氯化亚铁蒸发及结晶设计

                        安小刚

  钢管螺丝螺母或者其他钢铁件加工企业及电镀行业用来清除钢材表面氧化铁皮一般使用盐酸，而盐酸又以其酸洗速度快、钢材表面质量好等特点得到了更广泛的应用。但盐酸酸洗产生的含5~10%左右的游离酸及110~150g/l的氯化亚铁混合废液，如果直接排放必将对环境造成严重污染。

酸洗废水处理工艺

目前处理该废液的工艺有稀盐酸精馏及氯化亚铁分别回收工艺。

   盐酸精馏及氯化亚铁原理简述：根据氯化氢挥发度和水的特性，以及氯化亚铁在盐酸溶液中溶解度的规律，采用蒸汽间接加热、二级蒸发浓缩的工艺，蒸发产生的气体经精馏塔分离后成为浓盐酸和水，浓盐酸重新进行酸洗使用，浓缩后的氯化亚铁晶浆排出，冷却降温使得氯化亚铁以晶体的形式析出，不需要离心分离就可以得到氯化亚铁晶体。

本技术的先进之处，利用稀盐酸精馏提浓的性质得到浓盐酸，完成整体酸洗过程的水平衡。而以往的蒸发工艺，稀盐酸用于和浓盐酸配料，但是稀盐酸总体过量，这就造成极大的矛盾，基本只能靠偷排部分稀盐酸来解决问题， 对环保来说这是非常遗憾的一件事。

氯化亚铁的性质：

    氯化亚铁，化学式FeCl2。呈绿至黄色。可溶于水、乙醇和甲醇。有四水物FeCl2·4H2O，为透明蓝绿色单斜结晶。密度1.93克/厘米3。易潮解。溶于水、乙醇、乙酸，微溶于丙酮，不溶于乙醚。于空气中会有部分氧化变为草绿色。在空气中逐渐氧化成氯化铁。无水氯化亚铁为黄绿色吸湿性晶体，溶于水后形成浅绿色溶液。四水盐。加热至36.5℃时变为二水盐。

氯化亚铁的性状：
　　灰绿色或蓝绿色单斜结晶或结晶性粉末。易吸湿。在空气中易被氧化成碱式氯化高铁，约在105～115℃时失去2分子结晶水。溶于水和乙醇，微溶于丙酮不溶于乙醚相对密度1.93。熔点74℃(无水)。有刺激性。

氯化亚铁的物理性质：
　　FeCl2·4H2O 为蓝绿色单斜结晶。密度.93g/cm3。易潮解。溶于水、乙醇乙酸微溶于丙酮不溶于乙醚在空气中逐渐氧化成碱式氯化高铁。无水氯化亚铁为黄绿色吸湿性晶体溶于水后形成浅绿色溶液。

无水氯化亚铁为黄绿色吸湿性晶体，密度3.16g/cm3(25℃)。熔点670～674℃。
氯化亚铁的化学性质：
　　1.水溶液可被空气氧化　　 2FeCl2(aq)+Cl2(g)=2FeCl3

　　2.与碱反应 　　FeCl2(aq)+2NaOH(aq)=Fe(OH)2(s)+2NaCl(aq)

　　所生成的Fe(OH)2置于潮湿空气被氧化

 　　4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3

氯化亚铁的制法：
　　在具有一定浓度的盐酸溶液中，逐渐加入一定量的铁屑进行反应。 　　

方程式：2HCl+Fe==FeCl2+H2↑ 　

　经蒸发浓缩，冷却结晶，离心过滤，最后干燥制得。

氯化亚铁蒸发器

含氯化亚铁的盐酸溶液的浓缩：

来源：酸洗钢板等

 原料4000kg/h

FeCl2含量20%，HCl含量15%，考虑盐酸的回收利用，优化采用逆流2效蒸发。

问题一：3效蒸发是否更加合理？

答：2效蒸发已经回收了稀盐酸和氯化亚铁，非常有价值了。3效蒸发带来的节能从整体效益来讲已经没有意义固不建议采用。

   流程：溶液首先进一效冷凝水预热器，再从二效蒸发器排出进入到一效蒸发器出料,浓缩后的溶液再从一效蒸发器排出进入到冷却结晶器，晶浆离心甩干后,清母液可返回蒸发器。蒸发出的高温冷凝水预热原料或返回前段工序。本套蒸发器每小时蒸汽消耗为0.6吨蒸气/吨水。热源为饱和蒸汽，采用从锅炉来的0.4～0.6Mpa的生蒸汽进入蒸发器加热室壳程，冷凝后的冷凝水预热原液后回锅炉.从末效蒸发器蒸出的二次蒸汽进入盐酸冷凝回收器冷凝回收，不凝气由真空泵排出。

各效温度分配：生蒸汽压力：0.5MPa，末效真空度：-0.09MPa。

原料液预热器
一效冷凝水温度140℃，水质洁净，有较大利用价值,一效冷凝水预热器选20m2。

氯化亚铁蒸发系统的真空装置
　　　维持真空操作可以使蒸发温度降低，进一步提高生产强度降低溶液对材质的腐蚀环境。
多效蒸发系统为维持其蒸发室压强逐效降低，保持必要的温差，其末效必须与真空装置相联。真空装置性能的好坏，对整个蒸发系统的总温差影响极大。

氯化亚铁结晶器：

采用DTB结晶器或者OSLO结晶器都可以。

考虑一般性的造价问题可以选用6立方米搪瓷釜2台就可以。

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专业设计整套稀盐酸精馏及氯化亚铁蒸发器。