几种废硫酸回收装置的分析概述

杜金福

废硫酸浓缩回收已成为三废治理和环境保护的一项急需解决的课题。有效选择废硫酸回收装置对企业经济效益至关重要，根据稀硫酸的腐蚀性，设备的维护和更换费用高，科学合理的选择废硫酸回收装置是长期、稳定运行的关键之一，对目前国内几种废硫酸回收装置的应用，作出一个概括分析评述。

现将石英玻璃浓缩设备，废硫酸锅式浓缩设备，石墨浓缩设备，钽材浓缩设备特性及应用分述如下：

1. 石英玻璃废硫酸回收设备简述

1.1 石英玻璃材质特性

石英玻璃是一种特殊的耐酸材料，具有优良的物理、化学性质；耐高温，可在1100℃下长期使用，短时间使用温度可达1450℃。线膨胀系数较小，故有很高的耐急冷急热性能，不易破裂。耐腐蚀性良好，石英玻璃在高温下除HF和磷酸外，耐各种酸、王水、中性盐、硫和碳的侵蚀。化学稳定性比镍铬合金陶瓷大150倍，透光性能、电绝缘性强，故是一种良好的材料。

1.2 石英玻璃材质应用

石英玻璃可做高温、耐酸性气体的燃烧、冷却和通风装置；酸性溶液的蒸发、冷却物吸收；硫酸、盐酸、硝酸等设备装置和其他物理化学实验用品。在高温作业方面，可做光学玻璃，如高温作业窗、反应堆、放射性装置；火箭、喷嘴和天线罩。宇宙飞船防热罩和观察窗等。随着现代科学技术的发展，石英玻璃将在电光源、半导体、光通讯、电子、冶金、光伏、建材、化学、环保各个领域方面得到更广泛的应用。

1.3 石英玻璃废酸回收装置简介

根据石英玻璃的特性，鹤壁市金星石英玻璃仪器有限公司在国内始创应用于硫酸、盐酸、硝酸精馏提纯装置。产品销售国内一千多家用户，而且产品在俄罗斯、越南、马来西亚、新加坡等十几个区域都有合作。在此基础上，公司凭借着三十多年的生产经验，相继开发研制，开创了首套废硫酸提纯提浓石英玻璃装置。通过几年来不断的创新发展，以及广泛在许多不同类型的化工企业，针对不同工艺下来的废酸进行合理优化设计，将不同浓度稀硫酸浓度提纯提浓到97%-98%。产品质量可达到化学试剂分析纯、优级纯、电子级。这是目前国内其它废酸回收装置都难以完成的产品质量技术指标。

石英玻璃废酸回收装置，特点是所有部件连接处采用高纯氢气、氧气混合气体现场焊接，没有一个法兰连接，装置密封性好，消除了跑、渗、滴、漏现象。结构采用双效预热、气体分离采用石英填料塔。进料系统，成品输出系统，尾气回收系统等控制采用PLC和DCS，自动化程度高、安全可靠性强，运行费用低，节能减排，而且投资小、见效快、使用寿命十年以上，是目前国内较为理想的废酸回收生产装置。

2. 高硅铸铁材质废酸回收装置

2.1  高硅铸铁材质

高硅铸铁材质加工的蒸发釜，以硅为主要合金元素而获得的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，使铁表面形成比较致密完整的Si0₂保护膜，这种膜具有较高的化学稳定性，从而能提高铸铁的钝态稳定性。但浓度较高的硫酸在高温下能够穿透二氧化硅保护膜与铁反应，进而损耗设备，导致设备维护更换周期短，设备成本高，经济效益低。

2.2  高硅铸铁材质的浓缩锅，塔节使用情况

高硅铸铁材质加工的浓缩锅，塔节容易坏，检修频繁，劳动强度大，维修费用高；浓缩锅的使用寿命只有半年到一年左右，需定期更换。因铸铁锅内加热产生大量的硫酸铁。加之浓缩过程中产生废硫酸杂质沉淀于锅底，时间一长，管道堵塞，十分不利于生产。再加每年多次进行管道进水清洗，本身对设备就会造成不同程度的损坏，其自身浓缩系统由于酸渣随时间增加会导致冷却器不能使用。由于频繁检修等，会导致在检修过程中对环境造成污染并对硫酸造成损失。而且各部件连接采用法兰连接，跑、渗、滴、漏现象严重。综上所述，装置存在不可回避的工艺缺陷，运行成本高，目前国内此种工艺和设备已经被淘汰。 

3. 搪玻璃薄膜蒸发器材质废酸回收装置

搪玻璃设备是将含硅量高的瓷釉涂于金属表面，通过950℃搪烧，使瓷釉密着于金属铁胎表面制成，因此具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点。但是使用温度也有限制。归结于其自身的制造工艺，正常使用温度不超过160℃左右，过高温度会造成玻璃薄膜和金属铁胎由于膨胀系数不同发生开裂，造成设备损坏。此种设备制成的硫酸回收装置，一般采用真空浓缩法，温度控制在160℃以下。因此这种装置在废硫酸回收浓度<70%以下使用，如所需制取浓度在>70%以上，由于加热温度和硫酸浓度的提高，则对设备产生严重损坏。

4. 石墨材质废硫酸回收装置

石墨材质废酸回收工艺采用降膜蒸发器减压蒸发浓缩工艺。其优点是真空下溶液沸点降低，有利于传热。石墨设备一般选择为浸渍不透石墨。硫酸＜60%浓度，温度≤120℃，耐腐蚀，对于低浓度废酸回收还是适应的，因此对于此种装置目前国内采用减压浓缩法，蒸汽压力＞0.6mpa，硫酸浓度回收率在70%-75%之间，需要回收浓度＞60%以上硫酸，因浓度、温度过高，就会造成石墨材质氧化反应，而且会严重影响石墨蒸发器、换热器的使用寿命。

5. 钽材废硫酸回收装置

钽材具有较高的抗腐蚀，能耐各种无机酸，不与酸反应，钽还有出色的化学性质，对200℃以下的硫酸耐腐蚀性较好。硫酸回收浓度越高需要加热温度也就越高，硫酸与钽材反应就越强，造成钽材腐蚀率越高，腐蚀情况如下表：

硫酸对钽材的腐蚀性

从以上表格得出，钽材应用在高浓度、高温状况下不耐腐蚀，对于废酸回收浓度要求越高，温度也会越高，相应对钽材蒸发器腐蚀率越大。因此，钽材装置采用高真空浓缩降低了浓缩温度，大约使用温度在200℃以下，减轻了硫酸在高温条件下时对设备的腐蚀，成品浓度≤93%一下还可勉强使用，＞93%以上浓度钽材腐蚀率严重受到侵蚀。

钽材废硫酸浓缩装置蒸发器缺点是出现铜管板腐蚀，换热器破损，凹形管帽处鼓包等损坏现象，维修费用高。钽材目前价格在450万元/吨。如果上一套日处理100吨废硫酸浓缩装置投资大约在几千万左右，投资成本和维修成本太高，使用寿命短，对于一般企业难于接受。 

6、结论及建议

目前国内几种硫酸提纯提浓生产装置通过上述详细的分析比较：在工艺路线方面，虽有差异，但却代表了当前国内比较成熟工艺技术水平。但是选用设备材质不一样，设备使用寿命及产品质量、生产环境都具有相对的影响。根据稀硫酸提纯提浓生产过程中：保证设备生产装置“安全、稳定、长效、环保”正常运行。因此，有效的选择废硫酸回收设备关系到企业直接经济效益。综合以上几种废酸回收技术工艺和材质对比基础上，作出一个概括性分析评述，认为石英玻璃是目前国内废硫酸回收工艺技术可靠，材质优良。

首先从材质上石英玻璃的特性比其他上述几种材料较优，从操作上设备可以连续生产，设备清洗不会对设备材质产生任何侵蚀，设备使用寿命长，维修成本低。由于设备采用焊接方式，完全消除了生产过程中污染环境现象，实现了节能环保。实属投资小，见效快，此种设备工艺及设备在众多废硫酸回收厂家得到了应用，取得了显著经济效益。