CN105800559A - 氢氟酸的回收再利用装置及氢氟酸的回收再利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢氟酸的回收再利用装置及氢氟酸的回收再利用方法。该回收再利用装置包括：氟化炉；氢氟酸储存槽，与氟化炉的出气口连通；冷凝装置，由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器，且冷凝装置的进气口与氢氟酸储存槽连通，各冷凝器的出液口与氢氟酸储存槽连通；以及淋洗塔，淋洗塔的进气口与冷凝装置的出气口连通，淋洗塔的出液口与氢氟酸储存槽连通。本发明提高了HF的利用率，并减少了含HF尾气的排放以及含氟废料的产生，进而降低了生产成本，并产生了显著的经济与环保效益。

Description

氢氟酸的回收再利用装置及氢氟酸的回收再利用方法

技术领域

本发明涉及氢氟酸回收技术领域，具体而言，涉及一种氢氟酸的回收再利用装置及氢氟酸的回收再利用方法。

背景技术

在稀土氧化物干法氟化制备稀土氟化物过程中，在高收率获得高品质稀土氟化物产品的同时能否实现HF的最大利用，是检验氟化过程与设备优劣的重要指标之一。然而，在实际生产中，为了确保氟化效果与氧含量控制，往往需要过量HF进行一次或二次氟化。因此，如何控制HF的过剩量，以及过量HF的回收与再利用显得尤为重要。

目前，国内外生产厂商关于HF的回收与处理工艺技术研究大多集中在吸附剂的优化与净化设备的改进。例如，采用碱金属氟化物溶液萃取分离、氟化锂或碱金属氟化物吸附等技术实现混合尾气中HF的收集与去除。再例如，采用不同金属氟化物、氧化物吸附或附加淋洗冷凝分离等手段去除HF。

然而，目前尚没有针对稀土氧化物干法氟化制备过程中过量HF的回收利用的研究，而大多数稀土氟化物厂商仅仅依靠喷淋加碱中和的方式达到去除HF尾气的目的，这不仅仅会使得大量可利用HF消耗损失，还增加了后续酸的处理压力与含氟废料的产生量，大大增加了生产成本。

发明内容

本发明旨在提供一种氢氟酸的回收再利用装置及氢氟酸的回收再利用方法，以提高HF的利用率，并减少含HF尾气的排放以及含氟废料的产生。

为此，本发明提供了一种氢氟酸的回收再利用装置，该回收再利用装置包括：氟化炉；氢氟酸储存槽，与氟化炉的出气口连通；冷凝装置，由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器，且冷凝装置的进气口与氢氟酸储存槽连通，各冷凝器的出液口与氢氟酸储存槽连通；以及淋洗塔，淋洗塔的进气口与冷凝装置的出气口连通，淋洗塔的出液口与氢氟酸储存槽连通。

进一步地，至少一个冷凝组件包括并联设置的多个冷凝器。

进一步地，冷凝装置由第一冷凝组件和第二冷凝组件构成，第一冷凝组件的进气口与氢氟酸储存槽连通，第一冷凝组件的出气口与第二冷凝组件的进气口连通，第二冷凝组件的出气口与淋洗塔的进气口连通。

进一步地，第一冷凝组件包括并联设置的至少两个冷凝器，第二冷凝组件包括一个冷凝器和加湿器，且加湿器与第二冷凝组件中的冷凝器的底部连通。

进一步地，氟化炉的出气口通过出气管道与氢氟酸储存槽连通，且出气管道上设置有水冷装置。

进一步地，氟化炉中设置有稀土氧化物，且氟化炉具有氟化氢入口。

进一步地，处理装置还包括与氢氟酸储存槽连通的酸浸反应器，且酸浸反应器中设置有稀土氢氧化物。

本发明还提供了一种氢氟酸的回收再利用方法，该回收再利用方法包括以下步骤：将氟化炉产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽中进行降温以形成降温后尾气；将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝以形成冷凝后尾气，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽中，其中冷凝装置由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器；以及将冷凝后尾气通至淋洗塔中进行喷淋处理，并将淋洗塔中产生的淋洗液回流至氢氟酸储存槽中，且冷凝液和淋洗液组成氢氟酸收集液。

进一步地，氟化炉中设置有稀土氧化物，含氟化氢尾气中的HF的质量分数为50～70％。

进一步地，含氟化氢尾气的温度为400～600℃，降温后尾气的温度为150～250℃。

进一步地，将含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽之前，采用水冷装置对含氟化氢尾气进行预降温，且水冷装置中的冷却水温度为25～40℃，水冷装置中的冷却水流速为1～2t/h。

进一步地，冷凝器中的冷却水温度为20～40℃，冷凝器中的冷却水流速为2～3t/h。

进一步地，将降温后尾气进行冷凝的步骤中，通过加湿器向冷凝器中补入水蒸汽。

进一步地，由加湿器向冷凝器中补入的水蒸汽的补充量为1～3Kg/h。

进一步地，该回收再利用方法还包括：当氢氟酸收集液中HF质量浓度为20％～25％时，将氢氟酸收集液通至设置有稀土氢氧化物的酸浸反应器中。

技术效果：本发明提供了一种氢氟酸的回收再利用装置及回收再利用方法，并通过将氟化炉产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽中进行降温，然后将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽中，从而提高了HF的利用率，并减少了含HF尾气的排放以及含氟废料的产生，进而降低了生产成本，并产生了显著的经济与环保效益。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的氢氟酸的回收再利用装置的剖面结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

由背景技术可知，现有氢氟酸的回收装置及回收方法会使得大量可利用HF消耗损失，还增加了后续酸的处理压力与含氟废料的产生量，大大增加了生产成本。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种氢氟酸的回收再利用装置。如图1所示，该回收再利用装置包括：氟化炉10；氢氟酸储存槽20，与氟化炉10的出气口连通；冷凝装置，由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器30，且冷凝装置的进气口与氢氟酸储存槽20连通，各冷凝器30的出液口与氢氟酸储存槽20连通；以及淋洗塔40，淋洗塔40的进气口与冷凝装置的出气口连通，淋洗塔40的出液口与氢氟酸储存槽20连通。

本发明通过将氟化炉10产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽20中进行降温，然后将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽20中，从而提高了HF的利用率，并减少了含HF尾气的排放以及含氟废料的产生，进而降低了生产成本，并产生了显著的经济与环保效益。

上述回收装置中，优选地，至少一个冷凝组件包括并联设置的多个冷凝器。本领域技术人员可以根据实际工艺的上述冷凝装置的具体组成。为了进一步提高HF的利用率，在一种优选的实施方案中，冷凝装置由第一冷凝组件和第二冷凝组件构成，第一冷凝组件的进气口与氢氟酸储存槽20连通，第一冷凝组件的出气口与第二冷凝组件的进气口连通，第二冷凝组件的出气口与淋洗塔40的进气口连通。需要注意的是，淋洗塔40的顶部还设置有出口(图1中未标出)，用于排放达标尾气。

上述第一冷凝组件和第二冷凝组件的具体组成可以根据实际需求进行设定。优选地，第一冷凝组件包括并联设置的至少两个冷凝器30，第二冷凝组件包括一个冷凝器30和加湿器50，且加湿器50与第二冷凝组件中的冷凝器30的底部连通。此时，加湿器50能够向冷凝器30中补充足量的水蒸汽，从而稀释HF的浓度，进而促进HF酸冷凝液的收集。为了进一步降低含氟化氢尾气的温度，优选地，氟化炉10的出气口通过出气管道与氢氟酸储存槽20连通，且出气管道上设置有水冷装置60。

优选地，氟化炉10中设置有稀土氧化物，且氟化炉10具有氟化氢入口。此时，处理装置还包括与氢氟酸储存槽20连通的酸浸反应器70，且酸浸反应器70中设置有稀土氢氧化物。氟化炉10中的稀土氧化物和氢气发生反应，形成稀土氟化物和含氟化氢尾气。其中，稀土氧化物包括La₂O₃、Ce₂O₃、Pr₇O₁₁、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Gd₂O₃、Dy₂O₃、Tb₄O₇、Ho₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、Tm₂O₃、Lu₂O₃以及Sc₂O₃中的任意一种或多种。需要注意的是，氢氟酸储存槽20和酸浸反应器70之间也可以不连通，此时可以以手工方式将氢氟酸储存槽20中的氢氟酸收集液转移至酸浸反应器70。

同时，本发明还提供了一种氢氟酸的回收再利用方法，该回收再利用方法包括以下步骤：将氟化炉产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽中进行降温以形成降温后尾气；将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝以形成冷凝后尾气，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽中，其中冷凝装置由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器；以及将冷凝后尾气通至淋洗塔中进行喷淋处理，并将淋洗塔中产生的淋洗液回流至氢氟酸储存槽中，且冷凝液和淋洗液组成氢氟酸收集液。

上述方法通过将氟化炉产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽中进行降温，然后将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽中，从而提高了HF的利用率，并减少了含HF尾气的排放以及含氟废料的产生，进而降低了生产成本，并产生了显著的经济与环保效益。

下面将结合图1更详细地描述根据本发明提供的氢氟酸的回收再利用方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。

首先，将氟化炉10产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽20中进行降温以形成降温后尾气。其中，含氟化氢尾气包括过量HF气体与水汽。在将含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽20之前，可以采用水冷装置60对含氟化氢尾气进行预降温，且水冷装置60中的冷却水温度为25～40℃，水冷装置60中的冷却水流速为1～2t/h。预降温后的尾气进一步在氢氟酸储存槽20中过渡，起到第二次降温及控制后续出气速率作用。优选地，含氟化氢尾气的温度为400～600℃，降温后尾气的温度为150～250℃。

优选地，氟化炉10中设置有稀土氧化物，含氟化氢尾气中的HF的质量分数为50～70％。氟化炉10中的稀土氧化物和氢气发生反应，形成稀土氟化物和含氟化氢尾气。其中，稀土氧化物包括La₂O₃、Ce₂O₃、Pr₇O₁₁、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Gd₂O₃、Dy₂O₃、Tb₄O₇、Ho₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、Tm₂O₃、Lu₂O₃以及Sc₂O₃中的任意一种或多种。

完成将氟化炉10产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽20中进行降温以形成降温后尾气的步骤之后，将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝以形成冷凝后尾气，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽20中，其中冷凝装置由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器30。其中，冷凝器30可以为石墨列管冷凝器30。冷凝器30中，冷却水温度可以为20～40℃，冷却水的流速可以为2～3t/h。

将降温后尾气进行冷凝的步骤中，可以通过加湿器50向冷凝器30中补入水蒸汽。优选地，由加湿器50向冷凝器30中补入的水蒸汽的补充量为1～3Kg/h。加湿器50能够向冷凝器30中补充足量的水蒸汽，从而稀释HF的浓度，进而促进HF酸冷凝液的收集。

优选地，上述冷凝装置由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器30。更为优选地，冷凝装置由第一冷凝组件和第二冷凝组件构成，第一冷凝组件的进气口与氢氟酸储存槽20连通，第一冷凝组件的出气口与第二冷凝组件的进气口连通，第二冷凝组件的出气口与淋洗塔40的进气口连通。其中，第一冷凝组件包括并联设置的至少两个冷凝器30，第二冷凝组件包括一个冷凝器30和加湿器50，且加湿器50与第一冷凝组件中的冷凝器30的底部连通。

此时，冷凝处理的过程为：降温后尾气通入第一冷凝组件，实现气液分离，大部分HF气体被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽，该冷凝器30组合方式可分散尾气流通量，易于控制尾气在冷凝管中流通速率，提高冷凝效果；然后，含少量HF与H₂O气体的尾气，进入第二冷凝组件，其作用在于补充尾气中足量的水气含量，稀释HF气体浓度，促进HF酸冷凝液的收集。而后，未冷凝收集气体送入淋洗塔40进行喷淋处理后达标排放，淋洗液与冷凝液一样回流至氢氟酸储存槽。

完成将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝以形成冷凝后尾气，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽20中，其中冷凝装置由串联设置的多个冷凝组件构成，每个冷凝组件包括一个或多个冷凝器30的步骤之后，将冷凝后尾气通至淋洗塔40中进行喷淋处理，并将淋洗塔40中产生的淋洗液回流至氢氟酸储存槽20中，且冷凝液和淋洗液组成氢氟酸收集液。

进一步地，本发明提供的回收再利用方法还包括：当氢氟酸收集液中HF质量浓度为20％～25％时，将氢氟酸收集液通至设置有稀土氢氧化物的酸浸反应器70中。其具体过程可以为：当氢氟酸储存槽20的氢氟酸收集液体积达到氢氟酸储存槽20的4/5时，分批取样分析其中HF浓度，当酸液中HF质量浓度达到一定浓度时，将其作为酸剂与相应稀土氢氧化物进行湿法氟化，产物经过滤、洗涤、干燥后得到稀土氟化物。

下面将结合实施例进一步说明采用本发明提供的氢氟酸的回收再利用装置对氢氟酸进行回收再利用的方法。

实施例1

本实施例提供了一种采用本发明提供的氢氟酸的回收再利用装置对氢氟酸进行回收再利用的方法，包括以下步骤：

1)往氟化炉中装入Dy₂O₃，并通入过量HF气体进行氟化，反应完成后得到的含过量HF气体与H₂O气的高温尾气，然后经氟化炉出气管道(附加水冷套预降温装置)进入酸储存槽，其中尾气温度为400，HF质量分数为60％，冷却水温度为35℃，冷却水流通速率为1.5t/h；

2)预降温后尾气进一步通入氢氟酸储存槽过渡，使降温后气体温度为200℃；

3)将降温尾气同时通入两个并联石墨列管冷凝器构成的第一段冷凝系统，实现气液分离，循环冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，大部分HF被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

4)含少量HF与H₂O气体的尾气进入冷凝器+水汽加湿器组合构成的第二段冷凝系统，水汽加湿器的水蒸汽补充量为2Kg/h，冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，而后微量未冷凝收集气体送入淋洗塔进行喷淋处理后达标排放，淋洗液与冷凝液一样回流至氢氟酸储存槽；

5)当氢氟酸储存槽内的HF酸收集液体积达到储存槽的4/5时，分批取样分析其中HF浓度，当酸液中HF质量浓度达到23％时，将其作为酸剂定量加入到已装有相应Dy(OH)₃的反应设备中进行湿法氟化，产物经过滤、洗涤、干燥后得到DyF₃。

6)通过对比核算过量HF利用率、中和剂NaOH使用量、NaF废渣处理费等可知每吨DyF₃的生产成本降低约30％。

实施例2

本实施例提供了一种采用本发明提供的氢氟酸的回收再利用装置对氢氟酸进行回收再利用的方法，包括以下步骤：

1)往氟化炉装入Tb₄O₇，并通入过量HF气体进行氟化，反应完成后得到的含过量HF气体与氟化产物H₂O气的高温尾气，经氟化炉出气管道(附加水冷套预降温装置)进入酸储存槽，其中尾气温度为500℃，HF质量分数为50％，冷却水温度为40℃，冷却水流通速率为1t/h；

2)预降温后尾气进一步在氢氟酸储存槽过渡，使降温后气体温度为250℃；

3)降温尾气同时通入两个并联石墨列管冷凝器构成的第一段冷凝系统，实现气液分离，循环冷却水温度为40℃，冷却水流通速率为3t/h，大部分HF被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

4)含少量HF与H₂O气体的尾气进入冷凝器+水汽加湿器构成的第二段冷凝系统，水汽加湿器的水蒸汽补充量为3Kg/h，冷却水温度为40℃，冷却水流通速率为3t/h，而后微量未冷凝收集气体送入淋洗塔进行喷淋处理后达标排放，淋洗液与冷凝液一样回流至氢氟酸储存槽；

5)当氢氟酸储存槽内的HF酸收集液体积达到储存槽的4/5时，分批取样分析其中HF浓度，当酸液中HF质量浓度达到20％时，将其作为酸剂定量加入到已装有相应Tb(OH)₃的反应设备中进行湿法氟化，产物经过滤、洗涤、干燥后得到TbF₃。

6)通过对比核算过量HF利用率、中和剂NaOH使用量、NaF废渣处理费等可知每吨TbF₃的生产成本降低约25％。

实施例3

本实施例提供了一种采用本发明提供的氢氟酸的回收再利用装置对氢氟酸进行回收再利用的方法，包括以下步骤：

1)往氟化炉装入Y₂O₃，并通入过量HF气体进行氟化，反应完成后得到的含过量HF气体与氟化产物H₂O气的高温尾气经氟化炉出气管道(附加水冷套预降温装置)进入酸储存槽，其中尾气温度为600℃，HF质量分数为70％，冷却水温度为20℃，冷却水流通速率为2t/h；

2)预降温后尾气进一步在氢氟酸储存槽过渡，使降温后气体温度为150℃；

3)降温尾气同时通入两个并联石墨列管冷凝器构成的第一段冷凝系统，实现气液分离，循环冷却水温度为20℃，冷却水流通速率为2.5t/h，大部分HF被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

4)而后含少量HF与H₂O气体的尾气进入冷凝器+水汽加湿器构成的第二段冷凝系统，水汽加湿器的水蒸汽补充量为1Kg/h，冷却水温度为20℃，冷却水流通速率为2.5t/h，而后微量未冷凝收集气体送入淋洗塔进行喷淋处理后达标排放，淋洗液与冷凝液一样回流至氢氟酸储存槽；

5)当氢氟酸储存槽内的HF酸收集液体积达到储存槽的4/5时，分批取样分析其中HF浓度，当酸液中HF质量浓度达到25％时，将其作为酸剂定量加入到已装有相应Y(OH)₃的反应设备中进行湿法氟化，产物经过滤、洗涤、干燥后得到YF₃。

6)通过对比核算过量HF利用率、中和剂NaOH使用量、NaF废渣处理费等可知每吨YF₃的生产成本降低约28％。

实施例4

本实施例提供了一种采用本发明提供的氢氟酸的回收再利用装置对氢氟酸进行回收再利用的方法，包括以下步骤：

1)往氟化炉中装入Dy₂O₃，并通入过量HF气体进行氟化，反应完成后得到的含过量HF气体与H₂O气的高温尾气，然后经氟化炉出气管道(附加水冷套预降温装置)进入酸储存槽，其中尾气温度为400，HF质量分数为60％，冷却水温度为35℃，冷却水流通速率为1.5t/h；

2)预降温后尾气进一步通入氢氟酸储存槽过渡，使降温后气体温度为200℃；

3)将降温尾气同时通入三个并联石墨列管冷凝器构成的第一段冷凝系统，实现气液分离，循环冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，大部分HF被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

4)含少量HF与H₂O气体的尾气进入冷凝器+水汽加湿器构成的第二段冷凝系统，水汽加湿器的水蒸汽补充量为2Kg/h，冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，而后微量未冷凝收集气体送入淋洗塔进行喷淋处理后达标排放，淋洗液与冷凝液一样回流至氢氟酸储存槽；

5)当氢氟酸储存槽内的HF酸收集液体积达到储存槽的4/5时，分批取样分析其中HF浓度，当酸液中HF质量浓度达到23％时，将其作为酸剂定量加入到已装有相应Dy(OH)₃的反应设备中进行湿法氟化，产物经过滤、洗涤、干燥后得到DyF₃。

6)通过对比核算过量HF利用率、中和剂NaOH使用量、NaF废渣处理费等可知每吨DyF₃的生产成本降低约32％。

实施例5

本实施例提供了一种采用本发明提供的氢氟酸的回收再利用装置对氢氟酸进行回收再利用的方法，包括以下步骤：

1)往氟化炉中装入Dy₂O₃，并通入过量HF气体进行氟化，反应完成后得到的含过量HF气体与H₂O气的高温尾气，然后经氟化炉出气管道(附加水冷套预降温装置)进入酸储存槽，其中尾气温度为400，HF质量分数为60％，冷却水温度为35℃，冷却水流通速率为1.5t/h；

2)预降温后尾气进一步通入氢氟酸储存槽过渡，使降温后气体温度为200℃；

3)将降温尾气同时通入两个并联石墨列管冷凝器构成的第一段冷凝系统，实现气液分离，循环冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，大部分HF被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

4)含少量HF与H₂O气体的尾气通入两个并联石墨列管冷凝器构成的第二段冷凝系统，循环冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，以使得HF进一步被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

5)含微量HF与H₂O气体的尾气进入冷凝器+水汽加湿器构成的第三段冷凝系统，水汽加湿器的水蒸汽补充量为2Kg/h，冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，而后微量未冷凝收集气体送入淋洗塔进行喷淋处理后达标排放，淋洗液与冷凝液一样回流至氢氟酸储存槽；

6)当氢氟酸储存槽内的HF酸收集液体积达到储存槽的4/5时，分批取样分析其中HF浓度，当酸液中HF质量浓度达到23％时，将其作为酸剂定量加入到已装有相应Dy(OH)₃的反应设备中进行湿法氟化，产物经过滤、洗涤、干燥后得到DyF₃。

7)通过对比核算过量HF利用率、中和剂NaOH使用量、NaF废渣处理费等可知每吨DyF₃的生产成本降低约34％。

实施例6

本实施例提供了一种采用本发明提供的氢氟酸的回收再利用装置对氢氟酸进行回收再利用的方法，包括以下步骤：

1)往氟化炉中装入Dy₂O₃，并通入过量HF气体进行氟化，反应完成后得到的含过量HF气体与H₂O气的高温尾气，然后经氟化炉出气管道(附加水冷套预降温装置)进入酸储存槽，其中尾气温度为400，HF质量分数为60％，冷却水温度为35℃，冷却水流通速率为1.5t/h；

2)预降温后尾气进一步通入氢氟酸储存槽过渡，使降温后气体温度为200℃；

3)将降温尾气同时通入两个并联石墨列管冷凝器构成的第一段冷凝系统，实现气液分离，循环冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，大部分HF被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

4)含少量HF与H₂O气体的尾气通入一个石墨列管冷凝器+水汽加湿器构成的第二段冷凝系统，循环冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，以使得HF进一步被冷凝收集，冷凝液流至氢氟酸储存槽；

5)含微量HF与H₂O气体的尾气进入冷凝器+水汽加湿器构成的第三段冷凝系统，水汽加湿器的水蒸汽补充量为2Kg/h，冷却水温度为30℃，冷却水流通速率为2t/h，而后微量未冷凝收集气体送入淋洗塔进行喷淋处理后达标排放，淋洗液与冷凝液一样回流至氢氟酸储存槽；

6)当氢氟酸储存槽内的HF酸收集液体积达到储存槽的4/5时，分批取样分析其中HF浓度，当酸液中HF质量浓度达到23％时，将其作为酸剂定量加入到已装有相应Dy(OH)₃的反应设备中进行湿法氟化，产物经过滤、洗涤、干燥后得到DyF₃。

7)通过对比核算过量HF利用率、中和剂NaOH使用量、NaF废渣处理费等可知每吨DyF₃的生产成本降低约33％。

从以上实施例可以看出，本发明上述的实例实现了如下技术效果：本发明提供了一种氢氟酸的回收再利用装置及回收再利用方法，并通过将氟化炉产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽中进行降温，然后将降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝，并将冷凝装置产生的冷凝液回流至氢氟酸储存槽中，从而提高了HF的利用率，并减少了含HF尾气的排放以及含氟废料的产生，进而降低了生产成本，并产生了显著的经济与环保效益。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种氢氟酸的回收再利用装置，其特征在于，所述回收再利用装置包括：

氟化炉(10)；

氢氟酸储存槽(20)，与所述氟化炉(10)的出气口连通；

冷凝装置，由串联设置的多个冷凝组件构成，每个所述冷凝组件包括一个或多个冷凝器(30)，且所述冷凝装置的进气口与所述氢氟酸储存槽(20)连通，各所述冷凝器(30)的出液口与所述氢氟酸储存槽(20)连通；以及

淋洗塔(40)，所述淋洗塔(40)的进气口与所述冷凝装置的出气口连通，所述淋洗塔(40)的出液口与所述氢氟酸储存槽(20)连通。

2.根据权利要求1所述的回收再利用装置，其特征在于，至少一个所述冷凝组件包括并联设置的多个所述冷凝器(30)。

3.根据权利要求1所述的回收再利用装置，其特征在于，所述冷凝装置由第一冷凝组件和第二冷凝组件构成，所述第一冷凝组件的进气口与所述氢氟酸储存槽(20)连通，所述第一冷凝组件的出气口与所述第二冷凝组件的进气口连通，所述第二冷凝组件的出气口与所述淋洗塔(40)的进气口连通。

4.根据权利要求3所述的回收再利用装置，其特征在于，所述第一冷凝组件包括并联设置的至少两个所述冷凝器(30)，所述第二冷凝组件包括一个所述冷凝器(30)和加湿器(50)，且所述加湿器(50)与所述第二冷凝组件中的所述冷凝器(30)的底部连通。

5.根据权利要求1所述的回收再利用装置，其特征在于，所述氟化炉(10)的出气口通过出气管道与所述氢氟酸储存槽(20)连通，且所述出气管道上设置有水冷装置(60)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的回收再利用装置，其特征在于，所述氟化炉(10)中设置有稀土氧化物，且所述氟化炉(10)具有氟化氢入口。

7.根据权利要求6所述的回收再利用装置，其特征在于，所述处理装置还包括与所述氢氟酸储存槽(20)连通的酸浸反应器(70)，且所述酸浸反应器(70)中设置有稀土氢氧化物。

8.一种氢氟酸的回收再利用方法，其特征在于，所述回收再利用方法包括以下步骤：

将氟化炉(10)产生的含氟化氢尾气通至氢氟酸储存槽(20)中进行降温以形成降温后尾气；

将所述降温后尾气通至冷凝装置中进行冷凝以形成冷凝后尾气，并将所述冷凝装置产生的冷凝液回流至所述氢氟酸储存槽(20)中，其中所述冷凝装置由串联设置的多个冷凝组件构成，每个所述冷凝组件包括一个或多个冷凝器(30)；以及

将所述冷凝后尾气通至淋洗塔(40)中进行喷淋处理，并将所述淋洗塔(40)中产生的淋洗液回流至所述氢氟酸储存槽(20)中，且所述冷凝液和所述淋洗液组成氢氟酸收集液。

9.根据权利要求8所述的回收再利用方法，其特征在于，所述氟化炉(10)中设置有稀土氧化物，所述含氟化氢尾气中的HF的质量分数为50～70％。

10.根据权利要求8所述的回收再利用方法，其特征在于，所述含氟化氢尾气的温度为400～600℃，所述降温后尾气的温度为150～250℃。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的回收再利用方法，其特征在于，将所述含氟化氢尾气通至所述氢氟酸储存槽(20)之前，采用水冷装置(60)对所述含氟化氢尾气进行预降温，且所述水冷装置(60)中的冷却水温度为25～40℃，所述水冷装置(60)中的冷却水流速为1～2t/h。

12.根据权利要求8至10中任一项所述的回收再利用方法，其特征在于，所述冷凝器(30)中的冷却水温度为20～40℃，所述冷凝器(30)中的冷却水流速为2～3t/h。

13.根据权利要求8至10中任一项所述的回收再利用方法，其特征在于，将所述降温后尾气进行冷凝的步骤中，通过加湿器(50)向所述冷凝器(30)中补入水蒸汽。

14.根据权利要求13所述的回收再利用方法，其特征在于，由所述加湿器(50)向所述冷凝器(30)中补入的所述水蒸汽的补充量为1～3Kg/h。

15.根据权利要求8至10中任一项所述的回收再利用方法，其特征在于，所述回收再利用方法还包括：当所述氢氟酸收集液中HF质量浓度为20％～25％时，将所述氢氟酸收集液通至设置有稀土氢氧化物的酸浸反应器(70)中。