一种综合回收硫酸净化废酸的节能工艺及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种综合回收硫酸净化废酸的节能工艺：高温烟气通入一级洗涤塔；塔底的酸液泵至一级洗涤塔进气管道内部的出酸喷头，酸液与高温烟气逆向接触吸收烟气中的SO3；经过酸液洗涤的烟气降温后进入后续传统净化流程继续冷却，后续冷却过程产生的冷凝稀酸返回一级洗涤塔中维持塔内的SO3和水平衡；烟气中的重金属尘和砷元素经酸液洗涤后形成硫酸盐和亚砷酸；压缩空气曝气装置将酸液中的亚砷酸氧化成砷酸；含有砷酸和重金属酸盐的酸液送入冷却增浓塔；冷却增浓塔出来的浓酸经渣过滤机滤出重金属硫酸盐渣，滤液进入SO2还原罐，向罐内通入高浓SO2气体把砷酸还原为微溶于硫酸的亚砷酸沉淀；含有亚砷酸沉淀的酸液固液分离后得到亚砷酸滤饼。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种综合回收硫酸净化废酸的节能工艺及系统。
技术介绍
目前烟气制酸工艺中净化系统的废酸均为采用硫化碱剂或碱剂对其除As、Cu等重金属离子及中和后再进全厂污水处理系统。虽然中和了废酸、提取了As、Cu等离子，但是产生了大量含重金属的石膏，几乎无法再被使用，长期堆放又造成了严重的二次污染，处理起来异常棘手。钛白粉行业有人提出对系统废酸进行多效蒸发的方式进行增浓回收，可是操作条件异常苛刻。因为将10％左右的废硫酸提浓至80％以上，硫酸的沸点将升到200℃以上，对设备选材苛刻是一方面，加热蒸汽必须为中压蒸汽，惊人的耗量也是该工艺无法推广的重要原因。有人提出采用MVR机械增压的方式提浓废酸。可是，由于硫酸沸点随酸浓的提升而显著增加。MVR系统只能处理最高20℃沸点升左右的溶液，硫酸浓度只能提浓至48％，回收利用的价值不大。另一方面MVR消耗的电网电能费用不低，除非建有自备电站，否则，经济性上可行性也存在问题。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种综合回收硫酸净化废酸的节能工艺及系统。为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：所述综合回收硫酸净化废酸的节能工艺过程如下：(1)200℃～300℃的高温烟气通入一级洗涤塔；一级洗涤塔的洗涤循环泵将一级洗涤塔塔底的酸液泵至设置在一级洗涤塔进气管道内部的出酸喷头，酸液喷出后与高温烟气逆向接触，烟气中的SO3被酸液吸收；(2)经过一级洗涤塔酸液洗涤的烟气温度降至70℃～160℃后进入后续传统净化流程继续冷却，后续冷却过程产生的冷凝稀酸返回一级洗涤塔中维持一级洗涤塔内的SO3和水平衡；(3)烟气中的重金属尘和砷元素在一级洗涤塔中经酸液洗涤后形成硫酸盐和亚砷酸；一级洗涤塔内腔底部设置的压缩空气曝气装置将酸液中的亚砷酸氧化成砷酸；(4)含有砷酸和重金属酸盐的酸液通过洗涤输送泵从一级洗涤塔送入设置在硫酸干吸流程之后的冷却增浓塔；经一级洗涤塔洗涤后排出的烟气经硫酸干吸流程进行二次吸收，硫酸干吸后的部分烟气通入冷却增浓塔对进入冷却增浓塔的酸液提浓和降温；(5)冷却增浓塔出来的烟气排往尾吸脱硫；冷却增浓塔出来的浓酸经酸渣过滤泵泵至渣过滤机，滤出重金属硫酸盐渣，滤液进入SO2还原罐，通过向罐内通入高浓SO2气体把砷酸还原为微溶于硫酸的亚砷酸沉淀，残余气体并入制酸净化烟气入口；含有亚砷酸沉淀的酸液通过砷过滤泵泵至砷过滤机中进行固液分离，得到过滤后的清酸和亚砷酸滤饼；亚砷酸滤饼经干燥后收集，即得白砷产品。所述综合回收硫酸净化废酸的节能系统包括一级洗涤塔；所述一级洗涤塔侧面设有垂直布置的进气管道；所述一级洗涤塔下部设有循环酸出口，循环酸出口通过洗涤循环泵与设置在进气管道内部的出酸喷头连通；所述一级洗涤塔顶部设有烟气出口，烟气出口与传统净化流程系统连通；一级洗涤塔内腔底部设有压缩空气曝气装置；所述一级洗涤塔下部还设有酸液出口，酸液出口通过洗涤输送泵与冷却增浓塔连通；所述冷却增浓塔与硫酸干吸流程系统连通；所述冷却增浓塔下部设有酸渣出口，酸渣出口通过酸渣过滤泵与渣过滤机连通；渣过滤机与SO2还原罐连通；SO2还原罐通过砷过滤泵与砷过滤机连通。其中，所述一级洗涤塔上设有多个回酸入口。所述冷却增浓塔下部酸出口与增浓循环泵入口连通，增浓循环泵出口与冷却增浓塔上部连通。所述砷过滤机与气流干燥器连通；所述气流干燥器与布袋收砷器连通。下面对本专利技术作进一步说明：本专利技术具体工艺流程如下：200℃～300℃的高温烟气先进入净化一级洗涤塔(该塔能耐高温高酸)中，净化一级洗涤塔设有洗涤循环泵，将塔底酸液打入洗涤塔喷头，酸液与高温烟气逆向接触发生充分的传质传热。烟气中的SO3被循环酸吸收，净化二级洗涤、电除雾冷凝稀酸全部补入一级洗涤塔，为保持洗涤塔内的酸浓稳定和水平衡，应设置一调节阀根据洗涤塔内的循环酸浓度来控制净化间冷稀酸的排出量，排出稀酸进入污水车间进行中和处理。洗涤塔循环酸浓可为10％～80％(w％)间任意值，具体由前述调节阀根据要求进行控制。烟气经过一级洗涤塔高温酸洗涤，温度降至70℃～160℃(具体数值将在实施例中给出)，再进入后续传统净化流程继续冷却，后续冷却过程产生的冷凝稀酸返回一级洗涤塔中维持一级洗涤塔内的SO3和水平衡。烟气中的重金属尘和砷等元素在一级洗涤塔中经酸洗进入溶液，形成硫酸盐和亚砷酸。在一级洗涤塔底部设有压缩空气曝气装置，将酸液中溶解度较小的亚砷酸氧化成溶解度较大的砷酸，完全溶于硫酸溶液中。含有砷酸和重金属酸盐的高温酸通过洗涤输送泵从一级洗涤塔中打入设置在硫酸干吸之后的冷却增浓塔。将二次吸收后的烟气引出部分通入冷却增浓塔中对进塔的高温酸进行再次提浓和降温(如：通过计算所需要的烟气量可以在增浓塔中把酸浓提至93％，达到向干吸直接产串酸的目的)。酸温则降低至接近进塔烟气温度(65℃～80℃)排往尾吸脱硫。达到设定浓度的较低温含有结晶物析出的浓酸通过酸渣过滤泵打入渣过滤机滤出重金属硫酸盐渣，滤液进入SO2还原罐，通过向罐内通入高浓SO2气体把砷酸还原为微溶于硫酸的亚砷酸沉淀，残余气体并入制酸净化烟气入口。含有亚砷酸沉淀的酸浆通过砷过滤泵打入砷过滤机固液分离。过滤得到的93％清酸送往干吸工段循环酸槽作为补水和产酸。产出的亚砷酸滤饼则先在气流干燥器中通入热空气鼓动干燥。重颗粒落入塔底被收集，轻颗粒随干燥气体进入布袋收砷器进一步除下。收集下来的白砷作为合格产品外售。含微量砷的干燥烟气则并入制酸净化烟气入口循环回收。与现有技术相比，本专利技术的特点为：1、本工艺在不增加任何外部蒸发能耗(蒸汽、电等)的前提下，利用冶炼产生的250～300℃高温烟气作为废酸提浓的蒸发热源。仅通过改变硫酸净化工序一级洗涤塔的酸洗模式(将净化一级稀酸洗降温工艺改成浓酸洗涤除尘工艺)，就可将净化废酸浓度提浓至接近80％，再在硫酸干吸工段后设置一座增浓塔，利用制酸二次吸收后的低温干烟气把一级洗涤塔排出的高温废酸提一步提浓和降温。最后将低温高浓酸过滤重金属盐、清液提砷，得到90％左右清酸可送入干吸工段代替部分系统补水。运行成本相当低，特别适应于现有冶炼烟气制酸工厂的升级和改造。2、本工艺中一级洗涤塔循环酸的设计浓度以不超过80％较佳(但是，若进口烟气含水量很少，也可以将循环酸的设计浓度提升至80％以上，甚至90％)。需在一级洗涤塔的下部溶液区设有压缩空气曝气装置(注意：压缩空气一定是以空压机得到的压力0.6MPa以上压缩空气。不可用罗茨鼓风机代替，因其气体中含水量太高)，将溶液中溶解度较小的亚砷酸氧化为溶解度较大的砷酸。3、本工艺不需改变一级洗涤塔之后的传统净化流程。根据烟气条件的不同，应注意两方面的问题：一、当进净化系统之前烟气中SO2与H2O的体积比VSO2：VH2O≥时，说明烟气中水分不但能够满足后续98％酸生产，而且净化系统提浓高浓污酸的同时可以不排出任何酸性废水。二、当VSO2：VH2O＜时，说明烟气中含水过多，除维持干吸生产98％酸平衡的水量外，净化系统需移除超过VSO2体积量的水蒸气。这又分两种情况：(1)若超出VSO2体积量的水蒸气量与净化烟气中的VSO3体积量相当，则净化系统可不排出任何酸性废水；(2)若烟气中的SO3不足以和超出VSO2体积量的水蒸气配制出设定的一级洗涤塔循环酸浓(如80本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综合回收硫酸净化废酸的节能工艺，其特征在于，所述工艺过程如下：(1)200℃～300℃的高温烟气通入一级洗涤塔；一级洗涤塔的洗涤循环泵将一级洗涤塔塔底的酸液泵至设置在一级洗涤塔进气管道内部的出酸喷头，酸液喷出后与高温烟气逆向接触，烟气中的SO3被酸液吸收；(2)经过一级洗涤塔酸液洗涤的烟气温度降至70℃～160℃后进入后续传统净化流程继续冷却，后续冷却过程产生的冷凝稀酸返回一级洗涤塔中维持一级洗涤塔内的SO3和水平衡；(3)烟气中的重金属尘和砷元素在一级洗涤塔中经酸液洗涤后形成硫酸盐和亚砷酸；一级洗涤塔内腔底部设置的压缩空气曝气装置将酸液中的亚砷酸氧化成砷酸；(4)含有砷酸和重金属酸盐的酸液通过洗涤输送泵从一级洗涤塔送入设置在硫酸干吸流程之后的冷却增浓塔；经一级洗涤塔洗涤后排出的烟气经硫酸干吸流程进行二次吸收，硫酸干吸后的部分烟气通入冷却增浓塔对进入冷却增浓塔的酸液提浓和降温；(5)冷却增浓塔出来的烟气排往尾吸脱硫；冷却增浓塔出来的浓酸经酸渣过滤泵泵至渣过滤机，滤出重金属硫酸盐渣，滤液进入SO2还原罐，通过向罐内通入高浓SO2气体把砷酸还原为微溶于硫酸的亚砷酸沉淀，残余气体并入制酸净化烟气入口；含有亚砷酸沉淀的酸液通过砷过滤泵泵至砷过滤机中进行固液分离，得到过滤后的清酸和亚砷酸滤饼；亚砷酸滤饼经干燥后收集，即得白砷产品。...

【技术特征摘要】
1.一种综合回收硫酸净化废酸的节能工艺，其特征在于，所述工艺过程如下：(1)200℃～300℃的高温烟气通入一级洗涤塔；一级洗涤塔的洗涤循环泵将一级洗涤塔塔底的酸液泵至设置在一级洗涤塔进气管道内部的出酸喷头，酸液喷出后与高温烟气逆向接触，烟气中的SO3被酸液吸收；(2)经过一级洗涤塔酸液洗涤的烟气温度降至70℃～160℃后进入后续传统净化流程继续冷却，后续冷却过程产生的冷凝稀酸返回一级洗涤塔中维持一级洗涤塔内的SO3和水平衡；(3)烟气中的重金属尘和砷元素在一级洗涤塔中经酸液洗涤后形成硫酸盐和亚砷酸；一级洗涤塔内腔底部设置的压缩空气曝气装置将酸液中的亚砷酸氧化成砷酸；(4)含有砷酸和重金属酸盐的酸液通过洗涤输送泵从一级洗涤塔送入设置在硫酸干吸流程之后的冷却增浓塔；经一级洗涤塔洗涤后排出的烟气经硫酸干吸流程进行二次吸收，硫酸干吸后的部分烟气通入冷却增浓塔对进入冷却增浓塔的酸液提浓和降温；(5)冷却增浓塔出来的烟气排往尾吸脱硫；冷却增浓塔出来的浓酸经酸渣过滤泵泵至渣过滤机，滤出重金属硫酸盐渣，滤液进入SO2还原罐，通过向罐内通入高浓SO2气体把砷酸还原为微溶于硫酸的亚砷酸沉淀，残余气体并入制酸净化烟气入口；含有亚砷酸沉淀的酸液通过砷过滤泵泵至砷过滤机中进行固液分离，得到过滤后的清酸和亚砷酸滤饼；亚砷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱智颖，袁爱武，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43