專利名稱：從廢蒸氣中去除金屬物質(zhì)的方法
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本發(fā)明涉及的是從廢蒸氣中去除金屬物質(zhì)的領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及的是在生產(chǎn)過(guò)程中從排放的廢蒸氣中去除金屬鹵化物或有機(jī)金屬鹵化化合物物質(zhì)，它特別有助于從廢蒸氣中去除含錫的物質(zhì)。
在許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中都將金屬蒸氣排放到大氣中，為了保護(hù)環(huán)境，已經(jīng)制定了許多限制并繼續(xù)對(duì)可以排放的金屬數(shù)量進(jìn)行修訂。這種情況需要更改，甚至還要求放棄無(wú)效的或不良的控制工藝，另外為使生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，也許還需要有附加的工藝步驟除去廢氣中的金屬物質(zhì)。這些眾所周知的方法例如有廢氣水洗法;采用具有吸收性能的固體(例如碳)過(guò)濾器;廢氣燃燒法，以及使廢氣通過(guò)除塵過(guò)濾器或電子除塵器。
拉肯(Larkin)在美國(guó)專利US-4，144，262和US-4，130，673，林德在美國(guó)專利US-4，530，857中討論了對(duì)最新作出的靜熱玻璃體用三氯化一丁基錫(MBTC)蒸氣進(jìn)行處理以便在這些物體上形成氧化錫保護(hù)層，并在該工藝過(guò)程中除去廢氣中的MBTC伴生物。同時(shí)建議使用電子除塵器以及其他設(shè)備。
為了解決去除廢氣流的問(wèn)題，本領(lǐng)域所熟知的另一種方法是將廢氣與一種堿基(例如氫氧化鈉)水溶液相接觸。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種已知的廢氣處理方法存在有許多缺點(diǎn)，大多數(shù)方法不能獲得所需要的少量金屬，使被純化的廢氣自由析出。例如，如果采用電子除塵器或冷凝器的情況就是這樣的。
用腐蝕性溶液清洗會(huì)生成水性氧化金屬，這是一種含有需要經(jīng)過(guò)濾或離心進(jìn)行再處理的沉淀物，因此，產(chǎn)生的一個(gè)新問(wèn)題就是廢水的處理問(wèn)題。這種方法同樣化費(fèi)很大，并且要投入大量的勞力。
本發(fā)明方法的特征在于(a)為了吸附蒸氣中大部分金屬物質(zhì)，使其降低到允許排放到大氣中的含量，將含有金屬物質(zhì)的蒸氣與一種PH值約低于6，最好約低于2的酸性水溶液介質(zhì)相接觸，同時(shí)保持酸性介質(zhì)基本不沉淀，其中酸性介質(zhì)已經(jīng)含有少量的要被吸收的金屬物質(zhì);
(b)將酸性水溶液介質(zhì)進(jìn)行選擇性的循環(huán)，以增加溶液中的金屬濃度;
(c)有選擇性地用含有金屬的溶液來(lái)回收積累起來(lái)的金屬，例如金屬、氧化金屬或有機(jī)金屬化合物;
(d)有選擇地將這種溶液的部分或全部作再循環(huán)，以便將其送入至少產(chǎn)生部分含有金屬的蒸氣的工藝過(guò)程中，以取代所使用的金屬化合物。
本發(fā)明還包括用所解紹的方法生成的產(chǎn)品，以及用于其生產(chǎn)的裝置。
附圖
是表示用于本發(fā)明最佳實(shí)施例中的裝置的部分圖解。
本發(fā)明涉及的是去除金屬物質(zhì)、特別是從對(duì)玻璃物品涂復(fù)氧化錫層的工藝所采用的設(shè)備所排放的蒸氣中去除含錫物質(zhì)的方法，以及由此生成的材料和實(shí)施該方法的設(shè)備。
本發(fā)明的方法使得對(duì)用錫化合物對(duì)玻璃涂復(fù)操作時(shí)所放出的廢氣進(jìn)行純化變得相當(dāng)簡(jiǎn)單。這同樣避免了產(chǎn)生固體廢物，并防止含錫廢水(例如在玻璃廠中)的生成。本方法可以使廢氣的純化達(dá)到每標(biāo)準(zhǔn)立方米氣體中錫金屬濃度約低于5毫克(如聯(lián)邦德國(guó)所要求的)。
在錫化合物的生產(chǎn)過(guò)程中水溶介質(zhì)再循環(huán)是很方便的。當(dāng)進(jìn)行這種再循環(huán)時(shí)，玻璃制造商不要求對(duì)水溶液介質(zhì)作進(jìn)一步處理，并且這一過(guò)程并不產(chǎn)生廢物。這種再循環(huán)由于可以獲得高的金屬濃度，因而可以很經(jīng)濟(jì)地做到，使由酸性水溶液介質(zhì)與蒸氣的接觸而生成的洗滌液便于貯存和輸送。還可以將部分或全部洗滌液再循環(huán)返回到產(chǎn)生含金屬蒸氣的過(guò)程中去以代替一部分所需要的新的金屬化合物。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，在后面的工藝過(guò)程中全部再循環(huán)會(huì)導(dǎo)致洗滌液中越來(lái)越多的酸含量，因而就可以很經(jīng)濟(jì)地，很方便地至少使一部分洗滌液再循環(huán)送入金屬化合物的生產(chǎn)過(guò)程中去。
以其開(kāi)始的一種適宜的介質(zhì)主要是含有酸化劑以防止或減少固體沉淀的水。由于循環(huán)，金屬物質(zhì)的濃度可以很容易地上升到所要求的量值。
本方法尤其適用于將氧化錫涂復(fù)到玻璃或類似基質(zhì)上的操作過(guò)程中，其中，將剩余錫從涂復(fù)裝置排放的廢氣中除去。接觸溶液中的較佳錫濃度大約為5%的錫金屬重量(重量百分比)，同時(shí)使PH值保持在大約6以下，較好是在2.5以下，最好低于2。較佳的錫金屬濃度其重量約為10%，最好其重量約為2%。
廢蒸氣可以在一個(gè)高能洗滌器中與液體介質(zhì)相接觸。然而，按照本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，蒸氣是在一個(gè)低能洗滌器或噴淋塔中防止形成霧的條件下與液體介質(zhì)相接觸的。
使蒸氣始終保持在一個(gè)高于錫物質(zhì)飽和點(diǎn)溫度上是有利的。這可以通過(guò)補(bǔ)償加熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)，以防止局部形成含錫物質(zhì)蒸氣分離的條件。按照一個(gè)實(shí)施例，將氣流加進(jìn)廢氣中以防止洗滌器中洗滌液的局部冷卻。最好是把蒸氣溫度保持在錫物質(zhì)的飽和溫度之上。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，是使洗淋液體循環(huán)通過(guò)熱交換器而被加熱。本方法特別適用于四氯化錫、烷基錫鹵化物或MBTC。
眾所周知，MBTC的稀釋水溶液已具有很強(qiáng)的發(fā)泡傾向，這就影響了蒸氣在洗滌系統(tǒng)中的處理。然而，出乎意外的是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本方法可以在洗滌液中用高濃度的錫而并不生成大量的泡沫。
按照本發(fā)明，如果要考慮工藝過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，或是環(huán)境條件要求進(jìn)行附加處理，可以在第二階段用具有更稀的金屬化合物溶液的第二套裝置，以進(jìn)一步減少蒸氣的金屬含量。另外，本發(fā)明還提供了設(shè)備和具有富金屬物質(zhì)的液體副產(chǎn)品以及其它分解產(chǎn)品。
很清楚，經(jīng)過(guò)濃縮的溶液可以被用于最初排放廢蒸氣的生產(chǎn)過(guò)程中，或用于制造錫化合物的生產(chǎn)過(guò)程中。然而，也可以將濃縮的溶液送入一個(gè)隔置的設(shè)備中去以回收含有的金屬。由于最終排放的蒸氣中錫的含量非常低，因此，本發(fā)明的方法特別適用于那些對(duì)大氣層排放有害物質(zhì)有著嚴(yán)格規(guī)定的區(qū)域。
本發(fā)明還包括在制造或生產(chǎn)過(guò)程中利用金屬物質(zhì)的工藝方法以及從由采用的工藝方法所排放的各種廢蒸氣中去除金屬物質(zhì)。
在時(shí)間、溫度、攪動(dòng)及介質(zhì)成分條件下使含有金屬物質(zhì)的廢蒸氣或車間生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的蒸氣與液體介質(zhì)相接觸，以便由液相來(lái)吸收大部分金屬物質(zhì)，同時(shí)保持產(chǎn)生的混合物基本上不致沉淀;所產(chǎn)生的溶液可以一直使用直至所含金屬物質(zhì)的濃度達(dá)到足夠高的值，以使用以對(duì)回收金屬，特別是回收錫或含錫物質(zhì)的溶液的處理更加經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，該方法使廢氣純化至金屬含量低于每標(biāo)準(zhǔn)立方米中5毫克(5mg/SCM)。這些結(jié)果用本領(lǐng)域中的已知方法是得不到的;應(yīng)用濃縮器、過(guò)濾器或電子除塵器的這些方法并不會(huì)產(chǎn)生含有足夠低金屬物質(zhì)濃度的廢氣。使用堿性液體介質(zhì)的方法可以達(dá)到這一目的，但是相當(dāng)麻煩并耗費(fèi)勞力。
例如，在原先的工藝過(guò)程中使廢氣與堿性溶液相接觸時(shí)需要連續(xù)不斷地去掉工藝過(guò)程中生成的沉淀物，由于錫化合物以難過(guò)濾而著稱，因而這種操作難以進(jìn)行。過(guò)濾和分離對(duì)于涉及的工業(yè)操作來(lái)講是不相同的，工藝過(guò)程所產(chǎn)生的水流質(zhì)量未經(jīng)一定的處理，只使廢氣與不斷更新的水相接觸而產(chǎn)生出的大量廢水是不允許排放到水溝或其他設(shè)備中去的，這種廢水是要求作進(jìn)一步處理的。
出人意料之外的是，與根據(jù)對(duì)錫化合物中蒸氣壓力的計(jì)算所作的估計(jì)相反，發(fā)現(xiàn)可以使用含有大量錫物質(zhì)的溶液，也可以選用鹽酸或其他酸作為接觸介質(zhì)來(lái)純化廢氣。我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明用合適的裝置時(shí)，可以使用的金屬溶液中具有5%以上、較好的是具有10%以上，最好是具有20%以上的以錫金屬計(jì)算的含錫物質(zhì)(重量百分比)，同時(shí)將工藝介質(zhì)的PH值保持在約低于6。
液相和蒸氣相的接觸可以通過(guò)許多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括靜止的和活動(dòng)攪拌式的，但最好是將兩相活動(dòng)地混合。例如可以使蒸氣通過(guò)貯于貯水池內(nèi)的水溶介質(zhì)而簡(jiǎn)單地發(fā)泡，或者當(dāng)蒸氣進(jìn)入液體上方的空氣中時(shí)攪拌水溶介質(zhì)。在一個(gè)過(guò)程中，將蒸氣在高能洗滌器中與液體介質(zhì)相接觸。
在一個(gè)較佳的過(guò)程中，使液體介質(zhì)對(duì)含錫物質(zhì)的飽和蒸氣有利的條件下，在一個(gè)低能洗滌裝置或攪拌塔內(nèi)與蒸氣相接觸。按照本發(fā)明的方法，如果避免使蒸氣變成含錫物質(zhì)的過(guò)飽和狀態(tài)，就可以避免使用高能洗滌器而采用比較簡(jiǎn)單和成本較低的低能洗滌器。無(wú)意中發(fā)現(xiàn)，如果蒸氣保持在其所含物質(zhì)的飽和溫度之上，含金屬的物質(zhì)就可以比較容易地從蒸氣中除去，并低于由對(duì)洗滌液中化合物濃度的部分壓力計(jì)算出來(lái)的數(shù)值。
如果將蒸氣冷卻到其飽和點(diǎn)以下，使含金屬，特別是含錫的化合物的液體被精細(xì)地分離成的霧或溶膠就很難與蒸氣分開(kāi)。在該后一種情況下，必須采用更多的設(shè)備并用增加能量的方法使霧或溶膠與蒸氣分開(kāi)。
本發(fā)明包括用含酸水溶液在洗滌溶液中獲得相當(dāng)高濃度金屬化合物的工藝方法。洗滌溶液的酸度應(yīng)能防止出現(xiàn)沉淀，并在工藝開(kāi)始時(shí)以含有一定量的，如含有鹽酸或其他合適的無(wú)機(jī)或有機(jī)酸的酸性水使其能夠發(fā)泡。
由已含有特意加入的、有一定數(shù)量的金屬或有機(jī)金屬鹵化物如MBTC(它們提供了必要的酸度)的水所產(chǎn)生的水溶液處理步驟也包括在本發(fā)明的意義和范圍之內(nèi)。此外在本發(fā)明中，如果廢蒸氣中含有一種酸，例如氫鹵化物，則就很少再需要加入酸或錫的化合物。在這種情況下，工藝過(guò)程將自動(dòng)地維持在所要求的酸度上。
本發(fā)明的方法可以在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，一般地說(shuō)，出于簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的原因，建議采用室溫。如果用低能洗滌器，則增加附加熱量的裝置就具有防止含液體的廢氣生成局部過(guò)熱條件的優(yōu)點(diǎn)，該液體中含有金屬物質(zhì)例如錫鹵化物和有機(jī)金屬鹵化物以及硅烷及類似物。此外，由于在環(huán)境濕度較低的情況下水的過(guò)多蒸發(fā)，則可以向廢氣中加入氣流以防止洗滌液的局部冷卻。
如果廢氣很熱，如在某些玻璃涂復(fù)工藝的情況下，就需要對(duì)循環(huán)液體或廢氣進(jìn)行冷卻。對(duì)氣體、液體或設(shè)備的加熱或冷卻可以用本領(lǐng)域所熟知的標(biāo)準(zhǔn)的工程方法而實(shí)現(xiàn)，這些方法不成為本發(fā)明的一部分。
廢氣和洗滌液體間所需的接觸時(shí)間取決于按照本發(fā)明的方法處理后排放到大氣中的最終廢氣里金屬化合物的含量。如果需要，該方法就要連續(xù)進(jìn)行直到符合排放標(biāo)準(zhǔn)為止。使用一個(gè)相當(dāng)大的洗滌塔或類似裝置，或者用若干串聯(lián)起來(lái)的較小裝置有利于達(dá)到這一目的。這后一種選擇還使從用來(lái)回收金屬或含金屬化合物的裝置所排放的溶液中的金屬化合物濃度進(jìn)一步提高，洗滌液體在裝置中連續(xù)循環(huán)直到液體中有一半金屬濃度超過(guò)足以有效地純化廢氣的量值為止。該量值可以隨溫度或設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)的函數(shù)而變化，并且對(duì)于給定的環(huán)境條件，該量值必須得到確定。
為了從以氧化錫涂復(fù)玻璃的工藝過(guò)程中純化廢氣。應(yīng)用MBTC作為起始化合物，則在洗滌液中以錫金屬計(jì)算，則獲得的最大濃度可以為大于5%，較佳的情況為大于10%(重量百分比)。在不止一個(gè)洗滌裝置串聯(lián)的情況下并把一臺(tái)裝置的洗滌液送入前一臺(tái)裝置時(shí)，在第一臺(tái)裝置中錫金屬的濃度可以達(dá)到20%或更高?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量物理參數(shù)，例如測(cè)量密度而容易地監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況以便控制洗滌液的濃度。在不止一臺(tái)裝置串聯(lián)起來(lái)使用時(shí)，通過(guò)用后面洗滌裝置中的水或洗滌液來(lái)取代部分液體，使預(yù)定值保持不變。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，把從工作蒸氣流中去除金屬物質(zhì)的設(shè)備連接在一起，以接受來(lái)自用氧化錫對(duì)玻璃物品涂復(fù)的裝置中所排放的蒸氣。我們知道有許多種類的錫化合物可以用于這一目的，這類化合物包括(但不僅限于此)MBTC、四氯化錫、二氯化乙烷錫、雙醋酸二丁基錫、三氯-甲烷錫等。特別好的化合物是四氯化錫和三氯烷基錫，例如MBTC。對(duì)于這種涂復(fù)錫的工藝介紹可以參看美國(guó)專利US-4，530，857、US-4，144，362和US-4，130，673。本發(fā)明的方法適用于從生產(chǎn)過(guò)程中除去錫化合物及其含有金屬的反應(yīng)物質(zhì)或副產(chǎn)品。同時(shí)本發(fā)明的方法將在涂復(fù)工藝過(guò)程中除去廢氣中所生成的幾乎全部的鹽酸或其他酸。
因此，本發(fā)明包括了從含錫化合物的沉淀物所產(chǎn)生的廢氣中除去多余的錫物質(zhì)和反應(yīng)物的方法，該方法包括如下步驟(a)、將溫度為350℃至650℃的玻璃基體至少與一種錫化合物(該錫化合物在一定的條件下，可以在玻璃基體的表面形成氧化錫層)的蒸氣或精細(xì)分離的霧相接觸;
(b)、將這一工藝過(guò)程中的廢氣(廢氣中可以含有錫化合物的反應(yīng)物或未反應(yīng)部分)與一種水樣的酸性洗滌液相接觸，以便降低廢氣中的錫含量;
(c)、使洗滌液繼續(xù)循環(huán)，直至洗滌液中含有大于5%，最好大于10%的錫金屬為止，該錫金屬以初始錫化合物或它們的反應(yīng)物或副產(chǎn)品的形式出現(xiàn);
(d)、利用洗滌液回收錫化合物或者錫金屬。
在各種實(shí)施例中，玻璃基體是瓶子或其他容器，平板玻璃，管狀玻璃裝置以及類似物。錫化合物可以是四氯化錫，MBTC或其他處理玻璃的化合物，該錫化合物可以用于含有機(jī)成分或無(wú)機(jī)成分的組成物中。
下面的例子介紹并用圖解說(shuō)明了洗滌液中的金屬濃度以及溫度和將被純化的蒸氣的相對(duì)濕度對(duì)洗滌器出口處蒸氣中殘余金屬物質(zhì)濃度的影響。
例Ⅰ在該例子中，將溫度為20℃、一個(gè)大氣壓的7M3的干燥空氣加濕到預(yù)先確定的20℃時(shí)的相對(duì)濕度、然后將0.7M3的這種空氣加熱，并加入2.66克通過(guò)被加熱到550℃的玻璃管的MBTC，隨后再與剩下的6.3M3的空氣合并在一起。利用這種處理，大約有30%所用的MBTC延遲使玻璃管處于氧化錫的形式，這樣產(chǎn)生的蒸氣非常接近于用MBTC蒸氣處理法對(duì)玻璃容器涂復(fù)氧化錫層的工藝過(guò)程所排放的廢氣。
把蒸氣保持在一個(gè)預(yù)定的溫度并使其通過(guò)一個(gè)直徑為80mm、高度為300mm、填有許多玻璃環(huán)的第一玻璃塔;讓3%的鹽酸水溶液循環(huán)通過(guò)該塔。蒸氣離開(kāi)第一塔后通過(guò)直徑為80mm、長(zhǎng)為300mm、并且也裝有許多玻璃環(huán)的第二玻璃塔。自來(lái)水循環(huán)通過(guò)第二塔，為了保持第一塔中MBTC的要求濃度，把第二塔中的溶液用來(lái)補(bǔ)充第一塔中的液體。測(cè)定第二塔出口處蒸氣中錫含量的濃度。在每標(biāo)準(zhǔn)立方米蒸氣中錫金屬的測(cè)量結(jié)果(毫克)列于后面的表中。
出乎意外的是，我們發(fā)現(xiàn)的洗滌液中至少可以允許有20%的錫，事實(shí)上它對(duì)洗滌工藝過(guò)程的效率具有有利的作用。結(jié)果還表明錫化合物的吸收隨著相對(duì)濕度的升高和通入氣體溫度的升高而提高。
而我們并不想只限于理論上的進(jìn)展，一個(gè)可以說(shuō)明的是在此的給出的例子中的條件出人意料之外地有助于防止要除去的產(chǎn)物生成過(guò)細(xì)分離的霧。人們已經(jīng)知道，在本領(lǐng)域中通過(guò)水洗或其他方法是很難從蒸氣中把這些霧除去的。
使用已含有許多要從蒸氣中除去的產(chǎn)物的液體進(jìn)行洗滌這一方法的出現(xiàn)，有助于解決一系列與純化這些氣體相連帶的問(wèn)題，并且是重要的出乎意料之外的改進(jìn)，使其不再要求用復(fù)雜的工藝過(guò)程(例如用腐蝕性溶液洗滌)以及當(dāng)濾液通過(guò)輔助廢水凈化系統(tǒng)時(shí)，省去對(duì)產(chǎn)生的沉淀物進(jìn)行離心或過(guò)濾的過(guò)程。此外，也無(wú)需使用高能洗滌器或電子除塵器，生成的溶液量可以大大減少，從而使對(duì)潛在的有害物生產(chǎn)過(guò)程的氣流的處理更加經(jīng)濟(jì)。
氣體洗滌后每立方米氣體中錫的濃度(毫克)表1入口溫度 % 相對(duì)濕度 20℃40℃ 7 50 100 125洗滌液錫% 密度3 1.05 5 7 5 106 1.10 20 9 2 -8 1.15 1.5 - 2 -11 1.20 1.5 - 2 214 1.25 1.5 - 2 217 1.30 1.5 - 2 2.520 1.35 2 - - 6
表2入口溫度 % 相對(duì)濕度 20℃50℃ 7 50 100 125洗滌液錫% 密度3 1.05 6 6 3.5 3.56 1.10 5 4 1.5 1.58 1.15 3.5 2.5 - 1.511 1.20 1.5 1.5 - 1.514 1.25 1.5 - 2 217 1.30 1.5 - 2 2.520 1.35 2 - - 6
表3入口溫度 % 相對(duì)濕度 20℃60℃ 7 50 100 125洗滌液錫% 密度3 1.05 3.5 - - 36 1.10 10 4 - 28 1.15 1.5 1.5 - 1.511 1.20 1.5 - 2 2.514 1.25 1.5 - 1.5 1.517 1.30 2 - 1.5 -20 1.35 2 2 0 4
例Ⅱ下面的例子說(shuō)明MBTC濃度及其一種副產(chǎn)品-鹽酸對(duì)洗滌液中生成泡沫的影響。
在20℃和一個(gè)大氣壓下測(cè)量，用一個(gè)內(nèi)徑為3mm的聚四氟乙烯試管，以每小時(shí)70升的流速將氮?dú)馔ㄈ朐谝粋€(gè)長(zhǎng)為200mm、寬為24mm的試管內(nèi)的20ml的液體中。該液體具有下表中所給出的成分。當(dāng)生成的泡沫達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定高度時(shí)就進(jìn)行測(cè)量，在表中泡沫的高度以毫米為單位。
結(jié)果表明在MBTC的濃度較高的情況下，泡沫生成量可以降低到一個(gè)合適的程度。此外，還令人吃驚地具有增加副產(chǎn)品-鹽酸濃度的作用。泡沫形成的程度還取決于洗滌液的性質(zhì)。正如可以從結(jié)果中看到的那樣，較少的MBTC足以產(chǎn)生大量的泡沫，在洗滌裝置中使用其他未經(jīng)處理的水是不可以的。
表4在自來(lái)水中鹽酸和MBTC的各種濃度下泡沫的形成(單位毫米)(9°德國(guó)硬度)鹽酸濃度
表5在軟化水中鹽酸和MBTC的各種濃度下泡沫的形成情況(單位毫米)鹽酸濃度
附圖表示為實(shí)施本發(fā)明方法的裝置。廢氣管102可以與用氧化錫層涂復(fù)玻璃或其他材料的設(shè)備連接，或與其他產(chǎn)生含有金屬物質(zhì)廢氣的設(shè)備連接。圖示的裝置并不把本發(fā)明的范圍局限在這一特殊實(shí)施例上;對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在該實(shí)施例的啟示下采用其他方法來(lái)實(shí)施本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容是顯而易見(jiàn)的。
由于鼓風(fēng)機(jī)104所引起管線102的壓力下降，從而使待洗滌的錫或其他金屬物質(zhì)的蒸氣由大氣壓力或由制造和使用裝置(圖中未示)釋放的工作壓力通過(guò)進(jìn)口管線102和出口管線103。氣體流量由安裝在鼓風(fēng)機(jī)104的出口管線107上的流量計(jì)106來(lái)測(cè)量。
將來(lái)自外部源108的氣流通過(guò)管線105和閥109送入第一洗滌床112的循環(huán)管道110中，以使循環(huán)液體124隨時(shí)保持在廢氣的露點(diǎn)之上。在這個(gè)例子中，使用了兩個(gè)洗滌床112和116，然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到使用單個(gè)或多個(gè)洗滌床也屬于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。圖示的設(shè)計(jì)可以使得第一洗滌床112中的錫濃度大約保持在15%(以錫金屬重量計(jì)算)。借助于第一密度控制器114使液體124的濃度保持不變，該密度控制器通過(guò)管線113和閥111將更多的稀釋液118從第二洗滌床116送入第一洗滌床112。如果第一洗滌床112中的液體124的液面過(guò)高，液面控制器120就打開(kāi)底部閥門122，通過(guò)管線141將一部分液體124排放到貯存箱142內(nèi)。
從第一洗滌床112出來(lái)的氣體通過(guò)緩沖板115進(jìn)入第二洗滌床116，第二洗滌床具有一個(gè)使介質(zhì)118在其中再循環(huán)的獨(dú)立的液體回路126，以便使廢氣流與處理液118充分接觸。
當(dāng)液體118的液面下降時(shí)，液面控制器128就打開(kāi)進(jìn)水閥130以保持合適的工作液面?？蛇x擇的方案是如果第二洗滌床116中的錫含量低于1%(重量百分比)時(shí)，為了保持所要求的酸度并防止生成沉淀和泡沫，第二密度控制器132可以通過(guò)管線117和閥133從第一洗滌器112中將液體124加入到第二洗滌器116中。然而，我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)排放物質(zhì)是MBTC時(shí)，這一增加的步驟就不再需要了。所以，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，管線117和第二密度控制器132就用不著了。開(kāi)始時(shí)，在兩個(gè)液體貯存罐中加入一些鹽酸，以后由廢氣中的氯化氫來(lái)保持酸度。
泵134和136使洗滌液124和118在洗滌床112和116上循環(huán)，洗滌床內(nèi)填有合適的填充物，例如玻璃單環(huán)、瓷制品、聚合的鞍形物或類似的物品。在閥152和153的控制下，泵138將貯存罐142內(nèi)的液體排放到貯存罐車或其他運(yùn)輸裝置內(nèi)，或排放到再循環(huán)和回收設(shè)備中去(圖中未示，并不作為本發(fā)明的一部分)。
在確定應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，把從安裝在十個(gè)吹瓶機(jī)下游的玻璃涂復(fù)設(shè)備中抽出的廢氣送入上述的裝置中。每分鐘排出的氣體中有90m3的空氣，其中錫的平均含量約為130毫克(以錫金屬計(jì)算)，每標(biāo)準(zhǔn)立方米中約含有140毫克鹽酸(以HCl計(jì)算)。廢氣的入口溫度為50℃至75℃之間，這取決于玻璃制造廠的條件。對(duì)出口管線107排出的廢氣的分析表明每標(biāo)準(zhǔn)立方米廢氣中的錫濃度(以錫金屬計(jì)算)一直保持低于5毫克。該設(shè)備每天產(chǎn)出105公斤的溶液，在這些溶液中含有16公斤的錫(以錫金屬計(jì)算)。
對(duì)于那些已經(jīng)理解了本發(fā)明的原理和方案的本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講，可以對(duì)本發(fā)明在此所公開(kāi)和介紹的較佳形式加以改進(jìn)和改型。上面所提出的專利范圍不應(yīng)只限于本發(fā)明前面所提出的實(shí)施例，而只能由本發(fā)明所推進(jìn)的技術(shù)進(jìn)步所限制。
權(quán)利要求
1.一種從蒸氣中去除含金屬物質(zhì)的方法，其特征在于該方法有如下步驟(a)為了吸附含有金屬的物質(zhì)，將蒸氣與一種PH值小于6的酸性介質(zhì)相接觸，而同時(shí)使介質(zhì)基本上保持不沉淀，該酸性介質(zhì)在進(jìn)行所述接觸前至少有一部分要被吸附的金屬物質(zhì)；(b)可選擇地使酸性介質(zhì)循環(huán)再通過(guò)接觸步驟；(c)可選擇地處理再循環(huán)的酸性介質(zhì)以回收所積累的金屬，例如金屬、氧化金屬或有機(jī)金屬化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該酸性介質(zhì)為水樣的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于PH值小于3。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將該介質(zhì)再循環(huán)送回到廢氣初始被排出的生產(chǎn)過(guò)程中去。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于將該介質(zhì)再循環(huán)送回到用錫化合物涂復(fù)玻璃的生產(chǎn)過(guò)程中去。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于開(kāi)始的介質(zhì)是含有酸化劑的水，以防止固體有明顯的沉淀。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的金屬是錫。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于是從將氧化錫涂復(fù)到玻璃或其他物品上的設(shè)備所排放的廢氣中去除錫的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用一種含錫重量約大于5%的接觸溶液，而使其PH值保持小于2.5。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于使用一種含錫重量約大于5%的接觸溶液，而使其PH值保持小于2.5。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于使用錫濃度重量約大于10%。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于使用錫濃度重量約大于20%。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將蒸氣與液體介質(zhì)在一個(gè)低能洗滌器中進(jìn)行接觸。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在避免使含錫物質(zhì)的蒸氣飽和或生成霧的條件下，使蒸氣與液體介質(zhì)在一個(gè)低能洗滌器或在一個(gè)噴淋塔中進(jìn)行接觸。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于使蒸氣始終保持在高于錫物質(zhì)飽和點(diǎn)的溫度上。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于提供補(bǔ)充的熱量，以防止含錫物質(zhì)的蒸氣局部分離。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于將氣流加入到廢氣中，以防止洗滌器中的洗滌液局部冷卻。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于使蒸氣保持在高于錫物質(zhì)飽和點(diǎn)的溫度上。
19.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于錫化合物是四氯化錫。
20.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于錫化合物是鹵化烷基錫。
21.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于錫化合物是MBTC。
22.來(lái)自使用含有金屬物質(zhì)的蒸氣的方法所處理過(guò)的廢氣流，其特征在于為了吸附含有金屬的物質(zhì)，使蒸氣與PH值小于2的水溶介質(zhì)相接觸，同時(shí)保持介質(zhì)大體上不沉淀，該介質(zhì)至少含有重量為5%的金屬。
23.如權(quán)利要求22所述的廢氣流，它至少含有重量為10%的金屬物質(zhì)。
24.如權(quán)利要求22所述的廢氣流，它至少含有重量為20%的金屬物質(zhì)。
25.如權(quán)利要求22所述的廢氣流，其中金屬物質(zhì)含有鈦。
26.如權(quán)利要求22所述的廢氣流，其中金屬物質(zhì)含有錫。
27.如權(quán)利要求22所述的廢氣流，其中金屬物質(zhì)含有錫鹵化物。
28.如權(quán)利要求22所述的廢氣流，其中所述的方法是玻璃涂復(fù)方法。
29.從蒸氣中除去含錫物質(zhì)的方法所產(chǎn)生的含錫產(chǎn)品，其特征在于使含有錫物質(zhì)的蒸氣與一種PH值約小于2.5的酸性水溶介質(zhì)相接觸，以吸附大部分的錫物質(zhì)，同時(shí)保持介質(zhì)基本不沉淀，其中酸性水溶介質(zhì)已含有少量的要被吸附的錫物質(zhì)。
30.如權(quán)利要求29所述的產(chǎn)品，其特征在于經(jīng)處理的蒸氣隨后被排入到大氣中，其錫含量低于5毫克/每標(biāo)準(zhǔn)立方米。
31.如權(quán)利要求29所述的產(chǎn)品，其特征在于含錫物質(zhì)的蒸氣含有許多MBTC。
32.用來(lái)從一個(gè)生產(chǎn)氣流中除去金屬物質(zhì)的設(shè)備，其組合件包括一個(gè)輸入生產(chǎn)管線和一個(gè)輸出生產(chǎn)管線，一個(gè)與這兩條生產(chǎn)管線相連接的鼓風(fēng)機(jī)，一個(gè)裝在鼓風(fēng)機(jī)出口管上的氣體流量計(jì)，一個(gè)將氣流通過(guò)氣流入口管線和第一閥而被送入至少一個(gè)洗滌床的循環(huán)管中的氣流源，以保持循環(huán)液體的溫度，至少一個(gè)密度控制器，一個(gè)用以控制與第二閥并接的底閥的液面控制器，以使至少一部分液體通過(guò)排泄管進(jìn)入貯存罐，以及使工作流體再循環(huán)通過(guò)洗滌床的裝置。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中生產(chǎn)氣流由從玻璃涂復(fù)裝置排出的廢氣組成。
34.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中生產(chǎn)氣流含有錫。
35.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中生產(chǎn)氣流含有MBTC。
36.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中密度控制器根據(jù)洗滌床中的PH值而動(dòng)作。
37.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中密度控制器根據(jù)洗滌床中的錫含量而動(dòng)作。
38.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征還在于至少有一部分生產(chǎn)氣流在處理以后又循環(huán)回到工藝過(guò)程來(lái)。
39.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中洗滌床是被填料的。
40.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中洗滌床填有玻璃單環(huán)。
41.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中洗滌床填有聚合的鞍形物。
42.一種從用有機(jī)錫鹵化合物對(duì)熾熱玻璃物品進(jìn)行涂復(fù)時(shí)所產(chǎn)生的廢氣中除去錫化合物的方法包括使廢氣與PH值約小于2.5的水溶介質(zhì)相接觸，其中該介質(zhì)基本上是不沉淀的。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中酸性介質(zhì)在所述的接觸之前就至少含有一部分要吸附的錫化合物。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中水溶介質(zhì)含有重量約5%的錫化合物。
45.一種從由錫鹵化物與熾熱玻璃瓶進(jìn)行接觸時(shí)所產(chǎn)生的廢氣中除去錫化合物的連續(xù)工藝方法，該方法包括使廢氣與水溶酸性液體相接觸，直至液體中含錫重量約小于5%為止。
46.如權(quán)利要求45所述的工藝方法，其中錫鹵化物是一種有機(jī)錫鹵化物。
47.如權(quán)利要求45所述的工藝方法，其中錫鹵化物是MBTC。
48.如權(quán)利要求45所述的工藝方法，其中含錫液體隨后從工藝過(guò)程中被排出并貯存起來(lái)。
49.如權(quán)利要求45所述的工藝方法，其中含錫液體隨后被排出并至少有一部分用于玻璃涂復(fù)操作中。
50.如權(quán)利要求45所述的工藝方法，其中液體含有重量約高于10%的錫。
51.如權(quán)利要求45所述的工藝方法，其中部分含錫量高于5%的液體定時(shí)從工藝過(guò)程中取出貯存并用水代替。
52.一種從由有機(jī)錫鹵化物與熾熱玻璃瓶進(jìn)行接觸時(shí)所產(chǎn)生的廢氣中除去錫化合物的連續(xù)工藝方法包括使廢氣與PH值小于2.5的并基本上不沉淀的水溶介質(zhì)相接觸，直至水溶介質(zhì)含有重量含量大于10%的錫為止，定期地取出和貯存一部分所述的水溶介質(zhì)，并定期地用水補(bǔ)充所述水溶介質(zhì)數(shù)量。
53.權(quán)利要求52所述的工藝方法，其中有機(jī)錫鹵化物是MBTC。
全文摘要
用蒸氣相涂覆材料處理玻璃時(shí)排放的氣流含有金屬殘余物。通過(guò)在具有洗滌床和流量控制及循環(huán)裝置的設(shè)備中，用具有限定殘留金屬濃度的酸性溶液對(duì)該氣流進(jìn)行純化，改善了涂覆處理以后的回收性能，并使工藝過(guò)程的排放物減少。
文檔編號(hào)B01D53/18GK1050830SQ90108690
公開(kāi)日1991年4月24日 申請(qǐng)日期1990年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月13日
發(fā)明者埃特·彼德·戴格拉夫, 喬格·亨利?！ち诌_(dá), 蘭德·古納里·胡克曼 申請(qǐng)人:奧托北美化學(xué)公司