CN115571859A - 一种降低氟气中氟化氢含量的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电解制氟技术领域，尤其是涉及一种降低氟气中氟化氢含量的方法，包括以下步骤：将含氟化氢的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔内，经氟化钠球吸附氟化氢后，获得净化后的氟气。本发明的技术方案通过将含氟化氢的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔内，利用氟化钠球与氟化氢反应生成NaHF2，从而对氟气中的氟化氢进行吸附，解决了现有中温电解制氟工艺中，因氟气中夹杂氟化氢导致产品质量低、后端工序设备腐蚀快的问题，有效降低了氟气中的氟化氢含量，确保了氟气的产品质量，延长了后端工序设备的使用寿命。

Description

一种降低氟气中氟化氢含量的方法及装置
技术领域
本发明涉及电解制氟技术领域，尤其是涉及一种降低氟气中氟化氢含量的方法及装置。
背景技术
在氟化工、核化工中，氟气的工业制备通常采用中温电解制氟工艺，以氟氢化钾熔融盐(KF·(1.8-2.0)HF)为电解液，以无水氟化氢(AHF)为原料，在电解槽中通入0.3kA-10kA的直流电进行电化学反应，电解过程中，阳极产生氟气，阴极产生氢气。
然而，AHF的沸点为19.4℃，而电解槽的电解温度远大于AHF的沸点，从而造成AHF挥发，使阳极产生的氟气中含有体积分数为4-8％的氟化氢，然而，现有的中温电解制氟工艺中，并未设计关于氟气中氟化氢的净化系统，含氟化氢的氟气直接进入后端工序，一方面降低了氟气产品的质量，另一方面氟气中的氟化氢会加快后端工序设备的腐蚀速率，减少了设备的使用寿命，因此，如何降低氟气中的氟化氢含量是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种降低氟气中氟化氢含量的方法，该方法操作简单、稳定可靠，能够对氟气中的氟化氢进行吸附，解决了现有中温电解制氟工艺中，因氟气中夹杂氟化氢导致产品质量低、后端工序设备腐蚀快的问题，有效降低了氟气中的氟化氢含量，确保了氟气的产品质量，延长了后端工序设备的使用寿命；本发明的第二目的在于提供一种降低氟气中氟化氢含量的装置。
本发明提供一种降低氟气中氟化氢含量的方法，包括以下步骤：
将含氟化氢的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔内，经氟化钠球吸附氟化氢后，获得净化后的氟气。
进一步地，步骤S1为：将含氟化氢的氟气输送至除尘器内进行除尘处理，将除尘处理后的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔内，经氟化钠球吸附氟化氢后，获得净化后的氟气，并将净化后的氟气输送至氟化岗位。
进一步地，还包括步骤S2，当氟化钠球吸附饱和后，对氟化钠球进行加热处理，将氟化钠球内的氟化氢解析出来，并将解析出来的氟化氢输送至尾气处理系统，对氟化氢进行净化处理，接着继续重复步骤S1。
进一步地，步骤S2中，加热温度为280-320℃，加热时间为2.0-3.5h。
进一步地，当吸附塔或除尘器内的粉尘过多时，分别向吸附塔或除尘器内通入氮气，对吸附塔或除尘器内的粉尘进行吹扫。
进一步地，步骤S3中，氮气的压力为0.2-0.4MPa。
本发明还提供一种降低氟气中氟化氢含量的装置，包括吸附塔，吸附塔的外壁设有若干根沿其高度方向均匀分布的管式加热器，吸附塔的内部填充有氟化钠球，吸附塔的出口与氟化岗位连通。
进一步地，吸附塔的内部设有若干层沿其高度方向间隔设置的筛板，每层筛板上均填充有若干个氟化钠球。
进一步地，还包括除尘器，除尘器的进口连通有氟气总管，除尘器的出口与吸附塔的进口连通，吸附塔的出口与尾气处理系统的进口连通。
进一步地，吸附塔的进口和出口分别与红外分析仪连通，吸附塔的进口还连通有氮气总管，氮气总管与除尘器的出口连通。
本发明的有益效果：
本发明的技术方案通过将含氟化氢的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔内，利用氟化钠球与氟化氢反应生成NaHF2，从而对氟气中的氟化氢进行吸附，解决了现有中温电解制氟工艺中，因氟气中夹杂氟化氢导致产品质量低、后端工序设备腐蚀快的问题，有效降低了氟气中的氟化氢含量，确保了氟气的产品质量，延长了后端工序设备的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中降低氟气中氟化氢含量的装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-氟气总管、2-除尘器、3-出料管、4-氮气总管、5-进料管、6-吸附塔、7-排料管、8-氟气岗位、9-尾气处理系统、10-红外分析仪、11-截止阀。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
由图1所示，一种降低氟气中氟化氢含量的装置，包括吸附塔6，吸附塔6的进口连通有进料管5，吸附塔6的内部设有三层沿其高度方向间隔设置的筛板，每层筛板上均填充有等量的氟化钠球(图中未显示出来)，吸附塔6的出口连通有排料管7，排料管7与氟化岗位8连通。
通过将含氟化氢的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔6内，利用氟化钠球与氟化氢反应生成NaHF2，从而对氟气中的氟化氢进行吸附，获得净化后的氟气，并通过排料管7将净化后的氟气输送至氟化岗位8，进行后续处理，本发明通过氟化钠球对氟气中的氟化氢进行吸附，有效降低了氟气中的氟化氢含量，解决了现有中温电解制氟工艺中，因氟气中夹杂氟化氢导致产品质量低、后端工序设备腐蚀快的问题，确保了氟气的产品质量，延长了后端工序设备的使用寿命，且通过设置三层氟化钠球，对氟气中的氟化氢进行逐级吸附，提高了吸附塔6对氟气中氟化氢的吸附效率，此外，氟化球的填充量可根据氟气流量、氟气中氟化氢的含量和氟化钠球的吸附能力计算出来，在此不做严格的限制。
吸附塔6的外壁设有若干根沿其高度方向均匀分布的管式加热器(图中未显示出来)，进料管5和排料管7分别通过管道与红外分析仪10连通，进料管5与红外分析仪10之间的管道、排料管7与红外分析仪10之间的管道优选直径为10mm的紫铜管，排料管7还通过管道与尾气处理系统9连通，排料管7与尾气处理系统9之间的管道优选DN150无缝钢管，尾气处理系统9为炭化炉或钠石灰吸收器。
氟气净化过程中，每隔8h就通过红外分析仪10分析吸附塔6进口和出口处氟气中氟化氢的含量，待吸附塔6出口处氟气中氟化氢的含量由初始值逐渐降低再升高至初始值或无明显变化后，表明吸附塔6内的氟化钠球已吸附饱和，此时，停止向吸附塔6内输送氟气，并通过管式加热器对吸附塔6进行加热，从而将氟化钠球内的氟化氢解析出来，并将解析出来的氟化氢输送至炭化炉或钠石灰吸收器内，对氟化氢进行净化处理。
还包括除尘器2，除尘器2的进口连通有氟气总管1，除尘器2的出口连通有出料管3，出料管3通过管道与进料管5连通，出料管3与进料管5之间的管道优选DN150无缝钢管。
将含氟化氢的氟气输送至除尘器2内进行除尘处理，再将经除尘处理后的氟气输送至吸附塔6内，对氟气中的氟化氢进行吸附，从而减少吸附塔6内的粉尘。
还包括氮气总管4，氮气总管4分别通过管道与除尘器2的出口和进料管5连通，氮气总管4与进料管5之间的管道优选DN150无缝钢管。
当除尘器2或吸附塔6内的粉尘过多时，通过氮气总管4向除尘器2或吸附塔6内通入氮气，对除尘器2或吸附塔6内的粉尘进行吹扫，以确保装置能够稳定运行。
氟气总管1、氮气总管4与除尘器2出口之间的管道、出料管3、出料管3与进料管5之间的管道、氮气总管4与进料管5之间的管道、进料管5与红外分析仪10之间的管道、排料管7、排料管7与尾气处理系统9之间的管道、排料管7与红外分析仪10之间的管道上均设有截止阀11。通过在管道上设置截止阀11，截止阀11能够耐氟化氢腐蚀，从而确保系统的安全稳定运行。
一种降低氟气中氟化氢含量气体的方法，包括以下步骤：
S1.通过氟气总管1将含氟化氢的氟气输送至除尘器2内进行除尘处理；
S2.将除尘处理后的氟气输送至吸附塔6内，利用氟化钠球对氟气中的氟化氢进行逐级吸附，获得净化后的氟气，并将净化后的氟气输送至氟化岗位8；
S3.净化过程中，每隔8h就通过红外分析仪10分析吸附塔6进口和出口处氟气中氟化氢的含量，待吸附塔6出口处氟气中氟化氢的含量由初始值逐渐降低再升高至初始值或无明显变化后，表明吸附塔6内的氟化钠球已吸附饱和，此时，关闭出料管3与进料管5之间管道上的截止阀11，停止向吸附塔6内输送氟气，开启排料管7与尾气处理系统9之间管道上的截止阀11，同时通过管式加热器将吸附塔6加热至300℃，加热时间为2h，将氟化钠球内的氟化氢解析出来，并将解析出来的氟化氢输送至尾气处理系统9，对氟化氢进行净化处理，接着继续重复步骤S1-S2；
S4.当除尘器2或吸附塔6内的粉尘过多时，向除尘器2或吸附塔6内通入0.2-0.4MPa的氮气，对除尘器2或吸附塔6内的粉尘进行吹扫。
经过长期工况运行试验证明，本发明可实现对氟气中氟化氢的有效吸附，吸附效率可达70％，解决了现有中温电解制氟工艺中，因氟气中夹杂氟化氢导致产品质量低、后端工序设备腐蚀快的问题，确保了氟气的产品质量，延长了后端工序设备的使用寿命，同时氟化钠球可循环利用，极大地提高了资源的有效利用，降低了处理成本，确保了生产线安全稳定运行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种降低氟气中氟化氢含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含氟化氢的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔内，经氟化钠球吸附氟化氢后，获得净化后的氟气。
2.根据权利要求1所述的降低氟气中氟化氢含量的方法，其特征在于，步骤S1为：将含氟化氢的氟气输送至除尘器内进行除尘处理，将除尘处理后的氟气输送至装有氟化钠球的吸附塔内，经氟化钠球吸附氟化氢后，获得净化后的氟气，并将净化后的氟气输送至氟化岗位。
3.根据权利要求1所述的降低氟气中氟化氢含量的方法，其特征在于，还包括步骤S2，当氟化钠球吸附饱和后，对氟化钠球进行加热处理，将氟化钠球内的氟化氢解析出来，并将解析出来的氟化氢输送至尾气处理系统，对氟化氢进行净化处理，接着继续重复步骤S1。
4.根据权利要求3所述的降低氟气中氟化氢含量的方法，其特征在于，步骤S2中，加热温度为280-320℃，加热时间为2.0-3.5h。
5.根据权利要求3所述的降低氟气中氟化氢含量的方法，其特征在于，还包括步骤S3，当吸附塔或除尘器内的粉尘过多时，向吸附塔或除尘器内通入氮气，对吸附塔或除尘器内的粉尘进行吹扫。
6.根据权利要求5所述的降低氟气中氟化氢含量的方法，其特征在于，步骤S3中，氮气的压力为0.2-0.4MPa。
7.一种降低氟气中氟化氢含量的装置，其特征在于，包括吸附塔，吸附塔的外壁设有若干根沿其高度方向均匀分布的管式加热器，吸附塔的内部填充有氟化钠球，吸附塔的出口与氟化岗位连通。
8.根据权利要求7所述的降低氟气中氟化氢含量的装置，其特征在于，吸附塔的内部设有若干层沿其高度方向间隔设置的筛板，每层筛板上均填充有若干个氟化钠球。
9.根据权利要求7所述的降低氟气中氟化氢含量的装置，其特征在于，还包括除尘器，除尘器的进口连通有氟气总管，除尘器的出口与吸附塔的进口连通，吸附塔的出口与尾气处理系统的进口连通。
10.根据权利要求9所述的降低氟气中氟化氢含量的装置，其特征在于，吸附塔的进口和出口分别与红外分析仪连通，吸附塔的进口还连通有氮气总管，氮气总管与除尘器的出口连通。
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