一种稀盐酸脱氯浓缩系统
技术领域
本发明涉及一种稀盐酸浓缩系统，特别是一种稀盐酸脱氯浓缩系统。
背景技术
盐酸作为一种常用的化工产品和酸洗剂，广泛应用于化工生产和钢铁结构件的酸洗生产中，这些过程都会排放大量低浓度的废盐酸，这些盐酸浓度较低，工业常用碱中和处理至中性后排放，这种处理方式费用高，并会造成资源浪费和二次污染。
而将废盐酸进行回收利用，是解决废盐酸高处理成本、资源浪费和环境污染的重要手段，其中将稀盐酸中的HCL返回PVC工厂生产VCM就是一种很好的途径，但是，这类的废盐酸用途在真正实施时，需要把稀盐酸进行一定的浓缩，并且，最为关键的是必须把游离氯脱除干净，否则游离氯与VCM转化工序的乙炔合成爆炸性副产物氯乙炔，给VCM工序带来严重安全隐患。但是，现目前针对稀盐酸的浓缩工艺较为常见，而游离氯的脱除，则仍缺少相关的技术。
因此，实现对废的稀盐酸进行脱氯浓缩，是解决废盐酸真正回收利用的关键。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种稀盐酸脱氯浓缩系统。本发明系统具有能够同时实现稀盐酸浓缩和脱氯的特点，此外，还具有能耗低，脱氯效果好，运行和投资成本低，运行环保的特点。
本发明的技术方案：一种稀盐酸脱氯浓缩系统，包括有稀盐酸蒸发塔，稀盐酸蒸发塔顶部进液口连接7％盐酸+0.2％游离氯的稀盐酸进液管，稀盐酸蒸发塔底部的排液口经三通管分别连接在蒸发塔再沸器的底部和真空浓缩塔的顶部，蒸发塔再沸器顶部的排液口连接在稀盐酸蒸发塔底部的循环入口，蒸发塔再沸器的服务侧进气口连接有0.8MPa高温蒸汽导管；所述真空浓缩塔底部的排液口经三通管分别连接在浓缩塔再沸器的底部和21％的浓盐酸排出管上，浓缩塔再沸器顶端的排液口连接在真空浓缩塔底部的循环入口，浓缩塔再沸器的服务侧进气口连接在稀盐酸蒸发塔顶部的排气口上，真空浓缩塔顶部的排气口连接有蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝器的排气口连接有真空泵，真空泵上连接有含氯不凝气排出管。
所述稀盐酸蒸发塔为石墨制填料塔；所述真空浓缩塔石墨制填料塔；所述蒸发塔再沸器为石墨换热器；所述浓缩塔再沸器为石墨换热器。
前述的稀盐酸脱氯浓缩系统，所述稀盐酸进液管连接在稀盐酸储罐上，稀盐酸储罐的出液口连接有预热器，预热器的出液口连接在稀盐酸蒸发塔顶部进液口，预热器的预热水入口连接有第一蒸汽冷凝水罐，第一蒸汽冷凝水罐连接在所述蒸发塔再沸器的排气口处，预热器的预热水入口连接有蒸汽冷凝水排出管。
所述预热器为石墨换热器。
前述的稀盐酸脱氯浓缩系统，所述浓缩塔再沸器的出气口连接有第二蒸汽冷凝水罐，第二蒸汽冷凝水罐的排液口连接有废水冷却器，废水冷却器的排液口连接有废水收集罐，废水收集罐上连接有0.3％HCl废水排出管。
所述废水冷却器为石墨换热器。
前述的稀盐酸脱氯浓缩系统，所述废水收集罐与蒸汽冷凝器的排液口相连。
所述蒸汽冷凝器为石墨冷凝器。
前述的稀盐酸脱氯浓缩系统，所述废水收集罐分别与真空泵的进气口和排液口相连。
本发明的有益效果
1、本发明利用在相同温度下稀盐酸溶液中H2O、游离氯和氯化氢不同的蒸汽压，蒸出稀盐酸中的水和游离氯从而提高稀盐酸的浓度，实现了浓缩和脱氯的同步完成；
2、本发明的系统在一定真空条件下进行，大大降低了盐酸溶液中游离氯的溶解度和盐酸的沸点，最大程度的减少了能源消耗，具有能耗低的优点；
3、本发明二效精馏浓缩(含脱氯)系统和其它浓缩系统(如釜式多效浓缩)相比优势明显，首先精馏浓缩塔传质分离能力远大于釜式平衡蒸馏分离能力，稀盐酸中的游离氯几乎100％被脱除，其次采用精馏浓缩塔顶采出的废水含HCL量少，最大限度利用了稀盐酸中的氯化氢资源，另外采用了二效精馏流程，实现了热能回收利用，有效降低了蒸汽消耗，具有能耗低和脱氯效果好的优点；
4、本发明的系统采用的是顺流二效精馏浓缩，采用低压饱和蒸汽作为加热源，具有节能环保的优点，降低了运行和投资成本。
5、本发明可回收CPE生产装置中副产的大量浓度～7％左右的稀盐酸(含有0.02％的游离氯)，实现了氯气资源回收利用，清洁生产，不仅有利于环境保护，而且可以实现资源的循环利用。
6、本发明系统在实际使用时，能在30-110％范围内正常稳定运行，操作弹性较大；产品浓盐酸纯度≥99.5wt％，且不含游离氯；本发明的系统在设备材质保证的情况下，能够正常使用8年以上。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图标记说明：1-稀盐酸进液管，2-稀盐酸储罐，3-高温蒸汽导管，4-蒸汽冷凝水排出管，5-预热器，6-稀盐酸蒸发塔，7-真空浓缩塔，8-蒸汽冷凝器，9-真空泵，10-含氯不凝气排出管，11-第一蒸汽冷凝水罐，12-蒸发塔再沸器，13-第二蒸汽冷凝水罐，14-浓缩塔再沸器，15-废水冷却器，16-废水收集罐，17-浓盐酸排出管，18-废水排出管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
一种稀盐酸脱氯浓缩系统，如附图1所示，包括有稀盐酸蒸发塔6，稀盐酸蒸发塔6顶部进液口连接稀盐酸进液管1，稀盐酸蒸发塔6底部的排液口经三通管分别连接在石墨列管制的蒸发塔再沸器12的底部和真空浓缩塔7的顶部，蒸发塔再沸器12顶部的排液口连接在稀盐酸蒸发塔6底部的循环入口，蒸发塔再沸器12的进气口连接有高温蒸汽导管3；所述真空浓缩塔7底部的排液口经三通管分别连接在石墨列管制的浓缩塔再沸器14的底部和浓盐酸排出管17上，浓缩塔再沸器14顶端的排液口连接在真空浓缩塔7底部的循环入口，浓缩塔再沸器14的进气口连接在稀盐酸蒸发塔6顶部的排气口上，真空浓缩塔7顶部的排气口连接有蒸汽冷凝器8，蒸汽冷凝器8的排气口连接有真空泵9，真空泵9上连接有含氯不凝气排出管10；所述稀盐酸进液管1连接在稀盐酸储罐2上，稀盐酸储罐2的出液口连接有石墨列管制的预热器5，预热器5的出液口连接在稀盐酸蒸发塔6顶部进液口，预热器5的预热水入口连接有第一蒸汽冷凝水罐11，第一蒸汽冷凝水罐11连接在所述蒸发塔再沸器12的排气口处，预热器5的预热水入口连接有蒸汽冷凝水排出管4；所述浓缩塔再沸器14的出气口连接有第二蒸汽冷凝水罐13，第二蒸汽冷凝水罐13的排液口连接有石墨列管制的废水冷却器15，废水冷却器15的排液口连接有废水收集罐16，废水收集罐16上连接有废水排出管18；所述废水收集罐16与石墨列管制的蒸汽冷凝器8的排液口相连；所述废水收集罐16分别与真空泵9的进气口和排液口相连。
本实施例工作原理
盐酸溶液流动路径：含0.2％游离氯的浓度7％的稀盐酸溶液从稀盐酸进液管1进入稀盐酸储罐2内，在泵送器的作用下打入预热器5内，与预热介质发生热交换，预热后的稀盐酸进入稀盐酸蒸发塔6的顶部，并自上往下喷淋，与来自塔釜的蒸汽进行传热传质，稀盐酸中的部分水和大部分的游离氯被汽提出塔，完成第一次蒸发和气提，稀盐酸被初步浓缩至11％左右的稀盐酸落入塔釜；溶液一部分进入蒸发塔再沸器12内继续热虹吸循环蒸发，并循环进入稀盐酸蒸发塔6的底部，在塔釜内气液分离，蒸汽向上与自上往下喷淋的稀盐酸溶液传热传质；
浓缩至11％左右的稀盐酸根据稀盐蒸发塔6塔釜液位控制，一部分经管道三通采出，在泵送器的作用下直接进入真空浓缩塔7的顶部，并自上而下喷淋，与来自真空浓缩塔7塔釜的蒸汽进行传热传质，在一定真空条件下，减压汽提，稀盐酸中的部分水蒸汽和残余的游离氯被汽提出塔，完成第二次浓缩蒸发和气提，盐酸溶液被进一步浓缩至21％左右的稀盐酸落入塔釜；溶液一部分进入浓缩塔再沸器14内继续加热热虹吸循环蒸发，并循环进入真空浓缩塔7的底部，部分在泵送器的作用下直接经浓盐酸排出管17排出进行应用，在塔釜内气液分离，蒸汽向上与自上往下喷淋的稀盐酸溶液传热传质；塔釜得到浓度21％的纯盐酸溶液。浓缩至21％左右的稀盐酸根据真空浓缩塔7塔釜液位控制，一部分经管道三通采出产成品；出真空浓缩塔7塔釜21％的盐酸中经过真空汽提脱氯，酸中的游离氯理论值降至PPB量级；经21％盐酸输送泵可以进一步输送到稀盐酸解吸工序使用，产出氯化氢循环利用。
生蒸汽流动路径：0.8MPa的高温蒸汽作为加热源，直接从高温蒸汽导管3进入蒸发塔再沸器12中，对流经蒸发塔再沸器12的稀盐酸溶液加热使其蒸发；进行热交换之后，产生的水汽混合物进入第一蒸汽冷凝水罐11中。
在蒸发塔再沸器12的作用下，稀盐酸溶液热虹吸循环蒸发，并循环进入稀盐酸蒸发塔6的底部，在塔釜内气液分离，蒸汽从稀盐酸蒸发塔6底部向上流动，与自上往下喷淋的稀盐酸溶液传热传质；稀盐酸中的部分水和大部分的游离氯被汽提，并从顶部排出，出塔的二次水蒸汽送入浓缩塔再沸器14做加热蒸汽。
在真空浓缩塔7内蒸发产生的气体在真空泵9的作用下抽入蒸汽冷凝器8内，蒸汽冷凝器8在循环冷水的冷却作用下，水蒸气逐渐冷凝形成溶液，其余不凝气体抽至真空泵9内并从含氯不凝气排出管10排出至下一道工序进行处理，从而完成脱氯；稀盐酸中的游离氯经过二塔的汽提，特别是真空条件的汽提，几乎100％从稀盐酸中分离出，大部分以气态由真空泵送出界区，去尾氯吸收塔集中处理。
废水流动路径：0.8MPa的高温蒸汽从高温蒸汽导管3进入蒸发塔再沸器12进行热交换之后，产生的水汽混合物进入第一蒸汽冷凝水罐11中，高温蒸汽部分可以经管道回流至高温蒸汽导管3，而仍具有较高温度的水则流入预热器5内，作为预热介质的冷的稀盐酸进行预热，预热后进一步降温并从蒸汽冷凝水排出管4直接排出，该部分的废水为纯的冷凝水，可直接排放或者回收利用；
从稀盐酸蒸发塔6排出的二次水蒸汽；进入浓缩塔再沸器14后，发生热交换，部分冷凝形成水汽混合物，进入第二蒸汽冷凝水罐13，部分高温蒸汽仍可以通过管道进入浓缩塔再沸器14进行热交换，而冷凝的水则进入废水冷却器15，在冷凝循环水的作用下降至低温冷却至50℃以下，并进入废水收集罐16中进行储存。
从真空浓缩塔7蒸发产生的蒸汽在蒸汽冷凝器8的作用下，冷凝成水的部分同样进入废水收集罐16中，废水收集罐16中的废水为含有0.3％盐酸的废水，需要送入下一道工序进行处理；同时，废水收集罐16中的挥发气体抽至真空泵9后经含氯不凝气排出管10一并排出，而真空泵9中产生的少量冷凝水收集至废水收集罐16中，最终经废水泵输送到水处理站集中处理。
本实施例三废排放指标
真空泵排气，取决于原料酸中游离氯含量、系统中的不凝气体量。
蒸发尾气酸性冷凝液(废水)：主要来自稀盐酸蒸发塔蒸发出的水蒸汽在浓缩塔再沸器中冷凝和真空浓缩塔蒸发出的水蒸汽在蒸汽冷凝器中冷凝。
本实施例管道和连接件
根据不同介质和温度、压力条件，含盐酸介质采用FRP、PVC/FRP、衬氟等材质的管道，阀件采用不锈钢、衬四氟等；水、蒸汽管道采用等20#流体输送管道，管阀件按有关规范和惯例选用。
本系统管道连接必须有足够的柔性。在必要的部位设置PTFE弹性连接件、专用的弹性垫片和专用的紧固件，以及特殊支撑结构。这些特殊的选材和特殊的连接件对整个装置稳定可靠运行是必须的。
本实施例系统实施时，还设有主要参数的超限报警及连锁切断。
稀盐酸脱氯、浓缩装置控制系统作为DCS系统的一个子功能控制站，按单元制纳入DCS中心进行控制，运行人员可直接通过中控室中单元机组DCS操作员站完成对稀盐酸脱氯、浓缩装置系统参数和设备的监控。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
