干。輔助設(shè)備一覽表如表3.9所示:表3.9輔助設(shè)備一覽表設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)或尺寸設(shè)備數(shù)量廢酸儲(chǔ)罐V=10m3:φ2.5×2.11濃酸再生酸儲(chǔ)罐V=5m3:φ1.8×2.21稀酸再生酸儲(chǔ)罐V=5m3:φ1.8×2.21耐腐蝕泵CQB50—32—125F,12m3/h,揚(yáng)程20m,電機(jī)功率1.5kw若干第四章高程、車(chē)間布置4.1高程布置1.充分利用地形地勢(shì)和給水排水系統(tǒng),使原料液一次提升便能順利自然的通過(guò)工藝操作單元,排出廠外。2.協(xié)調(diào)好高程布置和平面布置的關(guān)系,做到既減少用地,有利于氣、液輸送,并有利于減少工程投資和運(yùn)行成本。3.做好原料液,剩余液高程布置與蒸汽高程布置的配合,盡量同時(shí)減少兩者的提升次數(shù)和高度。4.協(xié)調(diào)好車(chē)間總體高程布置和與單體豎向設(shè)計(jì),即便于正常排放又有利于檢修。總高程面布置(見(jiàn)高程面圖)4.2車(chē)間布置4.2.1基礎(chǔ)資料1、工藝流程圖,詳見(jiàn)附圖。2、物料衡算數(shù)據(jù)與物料性質(zhì)。3、主反應(yīng)設(shè)備與輔助設(shè)備構(gòu)造與特性本設(shè)計(jì)為初步的工業(yè)化設(shè)計(jì),其中所涉與的公用系統(tǒng)的耗用量、車(chē)間定員廠區(qū)總平面布置圖、建廠地形和氣象等資料均從略。4.2.2車(chē)間組成車(chē)間部門(mén)組成如圖4.1所示圖4.1車(chē)間組成4.2.3車(chē)間布置1、廠房布置廠房平面布置采用長(zhǎng)方形外形布置,可以節(jié)約用地,這樣有利于設(shè)備的排列,縮短管線,易于安排交通的出入口,有較多地可供自然采光和通風(fēng)的墻面。柱網(wǎng)間距采用6m,寬度選擇14.4m,采用6—2.4—6形式的跨度。鹽酸回收車(chē)間規(guī)模較小,而規(guī)模較小的車(chē)間多數(shù)是將輔助室、生活室集中布置在車(chē)間中的一個(gè)區(qū)域,故本設(shè)計(jì)也采用這種方案。生活室中的辦公室、化驗(yàn)室、休息室等宜布置在廠房南面,以充分利用太陽(yáng)能采暖;更衣室、廁所、浴室等可布置在廠房北面。2、設(shè)備布置設(shè)備布置應(yīng)該遵循工藝流程的前后、上下、左右的順序,確保工藝流程在設(shè)備上體現(xiàn)出連續(xù)性,使原料到產(chǎn)品的路線最短,并且最為合理,并需綜合考慮主導(dǎo)風(fēng)向、安全衛(wèi)生和防腐、操作條件、設(shè)備安裝檢修、廠房建筑等因素對(duì)設(shè)備布置的要求。車(chē)間底層平面布置加料儲(chǔ)罐、幾種泵、濃、稀酸儲(chǔ)罐、鼓風(fēng)機(jī)等;二樓平面布置冷凝結(jié)晶釜、過(guò)濾離心機(jī)、FeCl2·4H2O晶體產(chǎn)品貯槽;三樓平面布置降膜蒸發(fā)器、冷凝器、降膜吸收器等。設(shè)備布置時(shí),考慮盡量利用重力自流,可以采用搭建鋼構(gòu)平臺(tái)或在樓層上留出安裝孔來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。第五章操作說(shuō)明與維護(hù)5.1操作說(shuō)明5.1.1換熱器操作說(shuō)明1、檢查裝置上的儀表、閥門(mén)等是否齊全好用。2、打開(kāi)冷凝水閥,排除積水和污垢;打開(kāi)放空閥,排除空氣和不凝氣體,放凈后逐一關(guān)閉。3、打開(kāi)冷流體進(jìn)口閥并通入流體,而后打開(kāi)熱流體入口閥,緩慢或逐次地通入。做到先預(yù)熱后加熱,切忌驟冷驟熱,以免換熱器受到損壞,影響其使用壽命。4、通入的冷熱流體應(yīng)干凈,流體如果含有大顆粒固體雜質(zhì)和纖維質(zhì),一定要提前過(guò)濾和清除,防止堵塞通道與結(jié)垢。5、調(diào)節(jié)冷、熱流體的流量,達(dá)到工藝要求所需的溫度。6、經(jīng)常檢查冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度和壓力變化情況,如有異?,F(xiàn)象,應(yīng)立即查明原因,清除故障。7、在操作過(guò)程中,換熱器的一側(cè)若為蒸汽的冷凝過(guò)程,則應(yīng)與時(shí)排放冷凝液和不凝氣體,以免影響傳熱效果。8、定時(shí)分析冷、熱流體的變化情況,以確定有無(wú)泄漏。如泄漏應(yīng)與時(shí)修理。9、定期檢查換熱器與管子與管板的連接處是否有損,外殼有無(wú)變形以與換熱器有無(wú)振動(dòng)現(xiàn)象,若有應(yīng)與時(shí)排除。10、在停止操作時(shí),應(yīng)先停熱流體,后停冷流體,并將殼程與管程的液體排凈,以防換熱器凍裂和銹蝕。5.1.2冷卻結(jié)晶器操作說(shuō)明1、維持穩(wěn)定的過(guò)飽和度,防止結(jié)晶器在局部圍產(chǎn)生過(guò)大的過(guò)飽和度。2、結(jié)晶器液面應(yīng)保持一定的高度,如果液面太低,會(huì)破壞懸浮液床層,使過(guò)飽和度越過(guò)介穩(wěn)區(qū),產(chǎn)生大量晶核。3、應(yīng)防止系統(tǒng)帶氣,否則會(huì)破壞晶漿床層,使液面翻騰,溢流帶料嚴(yán)重。4、應(yīng)限制晶體的生長(zhǎng)速率,即不以盲目提高過(guò)飽和度的方法來(lái)提高產(chǎn)量。5、對(duì)溶液進(jìn)行加熱、過(guò)濾等預(yù)處理,以消除溶液中可能成為過(guò)多晶核的微粒。6、從結(jié)晶器中與時(shí)移除過(guò)量的細(xì)晶。產(chǎn)品按粒度分級(jí)排出,使符合粒度要求的晶粒能作為產(chǎn)品與時(shí)排出,而不使其在結(jié)晶器繼續(xù)參與循環(huán)。7、含有過(guò)量細(xì)晶的母液取出后加熱或稀釋,使細(xì)晶溶解,然后送回結(jié)晶器。8、母液溫度不宜相差過(guò)大,避免過(guò)飽和度過(guò)大,晶核增多。9、調(diào)節(jié)原料液的pH或加入某些具有選擇性的添加劑以改變成核速率。10、操作工應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé),在結(jié)晶操作上要勤檢查,穩(wěn)定工藝,保證生產(chǎn)在最佳條件下進(jìn)行。5.2維護(hù)說(shuō)明5.2.1換熱器日常維護(hù)容1、保持設(shè)備外部整潔、保溫層和油漆完好。2、保持壓力表、溫度計(jì)、安全閥和液位計(jì)等儀表和附件的齊全、靈敏和準(zhǔn)確。3、發(fā)現(xiàn)閥門(mén)和法蘭連接處滲漏時(shí),應(yīng)與時(shí)處理。4、開(kāi)停換熱器時(shí),不要將閥門(mén)開(kāi)得太猛,否則容易造成管子和殼體受到?jīng)_擊,以與局部驟然脹縮,產(chǎn)生熱應(yīng)力,使局部焊縫開(kāi)裂或管子連接口松弛。5、盡可能減少換熱器的開(kāi)停次數(shù),停止使用時(shí),應(yīng)將換熱器的液體清洗放凈,防止凍裂和腐蝕。6、定期測(cè)量換熱器的殼體厚度,一般兩年一次。5.2.2換熱器常見(jiàn)故障與處理方法如表5.1所示:表5.1換熱器常見(jiàn)故障與處理方法故障原因處理方法傳熱效率下降列管結(jié)垢或堵塞;清理列管或除垢;管道或閥門(mén)堵塞;清理疏通;不凝氣或冷凝液增多排放不凝氣或冷凝液列管和脹口滲漏列管腐蝕或脹接質(zhì)量差;更換新管或補(bǔ)脹;殼體與管束溫差太大;補(bǔ)脹;列管被折流擋板磨破換管振動(dòng)管路振動(dòng);加固管路;殼程流體流速太快;調(diào)節(jié)流體流量;機(jī)座剛度較小加固管板與殼體連接處有裂紋腐蝕嚴(yán)重;鑒定后補(bǔ)修;焊接質(zhì)量不好;清理補(bǔ)焊;外殼歪斜,連接管線拉力過(guò)大找正第六章設(shè)計(jì)總結(jié)與建議本論文從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),結(jié)合相關(guān)國(guó)外現(xiàn)狀,對(duì)含F(xiàn)eCl2和HCl的廢酸資源化利用一題進(jìn)行大膽設(shè)想,做出初步的工業(yè)化設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)廢酸進(jìn)行降膜蒸發(fā),降膜吸收,冷卻結(jié)晶等單元操作對(duì)這兩種物質(zhì)進(jìn)行分離,又通過(guò)一系列方案設(shè)計(jì)、物料衡算、設(shè)備參數(shù)計(jì)算、設(shè)備選型等研究得出主要設(shè)計(jì)成果如下:6.1設(shè)計(jì)運(yùn)行總結(jié)1、1250kg/h的廢酸溶液從廢酸儲(chǔ)罐進(jìn)入降膜蒸發(fā)器后,經(jīng)恒定300KPa,133℃的蒸汽的不斷加熱,在降膜蒸發(fā)器負(fù)壓80KPa下蒸發(fā)至料液沸點(diǎn),理論上可產(chǎn)生1013.2kg/h的總蒸汽量,其中包含168.75kg/h的HCl氣體和844.45kg/h的水蒸氣。2、含HCl氣體和水蒸氣混合氣體進(jìn)入冷凝器后將混合氣體從95℃冷卻到40℃后,有93.36kg/h的HCl氣體溶解到水中形成了10%的稀鹽酸,回流到降膜蒸發(fā)器中繼續(xù)蒸發(fā)。其余75.39kg/hHCl進(jìn)入石墨降膜吸收器。3、冷凝器中的不凝氣體進(jìn)入石墨降膜吸收器后,45.23kg/h的HCl氣體進(jìn)入濃酸吸收器被吸收成31%的濃鹽酸,30.16kg/h的HCl氣體進(jìn)入稀酸吸收器被吸收成22%稀鹽酸。4、降膜蒸發(fā)器中原料液經(jīng)蒸發(fā)后的剩余液236.8kg/h經(jīng)冷卻結(jié)晶操作將液體冷卻到常溫20℃后產(chǎn)生186.7kg/h的FeCl2·4H2O晶體產(chǎn)品,經(jīng)過(guò)濾離心機(jī)分離后進(jìn)入產(chǎn)品儲(chǔ)罐。6.2建議由于本人科研水平有限以與其他客觀因素的限制,設(shè)計(jì)中遇到的有些難題還未能解決,還有許多方面沒(méi)有涉與到,在今后的學(xué)習(xí)和科研中有待進(jìn)一步完善。1、由于參數(shù)搜集不全,化工原理和物理化學(xué)知識(shí)掌握不到位,例如文中所設(shè)計(jì)的各個(gè)換熱器總傳熱系數(shù)沒(méi)有根據(jù)理論公式計(jì)算而是直接根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。2、由于本人對(duì)結(jié)晶操作知識(shí)掌握甚少,本文中對(duì)FeCl2·4H2O晶體的結(jié)晶設(shè)備設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)略,直接進(jìn)行了選型,未進(jìn)行準(zhǔn)確地、系統(tǒng)化地分析。3、由于本人缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),所以本設(shè)計(jì)中沒(méi)有給出原料與能量的小號(hào)定額、工程投資概算、工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。如若需要可以請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)這方面進(jìn)行專業(yè)的分析計(jì)算。4、為了達(dá)到更好的設(shè)計(jì)要求,本課題設(shè)計(jì)應(yīng)與土建、給水排水、自動(dòng)化專業(yè)等一起綜合設(shè)計(jì)。致本論文是在我的導(dǎo)師宋恩軍教授的悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,淵博的知識(shí),敏銳的學(xué)術(shù)思想,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神以與事必躬親的工作態(tài)度對(duì)于我留下了深刻的影響,將使我終身受益。在編寫(xiě)論文過(guò)程中,宋老師無(wú)論是在學(xué)習(xí)上還是生活上都給予我莫大的鼓勵(lì)、鞭策和支持。我不僅從他身上學(xué)到扎實(shí)的專業(yè)知識(shí),還學(xué)到了很多做人的道理。在此謹(jǐn)向宋老師致以崇高的敬意和最誠(chéng)摯的感。四年來(lái),感環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院的老師對(duì)我的辛勤培育。他們淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、科學(xué)的作風(fēng)和忘我的敬業(yè)精神為我樹(shù)立了良好的榜樣,將永遠(yuǎn)激勵(lì)我在以后的工作、生活中奮進(jìn)!感同在宋老師帶領(lǐng)下的同學(xué)路潔嬙、闖、坤、馬力,還有我的同學(xué)森,譚景偉等在我論文完成過(guò)程中給予了極大的支持和無(wú)私的幫助,在此一并向他們表示最衷心的感!感父母、親友的理解和支持。正是有了他們無(wú)私的關(guān)愛(ài)奉獻(xiàn)和悉心教導(dǎo),才有了我今天的一切。最后感評(píng)閱論文和出席畢業(yè)論文答辯委員會(huì)的諸位專家、教授在百忙中給予的悉心指導(dǎo)!同時(shí)感所有曾給予我支持、幫助和關(guān)心的老師、同學(xué)和朋友們!參考文獻(xiàn)ADDINCNKISM.Bib[1]武晶.不銹鋼酸洗廢液制備硝酸鐵工藝研究[D].暨南大學(xué),2012.[2]HelenaBendováZdenekPalaty.SeparationofHCl+FeCl2mixturebyanion-exchangemembrane[J].SeparationandPurificationTechnology,2009(66):45-50.[3]穎.鹽酸_醋酸廢液循環(huán)利用工藝的研究與其工業(yè)化初步設(shè)計(jì)[D].理工大學(xué),2010.[4]丁啟圣.SXY—1000三足下卸料液壓自動(dòng)離心機(jī)[Z].1990.[5]安妮.廢鹽酸電解資源化的基礎(chǔ)研究[D].陜西科技大學(xué),2012.[6]任守國(guó).稀土冶煉含酸廢水處理利用工程化研究[D].建筑科技大學(xué),2006.[7]澤嘉.冷卻結(jié)晶法處理廢酸的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工廠設(shè)計(jì),1984(1):29-32.[8]周有桐.廢酸濃縮回收裝置的研究[J].化工環(huán)保,1998(3):55-57.[9]孟民,小龍,胡登偉,等.工業(yè)酸洗含鐵廢鹽酸的資源化處理工藝[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2007(5):25-27+61.[10]佚名.從廢酸中回收硫酸[J].環(huán)境保護(hù),1977(6):48.[11]金子方.多效蒸發(fā)的設(shè)計(jì)計(jì)算[J].杭化工,1984(2):52-54.[12]白鵬舉.廢鹽酸液綜合治理[J].金屬制品,1985(2):57-58.[13],秀鳳,金茂.廢鹽酸的再生利用[J].金屬制品,2008(4):56-59.[14]萬(wàn)金保,琨,王嶸.鋼鐵廠鹽(硫)酸酸洗廢液綜合治理研究[J].水資源保護(hù),2006(2):66-68.[15]黃萬(wàn)撫,何善媛.鋼鐵酸洗廢水處理與回收利用[J].冶金叢刊,2005(5):36-39+42.[16]永生.利用鎢酸生產(chǎn)中的廢鹽酸制備氯化銨的研究[J].中國(guó)鎢業(yè),1993(9):11-19+18.[17]席英信,雍興躍,郝彥軍,等.廢鹽酸回收新技術(shù)在冷軋廠的應(yīng)用[J].軋鋼,2009(2):43-45.[18]K.K.SahuARCHANAAGRAWAL.AnOverviewoftheRecoveryofAcidFromSpentAcidicSolutionsFromSteelandElectroplatingIndustries[J].JournalofHazardousMaterials,2009(171):61-75.[19]王海林,振林,綠.廢酸焙燒再生爐流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版),2009(3):12-16.[20]華彬,何安西,蔡斌,等.酸再生工藝參數(shù)對(duì)氧化鐵粉質(zhì)量的影響[J].鋼鐵釩鈦,1999(1):51-55.[21]馬覺(jué),一種基于廢酸回收系統(tǒng)的磁性氧化鐵粉生產(chǎn)方法[J].金屬世界,2010(4):27-30+33+8.[22]王瑞紅.噴霧焙燒工藝在混酸再生中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2010(36):169-171.[23]磊.氧化—樹(shù)脂吸附法處理含鐵廢鹽酸與其資源化研究[D].大學(xué),2012.[24]林宣精.當(dāng)今廢鹽酸再生工藝的評(píng)析[J].化工環(huán)保,1998(4):16-22.[25]甄家華.廢酸處理與回收技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué),1991(11):26-43+42.[26]安妮,根行.廢鹽酸再生利用研究進(jìn)展[J].當(dāng)代化工,2011(11):84-87.[27]隋潔,魯毅強(qiáng),石健.鋼鐵酸洗廢液的資源化處理技術(shù)[J].工業(yè)用水與廢水,2003(3):36-39.[28]磊,勝,王艷輝,等.新鋼冷軋酸再生生產(chǎn)實(shí)踐[J].江西冶金,2012(3):26-28.[29]夏清,常貴.化工原理[M]上冊(cè),2005.1.大學(xué).2005:204-368[30]維鈞,余立新.化工原理化工分離過(guò)程[M],2005.10.清華大學(xué).2005:318-348[31]居參,周波,喬子榮.化工單元操作實(shí)用技術(shù)[M],2008.6.高等教育.2008:113-154;219-267;356-390.[32]路秀林,王者相等.塔設(shè)備[M],2004.1.化學(xué)工業(yè).2004[33]周興求,葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)—大氣污染控制設(shè)備[M],2003.12.化學(xué)工業(yè).2004附錄:A英文原文附錄:B中文翻譯文章歷程:2009年10月21日收錄;2009年11月7日修訂;2009年11月7日接受;2009年11月16日網(wǎng)絡(luò)可用摘要本文綜述了現(xiàn)行的多種酸洗廢液回收再生技術(shù),包括酸的回收方法,如擴(kuò)散滲析,電滲析,膜電解和膜的蒸餾,蒸發(fā),沉降和噴霧焙燒法,以與那些酸和金屬的回收技術(shù)如:離子交換法,緩凝法,溶液結(jié)晶法和膜萃取法。列出并討論這些高級(jí)和初級(jí)的技術(shù),并與最高技術(shù)要求對(duì)比。大多數(shù)方法能滿足最高技術(shù)要求。最佳技術(shù)有電滲析法,擴(kuò)散滲析法和結(jié)晶法,然而,在實(shí)際中噴霧焙燒法,離子交換法和緩凝法在酸洗廢液再生的應(yīng)用中是最頻繁的。正在“等待機(jī)遇”的溶劑萃取法,非分散性溶劑萃取法和膜蒸餾法由于研究和開(kāi)發(fā)得很好應(yīng)被提出。文中所提出的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)利益的方法依賴于化學(xué)藥品和廢水處理的成本,法律法規(guī)和實(shí)施現(xiàn)代化新技術(shù)的成本等新問(wèn)題。關(guān)鍵詞:廢酸溶液;廢水再生;鹽酸;硫酸;硝酸/氫氟酸B.1簡(jiǎn)介在歐盟的煉鋼廠,每年將產(chǎn)生300000m3的酸洗廢液,存儲(chǔ)量為15萬(wàn)噸/年[1]。酸洗工序是必不可少的,用來(lái)確保高品質(zhì)的鋼材表面,以便進(jìn)一步處理。酸是用來(lái)去除水垢其外表面含氧化物。在酸的濃度降低到75%—85%,并伴隨著金屬含量增加甚至高達(dá)150-250g/L的情況下,酸洗溶液將被使用。用過(guò)的溶液必須倒掉,因?yàn)樗嵯吹男蕦㈦S著金屬含量的增加而降低。酸洗廢液的含量取決于工廠的來(lái)源和酸洗方法的應(yīng)用。熱鍍鋅車(chē)間中的酸洗廢水都含有二價(jià)鋅,鐵(主要是二價(jià)鐵),痕量鉛,鉻等重金屬(最大0.5g/L)與鹽酸中和。在這種金屬溶解后,二價(jià)鋅將從被鋅覆蓋的機(jī)架,鏈條和籃子過(guò)酸洗廢液解離出來(lái),用于鍍鋅元素的運(yùn)輸。此等的鋅層通常是在另一個(gè)酸洗槽中刪除。其結(jié)果是,在同一溶液中二價(jià)鋅的濃度增加甚至高達(dá)到110g/L,而鐵含量甚至可以超過(guò)80g/L[2]。B.2酸洗廢液的組成酸洗廢液來(lái)自各種表面酸洗。酸洗液的組成取決于酸洗表面的組成和濃度,一般來(lái)說(shuō),酸洗廢液可分為兩種:鍍鋅車(chē)間低碳鋼酸洗后的溶液,不銹鋼酸洗軋機(jī)產(chǎn)生的溶液。第一種酸洗廢液又鹽酸,鐵離子和鋅離子組成,第二種包含了更多的有害酸:氫氟酸和硝酸的混合酸或硫酸和硫酸與氫氟酸、過(guò)氧化氫,鐵或其他金屬離子的混合物(主要是鉻,鎳)。見(jiàn)表1。有時(shí)硫酸常常代替硝酸用于酸洗和不銹鋼處理中來(lái)使液體減輕酸性。過(guò)去,通常硫酸用于酸洗,但現(xiàn)在大部分被鹽酸代替因?yàn)楹笳吣艽_保更好的更優(yōu)質(zhì)的表面處理質(zhì)量,更快的酸洗以增加鋼鐵產(chǎn)量和更經(jīng)濟(jì)的鹽酸回收。用硝酸和氫氟酸的混合酸來(lái)進(jìn)行不銹鋼酸洗的結(jié)果是產(chǎn)生硝酸鐵,硝酸鉻,硝酸鎳,而氟化物形成了金屬絡(luò)合物等穩(wěn)定物質(zhì),當(dāng)酸洗廢液中的金屬濃度超過(guò)5%,氟化物開(kāi)始沉降。進(jìn)而廢酸再生,增加了新酸。這些酸的再生方法應(yīng)該考慮到形成酸洗廢液的金屬種類,例如鋅、鐵氯錯(cuò)合物或鎳、鐵氟錯(cuò)合物對(duì)酸洗廢液處理的影響。真實(shí)的酸洗廢液的組成實(shí)例見(jiàn)表1。酸和鐵離子的濃度圍很廣,這便難以選擇一個(gè)普通的方法來(lái)處理酸洗廢液。酸的回收是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)的課題,因從廢酸中實(shí)現(xiàn)酸的高效的分離和再利用的方法一直有待研究和開(kāi)發(fā)。這些方法必須同時(shí)可以有效去除不同的金屬如:Cr,Ni,Cd,Zn,Pb.在所有的情況中所述的金屬離子常伴隨著大量的鐵鹽,使他們的回收變成了一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。此外,所有的酸洗廢液都包含著提高酸洗效率的表面活性劑,抑制劑,穩(wěn)定劑。不同的針對(duì)回收的物理化學(xué)方法被應(yīng)用,一般被劃分為兩種(圖1):只用于回收酸的方法(例如電滲析法,擴(kuò)散滲析法,膜蒸餾法,蒸發(fā)法和噴霧焙燒法)和同時(shí)用于回收酸和金屬的方法(溶劑萃取法,緩凝法,離子交換法,結(jié)晶法)。不管從環(huán)境保護(hù)的角度還是經(jīng)濟(jì)的角度金屬和酸的回收都是一個(gè)至關(guān)重要的課題。因此,此文目的是參照歐盟對(duì)金屬加工工業(yè)提出的最賤應(yīng)用技術(shù)提出各種酸洗廢液再生方法的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。敘述了從90年代中期以來(lái)的回收方法上的研究與開(kāi)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論