CN1376633A

CN1376633A - 一种稀硫酸的浓缩除杂生产方法

Info

Publication number: CN1376633A
Application number: CN 02113704
Authority: CN
Inventors: 龚家竹; 池济亨; 郝虎; 李家权
Original assignee: LONGMANG GROUP CO Ltd SICHUAN PROV
Current assignee: LONGMANG GROUP CO Ltd SICHUAN PROV
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2002-10-30
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: CN1202989C

Abstract

本发明公开了一种稀硫酸的浓缩除杂生产方法,其特征在于用热空气直接与经过喷雾雾化的稀硫酸在干燥浓缩塔中进行逆流接触加热蒸发浓缩,冷却、分离浓缩硫酸中析出和沉淀的酸中杂质,解决了现有蒸发浓缩设备因稀酸中的杂质存在引起的换热器结垢及堵塞问题,所用喷雾浓缩塔解决了稀酸的耐温耐酸问题。本发明大幅度的节约了装置投资,简化了生产工艺,降低了生产操作费用。

Description

一种稀硫酸的浓缩除杂生产方法

所属技术领域：

本发明涉及一种稀硫酸的浓缩除杂方法。

背景技术：

在用硫酸法生产钛白粉时，无论采用钛精矿作为原料，还是采用高钛渣为原料生产钛白粉均要产生大量的稀硫酸。由于工艺分离技术的不同，所产生的稀硫酸的量和含量也有所不同。常分为两种：即水解分离偏钛酸后的滤液，其硫酸含量在17-25％；和过滤的滤饼洗液，其硫酸含量在1-5％。前者回收后有利用的价值，可返回生产中用或于其他产品生产；而后者因浓度太低，回收价值不大，通常用石灰中

组分	含量(％)	组分	含量(％)
组分	含量(％)	组分	含量(％)	比重	1.32(g/cm³)	H₂SO₄	22.26
Fe₂O₃	5.03	Al₂O₃	0.2	比重	1.32(g/cm³)	H₂SO₄	22.26
Fe₂O₃	5.03	Al₂O₃	0.2	MgO	0.40	TiO₂	0.68
V	0.03	Cr	0.006	MgO	0.40	TiO₂	0.68
V	0.03	Cr	0.006	Nb	0.004	Pb	0.015
P	0.005	CaO	0.43	Nb	0.004	Pb	0.015

和沉淀后处理掉。本发明所述浓缩稀硫酸属于前者，其典型组分如下：

由于，此酸中除硫酸外，还含有大量的其它杂质，如硫酸亚铁形式的Fe₂O₃、偏钛酸形式的TiO₂、以及硫酸镁、硫酸铝、硫酸钙等。给蒸发浓缩的生产利用带来较大的困难，同时外排也给环保造成危害。现通常利用加工的方法和不足是：A、真空蒸发浓缩回收稀酸。其问题是在蒸发的初期或多效蒸发的末效，因废酸中含有的硫酸亚铁、氧化钛、硫酸钙等杂质化合物很快沉淀结垢，将石墨换热器堵塞，需要机械清理，不慎会将换热器损坏；生产也不正常，且装置费用投资昂贵。B、为了解决真空蒸发浓缩方法中换热器堵塞的问题，专利CN1042527A公开说明书的发明方法采用两级浓缩三次分离除去酸中的杂质。第一级采用钛白粉煅烧窑尾气将20-24％的稀硫酸预浓缩至26-29％，第一次分离在此析出的残渣，再将分离得到的滤液冷却降温以析出七水硫酸亚铁，进行二次分离，分离出固相物—七水硫酸亚铁，得到含30-35％的稀硫酸；然后，再将得到的含30-35％稀硫酸用真空蒸发浓缩方法进行第二级浓缩至60-71％的硫酸浓度；最后，将酸中的继沉淀物进行第三次分离，得到70％左右的硫酸。该工艺设备多、工艺流程长；表面看起来节能，经过两级浓缩三次分离冗长的流程，设备投资与直接蒸发浓缩费用不是减少了而是大幅度的增加，工序多、操作费用也多。C、文献(磷肥与复肥2000年第三期、总第十五卷)题目为“钛白废酸用于生产普通过磷酸钙的研究”一文，作者直接将20％的钛白粉生产稀硫酸与92％的浓硫酸混配成60％左右浓度的硫酸；然后分离除去铁、钛等杂质化合物，直接用于生产普通过磷酸钙。尽管有工艺简化、设备投资少等优点，但20％的稀硫酸中的水分是靠普通过磷酸钙产品带走的，且与之配套的过磷酸钙生产能力必然是钛白粉生产能力的20-30倍；以硫酸法钛白粉的生产规模匹配过磷酸钙，杯水车薪难于满足。而过磷酸钙是价值较低的低浓度磷肥，受运输半径与用肥半径制约，不能获得较佳的经济效益。再者，由于稀硫酸带来得水分过剩，生产过磷酸钙必须采用干法流程，即烘干磷矿、干磨磷矿等，增加了过磷酸钙的加工设备的投资、能耗及操作生产费用。还有，将92％的硫酸配稀后过滤，除杂过滤设备增加一倍，还加大了分离杂质的负荷。

发明内容：

本发明的目的是提供一种稀硫酸的浓缩及除去杂质的生产方法。该生产方法缩短了工艺流程，由于没有使用热交换器，从而解决了换热器沉淀结垢堵塞的问题；由于简化了工艺流程，仅有一次分离酸中析出及沉淀的杂质；并采用低价的耐腐、耐温材料，降低了浓缩稀硫酸装置的投资，同时也降低了加工操作成本。

本发明的目的是这样实现的：

本发明生产原理如下：稀硫酸与高温热气体在空塔中逆流接触进行瞬间蒸发浓缩，在酸中含有的杂质化合物随温度和酸浓度的升高而沉淀析出。其原理如下：

本发明的具体工艺是：将稀硫酸从干燥浓缩塔顶进行雾化喷雾，在塔内与塔底进入的热空气进行逆流接触加热后完成蒸发浓缩过程；浓缩蒸发的蒸汽从塔顶排除，经过除雾器除雾后进尾气风机，从烟囱排除入大气。浓缩后含有析出沉淀杂质的硫酸料液从塔底排除，经过冷却器换热降温，再进压滤机进行固液分离，滤液即为浓缩硫酸，可返回钛白粉生产或用于磷化工生产及其它生产；滤饼用稀硫酸进行洗涤，洗涤酸返回蒸发浓缩工序，滤饼用于生产亚铁盐或送硫酸工厂生产硫酸。因此，本发明的特征在于该方法包括：

A、将稀硫酸在浓缩塔中进行雾化喷雾；

B、雾化稀硫酸在空塔中与热气体进行逆流接触换热，并迅速蒸发浓缩；

C、稀硫酸料液在浓缩过程中，含于其中的杂质化合物沉淀析出，随浓缩料液从塔底排除；

D、浓缩料液进行冷却；

E、冷却料液进行压滤分离，滤液即为浓缩硫酸；

F、滤饼用浓缩前的稀硫酸洗涤，洗涤酸返回雾化喷雾进行浓缩；

G、洗涤滤饼送亚铁盐生产或送硫酸工厂生产硫酸。

本发明稀硫酸的喷雾雾化是采取压力雾化、或离心雾化，最好是采取压力雾化。

本发明与稀硫酸接触的热空气包括燃煤净化尾气、锅炉高温尾气、天然气和燃油烧热空气。

本发明喷雾浓缩塔采用内衬耐温、耐酸瓷砖，钾水玻璃胶泥粘接，热气体直接加热。

本发明喷雾浓缩塔底热风进口温度为300-700℃，最佳温度为450-600℃。

本发明喷雾浓缩塔顶出口温度为70-150℃，最佳温度为80-120℃。

本发明浓缩硫酸在进行固液分离前即在进压滤机前的冷却温度为40-90℃，最佳温度为50-70℃。

本发明固液分离的过滤后的滤饼洗涤用水或未浓缩稀硫酸洗涤，最好是稀硫酸洗涤。

本发明浓缩硫酸的一部分在进行固液分离前与稀硫酸混合返回喷雾塔喷雾进行浓缩。

本发明浓缩硫酸中杂质的固液分离采取真空过滤、或压滤机压滤。

本发明洗涤液返回喷雾浓缩工序，洗涤滤饼用稀硫酸进行洗涤，洗涤后的稀硫酸返回喷雾浓缩塔喷雾。洗涤滤饼用于其他产品加工，如送硫酸加工厂生产硫酸或送亚铁盐厂生产铁盐。

本发明解决了稀硫酸在浓缩蒸发高温、高腐蚀条件下设备的材质，加热方式，回避了间接加热的设备结垢难题。所述蒸发浓缩塔与物料接触部分选用耐温耐酸砖，钾水玻璃胶泥作为粘接剂，为防止在高温区耐温、耐酸砖与过热空气直接接触引起的破坏，在高温区增加一层钾水玻璃耐酸混泥土，防止热空气与瓷砖直接接触，起保护砖的作用。

本发明由于采用稀硫酸直接喷雾与热空气接触加热浓缩，取代了以昂贵石墨换热器间接加热的真空蒸发浓缩，降低了装置投资；一次加热一次分离，缩短了生产流程，简化了工艺，大幅度的降低了稀硫酸的回收生产成本。

附图及其图面说明：

图1为本发明工艺流程图

图中：1、喷雾浓缩塔 2、热风炉 3、浓缩酸泵槽 4、冷却器

5、压滤泵 6、压滤机 7、浓缩酸贮槽 8、除沫器 9、风机

10、除雾器 11、烟囱

具体实施方式：

实施例一：

以天然气燃烧尾气为热源，在模拟喷雾浓缩塔中每小时进料稀硫酸133Kg(其主要组成为：H₂SO₄ 22.26％、FeSO₄·7H₂O 20.8％、MnSO₄ 1.1％、MgSO₄ 1.2％、CaSO₄·H₂O 1.2％、TiO₂ 0.45％)，塔进口温度560℃，出口温度103℃，每小时蒸发水量63Kg，从塔底每小时得到70Kg浓缩硫酸料浆(其主要组成为：H₂SO₄ 42.29％、FeSO₄·H₂O24.11％、MnSO₄ 2.09％、MgSO₄ 2.28％、CaSO₄ 2.01％、TiO₂ 0.85％)；其后，将浓缩的硫酸料浆冷却至温度65℃，进行真空过滤分离每小时得到湿滤饼33.83Kg，滤液36Kg(H₂SO₄ 59.21％、Fe₂O₃ 0.30％、MgO0.71％、Al₂O3 0.43％、TiO2 0.06％)。

实施例二：

按实施例一进行喷雾浓缩、分离，在抽滤之后，每小时33.83Kg湿滤饼用22.26％稀硫酸30Kg进行分次洗涤，得到27.06Kg湿滤饼(H2SO4 6.50％、H2O 18.5％)，和含有硫酸35.40％的滤洗液36.77Kg，该洗液返回喷雾浓缩塔与稀硫酸合并用作浓缩进料。

实施例三：

以燃煤高温气体，在规格为φ6×22m，体积为600m³的喷雾浓缩塔中每小时进料稀硫酸16.41t(其组成为：H2SO4 23.16％；FeSO4·7H2O 17.6％；MnSO4 1.1％；MgSO4 1.3％；CaSO4·H2O 1.2％；TiO2 0.5％)进行喷雾逆流接触加热浓缩；热风进塔温度600℃，出塔温度95℃，每小时蒸发水量9.0t，得到浓缩稀硫酸7.4t(其组成为：H2SO451.3％；FeSO4·H2O 23.8％；MnSO4 2.44％；MgSO4 2.88％；CaSO42.35％；TiO2 1.11％)。

实施例四：

按实施例三进行喷雾浓缩，从浓缩塔底出来的浓缩稀硫酸经冷却至65℃，进入压滤机进行固液分离；每小时得到4.02t分离浓缩硫酸(其组成为：H2SO4 70.7％、Fe2O3 0.30％、MgO 0.71％、Al2O3 0.43％、TiO2 0.06％)，和3.38t湿滤饼(持液量35％)。

实施例五：

按实施例四经压滤机分离后的湿滤饼，再用每小时3.5t稀硫酸(其组成为：H2SO4 23.16％；FeSO4·7H2O 17.6％；MnSO4 1.1％；MgSO4 1.3％；CaSO4·H2O 1.2％；TiO2 0.5％)进行洗涤；得到洗涤稀硫酸3.87t(其H2SO4含量为：37.13％)，此酸返回实施例三与原料稀硫酸合并进行喷雾浓缩；同时每小时得到3.01t滤饼(持液量31％)用于硫酸厂加工硫酸或送亚铁盐生产处理。

Claims

1、一种稀硫酸的浓缩除杂生产方法，其特征在于该方法包括：

A、将稀硫酸在浓缩塔中进行喷雾雾化；

B、雾化稀硫酸在干燥浓缩塔中与热气体进行逆流接触换热，并迅速蒸发浓缩；

D、浓缩料液进行冷却；

E、冷却料液进行固液分离，滤液即为浓缩硫酸；

F、滤饼用浓缩前的稀硫酸或水进行洗涤，洗涤酸返回雾化喷雾进行浓缩；

G、涤滤饼送亚铁盐生产或送硫酸工厂生产硫酸。

2、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：稀硫酸的喷雾雾化是采取压力雾化、或离心雾化，最好是采取压力雾化。

3、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：与稀硫酸接触的热空气包括燃煤净化尾气、锅炉高温尾气、天然气和燃油烧热空气。

4、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：喷雾浓缩塔采用内衬耐温、耐酸瓷砖，钾水玻璃胶泥粘接，热气体直接加热。

5、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：喷雾浓缩塔底热风进口温度为300-700℃，最佳温度为450-600℃。

6、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：喷雾浓缩塔顶出口温度为70-150℃，最佳温度为80-120℃。

7、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：浓缩硫酸在进行固液分离前即在进压滤机前的冷却温度为40-90℃，最佳温度为50-70℃。

8、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：固液分离的过滤后的滤饼洗涤用水或未浓缩稀硫酸洗涤，最好是稀硫酸洗涤。

9、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：浓缩硫酸的一部分在进行固液分离前与稀硫酸混合返回喷雾塔喷雾进行浓缩。

10、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：浓缩硫酸中杂质的固液分离采取真空过滤、或压滤机压滤。

11、据权利要求1所述的一种稀硫酸浓缩除杂生产方法，其特征在于：洗涤液返回喷雾浓缩工序，洗涤滤饼用稀硫酸进行洗涤，洗涤后的稀硫酸返回喷雾浓缩塔喷雾。