一种氟化氢废气治理及资源化利用的方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种全新的氟化氢气体治理及资源化利用的方法，主要包括以下几个步骤：（1）利用风机将氟化氢气体进行收集集中，将风机出口接入到含有氢氧化锂吸收液的喷淋塔，进行氟化氢废气的喷淋吸收；（2）利用氢氧化锂吸收液将氟化氢气体充分吸收，发生的反应为：HF+LiOH→LiF+H2O，监测喷淋吸收液的pH，将反应完全的喷淋吸收液排入集水箱（3）向集水箱中的喷淋吸收液加入氢氧化锂固体，搅拌，利用同离子效应将氟化锂析出，固液分离，固体进行回收，液体再返回步骤（1）中循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种氟化氢废气治理及资源化利用的方法及设备
本专利技术涉及工业生产领域，特别是涉及在工业生产中所产生的氟化氢废气的治理及资源化利用，属于环保治理领域。
技术介绍
氟化氢气体是一种极强的腐蚀剂，有剧毒。它是无色的气体，在空气中，只要超过3ppm就会产生刺激的味道。HF是具有强刺激性气味和强腐蚀性的有毒气体，它们对人的危害要比SO2气体大20倍左右。氟化物气体包括氟化氢（HF）、四氟化硅（SiF4）、硅氟酸（H2SiF6）等，是对作物毒性很强的大气污染物，其中氟化氢是排放量最大、毒性最强的氟化物。含氟废气对人体的危害，有直接性感官刺激伤害，还有体内的积累性毒害，如侵入人体的氟约有50%在牙齿、骨骼中沉积。高浓度含氟气体对人的呼吸道和眼睛黏膜有刺激损伤作用，严重时可引起支气管炎、肺炎、肺水肿，发生呕吐、腹痛、腹泻等胃肠道疾患或中枢神经系统中毒症状，甚至使人窒息死亡。生产氟及其化合物对从业者所致氟病，已列入中国“职业病目录”，属于法定的56种职业中毒疾患之一。因此，国家对职业接触氟及氟化物有限制性规定：工作场所空气中所含HF的最高容许质量浓度为2mg/m3（按F计）。含氟废气的扩散、转移，包括夹杂在酸雨中的沉降，能形成对大气、水体、土壤的污染，以及对建筑物、设备的腐蚀和臭氧层的破坏等，还对动植物造成危害，氟污染严重时可致动物死亡、植物坏死。因此，工业生产所产生的含氟废气必须净化合格才能排放。氟化氢气体主要来自于化工、冶金、建材、热电、电解等行业，凡使用矿石中含有氟的工厂都可排出氟化物，对含氟矿石在高温下的煅烧、熔融或化学反应过程，譬如用硫酸分解磷矿粉会释放出HF气体，HF又与磷矿石中的二氧化硅反应释放出SiF4气体。因此，电解铝厂、水泥厂、火电厂、磷酸及磷肥厂等是含氟废气的主要来源。详见表1。表1含氟化氢废气的来源来源类别生产过程或工厂类别释放氟化物或含氟气体磷矿石磷酸、磷肥、黄磷生产HF，SiF4(大量气体)冰晶石电解铝生产含氟烟气萤石氟化工产品加工;炼钢含氟废气含氟矿石（土、煤）陶瓷、水泥、玻璃、火电、合成氨厂含氟废气或烟尘对于氟化氢气体的处理，现有技术主要利用水吸收法、碱吸收法、吸附净化法。利用水吸收法直接形成氢氟酸溶液，氢氟酸是一种强酸，因此对设备的腐蚀性严重。碱液吸收主要是利用氢氧化钠、氨水等偏碱性液体对氟化氢气体进行吸收，吸收后溶液变为含氟的盐类化合物，故对设备的腐蚀性降低了，但是吸收液成为了高盐废水，对高盐废水的处理主要采用蒸发结晶，蒸发结晶的成本很高，企业一般无法承受。吸附净化法主要是利用活性炭、氧化铝、硅藻土等物质进行吸附，主要利用吸附材料的比表面积进行吸附，这种技术只能处理氟化氢浓度偏低的气体，对于高浓度的氟化氢气体将很快达到饱和而失去作用。
技术实现思路
本
技术实现思路
针对现有氟化氢的处理技术的设备腐蚀、喷淋液二次污染、氟化氢浓度限值等问题，公开了一种全新的氟化氢气体治理及资源化利用的方法。主要包括以下几个步骤：（1）利用风机将氟化氢气体进行收集集中，将风机出口接入到含有氢氧化锂吸收液的喷淋塔，进行氟化氢废气的喷淋吸收；（2）利用氢氧化锂吸收液将氟化氢气体充分吸收，发生的反应为：HF+LiOH→LiF+H2O，监测喷淋吸收液的pH至反应完全；（3）将反应完全的喷淋吸收液，加入氢氧化锂固体，搅拌，利用同离子效应将氟化锂析出，固液分离，固体进行回收，液体再返回步骤（1）中循环使用。优选的，步骤（1）中氢氧化锂吸收液初始pH为11-14。优选的，步骤（2）中吸收液的pH在5-9范围即为反应完全。优选的，步骤（3）中，加入固体氢氧化锂的量为10-100g/L。本专利技术还涉及一种氟化氢废气治理及资源化利用的设备，包括风机、喷淋塔、集水箱、结晶反应器和离心机，所述风机的出口与喷淋塔相连，所述喷淋塔底部连接有集水箱，所述集水箱底部通过泵与喷淋塔顶部相连，所述泵还与结晶反应器相连，所述结晶反应器与离心机相连，所述离心机的甩滤液与集水箱相连。所述喷淋塔内设有pH测定仪。所述收集池内设有pH测定仪。所述结晶反应器内设有pH测定仪。本专利技术创造性的公开了一种氟化氢气体的治理及资源化利用技术，本专利技术具有以下优点：（1）氟化氢气体吸收效果显著提高。氟化氢废气是一种酸性废气，而吸收液始终保持强碱性状态，对于氟化氢气体的吸收显著提高，大大降低了大气中氟化氢气体的含量。（2）回收氟化锂盐。本专利技术中，氟化氢与氢氧化锂反应生成氟化锂，氟化锂的溶解度很小，常温下为1.6g/L，而氢氧化锂常温下的溶解度为126g/L，在吸收液中再补充氢氧化锂后，根据同离子效应的原理，会析出氟化锂晶体。（3）获得巨大的经济效益。氟化氢气体处理时加强环境保护的一项必须实施的工程，需要投入大量财力。但是，本专利技术技术不仅可以经环保成本降低为零，还可以获得巨大的经济效益。氢氧化锂的成本为45000元/吨，而氟化锂的售价为100000-120000元/吨，投入氢氧化锂回收氟化锂可以获取每吨60000元的差价。本专利技术创造性将环保投入转变为了盈利项目，意义重大。附图说明图1为本专利技术所述的方法的中试试验流程图；图2为氟化氢废气治理及资源化利用的设备的示意图；其中：1风机、2喷淋塔、3集水箱、4结晶反应器、5离心机，6泵。具体实施方式实施例1氟化锂析出小试实验1.1材料与方法1.1.1实验设计实验在南京格洛特环境工程股份有限公司的实验室内进行。在实验室中因为无法有氟化氢废气的产生，因此我们根据氟化锂的溶解度配制了不同浓度的氟化锂母液，再加入氢氧化锂固体时，观察晶体析出状态和晶体析出质量。氢氧化锂和氟化锂的溶解度如表2所示，实验方案如表3所示。表2LiOH和LiF的溶解度表（单位：g/100ml）10℃20℃30℃40℃50℃60℃70℃80℃90℃100℃LiOH12.712.812.913.013.313.8--15.3--17.5LiF--0.16----------------表3实验方案1.1.2测定与分析实验器材：pH测定仪、电子天平、磁力搅拌器、烧杯、滤纸测定指标：pH，采用pH测定仪测定；氟化锂的量：天子天平称量；氢氧化锂加入量：电子天平称量；晶体析出质量：电子天平称量；1.1.3数据分析采用WordOffice2003软件和Excel软件对实验数据进行分析统计。1.2结果与分析在实验过程中，记录了每次加入氢氧化锂之后的晶体析出状态以及析出晶体的质量，实验数据如表4所示。表4实验结果数据由表3数据可以看出，当氟化锂的浓度越高时，在加入氢氧化锂时越容易析出氟化锂晶体，当氟化锂浓度一定时，加入的氢氧化锂的量增加，其析出的浸提质量也越多。其原因是由于同离子效应，两种含有相同离子的盐溶于水时，它们的溶解度都会降低，但是氢氧化锂的溶解度较氟化锂相比，其溶解度大很多，而且在氟化锂接近亚饱和状态时，会析出氟化锂，而不是氢氧化锂。因此，在氟化锂的溶液中，加入氢氧化锂固体时，会有氟化锂晶体析出。由数据可以看出，氟化锂浓度在大于1.0g/L时，加入20-50g氢氧化锂，其氟化锂晶体析出效果最好，因此，在中试以及工程示范中，要控制氟化锂的浓度在1.0g/L以上，再加入氢氧化锂固体。1.3结论在进行氟化锂的结晶实验中可以得出，在氟化锂的亚饱和溶液中补充一定量的氢氧化锂，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
氟化氢废气治理及资源化利用的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：（1）利用风机将氟化氢气体进行收集集中，将风机出口接入到含有氢氧化锂吸收液的喷淋塔，进行氟化氢废气的喷淋吸收；（2）利用氢氧化锂吸收液将氟化氢气体充分吸收，发生的反应为：HF+LiOH→LiF + H2O，监测喷淋吸收液的pH至反应完全；（3）将反应完全的喷淋吸收液，加入氢氧化锂固体，搅拌，利用同离子效应将氟化锂析出，固液分离，固体进行回收，液体再返回步骤（1）中循环使用。

【技术特征摘要】
1.氟化氢废气治理及资源化利用的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：（1）利用风机将氟化氢气体进行收集集中，将风机出口接入到含有氢氧化锂吸收液的喷淋塔，进行氟化氢废气的喷淋吸收；（2）利用氢氧化锂吸收液将氟化氢气体充分吸收，发生的反应为：HF+LiOH→LiF+H2O，监测喷淋吸收液的pH至反应完全；（3）将反应完全的氢氧化锂吸收液，加入氢氧化锂固体，搅拌，利用同离子效应将氟化锂析出，固液分离，固体进行回收，液体再返回步骤（1）中循环使用。2.根据权利要求1所述的氟化氢废气治理及资源化利用的方法，其特征在于，步骤（1）中氢氧化锂吸收液初始pH为11-14。3.根据权利要求1所述的氟化氢废气治理及资源化利用的方法，其特征在于，步骤（2）中吸收液的pH在5-9范围即为反应完全。4.根据权利要求1所述的氟化...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军军，韩正昌，高亚娟，王志磊，崔洪磊，朱家明，
申请(专利权)人：南京格洛特环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32