CN107185379A - 一种湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统及处理方法，系统的构成包括初步脱氟分系统和喷淋洗涤塔脱氟分系统；初步脱氟分系统的构成包括洗涤液循环收集槽，设置在洗涤液循环收集槽尾气进口上的文丘里洗涤器和尾气出口上的直管洗涤器，以及洗涤液循环泵；喷淋洗涤塔脱氟分系统由喷淋洗涤塔和洗涤塔循环泵构成，喷淋洗涤塔上部空间设计喷淋器和除沫器，下部空间设计有洗涤液池和分布器。初步脱氟分系统循环洗涤液循环收集槽内的洗涤液由泵从洗涤液池泵入。采用本发明对磷酸尾气进行脱氟处理，能提高脱氟效率，洗涤排出系统的洗涤液含氟浓度高，便于集中二次处理，系统构成设备少，占地面积小，可大为节约资源和运行成本。

Description

一种湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于尾气脱氟技术领域，具体涉及一种湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统及处理方法。
技术背景
含氟废气通常是指含有气态氟化氢、四氟化硅的工业废气，主要来自于化工、冶金、建材等行业含氟矿石在高温下煅烧、熔融、化学反应等处理过程，譬如用硫酸分解磷矿粉释放出的氟化氢(HF)气体，HF与磷矿石中的二氧化硅反应释放出的四氟化硅(SiF4)气体。在使用氟磷灰石生产磷肥的过程中产生大量含氟尾气，必须加以处理。氟盐在工业上的用途愈来愈广，重要性越来越大。而主要的含氟矿石—萤石资源在世界范围内都已将近枯竭。磷矿中含有大量的氟，故今后的磷酸盐工业不能不结合氟盐的需求加以综合考虑。
当前我国磷酸行业针对尾气脱氟处理的方法主要分为湿法处理和干法处理两类。湿法处理为吸收净化法。HF极易溶于水成氢氟酸，能和很多碱性物质发生发应生成氟化盐。因此，采用水或碱液作为吸收剂，能很容易地脱除废气中的氟化物，但需要考虑腐蚀管道、设备堵塞等问题。干法处理也称为吸附净化法，是利用吸附剂对氟的选择性吸附来实现脱氟，脱氟效率高，工艺流程简单。常用的工业吸附剂有活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅胶、硅藻土、沸石等。干法吸附虽不用考虑腐蚀、堵塞、废水处理等问题，但其主要用于处理含氟量不高的废气。
专利申请号为201420391756.9的专利文件，公开了一种“一种脱氟吸收塔系统”，其结构包括吸收塔、循环泵A、换热装置、过滤装置、循环泵B和雾状喷头。该脱氟系统主要是通过改善喷头结构提高吸收效率，吸收液通过冷却和过滤提高吸收液的再吸收能力。系统结构简单，操作稳定高效。但该系统未考虑含氟处理液的循环利用，处理液需进行二次处理，存在运行成本高，浪费资源等问题。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题和不足，提供一种湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统及处理方法，以提高脱氟效率，得到含氟量较高的处理液以便集中二次处理，减少系统设备和占地面积，节约资源和运行成本。
针对上述发明目的，本发明提供的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其构成包括初步脱氟分系统和喷淋洗涤塔脱氟分系统；所述初步脱氟分系统的构成包括洗涤液循环收集槽，设置在洗涤液循环收集槽尾气进口上的文丘里洗涤器和尾气出口上的直管洗涤器，以及洗涤液循环泵，所述洗涤液循环收集槽设计有与二次脱氟系统连通的洗涤液进口、洗涤液循环出口和洗涤液排出口，洗涤液循环泵的出口与两个洗涤器内设置的洗涤液喷头连通，进口与洗涤液循环收集槽上的循环出口连通，待处理的含氟尾气由文丘里洗涤器上的进气口进入文丘里洗涤器，经第一次初步洗涤后经由洗涤液循环收集槽进入直管洗涤器，经第二次初步洗涤后进入喷淋洗涤塔脱氟分系统；
所述喷淋洗涤塔脱氟分系统由喷淋洗涤塔和洗涤塔循环泵构成，所述喷淋洗涤塔的塔体上设计有洗涤液加入口、洗涤液循环出口、洗涤液排出口、待处理尾气进口和净化气排出口，塔内上部空间设计有喷淋器和位于喷淋器上方的除沫器，塔内下部空间设计有洗涤液池和位于洗涤液池上方气体分布器，洗涤塔循环泵的进口与位于洗涤液池位置处的洗涤液循环出口连通，经初步脱氟分系统脱氟处理后的尾气由位于洗涤液池液面上方处的待处理尾气进口进入塔内，经气体分布器进入喷淋洗涤空间与由喷淋器喷头喷洒下来的洗涤液接触反应脱出尾气中的氟，脱氟达标的净化气体经除沫器除沫后由净化气排出口排出塔外进入大气，吸附了氟组分的洗涤液由气体分布器进入洗涤液池，初步脱氟分系统循环洗涤液循环收集槽内的洗涤液由泵从洗涤液池泵入。
上述脱氟处理系统还设置有洗涤液储存器，通过设置有控制阀门的管道分别与初步脱氟分系统中的洗涤液循环收集槽上的洗涤液排液口和喷淋洗涤塔脱氟分系统中的洗涤液排出口连通。
上述文丘里洗涤器和直管洗涤器均竖立设置在洗涤液循环收集槽顶盖上，分别由各自配备的洗涤液循环泵提供洗涤液。
上述文丘里洗涤器的洗涤液喷头设置在使其喷口位于文丘里管喉部的位置。
上述初步脱氟分系统中的洗涤液循环收集槽上的洗涤液进口通过设置有控制阀的管道与喷淋洗涤塔脱氟分系统中的洗涤塔循环泵的出口连通。
上述喷淋洗涤塔脱氟分系统中喷淋器由2—3层喷头层构成，每层喷头层均分别由若干均匀分布的喷头构成。
上述相邻喷头层之间上下喷头相互错位设置。
上述喷淋器各喷头层均由同一个洗涤塔循环泵提供洗涤液。
本发明提供的利用上述湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统进行脱氟处理方法，是以氢氧化钾溶液为脱氟洗涤液，采取初步脱氟分系统和喷淋洗涤塔脱氟分系统对湿法磷酸生产过程产生的尾气进行脱氟；在初步脱氟分系统中，采用设置在洗涤液循环收集槽进口管道上的文丘里洗涤器和出口管道上的直管洗涤器，用来自喷淋洗涤塔脱氟分系统的洗涤液，使用洗涤液循环泵通过两个洗涤器内设置的喷头循环对流经洗涤器的含氟尾气进行洗涤；
在喷淋洗涤塔脱氟分系统中，来自初步脱氟分系统经初步脱氟净化的尾气进入喷淋洗涤塔下部洗涤液池上方空间，新鲜洗涤液由位于塔体上的洗涤液加入口加入到位于塔内底部的洗涤液池内，进入喷淋洗涤塔下部洗涤液池上方空间的尾气经位于洗涤液池上方的气体分布器进入洗涤脱氟空间，洗涤液由洗涤塔循环泵泵入位于塔内上部空间的喷淋器，由构成喷淋器均匀分布的喷头喷洒下来，与进入洗涤脱氟空间的尾气充分接触反应，洗涤脱出尾气中的氟，脱氟达标的净化气体经除沫器除沫后由净化气排出口排出塔外进入大气，循环洗涤后的洗涤液由气体分布器进入洗涤液池，初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽内洗涤液由洗涤液池泵入。
当净化气体中氟的质量浓度大于9mg/m3时，将初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽中部分洗涤液排出，再将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液泵入到洗涤液循环收集槽，最后再由位于塔体上的洗涤液加入口加入新鲜的洗涤液；或先将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液通过洗涤液排出口部分排出，后再由位于塔体上的洗涤液加入口加入新鲜的洗涤液，以增强洗涤传质动力。
此时，作为优选的，还可以选择当初步脱氟分系统经初步脱氟净化的尾气中氟的质量浓度大于40mg/m3时，将初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽中部分洗涤液排出，再将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液泵入到洗涤液循环收集槽，最后再由位于塔体上的洗涤液加入口加入新鲜的洗涤液。
洗涤液从初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽中部分排出和从喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内部分排出，都是将洗涤液排出到洗涤液储存器内，以集中进行二次处理或作为副产品。
由洗涤塔净化气排出口排出塔外的脱氟达标的净化气体，最好通过风机、烟囱排放至大气。
所述含氟尾气在进入文丘里洗涤器前，对含氟废气的温度、压力、含氟量进行调节，含氟废气温度控制在60～70℃，含氟量15～20mg/m3。含氟废气温度的调节通常是通过管道段降温处理，压力调节是通过流量调节阀，含氟量调节是通过鼓入新鲜空气。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用双循环脱氟工艺脱出磷酸尾气中的氟，大大提高了尾气脱氟率和洗涤液的含氟浓度，有利于含氟洗涤液集中处理，或直接将高氟浓度的洗涤液作为副产品，有效回收利用资源，降低运行成本。
2、本发明将洗涤塔内含氟浓度较低的洗涤液通入到初步脱氟分系统的洗涤液循环收集槽内，与现有技术中文丘里洗涤器洗涤液自循环技术相比，能大大提高洗涤液的氟浓度，能更有利资源回收利用和降低运行成本。
3、本发明通过检测含氟废气的含氟量控制洗涤塔内新鲜洗涤液的通入，以洗涤塔内循环洗涤后的洗涤液作为初步脱氟分系统的循环洗涤液，用新鲜的洗涤液洗涤经洗涤后的尾气，用洗涤塔内循环洗涤后的洗涤液洗涤新鲜尾气，不仅能保障含氟尾气处理达到排放标准，而且大大提高了排出系统的洗涤液含氟浓度，有利于含氟洗涤液利用与处理。
附图说明
图1为本发明所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统的整体结构示意图。
图中，1-喷淋洗涤塔，1A-待处理尾气进口，1B-净化气排出口，2-文丘里洗涤器，3-洗涤液循环收集槽，4-直管洗涤器，5-洗涤液储存器，6-尾气烟囱，7-洗涤塔循环泵，8-第一洗涤液循环泵，9-第二洗涤液循环泵，10-风机，11-除沫器，12-气体分布器，13-洗涤液加入口，14-洗涤液循环出口，15-洗涤液排出口。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的实施例，并通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但这并不意味着是对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其结构如图1所示，构成包括初步脱氟分系统、喷淋洗涤塔脱氟分系统和洗涤液储存器5；所述初步脱氟分系统的构成包括洗涤液循环收集槽3，设置在洗涤液循环收集槽尾气进口上的文丘里洗涤器2和尾气出口上的直管洗涤器4，以及洗涤液循环泵(第一洗涤液循环泵8、第二洗涤液循环泵9)，所述文丘里洗涤器2和直管洗涤器4均竖立设置在洗涤液循环收集槽3顶盖上，所述洗涤液循环收集槽3设计有与二次脱氟系统连通的洗涤液进口、洗涤液循环出口和洗涤液排出口，第一洗涤液循环泵8、第二洗涤液循环泵9的出口与两个洗涤器内设置的洗涤液喷头连通，进口与洗涤液循环收集槽3上的循环出口连通，文丘里洗涤器2的洗涤液喷头设置在使其喷口位于文丘里管喉部的位置，待处理的含氟尾气由文丘里洗涤器2上的进气口进入文丘里洗涤器，经第一次初步洗涤后经由洗涤液循环收集槽3进入直管洗涤器4，经第二次初步洗涤后进入喷淋洗涤塔脱氟分系统；
所述喷淋洗涤塔脱氟分系统由喷淋洗涤塔1和洗涤塔循环泵7构成，所述喷淋洗涤塔的塔体上设计有洗涤液加入口13、洗涤液循环出口14、洗涤液排出口15、待处理尾气进口1A和净化气排出口1B，塔内上部空间设计有喷淋器和位于喷淋器上方的除沫器11，塔内下部空间设计有洗涤液池和位于洗涤液池上方气体分布器12，洗涤塔循环泵7的进口与位于洗涤液池位置处的洗涤液循环出口14连通，喷淋洗涤塔脱氟分系统中喷淋器由2层喷头层构成，每层喷头层均分别由若干均匀分布的喷头构成；相邻喷头层之间上下喷头相互错位设置；喷淋器各喷头层均由同一个洗涤塔循环泵7提供洗涤液，经初步脱氟分系统脱氟处理后的尾气由位于洗涤液池液面上方处的待处理尾气进口1A进入塔内，经气体分布器12进入喷淋洗涤空间与由喷淋器喷头喷洒下来的洗涤液接触反应脱出尾气中的氟，脱氟达标的净化气体经除沫器11除沫后由净化气排出口1B排出塔外进入大气，吸附了氟组分的洗涤液由气体分布器进入洗涤液池，所述初步脱氟分系统中的洗涤液循环收集槽3上的洗涤液进口通过设置有控制阀的管道与喷淋洗涤塔脱氟分系统中的洗涤塔循环泵7的出口连通，初步脱氟分系统循环洗涤液循环收集槽3内的洗涤液由泵从洗涤液池泵入。
所述洗涤液储存器5，通过设置有控制阀门的管道分别与初步脱氟分系统中的洗涤液循环收集槽上的洗涤液排液口和喷淋洗涤塔脱氟分系统中的洗涤液排出口15连通。
利用上述湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统进行脱氟处理方法，是以氢氧化钾溶液为脱氟洗涤液，采取初步脱氟分系统和喷淋洗涤塔脱氟分系统对湿法磷酸生产过程产生的尾气进行脱氟；在进入文丘里洗涤器前，对含氟废气的温度，烟气量，含氟量进行调节，含氟废气温度控制在60℃，含氟量20mg/m3，烟气量为65000m3/h，在初步脱氟分系统中，采用设置在洗涤液循环收集槽3进口管道上的文丘里洗涤器2和出口管道上的直管洗涤器4，用来自喷淋洗涤塔脱氟分系统的洗涤液，使用洗涤液循环泵(第一洗涤液循环泵8、第二洗涤液循环泵9)通过两个洗涤器内设置的喷头循环对流经洗涤器的含氟尾气进行洗涤；
在喷淋洗涤塔脱氟分系统中，来自初步脱氟分系统经初步脱氟净化的尾气进入喷淋洗涤塔1下部洗涤液池上方空间，新鲜洗涤液由位于塔体上的洗涤液加入口13加入到位于塔内底部的洗涤液池内，进入喷淋洗涤塔1下部洗涤液池上方空间的尾气经位于洗涤液池上方的气体分布器12进入洗涤脱氟空间，洗涤液由洗涤塔循环泵7泵入位于塔内上部空间的喷淋器，由构成喷淋器均匀分布的喷头喷洒下来，与进入洗涤脱氟空间的尾气充分接触反应，洗涤脱出尾气中的氟，脱氟达标的净化气体经除沫器11除沫后，经由洗涤塔上的净化气排出口1B通入到排气管内，通过风机10泵入尾气烟囱6内排放至大气，循环洗涤后的洗涤液由气体分布器12进入洗涤液池，初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽3内洗涤液由洗涤液池泵入。
当净化气体中氟的质量浓度大于9mg/m3时，将初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽3中部分洗涤液排出到洗涤液储存器5，再将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液泵入到洗涤液循环收集槽3，最后再由位于塔体上的洗涤液加入口13加入新鲜的洗涤液；或先将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液通过洗涤液排出口15部分排出，后再由位于塔体上的洗涤液加入口13加入新鲜的洗涤液，以增强洗涤传质动力。
也可采用下述方式控制洗涤液的加入与排出，即当经初步脱氟分系统初步脱氟净化的尾气中氟的质量浓度大于40mg/m3时，将初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽中部分洗涤液排出到洗涤液储存器5，再将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液泵入到洗涤液循环收集槽，最后再由位于塔体上的洗涤液加入口加入新鲜的洗涤液。
洗涤液由初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽中部分排出和由喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内部分排出，都是将洗涤液排出到洗涤液储存器内以待进行二次处理或作为副产品。
通过实施例1的脱氟处理方法，净化后的气体氟化物浓度小于9mg/m3，脱氟率大于55％。

Claims (10)

1.一种湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于构成包括初步脱氟分系统和喷淋洗涤塔脱氟分系统；所述初步脱氟分系统的构成包括洗涤液循环收集槽(3)，设置在洗涤液循环收集槽尾气进口上的文丘里洗涤器(2)和尾气出口上的直管洗涤器(4)，以及洗涤液循环泵(8,9)，所述洗涤液循环收集槽(3)设计有与二次脱氟系统连通的洗涤液进口、洗涤液循环出口和洗涤液排出口，洗涤液循环泵(8,9)的出口与两个洗涤器内设置的洗涤液喷头连通，进口与洗涤液循环收集槽(3)上的循环出口连通，待处理的含氟尾气由文丘里洗涤器(2)上的进气口进入文丘里洗涤器，经第一次初步洗涤后经由洗涤液循环收集槽(3)进入直管洗涤器(4)，经第二次初步洗涤后进入喷淋洗涤塔脱氟分系统；
所述喷淋洗涤塔脱氟分系统由喷淋洗涤塔(1)和洗涤塔循环泵(7)构成，所述喷淋洗涤塔的塔体上设计有洗涤液加入口(13)、洗涤液循环出口(14)、洗涤液排出口(15)、待处理尾气进口(1A)和净化气排出口(1B)，塔内上部空间设计有喷淋器和位于喷淋器上方的除沫器(11)，塔内下部空间设计有洗涤液池和位于洗涤液池上方气体分布器(12)，洗涤塔循环泵(7)的进口与位于洗涤液池位置处的洗涤液循环出口(14)连通，经初步脱氟分系统脱氟处理后的尾气由位于洗涤液池液面上方处的待处理尾气进口(1A)进入塔内，经气体分布器(12)进入喷淋洗涤空间与由喷淋器喷头喷洒下来的洗涤液接触反应脱出尾气中的氟，脱氟达标的净化气体经除沫器(11)除沫后由净化气排出口(1B)排出塔外进入大气，吸附了氟组分的洗涤液由气体分布器进入洗涤液池，初步脱氟分系统循环洗涤液循环收集槽(3)内的洗涤液由泵从洗涤液池泵入。
2.根据权利要求1所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于，脱氟处理系统还设置有洗涤液储存器(5)，通过设置有控制阀门的管道分别与初步脱氟分系统中的洗涤液循环收集槽上的洗涤液排液口和喷淋洗涤塔脱氟分系统中的洗涤液排出口(15)连通。
3.根据权利要求2所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于，文丘里洗涤器(2)和直管洗涤器(4)均竖立设置在洗涤液循环收集槽(3)顶盖上，分别由各自配备的洗涤液循环泵(8,9)提供洗涤液。
4.根据权利要求3所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于，文丘里洗涤器(2)的洗涤液喷头设置在使其喷口位于文丘里管喉部的位置。
5.根据权利要求4所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于，初步脱氟分系统中的洗涤液循环收集槽(3)上的洗涤液进口通过设置有控制阀的管道与喷淋洗涤塔脱氟分系统中的洗涤塔循环泵(7)的出口连通。
6.根据权利要求1至5之一所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于，喷淋洗涤塔脱氟分系统中喷淋器由2—3层喷头层构成，每层喷头层均分别由若干均匀分布的喷头构成。
7.根据权利要求6所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于，相邻喷头层之间上下喷头相互错位设置。
8.根据权利要求7所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统，其特征在于，喷淋器各喷头层均由同一个洗涤塔循环泵(7)提供洗涤液。
9.利用权利要求1至8所述湿法磷酸尾气双循环脱氟处理系统进行脱氟处理方法，其特征在于，以氢氧化钾溶液为脱氟洗涤液，采取初步脱氟分系统和喷淋洗涤塔脱氟分系统对湿法磷酸生产过程产生的尾气进行脱氟；在初步脱氟分系统中，采用设置在洗涤液循环收集槽(3)进口管道上的文丘里洗涤器(2)和出口管道上的直管洗涤器(4)，用来自喷淋洗涤塔脱氟分系统的洗涤液，使用洗涤液循环泵(8,9)通过两个洗涤器内设置的喷头循环对流经洗涤器的含氟尾气进行洗涤；
在喷淋洗涤塔脱氟分系统中，来自初步脱氟分系统经初步脱氟净化的尾气进入喷淋洗涤塔(1)下部洗涤液池上方空间，新鲜洗涤液由位于塔体上的洗涤液加入口(13)加入到位于塔内底部的洗涤液池内，进入喷淋洗涤塔(1)下部洗涤液池上方空间的尾气经位于洗涤液池上方的气体分布器(12)进入洗涤脱氟空间，洗涤液由洗涤塔循环泵(7)泵入位于塔内上部空间的喷淋器，由构成喷淋器均匀分布的喷头喷洒下来，与进入洗涤脱氟空间的尾气充分接触反应，洗涤脱出尾气中的氟，脱氟达标的净化气体经除沫器(11)除沫后由净化气排出口(1B)排出塔外进入大气，循环洗涤后的洗涤液由气体分布器(12)进入洗涤液池，初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽(3)内洗涤液由洗涤液池泵入。
10.根据权利要求9所述的湿法磷酸尾气双循环脱氟处理方法，其特征在于，当净化气体中氟的质量浓度大于9mg/m3时，将初步脱氟分系统洗涤液循环收集槽(3)中部分洗涤液排出，再将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液泵入到洗涤液循环收集槽(3)，最后再由位于塔体上的洗涤液加入口(13)加入新鲜的洗涤液；或先将喷淋洗涤塔脱氟分系统洗涤液池内的循环洗涤液通过洗涤液排出口(15)部分排出，后再由位于塔体上的洗涤液加入口(13)加入新鲜的洗涤液，以增强洗涤传质动力。
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