铝酸洗废液处理工程.doc
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1、日处理量30吨的铝酸洗废液处理工程二效负压石墨蒸发结晶装置(设计方案执行文件-初稿)委托单位:XXXXXXXX有限公司设计单位:西安九环科技有限公司常州泰特环境设备工程有限公司制造单位:常州泰特环境设备工程有限公司编 号:CZTT2013-XXXX-SLHL30-0903CG总 目 录第一章 概 述21.1 项目来源21.2 盐酸酸洗废液处理的现有技术和背景技术:21.3 设计和验收依据:31.4 设计原则:51.5 原液成分分析:51.6 设计标准:51.7 装置的工艺说明和特点:61.8 废液污染物质特性:7第二章 方案设计92.1 工艺设计:92.2 装置的主要设备及相关配套:122.3
2、 工作范围:162.4 性能保证指标:162.5 提供的文件资料:162.6 技术培训:162.7 技术服务:172.8 设备交货期及工程交付期:172.9 付款方式:172.10 服务承诺:182.11 电气设计:182.12 仪表及自动控制:19第三章 效果预测193.1 冷凝液出液量:193.2 冷凝液出液标准:193.3 装置处理效果:19第四章 投资估算194.1 关于机电设备及管道安装投资估算的说明:194.2 关于土建投资的说明:194.3 关于钢平台、楼梯、护手材料的说明:204.4 主要设备明细一览表 :204.5 工程造价预算:21第五章 综合效益分析215.1 经济效益(
3、估算):215.2 社会效益(分析):225.3 环境影响(评估):22第六章 防火防爆安全注意事项22第七章 公司简介和公司业绩237.1 公司简介:237.2 酸洗废液及相关行业工程实例一览表24第八章 价格及保密说明:25第九章 自主知识产权的专利技术:25第一章 概 述1.1 项目来源XXXXXXXX有限公司新接一客户的盐酸酸洗铝制品酸洗废液处理项目。实际生产情况如下:31的盐酸酸洗铝制品,每一个酸槽酸量为3500公斤,每一次酸洗以后铝制品失重80公斤。根据方程式:2AL6HCL=2ALCL33H2计算,80公斤纯铝需要消耗氯化氢324公斤,三氯化铝395公斤,可得六水三氯化铝含量为2
4、0,氯化氢含量下降至21.3,废酸量(3500-324+395=)3571公斤。该公司根据现有的生产状况,经充分考虑和测算要求酸洗废液日处理量需要达到30吨。设计参数按上述计算的数据为设计依据:六水三氯化铝含量为20,氯化氢含量为21.3;处理要求蒸发结晶到固液分离,提取六水三氯化铝结晶物,获取清洁盐酸;经测算装置的处理能力需达到1500公斤/小时;蒸发水量需达到1200公斤/小时。 该公司在考虑投资费用、生产能耗、运行费用、安全生产、清洁生产等因素,委托我单位对该酸洗废液处理进行综合设计。我单位经过多次实验结果、和相关研究结构综合讨论,拟定用二效负压蒸发结晶加尾气吸收的工艺技术处理该酸洗废液
5、。提高回收酸的氯化氢浓度,最大限度降低车间污染。结合本公司蒸发结晶的专利技术和多年同类产品工程实例的实践经验,经过综合比较设计专业和设计实力,特委托西安九环科技有限公司负责该装置的全程设计,并协助我公司编制完成该装置的设计方案和施工方案。供环评单位、设计部门、业主单位和主管部门决策参考。1.2 盐酸酸洗废液处理的现有技术和背景技术: 酸洗工艺在我国许多工业部门中被广泛应用,钢铁工业、金属制品业在生产过程中需要清除金属材料表面氧化层而使用盐酸进行酸洗,酸洗过程中会产生大量的酸洗废液,盐酸酸洗废液的成分主要是:游离酸、金属盐和水。其含量随酸洗工艺、操作温度、金属材质、规格不同而异。依据国家环保条例
6、规定,酸洗废液不允许直接排放。而我国此类酸洗废液的产出量惊人,偷排现象屡禁不止。如钢材行业:一般生产一吨钢材可产生酸洗废液约4672kg。据有关部门统计,仅重点钢铁企业每年产出的酸洗废液量就有一亿多吨。 对于这类酸洗废液的处理,以前国内普遍采用两种方法来处理:一是焙烧法,二是中和法。焙烧法均采用加热蒸发、喷雾燃烧的方式,目前国内的大规模酸洗废液再生装置都是引进的,其工艺是对酸洗废液利用天然气进行直接焚烧回收盐酸和氧化金属,少数大型钢铁联合企业采用鲁奇法和鲁特纳法。该处理工艺过于复杂,前期投入过于巨大,运行成本高、运行维护费用高、设备损坏严重。一般中小企业难以承受。中和法不仅需要配备一套中和装置
7、,而且还要经常性地购入碱性化工原料对酸洗废液进行中和处理,达到规定的PH值才能排放,并要处理大量无用的废渣,这种方法虽然解决了环保问题,但很不经济。目前国内的中小企业大都采用石灰中和法,使酸洗废液中和后达标排放。但此法需消耗大量的石灰,并产生大量的含水率99的泥渣需干化或者焚化处理。该方法处理设施投资和处理成本都较高,且酸洗废液中的有用资源未能回收利用。我国在二十世纪九十年代末期开始,有提出蒸发结晶法回收稀盐酸和金属盐结晶物的工艺方法。此工艺也引起国内外相关行业的普遍关注,国内有多家大专院校、研究所、行业从业人员申请过多项国家专利。虽然采用的工艺亦为蒸发结晶法,但因为主体设备和管道材料的需耐强
8、腐蚀性、设备设计及制造的局限性、处理费用较高、回收产品附加值低而未得到大规模应用。 本公司经过多次的实验、多年的工程实例经验结合本公司的专利技术和国内外的新材料、新工艺、新技术,就酸洗废液处理蒸发结晶装置的主要工艺及主体设备进行了大规模的改造和创新,成功开发了高效节能型盐酸酸洗废液多效负压石墨蒸发结晶装置。该装置特点是节能,处理费用低;变废为宝,得到金属盐结晶物产品出售、稀酸回用,具有较好的经济效益和环保效益。1.3 设计和验收依据:优先考虑与专业对口的工艺技术和相关设备,执行与蒸发结晶装置相关的国家、行业现行有效的设计、施工标准和规范,采用最新有效版本。压力容器执行相关的国家、行业现行有效的
9、设计、施工标准和规范,采用最新有效版本。包括但不限于如下标准:石墨制化工设备技术条件HG/T2370-2005圆块孔式石墨换热器标准HG/T3113-2005石墨砖板衬里化工设备HG/T90-2005压力容器安全技术监察规程国家质量技术监督局钢制压力容器GB150钢制压力容器-分析设计标准JB4732压力容器法兰JB47004707衬里钢壳设计技术规定HG/T 20678钢制管法兰、垫片、紧固件HG2059220635钢制人孔和手孔HG/T2151421535钢制压力容器用封头JB/T4746钢制压力容器焊接规程JB/T4709钢制压力容器焊接工艺评定JB4708钢制压力容器产品焊接试板的力学
10、性能检验JB4744承压设备无损检测JB/T4730.1.6压力容器用钢锻件JB47264728补强圈JB/T4736 鞍式支座JB/T 4712 支承式支座JB/T 4724 耳式支座JB/T 4725 压力容器波形膨胀节GB16749钢制压力容器焊接规程JB/T4709压力容器涂敷与运输包装JB/T4711压力容器波形膨胀节GB 16749压力容器安全技术监察规程(劳锅字(2000)8号)压力容器设计单位资格管理与监督规则(劳锅字(2000)12号)压力容器无损检验JB4730压力容器油漆、包装、运输JB2532钢制化工容器设计基础规定HG20580钢制化工容器材料选用规定HG20581钢
11、制化工容器强度计算规定HG20582钢制化工容器机构设计规定HG20583钢制化工容器制造技术要求HG20584换热器学会标准蒸汽表面冷凝器标准HEI 管式换热器制造商学会标准TEMA管式换热器GB1511.4 设计原则: 1.4.1 充分考虑循环经济的原则,尽量考虑节约运行费用。 1.4.2 设备选型和材质方面按盐酸酸洗废液的特点进行合理选用。 1.4.3 选用性能优良的设备和管材,寻求经济、适用的和谐统一。1.5 原液成分分析: 六水三氯化铝含量:20,氯化氢含量:21.3;进料温度按25计算。 1.6 设计标准: 按六水三氯化铝含量:20,氯化氢含量:21.3,处理量:1.5吨 /小时为
12、设计标准。1.6.1 设计处理标准: 每天处理酸洗废液30吨:每小时处理酸洗废液1.5吨;每小时出氯化氢含量2126的盐酸1200公斤(降膜吸收后的成品酸为26.6);每小时出六水三氯化铝湿品300公斤。1.6.2 设计的蒸发水量标准: 设计的系统总蒸发水量24吨/天;设计的平均蒸发水量1.2吨/小时。1.6.3 设计的冷凝液标准: 设计的冷凝液出液量24吨/天。氯化氢含量2126;固含量50mg/L。1.6.4 设计的固体物标准: 设计的固体物以六水三氯化铝晶体析出,日产六水三氯化铝湿品6吨。其中六水三氯化铝含量90%;三氯化铝含量50%。1.6.5 装置的清洗设计:考虑到盐酸酸洗废液的特性
13、,对装置主体设备进行针对设计,保证装置的机械清洗周期大于10天,必要时配备专用清洗工具。同时也要保证分离器汽液分离室内有足够的高度,防止物料起泡及蒸发携带引起的冷凝液洁净度超标。1.6.6 装置设计的蒸汽耗量:装置设计的汽耗比不大于0.48吨蒸汽/吨酸洗废液原液。1.7 装置的工艺说明和特点:本技术方案提供的高效节能型盐酸酸洗废液二效负压石墨蒸发结晶装置,主要是对盐酸酸洗废液采用二效蒸发,节约能源,降低蒸汽的消耗。二效蒸发就是在各效分离器内留出一个足够的空间进行气液分离,蒸汽自分离器顶部直接进入下一效蒸发器。因分离器出气管道的横截面积比一般蒸汽管道要大2倍以上,通入下一级蒸发器无折转,距离近,
14、大大降低蒸汽阻力,增加流量,提高加热效率。且因气液分离是在分离器内完成,减少了引出蒸汽的热量损失。一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水通过疏水阀通入热水预热器,冷凝水从热水预热器排出,避免了蒸汽损失,也解决了疏水器的噪声和污染。利用每一效蒸发器冷凝液的热量和最后一效气相的热量,对盐酸酸洗废液原液和母液进行多次预热。原液从进料时的常温提高到90以上进入一效蒸发器;母液从常温提高到70以上进入二效蒸发器。二效蒸发流程是由二组蒸发器、分离器组合后的蒸发操作过程。二效蒸发时要求后效的操作压强和溶液的沸点均较前效低,引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质,即后效的蒸发器成为前效二次蒸汽的冷凝器,仅第一效需要消耗生蒸
15、汽。二效蒸发在真空下操作,降低了溶液的沸点。由于前一效的二次蒸汽作为下一效的加热蒸汽,故提高了生蒸汽的利用率,即经济性。本装置整套系统充分地利用了湿、潜热,节约了生蒸汽消耗量,降低了运行成本。本装置的蒸发系统总耗汽量是普通蒸发设备的1/2,运行总功率是传统蒸发设备的1/3。整套系统设计理念既环保、科学,又高效、节能;符合国家制定的“节能法”之规定。各分离器都有独立进料口和观察孔,便于观察和控制进料流量。二组蒸发器和分离器组成的蒸发单元合理排列布置,缩短了装置的总长度,既便于操作又减少了占地面积。为了提高装置的蒸发能力、处理能力、使用寿命,我公司针对性开发了盐酸酸洗废液处理装置专用的石墨蒸发器、
16、石墨分离器、石墨预热器、石墨冷凝器、冷却结晶器、强制循环泵、连续出料泵、循环冷却泵、石墨管件等。本技术方案提供的高效节能型盐酸酸洗废液二效负压石墨蒸发结晶装置,实质上是一种溶液中溶质和溶剂分离的物理过程。它的基本原理是将含有金属盐、氯化氢溶质的水溶液,在真空状态下加热,使溶液中可挥发性的溶质氯化氢和水一起蒸发,通过冷凝器利用冷却水冷凝,形成能够返回车间重新使用的盐酸;随着溶液的体积减小,溶液中不可挥发的溶质金属盐的浓度增加,形成金属盐的过饱和溶液。然后通过冷却,降低溶液的溶解度,在溶液过饱和状态下,使一部分金属盐以含水结晶物的晶体状态结晶析出,达到溶液中溶质和溶剂的分离。本工艺处理酸洗废液可回
17、收90以上的氯化氢,回收盐酸浓度比未处理的盐酸酸洗废液浓度上升14;使金属离子全部以金属盐晶体形式析出;蒸汽消耗量0.48吨蒸汽/吨盐酸酸洗废液。本装置采用专业对口的特制石墨设备是提高装置的运行能力、使用寿命和耐腐蚀性;采用二效蒸发技术主要是降低盐酸酸洗废液处理蒸汽耗量和处理费用;采用全负压系统是保证清洁安全生产,降低车间环境污染;采用全自动离心机和全自动包装机主要是减少工人接触盐酸及金属盐的时间、减轻工人劳动强度及降低人工费用。 本装置具有蒸发效率高、能连续稳定生产、操作简单、治理过程不需添加其他助剂、设备及管道材料防腐耐用、处理费用低、环保效益明显等诸多优点,不仅可用于盐酸酸洗废液的回收处
18、理,也可用于硫酸酸洗废液、磷酸酸洗废液的回收处理。本装置的工作原理还可以广泛用于盐卤、芒硝、硫酸钾、氟化钠、烧碱、亚硫酸钠、硫酸锰、氯化纳、氯化钡、氯化钙、氧化铝、硫酸铵、氯化铵、硝酸钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸锌等溶液的蒸发结晶工艺。1.8 废液污染物质特性:1.8.1 盐酸 物理性质:外观与性状:无色液体有腐蚀性。为氯化氢的水溶液。在化学上人们把盐酸和硫酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸合称为六大无机强酸。有刺激性气味。由于浓盐酸具有挥发性,挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气作用形成盐酸小液滴,所以会看到酸雾。主要成分:氯化氢,水。含量:分析纯:36%-38%。pKa值:-7 熔点():-114
19、.8(纯HCl) 沸点():108.6(20%恒沸溶液) 相对密度(水=1):1.20 相对蒸气密度(空气=1):1.26 饱和蒸气压(kPa):30.66(21) 溶解性:与水混溶,浓盐酸溶于水有热量放出。溶于碱液并与碱液发生中和反应。能与乙醇任意混溶,溶于苯。 管制信息:盐酸(腐蚀)(易制毒)(易制爆) 该品根据危险化学品安全管理条例、易制毒化学品管理条例受公安部门管制。 操作注意事项:密闭操作,注意通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩),穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套。远离易燃、可燃物。防止蒸气泄漏到工作
20、场所空气中。避免与碱类、胺类、碱金属接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。泄漏应急处理应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防酸碱工作服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。小量泄漏:用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。急救措施:皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟,可涂抹弱碱性物质,如肥皂水等。就医。眼睛接触:立即提起眼睑
21、,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。吸入: 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。 食入:用水漱口,就医。1.8.2 结晶氯化铝名称:结晶氯化铝、结晶三氯化铝(又称六水氯化铝、)。分子式:AlCl3.6H2O;分子量: 241.43。产品外观:本产品外观为淡黄色或黄色结晶(也可以提纯做成白色晶体)。产品性质:本品为斜方晶系结晶,密度2.398g/cm3。易潮解,在湿空气中水解生成氯化氢白色烟雾。不燃烧,无毒,易溶于水、无水乙醇、乙醚和甘油中,其水溶液呈酸性。加热到100分解释放出氯化氢。应用范围:主要用于生活饮用水、
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