CN109276974B

CN109276974B - 一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法

Info

Publication number: CN109276974B
Application number: CN201811207237.1A
Authority: CN
Inventors: 杨松
Original assignee: Yiwu Niuer Technology Co Ltd
Current assignee: Yiwu Niuer Technology Co., Ltd
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2038-10-17
Also published as: CN109276974A

Abstract

本发明涉及氟化工技术领域，具体涉及一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法。其特征是：浓硫酸从填料吸收塔体上部的喷淋管播散，经分布管板均匀分布润湿填料颗粒表面，尾气从设计在填料吸收塔体下部的尾气进口送入，自下而上与填料表面的浓硫酸液逆流传质交换，回收完成的H₂SiF₆、HF与浓H₂SO₄液汇集到填料吸收塔体底部，送入循环流化床反应炉使用。

Description

一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法

技术领域

本发明涉及氟化工技术领域，具体涉及一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法。

背景技术

氟化氢已广泛应用于电子、化工、石油等行业，主要用作制取氟盐、氟卤烷烃、氟致冷剂、腐蚀玻璃、浸渍木材、电解元素氟等，获得氟化氢的工艺过程中常温下不凝气和少量的HF将作为尾气向环境空气排放，它们大都是环境污染物和职业病危害因素，因此该尾气应进行回收处理和环保处理后再行排放。中国发明专利（专利号为CN201721452592.6，专利名称为一种含氟化氢尾气吸收系统）公开了一种含氟化氢尾气吸收系统，其特征在于，包括吸收塔、液碱池、第一循环泵、管式液体分布器、中和池以及除雾器；所述液碱池的出液口通过第一阀门与吸收塔的进液口相连通，所述吸收塔的第一出液口通过第二阀门以及第一循环泵与管式液体分布器的进液口相连通，所述管式液体分布器横设在吸收塔内部的上方，所述吸收塔的第二出液口通过第三阀门与中和池相连通；所述除雾器横设在吸收塔内，除雾器设置在管式液体分布器的上方。该系统重复对通入吸收塔中的含氟化氢尾气进行吸收处理，使得含氟化氢尾气中的氟离子含量大大降低，具有良好的环保效益。中国发明专利（专利号为CN201721835228.8，专利名称为一种氟化氢加工尾气的脱硫装置）公开了一种氟化氢加工尾气的脱硫装置，其技术方案：包括脱硫仓，所述脱硫仓下表面两侧对称焊接有平衡底板，且平衡底板内部固定有弹簧柱，所述密封盖下表面固定有导流板，所述密封盖上表面中心处固定有增压泵，且增压泵底部连接有导气管，所述密封盖上表面一侧焊接有出气管，另一侧焊接有进气管和与之配套使用的电磁阀，所述进气管外表面焊接有喷气管，所述喷气管内表壁一侧转动连接有密封挡板，另一侧焊接有限位块，所述喷气管上表面焊接有扩流仓，所述脱硫仓内表壁固定有滤板，所述脱硫仓外表壁一侧焊接有排污管。本实用新型中，该脱硫装置整体结构设计简单合理，最大化的提高了脱硫的工作效率，具有较强的实用性。

现有技术1和现有技术2对氟化氢的工艺过程中常温下不凝气或者说轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S及少量的HF没有一个完整的环保处理工艺，上述组分构成的尾气向环境空气排放会造成环境污染和职业病危害的来源。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法，其特征是：

步骤一，氨水喷淋洗涤填料塔及碱液喷淋洗涤填料塔使用后其填料会附上粘着性强而流动性差的硫沫及积累Na₂SO₄ 副盐，因此使用前应测试空载、空塔风速条件的风机负荷，负荷超出设计负荷5～10%应及时更换氟石膏滤料颗粒填料，氟石膏滤料颗粒就地取材利用使用生产过程中的副产品氟石膏，利用氟石膏加水硬化获得具有一定强度和硬度颗粒的理化特性来制备填料吸收塔、氨水喷淋洗涤填料塔、碱液喷淋洗涤填料塔所需的滤料颗粒，将氟石膏破碎过筛至60目，按照重量比组分氟石膏100份，去离子水80～100份，搅拌均匀制成浆体，泵送至造粒塔，干燥后制成所需粒径的氟石膏滤料颗粒。

步骤二，浓硫酸从填料吸收塔体上部的喷淋管播散，经分布管板均匀分布润湿填料颗粒表面，尾气从设计在填料吸收塔体下部的尾气进口送入，自下而上与填料表面的浓硫酸液逆流传质交换，回收完成的H₂SiF₆、HF与浓H₂SO₄液汇集到填料吸收塔体底部，送入循环流化床反应炉使用，为降低成本，部分回流喷淋管循环使用，回流比即按回流量与送出量的比值设计为10～20%，经吸收处理后的尾气进入氨水喷淋洗涤填料塔及碱液喷淋洗涤填料塔进行处理。

发明人发现，制备氟化氢的荧石(CaF₂)和硫酸(H₂SO₄)发生如下主反应：CaF₂+2H₂S0₄→2HF+CaSO₄，进入下一工序阶段的产物主要有重组分H₂SO₄、H₂O，轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S，副产品包括CaSO₄、Fe₂(SO₄)₃、H₂SiF₆。根据《工业无水氟化氢》GB 7746-2011国家标准的要求，对H₂SO₄、H₂O、H₂SiF₆、SO₂的含量均有限制，制备无水氟化氢通常是利用上述各组分沸点的差异采用洗涤、冷凝、精馏、脱气的工艺方法实现杂质的去除，具体来说就是氢氟酸气体从反应炉进入洗涤塔进行洗涤，除去粉尘、水杂质后，由洗涤塔进入冷凝系统，经过一级、二级、三级冷凝，一级冷凝形成粗氢氟酸液体（主要成分为重组分H₂SO₄、H₂O）返回洗涤塔冷凝洗涤氢氟酸气体，二级、三级冷凝下来的粗氢氟酸液体（主要成分为氢氟酸）由精馏泵送入脱气塔、精馏塔内进一步脱除轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S和重组分H₂SO₄、H₂O，获得无水氟化氢成品。其中重组分H₂SO₄、H₂O回收用于反应炉所需，三级冷凝产生的常温下不凝气和精馏后的轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S和少量的HF将作为尾气向环境空气排放，它们中除CO₂外都是环境污染物和职业病危害因素，因此该尾气应进行回收处理和环保处理后再行排放。

发明人发现，具有回收价值的SiF₄可以为浓H₂SO₄吸收生成H₂SiF₆，浓H₂SO₄采用质量分数为95～98%的H₂SO₄，由于H₂SiF₆的沸点144℃，相对于SiF₄属难挥发组分，与上述其他尾气组分沸点差异较大，能够很好的分离，而HF易为浓H₂SO₄中的水分吸收生成氢氟酸，那么利用浓硫酸高沸点不易挥发的特性可以很好的回收上述两者并与上述轻组分很好分离,同时也使吸收过程在常温常压条件下完成，能够节能降耗。为使气液两相能够充分传质，回收装置设计为填料吸收塔，填料采用氟石膏滤料颗粒，粒径2～4mm。浓硫酸从填料吸收塔体上部的喷淋管播散，经分布管板均匀分布润湿填料颗粒表面，尾气从设计在填料吸收塔体下部的尾气进口送入，自下而上与填料表面的浓硫酸液逆流传质交换，回收完成的H₂SiF₆、HF与浓H₂SO₄液汇集到填料吸收塔体底部，送入循环流化床反应炉使用，为降低成本，部分回流喷淋管循环使用，回流比即按回流量与送出量的比值设计为10～20%，经吸收处理后的尾气进入氨水喷淋洗涤填料塔及碱液喷淋洗涤填料塔进行处理。

发明人发现，经填料吸收塔处理后的SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S、HF等尾气需要进行环保处理后再行排放，分别设计氨水喷淋洗涤填料塔及碱液喷淋洗涤填料塔脱除以上污染物，喷淋液分别选择氨水和NaOH碱液，氨水为质量分数为8～10%的NH₃水溶液，碱液为质量分数为10～15%的NaOH水溶液, 填料采用氟石膏滤料颗粒，粒径8～10mm。

发明人发现，填料可以就地取材利用使用生产过程中的副产品，众所周知，荧石(CaF₂)和硫酸(H₂SO₄)发生主反应：CaF₂+2H₂S0₄→2HF+CaSO₄，其副产品CaSO₄就是我们俗称的氟石膏，氟石膏作为上述不可逆反应的最终产品，自然具有不被H₂SO₄、HF腐蚀的优点，也实现了固体废弃物循环综合利用。氟石膏主要成分为无水CaSO₄颗粒，其加水硬化的过程是：首先无水CaSO₄溶解于水然后CaSO₄.2H₂O析出形成浆体，随着水化的不断进行，生成的CaSO₄.2H₂O胶体微粒不断增多，这些微粒比表面积很大，吸附着很多的水分，同时浆体中的自由水分由于水化和蒸发而不断减少，浆体的稠度不断增加，浆体逐渐产生凝结，胶体转变成晶体，即浆体产生了硬化。可以利用氟石膏加水硬化获得具有一定强度和硬度颗粒的理化特性来制备填料塔所需的滤料颗粒，将氟石膏破碎过筛至60目，按照重量比组分氟石膏100份，去离子水80～100份，搅拌均匀制成浆体，泵送至造粒塔，干燥后制成所需粒径的氟石膏滤料颗粒。

发明人发现，氟石膏搅拌均匀制成浆体，泵送至喷管组件，氟石膏浆体从喷嘴送出后由于表面张力收缩形成球状颗粒，同时干氟石膏粉末也经输送管送至混合室内，包裹着浆体颗粒并吸收其自由水分，上述两者经过文丘里管和喷管强烈混合浆体颗粒不断长大的同时由于水分不断的减少逐渐产生凝结，经喷管出口顺着导流锥向喷塔体播散，经由喷塔底部风室和布风板输送上来的热风气流吹扫，沿喷塔体壁螺旋上升，从气流横截断面来观察，气流形成圆周外围流速快、中心流速慢，外围较中心压力大的特征，驱使不断长大和凝固的浆体颗粒抛向喷塔体壁摩擦碰撞失去动能下落并向中心聚集，又在气流的裹挟下向喷塔顶部流动，简言之就是浆体颗粒在喷塔体内呈沸腾状态流动，浆体颗粒在不断吸附干氟石膏粉末和热风蒸发的作用下长大并凝固，粒径长大到一定直径后聚集在喷塔体中心并在重力的作用下与热风气流分离，经落料管进入振动筛分选；未粘附在浆体颗粒的干氟石膏粉末在热风气流的携带下进入旋风分离器，在旋风分离器内与热风气流分离后经返料器再次送入喷塔体内与浆体颗粒混合，热风气流经袋滤器净化后送入加热器升温，然后由罗茨风机送入喷塔底部风室循环使用。

相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，三级冷凝产生的常温下不凝气和精馏后的轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S和少量的HF为尾气主要组分，设计填料吸收塔对具有回收价值的SiF₄、HF进行回收，再经氨水喷淋洗涤填料塔及碱液喷淋洗涤填料塔脱除以上污染物；第二，填料可以就地取材利用使用生产过程中的副产品，众所周知，荧石(CaF₂)和硫酸(H₂SO₄)发生主反应：CaF₂+2H₂S0₄→2HF+CaSO₄，其副产品CaSO₄就是我们俗称的氟石膏，氟石膏作为上述不可逆反应的最终产品，自然具有不被H₂SO₄、HF腐蚀的优点，也实现了固体废弃物循环综合利用。

附图说明

图1为本发明一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法的主视结构示意图。

Ⅰ－填料吸收塔 Ⅱ－氨水喷淋洗涤填料塔 Ⅲ－碱液喷淋洗涤填料塔

1－喷淋管 2－分布管板 3－填料 4－尾气进口

5－填料吸收塔体。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法，其特征是：

步骤一，氨水喷淋洗涤填料塔Ⅱ及碱液喷淋洗涤填料塔Ⅲ使用后其填料3会附上粘着性强而流动性差的硫沫及积累Na₂SO₄副盐，因此使用前应测试空载、空塔风速条件的风机负荷，负荷超出设计负荷5～10%应及时更换氟石膏滤料颗粒填料3，氟石膏滤料颗粒就地取材利用使用生产过程中的副产品氟石膏，利用氟石膏加水硬化获得具有一定强度和硬度颗粒的理化特性来制备填料吸收塔Ⅰ、氨水喷淋洗涤填料塔Ⅱ、碱液喷淋洗涤填料塔Ⅲ所需的滤料颗粒，将氟石膏破碎过筛至60目，按照重量比组分氟石膏100份，去离子水80～100份，搅拌均匀制成浆体，泵送至造粒塔，干燥后制成所需粒径的氟石膏滤料颗粒。

步骤二，浓硫酸从填料吸收塔体5上部的喷淋管1播散，经分布管板2均匀分布润湿填料3颗粒表面，尾气从设计在填料吸收塔体5下部的尾气进口送入，自下而上与填料表面的浓硫酸液逆流传质交换，回收完成的H₂SiF₆、HF与浓H₂SO₄液汇集到填料吸收塔体5底部，送入循环流化床反应炉使用，为降低成本，部分回流喷淋管1循环使用，回流比即按回流量与送出量的比值设计为10～20%，经吸收处理后的尾气进入氨水喷淋洗涤填料塔Ⅱ及碱液喷淋洗涤填料塔Ⅲ进行处理。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法，其特征是：步骤一，氨水喷淋洗涤填料塔及碱液喷淋洗涤填料塔使用后其填料会附上粘着性强而流动性差的硫沫，因此使用前应测试空载、空塔风速条件的风机负荷，负荷超出设计负荷5～10%应及时更换氟石膏滤料颗粒填料，氟石膏滤料颗粒利用生产过程中的副产品氟石膏，利用氟石膏加水硬化获得具有一定强度和硬度颗粒的理化特性来制备填料吸收塔所需的滤料颗粒，将氟石膏破碎过筛至60目，按照重量比组分氟石膏100份，去离子水80～100份，搅拌均匀制成浆体，泵送至造粒塔，干燥后制成所需粒径的氟石膏滤料颗粒；步骤二，浓硫酸从填料吸收塔体上部的喷淋管播散，经分布管板均匀分布润湿填料颗粒表面，尾气从设计在填料吸收塔体下部的尾气进口送入，自下而上与填料表面的浓硫酸液逆流传质交换，回收完成的H₂SiF₆、HF与浓H₂SO₄液汇集到填料吸收塔体底部，送入循环流化床反应炉使用，经吸收处理后的尾气进入氨水喷淋洗涤填料塔及碱液喷淋洗涤填料塔进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种制备氟化氢尾气吸收装置的使用方法，其特征是：为降低成本，部分回流喷淋管循环使用，回流比即按回流量与送出量的比值设计为10～20%。