一種搪瓷工業廢氣的氟化氫凈化方法
【專利摘要】本發明公開了一種搪瓷工業廢氣的氟化氫凈化方法，本方法創造性的利用了氟化氫可與細沙中的主要成分——二氧化硅發生化學反應的特性，通過控制反應物料比例的手段，以使二氧化硅過量參加反應，氟化氫會與其反應生成四氟化硅，在此基礎上對水分的加入量予以嚴格調控，既可為該化學反應提供必要的離子條件，又可防止四氟化硅大量溶解于水時所發生的水解反應，從而達到有效去除廢氣中氟化氫的目的。
【專利說明】
一種搪瓷工業廢氣的氟化氫凈化方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種搪瓷工業廢氣的氟化氫凈化方法，屬于環境保護中的廢氣處理領域。
【背景技術】
[0002]目前，我國以含氟礦物為主要原料或輔助原料的搪瓷、鋼鐵、鋁電解、磷肥、水泥、磚瓦、玻璃等行業，在其冶煉、生產過程中，氟元素從礦物中分解而進入環境，造成氟污染。由于煤炭中含有氟元素，火力發電廠及其他行業(包括民用)的燃煤煙氣中也含有一定量的氟。其中，搪瓷工業所排放的含有較高濃度氟化氫的廢氣，是我國大氣氟污染的重要來源之
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[0003]由于水體中的氟化物隨水流迀移，主要影響徑流區的生物和土壤，固體廢棄物中的氟化物結構較為穩定，二者對環境的影響都比較小;而大氣中的氟化物隨空氣流動、降水向周圍地區擴散而最終降落至地表，被植物、土壤吸收或吸附，其影響范圍廣泛，并且擴散迅速，因此，相比于其他含氟物質，氟化氫廢氣對人體健康和生態環境的影響較大。
[0004]氟對人體的影響與其濃度和溶解度有關，氟化氫能迅速被吸收，而難溶的含氟粉塵不易被吸收。在工業生產條件下，氟化物可以通過呼吸道、消化道和皮膚等途徑被人體吸收，一般認為，通過消化道進入人體的氟對人體的危害大一些。氟被吸收后進入血液，75%在血漿中，25%在血細胞中，血漿中氟的75%與血漿蛋白結合，25%呈離子狀態并發生生理反應，進入人體的氟，蓄積和排泄各占一半，蓄積于人體的氟大部分沉積在骨骼和牙齒中，氟的排泄主要通過腎臟。
[0005]控制氟化氫廢氣污染的方法主要有:液體吸收法、固體吸附法、過濾法，以及靜電除霧法等。
[0006](I)液體吸收法:
液體吸收一般包括水洗法和堿液中和法。所采用凈化處理設備主要有洗滌塔、泡沫塔、填料塔、斜孔板塔、湍球塔等。其主要凈化機理是使氣、液充分接觸，酸、堿中和，從而提高凈化效率。
[0007]液體吸收法的優點是設備投資較低，工藝較簡單。其缺點是:耗能耗水量大;運行費用高;容易帶來二次污染;在北方的冬天還容易因結冰而導致設備無法正常運行。
[0008](2)固體吸附法:
常用的吸附劑有活性炭、分子篩、硅膠、含氨煤泥等。
[0009]吸附法凈化酸霧的優點是:能比較好地去除伴隨硝酸霧產生的氮氧化物的污染；設備簡單，操作方便;干式工藝，不產生二次污染。其缺點是:由于吸附劑的吸附容量有限，造成設備龐大，且過程為間歇操作。因此，吸附法僅適用于凈化處理氟化氫濃度較低的廢氣。
[0010](3)過濾法:
過濾法去除氟化氫的機理是:氟化氫霧滴懸浮在氣流中，由于互相碰撞而凝聚成較大的顆粒，在經過絲網、板網或纖維層時，通道彎曲狹窄，在慣性效應和鉤住效應(咬合效應)作用下，附著在絲網、板網或纖維上。不斷附著的結果使細小的氟化氫液滴增大并降落下來，最后流入集液箱回用。
[0011 ]過濾法對密度較大、易凝聚的酸霧如硫酸霧、鉻酸霧的凈化效果較好，但對霧滴較小的氟化氫酸霧去除效果不理想，對氣態污染物則幾乎沒有去除能力。
[0012](4)靜電除霧法:
同電除塵器類似，靜電除霧器也有立式、臥式、多管式和線板式等多種型式。
[0013]靜電除霧器有以下優點:除霧效率尚;性能穩定。缺點有:易廣生電暈閉塞、電暈極肥大等問題;設備體積大、價格高;適用范圍窄。
[0014]目前，國內外所采用的氟化氫廢氣治理方法，存在能耗物耗大、方法適用性不強、設備占地大、投資較高，且其處理效果也難以滿足日益嚴格的排放要求。為此，需要尋找新的方法和途徑來解決這一難題。

【發明內容】

[0015]為了解決現有技術中的諸多問題，本發明提供了一種搪瓷工業廢氣的氟化氫凈化方法，含有氟化氫的搪瓷工業廢氣通過氣體管路進入余熱交換器，在此經過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩定，并且得到的剩余熱量可供利用，余熱交換器的出口通過氣體管路連接氣體過熱保護裝置，其作用是當余熱交換器故障或經熱交換后的廢氣溫度依舊過高時，可暫時切斷氣路，起到保護后端處理裝置的作用，氣體過熱保護裝置的出口通過氣體管路連接熱式氣體質量流量計，可對廢氣流量、流速等信息進行實時監控記錄，熱式氣體質量流量計的出口通過氣體管路連接混合氣體流量調節閥，通過導入空氣的方法調整廢氣中VOCs的實際濃度，并對廢氣進行精確的稀釋降溫，混合氣體流量調節閥的出口通過氣體管路連接氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的出口通過氣體管路連接布袋式除塵器，在此除去廢氣中的顆粒污染物，防止磨損或阻塞后端處理裝置，布袋式除塵器的出口通過氣體管路連接煙氣水洗凈化塔，在此對處理后的廢氣進行進一步的水洗凈化和冷卻，煙氣水洗冷卻塔的出口通過氣體管路連接引風機，引風機的出口通過氣體管路連通大氣環境。
[0016]其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器為錳鋼材質，其左下部設有進氣閥門，右上部設有排氣閥門，反應器中部為濕沙與廢氣的反應空間，反應器頂部分別設有細沙儲罐、渦輪式空氣壓縮機、儲水罐及離心式水栗，此三套設備分別通過輸沙管路與氣-液-固三相混合閥相連，氣-液-固三相混合閥的出口通過輸沙管路連接至濕沙-廢氣反應空間上方的四支濕式噴沙頭，反應器底部設有廢沙排口，廢沙排口下方設有傳送帶;含有氟化氫的廢氣通過位于氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器左下部的進氣閥門進入反應器中部的反應空間內，此時位于反應器頂部的氣-液-固三相混合閥開始工作，抽取細沙儲罐中的細沙至混合閥，同時，渦輪式空氣壓縮機將壓縮空氣輸送至混合閥，并且，離心式水栗將儲水罐中的水輸送至混合閥，此時，氣-液-固三相混合閥按照預先設定的混合比例(空氣79.2%、細沙13.9%、水6.9%)將空氣、細沙和水充分混合，并通過輸沙管路輸送至位于反應空間頂部的四支濕式噴沙頭，并以濕細沙的形式由濕式噴沙頭噴射而出，在反應空間內與廢氣充分混合，此時，廢氣中的氟化氫可與濕細沙中的二氧化硅發生化學反應，由于已預先對反應物料比例進行了精確控制，從而使本化學反應中的二氧化硅過量，因此氟化氫會與其反應生成四氟化硅，在此基礎上對水分的加入量予以嚴格調控，既可為該化學反應提供必要的離子條件，又可防止四氟化硅大量溶解于水時所發生的水解反應，反應生成的四氟化硅鹽類得以附著于濕細沙表面，通過重力作用下落至反應器底部，并通過反應器底部的廢沙排口排出反應器，后經傳送帶輸送至集中存放區進行回收處理，經過凈化處理后的廢氣，通過反應器右上部的排氣閥門排出反應器，進入下一處理工序。
[0017]進一步，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的工作壓力范圍為0.07?
0.82MPa，工作溫度范圍為15?95°C，有效容積為235m3。
[0018]進一步，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的氣-液-固三相混合閥的工作壓力范圍為0.07-0.82MPa，其空氣、細沙、水的混合比例設定參數為:79.2%、13.9%和6.9%，其平均使用壽命可達15000小時以上。
[0019]進一步，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的濕式噴沙頭的工作電壓為15V，工作壓力范圍為35?80kg，噴射量為15.5L/min。
[0020]通過本系統處理后的廢氣，其氟化氫的去除效率可達99.3%。
[0021]本發明的優點在于:
(I)本方法擺脫了現有的工業廢氣氟化氫治理模式，創造性的利用了氟化氫與二氧化硅發生化學反應的特性，使二氧化硅過量參加反應，氟化氫與其反應生成四氟化硅。在此基礎上，通過精確控制反應中的水含量，可防止四氟化硅大量溶解于水時所發生的水解反應，從而達到有效去除廢氣中氟化氫的目的。該方法是一種非常有針對性的處理方法，其處理效率可達到99.3%。
[0022](2)本方法采用自然界中常見的細沙和水作為其凈化處理物料，大大降低的處理物料成本，同時，還避免使用各類化學藥劑，從而消除了引入新的、危害更大的污染物的風險。
[0023](3)本方法通過氣-液-固三相混合閥來精確調整細沙、水分和空氣的混合比例，并通過濕式噴沙頭噴射的方式制造細沙霧，直接與廢氣中氟化氫反應，大大提高了氟化氫的凈化處理效率。
[0024](4)本方法技術路線先進，設備占地面積較小，并且處理效果良好，運行維護成本很低，有利于大范圍推廣應用。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的設備示意圖。
[0026]圖中:1-余熱交換器、2-氣體過熱保護裝置、3-熱式氣體質量流量計、4-混合氣體流量調節閥、5-氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器、6-布袋式除塵器、7-煙氣水洗凈化塔、8-引風機
圖2是氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的示意圖。
[0027]51-進氣閥門、52-細沙儲罐、53-渦輪式空氣壓縮機、54-儲水罐、55-離心式水栗、56-氣-液-固三相混合閥、57-輸沙管路、58-濕式噴沙頭、59-排氣閥門、510-廢沙排口、511-傳送帶
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，一種搪瓷工業廢氣的氟化氫凈化方法，含有氟化氫的搪瓷工業廢氣通過氣體管路進入余熱交換器I，在此經過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩定，并且得到的剩余熱量可供利用，余熱交換器I的出口通過氣體管路連接氣體過熱保護裝置2，其作用是當余熱交換器故障或經熱交換后的廢氣溫度依舊過高時，可暫時切斷氣路，起到保護后端處理裝置的作用，氣體過熱保護裝置2的出口通過氣體管路連接熱式氣體質量流量計3，可對廢氣流量、流速等信息進行實時監控記錄，熱式氣體質量流量計3的出口通過氣體管路連接混合氣體流量調節閥4，通過導入空氣的方法調整廢氣中氟化氫的實際濃度，并對廢氣進行精確的稀釋降溫，混合氣體流量調節閥4的出口通過氣體管路連接氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器5，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器5的出口通過氣體管路連接布袋式除塵器6，在此除去廢氣中的顆粒污染物，防止磨損或阻塞后端處理裝置，布袋式除塵器6的出口通過氣體管路連接煙氣水洗凈化塔7，在此對處理后的廢氣進行進一步的水洗凈化和冷卻，煙氣水洗冷卻塔7的出口通過氣體管路連接引風機8，引風機8的出口通過氣體管路連通大氣環境;其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器5為錳鋼材質，其左下部設有進氣閥門51，右上部設有排氣閥門59，反應器中部為濕沙與廢氣的反應空間，反應器頂部分別設有細沙儲罐52、渦輪式空氣壓縮機53、儲水罐54及離心式水栗55，此三套設備分別通過輸沙管路57與氣-液-固三相混合閥56相連，氣-液-固三相混合閥56的出口通過輸沙管路57連接至濕沙-廢氣反應空間上方的四支濕式噴沙頭58，反應器底部設有廢沙排口510，廢沙排口 510下方設有傳送帶511;含有氟化氫的廢氣通過位于氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器5左下部的進氣閥門51進入反應器中部的反應空間內，此時位于反應器頂部的氣-液-固三相混合閥56開始工作，抽取細沙儲罐52中的細沙至混合閥56，同時，渦輪式空氣壓縮機53將壓縮空氣輸送至混合閥56，并且，離心式水栗55將儲水罐54中的水輸送至混合閥56，此時，氣-液-固三相混合閥56按照預先設定的混合比例(空氣79.2%、細沙13.9%、水6.9%)將空氣、細沙和水充分混合，并通過輸沙管路57輸送至位于反應空間頂部的四支濕式噴沙頭58，并以濕細沙的形式由濕式噴沙頭58噴射而出，在反應空間內與廢氣充分混合，此時，廢氣中的氟化氫可與濕細沙中的二氧化硅發生化學反應，由于已預先對反應物料比例進行了精確控制，從而使本化學反應中的二氧化硅過量，因此氟化氫會與其反應生成四氟化硅，在此基礎上對水分的加入量予以嚴格調控，既可為該化學反應提供必要的離子條件，又可防止四氟化硅大量溶解于水時所發生的水解反應，反應生成的四氟化硅鹽類得以附著于濕細沙表面，通過重力作用下落至反應器底部，并通過反應器底部的廢沙排口 510排出反應器，后經傳送帶511輸送至集中存放區進行回收處理，經過凈化處理后的廢氣，通過反應器右上部的排氣閥門59排出反應器，進入下一處理工序;其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器5的工作壓力范圍為0.07-0.82MPa，工作溫度范圍為15?95°C，有效容積為235m3;其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器5，其氣-液-固三相混合閥56的工作壓力范圍為0.07-0.82MPa，其空氣、細沙、水的混合比例設定參數為:79.2%、13.9%和6.9%，其平均使用壽命可達15000小時以上;其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器5，其濕式噴沙頭58的工作電壓為15V，工作壓力范圍為35?80kg，噴射量為15.5L/min。
[0029 ]通過本系統處理后的廢氣，其氟化氫的去除效率可達99.3%。
【主權項】
1.一種搪瓷工業廢氣的氟化氫凈化方法，其特征在于，含有氟化氫的搪瓷工業廢氣通過氣體管路進入余熱交換器，在此經過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩定，余熱交換器的出口通過氣體管路連接氣體過熱保護裝置，氣體過熱保護裝置的出口通過氣體管路連接熱式氣體質量流量計，熱式氣體質量流量計的出口通過氣體管路連接混合氣體流量調節閥，通過導入空氣的方法調整廢氣中氟化氫的濃度，混合氣體流量調節閥的出口通過氣體管路連接氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的出口通過氣體管路連接布袋式除塵器，在此除去廢氣中的顆粒污染物，布袋式除塵器的出口通過氣體管路連接煙氣水洗凈化塔，在此對處理后的廢氣進行進一步的水洗凈化和冷卻，煙氣水洗冷卻塔的出口通過氣體管路連接引風機，引風機的出口通過氣體管路連通大氣環境。2.根據權利要求1所述的凈化方法，其特征在于，含有氟化氫的廢氣通過位于氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器左下部的進氣閥門進入反應器中部的反應空間內，此時位于反應器頂部的氣-液-固三相混合閥開始工作，抽取細沙儲罐中的細沙至混合閥，同時渦輪式空氣壓縮機將壓縮空氣輸送至混合閥，并且離心式水栗將儲水罐中的水輸送至混合閥，此時氣-液-固三相混合閥按照預先設定的混合比例將空氣、細沙和水充分混合，并通過輸沙管路輸送至位于反應空間頂部的四支濕式噴沙頭，并以濕細沙的形式由濕式噴沙頭噴射而出，在反應空間內與廢氣充分混合，廢氣中的氟化氫與濕細沙中的二氧化硅發生化學反應生成四氟化硅，并附著于濕細沙表面，通過重力作用下落至反應器底部，并通過反應器底部的廢沙排口排出反應器，后經傳送帶輸送至集中存放區進行回收處理，經過凈化處理后的廢氣，通過反應器右上部的排氣閥門排出反應器，進入下一處理工序。3.根據權利要求1所述的凈化方法，其特征在于，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的工作壓力范圍約為0.07?0.82MPa，工作溫度范圍約為15?95°C，有效容積為235m3。4.根據權利要求1所述的凈化方法，其特征在于，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的混合閥的工作壓力范圍為0.07-0.82MPa，空氣、細沙、水的混合比例設定為:79.2%、I3.9%和6.9%。5.根據權利要求1所述的凈化方法，其特征在于，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應器的濕式噴沙頭的工作電壓為15V，工作壓力范圍為35?80kg，噴射量為15.5L/min。
【文檔編號】B01D53/83GK106000031SQ201610476919
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】葉澄
【申請人】溫州泓呈祥科技有限公司