專利名稱：一種稀硫酸濃縮方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體地，涉及一種稀硫酸的濃縮方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
硫酸在化工、鋼鐵等行業(yè)用途廣泛。但是在大部分應(yīng)用過程中， 用過的硫酸成為含雜的稀石克酸。這些稀石克酸如不經(jīng)過處理就排放到環(huán) 境中，將會造成水體或土壤酸化，危害生態(tài)環(huán)境，大量浪費(fèi)資源。過 去常采用生成石膏或生產(chǎn)磷肥等方式處理稀硫酸，但隨著化學(xué)工業(yè)的 發(fā)展和環(huán)保的需要，這種處理方式已無法滿足要求，取而代之的是將 稀硫酸濃縮后，再循環(huán)利用，本方法因避免環(huán)境污染，節(jié)約資源等優(yōu) 異特性，受到人們推崇。
稀硫酸濃縮的方法主要有兩種， 一種是把稀硫酸置于蒸發(fā)器中， 在常壓條件下直接用燃料加熱蒸發(fā)器或用換熱器進(jìn)行加熱，如中國申 請專利"硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過程中稀硫酸的濃縮除雜方法"(公開號為
CN101214931A)中，常壓下，采用加熱石墨列管換熱器構(gòu)成的蒸汽濃 縮系統(tǒng)來達(dá)到加熱其中的硫酸的目的；另 一種是在減壓條件下用換熱 器加熱稀石克酸進(jìn)行濃縮，如US5，228，885，揭露了一種在減壓條件下， 用換熱器加熱稀石克酸進(jìn)行濃縮的方法和"&備。總之，目前稀石危酸的濃 縮都是通過間接加熱的方法來實(shí)現(xiàn)的。由于高溫的石克酸特別是高溫的 濃硫酸具有強(qiáng)烈的腐蝕性，這對換熱器的材質(zhì)提出了極高的要求，需要價格昂貴的稀有金屬如鉭、鋯以及特殊合金制作換熱器；減壓提濃 過程中使用水環(huán)式真空泵，不僅造成了提濃的蒸汽無法回收利用，而 且浪費(fèi)大量的冷凝水；另外，間接加熱還需要耐高溫濃碌u酸的循環(huán)泵，
這些都提高了稀硫酸濃縮的成本，從而限制了廢稀硫酸的回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服目前廢稀硫酸濃縮過程中由于采用間接加熱而造成的成
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個向日3秋，3、， 個夂W 3疋K J 一々T仰巧Tb暇M^-詢力。
本發(fā)明的另一目的是提供一種稀硫酸濃縮系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的稀硫酸濃縮方法包括以下步驟 (1 )將稀硫酸注入蒸發(fā)器中；
(2)向所述蒸發(fā)器中通入溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽，使水蒸 汽與稀硫酸直接接觸進(jìn)行熱交換，將稀石克酸中的水蒸發(fā)，從而使稀硫 酸濃縮。
所述蒸發(fā)器包括互相連通的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器及三效蒸發(fā) 器，所述水蒸汽首先通入一效蒸發(fā)器，從一效蒸發(fā)器排出來的蒸汽再 通入二效蒸發(fā)器，從二效蒸發(fā)器排出來的蒸汽再通入三效蒸發(fā)器。
從所述三效蒸發(fā)器排出來的蒸汽分成兩部分， 一部分蒸汽作為熱
源供其他工藝使用，另 一部分蒸汽再次加熱到溫度高于稀好u酸沸點(diǎn)并
通入一效蒸發(fā)器進(jìn)行循環(huán)利用。
所述稀疏酸蒸發(fā)濃縮是在常壓條件下進(jìn)行。
所述水蒸汽是接近常壓的過熱水蒸汽，溫度大致為400 - 70(TC。 本發(fā)明提供的稀石克酸濃縮系統(tǒng)包括鍋爐，所述鍋爐將水加熱成溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽； 蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器內(nèi)容納稀硫酸；
輸入管路，所述輸入管路連通所述鍋爐和所述蒸發(fā)器，從所述鍋 爐出來的水蒸汽通過輸入管路通入蒸發(fā)器，與稀硫酸直接接觸；及
第一輸出管路，所述第一輸出管路連通所述蒸發(fā)器和所述鍋爐， 從所述蒸發(fā)器排出來的蒸汽通過第 一 輸出管路再次進(jìn)入鍋爐循環(huán)利 用。
較佳地，所述蒸發(fā)器包括互相連通的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器及 三效蒸發(fā)器，所述輸入管路連接所述鍋爐和所述一效蒸發(fā)器，所述第 一輸出管路連接所述三效蒸發(fā)器和所述鍋爐。
所述三效蒸發(fā)器還設(shè)有第二輸出管路，連接需要熱源的設(shè)備，從 所述三效蒸發(fā)器排出來的蒸汽通過第二輸出管路向需要熱源的設(shè)備供 熱。
本發(fā)明由于采用稀硫酸與溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽直接接觸 進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，熱量交換直接、迅速，不僅省去了昂貴的熱交換器， 而且省去了水環(huán)式真空泵和耐高溫濃硫酸的循環(huán)泵，大大筒化了濃縮 系統(tǒng)，降低了設(shè)備投資成本；另外從稀硫酸中蒸發(fā)出來的水蒸汽一部 分回收用作其它工藝過程的熱源，另一部分回蒸發(fā)器進(jìn)行循環(huán)利用， 從而使稀硫酸的提濃成為 一 個能耗接近為零的工藝過程，也就是說， 本發(fā)明使稀硫酸的提濃成為 一個能源基本免費(fèi)的過程。


圖1為本發(fā)明硫酸濃縮系統(tǒng)第一實(shí)施例之結(jié)構(gòu)示意6圖2為本發(fā)明硫酸濃縮系統(tǒng)第二實(shí)施例之結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本原理是在蒸發(fā)器中，稀硫酸與溫度高于稀硫酸沸 點(diǎn)的水蒸汽直接接觸，高溫水蒸汽直接把熱量傳送給稀硫酸中的水， 使之成為水蒸氣，并共同以較低溫度的水蒸汽蒸發(fā)，與硫酸分離，從 而達(dá)到稀硫酸濃縮的目的；最終從蒸發(fā)器中排出的溫度較低的水蒸汽 分成兩部分，一部分作為熱源供其他工藝使用，另一部分返回鍋爐循 環(huán)利用，進(jìn)一步濃縮稀硫酸。
如圖1所示，為本發(fā)明稀石克酸濃縮系統(tǒng)的第一實(shí)施例，該稀碌^酸 濃縮系統(tǒng)包括鍋爐1，在所述鍋爐內(nèi)將水加熱成溫度高于稀硫酸沸 點(diǎn)的水蒸汽；蒸發(fā)器2，所述蒸發(fā)器內(nèi)容納稀硫酸；輸入管路3，所迷 輸入管路連通所述鍋爐和所述蒸發(fā)器，從所述鍋爐出來的水蒸汽通過 輸入管路通入蒸發(fā)器，與稀硫酸直接接觸；及第一輸出管路41，所述 第一輸出管路連通所述蒸發(fā)器和所述鍋爐，從所述蒸發(fā)器排出來的蒸 汽通過第一輸出管路再次進(jìn)入鍋爐循環(huán)利用。
圖2為本發(fā)明稀石危酸濃縮系統(tǒng)的第二實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同 的是，所述蒸發(fā)器包括互相連通的一效蒸發(fā)器21、 二效蒸發(fā)器22及 三效蒸發(fā)器23，所述輸入管路3連接所述鍋爐和所述一效蒸發(fā)器，所 述第一輸出管路41連接所述三效蒸發(fā)器23和所述鍋爐1。
所述三效蒸發(fā)器還設(shè)有第二輸出管路42,連接需要熱源的設(shè)備5, 從所述三效蒸發(fā)器排出來的蒸汽通過第二輸出管路42向需要熱源的 設(shè)備供熱5。下面詳述用所述稀為乾酸濃縮系統(tǒng)對稀碌u酸濃縮的方法，分別如下 參照圖1,在所述鍋爐1中，加入水；4巴25%的稀硫酸裝入陶瓷蒸 發(fā)器2中；加熱鍋爐內(nèi)的水為400。C接近常壓(表壓lOKPa)的過熱 水蒸汽；過熱水蒸汽通過所述輸入管路3直接通入所述陶瓷蒸發(fā)器2 中的稀硫酸內(nèi)，將熱量傳給稀硫酸內(nèi)的水，使稀硫酸內(nèi)的水在常壓條 件下進(jìn)行蒸發(fā)，低溫水蒸氣通過第一輸出管路41返回鍋爐進(jìn)行循環(huán)利 用，或經(jīng)過第二輸出管路42，為其他需要熱源的設(shè)備5提供熱源或排 出，經(jīng)過一段時間后，稀石克酸中的水分部分^皮蒸發(fā)掉，得到50%的碌u
酸o
參照圖2,在所述鍋爐1中，加入水；4巴25%的稀石危酸裝入所述一 效蒸發(fā)器21， 二效蒸發(fā)器22，三效蒸發(fā)器23中；加熱鍋爐內(nèi)的水為 700。C接近常壓(表壓lOKPa)的過熱水蒸汽；過熱水蒸汽通過所述輸 入管路3直接通入所述一效蒸發(fā)器21中的稀硫酸內(nèi)，將熱量傳給稀硫 酸內(nèi)的水，使稀硫酸內(nèi)的水在常壓條件下進(jìn)行蒸發(fā)；從一效蒸發(fā)器21 輸出的低溫水蒸氣通過所述輸入管路3直接通入所述二效蒸發(fā)器22 中的稀硫酸內(nèi)，將熱量傳給稀硫酸內(nèi)的水，使稀硫酸內(nèi)的水在常壓條 件下進(jìn)行蒸發(fā)；從二效蒸發(fā)器22輸出的低溫水蒸氣通過所述輸入管路 3直接通入所述三效蒸發(fā)器23中的稀硫酸內(nèi)，將熱量傳給稀硫酸內(nèi)的 水，使稀硫酸內(nèi)的水在常壓條件下進(jìn)行蒸發(fā)；從三效蒸發(fā)器23輸出的 低溫水蒸氣通過第一輸出管路41返回鍋爐進(jìn)行循環(huán)利用，或經(jīng)過第二 輸出管路42，為其他需要熱源的設(shè)備5提供熱源或排出，經(jīng)過一段時 間后，稀硫酸中的水分部分被蒸發(fā)掉，在 一 效蒸發(fā)器中得到濃度為75%
的錄u酸。綜上，本發(fā)明稀硫酸濃縮方法包括以下步驟 (1 )將稀硫酸注入蒸發(fā)器中；
(2)向所述蒸發(fā)器中通入溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽，使水蒸 汽與稀硫酸直接接觸進(jìn)行熱交換，將稀硫酸中的水蒸發(fā)，從而使稀硫 酸濃縮。
高溫水蒸汽直接把熱量傳送給稀硫酸中的水，使之成為水蒸氣， 并共同以較低溫度的水蒸汽蒸發(fā)，與硫酸分離，從而達(dá)到稀硫酸濃縮 的目的。
從所述三效蒸發(fā)器排出來的蒸汽分成兩部分， 一部分蒸汽作為熱 源供其他工藝使用，另 一部分蒸汽再次加熱到溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)并 通入一效蒸發(fā)器進(jìn)行循環(huán)利用。
由于最終排出的水蒸汽仍然含有少量的硫酸蒸汽，為了不對設(shè)備 造成腐蝕，這兩路蒸汽需要通過生石灰或熟石灰，把其中的硫酸蒸汽 吸收掉。特別是，從稀硫酸中蒸發(fā)出來的水蒸汽回收用作其它工藝過 程的熱源，或返回蒸發(fā)器循環(huán)利用，從而使稀硫酸的提濃成為一個能 耗接近為零的工藝，也就是說，本發(fā)明使稀硫酸的提濃成為一個能源 基本免費(fèi)的過程。
由于采用多效蒸發(fā)系統(tǒng)，可以降低高溫水蒸汽的耗量，而且可以 降低最終從蒸發(fā)器中排出來的水蒸汽中硫酸蒸汽的含量。
所述蒸發(fā)器在常壓條件下進(jìn)行水分的蒸發(fā)。蒸發(fā)器本身應(yīng)該采用 具備耐高溫濃硫酸腐蝕性能的材料制備，如陶瓷，石墨等，對蒸發(fā)器 質(zhì)材的要求較高，如再增加耐壓性能，將會增加蒸發(fā)器的設(shè)備投資成 本。所述溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽優(yōu)選接近常壓的過熱水蒸汽。 蒸發(fā)器是在常壓條件下工作，過熱水蒸汽只要能克服沿程阻力即可， 即壓力比常壓稍高或者說接近常壓。
上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí) 施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效 變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種稀硫酸濃縮方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將稀硫酸注入蒸發(fā)器中；(2)向所述蒸發(fā)器中通入溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽，使水蒸汽與稀硫酸直接接觸進(jìn)行熱交換，將稀硫酸中的水蒸發(fā)，從而使稀硫酸濃縮。
2. 如權(quán)利要求1所述的稀硫酸濃縮方法，其特征在于，所述蒸發(fā) 器包括互相連通的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器及三效蒸發(fā)器，所迷水蒸 汽首先通入一效蒸發(fā)器，從一效蒸發(fā)器排出來的蒸汽再通入二效蒸發(fā) 器，從二效蒸發(fā)器排出來的蒸汽再通入三效蒸發(fā)器。
3. 如權(quán)利要求2所述的稀硫酸濃縮方法，其特征在于，從所述三 效蒸發(fā)器排出來的蒸汽分成兩部分， 一部分蒸汽作為熱源供其他工藝 使用，另一部分蒸汽再次加熱到溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)并通入一效蒸發(fā) 器進(jìn)行循環(huán)利用。
4. 如權(quán)利要求1所述的稀硫酸濃縮方法，其特征在于，所述稀硫 酸蒸發(fā)濃縮是在常壓條件下進(jìn)行。
5. 如權(quán)利要求1所述的稀硫酸濃縮方法，其特征在于，所述水蒸 汽是接近常壓的過熱水蒸汽，溫度大致為400 ~ 700°C。
6. —種稀硫酸濃縮系統(tǒng)，其特征在于，包括鍋爐，所述鍋爐將水加熱成溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽； 蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器內(nèi)容納稀硫酸；輸入管路，所述輸入管路連通所述鍋爐和所述蒸發(fā)器，從所述鍋 爐出來的水蒸汽通過輸入管路通入蒸發(fā)器，與稀硫酸直接接觸；及第一輸出管路，所述第一輸出管路連通所述蒸發(fā)器和所述鍋爐， 從所述蒸發(fā)器排出來的蒸汽通過第 一 輸出管路再次進(jìn)入鍋爐循環(huán)利 用。
7. 如權(quán)利要求6所述的稀硫酸濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā) 器包括互相連通的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器及三效蒸發(fā)器，所述輸入 管路連接所述鍋爐和所述一效蒸發(fā)器，所述第一輸出管路連接所述三 效蒸發(fā)器和所述鍋爐。
8. 如權(quán)利要求9所述的稀硫酸濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述三效 蒸發(fā)器還設(shè)有第二輸出管路，連接需要熱源的設(shè)備，從所述三效蒸發(fā) 器排出來的蒸汽通過第二輸出管路向需要熱源的設(shè)備供熱。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種稀硫酸濃縮方法及系統(tǒng)，由于采用稀硫酸與溫度高于稀硫酸沸點(diǎn)的水蒸汽直接接觸進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的方法，熱量交換直接、迅速，不僅省去了昂貴的熱交換器，而且省去了水環(huán)式真空泵和耐高溫濃硫酸的循環(huán)泵，大大簡化了濃縮系統(tǒng)，降低了設(shè)備投資成本；另外從稀硫酸中蒸發(fā)出來的水蒸汽一部分回收用作其它工藝過程的熱源，另一部分回蒸發(fā)器進(jìn)行循環(huán)利用，從而使稀硫酸的濃縮成為一個能耗接近為零的工藝過程，也就是說，本發(fā)明使稀硫酸的濃縮成為一個能源基本免費(fèi)的過程。
文檔編號C01B17/88GK101475147SQ20091003693
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者陳培豪 申請人:陳培豪