CN105460893A - 六氟磷酸锂合成尾气处理方法及专用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六氟磷酸锂合成尾气处理方法及专用装置，尾气经增压风机增压后送至冷凝器，冷凝液回收至无水氟化氢接收罐，出冷凝器的混合气体沿物料搅拌导流方向依次经过密闭的第一级搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级搅拌反应器，混合气体中微量的HF与搅拌反应组合装置中预先加入的LiCl粉料进行反应，第二级搅拌反应器中的LiCl粉料通过物料平衡管再返回至第一级搅拌反应器中，使LiCl粉料在搅拌反应系统内部强制搅动循环；出第二级搅拌反应器的尾气经除尘器捕集气体带走少量粉料后进入水洗塔制得盐酸，出水洗塔的气体再经碱洗塔碱洗后排放。本发明使混合尾气中的HF得到有效移除，提高了副产盐酸的品质，拓宽了应用领域。

Description

六氟磷酸锂合成尾气处理方法及专用装置

技术领域

本发明涉及一种六氟磷酸锂合成尾气处理方法及专用装置。

背景技术

六氟磷酸锂作为锂离子二次电池的关键材料是典型的高科技、高危生产环境、高难生产的“三高”技术产品，目前主流的合成工艺是无水氟化氢溶剂法，其产生的尾气是含有HCl与HF的混合物，其中HF占比约10-15%，现普遍采用的处理方法是将其直接输送至尾气洗涤塔洗涤吸收，制得含有HCl及HF的混合酸（其中HF的含量达10%以上），这种处理方法不能实现HCl与HF的有效分离，从而使其副产盐酸的应用范围受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使混合尾气中的HF得到有效移除的六氟磷酸锂合成尾气处理方法及专用装置。

本发明的技术解决方案是：

一种六氟磷酸锂合成尾气处理方法，其特征是：六氟磷酸锂合成反应器出口的尾气经增压风机增压后送至冷凝器，混合气体中大部分HF气体在冷凝器中降温冷凝，冷凝液回收至无水氟化氢接收罐，出冷凝器的混合气体沿物料搅拌导流方向依次经过密闭的第一级搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级搅拌反应器，混合气体中微量的HF与由上述第一级搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级搅拌反应器组成的搅拌反应组合装置中预先加入的LiCl粉料进行反应，第二级搅拌反应器中的LiCl粉料通过物料平衡管再返回至第一级搅拌反应器中，使LiCl粉料在搅拌反应系统内部强制搅动循环；搅拌反应器中物料的存量高于物料平衡管，以防止气流短路；混合气体经过搅拌反应组合装置后，其中的微量HF大部分去除；出第二级搅拌反应器的尾气经后置的除尘器捕集气体带走的少量粉料后进入水洗塔制得高品质的盐酸，其中HF的含量小于1%，出水洗塔的气体再经碱洗塔碱洗后达标排放。

所述第一级搅拌反应器、第二级搅拌反应器均为锥形搅拌反应器。

设置两组搅拌反应组合装置进行自动切换，切换时点依据安装在搅拌第二级搅拌反应器出口尾气管路上的在线HF检测仪检测到的尾气中HF含量确定，当尾气中HF含量达到规定指标时，自动启用第二组搅拌反应组合装置，同时关闭第一组搅拌反应组合装置的进出气阀，第一组搅拌反应组合装置的搅拌不停，通过切换操作第二级搅拌反应器及下方水平螺旋输送反应器电机的正反转按钮改变物料的输送方向，将搅拌反应组合装置中的LiCL和LiF的混合物料输送至LiF制备釜，使其与釜中预先投加的35%的氢氟酸完全反应制得LiF，经固液分离、洗涤干燥后用于六氟磷酸锂的生产；第一组搅拌反应组合装置中的物料卸完后即时按要求补充新鲜固体粉料备用，如此循环往复。

经除尘器收集的粉料通过振动装置定期或连续返至搅拌反应组合装置。

一种六氟磷酸锂合成尾气处理方法的专用装置，其特征是：包括增压风机，增压风机后设置对六氟磷酸锂合成反应器出口的尾气进行冷凝处理的冷凝器，冷凝器的冷凝液出口与无水氟化氢接收罐连通；冷凝器混合气体出口与搅拌反应组合装置连通，搅拌反应组合装置依次由第一级搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级搅拌反应器连接组成；第一级搅拌反应器、第二级搅拌反应器之间设置物料平衡管，第二级搅拌反应器的尾气出口与后置的除尘器连接，除尘器的尾气出口与水洗塔连接，水洗塔后设置碱洗塔。

第一级搅拌反应器前端与LiF制备釜连接。

本发明使混合尾气中的HF得到有效移除，提高了副产盐酸的品质，拓宽了其应用领域，并使氟资源得到循环综合利用，实现经济效益和社会效益双蠃。

本发明的优点还在于：

1、加压冷凝与连续搅拌反应相结合，可有效地移除六氟磷酸锂合成尾气中的HF，得到高品质的盐酸，尾气达标排放。

2、搅拌反应装置中反应热由经冷凝器冷却的低温HCl移走，反应在低温下平稳进行，不需再设冷却系统，使装置简化。

3、搅拌反应装置投加的固体粉料除了能消除微量HF外，不会对尾气成份产生不良影响。

4、搅拌反应器选择立式锥形搅拌反应器可减少物料死角并利于物料的推进、翻滚与扰动。

5、搅拌反应器中的LiCl粉料通过物料平衡管在反应系统内部强制搅动循环，既强化了传热传质有利于反应的顺利进行，又可以减小气体流动阻力，使气流畅通。

6、混合气体依次经过密闭的第一级锥形搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级锥形螺旋搅拌反应器，增加了混合气体与固体粉料的接触时间，有利于混合气体中HF的消除。

7、增压风机置于冷凝器前，可降低HF气体冷凝温度，增加冷凝器中HF的回收量，降低综合能耗。

8、通过在线监控搅拌反应装置后尾气中的HF，使整个尾气处理装置可靠，副产盐酸质量得到保证。

9、搅拌反应装置中装填固体粉料的粒度适应范围广。

10、水平物料衡管可根据需要内置螺旋输送部件。

11、搅拌反应器及螺旋输送反应器电机配套使用变频调节器，方便调节搅拌强度及输送、循环速度。

12、搅拌反应装置中装填的固体粉料“失效”后，用于制备六氟磷酸的生产原料氟化锂，从而提高了氟资源的综合利用率，实现经济效益和社会效益双赢!

13、工艺装置中气体通流及气固搅拌反应均在干燥密闭体系进行，对管道及设备材料的选用无特殊要求，只要耐无水氯化氢及无水氟化氢即可，市场易得。

14、本发明工艺流程简洁，装置制作简单；安装灵活；投资小；处理效率高；运行成本低；安全性能好；可实现自动化操作。

15、搅拌反应装置中装填的缚氟物质不限于固体氯化锂，无水无机和无水有机氯化物均可采用，可以是固态，也可以是液态，选择取舍以保证安全及效益最大化为原则。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明专用装置的结构示意图。

具体实施方式

一种六氟磷酸锂合成尾气处理方法，六氟磷酸锂合成反应器出口的尾气（主要成份是HCl与HF）经增压风机增压后送至冷凝器，混合气体中大部分HF气体在冷凝器中降温冷凝，冷凝液回收至无水氟化氢接收罐（HF气体的冷凝回收率可达80%左右），出冷凝器的混合气体（主要成份是HCl与微量的HF）沿物料搅拌导流方向依次经过密闭的第一级锥形搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级锥形螺旋搅拌反应器，混合气体中微量的HF与搅拌反应装置中预先加入的LiCl粉料进行反应（反应产物是HCl和LiF），第二级搅拌反应器中的LiCl粉料通过物料平衡管（锥形搅拌反应器中物料的存量高于物料平衡管，以防止气流短路）再返回至第一级搅拌反应器中，使LiCl粉料在搅拌反应系统内部强制搅动循环。混合气体经过搅拌反应组合装置后，其中的微量HF基本去除。出第二级搅拌反应装置的尾气（主要成份为HCl）经后置的除尘器捕集气体带走的少量粉料后（收集的粉料通过振动装置定期或连续返至搅拌反应装置）进入水洗塔制得高品质的盐酸（其中HF的含量小于1%），出水洗塔的气体再经碱洗塔碱洗后达标排放。搅拌反应装置运行一定时间后，循环固体粉料中的氟化锂占比提高而氯化锂占比下降，当氯化锂比例降到一定程度后，搅拌反应装置“失效”，需要将搅拌反应装置中的固体粉料进行部分或全部更置换以使尾气处理效果不受影响。为保证生产系统连续稳定运行，设置了两套搅拌反应装置（A组和B组）进行自动切换，切换时点依据安装在搅拌第二级搅拌反应器出口尾气管路上的在线HF检测仪8检测到的尾气中HF含量确定，当尾气中HF含量达到规定指标时，自动启用备用B组搅拌反应装置，同时关闭A组的进出气阀（搅拌不停），通过切换操作第二级搅拌反应器及下方水平螺旋输送反应器电机的正反转按钮改变物料的输送方向，将搅拌反应装置中的物料（LiCL和LiF的混合物）输送至LiF制备釜使其与釜中预先投加的35%的氢氟酸完全反应制得LiF，经固液分离、洗涤干燥后用于六氟磷酸锂的生产，提高了氟资源的综合利用率，实现经济效益和社会效益双赢！A组搅拌反应装置中的固体粉料卸完后即时按要求补充新鲜固体粉料备用，如此循环往复。

一种六氟磷酸锂合成尾气处理方法的专用装置，包括增压风机1，增压风机后设置对六氟磷酸锂合成反应器出口的尾气进行冷凝处理的冷凝器2，冷凝器的冷凝液出口与无水氟化氢接收罐3连通；冷凝器混合气体出口与搅拌反应组合装置连通，搅拌反应组合装置依次由第一级搅拌反应器4、水平螺旋输送反应器5、第二级搅拌反应器6连接组成；第一级搅拌反应器、第二级搅拌反应器之间设置物料平衡管7，第二级搅拌反应器的尾气出口与后置的除尘器9连接，除尘器的尾气出口与水洗塔10连接，水洗塔后设置碱洗塔13。第一级搅拌反应器前端与LiF制备釜16连接。水洗塔与水洗循环槽11、水洗循环泵12组成循环回路；碱洗塔与碱洗循环槽14、碱洗循环泵15组成循环回路。

Claims (6)

1.一种六氟磷酸锂合成尾气处理方法，其特征是：六氟磷酸锂合成反应器出口的尾气经增压风机增压后送至冷凝器，混合气体中大部分HF气体在冷凝器中降温冷凝，冷凝液回收至无水氟化氢接收罐，出冷凝器的混合气体沿物料搅拌导流方向依次经过密闭的第一级搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级搅拌反应器，混合气体中微量的HF与由上述第一级搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级搅拌反应器组成的搅拌反应组合装置中预先加入的LiCl粉料进行反应，第二级搅拌反应器中的LiCl粉料通过物料平衡管再返回至第一级搅拌反应器中，使LiCl粉料在搅拌反应系统内部强制搅动循环；搅拌反应器中物料的存量高于物料平衡管，以防止气流短路；混合气体经过搅拌反应组合装置后，其中的微量HF大部分去除；出第二级搅拌反应器的尾气经后置的除尘器捕集气体带走的少量粉料后进入水洗塔制得高品质的盐酸，其中HF的含量小于1%，出水洗塔的气体再经碱洗塔碱洗后达标排放。

2.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂合成尾气处理方法，其特征是：所述第一级搅拌反应器、第二级搅拌反应器均为锥形搅拌反应器。

3.根据权利要求1或2所述的六氟磷酸锂合成尾气处理方法，其特征是：设置两组搅拌反应组合装置进行自动切换，切换时点依据安装在搅拌第二级搅拌反应器出口尾气管路上的在线HF检测仪检测到的尾气中HF含量确定，当尾气中HF含量达到规定指标时，自动启用第二组搅拌反应组合装置，同时关闭第一组搅拌反应组合装置的进出气阀，第一组搅拌反应组合装置的搅拌不停，通过切换操作第二级搅拌反应器及下方水平螺旋输送反应器电机的正反转按钮改变物料的输送方向，将搅拌反应组合装置中的LiCL和LiF的混合物料输送至LiF制备釜，使其与釜中预先投加的35%的氢氟酸完全反应制得LiF，经固液分离、洗涤干燥后用于六氟磷酸锂的生产；第一组搅拌反应组合装置中的物料卸完后即时按要求补充新鲜固体粉料备用，如此循环往复。

4.根据权利要求1或2所述的六氟磷酸锂合成尾气处理方法，其特征是：经除尘器收集的粉料通过振动装置定期或连续返至搅拌反应组合装置。

5.一种权利要求1所述的六氟磷酸锂合成尾气处理方法的专用装置，其特征是：包括增压风机，增压风机后设置对六氟磷酸锂合成反应器出口的尾气进行冷凝处理的冷凝器，冷凝器的冷凝液出口与无水氟化氢接收罐连通；冷凝器混合气体出口与搅拌反应组合装置连通，搅拌反应组合装置依次由第一级搅拌反应器、水平螺旋输送反应器、第二级搅拌反应器连接组成；第一级搅拌反应器、第二级搅拌反应器之间设置物料平衡管，第二级搅拌反应器的尾气出口与后置的除尘器连接，除尘器的尾气出口与水洗塔连接，水洗塔后设置碱洗塔。

6.根据权利要求5所述的六氟磷酸锂合成尾气处理方法的专用装置，其特征是：第一级搅拌反应器前端与LiF制备釜连接。