一種搪瓷工業(yè)廢氣的氟化氫凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種搪瓷工業(yè)廢氣的氟化氫凈化方法，本方法創(chuàng)造性的利用了氟化氫可與細(xì)沙中的主要成分——二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特性，通過控制反應(yīng)物料比例的手段，以使二氧化硅過量參加反應(yīng)，氟化氫會與其反應(yīng)生成四氟化硅，在此基礎(chǔ)上對水分的加入量予以嚴(yán)格調(diào)控，既可為該化學(xué)反應(yīng)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(fā)生的水解反應(yīng)，從而達(dá)到有效去除廢氣中氟化氫的目的。
【專利說明】
一種搪瓷工業(yè)廢氣的氟化氫凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種搪瓷工業(yè)廢氣的氟化氫凈化方法，屬于環(huán)境保護(hù)中的廢氣處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[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(yè)，在其冶煉、生產(chǎn)過程中，氟元素從礦物中分解而進(jìn)入環(huán)境，造成氟污染。由于煤炭中含有氟元素，火力發(fā)電廠及其他行業(yè)(包括民用)的燃煤煙氣中也含有一定量的氟。其中，搪瓷工業(yè)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
O
[0003]由于水體中的氟化物隨水流迀移，主要影響徑流區(qū)的生物和土壤，固體廢棄物中的氟化物結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，二者對環(huán)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(qū)擴(kuò)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(kuò)散迅速，因此，相比于其他含氟物質(zhì)，氟化氫廢氣對人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響較大。
[0004]氟對人體的影響與其濃度和溶解度有關(guān)，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(yè)生產(chǎn)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(rèn)為，通過消化道進(jìn)入人體的氟對人體的危害大一些。氟被吸收后進(jìn)入血液，75%在血漿中，25%在血細(xì)胞中，血漿中氟的75%與血漿蛋白結(jié)合，25%呈離子狀態(tài)并發(fā)生生理反應(yīng)，進(jìn)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(shè)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(jī)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(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資較低，工藝較簡單。其缺點(diǎn)是:耗能耗水量大;運(yùn)行費(fèi)用高;容易帶來二次污染;在北方的冬天還容易因結(jié)冰而導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)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(yōu)點(diǎn)是:能比較好地去除伴隨硝酸霧產(chǎn)生的氮氧化物的污染；設(shè)備簡單，操作方便;干式工藝，不產(chǎn)生二次污染。其缺點(diǎn)是:由于吸附劑的吸附容量有限，造成設(shè)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(jī)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(jīng)過絲網(wǎng)、板網(wǎng)或纖維層時，通道彎曲狹窄，在慣性效應(yīng)和鉤住效應(yīng)(咬合效應(yīng))作用下，附著在絲網(wǎng)、板網(wǎng)或纖維上。不斷附著的結(jié)果使細(xì)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(tài)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(yōu)點(diǎn):除霧效率尚;性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)有:易廣生電暈閉塞、電暈極肥大等問題;設(shè)備體積大、價格高;適用范圍窄。
[0014]目前，國內(nèi)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(qiáng)、設(shè)備占地大、投資較高，且其處理效果也難以滿足日益嚴(yán)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(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的諸多問題，本發(fā)明提供了一種搪瓷工業(yè)廢氣的氟化氫凈化方法，含有氟化氫的搪瓷工業(yè)廢氣通過氣體管路進(jìn)入余熱交換器，在此經(jīng)過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩(wěn)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(hù)裝置，其作用是當(dāng)余熱交換器故障或經(jīng)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(hù)后端處理裝置的作用，氣體過熱保護(hù)裝置的出口通過氣體管路連接熱式氣體質(zhì)量流量計，可對廢氣流量、流速等信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控記錄，熱式氣體質(zhì)量流量計的出口通過氣體管路連接混合氣體流量調(diào)節(jié)閥，通過導(dǎo)入空氣的方法調(diào)整廢氣中VOCs的實(shí)際濃度，并對廢氣進(jìn)行精確的稀釋降溫，混合氣體流量調(diào)節(jié)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(yīng)器，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(jìn)行進(jìn)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(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)的出口通過氣體管路連通大氣環(huán)境。
[0016]其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)器為錳鋼材質(zhì)，其左下部設(shè)有進(jìn)氣閥門，右上部設(shè)有排氣閥門，反應(yīng)器中部為濕沙與廢氣的反應(yīng)空間，反應(yīng)器頂部分別設(shè)有細(xì)沙儲罐、渦輪式空氣壓縮機(jī)、儲水罐及離心式水栗，此三套設(shè)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(yīng)空間上方的四支濕式噴沙頭，反應(yīng)器底部設(shè)有廢沙排口，廢沙排口下方設(shè)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(yīng)器左下部的進(jìn)氣閥門進(jìn)入反應(yīng)器中部的反應(yīng)空間內(nèi)，此時位于反應(yīng)器頂部的氣-液-固三相混合閥開始工作，抽取細(xì)沙儲罐中的細(xì)沙至混合閥，同時，渦輪式空氣壓縮機(jī)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(yù)先設(shè)定的混合比例(空氣79.2%、細(xì)沙13.9%、水6.9%)將空氣、細(xì)沙和水充分混合，并通過輸沙管路輸送至位于反應(yīng)空間頂部的四支濕式噴沙頭，并以濕細(xì)沙的形式由濕式噴沙頭噴射而出，在反應(yīng)空間內(nèi)與廢氣充分混合，此時，廢氣中的氟化氫可與濕細(xì)沙中的二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于已預(yù)先對反應(yīng)物料比例進(jìn)行了精確控制，從而使本化學(xué)反應(yīng)中的二氧化硅過量，因此氟化氫會與其反應(yīng)生成四氟化硅，在此基礎(chǔ)上對水分的加入量予以嚴(yán)格調(diào)控，既可為該化學(xué)反應(yīng)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(fā)生的水解反應(yīng)，反應(yīng)生成的四氟化硅鹽類得以附著于濕細(xì)沙表面，通過重力作用下落至反應(yīng)器底部，并通過反應(yīng)器底部的廢沙排口排出反應(yīng)器，后經(jīng)傳送帶輸送至集中存放區(qū)進(jìn)行回收處理，經(jīng)過凈化處理后的廢氣，通過反應(yīng)器右上部的排氣閥門排出反應(yīng)器，進(jìn)入下一處理工序。
[0017]進(jìn)一步，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(jìn)一步，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(xì)沙、水的混合比例設(shè)定參數(shù)為:79.2%、13.9%和6.9%，其平均使用壽命可達(dá)15000小時以上。
[0019]進(jìn)一步，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(tǒng)處理后的廢氣，其氟化氫的去除效率可達(dá)99.3%。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)本方法擺脫了現(xiàn)有的工業(yè)廢氣氟化氫治理模式，創(chuàng)造性的利用了氟化氫與二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特性，使二氧化硅過量參加反應(yīng)，氟化氫與其反應(yīng)生成四氟化硅。在此基礎(chǔ)上，通過精確控制反應(yīng)中的水含量，可防止四氟化硅大量溶解于水時所發(fā)生的水解反應(yīng)，從而達(dá)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(dá)到99.3%。
[0022](2)本方法采用自然界中常見的細(xì)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(xué)藥劑，從而消除了引入新的、危害更大的污染物的風(fēng)險。
[0023](3)本方法通過氣-液-固三相混合閥來精確調(diào)整細(xì)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(xì)沙霧，直接與廢氣中氟化氫反應(yīng)，大大提高了氟化氫的凈化處理效率。
[0024](4)本方法技術(shù)路線先進(jìn)，設(shè)備占地面積較小，并且處理效果良好，運(yùn)行維護(hù)成本很低，有利于大范圍推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的設(shè)備示意圖。
[0026]圖中:1-余熱交換器、2-氣體過熱保護(hù)裝置、3-熱式氣體質(zhì)量流量計、4-混合氣體流量調(diào)節(jié)閥、5-氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)器、6-布袋式除塵器、7-煙氣水洗凈化塔、8-引風(fēng)機(jī)
圖2是氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)器的示意圖。
[0027]51-進(jìn)氣閥門、52-細(xì)沙儲罐、53-渦輪式空氣壓縮機(jī)、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(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，一種搪瓷工業(yè)廢氣的氟化氫凈化方法，含有氟化氫的搪瓷工業(yè)廢氣通過氣體管路進(jìn)入余熱交換器I，在此經(jīng)過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩(wěn)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(hù)裝置2，其作用是當(dāng)余熱交換器故障或經(jīng)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(hù)后端處理裝置的作用，氣體過熱保護(hù)裝置2的出口通過氣體管路連接熱式氣體質(zhì)量流量計3，可對廢氣流量、流速等信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控記錄，熱式氣體質(zhì)量流量計3的出口通過氣體管路連接混合氣體流量調(diào)節(jié)閥4，通過導(dǎo)入空氣的方法調(diào)整廢氣中氟化氫的實(shí)際濃度，并對廢氣進(jìn)行精確的稀釋降溫，混合氣體流量調(diào)節(jié)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(yīng)器5，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(jìn)行進(jìn)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(fēng)機(jī)8，引風(fēng)機(jī)8的出口通過氣體管路連通大氣環(huán)境;其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)器5為錳鋼材質(zhì)，其左下部設(shè)有進(jìn)氣閥門51，右上部設(shè)有排氣閥門59，反應(yīng)器中部為濕沙與廢氣的反應(yīng)空間，反應(yīng)器頂部分別設(shè)有細(xì)沙儲罐52、渦輪式空氣壓縮機(jī)53、儲水罐54及離心式水栗55，此三套設(shè)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(yīng)空間上方的四支濕式噴沙頭58，反應(yīng)器底部設(shè)有廢沙排口510，廢沙排口 510下方設(shè)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(yīng)器5左下部的進(jìn)氣閥門51進(jìn)入反應(yīng)器中部的反應(yīng)空間內(nèi)，此時位于反應(yīng)器頂部的氣-液-固三相混合閥56開始工作，抽取細(xì)沙儲罐52中的細(xì)沙至混合閥56，同時，渦輪式空氣壓縮機(jī)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(yù)先設(shè)定的混合比例(空氣79.2%、細(xì)沙13.9%、水6.9%)將空氣、細(xì)沙和水充分混合，并通過輸沙管路57輸送至位于反應(yīng)空間頂部的四支濕式噴沙頭58，并以濕細(xì)沙的形式由濕式噴沙頭58噴射而出，在反應(yīng)空間內(nèi)與廢氣充分混合，此時，廢氣中的氟化氫可與濕細(xì)沙中的二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于已預(yù)先對反應(yīng)物料比例進(jìn)行了精確控制，從而使本化學(xué)反應(yīng)中的二氧化硅過量，因此氟化氫會與其反應(yīng)生成四氟化硅，在此基礎(chǔ)上對水分的加入量予以嚴(yán)格調(diào)控，既可為該化學(xué)反應(yīng)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(fā)生的水解反應(yīng)，反應(yīng)生成的四氟化硅鹽類得以附著于濕細(xì)沙表面，通過重力作用下落至反應(yīng)器底部，并通過反應(yīng)器底部的廢沙排口 510排出反應(yīng)器，后經(jīng)傳送帶511輸送至集中存放區(qū)進(jìn)行回收處理，經(jīng)過凈化處理后的廢氣，通過反應(yīng)器右上部的排氣閥門59排出反應(yīng)器，進(jìn)入下一處理工序;其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(yīng)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(xì)沙、水的混合比例設(shè)定參數(shù)為:79.2%、13.9%和6.9%，其平均使用壽命可達(dá)15000小時以上;其中，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(tǒng)處理后的廢氣，其氟化氫的去除效率可達(dá)99.3%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種搪瓷工業(yè)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(yè)廢氣通過氣體管路進(jìn)入余熱交換器，在此經(jīng)過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩(wěn)定，余熱交換器的出口通過氣體管路連接氣體過熱保護(hù)裝置，氣體過熱保護(hù)裝置的出口通過氣體管路連接熱式氣體質(zhì)量流量計，熱式氣體質(zhì)量流量計的出口通過氣體管路連接混合氣體流量調(diào)節(jié)閥，通過導(dǎo)入空氣的方法調(diào)整廢氣中氟化氫的濃度，混合氣體流量調(diào)節(jié)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(yīng)器，氣-液-固三相吸附式氟化物凈化反應(yīng)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(jìn)行進(jìn)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(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)的出口通過氣體管路連通大氣環(huán)境。2.根據(jù)權(quán)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(yīng)器左下部的進(jìn)氣閥門進(jìn)入反應(yīng)器中部的反應(yīng)空間內(nèi)，此時位于反應(yīng)器頂部的氣-液-固三相混合閥開始工作，抽取細(xì)沙儲罐中的細(xì)沙至混合閥，同時渦輪式空氣壓縮機(jī)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(yù)先設(shè)定的混合比例將空氣、細(xì)沙和水充分混合，并通過輸沙管路輸送至位于反應(yīng)空間頂部的四支濕式噴沙頭，并以濕細(xì)沙的形式由濕式噴沙頭噴射而出，在反應(yīng)空間內(nèi)與廢氣充分混合，廢氣中的氟化氫與濕細(xì)沙中的二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成四氟化硅，并附著于濕細(xì)沙表面，通過重力作用下落至反應(yīng)器底部，并通過反應(yīng)器底部的廢沙排口排出反應(yīng)器，后經(jīng)傳送帶輸送至集中存放區(qū)進(jìn)行回收處理，經(jīng)過凈化處理后的廢氣，通過反應(yīng)器右上部的排氣閥門排出反應(yīng)器，進(jìn)入下一處理工序。3.根據(jù)權(quán)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(yīng)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(jù)權(quán)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(yīng)器的混合閥的工作壓力范圍為0.07-0.82MPa，空氣、細(xì)沙、水的混合比例設(shè)定為:79.2%、I3.9%和6.9%。5.根據(jù)權(quán)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(yīng)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(fā)明人】葉澄
【申請人】溫州泓呈祥科技有限公司