專利名稱：濃縮廢酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由洗滌熔爐或焙燒爐氣產(chǎn)生的廢酸的濃縮方法。產(chǎn)生的熱氣首先經(jīng)干選，隨后經(jīng)濕選進(jìn)行洗滌，并且洗滌后的氣體用于制備含硫終產(chǎn)物。形成的廢酸是稀的，并且其硫酸含量通過利用來自干選的實(shí)際熱氣的熱能而上升。因此，通過利用操作中產(chǎn)生的氣體的熱能，可以至少部分地代替蒸發(fā)器的使用。
在硫化礦和精礦的熔煉和焙燒過程中產(chǎn)生的熱氣主要含有二氧化硫、重金屬、砷、鹵素和其它化合物。由于廢氣中的氧含量高將導(dǎo)致三氧化硫的形成增加，并進(jìn)一步造成滌氣中產(chǎn)生廢酸，因此，重要的是精礦應(yīng)當(dāng)盡可能完全燃燒，并且在熔煉或焙燒過程中產(chǎn)生的廢氣中的氧含量應(yīng)當(dāng)盡可能低。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，灰塵，特別是含銅灰塵，催化了SO3的形成。SO3最有可能是在廢熱鍋爐中產(chǎn)生的，為了避免這一情況，必須使廢氣的氧含量低，并且泄漏空氣的量盡可能小。
在熔爐或焙燒爐中產(chǎn)生的氣體的洗滌可以分為干選和濕選。干選法是在熔爐或焙燒爐中實(shí)現(xiàn)的，其中由爐氣空間排出的廢氣通常首先進(jìn)入廢熱鍋爐，以回收部分氣熱含量。隨后將氣體引入靜電除塵器。氣體中所含的相當(dāng)大比例的重金屬化合物，不包括汞及其化合物，已經(jīng)通過冷卻分離。產(chǎn)生的氣體通常用于生產(chǎn)硫酸，此時，在硫酸裝置、洗滌器、滌氣塔和濕式靜電除塵器內(nèi)進(jìn)行氣體的濕選。
氣體濕式洗滌的目的在于將所述氣體進(jìn)一步絕熱冷卻至一個適合的溫度，并同時從氣體中分離出固體和揮發(fā)性雜質(zhì)，例如重金屬、鹵素、砷和硒。在濕式洗滌中，當(dāng)氣體中的SO3與水接觸時，其可作為廢酸從氣體中洗出。產(chǎn)生的廢酸的量是送入濕式洗滌的二氧化硫的量的1-4％數(shù)量級，并且其H2SO4的含量是25-35w-％數(shù)量級，否則另外的作為稀的廢酸已知。濕選通常與作為逆流洗滌進(jìn)行，使得清潔的水被引入最后的滌氣塔，通過中間的滌氣塔循環(huán)至第一塔，即引入熱氣的塔。冷卻后的清潔氣流從最后的塔，經(jīng)濕式靜電除塵器和干燥塔引入終產(chǎn)物，例如硫酸、液態(tài)二氧化硫或元素硫的制備中。從第一塔得到的廢酸進(jìn)行濃縮。
形成的廢酸由于其雜質(zhì)含量而被認(rèn)為是有害廢物，并且由廢物產(chǎn)生而導(dǎo)致的成本應(yīng)當(dāng)盡可能低。應(yīng)當(dāng)將稀的廢酸濃縮，以進(jìn)行最終處理。借助蒸發(fā)器，例如真空蒸發(fā)器和潛管蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，至約70-80w-％H2SO4的最終濃度。真空蒸發(fā)器通常用作第一步驟的蒸發(fā)器，廢酸在其中濃縮為約50w-％H2SO4含量。顯然，除了由其它因素，例如砷結(jié)晶引起的問題之外，使用真空蒸發(fā)器能夠濃縮至較高含量。在大多數(shù)情況下，使用潛管蒸發(fā)器繼續(xù)進(jìn)行濃縮，以得到上述的最終濃度。最終處理可以是，例如實(shí)際應(yīng)用或在分離爐內(nèi)進(jìn)行熱分解。專利公開FI-103517描述了一種最終處理，其中濃縮的廢酸引入懸浮熔煉爐。
通過改進(jìn)的方法，可以降低廢酸濃縮成本并簡化處理操作。如上所述，來自熔爐或焙燒爐的氣體進(jìn)行干選和濕選。在濕選中，氣體被冷卻。但在后一步驟中，如同將稀的廢酸濃縮一樣，將其加熱以蒸發(fā)酸中所含的水。在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)，這兩個步驟連接起來，使得能夠利用熱氣本身的熱容量濃縮廢酸。通過將熱氣與稀的廢酸逆流接觸而濃縮廢酸，其中氣體冷卻至與濃縮的廢酸的冷凝點(diǎn)對應(yīng)的溫度。本發(fā)明的本質(zhì)特征見所附的權(quán)利要求。
經(jīng)過廢熱鍋爐和靜電除塵器(干選)，來自熔爐或焙燒爐的熱氣溫度為約250-400℃，通過將其與稀的廢酸接觸而冷卻。通過接觸，廢酸濃縮而同時氣體冷卻。熱氣及熱容量的量和廢酸的量之間的關(guān)系是有多少廢酸可能被濃縮的決定因素。實(shí)際上，廢酸可以至少被濃縮為50w-％H2SO4含量，而氣體被冷卻至120-130℃的溫度，這一溫度對應(yīng)于上述廢酸的沸點(diǎn)和與之平衡的氣體冷凝點(diǎn)的溫度范圍。因此，氣體的熱能至少代替了第一蒸發(fā)器的使用，從而節(jié)約了投資、操作和能量成本。如果氣體和熱能的量充分，部分氣體還可用于進(jìn)一步的濃縮，換句話說，能夠全部或部分代替潛管蒸發(fā)器的使用。
在氣體處理操作中，廢酸濃縮和氣體冷卻步驟可以在干選之后，作為適當(dāng)?shù)臏剡x之前的分離步驟，或作為第一濕選步驟進(jìn)行。
優(yōu)選這樣進(jìn)行廢酸的濃縮-例如，使?jié)饪s步驟作為一個實(shí)際濕選步驟進(jìn)行，其中濃縮在一個或若干個所謂的“濃縮塔”中進(jìn)行。在逆流滌氣中形成并已經(jīng)流向第一滌氣塔的較低部分的(在氣流方向上首先觀察到的)稀的廢酸被循環(huán)至濃縮塔的較高部分，并將熱氣引入塔的較低部分。如果廢酸僅在一個塔中濃縮，從那里直接將氣體移入第一滌氣塔，并且濃縮的廢酸直接用于最終用途或進(jìn)一步濃縮。如果有兩個濃縮塔，優(yōu)選將來自后一濃縮塔的氣體在進(jìn)入滌氣塔之前首先引入在滌氣器中進(jìn)行的脫水步驟。由第二濃縮塔得到的廢酸準(zhǔn)備進(jìn)行最終處理。
借助流程

圖1描述發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，并且流程圖2闡述了另一實(shí)施方案，其中全部廢酸濃縮借助熱熔爐/焙燒爐氣，采用兩個濃縮塔進(jìn)行。
在圖1中，描述了一種廢酸濃縮方法作為實(shí)施例，其中來自熔爐或焙燒爐的熱氣經(jīng)過干選(圖中未示出)進(jìn)行濕選，其中氣體和洗滌液反向移動。氣流表示為寬箭頭，而洗滌水/廢酸表示為黑箭頭。根據(jù)改進(jìn)的方法，氣體的濕式洗滌管路裝配了濃縮塔，所述濃縮塔安裝在第一滌氣塔之前的洗滌管路上。根據(jù)氣體的流向?qū)鞖馑幪?。熱氣的溫度為約300℃，并且被稀的廢酸冷卻，所述稀的廢酸中H2SO4含量為約30w-％，由第一滌氣塔得到。
按照以下方式調(diào)節(jié)進(jìn)入濃縮塔的氣體的量-將廢酸濃縮至所需濃度，優(yōu)選例如濃縮至50w-％濃度，沸點(diǎn)為約120-130℃。因此，在廢酸的濃縮過程中，氣體在濃縮塔中冷卻至該溫度。在該方法中，濃縮塔代替了以前通常使用的真空蒸發(fā)器。
為了將廢酸從，例如30％的濃度濃縮至50％H2SO4的濃度，并且將氣體由300℃冷卻至約125℃，氣體和廢酸的進(jìn)料比為6-7m3氣體/1kg廢酸。因此，可以這樣計(jì)算-例如，約47000Nm3/h氣體能夠濃縮約5m3/h廢酸。
由濃縮塔得到的廢酸可以如從濃縮塔向上的箭頭所示，用于一些有益的目的。廢酸可以如從濃縮塔向下的箭頭所示，被進(jìn)一步濃縮，據(jù)此，將廢酸引入潛管蒸發(fā)器而通常濃縮至約70-80w-％H2SO4含量。濃縮的廢酸用于最終處理。應(yīng)當(dāng)注意的是，上述50w-％的含量絕對不是濃縮塔中廢酸濃度的限制，但如果氣體的熱容量和廢酸的量為適合的比例，那么廢酸可以在相同的塔中最多濃縮至最高約70-80w-％H2SO4的最終濃度。在75w-％的濃度下，廢酸的沸點(diǎn)和與之平衡的氣體的冷凝點(diǎn)為約150℃。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，廢酸在蒸發(fā)步驟之間冷卻?，F(xiàn)已證明，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段可以避免冷卻，并且約50w-％的熱廢酸可以直接進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，或者借助于熔爐/焙燒爐氣，或者進(jìn)入潛管蒸發(fā)器。因此，在該步驟中，也節(jié)約了所需的熱能。但如果廢酸溶液被冷卻，值得將其作為流出物引至預(yù)冷的更大量的廢酸。由此降低了熱交換器的腐蝕問題。
如圖1所示，常規(guī)滌氣通常發(fā)生在滌氣塔中，滌氣塔的數(shù)目可以變化，但通常是三個。用于滌氣的新鮮水通常首先引入倒數(shù)第二個塔，此時是引入第二滌氣塔，由氣體中洗出硫酸導(dǎo)致稀的廢酸在第二塔中形成。稀的廢酸由第二塔引入第一塔，其在第一塔中被濃縮為上述約30w-％H2SO4。在第一滌氣塔中，氣體冷卻是絕熱的，即，既不是將熱量加入塔中，也不是將熱量取出，而是將來自氣體的熱量傳遞至洗滌水/廢酸，所述廢酸在此蒸發(fā)。但滌氣塔的數(shù)量必須足以除去鹵素。但是，按照逆流原理操作的三個系列滌氣步驟通常就足夠了。
在最后一個滌氣塔的氣流方向上，使用冷卻水將氣體或洗滌液冷卻。在最后一個滌氣步驟中，雜質(zhì)含量應(yīng)當(dāng)足夠低。這可以例如通過保持有關(guān)氣流方向的最后一個滌氣塔中洗滌液的硫酸含量低于1％而得以控制。從氣體中分離出來自上一步驟的氣體的冷卻水和冷凝水并進(jìn)行冷凝處理。清潔后的氣體引入生產(chǎn)工序，用于純硫酸或其它產(chǎn)品的制備。
如上所強(qiáng)調(diào)的，將廢酸濃縮至其最終濃度可以在一個濃縮塔中進(jìn)行。圖2顯示了另一實(shí)施方案，其中通過使用兩個濃縮塔，采用熔爐氣體進(jìn)行廢酸的全部濃縮。部分熱氣引入來自第一濃縮塔中濕選的廢酸的濃縮中，部分氣體引入進(jìn)行進(jìn)一步/深入濃縮的其它濃縮塔中。來自第二濃縮塔的濕氣體引入洗滌器，在所述洗滌器中，冷凝水從氣體中分離出來并將氣體引入第一滌氣塔。產(chǎn)生的冷凝水可與來自最后一個滌氣塔的冷凝液合并。通過使用熱氣的熱容量進(jìn)行全部濃縮，還可以節(jié)約那些通常由使用潛管蒸發(fā)器而產(chǎn)生的成本。將濃縮至70-80w-％含量的廢酸引入最終處理。如果氣體的熱能不足以負(fù)擔(dān)全部最終濃縮，部分蒸發(fā)可以在，例如潛管蒸發(fā)器中進(jìn)行。
用于冷卻氣體和濃縮廢酸的另一裝置是驟冷型滌氣器，其作為濕選之前的分離單元操作。其中的氣體被引入滌氣器中的較低部分，并且由滌氣器的較高部分除去。通常，在驟冷滌氣器中使用相當(dāng)大量的水，用于滌氣，但是在適用于在滌氣中濃縮廢酸的情況下，僅使用稀的廢酸。廢酸從上方噴射，熱氣將廢酸中的水蒸發(fā)并進(jìn)行濃縮。來自驟冷型的滌氣器的氣體引入進(jìn)一步的濕選和廢酸的進(jìn)一步濃縮中。
如上所述，利用操作中得到的氣體，將廢酸濃縮至50w-％或70-80w-％H2SO4含量。但是顯然，這并不是絕對的限制廢酸可被濃縮至最高這樣的含量-氣體熱能能夠滿足的含量，或優(yōu)選用于最終用途的含量。但上述限制在實(shí)際上限制如下-廢酸通常采用真空蒸發(fā)器濃縮至50w-％的濃度，而后續(xù)的蒸發(fā)通常進(jìn)行至70-80w-％的濃度。
權(quán)利要求
1.一種濃縮由洗滌熔爐或焙燒爐氣產(chǎn)生的廢酸的方法，其中熱氣首先經(jīng)干選，隨后經(jīng)濕選進(jìn)行洗滌，并且洗滌后的氣體用于終產(chǎn)物的制備，其特征在于通過利用來自干選的熱氣的熱容量濃縮廢酸。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過將所述氣體與稀的廢酸進(jìn)行逆流接觸，借助于250-400℃的氣體將廢酸濃縮，其中所述氣體冷卻至對應(yīng)于濃縮的廢酸的沸點(diǎn)的溫度。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于借助于熱氣將廢酸濃縮至約50w-％H2SO4含量，其中通過將氣體與稀的廢酸逆流接觸而冷卻氣體，其中所述氣體冷卻至120-130℃的溫度。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于至少部分借助熔爐或焙燒爐氣，將廢酸由50w-％的含量進(jìn)一步濃縮至70-80w-％H2SO4含量。
5.權(quán)利要求2的方法，其特征在于借助熱氣將廢酸濃縮至75w-％H2SO4含量，其中通過將氣體與稀的廢酸逆流接觸而冷卻氣體，其中所述氣體冷卻至約150℃的溫度。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在濃縮塔中，按照如濕選步驟的第一部分的逆流原理，在濃縮塔中進(jìn)行廢酸濃縮和氣體冷卻。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于將待濃縮的廢酸由濕選的第一滌氣塔引入濃縮塔。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于按照如濕選步驟的第一部分的逆流原理，在若干濃縮塔中進(jìn)行廢酸濃縮和氣體冷卻。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于在除去冷凝水后，將冷卻的氣體由最后一個濃縮塔引入氣體濕選。
10.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在濕選步驟之前，在驟冷型滌氣器中進(jìn)行廢酸濃縮和氣體冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由洗滌熔爐或焙燒爐氣產(chǎn)生的廢酸的濃縮方法。產(chǎn)生的熱氣首先經(jīng)干選，隨后經(jīng)濕選進(jìn)行洗滌，并且洗滌后的氣體用于制備含硫終產(chǎn)物。形成的廢酸是稀的，并且其硫酸含量通過利用來自干選的實(shí)際熱氣的熱能而上升。因此，通過利用操作中產(chǎn)生的氣體的熱能，可以至少部分地代替蒸發(fā)器的使用。
文檔編號B01D53/50GK1482999SQ01821138
公開日2004年3月17日 申請日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者A·卡里可斯克, P·魁斯瑪, A 卡里可斯克, 孤 申請人:奧托庫姆普聯(lián)合股份公司