CN104028083B - 一种含氟尾气处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含氟尾气处理装置，包括熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔，所述熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔依次通过管道连接，所述熔硫反应室包括入气口和第一加热件，所述入气口设于熔硫反应室的顶壁上，所述第一加热件设于熔硫反应室内，所述热解沉降室内设有第二加热件，所述水洗吸收塔包括喷淋器、水泵和排气口，所述排气口设于水洗吸收塔的顶壁上，所述喷淋器设于水洗吸收塔顶部并朝向塔底设置，所述水泵出水端与喷淋器连接。本发明的含氟尾气处理装置具有含氟尾气处理效果好，从而杜绝了氟下游产品生产过程中所存在的环境污染问题和易爆的问题的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及尾气处理设备领域，具体涉及一种含氟尾气处理装置及方法。
背景技术
含氟尾气是指含有工业生产尾气中含有等气体。氟气或氟化氢气体是常见的大气污染物之一，其毒性比二氧化硫大得多，如氟化氢对人体的危害作用比二氧化硫大20倍，对植物的毒害作用大10～100倍。饮用水中含有1×10-6的氟，可防止龋齿发生，但超过1.5×10-6时，则会损伤牙齿，形成氟斑牙和使牙齿变脆。大气中的氟化物浓度大于1×10-6时，对人的眼睛、皮肤和呼吸器官产生直接危害，就能导致呼吸道疾病、皮肤病、眼病等，严重时能引起化学性肝炎、肺水肿、反射性窒息等呼吸功能衰竭死亡症。大气中氟化物含量达到45～90mg/m3时，植物的叶组织就会坏死；牲畜饮用含氟高的水和饲料，会引起慢性中毒。因此对含氟尾气的治理应引起充分重视。环境中氟化物主要来源于电解冰晶石生产铝、钢铁工业使用萤石作助熔剂、磷酸盐矿石的烧结、磷肥生产、水泥陶瓷和砖瓦生产等。当地下水流经含磷灰石的岩层时，可使水中含氟量升高。长期引用含氟高的水，可造成地方性氟中毒。
含氟尾气的治理方法有干法吸附和湿法吸收两大类。干法是以粉状的γ－氧化铝、矾土等为吸附剂接触回收氟，回收的氟化物可作为原料使用。
湿法吸收又分酸法和碱法两大类。酸法是以水为吸收液，吸收废气中的氟化氢和四氟化硅，生成氢氟酸和氟硅酸溶液。水溶液因含大量的氟而呈酸性，不宜作为废水排放。碱法是用碱性溶液如氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氨水、石灰乳等吸收含氟废气。用氢氧化钠溶液吸收，可回收97％以上的氟，还可同时回收硫；以石灰乳作为吸收液，可以将氟化物转化为氟化钙，其优点是可减少氟对吸收设备的腐蚀，原料价廉易得。
目前，尾气处理通常采用碱洗吸收方法。该方法中，氟气在碱洗塔中发生放热反应生成氟化氢气体，当尾气中氟气含量较大时会有爆炸的可能。同时碱洗塔中的碱液易变成酸液而逐渐过饱和，这时吸收率下降导致吸收不完全而排放出氟化氢气体，造成环境污染。因此现有的碱洗吸收氟气的方法存在易爆炸、吸收效果不佳的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种处理效果好的含氟尾气处理装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种含氟尾气处理装置，包括熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔，所述熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔依次通过管道连接，所述熔硫反应室包括入气口和第一加热件，所述入气口设于熔硫反应室的顶壁上，所述第一加热件设于熔硫反应室内，所述热解沉降室内设有第二加热件，所述水洗吸收塔包括喷淋器、水泵和排气口，所述排气口设于水洗吸收塔的顶壁上，所述喷淋器设于水洗吸收塔顶部并朝向塔底设置，所述水泵出水端与喷淋器连接。
本发明还公开一种含氟尾气的处理方法，包括以下步骤：
(1)将所述含氟尾气与硫磺在120-140℃下进行反应；
(2)将步骤(1)反应后的气体在230-260℃下进行热解；
(3)将步骤(2)热解后的气体进行水洗处理。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的含氟尾气处理装置包括熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔，含氟尾气在熔硫反应室中反应生成氟的硫化物，氟的硫化物在热解沉降室中高温条件下进一步分解，生成SF6和HF气体，SF6和HF气体在水洗吸收塔内溶于水中，处理后的尾气从排气口排出，从而杜绝了氟下游产品生产过程中所存在的环境污染问题和易爆的问题，具有含氟尾气处理效果好的有益效果；
(2)本发明的含氟尾气处理装置结构简单、易操作、成本低，含氟尾气处理过程不会引入其他杂质和污染物，不会产生废气污染等，具有良好的经济效益和环境效益。
(3)本发明的含氟尾气的处理方法包括熔硫反应、热解和水洗三个步骤，第一步将含氟尾气中的氟气和氟化物转化成S2F10和SF6，第二步将第一步反应剩余的氟气与S2F10进行热解生成SF6，最后将可溶于水的SF6与含氟尾气含有的HF气体进行水洗，具有操作简单、含氟尾气处理效果好的有益效果。
附图说明
图1是本发明实施例的含氟尾气处理装置的结构图。
标号说明：
1、熔硫反应室；11、入气口；12、熔硫进料口；13、熔硫出气口；14、第一加热件；2、热解沉降室；21、热解进气口；22、热解出气口；23、第二加热件；24、热解隔板；25、热解出料口；3、水洗吸收塔；31、吸收塔进气口；32、排气口；33、水泵；34、吸收塔出料口；35、喷淋器；36、填料进料口；37、填料出料口；38、填料；4、止回阀。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：通过设计熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔对含氟尾气进行充分处理，达到良好的尾气处理效果，避免环境污染。
请参阅图1，本发明公开一种含氟尾气处理装置，包括熔硫反应室1、热解沉降室2和水洗吸收塔3，所述熔硫反应室1、热解沉降室2和水洗吸收塔3依次通过管道连接，所述熔硫反应室1包括入气口11和第一加热件14，所述入气口11设于熔硫反应室1的顶壁上，所述第一加热件14设于熔硫反应室1内，所述热解沉降室2内设有第二加热件23，所述水洗吸收塔3包括喷淋器35、水泵33和排气口32，所述排气口32设于水洗吸收塔3的顶壁上，所述喷淋器35设于水洗吸收塔3顶部并朝向塔底设置，所述水泵33出水端与喷淋器35连接。
本发明的工作原理是：含有F2和HF气体的含氟尾气通过入气口进入熔硫反应室，通过第一加热件加热熔硫反应室中的硫磺以维持在120～140℃，在此条件下，硫磺与含氟尾气中的氟气反应后生成SF6和少量S2F10气体；尾气从熔硫反应室排出，此时尾气中含有HF、SF6、S2F10和熔硫反应室中反应剩余的少量F2，尾气进入热解沉降室，通过第二加热件将温度控制在230～260℃，在此条件下，剩余的少量F2和S2F10发生分解反应，生成SF6气体，同时，利用重力沉降将熔硫反应室带出的硫磺沉降收集；热解沉降室排出的SF6和HF气体进入水洗吸收塔，通过淋洗溶解吸收HF和SF6气体，经处理后的尾气则由排气口排出。后续可将达到一定浓度的被淋洗吸收的氢氟酸进行回收。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的含氟尾气处理装置包括熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔，含氟尾气在熔硫反应室中反应生成氟的硫化物，氟的硫化物在热解沉降室中高温条件下进一步分解，生成SF6和HF气体，SF6和HF气体在水洗吸收塔内溶于水中，处理后的尾气从排气口排出，从而杜绝了氟下游产品生产过程中所存在的环境污染问题和易爆的问题，具有含氟尾气处理效果好的有益效果；
(2)本发明的含氟尾气处理装置结构简单、易操作、成本低，含氟尾气处理过程不会引入其他杂质和污染物，不会产生废气污染等，具有良好的经济效益和环境效益。
进一步的，所述熔硫反应室1包括熔硫进料口12、熔硫隔板和熔硫出气口13，所述熔硫出气口13设于熔硫反应室1的顶壁上，所述熔硫进料口12设于熔硫反应室1的室壁上，所述熔硫隔板的一端固定设于熔硫反应室的顶壁上，所述熔硫隔板的另一端于熔硫反应室1内具有自由端，所述第一加热件14设于熔硫反应室1的底部，所述熔硫隔板包括第一熔硫隔板和第二熔硫隔板，所述第一熔硫隔板设于所述熔硫进料口12与入气口11之间，所述第二熔硫隔板设于所述熔硫出气口13与入气口11之间；可通过熔硫进料口添加硫磺，第一熔硫隔板可以一定程度地阻隔硫磺与反应后的尾气，使反应后的尾气中带出较少量的硫磺，第二熔硫隔板可以阻隔反应前的尾气与反应后的尾气，保证反应前的尾气充分反应后再进入热解沉降室，反应后的尾气通过熔硫出气口进入热解沉降室。
进一步的，所述热解沉降室2包括热解进气口21、热解出气口22和热解隔板24，所述热解进气口21和热解出气口22设于热解沉降室2的顶壁上，所述热解隔板24的一端固定设于热解沉降室2的顶壁上并设置于所述热解进气口21和热解出气口22之间，所述热解隔板24的另一端于热解沉降室内具有自由端；经熔硫反应室反应后的尾气由热解进气口进入热解沉降室，并由热解出气口排出，热解隔板可以延长含氟气体在热解沉降室中的停留时间，使其分解反应充分进行。
进一步的，所述热解沉降室2的底部设有锥形部，所述锥形部直径大的端面与热解沉降室的两侧壁连接，所述锥形部的底面设有热解出料口25；锥形部有利于将由熔硫反应室中带出的硫磺沉降后更好的进行收集和排放。
进一步的，所述水洗吸收塔3包括吸收塔进气口31和吸收塔出料口34，所述吸收塔进气口31设于水洗吸收塔的侧壁上并位于喷淋器的下方，所述吸收塔出料口34设于水泵与喷淋器之间；尾气由吸收塔进气口进入水洗吸收塔，由排气口排出，当被淋洗吸收的氢氟酸达到一定浓度时，可通过吸收塔出料口排出。
进一步的，所述水洗吸收塔内设有填料38，所述填料38位于吸收塔进气口31和排气口32之间，所述水洗吸收塔侧壁上设有填料进料口36和填料出料口37，所述填料进料口36位于填料38的上方，所述填料出料口37位于填料38的下方；由于HF酸具有强腐蚀性，填料的材质应选用塑料填料，填料的材质可以是聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯等，填料的设置可以进一步对HF酸进行吸收，增加HF酸的吸收效率。
进一步的，所述水洗吸收塔3的底部设有储水槽，所述水泵33入水端与储水槽连接，所述水泵33与喷淋器35之间设有二通阀；当二通阀设置为与喷淋器的管道相通时，水泵将储水槽中的水泵到喷淋器，喷淋器开始进行喷淋，喷淋后的水溶液流回储水槽内，以此循环，当二通阀设置为与喷淋器的管道垂直时，可通过水泵将储水槽中的HF酸泵至二通阀处，从而进行回收。
进一步的，所述入气口11上连接有进气管，所述进气管上设有止回阀4；止回阀是尾气单方向移动，防止气体倒回引起氟化物生产设备的成品污染。
本发明还公开了一种含氟尾气的处理方法，包括以下步骤：
(1)将所述含氟尾气与硫磺在120-140℃下进行反应；
(2)将步骤(1)反应后的气体在230-260℃下进行热解；
(3)将步骤(2)热解后的气体进行水洗处理。
本发明的含氟尾气的处理方法的有益效果为：包括熔硫反应、热解和水洗三个步骤，第一步将含氟尾气中的氟气和氟化物转化成S2F10和SF6，第二步将第一步反应剩余的氟气与S2F10进行热解生成SF6，最后将可溶于水的SF6与含氟尾气含有的HF气体进行水洗，具有操作简单、含氟尾气处理效果好的有益效果。
综上所述，本发明提供的含氟尾气处理装置具有含氟尾气处理效果好的有益效果，从而杜绝了氟下游产品生产过程中所存在的环境污染问题和易爆的问题，此外其结构简单、易操作、成本低，含氟尾气处理过程不会引入其他杂质和污染物，不会产生废气污染等，具有良好的经济效益和环境效益；在此基础上还可以实现对HF酸的回收，尾气单方向移动，可防止气体倒回引起氟化物生产设备的成品污染；本发明提供的含氟尾气的处理方法具有操作简单、含氟尾气处理效果好的有益效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种含氟尾气处理装置，其特征在于，包括熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔，所述熔硫反应室、热解沉降室和水洗吸收塔依次通过管道连接，所述熔硫反应室包括入气口和第一加热件，所述入气口设于熔硫反应室的顶壁上，所述第一加热件设于熔硫反应室内，所述热解沉降室内设有第二加热件，所述水洗吸收塔包括喷淋器、水泵和排气口，所述排气口设于水洗吸收塔的顶壁上，所述喷淋器设于水洗吸收塔顶部并朝向塔底设置，所述水泵出水端与喷淋器连接。
2.根据权利要求1所述含氟尾气处理装置，其特征在于，所述熔硫反应室包括熔硫进料口、熔硫隔板和熔硫出气口，所述熔硫出气口设于熔硫反应室的顶壁上，所述进料口设于熔硫反应室的室壁上，所述熔硫隔板的一端固定设于熔硫反应室的顶壁上，所述熔硫隔板的另一端于熔硫反应室内具有自由端，所述第一加热件设于熔硫反应室的底部。
3.根据权利要求2所述含氟尾气处理装置，其特征在于，所述熔硫隔板包括第一熔硫隔板和第二熔硫隔板，所述第一熔硫隔板设于所述熔硫进料口与入气口之间，所述第二熔硫隔板设于所述熔硫出气口与入气口之间。
4.根据权利要求1所述含氟尾气处理装置，其特征在于，所述热解沉降室包括热解进气口、热解出气口和热解隔板，所述热解进气口和热解出气口设于热解沉降室的顶壁上，所述热解隔板的一端固定设于热解沉降室的顶壁上并设置于所述热解进气口和热解出气口之间，所述热解隔板的另一端于热解沉降室内具有自由端。
5.根据权利要求1或4所述含氟尾气处理装置，其特征在于，所述热解沉降室的底部设有锥形部，所述锥形部直径大的端面与热解沉降室的两侧壁连接，所述锥形部的底面设有热解出料口。
6.根据权利要求1所述含氟尾气处理装置，其特征在于，所述水洗吸收塔包括吸收塔进气口和吸收塔出料口，所述吸收塔进气口设于水洗吸收塔的侧壁上并位于喷淋器的下方，所述吸收塔出料口设于水泵与喷淋器之间。
7.根据权利要求6所述含氟尾气处理装置，其特征在于，所述水洗吸收塔内设有填料，所述填料位于吸收塔进气口和排气口之间，所述水洗吸收塔侧壁上设有填料进料口和填料出料口，所述填料进料口位于填料的上方，所述填料出料口位于填料的下方。
8.根据权利要求1或6所述的含氟尾气处理装置，其特征在于，所述水洗吸收塔的底部设有储水槽，所述水泵的入水端与储水槽连接，所述水泵与喷淋器之间设有二通阀。
9.根据权利要求1所述的含氟尾气处理装置，其特征在于，所述入气口上连接有进气管，所述进气管上设有止回阀。
10.一种含氟尾气的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述含氟尾气与硫磺在120-140℃下进行反应；
(2)将步骤(1)反应后的气体在230-260℃下进行热解；
(3)将步骤(2)热解后的气体进行水洗处理。
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