CN116425167B - 一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统 - Google Patents
一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116425167B CN116425167B CN202310422737.1A CN202310422737A CN116425167B CN 116425167 B CN116425167 B CN 116425167B CN 202310422737 A CN202310422737 A CN 202310422737A CN 116425167 B CN116425167 B CN 116425167B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- washing
- zone
- concentration
- acid solution
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 151
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 221
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 111
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 50
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 44
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 16
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 11
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 7
- 239000011552 falling film Substances 0.000 claims description 6
- 239000013579 wash concentrate Substances 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 abstract description 5
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 229910004074 SiF6 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 229910003638 H2SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- ZEFWRWWINDLIIV-UHFFFAOYSA-N tetrafluorosilane;dihydrofluoride Chemical compound F.F.F[Si](F)(F)F ZEFWRWWINDLIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/08—Compounds containing halogen
- C01B33/10—Compounds containing silicon, fluorine, and other elements
- C01B33/103—Fluosilicic acid; Salts thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/22—Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1406—Multiple stage absorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/68—Halogens or halogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
- B01D2257/204—Inorganic halogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/55—Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本发明涉及氟硅酸制备技术领域,尤其涉及一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统。所述氟硅酸溶液的浓缩方法包括以下步骤:将含氟废气与氟硅酸溶液在第一洗涤区中混合,进行一级洗涤;将所述一级洗涤后的洗涤液输送至第二浓缩区;将SiF4气体输送至第一浓缩区进行一级洗涤浓缩;将一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区;将所述第一浓缩区中的洗涤浓缩液进行过滤,得到浓氟硅酸溶液和含氟硅渣;所述二级洗涤浓缩后的废气输送至第一洗涤区中。本发明提供的氟硅酸溶液的浓缩方法可以将氟硅酸溶液浓缩至较高的浓度,氟损失较低,且排出的废气中氟含量较低。
Description
技术领域
本发明涉及氟硅酸制备技术领域,尤其涉及一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统。
背景技术
湿法磷酸中磷矿石与硫酸反应会产生含SiF4气体,将SiF4气体循环洗涤可制取氟硅酸H2SiF6,反应如下:
SiF4+H2O→H2SiF6+SiO2;
现有氟硅酸一步法制备无水氟化氢主反应为:
浓氟硅酸在浓硫酸的分解作用下生成四氟化硅和氟化氢,反应原理为浓硫酸稀释放热,浓氟硅酸受热分解,生成HF和SiF4气体释放,使得反应进行。湿法磷酸生产中副产氟硅酸的质量浓度往往较低,一般在5%~18%之间,较低浓度的氟硅酸需要消耗大量的浓硫酸,导致反应后生成的大量稀硫酸难以消化,因此需要将氟硅酸进行浓缩。
现有的浓缩方式主要包括:
1)蒸馏法:
对稀氟硅酸进行加热浓缩蒸发,控制加热温度和真空度,将水蒸气与氟硅酸分离进而制备浓氟硅酸,常用蒸馏设备如降膜蒸发器。然而,氟硅酸热稳定性差,加热易分解为四氟化硅和氟化氢气体,随着氟硅酸浓度的升高,其分解温度越低,30%浓度氟硅酸在70℃时分解剧烈,因此采用蒸馏法提浓至40%以上高浓度难以实现。
2)SiF4气体循环洗涤:
将SiF4气体通入待浓缩稀H2SiF6溶液中,生成H2SiF6和SiO2沉淀,过滤SiO2后即可获得较高浓度的氟硅酸,循环上述流程直至获得合适浓度的氟硅酸。然而,现有技术中,将来自氟化氢反应器的SiF4气体通入洗涤水中循环洗涤,由于SiF4气体通入洗涤水中的反应为放热反应,生成的氟硅酸易分解,SiF4气体吸收效率不高,排放的废气中含氟量较大,提高了氟损失。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统,可以将氟硅酸溶液浓缩至较高的浓度,且排出的废气中氟含量较低。
本发明提供了一种氟硅酸溶液的浓缩方法,包括以下步骤:
将含氟废气与氟硅酸溶液在第一洗涤区中混合,进行一级洗涤;将所述一级洗涤后的洗涤液输送至第二浓缩区;
将SiF4气体输送至第一浓缩区进行一级洗涤浓缩;
将一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;
所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区;
将所述第一浓缩区中的洗涤浓缩液进行过滤,得到浓氟硅酸溶液和含氟硅渣;
所述二级洗涤浓缩后的废气输送至第一洗涤区中。
优选的,所述含氟废气包括SiF4气体和HF气体;
所述氟硅酸溶液的质量浓度为5%~20%。
优选的,还包括:将所述一级洗涤后的废气输送至第二洗涤区进行二级洗涤;
所述二级洗涤后的洗涤液回用于一级洗涤;
所述二级洗涤后的废气输送至尾气洗涤区进行尾气洗涤,得到净化后的尾气。
优选的,所述氟硅酸溶液输送至第一洗涤区之前,还包括:
将所述氟硅酸溶液进行蒸发浓缩后,得到浓缩氟硅酸液,输送至第一洗涤区;
所述蒸发浓缩产生的废气输送至第一洗涤区中;
所述蒸发浓缩产生的冷却水输送至尾气洗涤区。
优选的,所述含氟硅渣输送至冲洗装置;
所述氟硅酸溶液在进行蒸发浓缩前,还包括:
采用所述氟硅酸溶液在冲洗装置中冲洗所述含氟硅渣,得到冲洗液和二氧化硅渣;
将所述冲洗液进行蒸发浓缩;
所述尾气洗涤产生的废水回用于所述冲洗装置。
本发明还提供了一种氟硅酸溶液的浓缩系统,包括:
第一洗涤区;所述第一洗涤区设置氟硅酸溶液进口;
第二浓缩区;所述第二浓缩区的液体进口与所述第一洗涤区的洗涤液出口相连;
第一浓缩区;所述第一浓缩区的气体出口与所述第二浓缩区的气体进口相连;所述第二浓缩区的洗涤浓缩液出口与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液进口相连;
与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液出口相连的过滤装置;
所述第二浓缩区的废气出口与所述第一洗涤区的废气进口相连。
优选的,还包括:第二洗涤区;
所述第二洗涤区的废气进口与所述第一洗涤区的废气出口相连;
所述第二洗涤区的洗涤液出口与所述第一洗涤区的洗涤液进口相连。
优选的,还包括:尾气洗涤区;
所述尾气洗涤区的废气进口与所述第二洗涤区的废气出口相连。
优选的,还包括:蒸发浓缩区;
所述蒸发浓缩区为降膜式蒸发器;
所述蒸发浓缩区设置氟硅酸溶液进口;
所述蒸发浓缩区的浓缩液出口与所述第一洗涤区的氟硅酸溶液进口相连;
所述蒸发浓缩区的冷却水出口与所述尾气洗涤区的冷却水进口相连;
所述蒸发浓缩区的废气出口与所述第一洗涤区的废气进口相连。
优选的,还包括:冲洗装置;
所述冲洗装置设置氟硅酸溶液进口;
所述冲洗装置的冲洗液出口与所述蒸发浓缩区的氟硅酸溶液进口相连;
所述冲洗装置的含氟硅渣进口与所述过滤装置的含氟硅渣出口相连;
所述冲洗装置的废水进口与所述尾气洗涤区的废水出口相连。
本发明提供了一种氟硅酸溶液的浓缩方法,包括以下步骤:将含氟废气与氟硅酸溶液在第一洗涤区中混合,进行一级洗涤;将所述一级洗涤后的洗涤液输送至第二浓缩区;将SiF4气体输送至第一浓缩区进行一级洗涤浓缩;将一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区;将所述第一浓缩区中的洗涤浓缩液进行过滤,得到浓氟硅酸溶液和含氟硅渣;所述二级洗涤浓缩后的废气输送至第一洗涤区中。本发明提供的氟硅酸溶液的浓缩方法可以将氟硅酸溶液浓缩至较高的质量浓度(30%~55%),氟损失较低,总氟收率达96%以上;且排出的废气中氟含量较低(不超过3mg/m3)。
附图说明
图1为本发明的一个实施例提供的一种氟硅酸溶液的浓缩系统图;
图2为本发明的另一个实施例提供的一种氟硅酸溶液的浓缩系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
本发明提供了一种氟硅酸溶液的浓缩方法,包括以下步骤:
将含氟废气与氟硅酸溶液在第一洗涤区中混合,进行一级洗涤;将所述一级洗涤后的洗涤液输送至第二浓缩区;
将SiF4气体输送至第一浓缩区进行一级洗涤浓缩;
将一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;
所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区;
将所述第一浓缩区中的洗涤浓缩液进行过滤,得到浓氟硅酸溶液和含氟硅渣;
所述二级洗涤浓缩后的废气输送至第一洗涤区中。
本发明将含氟废气与氟硅酸溶液在第一洗涤区中混合,进行一级洗涤;将所述一级洗涤后的洗涤液输送至第二浓缩区。
在本发明的某些实施例中,所述第一洗涤区包括一个或多个洗涤装置。
在本发明的某些实施例中,所述含氟废气包括SiF4气体和HF气体。本发明对所述含氟废气中SiF4气体的含量和HF气体的含量并无特殊的限制。在本发明的某些实施例中,所述含氟废气包括来自氟化氢净化精馏段的含氟废气。将HF净化精馏段的废气引入氟硅酸浓缩工艺中,能够降低无水氟化氢制备工艺中的氟损失。
在本发明的某些实施例中,所述氟硅酸溶液的质量浓度为5%~20%。在本发明的某些实施例中,所述氟硅酸溶液包括来自磷酸装置的酸性循环水。
本发明对所述含氟废气与氟硅酸溶液的用量比并无特殊的限制,可以根据实际情况选择。
本发明将SiF4气体输送至第一浓缩区进行一级洗涤浓缩;将一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区;将所述第一浓缩区中的洗涤浓缩液进行过滤,得到浓氟硅酸溶液和含氟硅渣;所述二级洗涤浓缩后的废气输送至第一洗涤区中。
在本发明的某些实施例中,将所述一级洗涤后的废气输送至第二洗涤区进行二级洗涤;
所述二级洗涤后的洗涤液回用于一级洗涤;
所述二级洗涤后的废气输送至尾气洗涤区进行尾气洗涤,得到净化后的尾气。
在本发明的某些实施例中,所述氟硅酸溶液输送至第一洗涤区之前,还包括:
将所述氟硅酸溶液进行蒸发浓缩后,得到浓缩氟硅酸溶液,输送至第一洗涤区;
所述蒸发浓缩产生的废气输送至第一洗涤区中;
所述蒸发浓缩产生的冷却水输送至尾气洗涤区。
在本发明的某些实施例中,所述含氟硅渣输送至冲洗装置。
所述氟硅酸溶液在进行蒸发浓缩前,还包括:
采用所述氟硅酸溶液在冲洗装置中冲洗所述含氟硅渣,得到冲洗液和二氧化硅渣;
将所述冲洗液进行蒸发浓缩;
所述尾气洗涤产生的废水回用于所述冲洗装置。
在本发明的某些实施例中,所述过滤后的浓氟硅酸溶液的质量浓度为30%~55%。
如图1所示,本发明还提供了一种氟硅酸浓缩系统,包括:
第一洗涤区;所述第一洗涤区设置氟硅酸溶液进口;
第二浓缩区;所述第二浓缩区的液体进口与所述第一洗涤区的洗涤液出口相连;
第一浓缩区;所述第一浓缩区的气体出口与所述第二浓缩区的气体进口相连;所述第二浓缩区的洗涤浓缩液出口与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液进口相连;
与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液出口相连的过滤装置;
所述第二浓缩区的废气出口与所述第一洗涤区的废气进口相连。
本发明提供的氟硅酸溶液的浓缩系统包括第一洗涤区。所述第一洗涤区设置氟硅酸溶液进口。在本发明的某些实施例中,所述第一洗涤区为喷淋塔。
本发明提供的浓缩系统还包括第二浓缩区。所述第二浓缩区的液体进口与所述第一洗涤区的洗涤液出口相连。所述第二浓缩区的废气出口与所述第一洗涤区的废气进口相连。在本发明的某些实施例中,所述第二浓缩区为喷雾冷却器,以增加反应的接触面积,使反应速率加快,同时通过液滴的蒸发带走气态反应物的热量,从而降低反应物的温度,使反应速率加快。
本发明提供的浓缩系统还包括第一浓缩区。所述第一浓缩区设置SiF4气体进口。所述第一浓缩区的气体出口与所述第二浓缩区的气体进口相连;所述第二浓缩区的洗涤浓缩液出口与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液进口相连。在本发明的某些实施例中,所述第一浓缩区为喷雾冷却器。
本发明提供的浓缩系统还包括与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液出口相连的过滤装置。在本发明的某些实施例中,所述过滤装置为二氧化硅压滤机。
在本发明的某些实施例中,所述浓缩系统还包括第二洗涤区;所述第二洗涤区的废气进口与所述第一洗涤区的废气出口相连;所述第二洗涤区的洗涤液出口与所述第一洗涤区的洗涤液进口相连。在本发明的某些实施例中,所述第二洗涤区为喷淋塔。
在本发明的某些实施例中,所述浓缩系统还包括尾气洗涤区;所述尾气洗涤区的废气进口与所述第二洗涤区的废气出口相连。在本发明的某些实施例中,所述尾气洗涤区为尾气水洗塔或尾气碱洗塔。
在本发明的某些实施例中,所述浓缩系统还包括蒸发浓缩区;如图2所示。图2为本发明的另一个实施例提供的一种氟硅酸溶液的浓缩系统图。所述蒸发浓缩区为降膜式蒸发器;所述蒸发浓缩区设置氟硅酸溶液进口;所述蒸发浓缩区的浓缩液出口与所述第一洗涤区的氟硅酸溶液进口相连;所述蒸发浓缩区的冷却水出口与所述尾气洗涤区的冷却水进口相连;所述蒸发浓缩区的废气出口与所述第一洗涤区的废气进口相连。在本发明的某些实施例中,所述蒸发浓缩区为降膜式蒸发器。
在本发明的某些实施例中,所述浓缩系统还包括冲洗装置;如图2所示;所述冲洗装置设置氟硅酸溶液进口;所述冲洗装置的冲洗液出口与所述蒸发浓缩区的氟硅酸溶液进口相连;所述冲洗装置的含氟硅渣进口与所述过滤装置的含氟硅渣出口相连;所述冲洗装置的废水进口与所述尾气洗涤区的废水出口相连。在本发明的某些实施例中,所述冲洗装置为喷淋式冲洗机或旋转式冲洗机,通过旋转式的冲洗头,对废渣进行全面覆盖的清洗。
图2中,工序①对应:含氟废气包括来自氟化氢净化精馏段的含氟废气。将HF净化精馏段的废气引入氟硅酸浓缩工艺中,能够降低无水氟化氢制备工艺中的氟损失。
工序②对应:采用氟硅酸溶液对过滤后的含氟硅渣进行冲洗,回收含氟硅渣中残留的氟。在降低氟损失的同时,原料氟硅酸溶液进行提浓,副产SiO2杂质少。
工序③对应:经过冲洗,提浓后的氟硅酸溶液在蒸发浓缩区中蒸发浓缩,再次提浓。
工序④对应:所述蒸发浓缩产生的废气输送至第一洗涤区中,进一步提高氟收率。
工序⑤对应:经过两次提浓后的氟硅酸溶液进入第一洗涤区中洗涤含氟废气,并采用两级回流洗涤的方式,氟硅酸溶液再次提浓,同时提高氟收率。
工序⑥和⑦对应:经过工序⑤提浓后的氟硅酸溶液用于SiF4气体的洗涤,未被吸收的SiF4气体再次进入第一洗涤区。工序⑥和⑦共同作用,使得SiF4气体的吸收效率有效提高。
工序⑧对应:一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区。SiF4气体吸收采用两级回流洗涤方式,可以提高SiF4气体的吸收率。所述第一浓缩区排出的洗涤浓缩液中,氟硅酸的质量浓度为30%~55%。
工序⑨和⑩对应:所述蒸发浓缩产生的冷却水输送至尾气洗涤区;所述尾气洗涤产生的废水回用于所述冲洗装置。可以实现工艺内部水循环,减少工艺内水的引入。
工序①1对应:冲洗装置产生的二氧化硅渣可以用于制备白炭黑、硅微粉等。实现副产SiO2的高附加值利用。
本发明提供的氟硅酸溶液的浓缩方法能够实现工业化的连续生产,原料氟硅酸溶液经冲洗含氟硅渣(工序②)、蒸发浓缩(③)、废气两级洗涤(⑤)、SiF4气体两级吸收(⑧)后,经过四级提浓,浓度逐渐升高,分阶段产生SiO2沉淀以及反应热,避免了短时间SiO2沉淀和反应热的大量产生,反应热得以在反应过程中有效释放,避免造成氟硅酸的分解,降低氟硅酸浓缩效果,可以将氟硅酸溶液浓缩至质量浓度为30%~55%,且不易造成设备堵塞。洗涤后的尾气氟含量不超过3mg/m3,氟收率达96%以上。
为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统进行详细描述,但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
采用如图1所示的浓缩系统进行氟硅酸溶液的浓缩:
含氟废气包括SiF4气体和HF气体;
所述氟硅酸溶液的质量浓度为5%,所述氟硅酸溶液包括来自磷酸装置的酸性循环水;
将含氟废气与氟硅酸溶液在第一洗涤区(喷淋塔)中混合,进行一级洗涤;将所述一级洗涤后的洗涤液输送至第二浓缩区(喷雾冷却器);
将SiF4气体输送至第一浓缩区进行一级洗涤浓缩;
将一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;
所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区(喷雾冷却器);
将所述第一浓缩区中的洗涤浓缩液采用过滤装置(二氧化硅压滤机)进行过滤,得到浓氟硅酸溶液和含氟硅渣;
所述二级洗涤浓缩后的废气输送至第一洗涤区中;
将所述一级洗涤后的废气输送至第二洗涤区(喷淋塔)进行二级洗涤;
所述二级洗涤后的洗涤液回用于一级洗涤;
所述二级洗涤后的废气输送至尾气洗涤区(尾气水洗塔)进行尾气洗涤,得到净化后的尾气。
经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为38%;尾气中氟的含量为2.5mg/m3,总氟收率为97.2%。
对比例1
对比例1的氟硅酸浓缩系统与实施例1相比,未设置所述第一洗涤区和第二洗涤区,二级洗涤浓缩后的废气不经过所述第一洗涤区和第二洗涤区直接输送至尾气洗涤区中。采用的原料氟硅酸浓度为5%,经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为20%;尾气中氟的含量为3.2mg/m3,总氟收率为94.0%。
对比例2
对比例2的氟硅酸浓缩系统与实施例1相比,未设置所述第二浓缩区,一级洗涤后的洗涤液直接输送至第一浓缩区。采用的原料氟硅酸浓度为5%,经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为25%;尾气中氟的含量为3.5mg/m3,总氟收率为93.5%。
实施例2
本实施例的氟硅酸浓缩系统与实施例1相同,区别在于采用的原料氟硅酸浓度为17%,经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为45%;尾气中氟的含量为2.6mg/m3,总氟收率为96.1%。
实施例3
本实施例的氟硅酸浓缩系统与实施例1相同,区别在于采用的原料氟硅酸浓度为20%,经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为48%;尾气中氟的含量为2.7mg/m3,总氟收率为96.0%。
实施例4
采用如图2所示的浓缩系统进行氟硅酸溶液的浓缩:
含氟废气包括SiF4气体和HF气体;
原料氟硅酸溶液的质量浓度为5%,所述氟硅酸溶液包括来自磷酸装置的酸性循环水;
在实施例1的基础上,增加下述工艺步骤:
含氟硅渣输送至冲洗装置(喷淋式冲洗机);
将氟硅酸溶液在冲洗装置中冲洗所述含氟硅渣,得到冲洗液和二氧化硅渣;
将所述冲洗液在蒸发浓缩区(降膜式蒸发器)中进行蒸发浓缩,得到浓缩氟硅酸溶液,输送至第一洗涤区;
所述蒸发浓缩产生的废气输送至第一洗涤区中;
所述蒸发浓缩产生的冷却水输送至尾气洗涤区;所述尾气洗涤产生的废水回用于所述冲洗装置。
经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为39%;尾气中氟的含量为2.4mg/m3,总氟收率为98.0%。
实施例5
本实施例的氟硅酸浓缩系统与实施例4相同,区别在于采用的原料氟硅酸浓度为17%,经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为48%;尾气中氟的含量为2.5mg/m3,总氟收率为97.5%。
实施例6
本实施例的氟硅酸浓缩系统与实施例4相同,区别在于采用的原料氟硅酸浓度为20%,经检测可知,过滤得到的浓氟硅酸溶液中,氟硅酸的质量浓度为52%;尾气中氟的含量为2.6mg/m3,总氟收率为97.0%。
各实施例和对比例的实验结果如表1所示。
表1实施例1~6和对比例1~2的实验结果
实施例7
采用如图1所示的浓缩系统进行氟硅酸溶液的浓缩,在实施例1和对比例1-2以及实施例4下每生产100吨50%氟硅酸所需的时间如下表2所示。由表2可知,实施例1和实施例4中每生产100吨纯氟硅酸所需的时间大幅缩短,说明氟硅酸浓缩效率较高。
表2实施例1和对比例1-2的实验结果
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种氟硅酸溶液的浓缩方法,包括以下步骤:
将含氟废气与氟硅酸溶液在第一洗涤区中混合,进行一级洗涤;将所述一级洗涤后的洗涤液输送至第二浓缩区;
所述含氟废气包括SiF4气体和/或HF气体;
将SiF4气体输送至第一浓缩区进行一级洗涤浓缩;
将一级洗涤浓缩后的SiF4气体输送至第二浓缩区进行二级洗涤浓缩;
所述第二浓缩区中的洗涤浓缩液回流至第一浓缩区;
将所述第一浓缩区中的洗涤浓缩液进行过滤,得到浓氟硅酸溶液和含氟硅渣;
所述二级洗涤浓缩后的废气输送至第一洗涤区中。
2.根据权利要求1所述的浓缩方法,其特征在于,所述氟硅酸溶液的质量浓度为5%~20%。
3.根据权利要求1所述的浓缩方法,其特征在于,还包括:将所述一级洗涤后的废气输送至第二洗涤区进行二级洗涤;
所述二级洗涤后的洗涤液回用于一级洗涤;
所述二级洗涤后的废气输送至尾气洗涤区进行尾气洗涤,得到净化后的尾气。
4.根据权利要求3所述的浓缩方法,其特征在于,所述氟硅酸溶液输送至第一洗涤区之前,还包括:
将所述氟硅酸溶液进行蒸发浓缩后,得到浓缩氟硅酸液,输送至第一洗涤区;
所述蒸发浓缩产生的废气输送至第一洗涤区中;
所述蒸发浓缩产生的冷却水输送至尾气洗涤区。
5.根据权利要求4所述的浓缩方法,其特征在于,所述含氟硅渣输送至冲洗装置;
所述氟硅酸溶液在进行蒸发浓缩前,还包括:
采用所述氟硅酸溶液在冲洗装置中冲洗所述含氟硅渣,得到冲洗液和二氧化硅渣;
将所述冲洗液进行蒸发浓缩;
所述尾气洗涤产生的废水回用于所述冲洗装置。
6.一种氟硅酸溶液的浓缩系统,包括:
第一洗涤区;所述第一洗涤区设置氟硅酸溶液进口;
第二浓缩区;所述第二浓缩区的液体进口与所述第一洗涤区的洗涤液出口相连;
第一浓缩区;所述第一浓缩区的气体出口与所述第二浓缩区的气体进口相连;所述第二浓缩区的洗涤浓缩液出口与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液进口相连;
与所述第一浓缩区的洗涤浓缩液出口相连的过滤装置;
所述第二浓缩区的废气出口与所述第一洗涤区的废气进口相连。
7.根据权利要求6所述的浓缩系统,其特征在于,还包括:第二洗涤区;
所述第二洗涤区的废气进口与所述第一洗涤区的废气出口相连;
所述第二洗涤区的洗涤液出口与所述第一洗涤区的洗涤液进口相连。
8.根据权利要求7所述的浓缩系统,其特征在于,还包括:尾气洗涤区;
所述尾气洗涤区的废气进口与所述第二洗涤区的废气出口相连。
9.根据权利要求8所述的浓缩系统,其特征在于,还包括:蒸发浓缩区;
所述蒸发浓缩区为降膜式蒸发器;
所述蒸发浓缩区设置氟硅酸溶液进口;
所述蒸发浓缩区的浓缩液出口与所述第一洗涤区的氟硅酸溶液进口相连;
所述蒸发浓缩区的冷却水出口与所述尾气洗涤区的冷却水进口相连;
所述蒸发浓缩区的废气出口与所述第一洗涤区的废气进口相连。
10.根据权利要求9所述的浓缩系统,其特征在于,还包括:冲洗装置;
所述冲洗装置设置氟硅酸溶液进口;
所述冲洗装置的冲洗液出口与所述蒸发浓缩区的氟硅酸溶液进口相连;
所述冲洗装置的含氟硅渣进口与所述过滤装置的含氟硅渣出口相连;
所述冲洗装置的废水进口与所述尾气洗涤区的废水出口相连。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310422737.1A CN116425167B (zh) | 2023-04-19 | 2023-04-19 | 一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310422737.1A CN116425167B (zh) | 2023-04-19 | 2023-04-19 | 一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116425167A CN116425167A (zh) | 2023-07-14 |
CN116425167B true CN116425167B (zh) | 2024-07-16 |
Family
ID=87083907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310422737.1A Active CN116425167B (zh) | 2023-04-19 | 2023-04-19 | 一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116425167B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107601434A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-01-19 | 衢州市鼎盛化工科技有限公司 | 一种由氟硅酸制备氟化氢的方法及设备 |
CN112340703A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-09 | 四川大学 | 一种氟硅酸制备无水氟化氢和纳米二氧化硅的方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH545129A (de) * | 1967-10-02 | 1973-12-15 | Piesteritz Stickstoff | Verfahren zur Absorption von SiF4-haltigen Abgasen in Wasser oder wässriger Hexafluorkieselsäure |
DE1928771B1 (de) * | 1969-06-06 | 1970-01-29 | Zieren Chemiebau Gmbh Dr A | Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von Fluorverbindungen aus durch Schwefelsaeureaufschluss von natuerlichem Calciumphosphat erhaltenem Gips |
US3645680A (en) * | 1970-03-09 | 1972-02-29 | Wellman Lord Inc | Concentrating fluosilicic acid |
BE790472A (fr) * | 1971-10-28 | 1973-02-15 | Flemmert Goesta Lennart | Procede pour produire du fluorure d'hydrogene et de la silice pure a partir de gaz residuels contenant du silicium et du fluor |
GB1413905A (en) * | 1973-05-08 | 1975-11-12 | Fisons Ltd | Process for concentrating aqueous solutions of fluorosilicic acid |
CN102092719B (zh) * | 2011-01-14 | 2013-01-23 | 云南常青树化工有限公司 | 一种工业氟硅酸钙的生产方法 |
CN102491370B (zh) * | 2011-12-02 | 2013-11-13 | 瓮福(集团)有限责任公司 | 一种回收含氟硅渣中氟资源生产氟化氢铵的方法 |
CN110240164A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 威海恒邦化工有限公司 | 氟硅酸浓缩的方法及装置 |
CN111017931A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 贵州瓮福蓝天氟化工股份有限公司 | 一种高温稀硫酸浓缩氟硅酸的方法 |
CN111847412A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-30 | 天宝动物营养科技股份有限公司 | 一种磷酸萃取过程中氟硅酸的循环利用工艺 |
CN113800524A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-12-17 | 贵州川恒化工股份有限公司 | 一种氟硅酸的浓缩方法 |
-
2023
- 2023-04-19 CN CN202310422737.1A patent/CN116425167B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107601434A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-01-19 | 衢州市鼎盛化工科技有限公司 | 一种由氟硅酸制备氟化氢的方法及设备 |
CN112340703A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-09 | 四川大学 | 一种氟硅酸制备无水氟化氢和纳米二氧化硅的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116425167A (zh) | 2023-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109503312B (zh) | 一种利用氯苯生产的副产氯化氢连续化生产氯乙烷的工艺 | |
CN103991847A (zh) | 电子级氢氟酸制备方法 | |
CN103896215A (zh) | 一种采用萤石-硫酸法来制备氟化氢的方法 | |
CN107055477A (zh) | 由氟硅酸制备氟化氢的方法及其装置 | |
CN114804030B (zh) | 一种无水氟化氢的制备方法及装置 | |
CN114988920A (zh) | 一种分级利用磷矿石中氟、硅资源的方法 | |
CN217340094U (zh) | 一种制备无水氟化氢联产氢氟酸与氟化氢的生产装置 | |
CN1283548C (zh) | 一种磷肥副产物综合利用的方法 | |
CN116425167B (zh) | 一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统 | |
CN113620250B (zh) | 一种含溴废气回收方法 | |
CN112661115B (zh) | 一种萤石法生产无水HF精制的FTrPSA深度脱水除杂的分离与净化方法 | |
CN116409751A (zh) | 一种氟化氢的生产方法及系统 | |
CN111185070B (zh) | 利用低温hf去除nf3电解气中杂质的系统及方法 | |
CN115520835B (zh) | 一种硫碘循环制氢中能量回收利用的方法与装置 | |
US3725536A (en) | Method of the continuous production of hydrofluoric acid | |
WO2024217243A1 (zh) | 一种氟硅酸溶液的浓缩方法及系统 | |
CN115010091B (zh) | 一种氟化氢的除杂方法、氟化氢的提纯方法、氟化氢的提纯装置 | |
CN102992267B (zh) | 气相二氧化硅生产中HCl的回收工艺及设备 | |
CN106629604A (zh) | 一种利用氯硅烷残液制取气相氯化氢的方法 | |
CN112744788B (zh) | 一种氟硅酸法生产无水HF精制的FTrPSA深度脱水除杂的分离与净化方法 | |
CN216727188U (zh) | 氯甲烷合成系统 | |
CN116354349A (zh) | 一种氟硅酸生产氟化氢的脱氯方法及系统 | |
CN113620251B (zh) | 一种含溴废气回收系统 | |
CN115535965A (zh) | 一种氢氟酸连续除砷的方法 | |
KR20230127238A (ko) | 비스(플루오로설포닐) 이미드 생산의 암모늄 플루오로설페이트 부산물의 처리를 위한 통합 공정 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |