CN214495731U - 一种脱除氟气中hf的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种脱除氟气中HF的装置，包括电解池、冷凝器组和纯化器组，电解池连接冷凝器组，冷凝器组连接纯化器组，纯化器组包括两个构造相同的第一纯化器组和第二纯化器组，第一纯化器组包括F₂进气阀，F₂进气阀连接再生排气阀和一级纯化器，一级纯化器连接二级纯化器，二级纯化器连接再生置换阀和F₂出口阀，再生置换阀连接N₂瓶，F₂出口阀连接系统吹扫放空阀和F₂集气瓶，系统吹扫放空阀连接放空反应器，放空反应器连接一级水洗塔，一级水洗塔连接碱洗塔，碱洗塔连接二级水洗塔，二级水洗塔连接排气装置。本实用新型装置不仅可以脱除氟气中的HF，还可以对NaF吸附剂再生及对再生过程产生的尾气进行处理。

Description

一种脱除氟气中HF的装置

技术领域

本实用新型属于氟化工领域，具体涉及一种脱除氟气中HF的装置。

背景技术

工业上，电解制氟气的方法为：电解KF·2HF(氢氧化钾与氟化氢的混合物)，以压实的石墨为阳极，钢制电解槽槽身为阴极(或者阳极采用碳板或镍板，阴极采用碳钢)，以氟化氢钾为电解质，进行无水氢氟酸的电解，再经净化而得。其原理如下：

电解总反应式：2KHF₂＝2KF+H₂+F₂↑ (1)

阳极：2F^-+2e^-→F₂ (2)

阴极：2HF+2e^-→H₂+2F^- (3)

上述在中温条件(95℃～115℃)下电解制氟获得的氟气中含有3～5％的HF，经过常见方法和装置的处理，氟气中HF的含量仍达到5000ppm(参见GB/T 26251—2010的技术指标)，要满足电子工业和半导体用氟气中要求的HF≦50ppm的指标，必须还需要经过特殊的方法和装置在特定的工艺条件下对氟气中的HF进行深度脱除。

专利号CN201710002091.6中提到采用二级冷却的方法去除高纯氟气或高纯含氟混合气中的氟化氢，该方法包括将电解制得的氟气或者采用电解制得的氟气调配的含氟混合气增压至正压，过滤后依次进行一级冷凝和二级冷凝；所述一级冷凝的温度为-60～-100℃，所述二级冷凝的温度为-120～-180℃。该方法所得氟气产品的纯度达到99.9％以上，满足现有电子行业和精细化工的生产用氟气要求。而纯氟气沸点为-188℃，此方法有可能导致氟气液化，易导致安全事故，存在一定安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种脱除氟气中HF的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型的一种脱除氟气中HF的装置，包括电解池、冷凝器组、纯化器组，所述电解池连接所述冷凝器组，所述冷凝器组包括冷凝器体、冷媒系统和冷媒泵，所述冷凝器体顶部连接所述纯化器组，所述纯化器组包括两个构造相同的第一纯化器组和第二纯化器组，所述第一纯化器组包括F₂进气阀，所述F₂进气阀分别连接再生排气阀和一级纯化器，所述一级纯化器竖直插入并贯穿第一电磁感应加热器，所述一级纯化器内设第一纯镍管，所述一级纯化器顶部连接二级纯化器，所述二级纯化器竖直插入并贯穿第二电磁感应加热器，所述二级纯化器内设第二纯镍管，所述二级纯化器顶部分别连接再生置换阀和F₂出口阀，所述再生置换阀连接N₂瓶，所述F₂出口阀分别连接系统吹扫放空阀和F₂集气瓶，所述系统吹扫放空阀连接放空反应器，所述放空反应器顶部连接一级水洗塔，所述一级水洗塔塔底连接第一耐腐蚀水循环泵，在所述一级水洗塔的与所述第一耐腐蚀水循环泵所处相同的侧面连接第一氟塑料桶，所述一级水洗塔塔顶连接碱洗塔，所述碱洗塔塔底连接耐碱循环泵，在所述碱洗塔的与所述耐碱循环泵所处相同的侧面连接废碱液桶，所述碱洗塔塔顶连接二级水洗塔，所述二级水洗塔塔底连接第二耐腐蚀水循环泵，在所述二级水洗塔的与所述第二耐腐蚀水循环泵所处相同的侧面连接第二氟塑料桶，所述二级水洗塔塔顶连接排气装置。

作为优选的技术方案，从所述一级纯化器底部插入第一温度计，所述第一温度计通入第一纯镍管，从所述二级纯化器底部插入第二温度计，所述第二温度计通入第二纯镍管。

作为优选的技术方案，所述第一温度计连接第一温度传感器，所述第二温度计连接第二温度传感器。

作为优选的技术方案，所述第一温度计底部和所述第二温度计底部共同连接控制PLC。

作为优选的技术方案，所述一级纯化器上安装有第一压力表，所述二级纯化器上安装有第二压力表。

作为优选的技术方案，所述控制PLC附有控制开关、低温键、高温键、再生键。

本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型装置在冷凝器体内只需一次冷凝即可除去氟气中90％的HF，所述控制PLC可以调节控制所述一级纯化器和所述二级纯化器的温度，还可以控制完成所述第二纯镍管和所述第一纯镍管内的NaF吸附剂的再生。

2)本实用新型装置可以对NaF吸附剂的再生过程产生的氟气和HF进行尾气处理，所述尾气依次经过所述一级水洗塔、所述碱洗塔和所述二级水洗塔后淋洗净化，进入所述排气装置后可以排放到空气中且不会对环境产生污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的示例性的实施例，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示出的结构获得其他的附图，其中：

图1为本实用新型的脱除氟气中HF的装置结构示意图。

附图标记包括：

Ⅰ:第一纯化器组 Ⅱ:第二纯化器组

1:电解池 2:冷凝器体 3:冷媒系统 4:第一阀门 5:冷媒泵 6:第二阀门

7:F₂进气阀 8:再生排气阀 9:一级纯化器 10:第一电磁感应加热器 11:第一纯镍管 12:第一温度计 13:第一温度传感器 14:第一压力表 15:控制PLC 151:控制开关152:低温键 153:高温键 154:再生键 16:二级纯化器17:第二电磁感应加热器 18:第二纯镍管 19:第二温度计 20:第二温度传感器 21:第二压力表 22:再生置换阀 23:F₂出口阀24:N₂瓶 25:第三阀门26:F₂集气瓶 27:系统吹扫放空阀 28:放空反应器 29:一级水洗塔30:第一耐腐蚀水循环泵 31:第一氟塑料桶 32:碱洗塔 33:耐碱循环泵 34:废碱液桶 35:二级水洗塔 36:第二耐腐蚀水循环泵 37:第二氟塑料桶 38:排气装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例中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实用新型的示例性的实施例，而不是唯一的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种脱除氟气中HF的装置包括电解池1、冷凝器组、纯化器组，电解池1连接冷凝器组，冷凝器组包括冷凝器体2、冷媒系统3和冷媒泵5，冷媒系统3和冷媒泵5之间安装有第一阀门4，冷凝器体2和冷媒泵5之间安装有第二阀门6，冷凝器体2顶部连接纯化器组，纯化器组包括两个构造相同的第一纯化器组Ⅰ和第二纯化器组Ⅱ，第一纯化器组Ⅰ包括F₂进气阀7，F₂进气阀7分别连接再生排气阀8和一级纯化器9，一级纯化器9竖直插入并贯穿第一电磁感应加热器10，一级纯化器9内设第一纯镍管11，所述第一纯镍管11内按纯镍管填料:NaF吸附剂为1:8～1:12的体积比装填物料，一级纯化器9顶部连接二级纯化器16，二级纯化器16竖直插入并贯穿第二电磁感应加热器17，二级纯化器16内设第二纯镍管18，所述第二纯镍管18内按纯镍管填料:NaF吸附剂为1:8～1:12的体积比装填物料，二级纯化器16顶部分别连接再生置换阀22和F₂出口阀23，再生置换阀22连接N₂瓶24，F₂出口阀23分别连接系统吹扫放空阀27和F₂集气瓶26，F₂出口阀23和F₂集气瓶26之间安装有第三阀门25，系统吹扫放空阀27连接放空反应器28，放空反应器28顶部连接一级水洗塔29，一级水洗塔29塔底连接第一耐腐蚀水循环泵30，在一级水洗塔29的与第一耐腐蚀水循环泵30所处相同的侧面连接第一氟塑料桶31，一级水洗塔29塔顶连接碱洗塔32，碱洗塔32塔底连接耐碱循环泵33，在碱洗塔32的与耐碱循环泵33所处相同的侧面连接废碱液桶34，碱洗塔32塔顶连接二级水洗塔35，二级水洗塔35塔底连接第二耐腐蚀水循环泵36，在二级水洗塔35的与第二耐腐蚀水循环泵36所处相同的侧面连接第二氟塑料桶37，二级水洗塔35塔顶连接排气装置38。

优选的，从一级纯化器9底部插入第一温度计12，第一温度计12通入第一纯镍管11，从二级纯化器16底部插入第二温度计19，第二温度计19通入第二纯镍管18。第一温度计12可以检测第一纯镍管11内的实时温度，第二温度计19可以检测第二纯镍管18内的实时温度。

优选的，第一温度计12连接第一温度传感器13，第二温度计19连接第二温度传感器20。第一温度计12将第一纯镍管内11的实时温度传输至第一温度传感器13，第二温度计19将第二纯镍管18内的实时温度传输至第二温度传感器20。

优选的，第一温度计12底部和第二温度计19底部共同连接控制PLC 15。控制PLC15可以调节控制一级纯化器9和二级纯化器16内的温度。

优选的，一级纯化器9上安装有第一压力表14，二级纯化器16上安装有第二压力表21。第一压力表14可以感应一级纯化器9内的压力，第二压力表21可以感应二级纯化器16内的压力。

优选的，控制PLC 15附有控制开关151、低温键152、高温键153、再生键154。控制开关151可以启动和关闭纯化器组的运行，低温键152和高温键153可以根据一级纯化器9和二级纯化器16内的温度情况调节温度，再生键154可以控制第二纯镍管18内的NaF吸附剂的再生程序，使NaF吸附剂可以再生使用。

本实施例在不同的实施方式中，冷凝器组设置在电解池1的下游，第一纯化器组Ⅰ设置在冷凝器组的下游，放空反应器28设置在第一纯化器组Ⅰ的下游，一级水洗塔29设置在放空反应器28的下游，碱洗塔32设置在一级水洗塔29的下游，二级水洗塔35设置在碱洗塔32的下游，也就是电解池1电解产生的含有HF的氟气先在冷凝器组中的冷凝器体2内脱除氟气中含有的90％的HF后先后进入第一纯化器组Ⅰ中的一级纯化器9、二级纯化器16纯化得到纯化的氟气，在一级纯化器9和二级纯化器16内纯化完成后，打开N₂瓶24和再生置换阀22，通过控制PLC 15可以控制、调节第一纯镍管11和第二纯镍管18内的NaF吸附剂的再生，再生过程产生的HF和氟气进入放空反应器28内反应，反应完成后HF进入一级水洗塔29内被水淋洗，HF再进入碱洗塔32内被碱液淋洗，最后HF进入二级水洗塔35内再次被水淋洗，使HF净化后进入排气装置38。

在实施过程中，当第一纯化器组Ⅰ无法继续工作时可换用与第一纯化器组Ⅰ构造相同的第二纯化器组Ⅱ，保障工作继续进行。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型装置在冷凝器体2内只需一次冷凝即可除去氟气中含有的90％的HF，控制PLC 15可以调节控制一级纯化器9和二级纯化器16的温度，还可以控制完成第二纯镍管18和第一纯镍管11内的NaF吸附剂的再生。

2)本实用新型装置可以对NaF吸附剂的再生过程产生的氟气和HF进行尾气处理，尾气依次经过一级水洗塔29、碱洗塔32和二级水洗塔35后淋洗净化，进入排气装置38后可以排放到空气中且不会对环境产生污染。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种脱除氟气中HF的装置，其特征在于：包括电解池(1)、冷凝器组、纯化器组，所述电解池(1)连接所述冷凝器组，所述冷凝器组包括冷凝器体(2)、冷媒系统(3)和冷媒泵(5)，所述冷凝器体(2)顶部连接所述纯化器组，所述纯化器组包括两个构造相同的第一纯化器组(Ⅰ)和第二纯化器组(Ⅱ)，所述第一纯化器组(Ⅰ)包括F₂进气阀(7)，所述F₂进气阀(7)分别连接再生排气阀(8)和一级纯化器(9)，所述一级纯化器(9)竖直插入并贯穿第一电磁感应加热器(10)，所述一级纯化器(9)内设第一纯镍管(11)，所述一级纯化器(9)顶部连接二级纯化器(16)，所述二级纯化器(16)竖直插入并贯穿第二电磁感应加热器(17)，所述二级纯化器(16)内设第二纯镍管(18)，所述二级纯化器(16)顶部分别连接再生置换阀(22)和F₂出口阀(23)，所述再生置换阀(22)连接N₂瓶(24)，所述F₂出口阀(23)分别连接系统吹扫放空阀(27)和F₂集气瓶(26)，所述系统吹扫放空阀(27)连接放空反应器(28)，所述放空反应器(28)顶部连接一级水洗塔(29)，所述一级水洗塔(29)塔底连接第一耐腐蚀水循环泵(30)，在所述一级水洗塔(29)的与所述第一耐腐蚀水循环泵(30)所处相同的侧面连接第一氟塑料桶(31)，所述一级水洗塔(29)塔顶连接碱洗塔(32)，所述碱洗塔(32)塔底连接耐碱循环泵(33)，在所述碱洗塔(32)的与所述耐碱循环泵(33)所处相同的侧面连接废碱液桶(34)，所述碱洗塔(32)塔顶连接二级水洗塔(35)，所述二级水洗塔(35)塔底连接第二耐腐蚀水循环泵(36)，在所述二级水洗塔(35)的与所述第二耐腐蚀水循环泵(36)所处相同的侧面连接第二氟塑料桶(37)，所述二级水洗塔(35)塔顶连接排气装置(38)。

2.根据权利要求1所述的一种脱除氟气中HF的装置，其特征在于：从所述一级纯化器(9)底部插入第一温度计(12)，所述第一温度计(12)通入第一纯镍管(11)，从所述二级纯化器(16)底部插入第二温度计(19)，所述第二温度计(19)通入第二纯镍管(18)。

3.根据权利要求2所述的一种脱除氟气中HF的装置，其特征在于：所述第一温度计(12)连接第一温度传感器(13)，所述第二温度计(19)连接第二温度传感器(20)。

4.根据权利要求2或3所述的一种脱除氟气中HF的装置，其特征在于：所述第一温度计(12)底部和所述第二温度计(19)底部共同连接控制PLC(15)。

5.根据权利要求1所述的一种脱除氟气中HF的装置，其特征在于：所述一级纯化器(9)上安装有第一压力表(14)，所述二级纯化器(16)上安装有第二压力表(21)。

6.根据权利要求4所述的一种脱除氟气中HF的装置，其特征在于：所述控制PLC(15)附有控制开关(151)、低温键(152)、高温键(153)、再生键(154)。

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