分散染料廢硫酸真空濃縮工藝的改進(jìn)

王炳強

摘 要：某分散染料硝化單元生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的廢硫酸，采用傳統(tǒng)的真空濃縮工藝會造成洗滌塔、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+冷凝器強制噴淋”的氣相冷卻工藝，并對噴淋液進(jìn)行分相處理，實現(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、冷凝器的問題，對于此類含有機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)備堵塞仍是一個工業(yè)難題。目前，雖也提出了一些防堵的方法，像對原料廢酸進(jìn)行吸附預(yù)處理[1-2]、濃縮洗滌塔循環(huán)液采用有機反應(yīng)原料[3]等，但這些方法往往受制于廠房設(shè)計、安全、環(huán)保等因素而無法實現(xiàn)。本文就國內(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，通過調(diào)整洗滌塔操作溫度，冷凝器增加強制噴淋和液固分相處理，很好的解決了設(shè)備堵塞問題。

1 真空濃縮系統(tǒng)簡介及存在的問題

1.1 工藝簡介

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)三級冷凝至40℃后，由泵打出界區(qū)進(jìn)行后續(xù)處理;濃縮釜氣相經(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 該工藝存在的問題

該濃縮技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、工藝技術(shù)成熟，但對于含有溶解性高沸點有機物的廢硫酸，濃縮過程中會出現(xiàn)洗滌塔循環(huán)管線、冷凝器、洗滌塔填料堵塞等問題，繼而影響真空系統(tǒng)，造成裝置間歇開停車，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，分別測熔點，結(jié)果顯示不同不同部位熔點不同，氣相從上向下對應(yīng)凝結(jié)物熔點逐漸升高。

從上表1、表2中不同位置氣相凝結(jié)物的液相及熔點分析來看，堵塞的原因是在12kPa、182℃條件下，溶解于廢酸中的7種高沸點有機物經(jīng)蒸發(fā)后，高沸點有機氣體在洗滌塔、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。前置法例如增加活性炭吸附預(yù)處理工序，將可溶性有機物提前除去，但是活性炭的用量比較大，不利于二次回收，且會造成二次污染;后置法主要考慮將有機物在氣相中去除，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 改造前后運行情況

圖3? ?廢硫酸真空濃縮改造前后系統(tǒng)真空對比情況

圖3為改造前后系統(tǒng)運行對比情況，改造前隨著系統(tǒng)運行時間的增長，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)壓力無明顯波動，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物為混合物，熔點區(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可溶性有機物;②控制洗滌塔操作溫度在氣相凝結(jié)物熔點以上的方法，通過改進(jìn)工藝很好地解決了含高沸點可溶性有機物廢硫酸真空濃縮工藝中堵塞問題，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，值得推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁愛群，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.用有機膨潤土-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)過程中產(chǎn)生的廢酸回收硫酸的方法：中國，CN105152142A [P].2015-12-16.

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