CN103331092A - 一种氟化氢气体吸收实验装置 - Google Patents

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姜国平
靳治良
石万里
马小华
续京
侯建华
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北方民族大学
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Abstract

本发明公开了一种含氟化氢混合气体吸收实验装置,包括空气源、氟化氢气体源、混合器、气体吸收系统,空气源、氟化氢气体源通过管道连接到混合器,混合器通过管道连接到气体吸收系统,所述混合器将来自空气源的空气和来自氟化氢气源的氟化氢气体按比例混合,混合气体进入气体吸收系统后由内部的硫酸钙溶液或氢氧化钠溶液经喷淋吸收,所述气体吸收系统通过连接到外界环境的引风机用于将其排空;所述气体吸收系统为一级吸收塔和/或与其串联的二级吸收塔。本发明的实验装置可以进行不同含量范围的氟化氢混合气体的吸收,为今后的工业化氟化氢气体吸收装置提供理论依据。

Description

一种氟化氢气体吸收实验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种氟化氢气体吸收实验装置,属于实验化学领域。

背景技术

[0002] 氟化氢(化学式:HF)是一种极强的腐蚀剂,有剧毒,在理化性质上,氟化氢是无色气体,空气中含量超过3ppm就会产生刺激的味道。由于氢氟酸可以透过皮肤黏膜、呼吸道及肠胃道吸收,所以对人体健康会产生极大危害。

[0003] 在化学工业生产中,很多工业尾气中都含有氟化氢气体成分,大量的含有氟化氢气体的废气通过设备排放到空气中不仅造成了环境污染也会对工人的身体健康带来很大隐患,因此将尾气净化达到国家环保部门要求的排放标准是利国利民的大事。

[0004]目前,工厂通常采用单循环水洗罐进行吸收,但此种吸收处理方式不能彻底消除废气中氟化氢,并且水的消耗量很大,增加了企业的生产成本,利用硫酸钙溶液吸收氟化氢气体,可以产生副产物氟化钙,不仅净化了工业尾气,而且也创造了利润,实现一举两得的功效。

[0005] 为了更好的处理氟化氢等有害气体,节约生产成本、改善企业工作环境,因此设计及研发氟化氢气体吸收装置很有必要。

发明内容

[0006] 针对现有技术的需要,本发明公开了一种氟化氢气体吸收实验装置,可用于混合气体中的氟化氢等气体的吸收实验,能够在小规模实验研究水平和大规模的工厂生产水平对氟化氢气体吸收进行研究,本发明的实验装置采用连续进样法进行实验,具有实验条件宽泛,结构简单,使用方便,性能可靠等特点。

[0007] 为实现上述目的,本发明是通过下述技术方案实现的:

[0008] 一种含氟化氢混合气体吸收实验装置,包括空气源、氟化氢气体源、混合器、气体吸收系统,空气源、氟化氢气体源通过管道连接到混合器,混合器通过管道连接到气体吸收系统,所述混合器将来自空气源的空气和来自氟化氢气源的氟化氢气体按比例混合,混合气体进入气体吸收系统后由内部的硫酸钙溶液或氢氧化钠溶液经喷淋吸收,所述气体吸收系统通过连接到外界环境的引风机用于将其排空;所述气体吸收系统为一级吸收塔和/或与其串联的二级吸收塔。

[0009] 通过上述结构,利用混合器能够提供不同含量范围的氟化氢混合气体,从而研究吸收塔对不同含量范围的氟化氢混合气体的吸收情况,检验经过吸收塔处理后混合气体中氟化氢的含量,从而判断该装置的最佳工作点,为今后的工业化氟化氢气体吸收装置提供理论依据。

[0010] 当用于处理低浓度的氟化氢混合气体时,可以只使用一级吸收塔;当用于处理高浓度的氟化氢混合气体时,同时使用一级吸收塔和二级吸收塔。此时,一级吸收塔的顶部具有连接到二级吸收塔底部的管道,氟化氢混合气体在经一级吸收塔吸收后还可由二级吸收塔再次吸收以提高吸收效果。

[0011] 在本发明中,吸收塔所用的硫酸钙溶液或氢氧化钠溶液可以是提前制备的,也可以是现场实时配置的,吸收塔通过离心泵将吸收液储罐里的硫酸钙溶液或氢氧化钠溶液作为吸收液输送到吸收塔内的喷淋装置,所述吸收液储罐设有加入硫酸钙原料或氢氧化钠原料的加料管和加水管,并设置有搅拌装置。

[0012] 为了便于观察用量,在储罐的外壁配有液位显示计。

[0013] 通过上述方式,能够根据实验需要灵活调整硫酸钙溶液的浓度,并快速通过吸收液泵输送到到吸收塔中,在填料塔内充分吸收,提高了实验效率和自动化程度,便于操作。

[0014] 其中,在使用储罐配制硫酸钙或氢氧化钠溶液时,可以通过目前任意可行的方式,优选的,所述储罐搅拌装置,搅拌装置的搅拌叶片深入吸收液储罐,用于完成硫酸钙或氢氧化钠原料与水的混合,以使吸收液溶液达到饱和状态。

[0015] 通过使用搅拌装置,使原料与水的混合更均匀,并且比人工搅拌的效果更高,实现了吸收过程的连续化和自动化。

[0016] 为了保证使用寿命,搅拌桨型式为推进式,材质为不锈钢。

[0017] 为了实现吸收塔中吸收液溶液吸收氟化氢后的回收和更新,所述吸收塔在塔底通过塔底液泵连接到塔底液储罐,在完成对氟化氢气体的吸收后,吸收液中主要成分为氟化钙,属于可利用的副产品,不仅净化了工业尾气,而且也增加了环保净化系统利润的附加值。

[0018] 所述吸收塔塔底安装有液位传感器,液位传感器与吸收液泵和塔底液泵形成双回路自动控制系统,从而保证吸收塔塔底液位不会抽空,也能防止因液面上升失控倒灌进入气体混合罐。

[0019] 通过此种结构,可以防止液位在实验运行中发生故障,主要是可以防止下述故障,故障一:如果塔底出口液流量大于塔顶喷淋液的流量,那么就会发生塔底液被抽空的情况,造成气体倒灌;故障二:如果塔顶喷淋液的流量高于塔底排液口的流量,就会产生液位不断上升,使液体从塔底进气管倒灌,使混合罐进入塔底液,造成设备的腐蚀及实验故障。通过上述的液位自控系统,能随时避免以上故障的产生。

[0020] 考虑到在实验环境下,低温时氟化氢挥发速度降低,影响实验不能正常进行,所述氟化氢气体源与混合器之间的管路上安装有加热器。

[0021] 为了便于检测混合气体中氟化氢的含量和氟化氢经吸收塔吸收后的效果,所述混合器与吸收塔之间的管路上设置有取样口 ;所述吸收塔与引风机之间设有取样口。

[0022] 上述的第一个取样口能够检测经混合器混合后混合气体中的氟化氢含量,第二个取样口能够检测混合气体中的氟化氢经吸收塔吸收后排出的空气中是否还有氟化氢残余,以便增加吸收塔的数量,从而确保吸收效果。通过这两个取样点,可以判断装置的最佳工作点,便于以后在工业上大规模推广应用。

[0023] 本发明的装置,在实验室环境和工厂生产环境下都是可用的,在工厂生产环境下,空气源为经过抽风机进入管道系统的空气,氟化氢气源为工业生产过程中排出进入排污管道的氟化氢废气。由于本发明的装置通常是应用在实验室环境下做实验研究,在此种情形下所述空气源为空气压缩机(空压机),所述氟化氢气体源为液化氟化氢钢瓶。

[0024] 由于压缩机提供的出口压力远远大于氟化氢气瓶挥发的气体压力,为了保证混合气体在混合前的压力平衡,所述空气压缩机的口气出口处安装有调频器,从而实现空压机出口压力可控的目的。

[0025] 由于空压机输出的空气压力比较高,一般在0.4—0.8Mpa,而氟化氢挥发后的压力只有0.1——0.3Mpa,这样容易造成空气压力超过氟化氢气体压力,致使空气倒灌如入氟化氢管路,造成氟化氢不能正常挥发。为了克服此问题,本发明在空压机出口通过设置的压力传感器使空压机的出口压力经调频器控制后输出与氟化氢接近的压力等级,从而保证两种气源压力的平衡。

[0026] 为了便于检测吸收塔内的温度,所述吸收塔安装有热电偶仪表测量和显示温度参数。

[0027] 在本发明中,所用的主体设备、管道采用聚丙烯材料制成,采用聚丙烯材料不仅重量轻、强度好,而且具良好的防腐功能;在设备的连接处采用塑料焊接,能够耐氟化氢腐蚀;同样的,输送泵、引风机的结构材料也采用了聚丙烯材料,以保证其不受氢氟酸腐蚀,从而延长设备的使用寿命。

[0028] 通过上述改进,本发明提供的氟化氢气体吸收实验装置可以在宽泛的温度范围下研究不同含量范围的氟化氢混合气体的吸收情况,提供装置的最佳工作点和硫酸钙溶液的最适浓度和用量,为工业化氟化氢气体吸收装置的研制提供理论依据和实验基础。

附图说明

[0029] 图1为采用一级吸收塔的本发明的实验装置的结构图;

[0030] 图2为采用一级和二级吸收塔的本发明实验装置结构图。

具体实施方式

[0031] 参考附图1,本发明的实验装置,空气压缩机与液化氟化氢钢瓶通过管道连接到混合器,其中液化氟化氢钢瓶的出口端安装有加热器,以确保氟化氢气体能稳定传输给混合器;空气压缩机(空压机)的出气口安装有调频器,用于调整空气压缩机提供的空气压力,与氟化氢气体保持平衡;空气与氟化氢气体在混合器中混合到所需氟化氢含量;混合器与一级吸收塔连接,其中在连接管道上设置有取样点,用于检测进入吸收塔的氟化氢气体浓度;一级吸收塔通过储罐获得硫酸钙溶液或氢氧化钠溶液作为吸收液,储罐设有加料口和加水管,通过加料口加入硫酸钙或氢氧化钠原料,通过加水管加入水,根据需要的吸收液浓度控制水和硫酸钙或氢氧化钠的加入量,在搅拌电机的叶片搅拌下使硫酸钙溶解均匀,储罐通过吸收液泵将硫酸钙溶液喷淋到吸收塔中对氟化氢混合气体。吸收塔顶部开口处设有管道,通过引风机将处理后的气体排出;在吸收塔的排气管道上设有取样点,用于检测处理后的气体中氟化氢气体是否被充分吸收。

[0032] 在吸收塔的底部设有管道连接到吸收液储罐,通过塔底液泵将吸收氟化氢后的硫酸钙溶液吸收到吸收液储罐中;为了防止塔底液位不会抽空,在吸收塔内装有液位传感器对吸收塔的液面进行监控。

[0033] 参考附图2,显示了采用两级吸收塔的实验装置的结构,其中一级吸收塔顶部的出气管道连接到二级吸收塔中用于继续吸收氟化氢气体以便更好地进行吸收,此时,在一级吸收塔和二级吸收塔的底部设有管道连接到吸收液储罐,通过塔底液泵将吸收氟化氢后的硫酸钙溶液吸收到吸收液储罐中;为了防止塔底液位不会抽空,在两个吸收塔内均装有液位传感器对吸收塔的液面进行监控。此种情况下二级吸收塔的出气管道连接到引风机将处理后的气体排出。

[0034] 在此种结构中,一级吸收塔和二级吸收塔所用的吸收液可以是相同的,也可以是不同的。

Claims (10)

1.一种含氟化氢混合气体吸收实验装置,包括空气源、氟化氢气体源、混合器、气体吸收系统,空气源、氟化氢气体源通过管道连接到混合器,混合器通过管道连接到气体吸收系统,所述混合器将来自空气源的空气和来自氟化氢气源的氟化氢气体按比例混合,混合气体进入气体吸收系统后由内部的硫酸钙溶液或氢氧化钠溶液经喷淋吸收,所述气体吸收系统通过连接到外界环境的引风机用于将其排空;所述气体吸收系统为一级吸收塔和/或与其串联的二级吸收塔。
2.根据权利要求1所述的实验装置,其特征在于所述吸收塔通过离心泵将吸收液储罐里的硫酸钙溶液或氢氧化钠溶液作为吸收液输送到吸收塔内的喷淋装置,所述吸收液储罐设有加入硫酸钙原料或氢氧化钠原料的加料管和加水管,并设置有搅拌装置。
3.根据权利要求2所述的实验装置,其特征在于所述搅拌装置的搅拌叶片深入吸收液储。
4.根据权利要求2所述的实验装置,其特征在于所述吸收塔在塔底通过塔底液泵连接到塔底液储罐。
5.根据权利要求4所述的实验装置,其特征在于所述吸收塔塔底安装有液位传感器,液位传感器与吸收液泵和塔底液泵形成双回路自动控制系统。
6.根据权利要求1所述的实验装置,其特征在于所述氟化氢气体源与混合器之间的管路上安装有加热器。
7.根据权利要求1所述的实验装置,其特征在于所述混合器与吸收塔之间的管路上设置有取样口 ;所述吸收塔与引风机之间设有取样口。
8.根据权利要求1所述的实验装置,其特征在于所述空气源为空气压缩机,所述氟化氢气体源为液化氟化氢钢瓶。
9.根据权利要求1所述的实验装置,其特征在于所述空气压缩机的口气出口处安装有调频器。
10.根据权利要求1所述的实验装置,其特征在于所述吸收塔安装有热电偶仪表测量和显示温度参数。
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