《含铁废盐酸资源化处理工艺设计毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《含铁废盐酸资源化处理工艺设计毕业设计（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、沈阳理工大学学士学位论文含铁废盐酸资源化处理工艺设计摘要在钢铁生产过程中，为保证钢材的表面质量和活性，对钢材表面进行酸洗是一道必不可少的工序。目前我国大多数钢厂采用盐酸进行酸洗。因而，盐酸酸洗废液不可避免地成为了一项环境和资源问题。在建设资源节约型，环境友好型社会的大方针下，盐酸酸洗废液资源化利用势在必行。本文针对含铁废盐酸资源化利用，通过对国内外现有的工艺进行分析比较，设计了一套适合中小型钢铁企业的酸洗废液资源化工艺流程：蒸发结晶法。此方法盐酸回收率高，过程简单，运行成本低。全文对设计方案，设计原理，反应设备原理，运行操作事项等做了详细的阐述。通过计算确定主要设备技术参数，进行设备选型，并对
2、车间布置，高程布置进行详细设计，绘制了主反应设备图，流程图，平面布置图等。关键词：酸洗废水；蒸发结晶法；资源化AbstractIn the steel industry,It is an essential procedure to pickle on the surface of the steel in order to ensure the quality and activity of steel surface.Currently the majority of oursteel enterprise use hydrochloric pickling technology.Thus
3、,spent hydrochloric pickling solutions inevitably become an environmental and resource issues. In building a resource-saving and environment-friendly society broad approach,resource utilization of spent hydrochloric pickling solutions is imperative.To aim at resource utilization of ferrous spent hyd
4、rochloric solution,this paper devised a recycling process for small and medium steel enterprise by analyzing and comparing current technologies at home and abroadevaporation crystallization,which is an efficient,simple,low running cost method.The text described the design plan,design principles, rea
5、ctor principles and operation matters in detail. Determined the main equipment technical parameters,equipmentselection,elevation layout and graphic layout.Drawing the main reactor device diagrams, flowcharts and floor plansKey words: Spent pickling solution;Evaporationcrystallization;Resource utiliz
6、ation目录第一章绪论31.1含铁废盐酸资源化处理工艺研究背景及意义31.1.1研究背景31.1.2研究意义31.2国内外研究现状31.3本课题研究内容及拟定设计方法原理简介31.3.1研究内容31.3.2拟定设计方法原理3第二章设计概述32.1设计任务32.2设计内容32.3设计原则32.4设计工艺流程及说明3第三章主要设备计算及选型33.1降膜蒸发器33.1.1降膜蒸发原理33.1.2物料衡算33.1.3热量衡算33.1.4传热面计算33.1.5降膜蒸发器材质及加热方式确定33.1.6降膜蒸发器型号确定33.2冷凝器33.2.1冷凝器工作原理33.2.2蒸汽冷凝热量计算33.2.3冷凝器
7、传热平均温差计算33.2.4总传热系数选定33.2.5冷凝器传热面积计算33.2.6冷凝器型号选定33.3石墨降膜吸收器33.3.1石墨降膜吸收器工作原理33.3.2计算依据33.3.3浓酸石墨降膜吸收器设计计算33.3.4稀酸石墨降膜吸收器设计计算33.3.5石墨降膜吸收器设备选型33.4冷却结晶釜33.4.1冷却结晶简述33.4.3结晶过程物料衡算33.4.3冷却结晶设备选型33.5过滤离心机33.5.1过滤离心分离简述33.5.2过滤离心设备选型33.6辅助设备计算选型3第四章高程、车间布置34.1高程布置34.2车间布置34.2.1基础资料34.2.2车间组成34.2.3车间布置3第五
8、章操作说明及维护35.1操作说明35.1.1换热器操作说明35.1.2冷却结晶器操作说明35.2维护说明35.2.1换热器日常维护内容35.2.2换热器常见故障及处理方法3第六章设计总结与建议36.1设计运行总结36.2建议3致谢3参考文献3I第一章绪论1.1含铁废盐酸资源化处理工艺研究背景及意义1.1.1研究背景盐酸是一种重要的无机化工产品，广泛用于染料、有机合成、食品加工、印染漂洗、皮革、冶金、钢铁等行业。特别是在钢铁制造业中，钢铁热轧所产生的酸洗废液一般含有0.050.5g/L的H+和60250g/L的Fe2+，由于严重的腐蚀性，已被列入国家危险废物名录。为避免酸洗液的酸污染，传统方法一
9、般采用石灰、电石渣或石灰消化反应的产物Ca(OH)2进行中和，中和后虽然pH值可以达到要求，但是其余各项指标很难达标，而且产生的泥渣脱水困难、不易干燥、后处理难度大，大部分情况是堆积待处理，占用了大量土地，造成二次污染，同时该方法浪费了大量的酸和铁资源。该类废液的直接排放不仅严重污染环境，而且造成极大的浪费。为了搞好废水、废酸液的治理，保护环境，节约及合理利用资源，国内外学者长期以来对废酸液进行了大量的研究和探索，提出了不同类型废酸液的处理和酸再生回收方法及技术，取得了较好的应用效果。1.1.2研究意义随着现阶段国内外对各种废酸处理、回收技术的不断探索和完善，废酸回收资源化利用技术俨然已经达到
10、了工业化设计的全新高度，将废酸资源化利用技术应用于各规模冶金企业，一直以来都是解决酸洗废水环境污染问题的大势所趋。在现今我国的各大国有大型钢铁厂中，绝大多数都能做到酸洗废液的较好回收利用，但基本均靠从发达国家引进全套技术及设备，无论从技术设备参数，或运行操作管理，我们都没有自主研发能力。因此，一次性投资规模大，技术环节薄弱成为该项研究的亟待解决的难题。所以，我们需要研制出工艺流程简练，运行操作简单，投资少，效果好的废酸回收工艺。本文旨在从资源节约、环境友好的原则出发，通过一系列系统地资料搜集，整合，研究，对比，设计，计算等过程科学地设计一套可以应用于各种规模生产线的含铁废盐酸资源化处理工艺。以
11、解决中小型钢铁厂难以引进大型废酸回收设备的窘境。1.2国内外研究现状国内外不少学者和研究人员,长期以来在寻求酸洗废液的处理方法和利用途径上作了大量的工作。归纳起来有:酸盐分离法、直接焙烧法、氧化中和法等。经处理后所得到主要产物是酸液和不同形态的铁的化合物(氧化铁、氢氧化铁和氯化亚铁)等,其中酸可再使用,铁的化合物根据其形态特点和纯净度确定它们的用途,最简单的是作为铁的原料盐酸流向盐酸回收储罐。蒸发器内不超过蒸发沸点返回炼铁,或作铁系颜料及磁性原料。废盐酸的常用处理方法有酸盐分离法和直接焙烧法。氧化中和法是使亚铁离子氧化成三价铁离子,它在碱性物质中和作用下水解为氧化铁。由于三价铁离子水解和氧化铁
12、晶体长大是复杂的多项反应过程,一般难以分离,致使采用石灰(CaO)中和方法处理废酸会产生大量废渣,造成严重的二次污染。当今国内外资源化处理酸洗废液的主要方法：1、直接焙烧法直接焙浇法是利用Fecl2在高温、有充足水蒸气和适量氧气的条件下能定量水解的特性，在焙烧炉中直接将Fecl2转化为盐酸和Fe2O3其反应如下:4Fecl2+4H2O+O2 = 8HCl+2Fe2O3反应生成的和从酸里蒸发出来的HCl气体被水吸收后得到再生酸。这是一种最彻底= 最直接处理酸洗废液的方法。由于盐酸具有挥发性，所以该方法更适合于盐酸酸洗废液的处理。实践证明该方法可以处理任何含铁量的盐酸酸洗废液。流化床焙烧法与喷雾焙
13、烧法是直接焙烧法中两种应用最早、最成熟的工艺形式。虽然采用的具体设备和工作过程不完全相同，但工作原理相同，它们将废液的加热、脱水、亚铁盐的氧化和水解、氯化氢气体的收集及吸收成盐酸有机地结合在一个系统内一并完成。具有处理能力大、设施紧凑、资源回收率高(可达98%-99%)、再生酸浓度高、酸中含Fe2+少、氧化铁品位高(可达98%左右)及应用广等特点。这两种工艺形式的设备组成系统，都有主体设备、酸贮罐区和氧化铁输送贮存设备三部分。主体设备都有焙烧炉、旋风除尘器、预浓缩器、吸收塔和清洗设备，但主体设备的结构却有很大区别。世界上流化床法盐酸再生装置已建成50多套，我国武钢1700mm冷连轧的盐酸再生工
14、艺就是从西德陶瓷化学公司(INCH)引进的流化床焙烧工艺机组。美国SHARON厂、VALLYCITY等钢铁厂的冷轧工序及我国鞍钢、宝钢、上海益昌和攀钢冷轧薄板厂都采用逆流喷雾焙烧盐酸再生装置。除了上述两种方法以外，还有日木的开米拉依托法、奥托(OTTO)法、PORI法及滑动床法等方法。开米拉依托法在直接焙烧法的基础之上，加入了氧化铁的提纯工艺，可以生产出高纯度氧化铁，是钢铁工业与电气磁性材料的结合。直接焙烧法原理简单，而且一般自动化程度都较高，解决了钢铁企业不熟悉化工生产操作的难题，但是由于其要求系统内各个程序的控制相互协调，而且要求酸洗工序与之密切配合，需要具有较高的设计、管理和控制水平，同
15、时由于在高温下盐酸有强烈的腐蚀性，因此接触废液的设备均需要采用优质的耐腐蚀材料，造成设备成本、零部件消耗、维修费用及运行费用都很高，因此该法更适合于大型企业采用。目前已经建立了许多无废液排放的带钢酸洗厂，即将直接焙烧处理工艺与钢材的酸洗工艺有效地结合起来。2、回收铁盐2.1浓缩工艺酸洗废液中含有较高浓度的Fe2+，如果加入铁屑使之与酸反应，可以进一步充分利用具中的酸来提高Fe2+含量。硫酸酸洗废液浓缩冷却后析出FeS047H20晶体。冷却温度为时，大部分铁盐能够析出，当冷却温度为常温时，铁盐部分析出，母液需进行循环处理。盐酸酸洗废液浓缩处理后可以得到FeCl2溶液或FeCl24H20晶体，由于亚铁盐不稳定，一般需要再进行氧化处理:即再用氯气将FeCl2溶液或FeCl24H20晶体的饱和溶液氧化，得FeC13溶液，可以作为产品出售。由于盐酸具有挥发性，容易再生，所以在对盐酸酸洗废液进行浓缩处理的同时，可以回收得到稀盐酸，与浓酸混合后可循环用于酸洗工艺。也可以用萃取法再生盐酸后进行铁盐的回收。2.2膜法分离通过膜分离技术也可以对废液进行分离再回收，即利用膜的离子选择性将盐和酸分离开，同时回收酸和铁
