酸純化系統(tǒng)工藝

時間：2020-01-05作者：科海思（北京）科技有限公司瀏覽：256

在金屬精加工行業(yè)常用強無機(jī)酸（硫酸，硝酸，鹽酸）來去除表面的氧化物以減少對后續(xù)生產(chǎn)操作的影響。在很大程度上這些氧化物是被酸溶解的，并且隨著溶解的金屬濃度的增加游離酸的濃度也相應(yīng)減少。雖然新的酸可被加入到溶液中以彌補這一點，但是當(dāng)金屬濃度增加的時候，氧化物去除率（酸洗）通常會降低。當(dāng)氧化皮不再被充分去除的時候，這些酸液就必須被倒掉。

這種操作方法會引起生產(chǎn)率有關(guān)的問題。含有溶解的鐵含量很低的新配制的酸洗浴是非常強勁的，并可能導(dǎo)致過度酸洗。由于酸洗而接近報廢的質(zhì)量不合格的材料也可能會產(chǎn)生。返工可能是必要的，以防止出現(xiàn)后續(xù)的表面處理工藝問題。

此外，用廢了的酸洗液也包含了大量的未使用的或“游離”酸。用廢了的酸洗液中的游離酸代表了有**的化學(xué)品和廢物處理的責(zé)任雙方面的的虧損。因此酸洗液的連續(xù)純化可以提供為鋼鐵生產(chǎn)商帶來如下優(yōu)勢：
1、降低返工率，統(tǒng)一產(chǎn)品質(zhì)量
2、增加平均的酸洗速度
3、減少化學(xué)品消耗

4、減少廢物處理要求

2.0TheAPUProcess/酸純化系統(tǒng)工藝
某些離子交換（有吸附強酸而排除這些酸的金屬鹽的能力的特殊樹脂）。并且這些酸可以很容易地用水從樹脂粒上沖洗出來。雖然這現(xiàn)象，被稱為“酸遲滯”，研究人員在六十年代初已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，但是它在那時候并沒有被成功的商業(yè)化，這很可能是由于傳統(tǒng)的IX設(shè)備設(shè)計的局限性。
當(dāng)今酸遲滯工作正在進(jìn)行中，多倫多大學(xué)發(fā)明了一種新的離子交換工藝。這種全新的方法近似于離子交換體現(xiàn)了一些*特的設(shè)計特點：
1、細(xì)網(wǎng)樹脂粒.....增加每立方英尺的表面積，提高反應(yīng)動力學(xué)。
2、矮樹脂床.....減少壓力降和設(shè)備尺寸
3、固定樹脂床....盡量減少相互混合和稀釋進(jìn)料和再生時間。
4、逆流進(jìn)水....以較大限度地提高進(jìn)料和再生步驟的化學(xué)效率。
1975年，一個適用于酸遲滯工藝的項目被啟動。該項目是成功的，在1977年完成安裝，這是**個使用這種技術(shù)的酸遲滯系統(tǒng)，用來凈化鋁陽極系統(tǒng)中的硫酸溶液。采用這種技術(shù)的**酸遲緩系統(tǒng)為硫酸陽極氧化溶液的凈化安裝于1977年。自那時以來，已經(jīng)有**過150個相似的系統(tǒng)安裝完畢。

3.0 Basic System Design/基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計




在許多酸洗操作中，酸洗液配置，工作，根據(jù)需要調(diào)整游離酸含量直到溶解的金屬達(dá)到一個臨界水平，并且儲存。一個酸純化系統(tǒng)通常
設(shè)計為保持溶解金屬水平在一個較佳的操作水平，一般為正常轉(zhuǎn)儲濃度的50-60％。游離酸的濃度可以保持在要求的任何水平，以提供必
要的酸洗速度。酸洗系統(tǒng)的工藝過程如圖1所示。系統(tǒng)包括三個基本步驟：
1、Bath cooling (if required)/冷卻（根據(jù)需要）
2、Bath filtration/過濾

3、Acid Absorption/酸吸收




溶液冷卻




當(dāng)氧化劑有硝酸或過氧化氫存在時，一般要求溶液冷卻。硫酸和鹽酸在可以在溫度高達(dá)80℃時處理，但是有氧化劑存在時，進(jìn)料必須被冷卻到大約32℃。通常是用**供水冷卻。可根據(jù)系統(tǒng)的特殊要求設(shè)計各種冷卻器。這個水可用于吸附樹脂的再生和酸洗生產(chǎn)線的漂洗。



過濾
酸洗酸和再生水的適當(dāng)?shù)倪^濾是必要的，可以盡量減少通過吸附樹脂床的壓降。
酸洗酸溶液通過多介質(zhì)壓力過濾器過濾。也使用備份濾芯過濾器。固體被去除的量將取決于已被酸洗的合金和被去除的標(biāo)準(zhǔn)，然而 應(yīng)該指出的是，凈化系統(tǒng)在操作中的固體負(fù)載通常是很低的。這是因為溶解的金屬濃度**其溶解度極限并且金屬鹽的結(jié)晶不會發(fā)生。

在過濾器上的監(jiān)視器檢查該入口與出口之間的壓力差，并指出是否需要反沖洗。用水和壓縮空氣的組合來進(jìn)行反洗和擦洗介質(zhì)。反沖洗順序是先用空氣排污開始，排出夾帶酸洗廢液到緩沖罐中。介質(zhì)通過流動的空氣和水除去夾帶的固體。反洗廢水中可能含有少量的酸，并用酸洗線的漂洗水來進(jìn)行處理。
用于再生吸附樹脂的水，用一個類似于過濾進(jìn)料酸的多介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾。但這個過濾器不需要特殊的空氣吹凈或沖刷。
酸吸附
酸的吸收在酸凈化系統(tǒng)（APU）撬裝設(shè)備中進(jìn)行。APU由吸附樹脂的”床”或者容器，工藝閥門和控制器組成。它是系統(tǒng)的**。圖3是用于回收硫酸的酸純化系統(tǒng)的照片。
樹脂床是一個高30- 60厘米（12" - 24"）的圓柱形容器。床體的直徑取決于于進(jìn)料的流量，通常在15- 180厘米（6 '-72“）之間變化。
APU以一個非常簡單的兩步循環(huán)模式工作。循環(huán)的第一步是上沖程，過濾后的酸通過泵流過樹脂床，游離酸被樹脂粒吸附。溶解的金屬則暢通無阻的流出樹脂床。這一步一直持續(xù)到樹脂床吸附酸飽和。
通過本系統(tǒng)的副產(chǎn)物溶液將包含溶解金屬和少量溶解酸。在某些情況下，副產(chǎn)物可能含有可收回的化學(xué)物質(zhì)，但是，在大多數(shù)情況下，它必須被中和和處理后排放。應(yīng)該檢查工廠廢水處理系統(tǒng)的適用性以確保中和池和過濾器有足夠的處理能力。
樹脂床吸附完酸后，循環(huán)的第二步是“下沖程”，過濾后的水通過泵從上向下流經(jīng)樹脂床。按照適合循環(huán)到酸洗槽的酸的濃度，用水把酸從樹脂上脫附下來。這個步驟一直持續(xù)到床已經(jīng)完全再生。
在每一個步驟的開始，產(chǎn)生的空白液可以循環(huán)使用。在上沖程步驟中，空白液實際上只是上一個周期中留在樹脂床中的水。在下沖程過程中，空白液是和純酸混合的進(jìn)料酸，或返回到進(jìn)料罐中。
本裝置的操作是由耦合了一個流量計的可編程序控制器來管理的。值得一提的是，在所有應(yīng)用中，酸被泵向上穿過床和水被泵向下通過床。這利用了兩種溶液的密度差，以保持酸和水之間形成穩(wěn)定的界面，通過樹脂床接近活塞流。以使溶液混雜和稀釋的較小化。
不銹鋼酸洗（混酸）
大多數(shù)級別的不銹鋼用硝酸和氫氟酸的混合物來去除表面層垢。通常，這些酸液的配方是根據(jù)要處理的合金，加入10-15%的硝酸（重量）和1-4%氫氟酸（重量）。酸洗溫度保持在55- 65℃。在酸洗過程中，鐵鉻鎳被溶解在酸液中。必須定期添加濃硝酸和氫氟酸以保持游離酸的水平，然而，當(dāng)溶液中金屬含量**過5 - 6％w/w時，金屬鹽開始結(jié)晶并從溶液中析出，此時該酸洗液必須更換。通常情況下，必須用手工作業(yè)來從酸洗槽中去除這些沉積物。
通過APU系統(tǒng)，總?cè)芙饨饘贊舛瓤蛇B續(xù)地保持在2-4％w / w的范圍內(nèi)。這使得溶液能夠無限期使用。如下表1所示為混酸中使用
APU系統(tǒng)服務(wù)的結(jié)果。









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