CN113023677B - 盐酸脱氟工艺系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盐酸脱氟工艺系统，具有原料酸储罐、洗涤水罐、脱氟塔、冷凝器、再沸器、氯化钙溶液储罐A、氯化钙溶液储罐B、蒸汽源，水汽出口、氯化钙入口A、循环酸回流口、氯化钙入口B、蒸汽入口、成品酸出口、再沸液出口；氯化钙溶液储罐A通过管路联通并输送氯化钙溶液A至氯化钙入口A；氯化钙溶液储罐B通过管路联通并输送氯化钙溶液B至氯化钙入口B。本发明的脱氟塔中填料作为反应载体的同时兼具催化作用，氯化钙分为两部位加入使得液态气态的氟化氢均被俘获反应，脱除氟化氢彻底。

Description

盐酸脱氟工艺系统

技术领域

本发明涉及气体或液体的分离技术。

背景技术

在化学工业中，制备的化学物质中往往含有一定的杂质，性质差异较大的杂质可以采用多种物理或化学的方法予以分离，但是性质差异不大的同族元素的单体或其化合物往往难以分离，比如同为气态的卤素气体、卤化氢，等等。

申请号：2012105806994的发明公开了一种使用氧化铝去除氯化氢气体中氟化氢气体的方法，该方法是将含有氟化氢气体的氯化氢气体通过活化的氧化铝粉末或活化的氧化铝分子筛，使氟化氢与氧化铝发生反应而被除去；反应条件为：温度-40℃～200℃；反应压力0.1MPa～5MPa。该方法温度高能耗较大，压力高有安全风险。

申请号：2016112355742的发明公开了一种用于去除氯化氢气体中氟化氢气体的方法，以有机氟化工生产过程中含低浓度氟化氢的氯化氢气体为原料，进行串联两级处理，第一级，经过饱和氯化钙溶液，第二级，经过硼酸和氯化钾的混合溶液，其中硼和钾的摩尔比为1:1，反应条件为常温常压，反应时间为10~40min。该发明反应步骤较多，物质成分比较复杂，容易带来新的杂质和后处理难度。

发明内容

发明目的：

提供一种氟化氢脱除率高、反应消耗原料种类少、反应条件温和的盐酸脱氟工艺系统。

技术方案：

本发明的盐酸脱氟工艺系统，具有原料酸（盐酸）储罐、洗涤水罐、脱氟塔(其中具有填料）、冷凝器、再沸器、氯化钙溶液储罐A、氯化钙溶液储罐B、蒸汽源。

脱氟塔上自上而下设置有水汽出口、氯化钙入口A、循环酸回流口、氯化钙入口B、蒸汽入口、成品酸出口、再沸液出口；另外脱氟塔自下而上还设置有再沸液出口、再沸液入口、原料酸入口、回流水入口、水汽出口。在脱氟塔腔体内自上而下设置有蒸汽腔、填料A、填料B、固体沉淀腔。再沸液出口位于脱氟塔的底部、固体沉淀腔的上侧。

原料酸储罐通过管路和输送泵联通并输送原料酸至原料酸入口；

洗涤水罐通过管路和输送泵联通并输送洗涤水至回流水入口；

水汽出口通过管路联通并输送水汽至冷凝器，冷凝器通过管路联通洗涤水罐；

氯化钙溶液储罐A通过管路联通并输送氯化钙溶液A至氯化钙入口A；

氯化钙溶液储罐B通过管路联通并输送氯化钙溶液B至氯化钙入口B；

成品酸出口具有一条支路和输送泵联通并输送循环酸至循环酸回流口，另有一条支路联通并输送成品酸至成品酸容器。

蒸汽源通过管路联通并输送蒸汽至蒸汽入口。

本发明中，所述的氯化钙溶液A浓度与加入量以成品酸中含氟化氢总量的60-70%配置并输送；所述的氯化钙溶液B浓度与加入量以成品酸中含氟总量的30-40%配置。因为原料酸进入脱氟塔时，首先以液态形式向下流动，在填料B中遇到氯化钙溶液B，其中的小部分氟化氢与氯化钙反应生成氟化钙；当下行的成品酸遇到上行的蒸汽入口进来的高温蒸汽时（脱氟塔塔底温度控制范围120~145℃，塔内压力控制范围0.05~0.3Mpa），大部分的氟化氢被蒸发，跟随水蒸气继续上行至填料A，与氯化钙溶液A相遇反应生成氟化钙，大部分氯化氢仍然留存在溶液中成为比较纯净的成品盐酸。两处的氟化钙逐步掉落至脱氟塔底部的固体沉淀腔。这样几乎全部的氟化氢反应形成氟化钙沉淀而从成品盐酸中脱除出来，脱除氟化氢的原料酸成为成品酸后从成品酸出口流出。

从脱氟塔顶部的蒸汽腔出来的水汽（其中夹带有少量的氯化氢和微量的氟化氢）通过水汽出口流出后，进入冷凝器，被冷凝为液态水后进入洗涤水罐，再从洗涤水罐中被泵送至回流水入口，再次与氯化钙溶液A相遇进行反应，实现洗涤水循环，并将剩余的微量的氟化氢反应为氟化钙沉淀物，同时对填料A进行洗涤，使得氟化钙被冲涮下去，避免堵塞调料A。

从成品酸出口出来的部分成品酸通过支路回流至循环酸回流口（循环酸量为进入原料酸的4~8倍，保证净化效果，其中水分被更多地蒸发脱除，获得较高浓度的成品盐酸，又避免过度循环浪费能源），进入脱氟塔中冲洗填料B，使得其上的氟化钙被冲洗脱离，避免填料B柱塞。

部分反应溶液从脱氟塔底部的再沸液出口排出，进入再沸器，被加热气化后，再从再沸液入口返回（利用虹吸原理，无效消耗额外动力，节能降耗）至脱氟塔下部，将液相变成气相，使得成品酸中剩余的微量的氟化氢再次上行，与氯化钙溶液相遇被完全反应为氟化钙沉淀后分离。

本发明中，所述的填料为含微量氯化锌、氯化铜的陶瓷填料，既具有耐酸性能，又具有作为氟化钙反应催化剂的作用。

最后，在沉淀腔中形成的氟化钙不定期移除出来，脱氟塔可以反复使用。

有益效果：

本发明的原料酸变成成品酸后纯度较高，浓度较高，填料和管路中不易堵塞，填料作为反应载体的同时兼具催化作用。氯化钙分为两部位加入使得液态气态的氟化氢均被俘获反应，加上再沸器的使用，使得脱除氟化氢完全彻底。

附图说明

图1是本发明的一种结构和流程示意图；

图中，1-水汽出口、2-氯化钙入口A、3-循环酸回流口、4-氯化钙入口B、5-蒸汽入口、6-成品酸出口、7-固体沉淀腔、8-再沸液出口、9-再沸液入口、10-原料酸入口、11-填料、12-冷凝器、13-洗涤水罐、14-原料酸储罐、15-再沸器、20-回流水入口。

实施方式

如图1所示的盐酸脱氟工艺系统，具有原料酸储罐、洗涤水罐、脱氟塔、冷凝器、再沸器、氯化钙溶液储罐A、氯化钙溶液储罐B、蒸汽源。

脱氟塔上自上而下设置有水汽出口、氯化钙入口A、氯化钙入口B、蒸汽入口、成品酸出口；另外脱氟塔自下而上还设置原料酸入口、回流水入口、水汽出口。

在脱氟塔腔体内自上而下设置有蒸汽腔、填料A、填料B、固体沉淀腔。

原料酸储罐通过管路和输送泵联通并输送原料酸至原料酸入口；水汽出口通过管路联通并输送水汽至冷凝器，冷凝器通过管路联通洗涤水罐。

氯化钙溶液储罐A通过管路联通并输送氯化钙溶液A至氯化钙入口A；氯化钙溶液储罐B通过管路联通并输送氯化钙溶液B至氯化钙入口B。所述的氯化钙溶液A浓度与加入量以成品酸中含氟化氢总量的60-70%配置并输送；所述的氯化钙溶液B浓度与加入量以成品酸中含氟总量的30-40%配置。

成品酸出口具有一条支路联通并输送成品酸至成品酸容器，蒸汽源通过管路联通并输送蒸汽至蒸汽入口。所述的氯化钙入口A与氯化钙入口B之间具有循环酸回流口，成品酸出口具有另一条支路联通并输送循环酸至循环酸回流口。

Claims (4)

1.一种盐酸脱氟工艺系统，具有原料酸储罐、洗涤水罐、脱氟塔、冷凝器、蒸汽源，脱氟塔自下而上还设置原料酸入口、水汽出口；原料酸储罐通过管路和输送泵联通并输送原料酸至原料酸入口；水汽出口通过管路联通并输送水汽至冷凝器，冷凝器通过管路联通洗涤水罐；成品酸出口具有一条支路联通并输送成品酸至成品酸容器；蒸汽源通过管路联通并输送蒸汽至蒸汽入口；

其特征在于：

另有再沸器、氯化钙溶液储罐A、氯化钙溶液储罐B；

脱氟塔上自上而下设置有水汽出口、氯化钙入口A、氯化钙入口B、蒸汽入口、成品酸出口；

在脱氟塔腔体内自上而下设置有蒸汽腔、填料A、填料B、固体沉淀腔；所述的填料A、填料B中的填料为含微量氯化锌、氯化铜的陶瓷填料；

氯化钙溶液储罐A通过管路联通并输送氯化钙溶液A至氯化钙入口A；

氯化钙溶液储罐B通过管路联通并输送氯化钙溶液B至氯化钙入口B；

原料酸通过原料酸入口进入脱氟塔，在填料B中遇到氯化钙溶液B，其中的小部分氟化氢与氯化钙反应生成氟化钙；下行的成品酸遇到上行的蒸汽入口进来的高温蒸汽，大部分的氟化氢被蒸发，跟随水蒸气继续上行至填料A，与氯化钙溶液A相遇反应生成氟化钙；两处的氟化钙逐步掉落至脱氟塔底部的固体沉淀腔。

2.如权利要求1所述的盐酸脱氟工艺系统，其特征在于：氯化钙入口A与氯化钙入口B之间具有循环酸回流口，成品酸出口具有一条支路和输送泵联通并输送循环酸至循环酸回流口。

3.如权利要求1或2所述的盐酸脱氟工艺系统，其特征在于：氯化钙溶液A浓度与加入量以成品酸中含氟化氢总量的60-70%配置并输送；所述的氯化钙溶液B浓度与加入量以成品酸中含氟总量的30-40%配置。

4.如权利要求1或2所述的盐酸脱氟工艺系统，其特征在于：脱氟塔塔底温度控制范围120~145℃，塔内压力控制范围0.05~0.3Mpa。