CN102210964A - 气相二氧化硅尾气处理工艺及处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气相二氧化硅尾气处理工艺及处理系统，所述气相二氧化硅尾气处理工艺，包括如下顺序步骤：将混合尾气进入除尘洗涤塔，采用稀盐酸充分洗涤除尘，再进入组合吸收塔中吸收氯化氢，再进入碱洗塔；稀盐酸加热后进入解吸塔进行解析，氯化氢气体送到硫酸干燥装置干燥脱水，最后除雾后得到高纯氯化氢气体。所述气相二氧化硅尾气处理系统包括除尘洗涤塔、氯化氢组合吸收塔、碱洗塔、浓酸解析塔、氯化氢干燥塔、浓酸贮槽和稀酸贮槽。本发明的气相二氧化硅的尾气处理工艺及装置具有如下有益效果：尾气洗涤制酸系统不堵塞，副产盐酸浓度≥31％，氯化氢回收率及纯度高，装置可以多工况工作，装置操作弹性大，单套装置处理能力大。

Description

气相二氧化硅尾气处理工艺及处理系统

技术领域

本发明涉及一种气相二氧化硅尾气处理工艺及处理系统，属于环保领域。

背景技术

目前国内气相二氧化硅企业，对其尾气的处理一般是采用文丘里除尘器洗涤后，用两级或三级填料塔用工业一次水吸收尾气中的氯化氢，制成约26wt％左右的副产盐酸，脱氯化氢尾气进入碱洗塔除去氯气后达标排放。

由于气相二氧化硅生产过程中产生的尾气是含有较大量的氯化氢、氯气和少量的硅微粉的混合气，具有腐蚀性强，易堵塞的特点。硅微粉的高触变性导致尾气处理设备易堵塞，检修周期短。同时吸收系统负压操作吸收推动力小，用两级或三级填料塔用工业一次水吸收尾气中的氯化氢，制成的副产盐酸浓度低；排放量大，经济效益不佳。综上所述老工艺的处理装置存在如下不足：

1、设备易堵塞，检修周期短。

2、副产盐酸量大，浓度低(26％左右)，大量氯化氢资源得不到有效利用，经济效益差。

3、单套装置处理能力小，操作弹性小。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的缺陷和不足，提供了一种设备不易堵塞、副产盐酸浓度高、并可副产高纯氯化氢的气相二氧化硅尾气处理工艺及系统。

本发明的技术方案是：一种气相二氧化硅尾气处理工艺，其包括如下顺序步骤：

(1)将含氯化氢、氯气和气相二氧化硅的混合尾气由顶部进入除尘洗涤塔，采用20～30wt％的稀盐酸充分洗涤除尘，气液顺流吸收，吸收部分氯化氢制成30wt％以上的稀盐酸送入浓酸贮槽；

(2)混合气再经冷却、除雾后进入由下部填料段和上部塔板段组成的组合吸收塔中，由上到下依次用工业一次水、20～23wt％稀盐酸、30～31wt％稀盐酸吸收混合气中的氯化氢，气液逆流吸收99％以上的氯化氢，得到31wt％以上的稀盐酸送入浓酸贮槽；

(3)脱除氯化氢的尾气再进入碱洗塔，吸收混合气中所含的微量氯化氢和氯气，塔底得到6～10％的成品次氯酸钠溶液，尾气脱酸脱氯达标后送出装置排放；

(4)浓酸贮槽中的稀盐酸加热后进入解吸塔进行解析，塔顶得到含饱和水的氯化氢气体，塔底得到恒沸酸，含饱和水的氯化氢气体再经过冷凝器冷却和除雾器后得到纯度99.5％以上的氯化氢气体，恒沸酸冷却后返回步骤(1)的洗涤塔循环吸收混合尾气中的氯化氢气体；

(5)氯化氢气体经由管道送到硫酸干燥装置干燥脱水，最后除雾后得到高纯氯化氢气体。

本发明所称的“稀酸”是指质量浓度在20～25％的稀盐酸，所称的“浓酸”是指质量浓度在29％以上的稀盐酸。

优选地，步骤(1)中，除尘洗涤塔由上而下分为喷淋洗涤段、填料吸收洗涤段和贮液段，在喷淋洗涤段中采用工业一次水和20～25wt％的稀盐酸吸收，在填料吸收洗涤段采用29wt％以上的稀盐酸吸收，贮液段底部设有浓酸出口与浓酸贮槽连通。

优选地，步骤(4)中，浓酸贮槽中的稀盐酸经过双效浓酸换热器进行加热，再与来自再沸器的高温氯化氢和水蒸气在解析塔内逆流传热传质。

优选地，步骤(1)除尘洗涤塔上半段采用玻璃纤维增强的酚醛树酯为基材的塔壁，除尘洗涤塔下半段采用玻璃纤维增强的乙烯基树酯为基材的塔壁。在塔壁材料的选择上，考虑气相二氧化硅尾气温度高，气相中有氯化氢是强酸性介质，氯气是强氧化性介质，二者均是强腐蚀性介质，所以除尘洗涤塔上部进气高温段采用了耐高温、耐酸性能好的塔壁，在除尘洗涤塔下半段采用耐氧化性能好的塔壁，这样从材料上保证该塔可以长期温度运行。

一种气相二氧化硅尾气处理系统，所述的尾气处理系统包括除尘洗涤塔、氯化氢组合吸收塔、碱洗塔、浓酸解析塔、氯化氢干燥塔、浓酸贮槽和稀酸贮槽；所述的除尘洗涤塔顶部设有尾气入口，下部设有浓酸出口和混合气出口，浓酸出口连接至浓酸贮槽，所述的混合气出口连接至氯化氢组合吸收塔下部的气体入口，氯化氢组合吸收塔顶部的气体出口连接至碱洗塔下部的气体入口；所述的除尘洗涤塔和氯化氢组合吸收塔中分别设有一个以上的稀酸分布器，稀酸分布器连接至稀酸贮槽，稀酸贮槽还连接浓酸解析塔底部的稀酸出口；所述的浓酸贮槽连接浓酸解析塔顶部的浓酸入口，浓酸解析塔顶部的气体出口连接氯化氢干燥塔下部的气体入口。

优选地，所述的除尘洗涤塔内由上而下分为喷淋洗涤段、填料吸收洗涤段和贮液段，喷淋洗涤段中设置有工业一次水喷嘴和稀酸喷嘴，稀酸喷嘴连接至稀酸贮槽；填料吸收洗涤段纵向设有二个以上的格栅填料，格栅填料上方分别设有浓酸分布器；所述的贮液段底部设有浓酸出口，浓酸出口经过浓酸冷却器连接浓酸分布器，贮液段与填料吸收洗涤段之间的塔体侧部设有混合气出口。

优选地，所述的氯化氢组合吸收塔由下部填料段和上部塔板段组成，组合吸收塔顶部设有气体出口，下部设有气体入口，该气体入口连接除尘洗涤塔下部的混合气出口，底部设有浓酸出口，该浓酸出口连接至浓酸贮槽；塔板段自上而下依次设有工业一次水入口和稀酸入口，填料段上方设有浓酸入口，稀酸入口连接至稀酸贮槽，浓酸出口经浓酸冷却器连接浓酸入口；

所述的碱洗塔顶部设有气体出口，下部设有气体入口，该气体入口连接氯化氢组合吸收塔顶部的气体出口，碱洗塔内设有吸收填料，吸收填料上方设有碱液分布器，吸收填料下方设有碱液收集器，碱液分布器和碱液收集器分别连接至碱液循环槽，碱液分布器与碱液循环槽之间设有碱液冷却器。

优选地，所述的浓酸解析塔顶部设有浓酸入口和气体出口，底部设有稀酸出口，下部设有高温气入口，稀酸出口经盐酸再沸器连接高温气入口，该稀酸出口还通过双向换热器和稀酸冷却器连接至稀酸贮槽。

优选地，所述的氯化氢干燥塔包括一级干燥塔和二级干燥塔，一级干燥塔和二级干燥塔顶部分别设有气体出口，上部分别设有硫酸入口，下部分别设有气体入口，底部分别设有硫酸出口，硫酸出口经泵和硫酸冷却器连接至硫酸入口，二级干燥塔上部还设有硫酸补给口并连接至浓硫酸贮槽，一级干燥塔底部的硫酸出口还连接至废硫酸贮槽，一级干燥塔顶部的气体出口连接至二级干燥塔下部的气体入口，一级干燥塔下部与二级干燥塔下部经阀门连通，二级干燥塔的气体出口连接硫酸雾除雾器。

优选地，所述的浓酸解析塔顶部的气体出口依次经一级氯化氢冷却器、二级氯化氢冷却器、盐酸雾除雾器连接至一级干燥塔的气体入口。

本发明的气相二氧化硅的尾气处理工艺及装置与传统工艺及装置相比，具有如下有益效果：

1、尾气洗涤制酸系统不堵塞，副产盐酸浓度≥31％；

2、90％以上的氯化氢回收，回收氯化氢纯度≥99.5％；氯化氢含水≤50PPm；

3、装置可以多工况工作，可以只副产31％盐酸，亦可以90％以上回收氯化氢气体；或介于二者之间操作；

4、装置操作弹性大，可达30％～120％；

5、单套装置处理能力大，可以满足5000t/a气相二氧化硅尾气处理的要求。

附图说明

图1为本发明尾气处理系统中除尘洗涤塔装置的结构示意图。

图2为本发明尾气处理系统中组合吸收塔装置的结构示意图。

图3为本发明尾气处理系统中碱洗塔装置的结构示意图。

图4为本发明尾气处理系统中浓酸解析塔装置的结构示意图。

图5为本发明尾气处理系统中氯化氢干燥塔装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

如图1-5所示，一种气相二氧化硅尾气处理系统，包括除尘洗涤塔1、氯化氢组合吸收塔2、碱洗塔3、浓酸解析塔4、氯化氢干燥塔、浓酸贮槽5和稀酸贮槽6；

参见图1，所述的除尘洗涤塔内由上而下分为喷淋洗涤段7、填料吸收洗涤段8和贮液段32，喷淋洗涤段7中设置有工业一次水喷嘴和稀酸喷嘴，稀酸喷嘴连接至稀酸贮槽6；填料吸收洗涤段8纵向设有二个以上的格栅填料9，格栅填料9上方分别设有浓酸分布器；所述的贮液段32底部设有浓酸出口，浓酸出口连接至浓酸贮槽5，浓酸出口还经过浓酸冷却器10连接浓酸分布器。所述的贮液段32与填料吸收洗涤段8之间的除尘洗涤塔侧部设有混合气出口，所述的除尘洗涤塔顶部设有尾气入口。

参见图2，所述的氯化氢组合吸收塔2由下部填料段11和上部塔板段12组成，组合吸收塔2顶部设有气体出口，下部设有气体入口，该气体入口经除雾器13连接除尘洗涤塔侧部的混合气出口，底部设有浓酸出口，该浓酸出口连接至浓酸贮槽5；塔板段12自上而下依次设有工业一次水入口和稀酸入口，填料段上方设有浓酸入口，稀酸入口连接至稀酸贮槽6，浓酸出口经浓酸冷却器14连接浓酸入口。

参见图3，所述的碱洗塔3顶部设有气体出口，下部设有气体入口，该气体入口连接氯化氢组合吸收塔2顶部的气体出口，碱洗塔3内设有吸收填料15，吸收填料15上方设有碱液分布器16，吸收填料下方设有碱液收集器17，碱液分布器和碱液收集器分别连接至碱液循环槽18，碱液分布器16与碱液循环槽18之间设有碱液冷却器19。

参见图4，所述的浓酸解析塔4顶部设有浓酸入口和气体出口，底部设有稀酸出口，下部设有高温气入口，稀酸出口经盐酸再沸器20连接高温气入口，该稀酸出口还通过双向换热器21和稀酸冷却器22连接至稀酸贮槽6。

参见图5，所述的氯化氢干燥塔包括一级干燥塔23和二级干燥塔24，一级干燥塔23和二级干燥塔24顶部分别设有气体出口，上部分别设有硫酸入口，下部分别设有气体入口，底部分别设有硫酸出口，硫酸出口经泵和硫酸冷却器25连接至硫酸入口，二级干燥塔24上部还设有硫酸补给口并连接至浓硫酸贮槽26，一级干燥塔底部的硫酸出口还连接至废硫酸贮槽27，一级干燥塔顶部的气体出口连接至二级干燥塔下部的气体入口，一级干燥塔下部与二级干燥塔下部经阀门连通，二级干燥塔的气体出口连接硫酸雾除雾器28。

所述的浓酸解析塔4顶部的气体出口依次经一级氯化氢冷却器29、二级氯化氢冷却器30、盐酸雾除雾器31连接至一级干燥塔23的气体入口。

本发明的气相二氧化硅尾气处理系统工作时，其处理工艺包括：

(1)将含氯化氢15～20％、氯气和少量气相二氧化硅的混合尾气先进入除尘洗涤塔1，在喷淋洗涤段7中采用工业一次水和20～25wt％的稀盐酸吸收，在填料吸收洗涤段8采用29wt％以上的稀盐酸吸收，气液顺流吸收，吸收尾气中的部分氯化氢制成30wt％以上的稀盐酸由浓酸出口送入浓酸贮槽5；

(2)经过冷却，约50℃混合气除雾后进入由下部填料段和上部塔板段组成的组合吸收塔2中，由上到下依次用工业一次水、20～23wt％稀盐酸、30～31wt％稀盐酸吸收混合气中的氯化氢，气液逆流吸收99％以上的氯化氢，得到31wt％以上的稀盐酸送入浓酸贮槽；

(3)脱除氯化氢的尾气再进入碱洗塔3，吸收混合气中所含的微量氯化氢和氯气，塔底得到6～10％的成品次氯酸钠溶液，尾气脱酸脱氯达标后送出装置排放；

(4)浓酸贮槽5中的稀盐酸经过双向换热器21加热后，进入解吸塔4进行解析，再与来自再沸器20的高温氯化氢和水蒸气在解析塔4内逆流传热传质，塔顶得到含饱和水的氯化氢气体，塔底得到恒沸酸；含饱和水的氯化氢气体再经过一级氯化氢冷凝器29、二级氯化氢冷却器30冷却，经盐酸雾除雾器31后得到纯度99.5％以上的氯化氢气体；恒沸酸经双向换热器21和稀酸冷却器22冷却后进入稀酸贮槽6，可返回步骤(1)的除尘洗涤塔循环吸收混合尾气中的氯化氢气体。

(5)氯化氢气体经由管道送到一级干燥塔23、二级干燥塔24进行硫酸干燥，氯化氢气体与塔顶逆流而下的浓硫酸在塔中充分接触，吸收气体中的水蒸汽，最后通过硫酸雾除雾器28除雾后得到高纯氯化氢气体，压缩机加压后送出系统，进入下道工序。

以上描述了本发明气相二氧化硅尾气处理系统的结构及尾气处理工艺，本领域技术人员应该明白各装置中流体的流向，在此基础上，可以考虑在两个相互连接的装置/塔/入口/出口间设置泵以促进流体的流动，或者为了方便开启/关闭流体的流动，可以在两个相互连接的装置/塔/入口/出口间设置阀门，这没有改变本专利的实质，仍然处于本专利的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种气相二氧化硅尾气处理工艺，其特征在于：其包括如下顺序步骤：

(1)将含氯化氢、氯气和气相二氧化硅的混合尾气由顶部进入除尘洗涤塔，采用20～30wt％的稀盐酸充分洗涤除尘，气液顺流吸收，吸收部分氯化氢制成30wt％以上的稀盐酸送入浓酸贮槽；

(2)混合气再经冷却、除雾后进入由下部填料段和上部塔板段组成的组合吸收塔中，由上到下依次用工业一次水、20～23wt％稀盐酸、30～31wt％稀盐酸吸收混合气中的氯化氢，气液逆流吸收99％以上的氯化氢，得到31wt％以上的稀盐酸送入浓酸贮槽；

(3)脱除氯化氢的尾气再进入碱洗塔，吸收混合气中所含的微量氯化氢和氯气，塔底得到6～10％的成品次氯酸钠溶液，尾气脱酸脱氯达标后送出装置排放；

(4)浓酸贮槽中的盐酸加热后进入解吸塔进行解析，塔顶得到含饱和水的氯化氢气体，塔底得到恒沸酸，含饱和水的氯化氢气体再经过冷凝器冷却和除雾器后得到纯度99.5％以上的氯化氢气体，恒沸酸冷却后返回步骤(1)的洗涤塔循环吸收混合尾气中的氯化氢气体；

(5)氯化氢气体经由管道送到硫酸干燥装置干燥脱水，最后除雾后得到高纯氯化氢气体。

2.根据权利要求1所述的气相二氧化硅尾气处理工艺，其特征在于：步骤(1)中，除尘洗涤塔由上而下分为喷淋洗涤段、填料吸收洗涤段和贮液段，在喷淋洗涤段中采用工业一次水和20～25wt％的稀盐酸吸收，在填料吸收洗涤段采用29wt％以上的稀盐酸吸收，贮液段底部设有浓酸出口与浓酸贮槽连通。

3.根据权利要求1所述的气相二氧化硅尾气处理工艺，其特征在于：步骤(4)中，浓酸贮槽中的稀盐酸经过双效浓酸换热器进行加热，再与来自再沸器的高温氯化氢和水蒸气在解析塔内逆流传热传质。

4.根据权利要求1所述的气相二氧化硅尾气处理工艺，其特征在于：步骤(1)除尘洗涤塔上半段采用玻璃纤维增强的酚醛树酯为基材的塔壁，除尘洗涤塔下半段采用玻璃纤维增强的乙烯基树酯为基材的塔壁。

5.一种气相二氧化硅尾气处理系统，其特征在于：所述的尾气处理系统包括除尘洗涤塔、氯化氢组合吸收塔、碱洗塔、浓酸解析塔、氯化氢干燥塔、浓酸贮槽和稀酸贮槽；所述的除尘洗涤塔顶部设有尾气入口，下部设有浓酸出口和混合气出口，浓酸出口连接至浓酸贮槽，所述的混合气出口连接至氯化氢组合吸收塔下部的气体入口，氯化氢组合吸收塔顶部的气体出口连接至碱洗塔下部的气体入口；所述的除尘洗涤塔和氯化氢组合吸收塔中分别设有一个以上的稀酸分布器，稀酸分布器连接至稀酸贮槽，稀酸贮槽还连接浓酸解析塔底部的稀酸出口；所述的浓酸贮槽连接浓酸解析塔顶部的浓酸入口，浓酸解析塔顶部的气体出口连接氯化氢干燥塔下部的气体入口。

6.根据权利要求5所述的气相二氧化硅尾气处理系统，其特征在于：所述的除尘洗涤塔内由上而下分为喷淋洗涤段、填料吸收洗涤段和贮液段，喷淋洗涤段中设置有工业一次水喷嘴和稀酸喷嘴，稀酸喷嘴连接至稀酸贮槽；填料吸收洗涤段纵向设有二个以上的格栅填料，格栅填料上方分别设有浓酸分布器；所述的贮液段底部设有浓酸出口，浓酸出口经过浓酸冷却器连接浓酸分布器，贮液段与填料吸收洗涤段之间的塔体侧部设有混合气出口。

7.根据权利要求5所述的气相二氧化硅尾气处理系统，其特征在于：所述的氯化氢组合吸收塔由下部填料段和上部塔板段组成，组合吸收塔顶部设有气体出口，下部设有气体入口，该气体入口经除雾器连接除尘洗涤塔侧部的混合气出口，底部设有浓酸出口，该浓酸出口连接至浓酸贮槽；塔板段自上而下依次设有工业一次水入口和稀酸入口，填料段上方设有浓酸入口，稀酸入口连接至稀酸贮槽，浓酸出口经浓酸冷却器连接浓酸入口；

所述的碱洗塔顶部设有气体出口，下部设有气体入口，该气体入口连接氯化氢组合吸收塔顶部的气体出口，碱洗塔内设有吸收填料，吸收填料上方设有碱液分布器，吸收填料下方设有碱液收集器，碱液分布器和碱液收集器分别连接至碱液循环槽，碱液分布器与碱液循环槽之间设有碱液冷却器。

8.根据权利要求5所述的气相二氧化硅尾气处理系统，其特征在于：所述的浓酸解析塔顶部设有浓酸入口和气体出口，底部设有稀酸出口，下部设有高温气入口，稀酸出口经盐酸再沸器连接高温气入口，该稀酸出口还通过双向换热器和稀酸冷却器连接至稀酸贮槽。

9.根据权利要求5所述的气相二氧化硅尾气处理系统，其特征在于：所述的氯化氢干燥塔包括一级干燥塔和二级干燥塔，一级干燥塔和二级干燥塔顶部分别设有气体出口，上部分别设有硫酸入口，下部分别设有气体入口，底部分别设有硫酸出口，硫酸出口经泵和硫酸冷却器连接至硫酸入口，二级干燥塔上部还设有硫酸补给口并连接至浓硫酸贮槽，一级干燥塔底部的硫酸出口还连接至废硫酸贮槽，一级干燥塔顶部的气体出口连接至二级干燥塔下部的气体入口，一级干燥塔下部与二级干燥塔下部经阀门连通，二级干燥塔的气体出口连接硫酸雾除雾器。

10.根据权利要求9所述的气相二氧化硅尾气处理系统，其特征在于：所述的浓酸解析塔顶部的气体出口依次经一级氯化氢冷却器、二级氯化氢冷却器、盐酸雾除雾器连接至一级干燥塔的气体入口。

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