专利名称：从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸的处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对酸洗废液的处理装置，特别是一种从盐酸酸洗 废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸的处理系统。
背景技术：
目前，冶金和金属加工行业为改善钢材表面结构或对表面进行加工处 理，常利用强酸(盐酸或硫酸)的腐蚀作用对钢材表面进行化学清洗，以 去除钢材表面的氧化锈蚀物，而当清洗进行到一定程度时，洗液中酸浓度 降低，造成酸洗速率减慢，必须更换新酸以维持合适的酸洗速度。酸洗中 产生的废液外排即形成含有高浓度金属离子及余酸的废液，其排放量正随 着钢材产量的提高而增加。所述废液由于有严重的腐蚀性，已被各国作为
危险废物进行管理，如美国将其列入《资源保护与再生法案》，我国将pH 《2的废酸列入《国家危险废物名录》。钢材酸洗工序每年都有大量酸洗废 液排放， 一般的中小型企业没有安装废液治理装置，加之对废液的治理费 用较高，往往将其直接排入江河湖海之中。该类废液的直接排放不仅严重 污染了环境造成水源污染，而且造成极大的浪费。酸洗废液是国内产量较 大的危险废物之一，其污染危害是相当的明显。
钢铁企业在化学清除钢材表面氧化铁皮时通常采用盐酸与硫酸，盐酸 酸洗与硫酸酸洗相比，因其作用机理不同，盐酸酸洗比硫酸酸洗速度快， 钢材表面质量好，因此，许多冷轧钢带厂都选用盐酸进行酸洗。在盐酸酸 洗废液中一般含游离盐酸5 8% 、含铁100 140g/L，如果直接排放将 对环境造成严重污染。
目前，盐酸酸洗废液的处理方法一是盐酸再生法，二是石灰中和法。
目前国内现在运行的盐酸再生装置都是引进的焚烧回收再生工艺，其工艺 是对废酸液通过煤气或天然气进行直接燃烧热分解和蒸发废液以回收盐酸 和氧化铁。少数大型钢铁联合企业采用鲁奇法和鲁特纳法。该焚烧法处理 工艺设备一次性投资大，运行维护费用高， 一般中小型企业难以承受。
国内的中小企业大都采用石灰中和沉淀法的处理工艺装备，即利用碱
性物质中和其中残余的酸，并提高pH值到废液中金属离子可沉淀的pH范围， 使废酸液中和后pH达标，但是其余各项指标很难达标。虽然该方法比较简 单， 一次性投资较小，比较容易为排污企业所接受。但该法的缺点是仅仅 把含有大量本应是宝贵资源的金属离子和酸液当成"废物"直接处理后又 排入环境的做法，远未能达到保护环境和回收资源的目的，只适合于酸洗 最后工序含酸量很低的漂洗废水处理。由于酸洗废液含有高浓度的游离盐 酸和二价铁盐，需要大量的碱性物质去中和，不仅消耗了大量的石灰，并 且产生了大量的含水率接近99%的泥渣，这些泥渣大部分情况是堆积待干 化处理，占用了大量土地，而且上清液中残余的亚铁离子氧化后也使出水 变黄。该法处理成本较高，且废酸液中的有用资源未能回收利用。不仅造 成资源的浪费，也不能彻底地解决污染问题，容易造成二次污染。
中小型钢铁企业的酸洗工序装备迫切希望能有一种一次性投资适中， 运行成本低的酸洗废液资源化综合治理的处理系统问世。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种盐酸酸洗废酸液和盐酸的处理系统，为 了保护环境、节约及合理利用资源，本着变废为宝、化害为利、消除污染， 以利于解决目前中小型钢铁企业酸洗废液处理难度大、运行费用高的难题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种从盐酸酸洗
废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸的处理系统，其中该系统结构包括有 废酸储液罐，该罐通过管道经输送泵、流量控制装置依次连通有预热器、
换热器、蒸发器、冷却结晶釜、过滤离'lM^离器，在换热器与蒸发器之间设 有往复连通管道，形成一个废液循环蒸发系统；与蒸发器连接的还有向蒸 发器提供蒸汽的蒸汽热源，在蒸发器上设有与换热器连通的余热蒸汽管道， 蒸发器与预热器之间设有连通管道，使蒸发出的气体通过预热器、冷凝器 冷凝成稀盐酸进入稀盐酸储罐；在过滤离'0^离器的底端与废酸储液罐之间 设有连通管道。
所述蒸发器为三相惰性球蒸发器。
所述换热器和蒸发器的位置设置为换热器在上，蒸发器在下的错落位 置。在换热器的上部设有连通管道的乏气回收装置。
本实用新型的效果是该处理系统经验证，废酸与废水分别处理可使废 水处理设备运行负担大大减轻，处理更加快捷，不仅所排废水达到国家工 业排废标准，而且使绝大部分废酸得到了回收利用，同时产生的副产品四 水氯化亚铁晶体(FeCl2*4H20)外销也为企业带来了可观的经济效益，可 补贴废酸、废水处理设备运行的能源消费和人工等费用。具有工艺设备数 量少，投资较低，操作简单易行，能源消耗较少，运行成本低，很适合采 用盐酸酸洗的中小型钢铁企业使用。
图l为本实用新型的处理系统结构示意图。
图中
1、废酸储液罐 2、预热器
4、蒸发器 5、冷却结晶釜 7、氯化亚铁结晶体8、蒸汽热源
10、冷凝器 11、稀盐酸储罐具体实施方式
结合附图及实施例对本实用新型的从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶
3、换热器 6、鹏分离器 9、乏气回收装置 12、酸槽
体和盐酸的处理系统结构加以说明。
本实用新型的从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸的处理系统 工作原理主要是根据氯化氢易于挥发和易溶于水的特性，以及氯化亚铁在 盐酸溶液中溶解度的规律，采用蒸汽加热蒸发浓縮工艺，使酸洗废液中的
盐酸与铁盐分离。蒸发产生的含HC1的气体经适当冷凝分离得到10 159&的 热稀盐酸，返回酸洗车间原酸洗工序中，经配酸后再循环使用。含高浓度 铁盐的酸洗废液浓縮到一定浓度后经冷却，使氯化亚铁以结晶的形式析出， 再经离心分离获取氯化亚铁的结晶体。
如图l所示，本实用新型的从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐 酸的处理系统，该系统结构包括有废酸储液罐l，该罐l通过管道经输送 泵、流量控制装置依次连通有预热器2、换热器3、蒸发器4、冷却结晶釜5、 过滤离^^离器6，在换热器3与蒸发器4之间设有往复连通管道，形成一个循 环蒸发系统；与蒸发器4连接的还有向蒸发器4提供蒸汽的蒸汽热源8，在蒸 发器4的上部设有与换热器3连通的余热蒸汽管道，蒸发器4与预热器2之间 设有连通管道，使蒸发出的气体通过预热器2、冷凝器10被冷凝成稀盐酸进 入稀盐酸储罐ll，再进入酸槽12。在过滤离'l^^离器6的一端与废酸储液罐l 之间设有连通管道。为防止结晶体附着在管道壁及罐壁上，所述蒸发器3为 三相惰性球蒸发器。所述换热器3和蒸发器4的位置设置为换热器3在上，蒸 发器4在下的错落位置，采用非金属材质的换热器3和蒸发器4，其设备的耐 腐蚀性强，使用寿命长。在换热器3的上部设有连通管道的乏气回收装置9， 使余热得到更充分的利用。
本实用新型的从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸的处理系统 是这样实现的。
来自酸洗槽的盐酸废酸液，首先进入废酸储液罐1中，通过输送泵和流 量控制装置计量给预热器2上料，上料流量通过流量计前后阀门的开口度
大小来调节，料液经预热器2预热后，进入由三相惰性球蒸发器4和换热 器3组成的一个自然循环蒸发系统，蒸汽热源8的蒸汽进入蒸发器4，料液 在该蒸发系统中被循环加热。当料液达到一定的蒸发温度后，水和HC1的 共沸物会从蒸发器4上部的气液分离装置中蒸出，这些含有大量热能的酸 汽进入预热器2，对进入预热器2的原料酸液进行预热的同时，其自身又被 冷却成气液混合物，然后再进入冷凝器10中被冷却成液体一稀盐酸，最后 流到稀盐酸储罐ll中，再进入酸槽12。由于在蒸发器4的上部设有与换热 器3连通的余热蒸汽管道，在换热器3的上部设有连通管道的乏气回收装 置9，使多余蒸汽得到更充分的利用。
在蒸出水和HC1气体的同时，来自预热器2预热后新的料液不断补充进 所述的循环蒸发系统中，被蒸发器4浓縮的料液下沉经管道进入冷却结晶 釜5之中，经冷却结晶釜5进一步降温冷却以至产生氯化亚铁结晶体 (FeCL2*4H20),降温到设定温度后，放至过滤离lM^离器6中实现氯化亚 铁结晶体与母液的分离，经离心甩干的氯化亚铁结晶体7可直接包装成商 品出售。离心分离出的少量母液通过管道被收集到废酸储液罐1中(也可 作为高浓度液体氯化亚铁产品直接出售)，与酸洗废液混合后再经防腐输 送泵打到预热器2进料口中，被加热后进入下一个循环处理流程，如此周 而复始。在回收FeCl2结晶体的同时回收了稀盐酸，使废酸得到处理，整个 系统可做到无外排放，基本上实现零污染。
盐酸酸洗废液在加热蒸发浓縮过程中温度较高，盐酸腐蚀性很强，采 用耐高温和换热系数较高的非金属材质的换热器3和蒸发器4，使设备腐蚀 程度大为降低，有效地延长了设备的使用寿命，降低了酸洗废液处理过程 设备运行维修费用。
为防止盐酸酸洗废液在蒸发浓縮到一定程度后容易結晶堵塞换热管、 影响传热效果、造成设备损坏、导致系统工艺不稳定的事故发生，采用内
加热三相惰性球蒸发器，引入了惰性球介质。由于惰性球的上下运动将刚 结晶到管壁、罐壁上的晶体被及时冲刷掉，不会形成结晶体附着在管壁、 罐壁的可能。此外在工艺布置上采取加热器与蒸发器上高下低的错落布置， 酸洗废液在重度差和温度差的双重作用及惰性球运动冲刷带动下，物料在 蒸发浓縮中得到强制循环，根本上杜绝了物料在加热器管壁中结晶和堵塞 蒸发室设备的可能性，使工艺、设备运行稳定。延长了蒸发系统设备寿命， 降低了设备维修费用。
回收的再生盐酸纯度高，经配酸后可直接用于酸洗工序，再生盐酸利 用的工艺由于氯化亚铁不易挥发，蒸发系统蒸出的氯化氢和水蒸汽经非金
属材质的换热器、冷凝器冷凝而成的10 15%的稀盐酸，基本不含氯化亚铁， 因而纯度较高，经配酸后返回生产线使用不会对酸洗工艺产生任何不利影 响。
副产品氯化亚铁晶体采用编织袋包装，便于长距离运输，可直接使用 作为电镀的原料、印染的媒染剂、陶瓷的着色剂等，也可经深加工生产三 氯化铁、聚合氯化铁等高效水处理药剂以及铁系颜料、铁氧体等高附加值 化工产品。
回收的热再生盐酸经适当配酸后直接回到酸洗槽中，省却了大量换酸 时的升温加热。蒸发系统蒸发出的氯化氢和水蒸汽，被引入预热器中预热 原料，节省了原料预热的能耗，縮短了蒸发的时间，使热能的利用率得到 提高。此外再生盐酸的利用和副产氯化亚铁出售的价值可折抵处理成本， 使该处理系统能保持较低的运行成本。
权利要求1、一种从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸的处理系统，其特征是该系统结构包括有废酸储液罐(1)，该罐(1)通过管道经输送泵、流量控制装置依次连通有预热器(2)、换热器(3)、蒸发器(4)、冷却结晶釜(5)、过滤离心分离器(6)，在换热器(3)与蒸发器(4)之间设有往复连通管道，形成一个废液循环蒸发系统；与蒸发器(4)连接的还有向蒸发器(4)提供蒸汽的蒸汽热源(8)，在蒸发器(4)上设有与换热器(3)连通的余热蒸汽管道，蒸发器(4)与预热器(2)之间设有连通管道，使蒸发出的气体通过预热器(2)、冷凝器(10)后被冷凝成稀盐酸进入稀盐酸储罐(11)；在过滤离心分离器(6)的底端与废酸储液罐(1)之间设有连通管道。
2、 根据权利要求1所述的从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸 的处理系统，其特征是所述蒸发器(4)为三相惰性球蒸发器。
3、 根据权利要求1所述的从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸 的处理系统，其特征是所述换热器(3)和蒸发器(4)的位置设置为换 热器(3)在上，蒸发器(4)在下的错落位置。
4、 根据权利要求1所述的从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸 的处理系统，其特征是在换热器(3)的上部设有连通管道的乏气回收 装置(9)。
专利摘要本实用新型提供一种从盐酸酸洗废液中回收氯化亚铁晶体和盐酸的处理系统，该系统包括有废酸储液罐，该罐通过管道经输送泵、流量控制装置依次连通有预热器、换热器、蒸发器、冷却结晶釜、过滤离心分离器。在换热器与蒸发器之间设有往复连通管道；与蒸发器连接的有向蒸发器提供热源的蒸汽和经换热器连通的乏汽回收装置，蒸发器与预热器之间还设有连通管道，使蒸发出的气体通过预热器、冷凝器冷凝为稀盐酸进入储罐。蒸发后的浓缩液经冷却结晶、分离得到氯化亚铁晶体，可深加工生产三氯化铁、聚合氯化铁等高效水处理药剂。该处理系统在回收氯化亚铁晶体的同时也使废酸中的盐酸得到回收，具有工艺设备数量少、操作简便、节能降耗、运行成本低的特点。
文档编号C01B7/01GK201010528SQ200720095400
公开日2008年1月23日 申请日期2007年3月6日 优先权日2007年3月6日
发明者张秀媛, 王富芝, 王富鑫, 王柳洋, 王贵斌, 范培伟 申请人:天津市聚鑫源水处理技术开发有限公司