分散染料廢硫酸真空濃縮工藝的改進(jìn)

王炳強(qiáng)

摘 要：某分散染料硝化單元生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的廢硫酸，采用傳統(tǒng)的真空濃縮工藝會(huì)造成洗滌塔、冷凝器等設(shè)備的嚴(yán)重堵塞。本文分析了系統(tǒng)堵塞的原因，提出了“提高洗滌塔操作溫度+冷凝器強(qiáng)制噴淋”的氣相冷卻工藝，并對(duì)噴淋液進(jìn)行分相處理，實(shí)現(xiàn)了噴淋液的循環(huán)再利用，解決了廢硫酸因高溫蒸發(fā)后氣相凝結(jié)物堵塞洗滌塔、冷凝器的問(wèn)題，對(duì)于此類(lèi)含有機(jī)物的廢硫酸真空濃縮值得工業(yè)推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：分散染料;廢硫酸;真空濃縮;工藝改進(jìn)

真空濃縮法是當(dāng)前廢硫酸回收技術(shù)應(yīng)用最廣泛的一種，但管道和設(shè)備堵塞仍是一個(gè)工業(yè)難題。目前，雖也提出了一些防堵的方法，像對(duì)原料廢酸進(jìn)行吸附預(yù)處理[1-2]、濃縮洗滌塔循環(huán)液采用有機(jī)反應(yīng)原料[3]等，但這些方法往往受制于廠房設(shè)計(jì)、安全、環(huán)保等因素而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本文就國(guó)內(nèi)某分散染料廢酸真空濃縮氣相洗滌塔、冷凝器堵塞物進(jìn)行分析，找到影響堵塞的關(guān)鍵因素，通過(guò)調(diào)整洗滌塔操作溫度，冷凝器增加強(qiáng)制噴淋和液固分相處理，很好的解決了設(shè)備堵塞問(wèn)題。

1 真空濃縮系統(tǒng)簡(jiǎn)介及存在的問(wèn)題

1.1 工藝簡(jiǎn)介

圖1? ?廢硫酸真空濃縮流程框圖

上圖1為某分散染料廢硫酸真空工藝流程，系統(tǒng)氣相壓力為12kPa，負(fù)壓由真空泵經(jīng)緩沖包獲得。原料酸經(jīng)真空系統(tǒng)、流量控制吸入濃縮釜，在釜內(nèi)加熱器加熱至182℃后提濃至88%，產(chǎn)品硫酸由釜出口溢出，后經(jīng)三級(jí)冷凝至40℃后，由泵打出界區(qū)進(jìn)行后續(xù)處理;濃縮釜?dú)庀嘟?jīng)洗滌塔噴淋冷卻、冷凝器二次冷凝后凝液排入廢水罐，不凝氣由真空汽包、真空泵排出至尾氣吸收單元處理;洗滌塔循環(huán)液為40%-50%左右稀硫酸，洗滌塔操作溫度70-80℃;廢水罐排出管線引副線作為洗滌塔補(bǔ)水管線，用于控制洗滌塔溫度并調(diào)整循環(huán)稀硫酸組成。

1.2 該工藝存在的問(wèn)題

該濃縮技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、工藝技術(shù)成熟，但對(duì)于含有溶解性高沸點(diǎn)有機(jī)物的廢硫酸，濃縮過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)洗滌塔循環(huán)管線、冷凝器、洗滌塔填料堵塞等問(wèn)題，繼而影響真空系統(tǒng)，造成裝置間歇開(kāi)停車(chē)，系統(tǒng)清理繁瑣。

2 堵塞原因分析及工藝改進(jìn)

2.1 現(xiàn)工藝堵塞原因分析

該股廢酸含28%硫酸、1.1%的硝酸、少量可溶性有機(jī)物（COD5500）。拆解堵塞的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)冷凝器、洗滌塔、循環(huán)管路都存在大量淺黃色至深黃色不等氣相凝結(jié)物。其中，冷凝器堵塞物軟且顏色呈淡黃色，洗滌塔堵塞物較冷凝器堵塞物顏色從上往下逐漸加深，質(zhì)地變硬。

2.1.1 液相分析

分別取冷凝器、洗滌塔塔頂、塔中及塔底堵塞物進(jìn)行液相分析，結(jié)果顯示含7種組分，懷疑為分散染料蒽醌的多硝基異構(gòu)體。

2.1.2 堵塞物熔點(diǎn)分析

分別從堵塞系統(tǒng)中冷凝器、洗滌塔（上中下）、循環(huán)泵管路中取氣相凝結(jié)物，分別測(cè)熔點(diǎn)，結(jié)果顯示不同不同部位熔點(diǎn)不同，氣相從上向下對(duì)應(yīng)凝結(jié)物熔點(diǎn)逐漸升高。

從上表1、表2中不同位置氣相凝結(jié)物的液相及熔點(diǎn)分析來(lái)看，堵塞的原因是在12kPa、182℃條件下，溶解于廢酸中的7種高沸點(diǎn)有機(jī)物經(jīng)蒸發(fā)后，高沸點(diǎn)有機(jī)氣體在洗滌塔、冷凝器低溫環(huán)境下凝結(jié)，大量凝結(jié)物聚集在填料及螺旋板換熱器縫隙中，堵塞了氣相通道，從而導(dǎo)致真空系統(tǒng)阻力降加大，影響系統(tǒng)真空，導(dǎo)致稀硫酸濃縮后達(dá)不到產(chǎn)品要求。

2.2 工藝優(yōu)化方案的確定

圖2? ?廢硫酸真空濃縮改進(jìn)后流程圖

針對(duì)現(xiàn)真空濃縮系統(tǒng)，防堵的方法主要有前置法和后置法兩大類(lèi)。前置法例如增加活性炭吸附預(yù)處理工序，將可溶性有機(jī)物提前除去，但是活性炭的用量比較大，不利于二次回收，且會(huì)造成二次污染;后置法主要考慮將有機(jī)物在氣相中去除，現(xiàn)工藝洗滌塔和冷凝器操作溫度分別為70℃和40℃，均在氣相凝結(jié)物熔點(diǎn)以下，受洗滌塔內(nèi)散堆填料的結(jié)構(gòu)影響，洗滌塔內(nèi)不允許有凝結(jié)物聚集，因此在提高洗滌塔塔溫至凝結(jié)物熔點(diǎn)以上，氣相的降溫和凝結(jié)物的去除只能在冷凝器中進(jìn)行。

圖2是改進(jìn)后的工藝流程方案，與圖1比較，新工藝在冷凝器頂部增加了水噴淋系統(tǒng)，用以冷凝因提高洗滌塔溫度后增多的熱量，噴淋量2m3/h;冷凝器底部增加固液排出管線，液固混合物經(jīng)分相罐分離后輕相由泵經(jīng)補(bǔ)水管線至冷凝器循環(huán)噴淋，分相罐底部每隔12h定期排污1m3;查閱稀硫酸飽和蒸氣壓曲線，將原洗滌塔循環(huán)液稀硫酸的濃縮由40-50%提升至70%左右，洗滌塔操作溫度由70℃提升至110℃;其他操作參數(shù)維持不變。

3 改造前后運(yùn)行情況

圖3? ?廢硫酸真空濃縮改造前后系統(tǒng)真空對(duì)比情況

圖3為改造前后系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)比情況，改造前隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，洗滌塔和冷凝器因氣相凝結(jié)物聚集堵塞氣相通道，系統(tǒng)壓力持續(xù)上升;改造后系統(tǒng)壓力無(wú)明顯波動(dòng)，產(chǎn)品酸質(zhì)量穩(wěn)定。

4 結(jié)論

①該分散染料廢硫酸中可溶性有機(jī)物為混合物，熔點(diǎn)區(qū)間70-101℃，影響洗滌塔、冷凝器堵塞的關(guān)鍵因素是廢酸中高沸點(diǎn)可溶性有機(jī)物;②控制洗滌塔操作溫度在氣相凝結(jié)物熔點(diǎn)以上的方法，通過(guò)改進(jìn)工藝很好地解決了含高沸點(diǎn)可溶性有機(jī)物廢硫酸真空濃縮工藝中堵塞問(wèn)題，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，值得推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁愛(ài)群，梁靜珍，吳曉丹，明憲權(quán)，李維健，陳南雄，黃增尉，周澤廣，韋冬萍，馬少妹.用有機(jī)膨潤(rùn)土-活性炭聯(lián)合凈化的石油廢酸浸出碳酸錳礦石[J].濕法冶金，2019（2）：115-122.

[2]華軍，伍駿，朱志宏，方林，高紅進(jìn).利用蒽醌生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢酸回收硫酸的方法：中國(guó)，CN105152142A [P].2015-12-16.

[3]華軍，伍駿，顧建華，白禹澄.含高凝固點(diǎn)有機(jī)物的稀硫酸真空濃縮工藝：中國(guó)，CN101269797[P].2008-09-24.