一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置的制作方法

1.本发明涉及盐酸废液处理技术领域，具体是涉及一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置。


背景技术：

2.废酸不仅产量大，而且具有腐蚀性、毒性和反应性等危险特性，不妥善处置不仅会造成对环境的危害，同时也是严重的资源浪费。随着国家环保要求越来越严格，废酸问题将会严重制约石化和化工企业的发展。废酸的无害化、减量化、资源化也将推动相关技术的发展。传统常用的钢制品盐酸废液治理技术有中和沉淀法、直接焙烧法、蒸发法、离子交换树脂法、膜分离法、萃取法、化学转化法等；相对于以上处理技术，磺化法则具备无三废排放，处理过程环保、无污染，能耗低，处理过程安全的优势。
3.现有技术提供的用于磺化法处理废酸的装置在对冷凝制备盐酸、以及结晶硫酸盐的过程中通常需要采用独立的设备进行处理，存在能耗大的缺陷。另外现有技术提供的处理装置占地面积大、投资高，设备繁多，不利于中小型规模的废酸液产生企业的生产。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：提供一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置，具备集成化程度高、占地面积小、能耗低的优点。
5.本发明的技术方案是：一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置，包括用于对盐酸废液进行加热蒸发和磺化处理的主反应系统，以及与所述主反应系统连通用于进行集成冷凝处理的复合冷凝系统；
6.所述主反应系统包括加热蒸发系统、反应系统；
7.所述加热蒸发系统包括用于进行分流的进液装置，与所述进液装置连通的一级预热装置，与所述一级预热装置连通的二级预热装置，与所述二级预热装置连通的负压膜热蒸发装置；
8.所述二级预热装置包括进水口与一级预热装置连通的第二加热罐，均匀且垂直设置在所述第二加热罐内壁上的第二加热管；
9.所述负压膜热蒸发装置包括多个均匀且垂直设置在所述第二加热罐侧面的负压蒸发罐体，设置在所述负压蒸发罐体下端且与第二加热罐下端出水口连通的负压罐进水组件，设置在所述负压蒸发罐体上端用于抽取蒸汽的负压涡扇，设置在负压蒸发罐体中部的膜热组件，以及设置在负压蒸发罐体上且位于所述负压涡扇、膜热组件之间的负压罐排水组件；
10.所述反应系统包括设置在所述负压蒸发罐体正下方且与负压蒸发罐体中心轴线重合的反应罐；所述反应罐上端与负压罐排水组件连通；所述反应罐上端设置有负压抽气管，反应罐下端设置有排液管；
11.所述复合冷凝系统包括垂直设置的冷凝腔主体，设置在所述冷凝腔主体上端的上
端连接器，设置在所述冷凝腔主体下端的下端存储器，以及设置在所述冷凝腔主体内且上端连通上端连接器、下端连通下端存储器的集成冷凝器；
12.所述下端存储器包括第一存储腔室、第二存储腔室；
13.所述上端连接器包括与所述负压抽气管、负压涡扇排蒸汽端连通的第一连接腔室，与所述排液管连通的第二连接腔室；
14.所述集成冷凝器包括垂直设置在所述冷凝腔主体中部的盐酸冷凝管、硫酸盐结晶管：
15.所述盐酸冷凝管下端连通第一存储腔室、上端连通第一连接腔室；
16.所述硫酸盐结晶管下端连通第二存储腔室、上端连通第二连接腔室。
17.进一步地，在所述冷凝腔主体上且位于上端连接器下方设置有冷却液进口，所述冷凝腔主体上且位于下端存储器上方设置有冷却液出口；
18.所述冷却液进口、冷却液出口之间连接有制冷循环组件。
19.通过盐酸冷凝管、硫酸盐结晶管直接贯穿冷凝腔主体的设置能够使得盐酸冷凝管、硫酸盐结晶管与冷却液直接接触，优点是能够有效提高换热效率，降低换热能耗。
20.进一步地，所述一级预热装置包括多个垂直设置在第二加热罐侧边且以第二加热罐中心轴线均匀分布的第一加热罐，设置在所述第一加热罐内的中间隔板，以及设置在所述第一加热罐内的第一加热管。
21.通过一级预热装置能够对盐酸废液进行初步的加热，从而提高负压膜热蒸发装置的加热蒸发效率。
22.进一步地，所述中间隔板将第一加热罐分割成u型通道；所述u型通道的一端连接进液装置、另一端连接第二加热罐；
23.所述第一加热管为u型加热管。
24.通过u型通道、u型加热管的设置能够延长加热通道的长度，缩减一级预热装置的占地面积，使得结构更加紧凑。
25.进一步地，所述膜热组件包括设置在所述负压蒸发罐体内壁上的安装架，多个自上而下均匀设置在所述安装架上的加热膜片；
26.所述加热膜片上均匀设置有圆形小孔。
27.通过自上而下设置加热膜片，能够使废酸液垂直穿过加热膜片，有利于对废酸液进行均匀加热，从而提升蒸发效率。
28.进一步地，所述第二存储腔室内部活动设置有过滤组件；过滤组件能够将硫酸盐晶体进行过滤收集；通过过滤组件的活动设置能够对过滤组件进行快速更换，对硫酸盐进行集中，并能够有效避免过滤组件发生堵塞。
29.进一步地，所述反应罐一侧设置有与反应罐连通的硫酸加入罐；硫酸加入罐内部能够存储参与反应的硫酸溶液，通过硫酸溶液能够与氯化物产生硫酸盐和氯化氢气体；从而实现对盐酸的有效回收。
30.进一步地，所述负压蒸发罐体内设置有压力传感器；压力传感器的设置能够对负压蒸发罐体内部的负压进行检测。
31.更优的，硫酸盐结晶管为一根垂直设置在所述冷凝腔主体中心的结晶圆管；
32.所述盐酸冷凝管包括2～4根围设在所述结晶圆管外围的螺旋管道。
33.通过螺旋管道的设置能够进一步延伸盐酸冷凝管的长度，能够提升氯化氢气体的冷凝时长；通过垂直设置的结晶圆管能够有效避免结晶圆管发生堵塞。
34.本发明的有益效果是：本发明提供了一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置，通过盐酸冷凝管、硫酸盐结晶管、冷凝腔主体、上端连接器、下端存储器的设置能够实现对盐酸冷凝管、硫酸盐结晶管的同时冷凝，并且通过冷却液与盐酸冷凝管、硫酸盐结晶管的直接接触能够实现高效率换热；一方面有效确保本装置具备较高的冷却效率，有效降低能耗；另一方面能够提升结构的紧凑性，缩减占地面积；本装置通过负压膜热蒸发装置产生的负压环境进行蒸发能够降低蒸发温度，通过均匀设置的加热膜片能够有效提升蒸发效率，从而整体上进一步降低能耗。
附图说明
35.图1是本发明实施例1整体的结构示意图；
36.图2是本发明实施例1主反应系统的结构示意图；
37.图3是本发明实施例1加热蒸发系统的结构示意图；
38.图4是本发明实施例1复合冷凝系统的结构示意图；
39.图5是本发明实施例1复合冷凝系统内部的结构示意图；
40.图6是本发明实施例2一级预热装置的结构示意图；
41.图7是本发明实施例3加热膜片的结构示意图；
42.其中，1-主反应系统、2-复合冷凝系统、20-冷凝腔主体、21-上端连接器、22-下端存储器、23-集成冷凝器、220-第一存储腔室、221-第二存储腔室、210-第一连接腔室、211-第二连接腔室、230-盐酸冷凝管、231-硫酸盐结晶管、200-冷却液进口、201-冷却液出口、3-加热蒸发系统、30-进液装置、31-一级预热装置、310-第一加热罐、311-中间隔板、312-第一加热管、32-二级预热装置、33-负压膜热蒸发装置、320-第二加热罐、321-第二加热管、330-负压蒸发罐体、331-负压罐进水组件、332-负压涡扇、333-负压罐排水组件、334-安装架、335-加热膜片、4-反应系统、40-反应罐、41-负压抽气管、42-排液管、43-硫酸加入罐。
具体实施方式
43.实施例1
44.如图1所示的一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置，包括用于对盐酸废液进行加热蒸发和磺化处理的主反应系统1，以及与主反应系统1连通用于进行集成冷凝处理的复合冷凝系统2；
45.主反应系统1包括加热蒸发系统3、反应系统4；
46.如图2所示，加热蒸发系统3包括用于进行分流的进液装置30，与进液装置30连通的一级预热装置31，与一级预热装置31连通的二级预热装置32，与二级预热装置32连通的负压膜热蒸发装置33；
47.二级预热装置32包括进水口与一级预热装置31连通的第二加热罐320，均匀且垂直设置在第二加热罐320内壁上的第二加热管321；
48.如图3所示，负压膜热蒸发装置33包括6个均匀且垂直设置在第二加热罐320侧面的负压蒸发罐体330，设置在负压蒸发罐体330下端且与第二加热罐320下端出水口连通的
负压罐进水组件331，设置在负压蒸发罐体330上端用于抽取蒸汽的负压涡扇332，设置在负压蒸发罐体330中部的膜热组件，以及设置在负压蒸发罐体330上且位于负压涡扇332、膜热组件之间的负压罐排水组件333；
49.反应系统4包括设置在负压蒸发罐体330正下方且与负压蒸发罐体330中心轴线重合的反应罐40；反应罐40上端与负压罐排水组件333连通；反应罐40上端设置有负压抽气管41，反应罐40下端设置有排液管42；
50.如图4所示，复合冷凝系统2包括垂直设置的冷凝腔主体20，设置在冷凝腔主体20上端的上端连接器21，设置在冷凝腔主体20下端的下端存储器22，以及设置在冷凝腔主体20内且上端连通上端连接器21、下端连通下端存储器22的集成冷凝器23；
51.下端存储器22包括第一存储腔室220、第二存储腔室221；
52.上端连接器21包括与负压抽气管41、负压涡扇332排蒸汽端连通的第一连接腔室210，与排液管42连通的第二连接腔室211；
53.如图5所示，集成冷凝器23包括垂直设置在冷凝腔主体20中部的盐酸冷凝管230、硫酸盐结晶管231：
54.盐酸冷凝管230下端连通第一存储腔室220、上端连通第一连接腔室210；
55.硫酸盐结晶管231下端连通第二存储腔室221、上端连通第二连接腔室211。
56.在冷凝腔主体20上且位于上端连接器21下方设置有冷却液进口200，冷凝腔主体20上且位于下端存储器22上方设置有冷却液出口201；
57.第二存储腔室221内部活动设置有过滤组件。
58.反应罐40一侧设置有与反应罐40连通的硫酸加入罐43。
59.负压蒸发罐体330内设置有压力传感器。
60.冷却液进口200、冷却液出口201之间连接有制冷循环组件。
61.膜热组件为均匀贴覆在负压蒸发罐体330内壁的加热片；
62.一级预热装置31采用常规的电加热罐。
63.其中，电加热罐、加热片、压力传感器、制冷循环组件、负压涡扇332、第二加热管321均采用现有市售产品，且具体产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
64.本装置的使用方法：首先将盐酸废液通入进液装置30，通过一级预热装置31进行预热处理，将盐酸废液加热至40～50℃；然后将盐酸废液通入二级预热装置32，将盐酸废液加热至60～80℃；然后在负压膜热蒸发装置33内对其进行负压蒸发，利用负压涡扇332产生负压；并将产生的蒸汽排至上端连接器21；在反应系统4内对负压罐排水组件333排出的废液进行再次处理，通过加入硫酸溶液产生氯化氢气体以及硫酸盐溶液；再将氯化氢气体通过上端连接器21通入盐酸冷凝管230内，将硫酸盐溶液通入硫酸盐结晶管231内部，采用冷凝腔主体20同时对盐酸冷凝管230、硫酸盐结晶管231进行冷凝；最终得到盐酸溶液、硫酸盐晶体。
65.实施例2
66.一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置，包括用于对盐酸废液进行加热蒸发和磺化处理的主反应系统1，以及与主反应系统1连通用于进行集成冷凝处理的复合冷凝系统2；
67.主反应系统1包括加热蒸发系统3、反应系统4；
68.加热蒸发系统3包括用于进行分流的进液装置30，与进液装置30连通的一级预热装置31，与一级预热装置31连通的二级预热装置32，与二级预热装置32连通的负压膜热蒸发装置33；
69.二级预热装置32包括进水口与一级预热装置31连通的第二加热罐320，均匀且垂直设置在第二加热罐320内壁上的第二加热管321；
70.负压膜热蒸发装置33包括6个均匀且垂直设置在第二加热罐320侧面的负压蒸发罐体330，设置在负压蒸发罐体330下端且与第二加热罐320下端出水口连通的负压罐进水组件331，设置在负压蒸发罐体330上端用于抽取蒸汽的负压涡扇332，设置在负压蒸发罐体330中部的膜热组件，以及设置在负压蒸发罐体330上且位于负压涡扇332、膜热组件之间的负压罐排水组件333；
71.反应系统4包括设置在负压蒸发罐体330正下方且与负压蒸发罐体330中心轴线重合的反应罐40；反应罐40上端与负压罐排水组件333连通；反应罐40上端设置有负压抽气管41，反应罐40下端设置有排液管42；
72.复合冷凝系统2包括垂直设置的冷凝腔主体20，设置在冷凝腔主体20上端的上端连接器21，设置在冷凝腔主体20下端的下端存储器22，以及设置在冷凝腔主体20内且上端连通上端连接器21、下端连通下端存储器22的集成冷凝器23；
73.下端存储器22包括第一存储腔室220、第二存储腔室221；
74.上端连接器21包括与负压抽气管41、负压涡扇332排蒸汽端连通的第一连接腔室210，与排液管42连通的第二连接腔室211；
75.集成冷凝器23包括垂直设置在冷凝腔主体20中部的盐酸冷凝管230、硫酸盐结晶管231：
76.盐酸冷凝管230下端连通第一存储腔室220、上端连通第一连接腔室210；
77.硫酸盐结晶管231下端连通第二存储腔室221、上端连通第二连接腔室211。
78.在冷凝腔主体20上且位于上端连接器21下方设置有冷却液进口200，冷凝腔主体20上且位于下端存储器22上方设置有冷却液出口201；
79.第二存储腔室221内部活动设置有过滤组件。
80.反应罐40一侧设置有与反应罐40连通的硫酸加入罐43。
81.负压蒸发罐体330内设置有压力传感器。
82.冷却液进口200、冷却液出口201之间连接有制冷循环组件。
83.如图6所示，一级预热装置31包括6个垂直设置在第二加热罐320侧边且以第二加热罐320中心轴线均匀分布的第一加热罐310，设置在第一加热罐310内的中间隔板311，以及设置在第一加热罐310内的第一加热管312。
84.中间隔板311将第一加热罐310分割成u型通道；u型通道的一端连接进液装置30、另一端连接第二加热罐320；
85.第一加热管312为u型加热管。
86.膜热组件为均匀贴覆在负压蒸发罐体330内壁的加热片。
87.其中，u型加热管、加热片、压力传感器、制冷循环组件、负压涡扇332、第二加热管321均采用现有市售产品，且具体产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
88.实施例3
89.一种磺化法处理金属制品盐酸废液的装置，包括用于对盐酸废液进行加热蒸发和磺化处理的主反应系统1，以及与主反应系统1连通用于进行集成冷凝处理的复合冷凝系统2；
90.主反应系统1包括加热蒸发系统3、反应系统4；
91.加热蒸发系统3包括用于进行分流的进液装置30，与进液装置30连通的一级预热装置31，与一级预热装置31连通的二级预热装置32，与二级预热装置32连通的负压膜热蒸发装置33；
92.二级预热装置32包括进水口与一级预热装置31连通的第二加热罐320，均匀且垂直设置在第二加热罐320内壁上的第二加热管321；
93.负压膜热蒸发装置33包括6个均匀且垂直设置在第二加热罐320侧面的负压蒸发罐体330，设置在负压蒸发罐体330下端且与第二加热罐320下端出水口连通的负压罐进水组件331，设置在负压蒸发罐体330上端用于抽取蒸汽的负压涡扇332，设置在负压蒸发罐体330中部的膜热组件，以及设置在负压蒸发罐体330上且位于负压涡扇332、膜热组件之间的负压罐排水组件333；
94.反应系统4包括设置在负压蒸发罐体330正下方且与负压蒸发罐体330中心轴线重合的反应罐40；反应罐40上端与负压罐排水组件333连通；反应罐40上端设置有负压抽气管41，反应罐40下端设置有排液管42；
95.复合冷凝系统2包括垂直设置的冷凝腔主体20，设置在冷凝腔主体20上端的上端连接器21，设置在冷凝腔主体20下端的下端存储器22，以及设置在冷凝腔主体20内且上端连通上端连接器21、下端连通下端存储器22的集成冷凝器23；
96.下端存储器22包括第一存储腔室220、第二存储腔室221；
97.上端连接器21包括与负压抽气管41、负压涡扇332排蒸汽端连通的第一连接腔室210，与排液管42连通的第二连接腔室211；
98.集成冷凝器23包括垂直设置在冷凝腔主体20中部的盐酸冷凝管230、硫酸盐结晶管231：
99.盐酸冷凝管230下端连通第一存储腔室220、上端连通第一连接腔室210；
100.硫酸盐结晶管231下端连通第二存储腔室221、上端连通第二连接腔室211。
101.在冷凝腔主体20上且位于上端连接器21下方设置有冷却液进口200，冷凝腔主体20上且位于下端存储器22上方设置有冷却液出口201；
102.第二存储腔室221内部活动设置有过滤组件。
103.反应罐40一侧设置有与反应罐40连通的硫酸加入罐43。
104.负压蒸发罐体330内设置有压力传感器。
105.冷却液进口200、冷却液出口201之间连接有制冷循环组件。
106.一级预热装置31包括6个垂直设置在第二加热罐320侧边且以第二加热罐320中心轴线均匀分布的第一加热罐310，设置在第一加热罐310内的中间隔板311，以及设置在第一加热罐310内的第一加热管312。
107.中间隔板311将第一加热罐310分割成u型通道；u型通道的一端连接进液装置30、另一端连接第二加热罐320；
108.第一加热管312为u型加热管。
109.如图7所示，膜热组件包括设置在负压蒸发罐体330内壁上的安装架334，8个自上而下均匀设置在安装架334上的加热膜片335；
110.加热膜片335上均匀设置有圆形小孔。
111.硫酸盐结晶管231为一根垂直设置在冷凝腔主体20中心的结晶圆管；
112.盐酸冷凝管230包括3根围设在结晶圆管外围的螺旋管道。
113.其中，u型加热管、加热膜片335、压力传感器、制冷循环组件、负压涡扇332、第二加热管321均采用现有市售产品，且具体产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。