合成槽尾氣的綜合治理

1、冰晶石合成槽尾氣的綜合治理摘要針對冰晶石生產(chǎn)中合成反應釜排出的含氟化氫尾氣直接排入大氣中，造成環(huán)境污染和資源浪費的問題，進行了工藝改造，消除環(huán)境污染，回收資源，提高企業(yè)綜合效益。關鍵詞工藝改造 冰晶石 合成槽尾氣 塔吸收 1.概述冰晶石主要應用在冶金工業(yè)方面，作為助熔劑用于氧化鋁電解及精煉純鋁，也可用做焊條涂層和多種金屬焊接加工時的助熔劑。由于我國煉鋁工業(yè)的飛速發(fā)展和世界氟資源的枯結，我國已成為世界冰晶石的主要生產(chǎn)國，2009年國內的裝置能力已達80萬噸，多年來我國的科技工作者對冰晶石生產(chǎn)的環(huán)境保護及污染治理工作作出了不懈的努力，并取得了喜人的成果，但主要是針對污染比較嚴重的含氟母液、副產(chǎn)品等

2、方面的治理，面對污染相對較輕的合成槽尾氣的綜合治理投入的精力略顯不足，隨著對環(huán)境保護認識的提高和企業(yè)挖潛增效工作的開展，合成槽尾氣的綜合治理就顯得十分必要。我公司于2012年建成一套年產(chǎn)5000噸冰晶石生產(chǎn)裝置，本裝置主要利用來自氟化鋁的尾氣吸收液和氟化氫的渣氣洗滌液及尾氣吸收液，采取氫氟酸偏鋁酸鈉法生產(chǎn)冰晶石。尾氣系統(tǒng)先由回用污水輸送泵將生產(chǎn)后廢液從污水收集槽打入尾氣吸收噴淋塔中作為尾氣吸收液，后開啟尾氣噴淋循環(huán)泵、尾氣風機處理裝置產(chǎn)生的尾氣。采取塔吸收工藝對尾氣進行綜合治理，通過一年的運行，取得了良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。2.合成槽尾氣污染分析用氟化鋁廢水輸送泵將含氟廢水打入任一合成反應釜

3、中并開啟反應釜攪拌，含氟廢水量接近足夠量時向該釜中加入偏鋁酸鈉溶液。根據(jù)投料量判斷投料快接近終點時，用pH試紙檢測反應液pH值，繼續(xù)攪拌510分鐘后停止攪拌，靜置、沉淀后，打開該反應釜的分級閥門，清液放入污水收集池，料漿用冰晶石料漿泵輸送至分離崗位的冰晶石料將接收槽。反應方程式：第一步反應：氫氧化鋁是兩性氫氧化物，在堿性條件下發(fā)生異構反應生成鋁酸。鋁酸進一步分解為偏鋁酸和水，偏鋁酸和氫氧化鈉發(fā)生中和反應，生成偏鋁酸鈉和水。NaOH+Al(OH)3 = NaAlO2+2H2O第二步反應：冰晶石分子比通過調整偏鋁酸鈉溶液的Na與Al的物質的量比進行控制，其反應式為：nNa2O·Al2O3

4、 +(2n+6)HF = 2(nNaF·AlF3)+(3+n)H2O以上反應主反應是放熱反應，實際生產(chǎn)中溫度可達80以上，加入的原料氫氟酸濃度為1%20%，反應過程中由于放出大量的熱，部分氟化氫揮發(fā)，產(chǎn)生的氣相為氟化氫與水蒸汽混合氣相。3工藝改造3.1原理氟化氫氣體易溶于水中，對水有極強的親合力，其水溶液稱為氫氟酸，基于此特性，本工藝先用填料塔吸收法作為綜合處理工藝。吸收過程沒有化學反應，屬物理吸收，根據(jù)雙膜理論，其吸收過程的傳質阻力主要在氣液兩膜，雙由于HF在水中的溶解度很大，液膜阻力極微，故傳質組力主要在氣膜，到HF吸收過程中氫氟酸上方氣相中HF的濃度和蒸汽分壓，隨溫度和液相中H

5、F蒸汽增高而增高（氣相中HF濃度和HF蒸汽壓見下圖），同時氫氟酸的深解熱較大，10%深解熱可達到21.77KJ/mol（0）。因此降低液相中HF的濃度和吸收液溫度，對HF氣體的吸收有利，加大尾氣的溫度在90以上，在吸收過程中對吸收液給予冷卻是極重要的。蒸氣中的HF的濃度mg/L302010 10 20 30 40氫氟酸中HF，%氫氟酸上方氣相中HF的濃度2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.82.31.91.51.10.7I/T103不同濃度氫氟酸上方的FH蒸汽壓（mmHg柱）3.2吸收工藝過程合成槽產(chǎn)生的尾氣接至填料吸收塔汽進口，循環(huán)液流經(jīng)冷卻器降溫后由塔頂噴淋吸收，達到一定濃度后送至

6、制酸工段作為吸收液制取氫氟酸，吸收后的尾氣直接排入大氣中，工藝流程示意圖如下：尾氣風機尾氣噴淋吸收塔合成槽尾氣 污水收集槽尾氣噴淋液循環(huán)泵 污水輸送泵冰晶石合成槽尾氣綜合治理工藝流程示意圖3.3工藝控制指標 合成槽頂部壓力：微負壓；循環(huán)液溫度：常溫；循環(huán)液濃度：HF含量1%；循環(huán)液流量：12.5m3/h。3.4主要工藝設備設備名稱規(guī)格型號材質數(shù)量備 注吸收塔DN800/DN1600*5660，填料高度1000mPP外包玻璃鋼1臺污水收集槽8×4×3m鋼混內襯PVC1臺污水輸送泵Q=15,H=20,n=2900,N=3kw鋼襯F461臺尾氣噴淋液循環(huán)泵Q=12.5,H=20,

7、n=2900rpm,N=2.2kw鋼襯F461臺尾氣風機Q=3000，p=-2.5kpa,N=7.5kw殼體PP1臺4.技術經(jīng)濟4.1尾氣中HF含量根據(jù)GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準中二級標準的規(guī)定HF排放量和濃度分別為0.1Kg/h和9mg/m3實測吸收塔尾氣中HF排放量和濃度分別為0.0015Kg/h和0.8mg/m3完全實現(xiàn)達標排放。4.2產(chǎn)品質量利用循環(huán)吸收液制取的氫氟酸生產(chǎn)冰晶石產(chǎn)品同GB/T4291-2007比較，產(chǎn)品完全合格。（詳見下表）冰晶石產(chǎn)品質量對比表指標名稱實 測 值國標值（一級品）F %53.9552AL %14.5512Na %28.3733 SiO2

8、 %0.1570.36Fe2O3 %0.0450.08SO42 %0.2601.0CaO %0.120.20P2O5 %0.0250.03 H2O %0.300.40灼減550、30min %2.242.54.3經(jīng)濟效益4.3.1裝置總投資：3.24萬元4.3.2 HF回收量日回收HF（按勞取酬100%HF計）48kg年回收量HF（按100%HF計）14.4t4.3.3HF回收成本HF回收成本核算表序號核算項目單位單 價單 耗金額（元）備 注1水噸1元/噸0.1噸/kg0.12電Kwh0.6元/Kwh1.5Kwh/kg0.93工資元尾氣系統(tǒng)人員不設專門崗位，由配料崗位人員負責，不產(chǎn)生新的工資費

9、用。4其它元0.25元/kg0.25含制造費合計1.254.3.4經(jīng)濟效益分析無水氟化氫市場價格在6500元/噸，則年可收回HF價值為9.36萬元。年需回收成本為：1.80萬元年產(chǎn)生經(jīng)濟效益總額為：7.56萬元5.結論該裝置運行一年來，證明采取該工藝路線吸收合成槽尾中夾帶的HF氣體，吸收效率高、投資少、流程短、操作簡便、排出尾氣中夾帶的HF完全達到國家標準，噴淋下來的液相進入污水收集槽，不但大幅度降低了尾氣排放量，還回收了部分氟資源，污水收集槽中的含氟量較低的廢水部分通過泵進入氟化鋁裝置尾氣系統(tǒng)，作為吸收液進一步吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的氣相，到達一定濃度后，重新進入冰晶石裝置廢水儲罐，進行冰晶石的合成，繼而生產(chǎn)質量合格的冰晶石產(chǎn)品，不但具有良好的環(huán)保效益，而