一种制备氟化氢尾气吸收装置的制作方法

1.本发明涉及尾气治理技术领域，具体是一种制备氟化氢尾气吸收装置。


背景技术：

2.氢氟酸(hf)是氟化氢气体的水溶液，无色，有刺激性气味。具有强烈的腐蚀性。用氟化氢溶于水而得。获得氟化氢的工艺过程中常温下不凝气和少量的hf将作为尾气向环境空气排放，它们大都是环境污染物和职业病危害因素，因此该尾气应进行回收处理和环保处理后再行排放。
3.申请号为cn201910041562.3的专利公开了一种制备氟化氢尾气吸收装置，公开了包括填料吸收塔、氨水喷淋洗涤填料塔、碱液喷淋洗涤填料塔，尾气依次经过填料吸收塔、氨水喷淋洗涤填料塔、碱液喷淋洗涤填料塔处理后向环境空气排放；本装置的碱液喷淋洗涤填料塔采用的碱洗液是naoh溶液，稀释后直接打入碱洗池或脱硫塔进行脱硫，产生na2so3，na2so4，nahso3，nahso4。目前这种尾气处理工艺存在以下缺陷：工业液碱使用量大，成本高；产生污水量大，污水处理困难(更换下来的洗涤液偏中性，含有大部分naf，其中f离子较难处理)、污水处理成本高。
4.因此，开发一种能够低运行成本运行回收的一种制备氟化氢尾气吸收装置具有重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种制备氟化氢尾气吸收装置，以解决工业液碱使用量大，成本高；产生污水量大的问题。
6.为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种制备氟化氢尾气吸收装置，包括硫酸洗涤塔、第一碱液洗涤塔和第二碱液洗涤塔，第一碱液洗涤塔和第二碱液洗涤塔之间连通有抽吸泵，第二碱液洗涤塔的塔釜液用作第一碱液洗涤塔的塔顶吸收液，第一碱液洗涤塔底部连通有氟硅酸钾制备室，氟硅酸钾制备室连通有碱液再生室，碱液再生室的碱液用作第二碱液洗涤塔的吸收液。
7.进一步，硫酸洗涤塔一侧壁下部设有第一尾气入口，硫酸洗涤塔侧壁安装有第一硫酸雾化器和第二硫酸雾化器，第二硫酸雾化器位于第一硫酸雾化器上方，第一硫酸雾化器和第二硫酸雾化器上均安装有若干雾化喷头，硫酸洗涤塔底部设有硫酸废液回收底，硫酸废液回收底连通有回收管，回收管连通有硫酸废液收集室，硫酸洗涤塔上部设有第一尾气出口，第一尾气出口连通有输送管。
8.进一步，第一碱液洗涤塔一侧壁下部设有第二尾气入口，第一碱液洗涤塔内部安装有第一水幕溅射器和第二水幕溅射器，第二水幕溅射器位于第一水幕溅射器的上方，第一碱液洗涤塔内壁上设有若干对错设置的弧形块，弧形块上设有弧形凹槽，第一碱液洗涤塔底部设有碱液收集底，碱液收集底连通氟硅酸钾制备室，第一碱液洗涤塔上部设有第二尾气出口。
9.进一步，第二碱液洗涤塔一侧壁下部设有第三尾气入口，第二碱液洗涤塔内部的侧壁上设有第三水幕溅射器和第四水幕溅射器，第四水幕溅射器位于第三水幕溅射器的上方，第二碱液洗涤塔内壁上设有若干对错设置的弧形块，第二碱液洗涤塔底部设有碱液收集底，碱液收集底连通抽吸泵，抽吸泵分别连通第一水幕溅射器和第二水幕溅射器，第二碱液洗涤塔上部设有第三尾气出口。
10.进一步，第一尾气入口、第二尾气入口和第三尾气入口处均安装有流量检测器。
11.进一步，还包括控制器，控制器与第一硫酸雾化器、第二硫酸雾化器、第一水幕溅射器、第二水幕溅射器、第三水幕溅射器、第四水幕溅射器和抽吸泵电连接。
12.进一步，第一水幕溅射器上安装有第一增压泵，第二水幕溅射器上安装有第二增压泵。
13.进一步，氟硅酸钾制备室废洗涤液中的氟硅酸，用碳酸钾或氢氧化钾中和，或用氯化钾或硫酸钾沉淀，制取副产品氟硅酸钾。
14.进一步，碱液再生室中用石灰乳作为再次反应溶液，置换出回收的碱液中的naoh。
15.进一步，第二硫酸雾化器功率小于第一硫酸雾化器，第二水幕溅射器功率小于第一水幕溅射器，第四水幕溅射器功率小于第三水幕溅射器。
16.基础方案的原理：制备氟化氢的荧石(caf2)和硫酸(h2so4)发生如下主反应：caf2+2h2s04→
2hf+caso4，进入下一工序阶段的产物主要有重组分h2so4、h2o，轻组分so2、sif4、co2、h2s，副产品包括caso4、fe2(so4)3、h2sif6。
17.制备氟化氢产生的尾气通过第一尾气入口进入硫酸洗涤塔内部，由于第一尾气入口在硫酸洗涤塔一侧壁的下部，尾气会向上运动，通过硫酸洗涤塔侧壁安装有上下分布的第一硫酸雾化器和第二硫酸雾化器，和硫酸雾化器上均安装的若干雾化喷头，将硫酸溶液雾化并向下喷出，使得硫酸溶液从硫酸洗涤塔的塔体上部向下播散，经过雾化后均匀的与向上飘散的尾气进行充分接触，尾气自下而上与硫酸溶液逆流传质交换，使硫酸溶液除去尾气中的粉尘、硫酸雾和水分，硫酸溶液洗涤后汇集到硫酸洗涤塔的底部，通过硫酸废液回收底连通的回收管，使硫酸废液进入硫酸废液收集室，经过处理后循环使用，降低成本。
18.经过硫酸洗涤塔处理洗涤的尾气通过第二尾气入口进入第一第一碱液洗涤塔内部，通过第一碱液洗涤塔内部安装的上下分布的第一水幕溅射器和第二水幕溅射器，使氢氧化钠碱性溶液以水幕的形式喷射，再通过第一碱液洗涤塔内壁上设有若干对错设置的弧形块，弧形块上设有弧形凹槽，使喷射出的氢氧化钠碱性溶液水幕撞击在弧形凹槽上，由于氢氧化钠碱性溶液带着一定的初始速度，使得氢氧化钠碱性溶液水幕产生反弹，继续向下一个弧形块射去，再一次被弧形块的弧形凹槽反弹，氢氧化钠碱性溶液水幕的逐次向下的反弹，使氢氧化钠碱性溶液形成一层一层的水幕，由于氢氧化钠碱性溶液水幕的初始速度一定，经过多次反弹之后动能被消耗，从而氢氧化钠碱性溶液会由于重力向下散乱的掉落，与向上飘动的尾气进行充分的混合反应，到达了充分的碱洗效果；通过第一碱液洗涤塔底部设有的碱液收集底，碱溶液被收集到塔体底部，通过碱液收集底连通的氟硅酸钾制备室，氢氧化钠碱性溶液进入氟硅酸钾制备室中，向氟硅酸钾制备室中加入碳酸钾或氢氧化钾中和，或用氯化钾或硫酸钾沉淀，制取副产品氟硅酸钾；氟硅酸钾制备室中的反应溶液通过管道进入碱液再生室中，向碱液再生室中加入石灰乳作为再次反应溶液，置换出回收的碱液中的naoh，再经过处理后用作第二碱液洗涤塔的洗涤溶液；经过氢氧化钠碱性溶液处理过
的尾气通过第一碱液洗涤塔上部设有的第二尾气出口排出；
19.尾气通过第二碱液洗涤塔一侧壁下部设有的第三尾气入口进入第二碱液洗涤塔内部，通过第二碱液洗涤塔内部的侧壁上设有的上下分布的第三水幕溅射器和第四水幕溅射器和第二碱液洗涤塔内壁上设有若干对错设置的弧形块，由于和第一碱液洗涤塔一样的洗涤原理对尾气进行二次碱性溶液洗涤处理；通过第二碱液洗涤塔底部设有的碱液收集底，将废弃的氢氧化钠碱性溶液收集，通过抽吸泵分别连通第一水幕溅射器和第二水幕溅射器，将氢氧化钠碱性溶液抽吸到第一水幕溅射器和第二水幕溅射器，循环利用氢氧化钠碱性溶液节约资源，由于氢氧化钠碱性溶液由第二碱液洗涤塔向第一碱液洗涤塔输送，溶液浓度逐渐增加，防止氢氧化钠碱性溶液没有充分反应，被处理合格的尾气通过第二碱液洗涤塔上部设有的第三尾气出口排出装置外。
20.通过本装置的控制器电连接第一硫酸雾化器、第二硫酸雾化器、第一水幕溅射器、第二水幕溅射器、第三水幕溅射器、第四水幕溅射器和抽吸泵，且第一尾气入口、第二尾气入口和第三尾气入口处均安装有流量检测器，流量检测器将检测尾气入口处通过的尾气气体的流量，且将检测到的信息发送到控制器，控制器通过接受到的尾气流量信息分别控制第一硫酸雾化器、第二硫酸雾化器、第一水幕溅射器、第二水幕溅射器、第三水幕溅射器、第四水幕溅射器和抽吸泵的启动状态和工作功率，使得装置根据尾气的流量而做出相应的功，节约电资源和化工资源，提高效率。
21.本发明所达到的有益效果是：本装置的第一碱液洗涤塔和第二碱液洗涤塔采用naoh溶液为吸收液，稀释后直接打入碱洗池或脱硫塔进行脱硫，产生na2so3，na2so4，nahso3，nahso4，其产物相对于caso3，caso4，caso3·
1/2h2o，caso4·
1/2h2o，的溶解性较大，不易结晶产出垢层，对尾气碱洗中的酸性气体吸收更充分。
22.且本装置先将氢氧化钠碱性溶液加入第二碱液洗涤塔中对第二碱液洗涤塔中的尾气进行洗涤处理，此时的氢氧化钠碱性溶液为初始的未饱和的溶液，能够充分的洗涤和处理尾气，将第二碱液洗涤塔下部收集的已经洗涤处理过一遍尾气的氢氧化钠碱性溶液输送到第一碱液洗涤塔中，对只进行过硫酸溶液雾化喷淋降解过的尾气进行洗涤处理，使氢氧化钠碱性溶液二次利用，使得第一次使用的氢氧化钠碱性溶液中未饱和的部分在浓度较高的尾气中进行充分的反应，使氢氧化钠碱性溶液达到完全饱和，再将废弃的氢氧化钠碱性溶液收集进行处理，循环使用，使得本装置节约了资源，减小了成本，降低了消耗，提高了效率；
23.本发明装置的氟化氢尾气碱洗法可以有效减少naoh使用量和污水产生量，大大降低了原料成本和污水处理成本。通过对氢氧化钠碱性溶液的二次利用和回收再利用，将氢氧化钠碱性溶液返回循环系统，基本实现了污水的零排放，降低了污水处理费用，实现了绿色环保的工艺流程。
24.本装置通过流量检测器检测尾气入口处通过的尾气气体的流量，且将检测到的信息发送到控制器，控制器通过接受到的尾气流量信息分别控制第一硫酸雾化器、第二硫酸雾化器、第一水幕溅射器、第二水幕溅射器、第三水幕溅射器、第四水幕溅射器和抽吸泵的启动状态和工作功率，使得装置根据尾气的流量而做出相应的功，节约电资源和化工资源，无需人工干预控制调节设备功率，从而提高装置的工作效率。
25.本发明装置将废液综合利用，利用氟硅酸钾制备室废洗涤液中的氟硅酸，加入用
碳酸钾或氢氧化钾中和，或用氯化钾或硫酸钾沉淀，制取副产品氟硅酸钾，提高了整个装置的产品价值，实现了固体液体废弃物的循环综合利用。
26.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
27.图1为本发明一种制备氟化氢尾气吸收装置的主视结构示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
30.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
32.说明书附图中的附图标记包括：硫酸洗涤塔1、第一碱液洗涤塔2、第二碱液洗涤塔3、第一尾气入口4、第一硫酸雾化器5、第二硫酸雾化器6、雾化喷头7、硫酸废液回收底8、回收管9、硫酸废液收集室10、第一尾气出口11、输送管12、第二尾气入口13、第一水幕溅射器14、第二水幕溅射器15、弧形块16、碱液收集底17、氟硅酸钾制备室18、碱液再生室19、第二尾气出口20、第三尾气入口21、第三水幕溅射器22、第四水幕溅射器23、流量检测器24、抽吸泵25、第一增压泵26、第二增压泵27、第三尾气出口28。
33.实施例基本如附图1所示：一种制备氟化氢尾气吸收装置，包括硫酸洗涤塔1、第一碱液洗涤塔2和第二碱液洗涤塔3，第一碱液洗涤塔2和第二碱液洗涤塔3之间连通有抽吸泵25，第二碱液洗涤塔3的塔釜液用作第一碱液洗涤塔2的塔顶吸收液，第一碱液洗涤塔2底部连通有氟硅酸钾制备室18，氟硅酸钾制备室18连通有碱液再生室19，碱液再生室19的碱液用作第二碱液洗涤塔3的吸收液。
34.如附图1所示：硫酸洗涤塔1一侧壁下部连通有第一尾气入口4，硫酸洗涤塔1侧壁安装有第一硫酸雾化器5和第二硫酸雾化器6，第二硫酸雾化器6位于第一硫酸雾化器5上方，第一硫酸雾化器5和第二硫酸雾化器6上均安装有若干雾化喷头7，硫酸洗涤塔1底部设有硫酸废液回收底8，硫酸废液回收底8连通有回收管9，回收管9连通有硫酸废液收集室10，硫酸洗涤塔1上部连通有第一尾气出口11，第一尾气出口11连通有输送管12。
35.如附图1所示：第一碱液洗涤塔2一侧壁下部连通有第二尾气入口13，第一碱液洗
涤塔2内部安装有第一水幕溅射器14和第二水幕溅射器15，第二水幕溅射器15位于第一水幕溅射器14的上方，第一碱液洗涤塔2内壁上固定连接有若干对错设置的弧形块16，弧形块16上加工有弧形凹槽，第一碱液洗涤塔2底部安装有碱液收集底17，碱液收集底17连通氟硅酸钾制备室18，第一碱液洗涤塔2上部连通有第二尾气出口20。
36.如附图1所示：第二碱液洗涤塔3一侧壁下部连通有第三尾气入口21，第二碱液洗涤塔3内部的侧壁上安装有第三水幕溅射器22和第四水幕溅射器23，第四水幕溅射器23位于第三水幕溅射器22的上方，第二碱液洗涤塔3内壁上固定连接有若干对错设置的弧形块16，第二碱液洗涤塔3底部安装有碱液收集底17，碱液收集底17连通抽吸泵25，抽吸泵25分别连通第一水幕溅射器14和第二水幕溅射器15，第二碱液洗涤塔3上部连通有第三尾气出口28。
37.如附图1所示：第一尾气入口4、第二尾气入口13和第三尾气入口21处均安装有流量检测器24。
38.如附图1所示：还包括控制器，控制器与第一硫酸雾化器5、第二硫酸雾化器6、第一水幕溅射器14、第二水幕溅射器15、第三水幕溅射器22、第四水幕溅射器23和抽吸泵25电连接。
39.如附图1所示：第一水幕溅射器14上安装有第一增压泵26，第二水幕溅射器15上安装有第二增压泵27。
40.如附图1所示：氟硅酸钾制备室18废洗涤液中的氟硅酸，用碳酸钾或氢氧化钾中和，或用氯化钾或硫酸钾沉淀，制取副产品氟硅酸钾。
41.如附图1所示：碱液再生室19中用石灰乳作为再次反应溶液，置换出回收的碱液中的naoh。
42.如附图1所示：第二硫酸雾化器6功率小于第一硫酸雾化器5，第二水幕溅射器15功率小于第一水幕溅射器14，第四水幕溅射器23功率小于第三水幕溅射器22。
43.具体的实施过程如下：制备氟化氢的荧石(caf2)和硫酸(h2so4)发生如下主反应：caf2+2h2s04
→
2hf+caso4，进入下一工序阶段的产物主要有重组分h2so4、h2o，轻组分so2、sif4、co2、h2s，副产品包括caso4、fe2(so4)3、h2sif6。
44.制备氟化氢产生的尾气通过第一尾气入口4进入硫酸洗涤塔1内部，由于第一尾气入口4在硫酸洗涤塔1一侧壁的下部，尾气会向上运动，通过硫酸洗涤塔1侧壁安装有上下分布的第一硫酸雾化器5和第二硫酸雾化器6，和硫酸雾化器上均安装的若干雾化喷头7，将硫酸溶液雾化并向下喷出，使得硫酸溶液从硫酸洗涤塔1的塔体上部向下播散，经过雾化后均匀的与向上飘散的尾气进行充分接触，尾气自下而上与硫酸溶液逆流传质交换，使硫酸溶液除去尾气中的粉尘、硫酸雾和水分，硫酸溶液洗涤后汇集到硫酸洗涤塔1的底部，通过硫酸废液回收底8连通的回收管9，使硫酸废液进入硫酸废液收集室10，经过处理后循环使用，降低成本。
45.经过硫酸洗涤塔1处理洗涤的尾气通过第二尾气入口13进入第一碱液洗涤塔2内部，通过第一碱液洗涤塔2内部安装的上下分布的第一水幕溅射器14和第二水幕溅射器15，使氢氧化钠碱性溶液以水幕的形式喷射，再通过第一碱液洗涤塔2内壁上设有若干对错设置的弧形块16，弧形块16上设有弧形凹槽，使喷射出的氢氧化钠碱性溶液水幕撞击在弧形凹槽上，由于氢氧化钠碱性溶液带着一定的初始速度，使得氢氧化钠碱性溶液水幕产生反
弹，继续向下一个弧形块16射去，再一次被弧形块16的弧形凹槽反弹，氢氧化钠碱性溶液水幕的逐次向下的反弹，使氢氧化钠碱性溶液形成一层一层的水幕，由于氢氧化钠碱性溶液水幕的初始速度一定，经过多次反弹之后动能被消耗，从而氢氧化钠碱性溶液会由于重力向下散乱的掉落，与向上飘动的尾气进行充分的混合反应，到达了充分的碱洗效果；通过第一碱液洗涤塔2底部设有的碱液收集底17，碱溶液被收集到塔体底部，通过碱液收集底17连通的氟硅酸钾制备室18，氢氧化钠碱性溶液进入氟硅酸钾制备室18中，向氟硅酸钾制备室18中加入碳酸钾或氢氧化钾中和，或用氯化钾或硫酸钾沉淀，制取副产品氟硅酸钾；氟硅酸钾制备室18中的反应溶液通过管道进入碱液再生室19中，向碱液再生室19中加入石灰乳作为再次反应溶液，置换出回收的碱液中的naoh，再经过处理后用作第二碱液洗涤塔3的洗涤溶液；经过氢氧化钠碱性溶液处理过的尾气通过第一碱液洗涤塔2上部设有的第二尾气出口20排出；
46.尾气通过第二碱液洗涤塔3一侧壁下部设有的第三尾气入口21进入第二碱液洗涤塔3内部，通过第二碱液洗涤塔3内部的侧壁上设有的上下分布的第三水幕溅射器22和第四水幕溅射器23和第二碱液洗涤塔3内壁上设有若干对错设置的弧形块16，由于和第一碱液洗涤塔2一样的洗涤原理对尾气进行二次碱性溶液洗涤处理；通过第二碱液洗涤塔3底部设有的碱液收集底17，将废弃的氢氧化钠碱性溶液收集，通过抽吸泵25分别连通第一水幕溅射器14和第二水幕溅射器15，将氢氧化钠碱性溶液抽吸到第一水幕溅射器14和第二水幕溅射器15，循环利用氢氧化钠碱性溶液节约资源，由于氢氧化钠碱性溶液由第二碱液洗涤塔3向第一碱液洗涤塔2输送，溶液浓度逐渐增加，防止氢氧化钠碱性溶液没有充分反应，被处理合格的尾气通过第二碱液洗涤塔3上部设有的第三尾气出口28排出装置外。
47.通过本装置的控制器电连接第一硫酸雾化器5、第二硫酸雾化器6、第一水幕溅射器14、第二水幕溅射器15、第三水幕溅射器22、第四水幕溅射器23和抽吸泵25，且第一尾气入口4、第二尾气入口13和第三尾气入口21处均安装有流量检测器24，流量检测器24将检测尾气入口处通过的尾气气体的流量，且将检测到的信息发送到控制器，控制器通过接受到的尾气流量信息分别控制第一硫酸雾化器5、第二硫酸雾化器6、第一水幕溅射器14、第二水幕溅射器15、第三水幕溅射器22、第四水幕溅射器23和抽吸泵25的启动状态和工作功率，使得装置根据尾气的流量而做出相应的功，节约电资源和化工资源，提高效率。
48.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。