Спосіб переробки відпрацьованих сірчанокислотних травильних розчинів

Корисна модель відноситься до області хімічної технології переробки відпрацьованих сірчанокислотних травильних розчинів і може бути використана у металургійній, машинобудівній, хімічній промисловості. Відомий вакуум-кристалізаційний спосіб регенерації відпрацьованих сірчанокислотних травильних розчинів шляхом упарювання розчину у вакуум-кристалізаційних агрегатах з додаванням концентрованої сірчаної кислоти у другий випарний агрегат, охолодження розчину, виділення в якості продукту гептагідриту сульфату заліза (II) і повертання маточного розчину у травильну ванну. Для створення вакууму і досягнення температури 10°С, при якій відбувається кристалізація залізного купоросу використовують парострумні ежектори [Паперный С.Е. Вакуумкриcталлизационные купоросные установки. - М.: Металлургия, 1967 - 89с.]. Недоліком відомого способу є використання концентрованої сірчаної кислоти, а також те, що вакуум створюється у апаратах за допомогою парострумних ежекторів. Це потребує додаткових матеріальних і енергетичних витрат. Найбільш близьким аналогом до способу, що заявляється є спосіб концентрування водних розчинів солей, що включає нагрів розчинів і випарювання з нього води під вакуумом, який створюють прискоренням потоку води і сконденсованої пари, конденсацію пари і отримання концентрованого кубового залишку, при цьому пару конденсують потоком води і сконденсованої пари з підвищенням тиску в ньому до атмосферного, а нагрів розчину здійснюють непрямим теплообміном з нагрітим потоком води і сконденсованої пари. [Патент РФ №2143145, G21F9/00, B63J1/00, 1999]. Недоліком вказаного способу є значні енергетичні витрати на нагрівання розчину та випаровування води з розчину. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу переробки відпрацьованих сірчанокислотних травильних розчинів шляхом створення вакууму за допомогою вакуумного насосу та підвищення тиску інертних газів, за рахунок чого вони підігріваються та додатково нагрівають травильний розчин, а також використання інертних газів для барботування травильного розчину, за рахунок чого досягається висока ступінь випаровування води при менших температурах, що призводить до зниження енергетичних витрат. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки відпрацьованих сірчанокислотних травильних розчинів, що включає нагрів розчину та випарювання з нього води під вакуумом, конденсацію пари потоком води, та отримання концентрованого кубового залишку, відпрацьований сірчанокислотний травильний розчин додатково нагрівають шляхом підвищення тиску інертних газів, які накопичуються при його випарюванні, та одночасно барботують ними, а вакуум створюють за допомогою вакуумного насосу. Створення вакууму вакуум-насосом призводить до кипіння та випарювання відпрацьованого сірчанокислотного травильного розчину при низькій температурі, що зменшує енерговитрати. Додатковий нагрів відпрацьованого сірчанокислотного травильного розчину нагрітими інертними газами, які циркулюють у системі, прискорює процес випаровування та зменшує енерговитрати. При барботуванні травильного розчину відбувається його перемішування, внаслідок чого прискорюється процес випарювання води з відпрацьованого сірчанокислотного травильного розчину. Спосіб, що заявляється пояснюється схемою переробки відпрацьованих сірчанокислотних травильних розчинів на Фіг. Схема включає випарник-кристалізатор 1 з відпрацьованим сірчанокислотним травильним розчином, в якому знаходиться барботажна трубка 2. Випарник-кристалізатор 1 з'єднаний трубопроводом з водяним холодильником-конденсатором 3, який з'єднаний з вакуум-насосом 4. Крім того, схема містить теплообмінник 5, всередині якого розташований змійовик 6. Змійовик 6 з'єднаний з підігрівачем 7 та барботажною трубкою 2. Також схема містить вакуумметр 8 та манометр 9. Крім того, вихід з випарника-кристалізатора 1 з'єднано з нутчфільтром 10. Нутч-фільтр 10 з'єднано трубопроводом зі збірником кубового залишку 11. Схема містить регулюючі вентилі 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20. Спосіб здійснюється таким чином. За даною схемою відпрацьований сірчанокислотний травильний розчин із травильних ванн надходить до випарника-кристалізатора 1. Температура 70°С відпрацьованого сірчанокислотного травильного розчину підтримується інертними газами, які підігріваються підігрівачем 7. У випарнику-кристалізаторі 1 відбувається випаровування розчину, який кипить при низьких температурах завдяки вакууму. Вакуум у системі створюється за допомогою вакуум-насосу 4 та регулюється вентилями 14, 15, 16. Пари води та інертні гази, що накопичуються при випарюванні розчину надходять у міжтрубний простір водяного холодильника-конденсатора 3, де охолоджуються водою. Отриманий конденсат надходить у збірник конденсату (не показаний), а інертні гази і пари води через вакуум-насос 4 направляються у нижню частину теплообмінника 5. У міжтрубному просторі теплообмінника 5 конденсується решта парів води. При цьому тепло конденсації передається інертним газам, що піднімаються по міжтрубному простору у верхню частину теплообмінника 5, і потрапляють у змійовик 6, який розташований всередині теплообмінника 5. За рахунок цього відбувається економія тепла та електроенергії. Вентилем 16 створюється перепад тиску, а також регулюється лінійна швидкість інертних газів. Таким чином, підвищується тиск інертних газів, за рахунок чого вони додатково підігріваються. Підігріті інертні гази виходять із змійовика 6 та повертаються до випарника-кристалізатора 1, де продувають травильний розчин за допомогою барботажної трубки 2. Таким чином відбувається циркуляція інертних газів. Після випаровування необхідної кількості води сконцентрований відпрацьований сірчанокислотний травильний розчин із випарникакристалізатора 1 перекачується вакуум-насосом 4 у нутч-фільтр 10. Отриманий кристалічний сульфат заліза вивантажується з нутч-фільтра 10, а кубовий залишок потрапляє до збірника кубового залишку 11. Запропонований спосіб переробки відпрацьованих сірчанокислотних травильних розчинів успішно випробувано на пілотній моделі. При цьому є можливість з відпрацьованого сірчанокислотного травильного розчину вилучити кристалічного сульфату заліза до 100%.