一种电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废气回收处理技术领域，具体地说是一种电解制氟阴极尾气的氟化氢回收及处理方法。
【背景技术】
[0002]
在氟化工、核化工中氟单体的工业制备主要是电解法，电解质为氟氢化钾和无水HF配制成的熔融混合物，在电解槽中通直流电进行电化学反应，阳极产生F2,阴极产生H2。HF的沸点为19.2°C，而电解槽电解温度远大于HF沸点造成HF挥发，因此电解槽阴极产生比的同时夹带一定量的HF，形成含有比和HF的阴极尾气(其中氢气占体积94%，氟化氢占体积6%)。阴极尾气具有强腐蚀、易燃易爆的特性，直接排放容易引发爆炸事故，且尾气中的HF可引起设备腐蚀，环境污染等问题。
[0003]目前，国内对电解制氟产生的废气主要采用循环水吸收制氢氟酸或直接碱液吸收除HF的处理方式，电解制氟产生的阴极尾气处理还需同时解决管道设备防腐、氢气防爆、高浓度HF净化后达标排放等问题。
[0004]现有技术存在的问题是:阴极尾气中HF不经回收利用，而直接净化处理后达标排放，是对生产资源的极大浪费，电解制氟产生的阴极尾气中仅有比与HF两种物质，尤其氟化氢分离回收后可循环利用于作为电解制氟的原料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，采用深度冷凝将电解制氟尾气中的氟化氢液化后回收，深度冷凝后的气体经碱液吸收净化后点火燃烧，进行高空排放，回收的氟化氢后可用于电解制氟的原料，极大的提高了资源的有效利用，减少了环境污染，处理成本低，HF回收效率达67%，HF净化效率达99.9%，是一种很有工业价值的电解制氟尾气的氟化氢回收处理工艺。
[0006]本发明的目的是这样实现的:一种电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，其特点是该方法采用深度冷凝将电解制氟尾气中的氟化氢液化后回收，经回收氟化氢的尾气由碱液吸收净化后焚烧，进行高空排放，具体回收处理按下述工序进行:
(I)、缓冲稳压工序
将多台电解槽产生的阴极尾气由管道收集后进入设有压力变送器的缓冲罐，经缓冲稳压在_50~50Pa的阴极尾气送至深度冷凝工序进行HF的回收处理。
[0007](2)、深度冷凝工序
将缓冲稳压工序送来的阴极尾气由常温冷却至-80°C进行深度冷凝回收液态HF，回收HF后的阴极尾气经热交换升至常温后由涡旋风机送至碱液吸收工序进行阴极尾气的净化处理。
[0008](3)、碱液吸收工序将深度冷凝工序送来的阴极尾气采用5%碳酸钠溶液循环喷淋吸收剩余的HF，使阴极尾气中的HF含量低于9mg/m3后送废气焚烧炉，点火后高空排放。
[0009]所述深度冷凝采用三级热交换工艺，一级换热器将阴极尾气由常温预冷至-20±3°C，其冷媒为二级换热后深冷至-80土 1°C的阴极尾气；二级换热器由冷冻机组提供的-100°C冷媒将预冷至-20±3°C的阴极尾气深度冷至-80±1°C ;阴极尾气经一级换热器和二级换热器冷凝下来的液态HF由储罐回收；三级换热器由循环热水将深冷后的阴极尾气升至常温后由涡旋风机送至碱液吸收工序进行阴极尾气的净化处理。
[0010]所述5%碳酸钠溶液循环喷淋吸收剩余的HF为阴极尾气由塔底进入吸收塔，喷淋液为5%碳酸钠溶液由塔顶的喷淋头雾化喷出与阴极尾气逆流接触，阴极尾气中的剩余HF经喷淋液循环吸收后，其HF含量低于9mg/m3。
[0011]所述废气焚烧炉为设有自动点火、阻火和蒸汽吹扫消烟装置的燃烧器系统。
[0012]所述缓冲罐与涡旋风机采用联锁变频运行方式。
[0013]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
(I )、采用-100°C的低温对HF气体进行深度冷凝，使HF在不凝气体中平衡浓度接近最低值，最大限度的回收阴极尾气中的HF，循环用作电解原料，可以获得很好的经济效益。
[0014](2 )、将二级换热器中获得的-80 土 I °C深冷气体作为一级换热器预冷的冷媒，节约制冷量，降低冷冻机的负荷及运行能耗。
[0015](3 )、以5%浓度的碳酸钠溶液进行循环喷淋可以保证净化后气相中HF的排放浓度小于9mg/m3，亦能使液相中NaF的浓度在溶解度以下，有效避免NaF结晶析出引起设备、管道堵塞。
[0016](4)、缓冲罐与气力输送风机联锁变频运行方式达到调压、稳压的目的同时提供阴极尾气输送动力。
[0017](5)、采用防爆磁传动无泄漏涡旋风机作为气力输送风机，解决了空气中的氧气可通过传统风机传动轴机械密封处进入系统引起氢气爆炸的安全问题。
[0018](6)、极大的提高了资源的有效利用，减少了环境污染，处理成本低，是一种很有工业价值的电解制氟尾气的氟化氢回收处理工艺。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例图。
【具体实施方式】
[0020]以下通过某厂电解制氟阴极尾气治理工程的具体实施为例对本发明作进一步的详细说明。
[0021]实施例1
本实施例中电解制氟工艺产生的阴极尾气最大气量为400m3/h，阴极尾气的组份为6%体积的HF和94%体积的H2, HF浓度为50g/m3;气体温度20°C，气体最大压力200Pa，具体回收处理按下述工序进行:
(I)、缓冲稳压工序
参阅附图1，将多台电解槽产生的最大气量为400m3/h的电解制氟阴极尾气通过工艺废气管道收集后引入有效容积为10.8 m3的缓冲罐1，缓冲罐I内设压力变送器2，压力变送器2与防爆磁传动无泄漏涡旋风机8联锁变频运行，使缓冲罐I内气体压力维持在-50~50Pa之间，减少前端电解工序电解槽内的气压波动。
[0022](2)、深度冷凝工序
缓冲稳压后的阴极尾气送入由三组换热器组成的深度冷凝工序，阴极尾气进入一级换热器4的壳程，管程的冷媒采用二级换热后深冷至-80°C的阴极尾气，壳程内的阴极尾气由常温预冷至-17°C，管程内的-80°C的阴极尾气升至-18°C，经一级换热后的-18°C阴极尾气进入二级换热器3的壳程，其管程由冷冻机组提供的-1OOtC冷媒将预冷至17°C的阴极尾气深度冷至-80°C，在一级换热器4和二级换热器3里被冷凝下来的液体为HF由储罐7回收利用。为保证后续碱液吸收工序不冻结，从一级换热器4管程出来的-18°C阴极尾气进入三级换热器5与循环热水换热升温至常温20°C，然后由涡旋风机8送至碱液吸收工序进行阴极尾气的净化处理。
[0023]经深度冷凝处理后的尾气HF含量由6%下降为2%，其浓度由50g/m3下降为16g/m3。HF冷凝后呈液态进入液态HF储罐7得以回收，年回收无水HF的量可达128.7吨，HF回收效率达67%，回收的液态无水HF使用氮气压空方式定期输送至前端工艺用作电解原料。
[0024](3)、碱液吸收工序
将经深度冷凝回收HF的阴极尾气由防爆磁传动无泄漏涡旋风机8送入碱液吸收塔9，含HF的阴极尾气由塔底进入，碱液循环槽10中5%的碳酸钠溶液由循环栗输送至塔顶的喷淋头雾化喷出，阴极尾气与喷淋液逆流接触，塔内填料增加气液接触传质面积，HF极易溶于水，与碳酸钠溶液反应生成NaF后去除，含氟废液定期排放。经碱液吸收后的阴极尾气，其HF浓度小于9mg/m3，HF净化效率达99.9%。净化后的阴极尾气由废气焚烧炉11长明灯点火后高空排放；所述废气焚烧炉11设有燃烧器系统、阻火器装置、自动点火装置和蒸汽吹扫消烟系统；所述涡旋风机8与缓冲罐I采用联锁变频运行方式。
[0025]上述一级换热器4、二级换热器3和三级换热器5材质均为蒙乃尔合金，碱液吸收塔9材质为碳钢内衬四氟。为满足氢气防爆要求，所有管道、储罐和设备均设静电接地，整套系统、各装置、设备均设氮气吹扫置换系统和放空系统。
[0026]以上只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，其特征在于该方法采用深度冷凝将电解制氟尾气中的氟化氢液化后回收，经回收氟化氢的尾气由碱液吸收净化后焚烧，进行高空排放，具体回收处理按下述工序进行: (1)、缓冲稳压工序 将多台电解槽产生的阴极尾气由管道收集后进入设有压力变送器的缓冲罐，经缓冲稳压在-50~50Pa的阴极尾气送至深度冷凝工序进行HF的回收处理； (2)、深度冷凝工序 将缓冲稳压工序送来的阴极尾气由常温冷却至-80°C进行深度冷凝回收液态HF，回收HF后的阴极尾气经热交换升至常温后由涡旋风机送至碱液吸收工序进行阴极尾气的净化处理； (3)、碱液吸收工序 将深度冷凝工序送来的阴极尾气采用5%碳酸钠溶液循环喷淋吸收剩余的HF，使阴极尾气中的HF含量低于9mg/m3后送废气焚烧炉，点火后高空排放。2.根据权利要求1所述电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，其特征在于所述深度冷凝采用三级热交换工艺，一级换热器将阴极尾气由常温预冷至_20±3°C，其冷媒为二级换热后深冷至-80土1°C的阴极尾气；二级换热器由冷冻机组提供的-1OOtC冷媒将预冷至-20 ± 3 V的阴极尾气深度冷至-80 ± I °C;阴极尾气经一级换热器和二级换热器冷凝下来的液态HF由储罐回收；三级换热器由循环热水将深冷后的阴极尾气升至常温后由涡旋风机送至碱液吸收工序进行阴极尾气的净化处理。3.根据权利要求1所述电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，其特征在于所述5%碳酸钠溶液循环喷淋吸收剩余的HF为阴极尾气由塔底进入吸收塔，喷淋液为5%碳酸钠溶液由塔顶的喷淋头雾化喷出与阴极尾气逆流接触，阴极尾气中的剩余HF经喷淋液循环吸收后，其HF含量低于9mg/m3。4.根据权利要求1所述电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，其特征在于所述废气焚烧炉为设有自动点火、阻火和蒸汽吹扫消烟装置的燃烧器系统。5.根据权利要求1所述电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，其特征在于所述缓冲罐与涡旋风机采用联锁变频运行方式。
【专利摘要】本发明公开了一种电解制氟尾气的氟化氢回收处理方法，其特点是该方法包括：缓冲稳压、深度冷凝和碱液吸收工序，电解制氟产生的阴极尾气进入处理系统后，气体压力维持在-50~50Pa范围内，由深度冷凝工段，将HF气体由常温冷却至-80±1℃，获得HF冷凝液，使尾气中HF体积分数由6%降至2%的极限，然后将回收HF后的阴极尾气送入吸收塔，经碱液吸收后的阴极尾气中HF浓度小于9mg/m3，最后由焚烧炉点火后高空排放。本发明与现有技术相比具有HF回收效率达67%，HF净化效率达99.9%，提高了资源的有效利用，减少了环境污染，处理成本低，是一种很有工业价值的氟化氢回收处理工艺。
【IPC分类】B01D53/68, B01D5/00, B01D53/78, F23G7/06
【公开号】CN105214330
【申请号】CN201510713540
【发明人】李东辉, 刘可卿, 吴金浩, 李莹, 倪钡, 王继荣, 戴荣海
【申请人】中船第九设计研究院工程有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月29日