一种用于降低CVI工艺尾气中HCl浓度的装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种尾气处理装置，具体涉及一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置及其使用方法。

背景技术：

1、在利用化学气相沉积(简称cvi)制备复合材料时往往会产生大量的尾气，由于高温和复杂的化学反应产生的尾气通常是不易处理的，现已成为尾气处理的一大难点。陶瓷基复合材料是可替代金属材料的一种新型材料，具有耐高温、抗腐蚀、低密度以及高强度等众多优点，被广泛应用于航空、航天、武器装备等领域，有着广泛的应用前景。在cvi制备陶瓷基复合材料过程中，其主要反应物为三氯甲基硅烷和保护气体h2、ar，通过复杂的多级化学反应后产生尾气，尾气中包含有未分解的硅烷、分解产物焦油、沉淀物、载气h2和稀释ar，以及反应产物hcl。在现有技术中，反应产物中的烷烃类和焦油已得到了较好的处理(例如申请号为cn201510256934.6的中国专利)，但是反应产物中的hcl气体目前还未能得到有效的降低。在生产环境中，hcl气体会溶于水形成酸水，附着在管道、阀门、真空泵等器件壁上，酸水会对活动构件造成强腐蚀性，影响活动构件的工作性能以及使用寿命，进而影响正常的生产工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有cvi制备陶瓷基复合材料过程中产生的hcl气体未能得到有效降低的技术问题，而提供一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置及其使用方法。

2、本发明的技术解决方案是：

3、本发明一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置，其特殊之处在于：包括第二喷淋塔、至少一个第一喷淋塔、多个降膜器、第三喷淋塔；

4、所述第一喷淋塔、第二喷淋塔和第三喷淋塔的下部侧壁均设置有进气口，顶部均设置有排气口；每个喷淋塔均设置有自循环水路径且每个喷淋塔内底部均设置有水槽；第一喷淋塔、第二喷淋塔和第三喷淋塔的内部均沿气体流通路径设置有多层喷水器，喷水器连接在各自喷淋塔的自循环水路径中；水从水槽输送到喷水器，再由喷水器喷出落回到水槽中形成自循环水路径；所述喷淋塔指第一喷淋塔、第二喷淋塔以及第三喷淋塔；

5、所述第一喷淋塔的进气口用于通入cvi设备排放的尾气；

6、所述第一喷淋塔的顶部排气口通过出气管道与第二喷淋塔的进气口连通；

7、所述降膜器的下部侧壁设置有循环水入口和出气口，出气口高于循环水入口的位置，上部侧壁设置有循环水出口；多个降膜器依次并排放置在第二喷淋塔和第三喷淋塔之间；第一个降膜器的循环水入口用于接入循环水池中的水，最后一个降膜器的循环水出口用于让降膜器中循环水重新回到循环水池中；相邻两个降膜器之间，前一个降膜器的循环水出口通过循环水管道与后一个降膜器的循环水入口连通；

8、所述第二喷淋塔的顶部排气口通过出气管道与第一个降膜器的顶部连通；前一个降膜器的出气口通过出气管道与后一个降膜器的顶部连通；最后一个降膜器的出气口通过出气管道与第三喷淋塔的进气口连通；

9、所述第三喷淋塔顶部排气口用于将处理后的尾气排出。

10、进一步地，还包括与多个降膜器数量相同的多个接收槽和多个自循环水路；所述多个接收槽和多个自循环水路分别与多个降膜器一一对应设置，每个接收槽的顶部与对应的降膜器的底部连通；所述自循环水路的一端与接收槽连通，另一端与对应的降膜器顶部连通。

11、进一步地，所述降膜器有两个；所述降膜器内设置多个石墨管道，降膜器采用耐高温、抗腐蚀的高分子材料。

12、进一步地，还包括多个自循环水泵和多个蝶阀，每个喷淋塔对应设置一个自循环水泵和蝶阀；每个自循环水泵和每个蝶阀分别设置在一个喷淋塔的自循环水路径上，每个自循环水泵与对应喷淋塔的水槽上部连通，自循环水泵通过蝶阀控制将水槽上层的水输送至喷水器；每个喷淋塔的底部设置有一个清理口，用于清理水槽中下层积累的酸水。

13、进一步地，每个喷淋塔内设置两层喷水器，一层喷水器靠近排气口设置，另一层设置在喷淋塔中间位置处。

14、进一步地，所述第一喷淋塔有多个，多个第一喷淋塔的出气管道汇成一路与第二喷淋塔进气口连通。

15、进一步地，所述第一喷淋塔的高度为2000mm、壁厚为15～25mm、底部直径为800mm；所述第二喷淋塔和第三喷淋塔的高度均为5500mm、壁厚均为25～35mm、底部直径均为1100mm；所述第二喷淋塔和第三喷淋塔与最近降膜器的距离为600mm。

16、同时，本发明还提供了一种上述的用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置的使用方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

17、1)一级自循环喷淋吸收

18、将每个喷淋塔的水槽注满水，使cvi设备排放的尾气从第一喷淋塔的进气口进入，循环水从喷水器自上而下喷出，尾气中的hcl与自循环水形成逆向接触，尾气中的hcl溶解于水中进行一级自循环喷淋吸收；

19、2)二级自循环喷淋吸收

20、使经过一级吸收后的尾气进入第二喷淋塔，循环水与尾气逆向流动，再次吸收尾气中的hcl，进行二级自循环喷淋吸收；

21、3)降膜器吸收

22、使二级自循环喷淋吸收后的尾气依次进入多个降膜器内进行吸收，hcl气体与降膜器内水膜逆向流动，充分溶解于水中，形成酸水，经过多个降膜器处理后的尾气流向第三喷淋塔；

23、4)三级自循环喷淋吸收

24、使降膜器吸收后的尾气经过第三喷淋塔净化吸收，最后向外排出，实现对cvi工艺尾气中hcl浓度的降低。

25、本发明的有益效果：

26、1.本发明一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置，利用尾气在处理过程中温度不断降低的特点，设计了多级吸收装置，第一喷淋塔进行一级处理后的尾气，通过管道汇总进入第二喷淋塔，进行二次溶解吸收，第二喷淋塔连接自循环降膜器设备，两个降膜器串联，通过循环水与尾气的逆向流动，增大接触面积，吸收主要的hcl气体，最终尾气再进入最后一个喷淋塔。整个处理方法及循环装置可以大幅度降低尾气中的hcl浓度，多级吸收装置之间相互协同，互相支持，有效的控制由于尾气带来的酸性环境。与现有处理技术相比，尾气处理效率提高了50％。

27、2.本发明一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置，结构简单，多级处理建立连接关系，减少场地占用面积。

28、3.本发明一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置，降膜器采用了耐高温、抗腐蚀的高分子材料，内置石墨管道，使循环水在石墨管壁上形成水膜，提高了hcl气体与水的接触面，可吸收尾气中90％的hcl气体，为主要吸收装置，同时石墨材料也避免了酸性气体对设备的腐蚀。

29、4.本发明一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置，通过第一喷淋塔，第二喷淋塔，自循环水泵，喷水器及连接管道之间的配合，实现水资源循环使用的目的，利用水溶酸原理代替碱中和反应，达到了节约成本，提高效率，保护水资源的目的同时降低酸性环境对设备带来的安全隐患问题。摒弃了现有的酸碱中和反应，处理效率低(20％)，成本高的方式。替代用循环水来吸收尾气中的hcl，吸收处理效率高(比以往提高了50％)。保护了水资源，且降低了尾气处理成本。

30、5、本发明一种用于降低cvi工艺尾气中hcl浓度的装置的使用方法，主要针对反应产物中hcl气体进行处理，由于hcl易溶于水(50:1l)，本发明处理方法多次使用循环水对酸气进行吸收，通过多级循环处理装置，大幅度降低排出尾气的ph值(ph≈6.7)。此外，强酸环境下不利于人员的安全，并且对环境也有一定危害。因此对hcl气体的处理，降低工作环境的酸性，不但能够保护设备不受强酸的腐蚀，提高使用寿命，还能提高生产效率，节省对酸性尾气带来的清理劳动力。