一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置及其对应工艺制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其从石墨烯废水中提纯硫酸，达到资源循环利用的目的，而且酸液占比回收率达92％～95％，同时本装置操作过程中可回收大部分热量，节约电能约30％。其包括废液存储槽，其特征在于：其还包括冷凝部分、蒸馏部分，所述冷凝部分包括两个冷凝单元、冷凝精馏单元、冷凝加热单元，两个冷凝单元分别为第一冷凝单元、第二冷凝单元，所述第一冷凝单元、第二冷凝单位均布置有内腔、外腔，所述冷凝精馏单元的下方出口连通所述第一冷凝单元的内腔进口，所述第一冷凝单元的内腔出口连通至硫酸盛放装置，所述冷凝加热器的出口布置有冷凝蒸馏瓶，所述冷凝蒸馏瓶的出口连接至所述第二冷凝单元的内腔入口。

【技术实现步骤摘要】

[0001 ] 本专利技术涉及废水中回收硫酸的
，具体为一种从石墨烯含酸废水中回收硫 酸的装置，本专利技术还提供了一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的工艺。 一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置及其对应工艺
技术介绍
石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构，是一 种超级材料，其应用范围很广，从电子产品到防弹衣和造纸，甚至未来的太空电梯都可以 以石墨烯为原料。石墨烯的制备是以石墨、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水为主要原料，制备过 程中会产生大量的清洗废水、滤液等，因此，石墨烯生产废水中含有硫酸、高锰酸钾、过锰酸 钾、双氧水等成分，特别是废水中硫酸含量占极大的比重。例如产石墨烯废水量1000T/D的 企业，废水中硫酸含量30 % -50 %，就可达300T/D，而目前石墨烯生产企业只是将产生的废 水简略处理后排放，而且，处理废水过程中会加入大量的碱，由此产生大量的污泥必须委托 外放进行处理，不符合资源三循环政策，造成资源、成本的极大浪费。 硫酸无论是在工业生产还是在农业生产中都应用广泛，特别是工业生产中的一种 重要的工业原料，其可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，也广泛应用于净 化石油、金属冶炼以及染料等工业中，工业生产过程中产生的大量酸性废液，含有不同浓度 的无机酸，这些废酸液若直接排放，不仅污染环境，而且造成资源的浪费，因此酸性废液成 为现今亟需解决的一个重大问题。 目前国内外处理废酸液的方法主要有浓缩法、中和法、溶剂萃取法、离子交换法、 膜分离法等，而浓缩法和中和法是我国传统处理废酸的主要方法。但是传统的浓缩法对设 备的腐蚀性大，中和法不能有效回收其中的硫酸。目前较先进的溶剂萃取法对萃取剂的要 求很高，不适合于大规模工业生产中；离子交换法受离子树脂的影响，对待吸附废酸液中离 子有较高要求，而且其具体条件一旦确定，要求原液的成分不能变化太大；而膜分离技术则 处理量小，投资成本高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其从石 墨烯废水中提纯硫酸，达到资源循环利用的目的，而且其占比回收率可达92%?95%，同 时装置可回收大部分热量，节约电能约30%。 -种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其技术方案是这样的：其包括废液存 储槽，其特征在于：其还包括冷凝部分、蒸馏部分，所述冷凝部分包括两个冷凝单元、冷凝精 馏单元、冷凝加热单元，两个冷凝单元分别为第一冷凝单元、第二冷凝单元，所述第一冷凝 单元、第二冷凝单位均布置有内腔、外腔，所述冷凝精馏单元的下方出口连通所述第一冷凝 单元的内腔进口，所述第一冷凝单元的内腔出口连通至硫酸盛放装置，所述冷凝加热器的 出口布置有冷凝蒸馏瓶，所述冷凝蒸馏瓶的出口连接至所述第二冷凝单元的内腔入口，所 述第二冷凝单元的内腔出口连通至冷凝精馏单元的入口，所述冷凝精馏单元上部出口通过 水汽输送管外接外部的供热系统，所述蒸馏部分具体包括N段蒸馏段，分别为第1蒸馏段、 第2蒸馏段、……、第N蒸馏段，其中N为> 1的自然数，每段所述蒸馏段均包括加热单元、 蒸馏瓶、精馏单元，第二冷凝单元的外腔出口通过导流管连通至第1蒸馏段的加热单元的 液体进口，第1蒸馏段的加热单元的上部出口连通至第1蒸馏段的蒸馏瓶的进口，第1蒸馏 段蒸馏瓶的出口连通至第1蒸馏段的精馏单元的入口，第1蒸馏段的精馏单元的下方出口 连通至第2蒸馏段的加热单元的液体进口，第2蒸馏段的加热单元的上部出口连通至第2 蒸馏段的蒸馏瓶的进口，第2蒸馏段蒸馏瓶的出口连通至第2蒸馏段的精馏单元的入口，直 至第N蒸馏段精馏单元的下方出口连通至所述冷凝加热单元的液体进口，所有蒸馏段内的 每个精馏单元的上部出口分别通过水汽输送管外接外部的供热系统。 其进一步特征在于： 每段所述蒸馏段的布置为所述加热单元的上方布置有所述蒸馏瓶，所述蒸馏瓶的 上方布置有所述精馏单元，所述精馏单元的下方内腔内设置有斜向挡板，所述斜向挡板引 流至本精馏单元的下方出口； 所述第一冷凝单元、第二冷凝单元具体为螺旋式冷凝管，所述螺旋式冷凝管的内 腔为置于管壁内部的螺旋管螺旋形成的内部腔体，所述螺旋式冷凝管的外腔为螺旋管的外 壁和管壁的内壁所形成的腔体； 所述冷凝加热单元、蒸馏段内的加热单元具体为加热器，所述加热器的内部腔体 内设置有加热丝； 所述加热器的底部均设置有出渣口，所述出渣口上设置有阀门； 所述废液存储槽包括废液地下存储槽、高位存储槽、平衡槽，所述废液地下存储槽 通过水泵、对应管路连通至所述高位存储槽的上部进口，所述高位存储槽的下部出口连通 至所述平衡槽的进口，所述平衡槽的出口通过管路连通至第一冷凝单元的外腔入口； 所述硫酸盛放装置具体为冷却桶结构，所述冷却桶结构置于冷却槽内，所述冷却 槽内设置有循环水； 所述冷凝精馏单元、蒸馏段内的精馏单元具体为精馏柱，所述精馏柱的上部设置 有阀门，所述精馏柱的上部出口为蒸气出口，所述精馏柱的下部出口为液体出口； 所述蒸馏部分可以仅包含一段蒸馏段，第二冷凝单元的外腔出口通过导流管连通 至蒸馏段的加热单元的液体进口，蒸馏段的加热单元的上部出口连通至蒸馏段的蒸馏瓶的 进口，蒸馏段蒸馏瓶的出口连通至蒸馏段的精馏单元的入口，蒸馏段的精馏单元的下方出 口连通至所述冷凝加热单元的液体进口。 一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的工艺，其特征在于：废液经过两个冷凝单元 的加热后经过至少两次加热蒸馏，使得废液中的水通过水蒸气的形式被输送至供热系统， 并同时使得废液中的硫酸被回收。 其具体工艺步骤如下： a废液通入第一冷凝单元的外腔入口后，经过第一冷凝单元的内腔的热液加热后， 从第一冷凝单元的外腔出口流入第二冷凝单元的外腔入口，经过第二冷凝单元的内腔的热 液再次加热后，从第二冷凝单元的外腔出口通过导流管流入蒸馏部分的入口； b通过对蒸馏部分内每段蒸馏段的加热单元内部腔体内温度的控制先蒸馏出水蒸 气、后蒸馏出酸液蒸气，加热后的渣滓从加热单元的出渣口排出，密度较小的水蒸气顺着该 段蒸馏段的精馏单元的上部出口排出，密度较大的硫酸蒸气带着部分水从该段蒸馏段的精 馏单元的下部出口流入下段蒸馏段的加热单元的内部腔体，直至第N蒸馏段精馏单元的下 方出口连通至所述冷凝加热单元的液体进口； c通过对冷凝加热单元内部腔体内温度的控制先蒸馏出水蒸气、后蒸馏出酸液蒸 气，加热后的如果有渣滓则从底部出渣口排出，密度较小的水蒸气顺着冷凝精馏单元的上 部出口排出，密度较大的硫酸从冷凝精馏单元的下部出口流入冷却桶结构。 其更进一步特征在于： b步骤中，每段蒸馏段中首先调整经过加热单元的液体温度至11(TC?115°C，保 证水蒸气首先馏出，水蒸气通过管路送至供热系统使用，而酸液在加热单元中持续加热蒸 馏，位于加热单元的出口的蒸馏瓶可冷凝初步蒸馏出的酸液，达到降低酸液损失的目的，力口 热约20min?40min后，调高加热单元内的液体温度至155°C?190°C,利于酸液蒸气馈出， 蒸馏气体在精馏单元中进一步精馏，密度较小的蒸馏气体可经精馏单元上端作为水蒸气逸 出，密度较大的酸液经精馏单元下端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其包括废液存储槽，其特征在于：其还包括冷凝部分、蒸馏部分，所述冷凝部分包括两个冷凝单元、冷凝精馏单元、冷凝加热单元，两个冷凝单元分别为第一冷凝单元、第二冷凝单元，所述第一冷凝单元、第二冷凝单位均布置有内腔、外腔，所述冷凝精馏单元的下方出口连通所述第一冷凝单元的内腔进口，所述第一冷凝单元的内腔出口连通至硫酸盛放装置，所述冷凝加热器的出口布置有冷凝蒸馏瓶，所述冷凝蒸馏瓶的出口连接至所述第二冷凝单元的内腔入口，所述第二冷凝单元的内腔出口连通至冷凝精馏单元的入口，所述冷凝精馏单元上部出口通过水汽输送管外接外部的供热系统，所述蒸馏部分具体包括N段蒸馏段，分别为第1蒸馏段、第2蒸馏段、……、第N蒸馏段，其中N为≥1的自然数，每段所述蒸馏段均包括加热单元、蒸馏瓶、精馏单元，第二冷凝单元的外腔出口通过导流管连通至第1蒸馏段的加热单元的液体进口，第1蒸馏段的加热单元的上部出口连通至第1蒸馏段的蒸馏瓶的进口，第1蒸馏段蒸馏瓶的出口连通至第1蒸馏段的精馏单元的入口，第1蒸馏段的精馏单元的下方出口连通至第2蒸馏段的加热单元的液体进口，第2蒸馏段的加热单元的上部出口连通至第2蒸馏段的蒸馏瓶的进口，第2蒸馏段蒸馏瓶的出口连通至第2蒸馏段的精馏单元的入口，直至第N蒸馏段精馏单元的下方出口连通至所述冷凝加热单元的液体进口，所有蒸馏段内的每个精馏单元的上部出口分别通过水汽输送管外接外部的供热系统。...

【技术特征摘要】
1. 一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其包括废液存储槽，其特征在于：其还 包括冷凝部分、蒸馈部分，所述冷凝部分包括两个冷凝单元、冷凝精馈单元、冷凝加热单元， 两个冷凝单元分别为第一冷凝单元、第二冷凝单元，所述第一冷凝单元、第二冷凝单位均布 置有内腔、外腔，所述冷凝精馏单元的下方出口连通所述第一冷凝单元的内腔进口，所述第 一冷凝单元的内腔出口连通至硫酸盛放装置，所述冷凝加热器的出口布置有冷凝蒸馏瓶， 所述冷凝蒸馏瓶的出口连接至所述第二冷凝单元的内腔入口，所述第二冷凝单元的内腔出 口连通至冷凝精馏单元的入口，所述冷凝精馏单元上部出口通过水汽输送管外接外部的供 热系统，所述蒸馏部分具体包括N段蒸馏段，分别为第1蒸馏段、第2蒸馏段、……、第N蒸 馏段，其中N为> 1的自然数，每段所述蒸馏段均包括加热单元、蒸馏瓶、精馏单元，第二冷 凝单元的外腔出口通过导流管连通至第1蒸馏段的加热单元的液体进口，第1蒸馏段的加 热单元的上部出口连通至第1蒸馏段的蒸馏瓶的进口，第1蒸馏段蒸馏瓶的出口连通至第1 蒸馏段的精馏单元的入口，第1蒸馏段的精馏单元的下方出口连通至第2蒸馏段的加热单 元的液体进口，第2蒸馏段的加热单元的上部出口连通至第2蒸馏段的蒸馏瓶的进口，第2 蒸馏段蒸馏瓶的出口连通至第2蒸馏段的精馏单元的入口，直至第N蒸馏段精馏单元的下 方出口连通至所述冷凝加热单元的液体进口，所有蒸馏段内的每个精馏单元的上部出口分 别通过水汽输送管外接外部的供热系统。2. 如权利要求1所述的一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其特征在于：每段 所述蒸馏段的布置为所述加热单元的上方布置有所述蒸馏瓶，所述蒸馏瓶的上方布置有所 述精馏单元，所述精馏单元的下方内腔内设置有斜向挡板，所述斜向挡板引流至本精馏单 元的下方出口。3. 如权利要求1所述的一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其特征在于：所述 第一冷凝单元、第二冷凝单元具体为螺旋式冷凝管，所述螺旋式冷凝管的内腔为置于管壁 内部的螺旋管螺旋形成的内部腔体，所述螺旋式冷凝管的外腔为螺旋管的外壁和管壁的内 壁所形成的腔体。4. 如权利要求1所述的一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其特征在于：所述 冷凝加热单元、蒸馏段内的加热单元具体为加热器，所述加热器的内部腔体内设置有加热 丝。5. 如权利要求1所述的一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其特征在于：所述 废液存储槽包括废液地下存储槽、高位存储槽、平衡槽，所述废液地下存储槽通过水泵、对 应管路连通至所述高位存储槽的上部进口，所述高位存储槽的下部出口连通至所述平衡槽 的进口，所述平衡槽的出口通过管路连通至第一冷凝单元的外腔入口。6. 如权利要求1所述的一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置，其特征在于：所述 冷凝精馏单元、蒸馏段内的精馏单元具体为精馏柱，所述精馏柱的上部设置有阀门，所述精 馏柱的上部出口为蒸气出口，所述精馏柱的下部出口为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈时全，梁媛华，
申请(专利权)人：昆山明宽环保节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32