幾種廢硫酸回收裝置的分析概述

杜金福

廢硫濃縮回收已成為三廢治理和環境保護的一項急需解決的課題。有效選擇廢硫酸回收裝置對企業經濟效益至關重要，根據稀硫酸的腐蝕性，設備的維護和更換費用高，科學合理的選擇廢硫酸回收裝置是長期、穩定運行的關鍵之一，對目前國內幾種廢硫酸回收裝置的應用，作出一個概括分析評述。

現將石英玻璃濃縮設備，廢硫酸鍋式濃縮設備，石墨濃縮設備，鉭材濃縮設備特性及應用分述如下；

1. 石英玻璃廢硫酸回收設備簡述

1.1 石英玻璃材質特性

石英玻璃是一種特殊的耐酸材料，具有優良的物理、化學性質；耐高溫，可在1100℃下長期使用，短時間使用溫度可達1450℃。線膨脹系數較小，故有很高的耐急冷急熱性能，不易破裂。耐腐蝕性良好，石英玻璃在高溫下除HF和磷酸外，耐各種酸、王水、中性鹽、硫和碳的侵蝕?；瘜W穩定性與鎳鉻合金陶瓷大150倍，透光性能、電絕緣性強，故是一種良好的材料。

1.2 石英玻璃材質應用

石英玻璃可做高溫、耐酸性氣體的燃燒、冷卻和通風裝置；酸性溶液的蒸發、冷卻物吸收；硫酸、鹽酸、硝酸等設備裝置和其他物理化學實驗用品。在高溫作業方面，可做光學玻璃，如高溫作業窗、反應堆、放射性裝置；火箭、噴嘴和天線罩。宇宙飛船防熱罩和觀察窗等。隨著現代科學技術的發展，石英玻璃將在電光源、半導體、光通訊、電子、冶金、光伏、建材、化學、環保各個領域方面得到更廣泛的應用。

1.3 石英玻璃廢酸回收裝置簡介

根據石英玻璃的特性，鶴壁市金星石英玻璃儀器有限公司在國內始創應用于硫酸、鹽酸、硝酸精餾提純裝置。產品銷售國內一千多家用戶，而且產品在俄羅斯、越南、馬來西亞、新加坡等十幾個區域都有合作。在此基礎上，公司憑借著三十多年的生產經驗，相繼開發研制，開創了首套廢硫酸提純提濃石英玻璃裝置。通過幾年來不斷的創新發展，以及廣泛在許多不同類型的化工企業，針對不同工藝下來的廢酸進行合理優化設計，將不同濃度稀硫酸濃度提純提濃到97%-98%。產品質量可達到化學試劑分析純、優級純、電子級。這是目前國內其它廢酸回收裝置都難以完成的產品質量技術指標。

石英玻璃廢酸回收裝置，特點是所有部件連接處采用高純氫氣、氧氣混合氣體現場焊接，沒有一個法蘭連接，裝置密封性好，消除了跑、滲、滴、漏現象。結構采用雙效預熱、氣體分離采用石英填料塔。進料系統，成品輸出系統，尾氣回收系統等控制采用PLC和DCS，自動化程度高、安全可靠性強，運行費用低，節能減排，而且投資小、見效快、使用壽命十年以上，是目前國內較為理想的廢酸回收生產裝置。

2. 高硅鑄鐵材質廢酸回收裝置

2.1高硅鑄鐵材質

高硅鑄鐵材質加工的蒸發釜，以硅為主要合金元素而獲得的Fe-Si-C合金。通常其成分中硅含量14%-18%或更高，具有耐酸性。硅的大量加入，使鐵表面形成比較致密完整的Si0?保護膜，這種膜具有較高化學穩定性，從而能提高鑄鐵的鈍態穩定性。但濃度較高的硫酸在高溫下能夠穿透二氧化硅保護膜與鐵反應，進而損耗設備，導致設備維護更換周期短，設備成本高，經濟效益低。

2.2高硅鑄鐵材質的濃縮鍋，塔節使用情況

高硅鑄鐵材質加工的濃縮鍋，塔節容易壞，檢修頻繁，勞動強度大，維修費用高；濃縮鍋的使用壽命只有半年到一年左右，需定期更換。因鑄鐵鍋內加熱產生大量的硫酸鐵。加之濃縮過程中產生廢硫酸雜質沉淀于鍋底，時間一長，管道堵塞，十分不利于生產。再加每年多次進行管道進水清洗，本身對設備就會造成不同程度的損壞，其自身濃縮系統由于酸渣隨時間增加會導致冷卻器不能使用。由于頻繁檢修等，會導致在檢修過程中對環境造成污染并對硫酸造成損失。而且各部件連接采用法蘭連接，跑、滲、滴、漏現象嚴重。綜上所述，裝置存在不可回避的工藝缺陷，運行成本高，目前國內此種工藝和設備已經被淘汰。 

3. 搪玻璃薄膜蒸發器材質廢酸回收裝置

搪玻璃設備是將含硅量高的瓷釉涂于金屬表面，通過950℃搪燒，使瓷釉密著于金屬鐵胎表面制成，因此特具有類似玻璃的化學穩定性和金屬強度的雙重優點。但是使用溫度也有限制。歸結于其自身的制造工藝，正常使用溫度不超過160℃左右，過高溫度會造成玻璃薄膜和金屬鐵胎由于膨脹系數不同發生開裂，造成設備損壞。此種設備制成的硫酸回收裝置，一般采用真空濃縮法，溫度控制在160℃以下。因此這種裝置在廢硫酸回收濃度<70%以下使用，如所需制取濃度在>70%以上，由于加熱溫度和硫酸濃度的提高 ，則對設備產生嚴重損壞。

4. 石墨材質廢硫酸回收裝置

石墨材質廢酸回收工藝采用降膜蒸發器減壓蒸發濃縮工藝。其優點是真空下溶液沸點降低，有利于傳熱。石墨設備一般選擇為浸漬不透石墨。硫酸＜75%濃度，溫度≤120℃，耐腐蝕，對于低濃度廢酸回收還是適應的，因此對于此種裝置目前國內采用減壓濃縮法，蒸汽壓力＞0.6mpa，硫酸濃度回收率在70%-75%之間，需要回收濃度＞75%以上硫酸，因濃度、溫度過高，就會造成石墨材質氧化反應，而且會嚴重影響石墨蒸發器、換熱器的使用壽命。

5. 鉭材廢硫酸回收裝置

鋁材具有較高的抗腐蝕，能耐各種無機酸，不與酸反應，鉭還有出色的化學性質，對200℃以下的硫酸耐腐蝕性較好。硫酸回收濃度越高需要加熱溫度也就越高，硫酸與鉭材反應就越強，造成鉭材腐蝕率越高，腐蝕情況如下表；

硫酸對鉭材的腐蝕性

從以上表格得出，鉭材應用在高濃度、高溫狀況下不耐腐蝕，對于廢酸回收濃度要求越高，溫度也會越高，相應對鉭材蒸發器腐蝕率越大。因此，鉭材裝置采用高真空濃縮降低了濃縮溫度，大約使用溫度在200℃以下，減輕了硫酸在高溫條件下時對設備的腐蝕，成品濃度≤93%一下還可勉強使用，＞93%以上濃度鉭材腐蝕率嚴重受到侵蝕。

鉭材廢硫酸濃縮裝置蒸發器缺點是出現銅管板腐蝕，換熱器破損，凹形管帽處鼓包等損壞現象，維修費用高。鉭材目前價格在450萬元/噸。如果上一套日處理100噸廢硫酸濃縮裝置投資大約在幾千萬左右，投資成本和維修成本太高，使用壽命短，對于一般企業難于接受。 

6、結論及建議

目前國內幾種硫酸提純提濃生產裝置通過上述詳細的分析比較：在工藝路線方面，雖有差異，但卻代表了當前國內比較成熟工藝技術水平。但是選用設備材質不一樣，設備使用壽命及產品質量、生產環境都具有相對的影響。根據稀硫酸提純提濃生產過程中：保證設備生產裝置“安全、穩定、長效、環保”正常運行。因此，有效的選擇廢硫酸回收設備關系到企業直接經濟效益。綜合以上幾種廢酸回收技術工藝和材質對比基礎上，作出一個概括性分析評述，認為石英玻璃是目前國內廢硫酸回收工藝技術可靠，材質優良。

首先從材質上石英玻璃的特性比其他上述幾種材料優，從操作上設備可以連續生產，設備清洗不會對設備材質產生任何侵蝕，設備使用壽命長，維修成本低。由于設備采用焊接方式，完全消除了生產過程中污染環境現象，實現了節能環保。實屬投資小，見效快，此種設備工藝及設備在眾多廢硫酸回收廠家得到了應用，取得了顯著經濟效益。