含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收装置及方法

技术领域

本发明属于废酸资源化利用技术领域，涉及一种含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收装置及方法。

背景技术

目前，以薄膜晶体管液晶显示器(TFT—LCD)为主的显示技术得到了迅速发展，我国已成为全球显示器最大的生产基地，在液晶面板制造过程中的铝基电极刻蚀工段，以及半导体制造过程中的铝合金互连线湿式刻蚀工段，需要排放大量的磷酸-硝酸-乙酸废液，这些废液如果处理不够妥当，就会造成生化环境的污染，对人类的健康造成重要的影响。

目前常见的处理方法为酸碱中和沉淀处理，由于废酸的主要危害在于酸的腐蚀性、含磷等生物营养物质，采用一次性投入过量的石灰、氧化镁等碱性物质加以中和沉淀的方式解决，产生污泥需送专业机构填埋，成本高，同时这种处理方法容易造成资源的浪费，不符合可持续发展资源循环利用理念。因此提供一种含磷酸-硝酸-醋酸废液回收方法来实现废酸资源化利用十分必要。

发明内容

针对上述磷酸-硝酸-乙酸废酸液处理中的技术问题，本发明提供一种磷酸、硝酸和醋酸的废液回收装置及方法，操作简单，采用蒸馏回收磷酸，酸碱中和、减压蒸馏、低温结晶回收醋酸和制备硝酸盐，实现废液的最大化资源回收利用，降低处理成本，节能环保。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收装置，包括第一蒸馏单元、第二蒸馏单元、真空泵和离心机；所述第一蒸馏单元、第二蒸馏单元和真空泵依次连通；所述第一蒸馏单元与真空泵相连通；所述第二蒸馏单元与离心机相连通。

进一步的，所述第一蒸馏单元包括依次相连通的第一反应釜、第一冷凝器和第一蒸馏液储罐；所述第一蒸馏液储罐与真空泵和第二蒸馏单元相连通。

进一步的，所述第二蒸馏单元包括依次相连通的第二反应釜、第二冷凝器和第二蒸馏液储罐；所述第二反应釜分别与第一蒸馏液储罐和离心机相连通；所述第二蒸馏液储罐(9)与真空泵相连通。

进一步的，所述第二蒸馏单元还包括与第二反应釜相连通的碱液储罐。

进一步的，所述含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收装置还包括与真空泵相连通的碱液吸收塔。

一种含磷酸、醋酸和硝酸的废液的回收方法，包括以下步骤：

1)将含磷酸、醋酸和硝酸的废液打入第一蒸馏单元进行一次减压蒸馏，得到一次蒸馏液和一次残留液，一次残留液即为磷酸产品；

2)步骤1)得到的蒸馏液打入第二蒸馏单元进行二次减压蒸馏，得到二次蒸馏液和二次残留液，二次蒸馏液即为醋酸产品；

3)二次残留液降温结晶，并经固液分离、干燥后得到硝酸盐产品。

进一步的，所述步骤1)的实现过程是：采用第一进料泵将含磷酸、醋酸和硝酸的废液打入第一反应釜，开启第一冷凝器和真空泵对第一反应釜进行一次减压蒸馏，直至第一反应釜釜底的一次残留液剩余体积至10％～20％，完成一次蒸馏。

进一步的，所述步骤2)的实现过程包括：

2.1)一次蒸馏液通过第二进料泵打入第二反应釜，将碱液储罐内的碱液放入第二反应釜，搅拌进行酸碱中和；

2.2)酸碱中和结束，开启真空泵和第二冷凝器对第二反应釜进行二次减压蒸馏，直至第二反应釜釜底二次残留液剩余体积20％～30％，完成二次蒸馏。

进一步的，所述步骤2.1)中，碱液的添加量与废液中硝酸的摩尔比为1～1.2：1。

进一步的，所述步骤3)的实现过程是：二次减压蒸馏结束，采用冷却水对第二反应釜釜底二次残留液进行降温至28～32℃，将第二反应釜釜底二次残留液排入离心机进行固液分离，并干燥得到硝酸盐产品。

本发明的有益效果是：

1、本发明中，含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收装置包括第一蒸馏单元、第二蒸馏单元、真空泵和离心机；第一蒸馏单元、第二蒸馏单元和真空泵依次连通；第一蒸馏单元与真空泵相连通；所述第二蒸馏单元与离心机相连通。通过二次蒸馏和离心机，分别实现磷酸、醋酸和硝酸的回收，操作过程简单，处理成本低。

2、本发明采用一次减压蒸馏回收磷酸，酸碱中和、二次减压蒸馏、低温结晶回收醋酸和制备硝酸盐，实现了磷酸、醋酸和硝酸的废液最大化资源回收利用，降低了危险废物处理成本，节能环保。

附图说明

图1为本发发明提供的废酸回收装置示意图；

其中：

1—第一进料泵；2—第一反应釜；3—第一冷凝器；4—第一蒸馏液储罐；5—第二进料泵；6—碱液储罐；7—第二反应釜；8—第二冷凝器；9—第二蒸馏液储罐；10—真空泵；11—离心机；12—碱液吸收塔。

具体实施方式

现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。

实施例1

参见图1，本实施例提供的含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收装置包括第一蒸馏单元、第二蒸馏单元、真空泵10和离心机11；第一蒸馏单元、第二蒸馏单元和真空泵10依次连通；第一蒸馏单元与真空泵10相连通；第二蒸馏单元与离心机11相连通。

本实施例中，第一蒸馏单元包括依次相连通的第一反应釜2、第一冷凝器3和第一蒸馏液储罐4；第一蒸馏液储罐4与真空泵10和第二蒸馏单元相连通。

本实施例中，第二蒸馏单元包括依次相连通的第二反应釜7、第二冷凝器8和第二蒸馏液储罐9；第二反应釜7分别与第一蒸馏液储罐4和离心机11相连通；第二蒸馏液储罐9与真空泵10相连通。第二蒸馏单元还包括与第二反应釜7相连通的碱液储罐6。

本实施例提供的含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收装置还包括与真空泵10相连通的碱液吸收塔12。

本实施例中，进料泵1通过管道与第一反应釜2相连，第一反应釜2外接有第一冷凝器3和第一蒸馏液储罐4，第一蒸馏液储罐4顶端与真空泵10相连通，第一蒸馏液储罐4底端的放料出口通过第一进料泵5与第二反应釜7顶端相连通，第二反应釜7顶端还与碱液储罐6相连通，使得碱液可自流至第二反应釜7，第二反应釜7外接有第二冷凝器8和第二蒸馏液储罐9，第二反应釜7的底阀与离心机11进料口相连通；第二蒸馏液储罐9与真空泵10相连通，真空泵10的排气管道与碱液吸收塔12相连通，真空泵10排出气体通过管道进入碱液吸收塔12，中和后进行普通污水处理。

本实施例中，第一反应釜2为有夹套反应釜，第一反应釜2上设置有蒸汽进出口和冷却水进出口；蒸汽进出口与第一反应釜2内部相连通，蒸汽进行减压蒸馏反应；冷却水进出口与第一反应釜2夹套层相连通，通过冷却水对第一反应釜2进行冷却降温。

第二反应釜7上还设置搅拌装置，用以反应过程中搅拌。

本实施例中，第二反应釜7为有夹套反应釜，第二反应釜7上设置有蒸汽进出口和冷却水进出口；蒸汽进出口与第二反应釜7内部相连通，蒸汽进行减压蒸馏反应；冷却水进出口与第二反应釜7夹套层相连通，通过冷却水对第二反应釜7进行冷却降温。

本实施例中，第二反应釜7上还设置搅拌装置，用以反应过程中搅拌。

实施例2

本实施例提供的含磷酸、醋酸和硝酸的废液回收方法，包括以下步骤：

1)将含磷酸、醋酸和硝酸的废液打入第一蒸馏单元进行一次减压蒸馏，得到一次蒸馏液和一次残留液，一次残留液即为磷酸产品；

具体的，采用第一进料泵1将含磷酸、醋酸和硝酸的废液打入第一反应釜2，开启第一冷凝器3和真空泵10对第一反应釜2进行一次减压蒸馏，直至第一反应釜2釜底的一次残留液剩余体积至10～20％，完成一次蒸馏；

2)步骤1)得到的蒸馏液打入第二蒸馏单元进行二次减压蒸馏，得到二次蒸馏液和二次残留液，二次蒸馏液即为醋酸产品；

具体的包括：

2.1)一次蒸馏液通过第二进料泵5打入第二反应釜7，将碱液储罐6内的碱液放入第二反应釜7，搅拌进行酸碱中和；碱液的添加量与废液中硝酸的摩尔比为1～1.2：1。

2.2)酸碱中和结束，开启真空泵10和第二冷凝器8对第二反应釜7进行二次减压蒸馏，直至第二反应釜7釜底二次残留液剩余体积20～30％，完成二次蒸馏；

3)二次残留液降温结晶，并经固液分离、干燥后得到硝酸盐产品；

步骤3)的实现过程是：二次减压蒸馏结束，采用冷却水对第二反应釜7釜底二次残留液进行降温至28～32℃，将第二反应釜7釜底二次残留液排入离心机11进行固液分离，并干燥得到硝酸盐产品。

以具体的实例，说明本发明提供的废液回收方法，

本实施例中，碱液罐6中的碱液为氢氧化钠(还可以是氢氧化钾或氢氧化钙)，碱液：硝酸摩尔比1：1。

本实施例中，采用第一进料泵1将含磷酸、醋酸和硝酸的废液打入第一反应釜2，开启第一冷凝器3和真空泵10对第一反应釜2进行一次减压蒸馏，直至第一反应釜2釜底的一次残留液剩余体积至小于20％，大于10％，完成一次蒸馏得到一次残留液和一次蒸馏液，一次残留液即为磷酸产品，快速从第一反应釜2底部冷却回收，一次蒸馏液进入第一蒸馏液储罐4储存；

通过第二进料泵5将一次蒸馏液继续打入第二反应釜7，同时将碱液储罐6内的碱液放入第二反应釜7，搅拌进行酸碱中和；酸碱中和结束，开启第二反应釜7的蒸汽进阀、真空泵10和第二冷凝器8对第二反应釜7进行二次减压蒸馏，直至第二反应釜7釜底二次残留液剩余体积小于30％，大于20％，完成二次蒸馏得到二次残留液和二次蒸馏液；二次蒸馏液进入第二蒸馏液储罐9中储存，即为醋酸产品；二次减压蒸馏结束，采用冷却水对第二反应釜7釜底二次残留液进行降温至30℃，将第二反应釜7釜底二次残留液排入离心机11进行固液分离，并干燥得到硝酸盐产品。真空泵10中排出气体通过管道进入碱液吸收塔12，中和后进行普通污水处理。

本发明采用一次蒸馏回收磷酸，酸碱中和、二次减压蒸馏、低温结晶回收醋酸和制备硝酸盐，操作简单，实现了磷酸、醋酸和硝酸的废液最大化资源回收利用，降低了危险废物处理成本，达到节能环保的目的。