本发明涉及废酸提浓化工工艺，具体地指一种硝基甲苯废硫酸处理低浓度稀硝酸的提浓方法。
背景技术：
目前、世界上较为先进的废硫酸处理工艺为废硫酸的真空浓缩和氧化氮的加压吸收；在废硫酸真空浓缩的脱硝工序一般产生浓度为15％-40％的冷凝稀硝酸，如废硫酸为硝基甲苯废酸，则稀硝酸中含有大量游离的硝基甲苯；废硫酸脱硝工序产生的氧化氮经冷凝后送入氧化氮加压氧化氮吸收塔吸收，加压氧化氮吸收塔一般采用0.65mpa工作压力，吸收尾气中氮氧化物排放浓度≤240mg/m3；氧化氮吸收塔得到50％浓度硝酸；冷凝稀硝酸送入稀硝酸槽与来自硝烟氧化氮吸收塔得到的50％硝酸混合为40％的稀硝酸作为成品稀硝酸使用。
稀硝酸中含有大量游离的硝基化合物；稀硝酸的密度范围为1.1kg/l-1.25kg/l,硝基化合物的密度约为1.19kg/l，两种物料的密度非常相近，难以实现游离硝基化合物从稀硝酸中连续分离；在后续硝化生产中，大量硝基化合物浪费，合并副反应产生。
因此，需要开发出一种将游离硝基化合物成功分离、稀硝酸提浓至50％的硝基甲苯废硫酸处理低浓度稀硝酸微成本提高浓度的方法。
技术实现要素：
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种硝基甲苯废硫酸处理低浓度稀硝酸的提浓方法。
本发明的技术方案为：一种硝基甲苯废硫酸处理低浓度稀硝酸的提浓方法，其特征在于，步骤为：
开车阶段：
a.将来自废硫酸处理脱硝冷凝器的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸，冷却降温，重力沉降分离出游离的硝基甲苯，与作为启动酸的浓度50％硝酸混合后进入氧化氮压缩机组，直至硝酸浓度达到50％以上；
生产阶段：
b.将来自废硫酸处理脱硝冷凝器的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸，冷却降温，再与来自氧化氮压缩机组质量分数50％以上硝酸合并调整浓度至37％-40％；
c.重力沉降分离出浓度37％-40％稀硝酸中游离的硝基甲苯，将分离过硝基甲苯的37％-40％稀硝酸经所述氧化氮压缩机组提高浓度到50％以上；
d.得到的浓度50％以上硝酸一部分与后续来自废硫酸处理脱硝冷凝器、经冷却降温的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸合并调整浓度至37％-40％，形成浓硝酸循环；另一部分排出进入成品罐区；
e.体系内产生的氧化氮气体与废硫酸脱硝工序产生的氧化氮气体合并，经所述氧化氮压缩机组吸收后再经氧化氮吸收塔吸收排出。本发明中的稀硝酸浓度均为质量百分数。
优选的，步骤a中混合硝酸进入氧化氮压缩机组时，同时通入废硫酸脱硝工序产生的氧化氮气体。
优选的，将步骤b中冷却过程、步骤c中分离过程得到的氧化氮气体合并，再与废硫酸脱硝工序产生的氧化氮气体合并，经所述氧化氮压缩机吸收后再经氧化氮吸收塔吸收排出。
优选的，氧化氮吸收塔内开停车时产生的稀硝酸与步骤c中分离过硝基甲苯的37％-40％稀硝酸合并，经所述氧化氮压缩机组提高浓度至50％以上。
优选的，步骤为：
开车阶段：
a.将来自废硫酸处理脱硝冷凝器的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸，冷却降温，重力沉降分离出游离的硝基甲苯，与来自转手槽中作为启动酸的浓度50％硝酸混合后进入氧化氮压缩机组，同时通入废硫酸脱硝工序产生的氧化氮气体，直至氧化氮压缩机组吸收后硝酸浓度达到50％以上；
生产阶段：
b.将来自废硫酸处理脱硝冷凝器的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸，经冷却器冷却降温，再与来自氧化氮压缩机组质量分数50％以上浓硝酸调整浓度至37％-40％；
c.浓度37％-40％稀硝酸相继通过自动分离器、手动分离器分离出游离的硝基甲苯，将分离过硝基甲苯的37％-40％稀硝酸通入所述氧化氮压缩机组，提高浓度到50％以上；
d.通过氧化氮压缩机组得到的浓度50％以上硝酸一部分与后续来自废硫酸处理脱硝冷凝器、冷却降温的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸合并调整浓度至37％-40％，形成浓硝酸循环；另一部分排出进入成品罐区；
e.体系内冷却器产生的氧化氮气体与自动分离器、手动分离器产生的氧化氮气体合并，再与废硫酸脱硝工序产生的氧化氮气体合并，经所述氧化氮压缩机组吸收后再经氧化氮吸收塔吸收排出。
本发明还提供上述硝基甲苯废硫酸处理低浓度稀硝酸的提浓方法所用的装置，其特征在于：
包括冷却器、自动分离器、手动分离器、转手槽、氧化氮压缩机组、氧化氮吸收塔；
所述冷却器、自动分离器、手动分离器、转手槽、氧化氮压缩机组通过液体管线依次连接，所述氧化氮压缩机组出口管线分成两路，一路经气体管线通向氧化氮吸收塔，另一路通过液体管线继续分成并联的两路，一路通往自动分离器，另一路设置成品排出管，冷却器出口处的液体管线与自动分离器出口处的液体管线间设有备用管线；
低浓度稀硝酸来料管连接于冷却器进口管线上，所述冷却器、自动分离器、手动分离器上端经气体管线连接合并，再与上游工艺的氧化氮气体排出管合并成进口气相管通向氧化氮压缩机组。
优选的，所述冷却器出料口与自动分离器进料口、自动分离器出料口与手动分离器进料口、手动分离器出料口与转手槽进料口、转手槽与氧化氮压缩机组进料口均通过液体管线连接。
优选的，还包括dcs控制系统，所述自动分离器内设有第一密度计，所述氧化氮压缩机组出料口通往自动分离器的一路液体管线上设有第一调节阀，所述第一密度计与第一调节阀通过dcs控制系统连接。
进一步的，所述转手槽内设有液位计，所述转手槽与氧化氮压缩机组间设有第一输送泵，所述液位计与第一输送泵通过dcs控制系统连接；
进一步的，所述成品排出管上设有第二密度计，所述第二密度计与氧化氮吸收塔的氧化氮吸收水管通过dcs控制系统连接。
优选的，所述氧化氮吸收塔底部通过吸收液排液管连接氧化氮压缩机组进口管线。
优选的，所述氧化氮吸收塔塔板外壁设置塔板工作液排放管，所述塔板工作液排放管与手动分离器至转手槽间的液体管线连通。
优选的，所述低浓度稀硝酸来料管上连有通向酸水池的排蒸汽冷凝水管。
本发明的有益效果为：
1.本方法将15％-40％低浓度稀硝酸与浓度50％浓硝酸混合为37％-40％的稀硝酸，确保稀硝酸密度始终比硝基甲苯大，再通过重力沉降分离，解决了15％-40％稀硝酸中游离硝基甲苯分离困难的问题。
2.将15％-40％稀硝酸浓度提高到50％以上，提高了使用价值，消除了氧化氮吸收塔开停车需要产生大量30％低浓度稀硝酸，需要花较长工作时间灌酸准备等问题；增加了废硫酸处理装置的经济性。
3.氧化氮经氧化氮压缩机组、氧化氮吸收塔吸收后，尾气达到欧洲排放标准排放，具有环境友好的优点。
4.自动化程度高，通过氧化氮压缩机组50％稀硝成品酸密度检测信号，调整氧化氮吸收塔塔顶部吸收水量，使氧化氮压缩机组分离器得到稳定的50％以上稀硝酸。
附图说明
图1为本发明硝基甲苯废硫酸处理稀硝酸提浓方法的装置示意图
其中：1-冷却器2-自动分离器3-手动分离器4-备用管线5-转手槽6-氧化氮压缩机组7-氧化氮吸收塔8-低浓度稀硝酸来料管9-氧化氮气体排出管10-进口气相管11-成品排出管12-第一密度计13-第一调节阀14-液位计15-第一输送泵16-第二密度计17-排蒸汽冷凝水管18-第一气体管道19-第二气体管道20-第三气体管道21-备用阀22-气体管道合并段6.1-氧化氮压缩机6.2-分离器7.1-氧化氮吸收水管7.2-塔板工作液排放管7.3-气液平衡管7.4-吸收液排液管7.5-尾气排放管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供的硝基甲苯废硫酸处理低浓度稀硝酸提浓方法所用的装置为，包括冷却器1、自动分离器2、手动分离器3、转手槽5、氧化氮压缩机组6、氧化氮吸收塔7以及液体管线和气体管线；氧化氮压缩机组6包括前后连接的氧化氮压缩机6.1和分离器6.2。
冷却器1、自动分离器2、手动分离器3、转手槽5、氧化氮压缩机组6通过液体管线依次连接，氧化氮压缩机组6出口管线分成并联的两路，一路经气体管线通向氧化氮吸收塔7，另一路通过液体管线继续分成并联的两路，一路通往自动分离器2，另一路设置成品排出管11，冷却器1出口处的液体管线与自动分离器2出口处的液体管线间设有备用管线4；低浓度稀硝酸来料管8连接于冷却器1进口管线上，冷却器1、自动分离器2、手动分离器3上端经气体管线连接合并，再与上游工艺的氧化氮气体排出管9合并成进口气相管10通向氧化氮压缩机组6。
本实施例中具体为：冷却器1右上端出料口与自动分离器2左下端进料口、自动分离器2右下侧出料口与手动分离器3右下端进料口、手动分离器3右上端出料口与转手槽5上端进料口、转手槽5右下侧与第一输送泵15左侧、第一输送泵15顶部与氧化氮压缩机组6左侧进料口均通过液体管线连接，氧化氮压缩机组6分离器6.2出料口处管线分成并联的气液两路，一路经气体管线通向氧化氮吸收塔7底部进料口，另一路经液体管线再分成并联的两路，一路与冷却器1出料口处液体管线连通，另一路设置成品排出管11。自动分离器2、手动分离器3顶部还设有将分离的硝基甲苯排出系统的专用排出管道。冷却器1右上端出料口与自动分离器2左下端进料口的液体管线间的备用管线4上设有备用阀21，与自动分离器2右下侧出料口与手动分离器3右下端进料口的液体管线连接。
本装置系统还包括dcs控制系统，自动分离器2内设有第一密度计12，氧化氮压缩机组6出料口通往自动分离器2的一路液体管线上设有第一调节阀13，第一密度计12与第一调节阀13通过dcs控制系统连接；转手槽5内设有液位计，转手槽5与氧化氮压缩机组10间设有第一输送泵15，液位计与第一输送泵15通过dcs控制系统连接，第一输送泵15顶部液体管路上设有流量计15.1；成品排出管11上设有第二密度计16，第二密度计16与氧化氮吸收塔7的氧化氮吸收水管7.1通过dcs控制系统连接。
气体管线包括冷却器1顶端设置的第一气体管道18、自动分离器2顶端设置的第二气体管道19、手动分离器3顶端设置的第三气体管道20，第一气体管道18、第二气体管道19、第三气体管道20连接合并形成气体管道合并段22，气体管道合并段22与氧化氮气体排出管9合并成进口气相管10通向氧化氮压缩机组6。氧化氮吸收塔7底部通过吸收液排液管7.4连接至气体管道合并段22。本实施例中因气体管道合并段22直径较大，因此可将待进入氧化氮压缩机组6的液体直接通入气体管道合并段22，再与氧化氮气体一起通过进口气相管10进入氧化氮压缩机组6；也可直接将待进入氧化氮压缩机组6的液体通过液体管道进入氧化氮压缩机组6。
氧化氮吸收塔7塔板外壁设置塔板工作液排放管7.2，塔板工作液排放管7.2与手动分离器3至转手槽5间的液体管线连通。低浓度稀硝酸来料管8上连有通向酸水池的排蒸汽冷凝水管17。氧化氮吸收塔泡罩塔板取消塔板泄流孔，可以保证在任意加水量情况下塔板保持满液位；氧化氮吸收塔7顶部的气液平衡管7.3保证氧化氮吸收塔在某层塔板意外泄漏的情况下全塔不出现液泛，确保氧化氮吸收塔连续稳定工作。氧化氮吸收塔顶部设尾气排放管7.5。
通过上述装置系统，硝基甲苯废硫酸处理低浓度稀硝酸提浓方法具体步骤为：
开车阶段：
a.开车阶段产生的蒸汽冷凝水从低浓度稀硝酸来料管8流出，通过排蒸汽冷凝水管17排入酸性废水系统即酸水池中，系统正常运行情况下排蒸汽冷凝水管17上阀门关闭。
初次开车或大修后开车阶段，来自于分离器6.2的稀硝酸浓度较低，不具有调节稀硝酸浓度的功能，打开备用管线4上的阀门21，低浓度稀硝酸来料管8流出的硝酸，直接进入手动分离器3中手动分离硝基甲苯。开车前在转手槽5中注浓度50％稀硝酸，作为开车阶段的浓度调节启动酸。
将来自低浓度稀硝酸来料管8的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸，经冷却器1热传导降温至20℃，手动分离器3将硝基甲苯间歇分离，出游离的硝基甲苯，与来自转手槽5中作为浓度50％硝酸混合后进入氧化氮压缩机组6，氧化氮气体排出管9排出的废硫酸脱硝工序产生氧化氮气体同时通入氧化氮压缩机组6，直至硝酸浓度达到50％以上，氧化氮压缩机组6出来的氧化氮气体进入吸收塔7中吸收；
生产阶段：
b.将来自低浓度稀硝酸来料管8的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸，经冷却器1热传导降温至20℃，促使稀硝酸对硝基甲苯的溶解度下降。冷却后的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸再与来自氧化氮压缩机组6质量分数50％以上的浓硝酸调整浓度至37％-40％，此浓度调整为dcs控制系统以第一密度计12测定的密度为信号，通过第一调节阀13自动调节加入来自氧化氮压缩机组6质量分数50％以上的浓硝酸，确保调整后稀硝酸密度始终比硝基甲苯大，稀硝酸为重相。
c.浓度37％-40％稀硝酸相继通过自动分离器2、手动分离器3分离出游离的硝基甲苯，再自流入转手槽5。自动分离器2重力沉降将硝基甲苯连续分离、手动分离器3将硝基甲苯间歇分离，硝基甲苯从自动分离器2、手动分离器3顶部的专用排出管道排放出系统。转手槽5始终保持不超过最高液位50％的液位，dcs控制系统以液位计14测定的液位为信号，自动控制第一输送泵15将多余的浓度37％-40％稀硝酸通过经流量计15.1送入氧化氮压缩机6.1进口的进口气相管10，经过氧化氮压缩机组6提高浓度到50％以上。dcs控制系统以成品排出管11上的第二密度计16检测氧化氮压缩机组6流出的硝酸密度为信号，通过控制氧化氮吸收塔7塔顶部吸收水量，即氧化氮吸收水管7.1进水量，使氧化氮压缩机组分离器6.2得到稳定的浓度50％以上稀硝酸。
d.通过氧化氮压缩机组6得到的浓度50％以上浓硝酸一部分，进入冷却器1出料口与自动分离器2进料口间的液体管道；继续与后续来自废硫酸处理脱硝冷凝器、经冷却器1冷却降温的质量分数15％-40％低浓度稀硝酸混合调整浓度至37％-40％形成浓硝酸循环；另一部分50％以上硝酸经第二密度计16通过成品排出管11排出进入成品罐区。
e.体系内冷却器1产生的氧化氮气体与自动分离器2、手动分离器3产生的氧化氮气体在气体管道合并段22内合并，再与经氧化氮气体排出管9排出的废硫酸脱硝工序产生氧化氮气体合并，经进口气相管10进入氧化氮压缩机组6吸收，氧化氮压缩机组6未吸收的氧化氮气体从分离器6.2出来后通入氧化氮吸收塔7底部，与水逆流吸收，产生30％低浓度稀硝酸，第一输送泵15经流量计15.1输送的浓度37％-40％稀硝酸与吸收液排液管7.4中30％低浓度稀硝酸混合为工作液加入氧化氮压缩机组6；尾气达到欧洲排放标准排放，从顶部的尾气排放管7.5排出。
输送泵15为两台，一开一备，当生产泵故障，立即启动备用泵，能充分保证系统的连续性生产。本方法新增设备少，在先有氧化氮吸收与废硫酸处理工序间布置即可，不需要新增场地建设。