CN103100295B - 一种酸性气体的处理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸性气体的处理方法，用于工业生产中酸性气体的处理，包括：将废气首先通入到淋洗部分进行淋洗，形成酸性溶液；在中和池中中和排入其中的酸性溶液；将从中和池排出的废水悬浮液在沉淀池中沉淀；用压滤装置将沉淀池中的沉淀物进行压滤，进行固液分离；将压滤过程中产生的饱和盐溶液和少部分沉淀池中的上层清液在碱液配置池中配置成碱液，并送回至中和池用于中和反应，同时本发明还公开了实现上述方法的系统，包括气体淋洗部分、中和部分、沉淀部分、压滤部分、碱液配置部分。此系统由于利用饱和盐溶液进行碱液配置，并用于中和反应，因此省去了现有技术中的蒸发装置，降低了能耗，同时实现了水的循环利用。

Description

一种酸性气体的处理方法及其系统

技术领域

本发明涉及化工生产中的三废处理领域，尤其涉及一种酸性气体的处理方法以及实现该方法所利用的系统。

背景技术

随着化学工业的迅速发展和人类社会的快速进步，人们对化工产品需求的多元化与日趋恶劣的环境污染之间的矛盾越来越尖锐。酸性废气和废水的排放将引起极大的环境问题，酸性气体可对人体的呼吸系统以及人体的皮肤造成强烈刺激，诱发呼吸系统和皮肤疾病；同时酸性气体会对各种建筑物和金属物体造成腐蚀，造成经济上的损失，由酸性废气排入到空中形成酸雨对农作物和建筑本身也会造成巨大破坏。酸性废水的排放会严重污染土壤以及水资源，造成土壤酸化，植被死亡，排入河流的酸性废水会造成对水生生物的生存威胁。氯硅烷对眼睛及上呼吸道有强烈刺激作用，高浓度可引起角膜混浊，呼吸道炎症，甚至肺水肿，皮肤接触后可引起组织坏死。

现有技术对酸性废气采用的主要处理办法是让废液首先通入到淋洗装置用水吸收，然后用碱液与吸收废气后的酸性溶液进行中和，进而通过压滤的方法将固体滤出，最后用多效蒸发系统将饱和盐水进行蒸发，将蒸发后所得的液体再送入到淋洗装置进行废气的吸收。之所以进行饱和盐水的蒸发主要是因为当水中的盐达到饱和之后，饱和盐溶液对氯硅烷废气的吸收作用会降低，不太适合循环使用吸收废气，又因为氯离子超标不能直接排放，所以都会采用蒸发装置将含氯化合物蒸发出来。但是蒸发系统的运行需要耗费大量的能量，使处理成本大大上升，一次性投入的成本较高，以至于造成目前污水处理成本居高不下的局面。

由此看来，如何能够降低单位能耗，使生产成本降低，并且可以使经过处理后的废水能够循环利用达到清洁生产的要求，是本领域人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种酸性气体的处理方法及其系统，以能够降低单位能耗，使生产陈本降低，并且可以使经过处理后的废水能够循环利用达到清洁生产的要求。

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种酸性气体处理的方法，包括步骤：

1)气体淋洗：将酸性气体通入到淋洗装置进行气体淋洗，形成酸性溶液；

2)溶液中和：将所述酸性溶液与碱性溶液进行中和，形成悬浮液体；

3)过滤处理：将经过液体沉降后得到的沉降物输送到过滤部分进行过滤处理；

4)碱液配置：将过滤后产生的饱和盐溶液配制成碱液并用于步骤2)中的溶液中和。

优选的，所述步骤2)中的碱性溶液为NaOH溶液。

优选的，所述步骤2)具体为：将所述酸性溶液和化工生产本身所产生的酸性废液与碱性溶液进行中和，形成悬浮液体。

优选的，所述步骤3)中的过滤处理具体是压滤。

优选的，所述步骤2)和3)之间还包括：悬浮液体沉淀，将由步骤2)所形成的悬浮液体通入沉淀池中进行沉淀。

优选的，所述步骤4)中的碱液配置具体为：将过滤后产生的饱和盐溶液和一部分沉淀池中的上层清液配置成碱液并用于步骤2)中的溶液中和。

为实现上述技术方案本发明还公开了实现上述方法的设备，包括：气体淋洗部分，用于对酸性气体的淋洗吸收形成酸性溶液，溶液中和部分，用于中和上述酸性溶液形成中性悬浮盐溶液，过滤部分，对悬浮盐溶液进行过滤，进行固液分离，其特征在于，还包括碱液配置部分，将过滤所产生的饱和盐溶液进行碱液配置并将配置的碱液回流至中和部分。

优选的，在中和部分和过滤部分还包括沉降部分，用于将从中和部分输出的悬浮溶液进行沉降。

优选的，上述过滤部分为压滤机。

优选的，气体淋洗部分还包括无害气体定点排放装置。

本发明在过虑部分之后采用碱液配置的方法，将饱和盐溶液配置成为碱性溶液用于中和池中与酸性溶液的中和反应。由于碱溶液在盐溶液中的溶解度随盐浓度的增高而上升，因此饱和盐溶液溶解碱溶液的能力增强，从而形成的碱溶液对酸性溶液的中和能力也得以提高，同时在中和池中，随着中和过程的进行碱溶液浓度下降，此时溶液中的盐也将随之析出。经过过滤后液体将进行下一循环。由此可以看出，与现有技术相比，本发明将原有蒸发装置替换为碱液配置装置，利用溶解性能通过浓度的变化将盐自然析出，省去了蒸发装置，降低了能源消耗，因此降低了生产成本。同时由于本发明中的水的一直在循环利用，减少了水的浪费和废水排放，达到了清洁生产的效果。

附图说明

图1为本发明所提供酸溶液的处理系统具体实施例一的示意图；

图2为本发明所提供酸溶液的处理系统具体实施例二的示意图；

图3为本发明所述酸溶液处理方法流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于酸性气体处理的方法，该方法可以显著降低工业生产中酸性气体的处理成本、实现水资源的循环利用，达到清洁生产的目的。本发明的另一核心是提供可以实现上述方法的系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本实施例以多晶硅生产过程中产生的废气为例对本发明进行具体阐述。

在多晶硅生产中，由冷氢化工序汽提塔、精馏和罐区不凝气，还原开停炉的置换气和各工序开停车阶段的吹扫置换气所形成的废气，富含BCl₃等轻沸杂质，其中主要包括N₂、H₂、HCl，以及大量的氯硅烷气体。

具体实施例一

请参照附图1和附图3，附图1为本发明所公开的酸性气体处理方法具体实施例一的流程图其中标号1-5分别为淋洗塔，中和池，沉淀池，压滤机，碱液配置池，附图3为本发明所公开的酸性气体处理方法的流程图，包括步骤：

S11：气体淋洗；

将多晶硅生产过程中产生的废气通入到淋洗塔中进行气体淋洗，淋洗塔中采用气体与液体逆流的方式运行以便使气体得到充分的吸收。在此阶段中，HCl被吸收入液相，氯硅烷组分与水发生反应，生成SiO₂和HCl，进入到废水系统。其中氯硅烷的反应方程式为：

SiHCl₃+3H₂O＝H2SiO₃+3HCl+H₂↑

SiHCl₃+(n+2)H₂O＝SiO₂·nH₂O+3HCl+H₂↑

SiCl₄+(n+2)H₂O＝SiO₂·nH₂O+4HCl

SiH₂Cl₂+3H₂O＝H₂SiO₃+2HCl+2H₂↑

SiH₂Cl₂+(n+2)H₂O＝SiO₂·nH₂O+2HCl+2H₂

由上述反应所产生的H₂和原来废气中本来携带的H₂以及N₂等在25米高处的定点排放装置进行定点排放。且淋洗塔中装有气体流量计用来统计进气量。

S12：溶液中和；

由管道将上一步骤中产生的酸性溶液输送到中和池中进行中和反应，其中中和池中的碱液为NaOH溶液，在中和池中发生的主要反应为：

HCl+NaOH＝H₂O+NaCl

H₂SiO₃+2NaOH＝Na₂SiO₃+2H₂O

通过统计的进气量以及化学反应方程式进行计算使通气量与对应的碱液刚好能实现中和，并且在中和的过程中使用搅拌机在中和池中进行曝气拌搅合，使酸溶液被调至中性。

S13：过滤处理；

在本实施例中，过滤处理之前还包括溶液沉降，使中和后的悬浮液体进入到沉降池中进行沉降，在沉降池中加入助凝剂，以利于沉降过程的进行。此沉降池一方面作为悬浮溶液的沉淀池，另一方面可作为从中和反应到过滤装置的缓冲池。经过沉淀池之后的上层清夜一部分回流至淋洗塔进行酸性气体的吸收，另一部分输送至碱液配置池进行碱液配置。沉淀到底部的SiO₂等经过管道和泵输送到压滤机进行压滤，得到固体和饱和NaCl溶液。

S14：碱液配置；

由于NaOH在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的增高而升高，因此，NaOH在NaCl溶液中具有较高的溶解度。因此将NaOH在过滤后得到的饱和NaCl盐溶液中进行溶解，同时通入一部分沉淀池中的上层清液进行碱液配置，从而制得碱溶液，并将碱溶液输送回中和池进行中和反应。

具体实施例二

本发明还包括另一种具体实施方式，请参照附图2和附图3，其中附图2为本实施例具体流程图，标号1-5分别为淋洗塔，中和池，沉淀池，压滤机，碱液配置池，附图3为本发明方法的流程图。包括步骤：

S11：气体淋洗；

将多晶硅生产过程中产生的废气通入到淋洗塔中进行气体淋洗，淋洗塔中采用气体与液体逆流的方式运行以便使气体得到充分的吸收。在此阶段中，HCl被吸收入液相，氯硅烷组分与水发生反应，生成SiO₂和HCl，进入到废水系统。其中氯硅烷的反应方程式为：

SiHCl₃+3H₂O＝H2SiO₃+3HCl+H₂↑

SiHCl₃+(n+2)H₂O＝SiO₂·nH₂O+3HCl+H₂↑

SiCl₄+(n+2)H₂O＝SiO₂·nH₂O+4HCl

SiH₂Cl₂+3H₂O＝H₂SiO₃+2HCl+2H₂↑

SiH₂Cl₂+(n+2)H₂O＝SiO₂·nH₂O+2HCl+2H₂

由上述反应所产生的H₂和原来废气中本来携带的H₂以及N₂等在25米高处的定点排放装置进行定点排放。且淋洗塔中装有气体流量计用来统计进气量。

S12：溶液中和；

在本实施例中，此过程中的酸性液体一部分来自于淋洗塔中经过气体淋洗后形成的酸性溶液，另一部分是化工生产中所产生的酸性废液直接排入中和池进行处理，经由管道将上一步骤中产生的酸性溶和生产中直接产生的酸性液体输送到中和池中进行中和反应，其中中和池中的碱液为NaOH溶液，在中和池中发生的主要反应为：

H⁺+OH^-＝H₂O

H₂SiO₃+2NaOH＝Na₂SiO₃+2H₂O

通过统计的进气量以及化学反应方程式进行计算使通气量与对应的碱液刚好能实现中和，并且在中和的过程中使用搅拌机在中和池中进行曝气拌搅合，使酸溶液被调至中性。

S13：过滤处理；

过滤处理之前还包括溶液沉降，使中和后的悬浮液体进入到沉降池中进行沉降，在沉降池中加入助凝剂，以利于沉降过程的进行。此沉降池一方面作为悬浮溶液的沉淀池，另一方面可作为从中和反应到过滤装置的缓冲池。经过沉淀池之后的上层清夜一部分回流至淋洗塔进行酸性气体的吸收，另一部分输送至碱液配置池进行碱液配置。沉淀到底部的SiO₂等经过管道和泵输送到压滤机进行压滤，得到固体和饱和NaCl溶液。

S14：碱液配置；

由于NaOH在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的增高而升高，因此，NaOH在NaCl溶液中具有较高的溶解度。因此将NaOH在过滤后得到的饱和NaCl盐溶液中进行溶解，同时通入一部分沉淀池中的上层清液进行碱液配置，从而制得碱溶液，并将碱溶液输送回中和池进行中和反应。

由以上方案可以看出，本发明有碱液配置池代替了现有技术中采用的蒸发装置，利用碱随盐溶液浓度的提高溶解度增大的化学特性将饱和盐水配置成碱液进行中和反应，随着碱溶液浓度的降低，溶解的盐也将自动析出，从而省去了蒸发装置，减少了能源的大量消耗，因此也就降低处理成本，同时由于没有液体排放，实现了水资源的循环利用，达到了清洁生产的目标。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种酸性气体处理的方法，包括步骤：

1)气体淋洗，将酸性气体通入到淋洗装置进行气体淋洗，形成酸性溶液；

2)溶液中和，将所述酸性溶液与碱性溶液进行中和，形成悬浮溶液；

3)过滤处理，将上述形成的所述悬浮溶液输送到过滤装置进行过滤处理；

4)碱液配置，将过滤后产生的饱和盐溶液配制成碱液并用于步骤2)中的溶液中和。

2.根据权利要求1所述的酸性气体处理的方法，其特征在于，所述步骤2)中的碱性溶液为NaOH溶液。

3.根据权利要求1所述的酸性气体的处理的方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：将所述酸性溶液和化工生产本身所产生的酸性废液与碱性溶液进行中和，形成悬浮溶液。

4.根据权利要求1所述的酸性气体处理的方法，其特征在于，所述步骤3)中过滤处理具体是指压滤。

5.根据权利要求1所述的酸性气体处理的方法，其特征在于，所述步骤2)之后还包括悬浮溶液沉淀，将由步骤2)所形成的悬浮溶液通入沉淀池中进行沉淀，步骤3)为将进行沉淀后的沉淀物输送到过滤部分进行过滤处理。

6.根据权利要求5所述的酸性气体处理的方法，其特征在于，所述步骤4)中的碱液配置具体为：将过滤后产生的饱和盐溶液和一部分沉淀池中的上层清液配置成碱液并用于步骤2)中的溶液中和。

7.一种实现权利要求1-6任一酸性气体处理方法的系统，包括：气体淋洗部分，用于对酸性气体的淋洗吸收形成酸性溶液，溶液中和部分，用于中和上述酸性溶液形成中性悬浮盐溶液，过滤部分，对悬浮盐溶液进行过滤，进行固液分离，其特征在于，还包括碱液配置部分，所述碱液配置部分将过滤所产生的饱和盐溶液进行碱液配置并将配置的碱液回流至中和部分。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在中和部分和过滤部分还包括沉降部分，所述沉降部分用于将从中和部分输出的悬浮溶液进行沉降。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述过滤部分为压滤机。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述气体淋洗部分还包括无害气体定点排放装置。