钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种钢材酸洗液中氯化亚铁和盐酸的回收工艺装置，含有酸洗液预热器、多级二次预热器、蒸汽加热器、喷射冷凝器、冷酸回流罐、多级蒸发器、溶液冷却器、母液槽、过滤机。酸洗液的原料通过酸洗液预热器后进入二次预热器，少量HCL酸蒸汽再被喷射冷凝器冷凝为冷却酸进入冷酸回流罐。酸洗液被蒸汽加热器加热后进入蒸发器，其中释放出来的HCL酸蒸汽从蒸发器的顶部流出管路流出，进入二次预热器；余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的底部流出，先进入溶液冷却器，再经过分离过滤机析出氯化亚铁晶体，其余剩下的母液进入母液槽，母液与酸洗液的原料按3-10:1的比例混合后再进入回收循环过程。本发明的混合液中的氯化亚铁始终处于不饱和状态，解决了预热器及工艺管线中因结晶而堵塞的难题；节约了能源消耗，减少了设备投资。
【专利说明】钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于清洁生产与循环经济【技术领域】，涉及一种钢(碳钢)丝绳酸洗废酸液回 收氯化亚铁和盐酸的工艺装置。
【背景技术】
[0002] 钢铁工业、金属制品业(如钢丝绳、电镀等）在生产过程中需要清除钢材表面锈斑 和氧化铁而进行酸洗，酸洗过程中会产生大量的废酸液，废酸液中的组分有：游离酸、氯化 亚铁、氯化铅、氯化锌、氯化锰、氯化铬、氯化镍、氯化钒、氯化磷等盐酸盐，其成分含量随钢 材的组分、酸洗工艺、操作温度的不同而各有异同，但一般含有：15 - 30%的氯化亚铁、1 一 18%的游离酸。如果直接排放会污染环境并且造成资源浪费，因此需要对这些废酸液进行回 收处理。
[0003] 申请号为2013106908222的专利文件公开了"钢铁热轧用酸洗废液的废酸再生方 法"，包括下列步骤：首先，将废酸先经70?10(TC预热，再在100?150°C下通过蒸发器蒸 发处理，制成过饱和母液；再将过饱和母液在100?150°C下，经石墨刮板刮入石墨结晶器 结晶成氯化亚铁固体，同时蒸出含氯化氢的水蒸汽，含氯化氢的水蒸汽通过常规吸收器吸 收成再生酸回用。该发明缺少尾气、余料的循环回收利用，且设备管线的连接流程不够合 理，废液中其它有用成分为做回收处理。
[0004] 申请号为2013106021806的专利文件公开了"氯化亚铁的无害化处理方法"，其技 术要点是：所述处理方法在如下反应系统中进行，该反应系统包括废酸池、与废酸池出料口 相连的预反应池、与预反应池和废酸池出料口同时相连的反应塔、与反应塔进料口相连的 氯气储罐、与预反应池进料口相连的氯气吸收罐、与氯气吸收罐出料口相连的碱液吸收塔、 与反应塔出料口相连的成品池。该发明的工艺落线和工艺数据公布不充分，缺乏实用价值， 而且有用成分的回收利用率不高。
[0005] 申请号为2013105378483的专利文件公开了"一种盐酸酸洗废液资源化处理 工艺"，该工艺调节盐酸酸洗废液的CaC03酸度为99. 65?124. 56g/L，加氯化亚铁使亚 铁盐达到饱和状态，加热升温至泡点后进入精馏塔分离，精馏塔塔内压力为61. 05Kpa? 67. 50Kpa，可回收到浓度为10%?15%的稀盐酸溶液、氯化亚铁晶体。该本发明还需要添加 其它原料来处理废液，使得原料成本增加，设备负荷增加，人工及能源消耗更多。
【发明内容】
[0006] 发明目的：提供一种从钢材酸洗废液中回收氯化亚铁和盐酸，且管路不易堵塞的 的新工艺装置。 技术方案： 本发明提供的钢材酸洗液中氯化亚铁和盐酸的回收工艺装置中，含有酸洗液预热器、 二次预热器、蒸汽加热器、喷射冷凝器、冷酸回流罐、蒸发器(一级-五级，酸洗液的流动管 路串联连接，HCL酸蒸汽的的排出管路并联连接)、溶液冷却器、母液槽、过滤机。
[0007] 其中，二次预热器配有盐酸冷凝器；且可配有一级-五级的二次预热器，酸洗液的 流动管路串联连接，HCL酸蒸汽(指HCL气体和水蒸气的混合气）的进入管路并联连接，冷酸 的排放管路并联连接。
[0008] 酸洗液的原料通过酸洗液预热器后进入二次预热器(酸洗液流动管路与HCL酸蒸 汽进入各自的管路进行热交换)，酸洗液被加热，HCL酸蒸汽被冷却后进入盐酸冷凝器再冷 却，后进入冷酸回流罐。不凝性气体及少量HCL酸蒸汽再被喷射冷凝器冷凝为稀酸。
[0009] 酸洗液被蒸汽加热器加热后进入蒸发器进行蒸发浓缩，其中释放出来的HCL酸蒸 汽从蒸发器的顶部流出管路流出，进入二次预热器；余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的 底部流出，先进入溶液冷却器冷却降温(冷却温度范围为3(T60°C )，再经过分离过滤机或压 滤机，利用饱和结晶原理析出氯化亚铁晶体并且过滤分离掉，其余剩下的母液进入母液槽。 [0010] 母液中含有1〇%~40%的氯化亚铁，再从母液槽中回流，与钢材酸洗液的原料混合 (母液与酸洗液的原料按3-10:1的比例混合）后进入回收循环过程。
[0011] 酸洗液经过HCL酸蒸汽的多级加热后，温度逐级提高，再通过蒸汽加热器辅助加 热，酸洗液的温度进一步提高。而在多级蒸发器中，由于酸蒸汽的逐级蒸发，温度逐级降低， 压力逐级降低。
[0012] 其中，第一级蒸发器中流出的酸蒸汽的温度为ΙΚΓΗΟ?，压力为0.3~0.08Mpa; 最后一级蒸发器中流出的酸蒸汽的温度为3(T50°C，流出的酸蒸汽的压力为0. 1~0. OIMpa。
[0013] 当采用五级蒸发器和五级二次预热器时： 第一级蒸发器的HCL酸蒸汽流到第五级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为 95"120〇C ； 第二级蒸发器的HCL酸蒸汽流到第四级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为 85?1KTC ; 第三级蒸发器的HCL酸蒸汽流到第三级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为 60?85°C ; 第四级蒸发器的HCL酸蒸汽流到第二级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为 40^60 °C ； 第五级蒸发器的HCL酸蒸汽流到第一级二次预热器中，酸洗液被加热后的温度为 2(T40°C。
[0014] 本发明优点： 1) .采用母液与酸洗液的原料混合，使得加热过程中混合液中的氯化亚铁始终处于不 饱和状态，无结晶盐析出，解决了预热器及工艺管线中因结晶而堵塞的难题； 2) .采用无加热、无动力自动旋转蒸发浓缩的1-5级浓缩蒸发工艺，无需采用再沸循环 和强制循环的加热蒸发浓缩技术，蒸发器不易堵塞； 3) .采用了喷射冷凝的技术，解决了机械真空泵易腐蚀，动力消耗大，使用寿命短，维 修费用高的难题。
[0015] 4).采用过饱和结晶分离新工艺，省去了传统工艺中使用的多台搅拌式冷却结晶 器，节约了动力，减少了设备投资费用，节约了设备空间占用，降低了生产运行费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的一种工艺流程采用的装置示意图； 图中：1、酸洗液预热器；2、一级二次预热器；3、二级二次预热器；4、三级二次预热器； 5、四级二次预热器；6、五级二次预热器；7、蒸汽加热器；8 -级蒸发器；9、二级蒸发器；10、 三级蒸发器；11、四级蒸发器；12、五级蒸发器；14、冷酸回流罐；15、喷射冷凝器；16、溶液冷 却器；17、过滤机；18、盐酸冷凝器；20、酸洗液的原料；21、稀酸；22、酸水；23、母液；24、氯 化亚铁晶体；25、HCL酸蒸汽；26、冷却水。
[0017]
【具体实施方式】
[0018] 如图1所示的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，含有酸洗液预热器1、蒸汽 加热器7、喷射冷凝器15、冷酸回流罐14、溶液冷却器16、母液槽、过滤机17、喷射冷凝器 15,还含有五级二次预热器（2、3、4、5、6)、五级蒸发器（8、9、10、11、12)。
[0019] 酸洗液的原料20通过酸洗液预热器1后进入二次预热器；在二次预热器中，酸洗 液管路与HCL酸蒸汽管路进行热交换，酸洗液被加热，HCL酸蒸汽26被冷却，进入盐酸冷凝 器18再冷却，进入冷酸回流罐14 ;余下的不凝性气体及少量HCL酸蒸汽被喷射冷凝器15喷 射的冷凝水26冷凝为酸水22。
[0020] 被加热的酸洗液再进入蒸汽加热器7进行辅助加热，酸洗液的温度进一步提高， 接着进入蒸发器，在蒸发器中释放出来的HCL酸蒸汽25从蒸发器的顶部流出，然后进入二 次预热器。
[0021] 其中，第一级蒸发器8中流出的酸蒸汽的温度为9(Tl 10°C，压力为0· 2Mpa ;第五级 蒸发器12中流出的酸蒸汽的温度为3(T50°C，流出的酸蒸汽的压力为0. 05Mpa。
[0022] 第一级蒸发器8的HCL酸蒸汽流到第五级二次预热器6中，酸洗液被加热后的温 度为120°C ;第二级蒸发器9的HCL酸蒸汽流到第四级二次预热器5中，酸洗液被加热后的 温度为l〇〇°C ;第三级蒸发器10的HCL酸蒸汽流到第三级二次预热器4中，酸洗液被加热 后的温度为80°C ;第四级蒸发器11的HCL酸蒸汽流到第二级二次预热器3中，酸洗液被加 热后的温度为50°C;第五级蒸发器12的HCL酸蒸汽流到第一级二次预热器2中，酸洗液被 加热后的温度为30°C。
[0023] 蒸发器中余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的底部流出，先进入溶液冷却器16， 再经过分离过滤机17,析出氯化亚铁晶体24,经过分离过滤机后剩下的母液23进入母液 槽；所述的溶液冷却器16中的冷却温度控制为3(T60°C。母液槽中的母液23回流，与钢材 酸洗液的原料20按5:1的比例混合后进入回收循环过程。
[0024] 本装置在加热过程中，混合液中的氯化亚铁始终处于不饱和状态，无结晶盐析出， 解决了预热器及工艺管线中因结晶而堵塞的难题。
【权利要求】
1. 一种钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，含有酸洗液预热器（1)、蒸汽加热器 (7)、冷酸回流罐（14)、蒸发器、溶液冷却器（16)、母液槽、过滤机（17)，其特征在于：还含有 二次预热器、喷射冷凝器（15); 酸洗液的原料（20)通过酸洗液预热器（1)后进入二次预热器；在二次预热器中，酸洗 液管路与HCL酸蒸汽（25)管路进行热交换，酸洗液被加热，HCL酸蒸汽（25)被冷却后进入 盐酸冷凝器（18)再冷却，进入冷酸回流罐（14);不凝性气体及少量HCL酸蒸汽（25)被喷射 冷凝器（15)冷凝为稀酸（21); 被加热的酸洗液再进入蒸汽加热器（7)进行辅助加热，酸洗液的温度进一步提高，接着 进入蒸发器，在蒸发器中释放出来的HCL酸蒸汽（25)从蒸发器的顶部流出，然后进入二次 预热器； 蒸发器中余下的含氯化亚铁的溶液从蒸发器的底部流出，先进入溶液冷却器（16)，再 经过分离过滤机（17)，析出氯化亚铁晶体（24)，经过过滤机（17)后剩下的母液（23)进入母 液槽；所述的溶液冷却器（16)中的冷却温度控制为3(T60°C ; 母液槽中的母液（23)回流，与钢材酸洗液的原料（20)按3-10:1的比例混合后进入回 收循环过程。
2. 如权利要求1所述的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，其特征在于：含有多 级二次预热器和多级蒸发器，酸洗液经过HCL酸蒸汽（25)的多级加热后，温度逐级提高；在 多级蒸发器中，酸蒸汽的温度逐级降低，压力逐级降低； 第一级蒸发器（8)的HCL酸蒸汽（25)流到最后一级二次预热器中，最后一级蒸发器的 HCL酸蒸汽（25)流到第一级二次预热器（2)中； 其中，第一级蒸发器（8)中流出的酸蒸汽的温度为9(T140°C，压力为0· 3~0· 08Mpa ;最 后一级蒸发器中流出的酸蒸汽的温度为3(T80°C，流出的酸蒸汽的压力为0. 1~0. OIMpa。
3. 如权利要求2所述的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，其特征在于：含有五 级二次预热器和五级蒸发器；其中，一级蒸发器（83)中流出的酸蒸汽的温度为ΙΚΓΗΟ?， 压力为〇. 3~0. 08Mpa ;第五级蒸发器（12)中流出的酸蒸汽的温度为3(T50°C，流出的酸蒸汽 的压力为〇· 1?〇· OIMpa ; 第一级蒸发器（8)的HCL酸蒸汽（25)流到第五级二次预热器（6)中，酸洗液被加热后 的温度为95?120°C ; 第二级蒸发器（9 )的HCL酸蒸汽（25 )流到第四级二次预热器（5 )中，酸洗液被加热后 的温度为85?110°C ; 第三级蒸发器（10 )的HCL酸蒸汽（25 )流到第三级二次预热器（4 )中，酸洗液被加热后 的温度为6(T85°C ; 第四级蒸发器（11)的HCL酸蒸汽（25 )流到第二级二次预热器（3 )中，酸洗液被加热后 的温度为4(T60°C ; 第五级蒸发器（12 )的HCL酸蒸汽（25 )流到第一级二次预热器（2 )中，酸洗液被加热后 的温度为2(T40°C。
4. 如权利要求1或2所述的钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置，其特征在于：将 含有20-30%氯化亚铁的母液（23)，与钢材酸洗液的原料（20)按5:1的比例混合。
【文档编号】C23G1/36GK104047009SQ201410297153
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月28日 优先权日:2014年6月28日
【发明者】张玉霞 申请人:南通久信石墨科技开发有限公司