一种电子铝箔废硫酸低温常压蒸发结晶回收装置

技术领域

本发明涉及结晶回收技术领域，具体涉及一种电子铝箔废硫酸低温常压蒸发结晶回收装置。

背景技术

铝箔作为制造铝电解电容器的关键原材料，是一种高附加值产品，是鼓励和支持发展的新型电子功能材料。然而铝箔的生产过程具有高消耗、高污染的典型特征，主要包括腐蚀和化成两个工序。其中，腐蚀工序是获得性能优异的铝电解电容器的关键工艺环节，通过腐蚀液(H

目前处理的方式主要有酸碱中和及扩散渗析膜回收的回用方法。两种处理工艺有以下几个缺点：

1、酸碱中和的方法，直接造成废酸中硫酸资源的浪费，所有硫酸均与石灰反应生成废渣(硫酸钙)，无法回收利用。

2、采用酸碱中和处理，需购买大量中和原料石灰，产生的废渣量太大，导致废渣固废处理费用高。同时需要配套压滤设备对渣浆进行分离，处理成本高。

3、扩散渗析膜处理废酸时，膜的性能、废液组成以及扩散渗析过程的操作参数均对硫酸的回收率以及金属盐的截留率有较大影响，设备的稳定性较难控制。

4、扩散渗析膜的处理量不大，且分离效率低，导致扩散渗析设备庞大，投资费用高。渗析膜更换成本亦较高。

5、虽经扩散渗析膜处理后能回收部分酸质，回用于生产，但回收酸的浓度受平衡浓度的限制，有效酸浓度低于原料酸的浓度，导致整体回用率不高。

6、扩散渗析膜回收硫酸产生的残液不能直接排放，仍需中和处理，处理过程中消耗大量的碱,产生大量A l(OH)

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子铝箔废硫酸低温常压蒸发结晶回收装置，解决以上技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种电子铝箔废硫酸低温常压蒸发结晶回收装置，包括蒸发塔，所述蒸发塔的下端一侧依次连接有进酸二次预热器、进酸预热器和进酸泵；

所述蒸发塔的下端另一侧依次连接有介质循环泵、预加热器和蒸汽换热器，所述蒸汽换热器通过连接管与蒸发塔的塔顶部连接，形成循环回路。

作为本发明进一步的方案：所述蒸发塔的内部从上到下依次设置有除沫器、布水系统和填料。

作为本发明进一步的方案：所述蒸发塔的下部通过管道与离心风机连接，离心风机将冷干空气鼓入蒸发塔内。

作为本发明进一步的方案：所述进酸二次预热器之后设置有冷凝水排水管，用于将经蒸汽换热器与进酸二次预热器两次换热降温后的蒸汽冷凝水自流至冷凝水地沟外排。

作为本发明进一步的方案：所述蒸发塔的底部通过管道与浓缩酸泵连接，所述浓缩酸泵通过管道与冷冻结晶釜连接，所述冷冻结晶釜通过管道与冷冻机。

作为本发明进一步的方案：所述冷冻结晶釜上通过管道与刮刀下卸料离心机连接，所述刮刀下卸料离心机上通过管道与母液槽连接，所述母液槽通过管道与回收酸泵连接。

作为本发明进一步的方案：所述进酸预热器通过管道与凝液冷却器连接，所述凝液冷却器通过管道与冷凝塔上部连接，所述冷凝塔的底部通过管道与凝液循环泵连接，所述凝液循环泵还通过管道与预加热器连接；

所述冷凝塔、凝液循环泵、预加热器、进酸预热器和凝液冷却器之间形成循环回路。

作为本发明进一步的方案：所述冷凝塔的内部从上到下依次设置有除沫器一、布水系统一和填料一。

作为本发明进一步的方案：所述冷凝塔和蒸发塔之间通过管道连接。

作为本发明进一步的方案：所述冷凝塔的底部通过管道连接有凝液泵。

本发明的有益效果：

一、本发明使用AFC常压蒸发-冷冻结晶法，对电子铝箔废硫酸进行蒸发结晶回收。本装置由AFC蒸发和冷冻结晶系统两个独立单元组成，形成了一套完整的蒸发结晶回收工艺。

二、本发明的电子铝箔废硫酸低温常压蒸发结晶回收装置，将废硫酸(H2SO4含量约15％～30％)经AFC设备蒸发浓缩后形成浓缩酸(H2SO4≥45％)，再经冷冻结晶系统进行结晶分离，获得硫酸浓度达50％以上的回收硫酸，以及可作为净水剂(聚合硫酸铝)生产原料的十八水硫酸铝结晶。

三、本发明由于运行温度低，相变界面无传热需求，分离设备的相变界面采用β-改性的高硬度聚丙烯(β-PPH)非金属材料而不需要使用耐受高浓度硫酸、盐酸的石墨材质，具有更高的防腐性能、更好的经济性及更长的使用寿命。

四、本发明充分利用了系统蒸发内部热能，利用洗涤吸收将系统的二次蒸汽热能以高温冷凝液的形式回收，并回馈于浓缩循环液的升温，使废酸温度升高25～30℃，大大节省蒸汽补热的能耗。

五、本发明充分利用系统内部的热能，利用冷凝循环液的多余热量对进酸进行一级预热升温，使废酸温度升高20～30℃，再利用蒸汽冷凝水的高温显热对进酸进行二级升温，使废酸温度进一步升高5～15℃，达到节能的效果。

六、本发明的电子铝箔废硫酸低温常压蒸发回收装置AFC的工作压力为0～3kPa，蒸发温度为70-95℃，与传统负压蒸发装置比，具有更高的安全性和抗腐蚀性能。

七、本发明独创性地使用酚醛树脂浸渍的石墨板式换热器作为传热设备，使低温常压蒸发浓缩设备AFC具有较高的换热性能(换热器K值是列管和块孔式石墨换热器的3～8倍)，极大地发挥了AFC蒸发技术的节能性能，且安装简单，占地节省，便于操作及维护。本发明的进酸预热器、进酸二次预热器、预加热器、蒸汽加热器、冷却器均采用石墨板式换热器。

八、本发明独创性地使用酚醛树脂浸渍的石墨板式换热器通过多种形式的布置方式，对系统内的热量进行回收利用。当日处理量不足350吨时，采用多级换热器串联的方式；当日处理量在350-800吨时，采用多组并联、梯级串联的方式；当日处理量大于800吨时，采用多套并联、多组并联、梯级串联的热量回收方式。

九、本发明电子铝箔废硫酸低温常压蒸发结晶回收装置，回收硫酸的浓度可达50％-60％，其中铝离子当量浓度小于0.1N，硫酸整体回收率达到95％以上。

十、通过本发明的电子铝箔腐蚀废酸低温常压蒸发回收装置处理废硫酸优势明显，能快速有效地达到浓缩的预期效果，不改变物料特性，浓缩产物稳定可靠，酸浓度稳定达到生产回用的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体的结构示意图。

图中：1、进酸泵；2、进酸预热器；3、进酸二次预热器；4、蒸发塔；5、介质循环泵；6、预加热器；7、蒸汽换热器；8、布水系统；9、填料；10、离心风机；11、除沫器；12、冷凝塔；13、冷冻机；14、冷冻结晶釜；15、浓缩酸泵；16、刮刀下卸料离心机；17、母液槽；18、回收酸泵；19、凝液循环泵；20、凝液冷却器；21、凝液泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种电子铝箔废硫酸低温常压蒸发结晶回收装置，包括蒸发塔4，所述蒸发塔4的下端一侧依次连接有进酸二次预热器3、进酸预热器2和进酸泵1；所述进酸二次预热器3与进酸预热器2之间通过管道连接，所述进酸预热器2与进酸泵1之间通过管道连接。

所述蒸发塔4的下端另一侧依次连接有介质循环泵5、预加热器6和蒸汽换热器7，介质循环泵5、预加热器6和蒸汽换热器7之间通过管道连接，所述蒸汽换热器7通过连接管与蒸发塔4的塔顶部连接，形成循环回路。所述蒸发塔4的内部从上到下依次设置有除沫器11、布水系统8和填料9。

所述进酸二次预热器3之后设置有冷凝水排水管，用于将经蒸汽换热器7与进酸二次预热器3两次换热降温后的蒸汽冷凝水自流至冷凝水地沟外排。

电子铝箔废硫酸经进酸泵1泵入进液管道，经过进酸预热器2与冷凝液进行换热升温，使进酸升温至45℃-50℃，再经过进酸二次预热器3与蒸汽冷凝水换热升温至55℃-60℃后，进入蒸发塔4内，经换热降温后的蒸汽冷凝水自流至冷凝水地沟外排。蒸发塔4利用介质循环泵5将塔底废酸泵至预加热器6中，与高温冷凝液换热升温至65℃-80℃后进至蒸汽加热器7，将废酸温度升温至80～100℃后，通过塔顶部的连接管进入蒸发塔4内，利用布水系统8使废酸均匀散布在蒸发塔4内部的填料9表面，填料9为有机复合材料，与自下而上的干燥热风进行传热传质，形成循环蒸发。

所述蒸发塔4的下部通过管道与离心风机10连接，离心风机10将冷干空气鼓入蒸发塔4内。

本过程利用离心风机10将冷干空气鼓入蒸发塔4下部，气体自然上升，流经填料9的间隙及表面，与塔顶泵入的高温废酸充分接触，在专用填料9表面进行传热传质，部分水分汽化进入空气中，逐渐形成高温饱和湿空气(85-95℃)，经除沫器11截留小液滴后，蒸发塔顶部形成的高温饱和湿热空气进入后序冷凝塔12中，废酸中的水分蒸发变少，直至废酸达到目标浓度。

所述蒸发塔4的底部通过管道与浓缩酸泵15连接，所述浓缩酸泵15通过管道与冷冻结晶釜14连接，所述冷冻结晶釜14通过管道与冷冻机13。所述冷冻结晶釜14上通过管道与刮刀下卸料离心机16连接，所述刮刀下卸料离心机16上通过管道与母液槽17连接，所述母液槽17通过管道与回收酸泵18连接。

将自来水与乙二醇混合配比的冷冻液加入冷冻机13的水箱中降温，形成指定冷冻温度后输送至冷冻结晶器14加套内。浓缩酸通过浓缩酸泵15送至冷冻结晶釜14中，在结晶器搅拌器搅拌下进行冷冻结晶，使十八水硫酸铝缓慢形成结晶并长大。待冷冻结晶完成后，晶浆流至刮刀下卸料离心机16中进行固液分离，分离后的十八水硫酸铝结晶盐可外售，或作为净水剂(聚合硫酸铝)生产原料，离心母液硫酸流至母液槽17，经回收酸泵18送至生产配酸单元回用。

所述进酸预热器2通过管道与凝液冷却器20连接，所述凝液冷却器20通过管道与冷凝塔12上部连接，所述冷凝塔12的底部通过管道与凝液循环泵19连接，所述凝液循环泵19还通过管道与预加热器6连接；

所述冷凝塔12、凝液循环泵19、预加热器6、进酸预热器2和凝液冷却器20之间形成循环回路。所述冷凝塔12的内部从上到下依次设置有除沫器一、布水系统一和填料一。所述冷凝塔12和蒸发塔4之间通过管道连接。所述冷凝塔12的底部通过管道连接有凝液泵21。

凝液循环泵19将冷凝塔底高温冷凝液送至预加热器6，将高温冷凝液的热量传递给介质侧进行预热，节省介质侧升温的生蒸汽消耗。经预加热器6换热降温后的冷凝液进入进酸二次预热器3，将热量传递给进酸使其预热，经二次降温的循环冷凝液进入凝液冷却器20，利用接入的冷却循环水降温至30～35℃后，送至冷凝塔12的顶部布水系统，对湿热空气进行降温洗涤，使其携带的水蒸气量下降，同时回收湿热空气的潜热，直至形成冷凝塔12底部的高温冷凝液。蒸发冷凝液不断增多使冷凝塔12液位升高，达到排放液位时利用凝液泵21排放至车间回用产。

经降温洗涤的空气中含有微量的氯化氢气体，排放至厂区统一尾气洗涤塔进风管路，碱液喷淋洗涤后达标排放。

本发明的工作原理：针对电子铝箔腐蚀废硫酸的特点，结合生产用酸的工艺要求，认为蒸发结晶回收是处理铝箔废酸有效的处理方式。本发明采用了空气动力浓缩技术(AirForce Concentration,简称AFC，下同)，利用表面气化蒸发的机理，在常压条件下，利用蒸发塔4底部鼓入的冷干空气与塔顶泵入的高温废酸的充分接触，使水分从废酸液滴及液膜表面向气相转移，逐渐形成高温饱和湿空气(85-95℃)，从而实现废酸的蒸发浓缩。

水分的蒸发使得蒸发塔4内水温下降，系统将高温饱和湿空气中二次蒸汽的潜热吸收形成高温冷凝水，对蒸发段循环液进行预加热，并利用饱和生蒸气对其二次加热至设定温度后进入蒸发塔喷淋，形成循环蒸发。蒸发塔4顶部形成的高温饱和湿热空气进入后道冷凝塔12，利用喷淋降温的原理，使湿热空气与温度较低的冷凝水充分接触换热，空气在降温的同时，其中携带的水分及潜热逐渐转移至液相中，实现冷凝水及蒸发热量的回收。

电子铝箔废硫酸经AFC浓缩后形成浓缩酸，后进入冷冻结晶釜14进行冷冻结晶，形成高浓度的晶浆，经离心分离后获得十八水硫酸铝结晶盐。离心出的高浓度硫酸滤液，其中铝含量大大降低，可回用至生产，实现废酸的资源化利用。AFC蒸发冷凝液排至冷凝水箱，亦可返回车间用于新酸配液及冲洗用水。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。