稀硫酸浓缩的现状与发展.docxVIP

稀硫酸浓缩的现状与发展任辉辉1，曹龙文2(1、湖北师范学院化学与环境工程学院，湖北黄石435002;2、大冶有色金属有限公司冶炼厂，湖北黄石435005)摘要:简述了稀硫酸浓缩的意义、原理，对比分析了常见浓缩方法的浓缩范围、优缺点、适用对象，结合实例讨论了几种必威体育精装版的浓缩新工艺，并预测改进优化现有浓缩装置，利用低温位余热作热源及开发浓缩低浓度酸将会是下阶段稀硫酸浓缩的发展趋势。关键词:稀硫酸;浓缩;新工艺;发展趋势中图分类号:TQ111.16文献标识码:B文章编号:1009－1904(2012)02－0045－04益。稀硫酸浓缩回收利用不仅能有效避免废渣的生成，还可提高硫资源利用率，增加产品附加值，为生产企业获得更大的经济效益和社会效益，因此研究稀硫酸浓缩技术具有重要的意义。1概述硫酸是重要的基本化工原料，有“化学工业之母”的美称。经中国硫酸工业协会核实［1］，2010年我国硫酸总产量70330kt［w(H2SO4)=100%计，下同］，同比增长17.8%，比2009年经增产10000kt以上，表观消费量达71690kt，预计在“十二五”期间，硫酸的产量和消费量还将保持增长。硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用，而许多企业在生产过程中对硫酸的利用率却很低。例如在冶金及有机化工行业耗用大量的硫酸，但其中很多并未作为产品组成进入最终产品中，而是被稀释或污染成废硫酸;在硫酸法生产钛白粉水解工段，平均每生产1t钛白粉产生w(H2SO4)≈20%的稀硫酸6～8t［2］;在烟气制酸的炉气净化酸洗工段，生产每吨硫2稀硫酸浓缩的原理和方法的比较稀硫酸浓缩工艺在技术上是否可行，主要取决于生产工艺对浓硫酸纯度的要求与浓缩时杂质的特性。理论上，只要提供足够的热能蒸发掉稀硫酸中的水分就能够实现稀硫酸浓缩。2.1稀硫酸浓缩的原理稀硫酸的浓缩就是在加热的情况下将溶液中部分水分脱除的过程。当溶液受热时，如果靠近加热面的水分子获得的动能大于分子间的吸引力，该部分水分子即自液体中逸出而成蒸汽。将蒸汽不断移去，溶液中的硫酸浓度便得到提高。对w(H2SO4)＜80%以下的硫酸加热时，溶液中几乎只有水分蒸发逸出，硫酸分子并未逸出，进而可达到浓缩稀硫酸的目的。稀硫酸中水分的蒸发需消耗大量的热，根据热的供给方式的不同，浓缩装置分为两种类型:第一类是通过热气与酸直接接触传递热量，称为直接加热式;第二类型通过设备壁传热将酸加热，称为间接加热式。废硫酸浓缩方法比较见表1。w(H2SO4)酸产生≈5%的稀硫酸量达20～100L［3］。回收利用这种浓度低、杂质含量高的稀硫酸方法较多，如钛白粉行业采用加铁屑的方法用于生产硫酸亚铁，其他行业有采用硫化法和石灰中和及其衍生法来处理的。由于受稀硫酸中的杂质影响，这些方法处理稀硫酸所得硫酸亚铁或石膏产品中含As、Cd等有害杂质超标，产品品质差、价格低、滞销积压，而且采用这类方法处理稀硫酸劳动强度大、操作环境差、生成废渣量大，更面临严重的二次污染，硫资源回收利用率差。这样处理不仅威胁到自然环境，有悖于国家的环保政策，也有损企业的经济效2.2几种常见稀硫酸浓缩的实例日本三井东压化学公司采用浸没燃烧装置对异丙醇废硫酸进行浓缩处理［4］。该公司废酸处理能力为4.2t/h，废酸由w(H2SO4)为45%浓缩至75%，每硫磷设计与粉体工程SP＆BMHRELATEDENGINEERING·46·2012年第2期表1废硫酸浓缩方法比较适用对象参考文献加热方式浓缩方法优点缺点w(H2SO4)/1废硫酸特点直接加热法鼓式加热法浸没燃烧法含有硝基的有机废酸钛白粉生产水解段中的废酸含硫酸盐的钛白粉生产中的废酸和钢铁酸洗废酸含硫酸亚铁的废酸和硫铁矿制酸气体净化的洗涤酸40%～93%20%～75%生产能力大，热效率高热效率高，设备简单可有效利用钛白粉生产过程中的余热可利用硫酸生产过程中的废热和高温烟气可得杂质含量少的高浓度硫酸操作温度低，设备容易选，硫酸损失少浓缩后产生尾气污染大浸没管腐蚀严重设备成本高，雾化喷嘴性能要求高，动力消耗大利用吸收塔热酸的热能，需设置酸酸换热装置铁锅寿命短，燃料消耗多，生产能力小维持真空度需消耗额外能量，工艺流程复杂［4］［5，6］喷雾干燥法20%～65%［7，8］文丘里浓缩30%～95%［4，9］间接加热法锅式浓缩法含有机杂质多的高浓度废酸80%～95%［5，10］处理量小、含有机杂质的废酸［11，12］真空浓缩法20%～95%吨硫酸［w(H2SO4)=100%计］的消耗额为:热值为3×106kJ的燃料34.5m3，冷却水8t，氢氧化钠2.1kg，耗电25.7kW·h。淄博化工厂［6］采用锅式浓缩法对三氯乙醛生产kW·h。可见，目前这些常见的浓缩方法并不适用于较低浓度的稀硫酸浓缩。因此，开发w(HSO)24＜20%的稀硫酸浓缩装置是部分厂家亟待解