工业含氟尾气处理工艺改进设计

辛 军, 韩海波, 丁建梅

工业含氟尾气处理工艺改进设计

辛 军, 韩海波, 丁建梅

（新地能源工程技术有限公司石家庄分公司，河北 石家庄 050021）

介绍了含氟废气处理工艺的改进措施，降低污染物排放的同时节省了废气处理投资，降低操作成本，改善了劳动环境，提高了劳动安全性。

氟化氢；废气；吸收；氧化钙

含氟废气通常是指含有氟化氢、四氟化硅等含有氟元素的工业废气。近年来，随着化工、冶金、建材、热电等行业的迅猛发展，对各种原料矿石的消耗也大幅增加，含有氟成分的矿石原料在高温下煅烧、熔融或者发生化学反应，会释放出大量含氟的工业废气。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[1,2]。所有这些，除了对人群造成各种危害外，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。文章结合某工业企业含氟尾气处理工程一期项目存在的问题在二期项目设计中进行了改进，取得了较好的经济、环境及社会效益。

1 含氟废气吸收原理

该企业在生产过程中产生的废气主要为 HF、N2、H2O及少量杂质组成的含氟废气，含氟废气的净化有湿法吸收和干法吸收两类方法[3]。本项目采用湿法吸收，将废气通过密闭管道分别送入废气处理塔处理，含氟废气在吸收塔内用石灰乳喷淋吸收，生成氟化钙沉淀[4,5]。其原理反应式如下：

用泵将碱液池中配制好的 Ca(OH)2水溶液吸入塔内，由喷射嘴喷出，与塔底进入的含氟气体逆向充分反应吸收。废气体中的HF被大量吸收，塔出口中HF浓度小于1.0 mg/m3，可以达标外排。

2 工艺流程及工艺系统

2.1 工艺流程图

工艺流程如图1所示。

2.2 工艺系统

含氟废气处理系统包括碱液配制系统、吸收系统、排浆系统及过滤循环系统等几个部分。整个系统的设计按照生产装置最大负荷并留有10%的裕量。

2.2.1 碱液配制系统

一期项目中，配制饱和石灰乳所使用的生石灰需要工人手推肩扛来人工配制，工作环境差，劳动强度大，容易出现工伤事故，在工人配制饱和石灰乳的工作过程中曾经出现过工人跌落碱液池被烧伤的事故。而且人工配制石灰乳的方法无法使碱液pH值稳定在最佳范围内，在工作时间内碱液的pH值呈现持续下降的趋势，对废气中有害成分的吸收无法达到最佳效果。因此急需一套既安全、方便又经济、科学的石灰乳配制方案。

针对以上问题，二期项目设计时，提出利用连续加料装置实现石灰乳碱液的连续自动配制。将原来人工搬运的生石灰改为由散装水泥罐车送入厂区，直接利用压缩空气将石灰粉送入储灰罐，储灰罐下部设螺旋给料机，电机采用变频控制，石灰粉采用全封闭通道输送至化灰池，避免了扬尘，为良好的工作环境提供保证，同时节省了劳动力，减轻工人劳动强度，大大避免了工伤事故的出现。由于采用变频螺旋给料机，石灰粉给料可以实现连续可调节的功能，这样就保证了碱液pH值在工作时间内一直稳定在最佳范围，保持对有毒有害气体的最佳吸收效果。

2.2.2 吸收系统

本设计的废气吸收塔采用多级冲击式吸收喷淋塔，在塔内设有反射碗和喷射嘴。废气自下而上与碱液逆流接触，吸收碱液采用两层喷嘴喷淋，保证液气的充分混合和完全净化吸收反应。通过测定吸收塔出口碱液的pH值控制碱液的配制，从而保证含氟气体的净化效率。在吸收塔中Ca(OH)2碱液与含HF废气接触反应，生成CaF2沉淀随溶液一起自回流至碱液池进行循环喷淋，当碱液中CaF2沉淀超过一定浓度时切换碱液池，对饱和CaF2沉淀碱液池的溶液进行过滤，过滤水用来配制碱液，循环利用。

2.2.3 排浆系统

该项目一期设计中，将碱液池设计成类似污水处理系统具有众多流道互相交错的形式，利用流道宽窄来控制喷淋塔出口的碱液流速，达到使生成的CaF2沉淀与碱液自行沉降分离的效果。然而，碱液池复杂的构造极大增加了土建投资和施工难度。而自由沉降下来的 CaF2沉淀需要在碱液池清理阶段由工人人工作业清除，增加工人劳动危险性和劳动强度，效率低下。

针对一期设计在生产中出现的问题和弊端，在项目二期设计时将碱液池的复杂流道去掉，改为简单的矩形结构，池底设计成具有一定倾斜度的坡面，坡向碱液池内用来收集自由沉降下来的 CaF2沉淀的收集坑，收集坑中的废液泵定期将含有大量CaF2沉淀的废碱液抽送至过滤循环系统。此措施降低土建投资和施工难度的同时又节省了劳动力，提高了整个生产过的机械化程度和安全性。

2.2.4 过滤循环系统

由废液泵送来的富含 CaF2沉淀的废碱液被直接送入甩干机进行甩干，滤饼装桶定期外售，滤液进入化灰池配置碱液进行循环利用，本设计既节能环保又增加项目经济效益。

3 改造后工艺的优点

改造后的含氟废气处理工艺具有以下优点：

①碱液配制实现机械自动化，生石灰通过全封闭通道输送至化灰池，避免了扬尘，为良好的工作环境提供保证，节省了劳动力，减轻工人劳动强度，避免了工伤事故的出现。使碱液pH值在工作时间内稳定在最佳范围，保持对有毒有害气体的最佳吸收效果，节省生石灰的使用量。

②吸收塔内设有反射碗和喷射嘴，保证液气的充分混合和完全净化吸收反应，塔出口气体中 HF含量小于1 mg/m3，大大小于一期净化气的6 mg/m3。

③碱液池结构简单化，节省土建投资；碱液池中设置废液泵，定期进行排污，操作方便简单，减轻工人劳动强度。

④甩干后滤饼中CaF2品质好，Ca(OH)2含量低，售价高；滤液回用，节省一次水用量，提高经济效益。

工艺改进前后的技术经济指标对比见表1。

4 结 论

生产实践结果证明，改进后的含氟废气处理工艺优于一期工程设计，能获得更好地HF吸收效果，而且具有可连续操作、环保、安全和节省劳动力等优点，有较好的经济、环境及社会效益。尾气排放能够满足日益严格的环境保护要求，具有广阔的应用前景。

［1］ 王瑾．工业含氟废气的净化与利用[J]. 无机盐工业，2010， 42(7)：5-8．

［2］ 薛河南，明大增，李志祥,等．磷肥副产氟硅酸制白炭黑技术[J] .无机盐工业，2007，39(5)：8-9．

［3］ 刘文华，刘芬，刘能铸，李强,等．钽铌矿溶解含氟废气治理技术及工程实践[J]. 湘潭矿业学院学报，2002，17(4)：92-94．

［4］ 汪思，智广林，梅炳初，周卫兵．溶液pH值对直接沉淀法制备CaF2纳米粉体的影响[J]. 纳米加工工艺，2010，7(4)：32-39．

［5］ 杜庆洪，解家伟．含氟酸性废水处理技术研究与应用[J]. 非金属矿，2002，25(6)：51-52．

Improvement Design of Treatment Process for Industrial Fluoride Containing Waste Gas

XIN Jun,HAN Hai-bo,DING Jian-mei
(Xindi Energy Engineering Technology Co., Ltd. Shijiazhuang Branch, Hebei Shijiazhuang 050021, China)

Improvement measures of the treatment process of fluorine containing waste gas were reviewed. The improved treatment process can reduce pollutant emission, decrease the waste gas processing cost, improve the working environment, and increase labor safety.

Hydrogen fluoride; Waste gas; Adsorption; Calcium oxide

TQ 028.1

： A

： 1671-0460（2015）05-1163-02

2015-03-21

辛军（1964-），女，辽宁东港人，高级工程师，1988年本科毕业于沈阳化工学院，现从事煤化工及相关管理工作，E-mail：petrelxin@163.com。