一种废盐酸蒸发分离及热能多次利用的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属物质分离和热能综合利用技术。具体是一种废盐酸蒸发分离及热能多次利用的方法和装置。
技术背景
[0002]热镀锌行业中，因酸洗需要，产生大量废盐酸，其成分中主要物质为HCl和FeCl2，污染性特别大，废水排入江河湖海，将使水体污染，破坏生态系统，严重地危害人体健康及农业、渔业的生产。需要进行净化处理，减少污染。
[0003]同时，在热镀锌生产中，需要用到含氯化铵和氯化锌的一种溶剂用来保证镀锌品质，此溶剂为液态，且需要持续加热将温度保持在60-70°C，一般需要120-150KW(或同等效率的其他能源)的加热功率。能耗较大。
[0004]常规处理方式中，其中一种方式采取加热蒸馏废盐酸液体，饱和浓缩液降温后结晶析出。析出的FeCl2结晶水合物作为净水剂生产原料，循环利用。蒸发形成的含8-10%HCl气体的蒸汽，经冷凝后，形成8-10°的稀盐酸，与常规31°盐酸配制成16-20°浓度，继续用于本车间的酸洗除锈。整个生产工艺也基本做到无污染物排放。但蒸馏过程中，需要将废盐酸加热至100°C(此阶段消耗热能为80千卡/kg)后，继续加热蒸发(此阶段为一效蒸发，消耗热能为539千卡/kg，一般以每小时处理200公斤计算，电耗功率为200KW左右)。整个蒸馏过程中需要吸收大量热能(80+539 = 619千卡)以及其他散热等引起的热能消耗，并在后续的冷凝过程中释放出与吸收同等的热能。冷凝时释放一定的热能，一般用于二次蒸发，，冷凝释放的热能因为冷凝条件的限制，其温度远低于100摄氏度，如对此热能再一次利用作为蒸发热源，只能在较低气压和沸点的半真空状态下运行，就需要有真空机组持续抽取蒸发的蒸汽。二次利用时，真空机组需要投入的电能较大(一般大于20KW)，导致效率明显降低(此阶段为二效蒸发，处理量相应的下降为80公斤/小时)。二效蒸发后的蒸汽温度则更低，不再有在利用价值。
[0005]溶剂加热则需要另行建设加热设备，能耗一般达到120KW(或同等效率的其他能源)以上，溶剂池中连续批量浸泡常温的待镀锌铁件，带走部分热能，部分热能则向周边的空气和地层中散失，需要连续加热维持生产温度。热能也是只能一次性使用。
[0006]以上传统的生产工艺当中，需投入较多的蒸发、冷凝、二效蒸发、换热、溶剂加热等设备较多，以处理量280公斤/小时计算，全部设备运行功率达到340KW，在保证溶剂温度维持在生产要求状态下，单位运行功率达到1.21KW/公斤.小时。
[0007]以上两套设备在使用中，各自独立运行，互不关联。废盐酸蒸馏处理过程中，消耗热能一般达到溶剂加热热能的2倍以上。
【发明内容】
[0008]本发明为了克服了传统设备能源利用率效率低下的不足，提供一种废盐酸蒸发分离及热能多次利用的方法和装置。该装置集废盐酸蒸发固液分离处理与溶剂加热融合为一套设备。
[0009]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0010]1.—种废盐酸蒸发分离及热能多次利用的方法和装置[0011 ] I)废盐酸蒸发分离及热能多次利用的装置:
[0012]装置由第一热液降温换热器、第二热液降温换热器、蒸发器、加热器、蒸汽冷凝换热器、结晶池、溶剂池、包装储存室和循环使用存储罐构成。所述结晶池设有饱和废盐酸入口、废盐酸出口和FeCL2结晶出口。
[0013]所述第一热液降温换热器、第二热液降温换热器和蒸汽冷凝换热器均为列管式换热器。所述加热器为电加热器、燃气加热器或熔岩加热器。
[0014]所述蒸发器设有预热后废盐酸入口、饱和废盐酸出口和含HCl髙温蒸汽出口三个接口，蒸发器与加热器连接、加热器设置在蒸发器下方;蒸发器的预热后废盐酸入口与第二热液降温换热器管外程的出口连接。蒸发器的饱和废盐酸出口与第一热液降温换热器的管内程的入口连接。蒸发器的含HCl2髙温蒸汽出口与蒸汽冷凝换热器的管内程的入口连接。
[0015]所述蒸汽冷凝换热器的管内程的出口与第二热液降温换热器管内程的入口连接。蒸汽冷凝换热器管外程的出口与溶剂池的入口连接。蒸汽冷凝换热器管外程的入口与溶剂池的出口连接;蒸汽冷凝换热器的管内程的入口与蒸发器(3)的含HCl髙温蒸汽出口连接。
[0016]所述溶剂池的出口与蒸汽冷凝换热器的管外程的入口连接;溶剂池的入口与蒸汽冷凝换热器的管外程的出口连接。
[0017]所述第一热液降温换热器的管外程的出口与第二热液降温换热器的管外程的入口连接。第一热液降温换热器的管外程的入口分别与结晶池的废盐酸出口和系统的废盐酸连接。第一热液降温换热器的管内程出口与结晶池的饱和废盐酸入口连接。
[0018]所述第二热液降温换热器管内出口与循环使用存储罐连接，降温后稀废盐酸在循环使用存储罐待使用。
[0019]所述结晶池的FeCL2结晶出口与包装储存室连接，通过输送器将FeCL2结晶输入包装储存室。
[0020]2.—种废盐酸蒸发分离及热能多次利用的方法，操作步骤如下:
[0021]I)将系统的废盐酸和结晶池的废盐酸通过废盐酸管道输入第一热液降温换热器管外程，蒸发器的饱和废盐酸进入第一热液降温换热器的管内程，二者进行热交换，第一热液降温换热器的管外程的废盐酸温度升高、管内程的饱和废盐酸温度降低。管外程温度升高的废盐酸从出口进入第二热液降温换热器管外程;第一热液降温换热器的管内程的饱和废盐酸温度降低、从第一热液降温换热器的管内程出口进入结晶池，在结晶池内饱和废盐酸中的FeCL2冷却结晶析出，FeCL2结晶通过输送器从结晶池的FeCL2结晶出口输送到包装储存室。
[0022]2)蒸发器存有第二热液降温换热器送来的预热后废盐酸，在加热器加热条件下，蒸发器产生含HCl髙温蒸汽和含HCl髙温蒸汽，含HCl髙温蒸汽从蒸发器含HCl髙温蒸汽的出口进入蒸汽冷凝换热器的管内程;溶剂池的溶剂从出口进入蒸汽冷凝换热器的管外程，二者进行热交换，含HCl髙温蒸汽温度降低成热稀盐酸，送入第二热液降温换热器的管内程；溶剂温度升高，从蒸汽冷凝换热器的管外程出口进入溶剂池;蒸汽冷凝换热器的管内程出口排出的热烯盐酸进入第二热液降温换热器的管内程，第一热液降温换热器的管外程温度升高的废盐酸从出口进入第二热液降温换热器管外程，二者进行热交换，废盐酸温度升高，热烯盐酸温度降低，降温后的烯盐酸从第二热液降温换热器管内程出口输送到循环使用存储触，待使用。
[0023]本发明优点:
[0024]1.本发明设备投入少。减少了真空机组、二效蒸发器、溶剂加热设备。设备成本可节约30 %。
[0025]2.减少了设备运行功率，其中，以200kg/小时蒸发量来计算，真空机组减少功率20KW、溶剂加热设备功率减少120-150KW(或同等效率的其他能源)。
[0026]3.热能利用率明显提高，因初步冷凝后的热液预热了废盐酸，一效蒸发效率可增加12%。溶剂池加热不再需要其他任何能源消耗。以每小时蒸发量212公斤计算，在维持溶剂温度达到生产工艺要求的状态下，设备运行总功率仅为200KW，单位运行功率为0.943KW/公斤.小时。相比传统设备的单位运行功率1.21KW/公斤.小时，节约能源23%。
[0027]4.工艺简单、易维护、易使用，故障少、安全可靠。常温常压蒸发和冷凝。无真空或加压设备。
【附图说明】
[0028]图1是本发明废盐酸蒸发分离及热能多次利用的装置结构示意图。
[0029]图中，装置由第一热液降温换热器1、第二热液降温换热器2、蒸发器3、加热器4、蒸汽冷凝换热器5、结晶池6、溶剂池7、包装储存室8、循环使用存储罐9。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0031]1.本发明废盐酸蒸发分离及热能多次利用的装置结构如图1所示，废盐酸蒸发分离及热能多次利用的装置:由第一热液降温换热器1、第二热液降温换热器2、蒸发器3、加热器4、蒸汽冷凝换热器5、结晶池6、溶剂池7、包装储存室8和循环使用存储罐9构成。所述结晶池6设有饱和废盐酸入口、废盐酸出口和FeCL2结晶出口。
[0032]所述第一热液降温换热器1、第二热液降温换热器2和蒸汽冷凝换热器5均为列管式换热器。所述加热器4为电加热器、燃气加热器或熔岩加热器。
[0033]所述蒸发器3设有预热后废盐酸入口、饱和废盐酸出口和含HCl髙温蒸汽出口三个接口，蒸发器3与加热器4连接、加热器4设置在蒸发器3下方;蒸发器3的预热后废盐酸入口与第二热液降温换热器2管外程的出口连接。蒸发器3的饱和废盐酸出口与第一热液降温换热器I的管内程的入口连接。蒸发器3的含HCl2髙温蒸汽出口与蒸汽冷凝换热器5的管内程的入口连接。
[0034]所述蒸汽冷凝换热器5的管内程的出口与第二热液降温换热器2管内程的入口连接。蒸汽冷凝换热器5管外程的出口与溶剂池7的入口连接。蒸汽冷凝换热器5管外程的入口与溶剂池7的出口连接;蒸汽冷凝换热器5的管内程的入口与蒸发器3的含HCl髙温蒸汽出口