CN107986420A - 一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，属于废液处理技术领域。本发明包括竖直设置的盘管反应器、冷却外壳和反应器支架，盘管反应器固定在冷却外壳内，冷却外壳固定在反应器支架上，反应器支架固定在任意位置，盘管反应器包括套管、水管、废液管和中和液管，水管、废液管和中和液管均插装在套管内，水管、废液管、中和液管和套管长度依次递增。将水、氢氟酸废液和中和液分别通入水管、废液管和中和液管中，氢氟酸废液先通过水稀释后再与中和液发生中和反应，并用冷却水给混合液降温，从而达到处理氢氟酸废液的目的。利用本发明处理氢氟酸废液，不会有大量的氟化氢挥发逸出，避免了人员伤害和环境污染，且废液处理效率高，反应充分。

Description

一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法

技术领域

本发明属于废液处理技术领域，具体是一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法。

背景技术

氟化氢在常温常压下为气体，溶于水后为一种强酸，称为氢氟酸。氢氟酸对去除钙镁等化合物的效果非常好，所以在许多行业中被广泛应用，如半导体工业中以氢氟酸作为清洗剂、玻璃蚀刻工业中以氢氟酸作为蚀刻剂、钢铁工业中以氢氟酸作为表面除锈剂、石化工业中以氢氟酸作为催化剂、清洁服务业中以氢氟酸作为污物腐蚀清洗剂或者外墙清洗剂等。然而因氢氟酸强烈的腐蚀性和高脂溶性的特性，使它极易渗透人体，与体内的钙、镁离子结合，腐蚀骨骼和肌肉，且不仅皮肤接触会有伤害，甚至由呼吸道进入人体也会产生相当的危害，固含有氢氟酸的废液必须经过处理，才不会造成对人体的危害和环境污染。

目前工业上大多使用钙盐沉淀法来处理氢氟酸废液，其中钙盐可为氢氧化钙、硫酸钙或氯化钙等，氢氟酸与钙盐反应形成氟化钙而沉淀，而氟化钙是一种无毒且高稳定性的化合物，无污染，可直接掩埋。现有技术中氢氟酸废液的中和处理一般在釜反应器或槽反应器中进行，处理过程中放热量大，混合液温度升的很高，会有大量的氟化氢挥发逸出，易造成人员伤害和环境污染。

经检索，中国发明专利，公开号：CN 1559931A，公开日期：2005.01.05，公开了一种氢氟酸的处理系统，包括：一前处理槽，用以处理第一部分氢氟酸废液，使第一部分氢氟酸废液与过量的钠盐反应，形成第一废液；以及一反应槽，用以处理第二部分氢氟酸废液与上述第一废液，形成第二废液，以产生可以排放和掩埋的废弃物。该系统虽然能对氢氟酸废液进行处理，但使用槽反应器处理过程中放热量大，混合液温度升的很高，会有大量的氟化氢挥发逸出，易造成人员伤害和环境污染。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有技术中氢氟酸废液的中和处理一般在釜反应器或槽反应器中进行，处理过程中放热量大，混合液温度升的很高，会有大量的氟化氢挥发逸出，易造成人员伤害和环境污染的问题，本发明提供了一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，将氢氟酸废液和中和液都通入盘管反应器中，在盘管反应器中进行中和反应，并利用冷却水给盘管反应器中的混合液冷却降温，不会有大量的氟化氢挥发逸出，从而避免了人员伤害和环境污染。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种壳管式氢氟酸废液处理装置，包括竖直设置的盘管反应器、冷却外壳和反应器支架，所述盘管反应器固定在所述冷却外壳内，所述盘管反应器的进液口位于上方，出液口位于下方，以保证氢氟酸与中和液发生反应后产生的沉淀随液流流出，避免在所述盘管反应器中沉积，所述冷却外壳通过焊接或者螺栓连接等方式固定在所述反应器支架上，所述反应器支架固定在任意安装位置，优选水平地面或平台上，便于安装施工；所述盘管反应器包括套管、废液管和中和液管，所述废液和中和液管均从所述套管的套管进口处插装到所述套管内，且伸入长度均小于所述套管的长度。一方面保证氢氟酸废液距离所述套管的套管进口足够远，避免有较多的氟化氢气体从套管进口逸出，另一方面使得氢氟酸废液和中和液在所述套管内的混合、反应时间足够长，反应更加充分。由于氢氟酸废液在所述盘管反应器中不断反应和排出，本装置可用于连续处理氢氟酸废液，处理量较大。另外，通过换热冷却混合液，可以有效减少从混合液中挥发的氟化氢气体的量。

进一步地，所述盘管反应器为螺旋状，具体可以为圆柱形弹簧状、蛇形弹簧状或者平面螺旋状等。将所述盘管反应器设置成弹簧状，可以在保证处理效果的情况下较多的缩小本装置的占地面积，降低安装成本；同时，由于液体在所述盘管反应器内回旋流动，紊流强度较大，溶液混合更均匀，反应更彻底。所述盘管反应器固定在所述冷却外壳内，且所述盘管反应器的进口与所述冷却外壳的上端口固定连接，出口与所述冷却外壳的下端口固定连接。所述冷却外壳上设有进水口和出水口，用于所述冷却外壳内冷却水的流入和流出。

进一步地，所述盘管反应器还包括水管，所述水管也插装在所述套管内，且伸入长度小于所述废液管和中和液管的伸入长度。所述水管的出口到所述废液管和中和液管的出口之间为密封段，用于将挥发的氟化氢封闭在所述套管内；所述废液管和中和液管的出口到所述套管的套管出口之间为反应段，用于氢氟酸废液与中和液的混合和反应。

进一步地，所述水管、废液管和中和液管伸入到所述套管内的长度依次递增。所述水管的出口到所述废液管的出口之间为密封段，用于将挥发的氟化氢封闭在所述套管内；所述废液管的出口到所述中和液管的出口之间为稀释段，用于稀释氢氟酸废液，降低其中游离的氟离子浓度；所述中和液管的出口到所述套管的套管出口之间为反应段，用于氢氟酸废液与中和液的混合和反应。

进一步地，所述水管、废液管和中和液管伸入到所述套管内的长度，以及所述套管的长度之比为1∶1.8～2.2∶2.8～3.2∶5.5～6.5。以保证所述盘管反应器中密封段、稀释段和反应段的长度，使得密封效果、稀释混合效更好，反应更加均匀、充分。

进一步地，所述盘管反应器的环绕直径、竖直高度以及所述套管的长度之比为1∶3.5～4.5∶15～20。在所述套管的长度和环绕直径均恒定的情况下，所述盘管反应器的高度就越大，盘管反应器内的液流倾斜角度越大，流速也越快；同理，在所述套管的长度和环绕的竖直高度均恒定的情况下，所述盘管反应器的环绕直径越大，盘管反应器内的液流向下倾斜角度越大，流速也越快。因此为了减缓流速，延长反应时间，使反应更加充分，经试验验证，所述盘管反应器的环绕直径、竖直高度以及所述套管的长度之比优选为1∶4∶17.5。

进一步地，所述水管、废液管、中和液管和套管均为耐腐蚀的材料制成，由于所述盘管反应器内既有酸性溶液，又有碱性溶液，因此，所述水管、废液管、中和液管和套管所有材料应既耐酸腐蚀，又耐碱腐蚀，优选使用塑料材质管道。

进一步地，所述反应器支架为方形桶状或圆形桶状，所述反应器支架用于支撑所述盘管反应器，因此所述反应器支架的形状可根据所述盘管反应器的形状和安装方式确定；所述反应器支架上固定连接有支撑柱，所述支撑柱下端固定在任意安装位置，优选水平地面或平台上，便于安装施工；所述支撑柱用于支撑所述反应器支架，使其下端远离地面或安装平台，以便给所述盘管反应器的下端出液口预留出接管通道，同时便于检修。

进一步地，所述反应器支架上设有检修梯，所述检修梯竖直固定在所述反应器支架的一侧外壁上，用于所述盘管反应器安装和检修。

一种氢氟酸废液处理方法，具体步骤为：

步骤一、根据氢氟酸废液的浓度调配中和液，所述中和液浓度调配要求为：单位体积的氢氟酸废液使用同样体积的中和液中和处理，充分反应后混合液呈弱碱性，以保证氢氟酸废液中游离的氟离子能够被全部除去；

步骤二、将水、氢氟酸废液和中和液分别通入盘管反应器内的水管、废液管和中和液管中，由于所述水管、废液管和中和液管伸入到所述套管内的长度不同，会在所述套管内形成密封段、稀释段和反应段，分别用于套管进口密封、氢氟酸废液稀释和氢氟酸废液的中和反应；

步骤三、同时将冷却水从冷却外壳上的进水口通入到所述冷却外壳内，用于冷却盘管反应器，带走中和反应产生的热量；

步骤四、盘管反应器中的混合和反应过程：

A、水从所述水管的出口流出，并进入套管内，从水管的出口到废液管的出口之间为密封段，由于氟化氢极易溶于水，挥发的氟化氢气体在套管内遇到水流时会重新溶解在水中，从而防止氟化氢气体从套管进口外泄，起到将挥发的氟化氢气体密封在套管内的作用；

B、水通过所述套管流到废液管的出口处，与从所述废液管出口流出的氢氟酸废液混合形成稀氢氟酸废液。从废液管的出口到中和液管的出口之间为稀释段，用于稀释稀氢氟酸废液，降低其中的氟离子浓度，以便后续反应更彻底，同时减少单位体积的混合液反应时产生的热量，避免混合液升温过高；

C、稀氢氟酸废液通过所述套管流到中和液管的出口处，与从所述中和液管出口流出的中和液混合，从中和液管的出口到套管出口之间为反应段，反应段越长，溶液混合越均匀，中和反应越彻底；

D、稀氢氟酸废液与中和液在所述套管内反应形成中性悬浮液或弱碱性悬浮液；

步骤五、冷却外壳中的换热过程：通入所述冷却外壳内的低温冷却水与常温的所述盘管反应器发生传导换热，吸收中和反应产生的热量，并从所述冷却外壳上的出水口流出；

步骤六、中性悬浮液从所述盘管反应器出口流出，经处理后产生的中性悬浮液可直接排放，安全无污染。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，将氢氟酸废液通入口径较小的套管中处理，能够有效的减少氟化氢的挥发逸出量，避免环境污染和人员伤害；

(2)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，可连续处理通入的氢氟酸废液，处理效率高，单位时间内处理量大；

(3)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，反应段长度较长，混合液在反应段停留时间长，混合和反应更充分；

(4)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，所述盘管反应器竖直设置，避免反应后产生的沉淀在套管中沉积，造成套管堵塞；

(5)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，在所述盘管反应器外设置有冷却外壳，冷却外壳内通入冷却水，可以吸收并带走中和反应产生的热量，降低混合液温度，减少氟化氢气体的挥发量，避免环境污染和人员伤害；

(6)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，所述盘管反应器为螺旋状，一方面可以减小设备安装面积，另一方面可以减缓溶液在反应器内的流速，增加反应时间使反应更加彻底；

(7)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，设置有水管，水管出口到废液管出口之间形成密封段，可将挥发的氟化氢气体密封在套管内，减少氟化氢气体的逸出量，避免环境污染和人员伤害；

(8)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，废液管出口到中和液管出口之间形成稀释段，可以将氢氟酸废液提前稀释，使得后续反应更加充分，且反应时间相对减少；

(9)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，所述水管、废液管和中和液管伸入到所述套管内的长度，以及所述套管的长度之比为1∶1.8～2.2∶2.8～3.2∶5.5～6.5，密封段、稀释段和反应段长度均较长，密封效果、稀释效果和反应效果更好；

(10)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，所述水管、废液管和中和液管伸入到所述套管内的长度，以及所述套管的长度之比为1∶1.8～2.2∶2.8～3.2∶5.5～6.5，液流向下倾斜角适中，液流速度较慢，处理效果较好；

(11)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，由于氢氟酸废液经稀释后再与中和液混合、反应，且反应段长，反应彻底，中和单位体积的氢氟酸废液使用的中和液两较少，成本相对降低。

(12)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，所述水管、废液管、中和液管和套管均为耐腐蚀的材料制成，可有效避免酸、碱腐蚀，且价格低；

(13)本发明提供的一种壳管式氢氟酸废液处理装置及其方法，所述反应器支架上设有检修梯，可以方便所述盘管反应器安装和检修，且较安全。

附图说明

图1、本发明的内部结构示意图；

图2、本发明的正视图；

图3、本发明中的盘管反应器的内部结构示意图；

图4、本发明中的盘管反应器的正视图；

图5、本发明中的盘管反应器的套管入口处横截面放大后示意图；

图6、本发明中的反应器支架的右视图；

图7、本发明中的反应器支架的正视图；

图8、本发明中的冷却外壳与盘管反应器配合后的内部结构示意图；

图9、本发明中的外壳的结构示意图；

附图中：1、盘管反应器；2、套管；3、水管；4、废液管；5、中和液管；6、反应器支架；7、冷却外壳；21、套管进口；22、套管出口；61、检修梯；62、支撑柱；71、上端口；72、进水口；73、下端口；74、出水口。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

实施例1

一种壳管式氢氟酸废液处理装置，如图1、2所示，包括竖直设置的盘管反应器1、冷却外壳7和反应器支架6，所述盘管反应器1固定在所述冷却外壳7内，所述盘管反应器1的进液口位于上方，出液口位于下方，以保证氢氟酸与中和液发生反应后产生的沉淀随液流流出，避免在所述盘管反应器1中沉积，所述冷却外壳7通过焊接或者螺栓连接等方式固定在所述反应器支架6上，所述反应器支架6固定在任意安装位置，优选水平地面或平台上，便于安装施工，本实施例中，所述反应器支架6下端固定在水平地面上；如图3、4所示，所述盘管反应器1包括套管2、废液管4和中和液管5，所述废液管4和中和液管5均从所述套管2的套管进口21处插装到所述套管2内，且伸入长度均小于所述套管2的长度。本实施例中，所述套管2的长度为25m，内径为0.1m，所述废液管4和中和液管5的外径为0.05m，伸入到所述套管2内的长度均为5m，其中反应段为20m。一方面保证氢氟酸废液距离所述套管2的套管进口21足够远，避免有较多的氟化氢气体从套管进口21逸出，另一方面使得氢氟酸废液和中和液在所述套管2内的混合、反应时间足够长，反应更加充分。

本实施例中，将氢氟酸废液和中和液分别通入所述废液管4和中和液管5内，同时将冷却水通入到所述冷却外壳7内。氢氟酸废液和中和液分别从所述废液管4和中和液管5的出口流入所述套管2内，在套管2内的反应段混合反应形成中性悬浮液，并放出大量的热，氢氟酸废液和中和液反应后温度一般在60～70℃。冷却水从所述冷却外壳7内的所述盘管反应器1表面流过，通过传导换热将热量带走，本实施例中冷却水温度为10～20℃，经过换热后混合液的温度可保持在35～45℃。换热后的中性悬浮液从所述套管2的套管出口22流出，进入后续处理装置。由于氢氟酸废液在所述盘管反应器1中不断反应和排出，本实施例的氢氟酸废液中和反应器，可用于连续处理氢氟酸废液，单小时处理量可达3t以上，处理量较大，且反应充分，处理后废液中游离的氟离子浓度降低至15ppm以下。另外，通过换热冷却混合液，可以有效减少从混合液中挥发的氟化氢气体的量，进而减少从所述盘管反应器1内逸出的氟化氢气体的量，避免造成环境污染和人员伤害。

实施例2

本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例1的不同和改进之处在于，所述盘管反应器1为螺旋状，具体可以为圆柱形弹簧状、蛇形弹簧状或者平面螺旋状等，如图3、4所示，本实施例中的所述盘管反应器1为圆柱形弹簧状。如图8、9所示，所述盘管反应器1固定在所述冷却外壳7内，且所述盘管反应器1的进口与所述冷却外壳7的上端口71固定连接，出口与所述冷却外壳7的下端口73固定连接，本实施例中，所述盘管反应器1上的套管2的套管进口21由里向外插装在所述冷却外壳7的上端口内，并与所述冷却外壳7的上端口过盈配合连接，所述盘管反应器1上的套管2的套管出口22由里向外插装在所述冷却外壳7的下端口内，并与所述冷却外壳7的下端口过盈配合连接，避免冷却水从所述盘管反应器1与所述冷却外壳7的上下两端配合处逸出。所述冷却外壳7上设有进水口72和出水口74，用于所述冷却外壳7内冷却水的流入和流出。由于氢氟酸废液与中和液在所述套管2内处于流动状态，为了使氢氟酸废液与中和液的反应更加充分，所述套管2需要设置的很长，所述套管2的内径与长度比一般在1∶250～400以内，所述冷却外壳7尺寸较大，因此会占用较大场地，将所述盘管反应器1设置成弹簧状，可以在保证处理效果的情况下较多的缩小所述冷却外壳7的尺寸，从而缩小本装置的占地面积，降低设备投资成本和安装成本；同时，由于液体在所述盘管反应器1内回旋流动，紊流强度较大，溶液混合更均匀，反应更彻底。本实施例中所述套管2内径为0.1m，长度为35m，所述盘管反应器1的环绕直径为2m，高度为8m，所述冷却外壳7直径为2.1m，高度为8m，减少了安装场地面积。利用本实施例的氢氟酸废液中和反应器处理氢氟酸废液，处理后废液中游离的氟离子浓度降低至14.5ppm以下，同时由于反应充分，所需要的中和液用量减少1％左右。

实施例3

本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例1或2的不同和改进之处在于，如图1、3、5、8所示，所述盘管反应器1还包括水管3，所述水管3也插装在所述套管2内，且伸入长度小于所述废液管4和中和液管5的伸入长度，所述水管3的出口到所述废液管4和中和液管5的出口之间为密封段，所述废液管4和中和液管5的出到所述套管2的套管出口22之间为反应段，本实施例中水流密封段的长度为5m，反应段长度为25m。

将水、氢氟酸废液和中和液分别通入所述水管3、废液管4和中和液管5内，由于所述水管3伸入到所述套管2内的长度最短，水先从所述水管3的出口流出，并进入所述套管2内的密封段，由于氟化氢气体易溶于水，从反应段挥发的氟化氢气体返回到密封段时遇到水流重新溶解，故而在密封段形成水流密封，避免废液管4出来的氢氟酸废液中挥发出的氟化氢气体从所述套管2的套管进口21流出，造成环境污染和人员伤害。另外，水可以稀释氢氟酸废液和中和液的混合液，使反应进行的更彻底，同时，减少单位体积混合液的中和反应产生的热量，降低混合液温度。利用本实施例的氢氟酸废液中和反应器处理氢氟酸废液，处理后废液中游离的氟离子浓度降低至14ppm以下，同时由于反应充分，所需要的中和液用量减少3％左右。

实施例4

本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例3的不同和改进之处在于，如图1、3、8所示，所述水管3、废液管4和中和液管5伸入到所述套管2内的长度依次递增，所述水管3的出口到所述废液管4的出口之间为密封段，所述废液管4的出口到所述中和液管5的出口之间为稀释段，所述中和液管5的出口到所述套管2的套管出口22之间为反应段，本实施例中水流密封段和稀释段的长度均为5m，反应段的长度为20m。

将水、氢氟酸废液和中和液分别通入所述水管3、废液管4和中和液管5内，由于所述水管3伸入到所述套管2内的长度最短，水先从所述水管3的出口流出，并进入所述套管2内，在密封段形成水流密封，避免废液管4出来的氢氟酸废液中挥发出的氟化氢气体从所述套管2的套管进口21流出，造成环境污染和人员伤害。水流到稀释段后与从废液管4中流出的氢氟酸废液混合，形成稀氢氟酸废液，降低氢氟酸废液中氟离子浓度，使得后面的中和反应更彻底，且反应时间相对减少。稀氢氟酸废液流到反应段后与从所述中和液管5的出口流出的中和液混合、反应，形成中性悬浮液，本实施例中，由于所述反应段的长度设置的较长，使得混合液在反应段的停留时间更长，反应更充分。利用本实施例的氢氟酸废液中和反应器处理氢氟酸废液，处理后废液中游离的氟离子浓度降低至13ppm以下，同时由于反应充分，所需要的中和液用量减少4％左右。

实施例5

本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例4的不同和改进之处在于，如图1、3、8所示，所述水管3、废液管4和中和液管5伸入到所述套管2内的长度，以及所述套管2的长度之比为1∶1.8～2.2∶2.8～3.2∶5.5～6.5。所述水管3的出口到所述废液管4的出口之间为密封段，所述废液管4的出口到所述中和液管5的出口之间为稀释段，所述中和液管5的出口到所述套管2的套管出口22之间为反应段。

在密封段，由于水流从口径较小的水管3进入口径较大的套管2内，水流不能完全将所述套管2堵死，而是利用氟化氢易溶于水的特性将挥发的氟化氢气体重新溶解并带回到反应段，因此密封段的长度对密封效果影响较大。随着密封段长度增大，氟化氢气体的逸出量逐渐减少。在稀释段，该段长度越长，水和氢氟酸废液混合越彻底，形成的稀氢氟酸废液浓度越均匀，后续反应越彻底，且反应时间相对减少。同理，反应段越长，氢氟酸废液与中和液的混合越均匀，反应越彻底。但设备成本会随着管长增加而相对增加。

本实施例中所述水管3、废液管4和中和液管5伸入到所述套管2内的长度分别为5m、10m和15m，所述套管2内的长度为35m，因此，所述密封段、稀释段和反应段的长度分别为5m、5m、20m，经验证，在该长度下仅有极少量氟化氢气体从所述套管出口22处逸出，密封效果较好，同时中和反应更彻底，处理后废液中游离的氟离子浓度降低至12ppm以下，且设备成本相对较低，同时由于反应充分，所需要的中和液用量减少4.5％左右。

实施例6

本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例2至5任一的不同和改进之处在于，所述盘管反应器1的环绕直径、竖直高度以及所述套管2的长度之比为1∶3.5～4.5∶15～20。在所述套管2的长度和环绕直径均恒定的情况下，所述盘管反应器1的高度就越大，盘管反应器1内的液流倾斜角度越大，流速也越快；同理，在所述套管2的长度和环绕的竖直高度均恒定的情况下，所述盘管反应器1的环绕直径越大，盘管反应器1内的液流向下倾斜角度越大，流速也越快。因此为了减缓流速，延长反应时间，使反应更加充分，本实施例中所述盘管反应器1的环绕直径、竖直高度以及所述套管2的长度之比为1∶4∶17.5，环绕直径与竖直高度分别为2m和8m，所述套管2的长度为35m，液流向下倾斜角适中，液流速度较慢，经验证，该状态下处理效果最好，利用本实施例的氢氟酸废液中和反应器处理氢氟酸废液，处理后废液中游离的氟离子浓度降低至11.5ppm以下，同时由于反应充分，所需要的中和液用量减少5％左右。

实施例7

本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例6的不同和改进之处在于，所述水管3、废液管4、中和液管5和套管2均为耐腐蚀的材料制成。由于氢氟酸具有极强的腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体，所以不能使用金属或者含硅材料储存和运输，一般使用塑料、橡胶、蜡质制或铅制等材料的容器储存和运输；另外由于在本装置中一般使用碱性溶液中和氢氟酸废液，所述水管3、废液管4、中和液管5和套管2也需要耐碱性物质腐蚀，本实施例中的中和液为烧碱溶液。因此，本实施例中所述水管3、废液管4、中和液管5和套管2均为选用聚四氟乙烯材料制成，耐氢氟酸和烧碱腐蚀效果均较好，且价格低，节约设备投资成本。

实施例8

如图2、6、7所示，本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例1至7任一的不同和改进之处在于，所述反应器支架6为方形桶状或圆形桶状，所述反应器支架6用于支撑所述盘管反应器1，因此所述反应器支架6的形状可根据所述盘管反应器1的形状和安装方式确定，本实施例中所述盘管反应器1为圆柱形螺旋状，所述反应器支架6设置为方形桶状；所述反应器支架6上固定连接有支撑柱62，所述支撑柱62下端固定在任意安装位置，优选水平地面或平台上，便于安装施工，本实施例中，所述支撑柱62下端固定在水平地面上；所述支撑柱62用于支撑所述反应器支架6，使其下端远离地面或安装平台，以便给所述盘管反应器1的下端出液口预留出接管通道，同时便于检修。本实施例中设有4根所述支撑柱62，支撑稳定、安全。

实施例9

如图2、6、7所示，本实施例的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，与实施例8的不同和改进之处在于，所述反应器支架6上设有检修梯61，所述检修梯61竖直固定在所述反应器支架6的一侧外壁上。本实施例的氢氟酸废液中和反应器用于工业上处理氢氟酸废液，处理量较大，设备尺寸大，安装和检修都非常困难，设置检修梯61，可以方便所述盘管反应器1安装和检修，且较安全。

一种氢氟酸废液处理方法，步骤为：

步骤一、根据氢氟酸废液的浓度调配中和液，所述中和液浓度调配要求为：单位体积的氢氟酸废液使用同样体积的中和液中和处理，充分反应后混合液呈弱碱性，以保证氢氟酸废液中游离的氟离子能够被全部除去，本实施例中的中和液为烧碱溶液，价格便宜，处理效果和，且产物无污染；

步骤二、将水、氢氟酸废液和中和液分别通入盘管反应器1内的水管3、废液管4和中和液管5中，本实施例中将水、氢氟酸废液和中和液同时通入所述盘管反应器1，由于所述水管3、废液管4和中和液管5伸入到所述套管2内的长度不同，会在所述套管2内形成密封段、稀释段和反应段，分别用于套管进口21密封、氢氟酸废液稀释和氢氟酸废液的中和反应；

步骤三、同时将冷却水从冷却外壳7上的进水口72通入到所述冷却外壳7内，用于冷却盘管反应器1，带走中和反应产生的热量，本实施例中，冷却水温度为10～20℃；

步骤四、盘管反应器中的混合和反应过程：

A、水从所述水管3的出口流出，并进入套管2内，从水管3的出口到废液管4的出口之间为密封段，由于氟化氢极易溶于水，挥发的氟化氢气体在套管2内遇到水流时会重新溶解在水中，从而防止氟化氢气体从套管进口21外泄，起到将挥发的氟化氢气体密封在套管2内的作用，本实施例中密封段的长度为5m；

B、水通过所述套管2流到废液管4的出口处，与从所述废液管4出口流出的氢氟酸废液混合形成稀氢氟酸废液，从废液管4的出口到中和液管5的出口之间为稀释段，用于稀释稀氢氟酸废液，降低其中的氟离子浓度，以便后续反应更彻底，同时减少单位体积的混合液反应时产生的热量，避免混合液升温过高，本实施例中稀释段长度为5m，反应后溶液温度为60～70℃；

C、稀氢氟酸废液通过所述套管2流到中和液管5的出口处，与从所述中和液管5出口流出的中和液混合，从中和液管5的出口到套管出口22之间为反应段，反应段越长，溶液混合越均匀，中和反应越彻底，本实施例的反应段长度为20m；

D、稀氢氟酸废液与中和液在所述套管2内反应形成中性悬浮液或弱碱性悬浮液，本实施例中反应后产生的悬浮液中游离的氟离子浓度降低至11.5ppm以下；

步骤五、冷却外壳中的换热过程：通入所述冷却外壳7内的低温冷却水与常温的所述盘管反应器1发生传导换热，吸收中和反应产生的热量，并从所述冷却外壳7上的出水口74流出，本实施例中，经换热后，混合液温度可保持在35～45℃；

步骤六、中性悬浮液从所述盘管反应器1出口流出，经本实施例中处理后产生的中性悬浮液可直接排放，安全无污染。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：包括竖直设置的盘管反应器(1)、冷却外壳(7)和反应器支架(6)，所述盘管反应器(1)固定在所述冷却外壳(7)内，所述冷却外壳(7)固定在所述反应器支架(6)上，所述反应器支架(6)固定在任意安装位置，所述盘管反应器(1)包括套管(2)、废液管(4)和中和液管(5)，所述废液管(4)和中和液管(5)均插装在所述套管(2)内，且伸入长度均小于所述套管(2)的长度。

2.根据权利要求1所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述盘管反应器(1)为螺旋状；所述盘管反应器(1)固定在所述冷却外壳(7)内，且所述盘管反应器(1)的进口与所述冷却外壳(7)的上端口(71)固定连接，出口与所述冷却外壳(7)的下端口(73)固定连接；所述冷却外壳(7)上设有进水口(72)和出水口(74)。

3.根据权利要求1或2所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述盘管反应器(1)还包括水管(3)，所述水管(3)也插装在所述套管(2)内，且伸入长度小于所述废液管(4)和中和液管(5)的伸入长度。

4.根据权利要求3所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述水管(3)、废液管(4)和中和液管(5)伸入到所述套管(2)内的长度依次递增。

5.根据权利要求4所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述水管(3)、废液管(4)和中和液管(5)伸入到所述套管(2)内的长度，以及所述套管(2)的长度之比为1∶1.8～2.2∶2.8～3.2∶5.5～6.5。

6.根据权利要求5所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述盘管反应器(1)的环绕直径、竖直高度以及所述套管(2)的长度之比为1∶3.5～4.5∶15～20。

7.根据权利要求6所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述水管(3)、废液管(4)、中和液管(5)和套管(2)均为耐腐蚀的材料制成。

8.根据权利要求7所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述反应器支架(6)为方形桶状或圆形桶状，所述反应器支架(6)上固定连接有支撑柱(62)，所述支撑柱(62)下端固定在任意安装位置。

9.根据权利要求8所述的一种壳管式氢氟酸废液处理装置，其特征在于：所述反应器支架(6)上设有检修梯(61)，所述检修梯(61)竖直固定在所述反应器支架(6)的外壁上。

10.一种氢氟酸废液处理方法，其特征在于，步骤为：

步骤一、根据氢氟酸废液的浓度调配中和液；

步骤二、将水、氢氟酸废液和中和液分别通入盘管反应器(1)内的水管(3)、废液管(4)和中和液管(5)中；

步骤三、同时将冷却水从冷却外壳(7)上的进水口(72)通入到所述冷却外壳(7)内；

步骤四、盘管反应器中的混合和反应过程：

A、水从所述水管(3)的出口流出，并进入套管(2)内；

B、水通过所述套管(2)流到废液管(4)的出口处，与从所述废液管(4)出口流出的氢氟酸废液混合形成稀氢氟酸废液；

C、稀氢氟酸废液通过所述套管(2)流到中和液管(5)的出口处，与从所述中和液管(5)出口流出的中和液混合；

D、稀氢氟酸废液与中和液在所述套管(2)内反应形成中性悬浮液；

步骤五、冷却外壳中的换热过程：通入所述冷却外壳(7)内的冷却水与所述盘管反应器(1)发生换热，吸收中和反应产生的热量，并从所述冷却外壳(7)上的出水口(74)流出；

步骤六、中性悬浮液从所述盘管反应器(1)出口流出。