CN116354349A - 一种氟硅酸生产氟化氢的脱氯方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氟硅酸制氟化氢过程中的脱氯方法，包括用冷凝器对来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气进行冷凝，得到冷凝液和不凝气；将冷凝液送至氟化氢精馏系统；将不凝气送入碱洗塔进行吸收，达标排放。本发明还提供一种在氟硅酸制氟化氢过程中应用的脱氯系统。本发明的方法和系统将氟硅酸制氟化氢的粗馏废气中的大部分氯脱除，有效避免杂质对氟化氢生产的影响，使生产过程能连续稳定运行，保证产能，降低能耗，并且将粗馏废气中大部分氟化氢回收，避免氟资源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，特别是气体处理领域，具体涉及一种在以氟硅酸生产氟化氢的过程中进行脱氯的方法及系统。
背景技术
在以氟硅酸为原料生产无水氟化氢的过程中，氟硅酸会带入HCl、P2O5等杂质，其含量波动较大，某些氟硅酸原料中HCl含量甚至可达1000~1500ppm。原料带入的杂质进而会使生产过程的粗馏废气含有较高含量的HCl、SiF4、PF5等杂质气体。现有技术缺乏有效的脱氯方法，洗涤系统会将所有的杂质气体与氟化氢一并回收，从而使得HCl在系统中富集，严重影响氟化氢气体的冷凝效果，并降低氟硅酸的有效浓度，导致氟化氢生产系统运行不稳定，产能下降，能耗增加。
为解决杂质影响氟化氢生产的问题，现有的工艺采取的方案是对氟硅酸原料进行脱氯。然而这一方法需处理大量原料，能耗过高，并且原料氟硅酸脱除氯离子不彻底，后续浓缩时仍会发生氯离子大量富集，问题并未得到解决。
发明内容
发明要解决的问题
以氟硅酸为原料生产无水氟化氢的过程中，粗馏废气中含有HCl、SiF4、PF5等多种杂质，尾洗吸收后HCl不断富集，严重影响氟化氢气体的冷凝效果，并降低氟硅酸的有效浓度，致使氟化氢生产系统运行不稳定，产能下降，能耗增加。为此，本发明提供一种脱氯方法及系统，以解决现有的无水氟化氢生产系统中HCl不断富集影响生产的问题。
用于解决问题的方案
为实现上述目的，本发明提供一种氟硅酸制氟化氢过程中的脱氯方法，包括：
用冷凝器对来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气进行冷凝，得到冷凝液和不凝气；
将所述冷凝液送至氟化氢精馏系统；
将所述不凝气送入碱洗塔进行吸收，达标排放。
在本发明进一步的实施方案提供的脱氯方法中：
将从所述冷凝器直接引出的第一冷凝液送至氟化氢精馏系统；
将从所述冷凝器的气相出口流出的物料送至气液分离器，将气液分离器分离出的第二冷凝液送至氟化氢精馏系统，将气液分离器分离出的不凝气送入碱洗塔。
在本发明进一步的实施方案提供的脱氯方法中，进行所述冷凝的冷凝温度为-60~-20℃。
在本发明进一步的实施方案提供的脱氯方法中，碱洗塔的洗涤液循环使用。
本发明还提供一种在氟硅酸制氟化氢过程中应用的脱氯系统，包含冷凝器、气液分离器、碱洗塔、碱洗塔循环泵、深冷系统，其中：
冷凝器的壳程与氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气出口连通，制冷剂在冷凝器的管程和深冷系统之间循环；
冷凝器的冷凝液出口与氟化氢精馏系统连通，冷凝器的气相出口与气液分离器的入口连通；
气液分离器的液体出口与氟化氢精馏系统连通，气液分离器的气体出口与碱洗塔的入口连通；
通过碱洗塔循环泵将洗涤液循环泵入碱洗塔使用。
发明的效果
综上所述，本发明具备以下优点和有益效果：
1. 本发明的方法和系统将氟硅酸制氟化氢的粗馏废气中的大部分HCl脱除，有效避免HCl等杂质对氟化氢生产的影响，使得生产过程能连续稳定运行，保证产能，降低能耗。
2. 本发明的方法和系统在高效脱氯的同时，也将粗馏废气中大部分氟化氢回收，保证氟化氢生产工艺的正常运行，避免氟资源的浪费。
附图说明
参考以下附图，根据一个或多个实施例对本公开进行详细描述。提供的附图是为了便于理解本公开，而不应认为是对本公开的广度、范围、尺寸或适用性的限制。为了便于说明，附图不一定按比例绘制。
图1为本发明的系统示意图。
附图标记：1-冷凝器，2-气液分离器，3-碱洗塔，4-碱洗塔循环泵，5-粗馏废气，6-冷凝液，7-不凝气，8-尾气，9-循环洗涤液进口，10-液碱进口，11-深冷系统。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的脱氯系统包含冷凝器1、气液分离器2、碱洗塔3、碱洗塔循环泵4、深冷系统11。
将来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气5送入冷凝器1的壳程，来自深冷系统11的制冷剂进入冷凝器1的管程。进入冷凝器1管程的制冷剂的温度为-60~-20℃，优选-60~-50℃，进一步优选-55~-50℃。
在冷凝器1中，粗馏废气中所含的绝大部分（例如95%以上）氟化氢气体冷凝为液体，成为冷凝液的主要成分。将冷凝所得的冷凝液6引出，送至氟化氢精馏系统。
冷凝处理后所得的气体送至碱洗塔3吸收。由于从冷凝器的气相出口流出的气体中可能夹带有部分冷凝液小液滴，从尽可能回收氟化氢的角度考虑，优选先将该气体送至气液分离器2，分离所得的冷凝液6送至氟化氢精馏系统，分离所得的不凝气7送入碱洗塔3吸收。经碱洗塔3吸收后的尾气8检测达标则可排放。
碱洗塔3的洗涤液循环使用，通过碱洗塔循环泵4将洗涤液从循环洗涤液进口9泵入碱洗塔，并经液碱进口10适量补充液碱，以维持碱洗塔的正常运行。
下面通过对比例和实施例对本发明的技术方案作进一步解释。
对比例1
来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气，组分如表1所示。
表1 对比例1待处理粗馏废气的组分
| 组分 | 质量分率% | 质量kg/h |
| 氟化氢HF | 62.33% | 664.64 |
| 氯化氢HCl | 2.26% | 24.06 |
| 四氟化硅SiF4 | 34.92% | 372.34 |
| 五氟化磷PF5 | 0.49% | 5.20 |
| 合计 | 100% | 1066.24 |
粗馏废气进入冷凝器，以-70℃的温度进行冷凝。结果粗馏废气全部被冷凝，冷凝液与粗馏废气的成分一致。无不凝气产生。未达到脱氯目的。
对比例2
来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气，组分如表2所示。
表2 对比例2待处理粗馏废气的组分
| 组分 | 质量分率% | 质量kg/h |
| 氟化氢HF | 62.29% | 664.51 |
| 氯化氢HCl | 2.26% | 24.11 |
| 四氟化硅SiF4 | 34.89% | 372.21 |
| 五氟化磷PF5 | 0.56% | 5.97 |
| 合计 | 100% | 1066.80 |
粗馏废气进入冷凝器，以-10℃的温度进行冷凝。冷凝后进行气液分离。
冷凝脱氯处理后所得冷凝液的组分如表3所示。
表3 经-10℃冷凝后所得冷凝液的组分
| 组分 | 质量分率% | 质量kg/h |
| 氟化氢HF | 89.62% | 557.60 |
| 氯化氢HCl | 0.91% | 5.66 |
| 四氟化硅SiF4 | 9.21% | 57.29 |
| 五氟化磷PF5 | 0.26% | 1.59 |
| 合计 | 100% | 622.14 |
冷凝脱氯处理后所得不凝气的组分如表4所示。
表4 经-10℃冷凝后所得不凝气的组分
| 组分 | 质量分率% | 质量kg/h |
| 氟化氢HF | 24.04% | 106.91 |
| 氯化氢HCl | 4.15% | 18.45 |
| 四氟化硅SiF4 | 70.82% | 314.92 |
| 五氟化磷PF5 | 0.99% | 4.38 |
| 合计 | 100% | 444.66 |
本例中，经-10℃冷凝处理后，冷凝液中氯化氢的分率比冷凝处理前的粗馏废气有所降低。但有相当一部分氟化氢进入不凝气中，氟化氢的回收率较低，氟化氢损耗过多。
实施例1
来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气，温度8℃，压力常压，组分如表5所示：
表5 实施例1待处理粗馏废气的组分
| 组分 | 摩尔分率% | 质量分率% | 质量kg/h |
| 氟化氢HF | 88.59% | 62.33% | 664.64 |
| 氯化氢HCl | 1.76% | 2.26% | 24.06 |
| 四氟化硅SiF4 | 9.54% | 34.92% | 372.34 |
| 五氟化磷PF5 | 0.11% | 0.49% | 5.20 |
| 合计 | 100% | 100% | 1066.24 |
粗馏废气进入冷凝器壳程，来自深冷系统的制冷剂（-50℃）进入冷凝器管程。冷凝后进行气液分离，冷凝所得的液体送至氟化氢精馏系统，不凝气送入碱洗塔吸收后达标排放。碱洗塔的洗涤液循环使用，适量补充液碱。
冷凝脱氯处理后所得冷凝液温度-50℃，压力常压，其组分如表6所示。
表6 经-50℃冷凝后所得冷凝液的组分
| 组分 | 摩尔分率% | 质量分率% | 质量kg/h |
| 氟化氢HF | 91.60% | 70.33% | 661.44 |
| 氯化氢HCl | 1.52% | 2.13% | 20.06 |
| 四氟化硅SiF4 | 6.77% | 27.07% | 254.58 |
| 五氟化磷PF5 | 0.01% | 0.47% | 4.39 |
| 合计 | 100% | 100% | 940.47 |
冷凝脱氯处理后所得不凝气温度-50℃，压力常压，其组分如表7所示。
表7 经-50℃冷凝后所得不凝气的组分
| 组分 | 摩尔分率% | 质量分率% | 质量kg/h |
| 氟化氢HF | 7.79% | 2.54% | 3.20 |
| 氯化氢HCl | 11.36% | 3.18% | 4.00 |
| 四氟化硅SiF4 | 80.40% | 93.64% | 117.77 |
| 五氟化磷PF5 | 0.45% | 0.64% | 0.80 |
| 合计 | 100% | 100% | 125.77 |
收集冷凝脱氯处理所得的冷凝液，送至原氟化氢生产装置的氟化氢精馏系统，继续进行氟化氢生产。
经测算，与粗馏废气不经脱氯处理的氟硅酸制氟化氢原始工艺相比，实施例1对粗馏废气进行冷凝脱氯处理后再送至氟化氢精馏，使得最终氟化氢成品产能增加661.44kg/h，能耗减少75kW。
由此可见，在实施例1中，来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气经冷凝脱氯处理后，解决了HCl的进出平衡，实现氟化氢生产系统连续稳定运行，由此提高了氟化氢生产系统的实际产能，并降低了能耗。在高效脱氯的同时，也将粗馏废气中的绝大部分氟化氢回收，损耗降至最低。整套脱氯工艺和系统与原有的氟硅酸制氟化氢系统高度配合，无需对原有系统作重大改动即可收到满意的脱氯效果。
本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的精神的情况下，可以对示例性实施方式进行其他改变。同样地，各种图可以描绘用于本公开的示例性架构或其他配置，其用于理解可以包括在本公开中的特征和功能。本公开不限于所示出的示例架构或配置，本公开的广度和范围不应受任何上述示例性实施方式的限制。
Claims (5)
1.一种氟硅酸制氟化氢过程中的脱氯方法，包括：
用冷凝器对来自氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气进行冷凝，得到冷凝液和不凝气；
将所述冷凝液送至氟化氢精馏系统；
将所述不凝气送入碱洗塔进行吸收，达标排放。
2.根据权利要求1所述的脱氯方法，其中，将从所述冷凝器直接引出的第一冷凝液送至氟化氢精馏系统；
将从所述冷凝器的气相出口流出的物料送至气液分离器，将所述气液分离器分离出的第二冷凝液送至氟化氢精馏系统，将所述气液分离器分离出的不凝气送入碱洗塔。
3.根据权利要求1或2所述的脱氯方法，其中，进行所述冷凝的冷凝温度为-60~-20℃。
4.根据权利要求1或2所述的脱氯方法，其中，所述碱洗塔的洗涤液循环使用。
5.一种在氟硅酸制氟化氢过程中应用的脱氯系统，包含冷凝器、气液分离器、碱洗塔、碱洗塔循环泵、深冷系统，其中：
所述冷凝器的壳程与氟硅酸制氟化氢系统的粗馏废气出口连通，制冷剂在所述冷凝器的管程和所述深冷系统之间循环；
所述冷凝器的冷凝液出口与氟化氢精馏系统连通，所述冷凝器的气相出口与所述气液分离器的入口连通；
所述气液分离器的液体出口与氟化氢精馏系统连通，所述气液分离器的气体出口与所述碱洗塔的入口连通；
通过所述碱洗塔循环泵将洗涤液循环泵入所述碱洗塔使用。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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