从氯化氢气体中脱除氟化氢气体方案

从氯化氢气体中脱除氟化氢气体方案

一 总述

● 在（含氢氟氯烃的）生产过程中，从粗产品中分离出来的副产氯化氢气体，氯化氢气体中含有微量的氟化氢气体。含有氟化氢的氯化氢气体，即使氟化物的含量极低，也会使氯化氢中有氟化物超过一定许可浓度标准，从而使氯化氢失去经济价值。因此，将氟化物的含量降低到可接受的范围（如低于5-10ppm）将解决潜在的生产问题并产生经济价值。然而，由于氟化氢和氯化氢形态相同，用通常的方法很难将其进行分离。

●目前，国际上从氯化氢气体中去除氟化氢，普遍采用两种方法进行处理利用，即湿法分离氯化氢与干法分离氯化氢。

二 设计参数原始数据（业主提供）

尾气组成为HCl（主体）、HF（100-1000ppm）和少量的水（几十ppm），温度为15-20℃，压力为6-7barg，年产量为1.2-3.0万吨左右，尾气按照1000-5000Nm3/h（标况）设计。

技术要求：尾气HF含量5-10ppm

三  基本原理

3.1干法吸附脱氟机理

●干法吸附脱氟机理也就是固、气相吸附。

●吸附是指气体物质在固体表面上当气体分子由于布朗运动接近固体表面时，受到固体表面层分子剩余价力的吸力的现象，具有吸附作用的物质叫吸附剂.被吸附的物质称吸附质。

●吸附分为物理吸附和化学吸附，

其化学吸附反应方程式为：Al2O3+6HF=2AlF3+3H2O

●吸附剂一旦具有足够高的活化能，分子就从吸附剂表面得到电子或分子把电子给予吸附剂表面，或分子被分子、原子或自由基团束缚起来，或分子与吸附剂表面共用一个或数个电子对，这种吸附叫化学吸附。

●物理吸附在瞬间可以完成.而化学吸附则需一定的反应时间.以A1203吸附HF气体为例来说明吸附原理:

●氧化铝吸附氟化氢时，由于氧化铝具有两性性质，在氟化氢的强极性作用下，吸附如图1。

●在含有HF、HCl的烟气成分中,HF的沸点最高，为19.5℃。气体的凝结与蒸发是由分子间的范德华力所致。气体被吸附所需要的最低级能与气体凝结成液体的能量相当，很难液化的气体呈现很小的吸附能力，因此氟化氢比氯化氢最容易被吸附。

●干法吸附脱氟是分离氯化氢，指将氯化氢精馏塔出来的氯化氢气体经过进一步除杂、精制，得到更纯的副产品氯化氢。

●干法吸附脱氟在脱氟塔中进行一次吸附反应，脱氟效率可达80-90 %以上，再进并联的脱氟过滤器中进行二次吸附反应脱氟，HF干法吸附脱氟温度为110℃～120℃，操作压力为0.1～2.0Mpa。

●脱氟过滤器中滤袋本身具有一定的吸附效率.当滤袋形成氧化铝粉尘层时.相当于氧化铝粉固定床.具有吸附作用.脱氟效率可达60 %以上，

●干法吸附脱氟进行使用前，应先用氯化氢混合气体加热到吸附反应临界温度为110℃～120℃，，操作压力为0.1～1.0Mpa。

  四  烟气干法吸附脱氟净化技术

●本技术是盐城海韵环境公司根据电解铝行业工业废气中对氟化氢的治理，通过理论研究和实验验证，以及炭素焙烧炉脱氟、电渣炉脱氟、钎焊炉脱氟、辊道窑脱氟、马蹄焰窑炉脱氟，隧道窑脱氟，干法脱氟与湿法脱氟二十多年来多项工程项目对比中总结出本技术方案。

本技术方案目的是提供用于去除氯化氢气体中氟化氢气体的方法，通过氧化铝与氟化氢气体的物理化学反应提纯氯化氢气体，最终实现氟化氢气体的浓度<10ppm，从而实现了高纯度氯化氢的回收和再利用，具有显著的环境和经济价值。

以新鲜氧化铝为吸附剂，以烟气中氟化氢为吸附质，在设定的条件下(包括反应段固气比，反应时间、烟气流速等)，氧化铝与氟化氢混合，在极短的时间内完成对氟化氢的吸附，并达到很高的吸附效率。

首先用氧化铝与含氟浓度高的烟气进行吸附反应，活性高的氧化铝对烟气中的氟化氢在脱氟塔中进行一次吸附反应，从而获得较高的氟吸附效率。

为了达到上述目的，该方法是将含有氟化氢气体的氯化氢气体通过活化的氧化铝粉末，使氟化氢与氧化铝发生反应而被除去；氟化氢与氧化铝的反应条件为：温度110℃～120℃；反应时间为3s～20s。

烟气干法吸附净化技术，优化了干法吸附净化机制，以反应段较低的固气比，获得了较高的氟净化效率，

干法吸附反应系统主要由吸附反应设备和供排料设备两部分组成，

五 电气、仪表、PLC系统

5.1 本干法吸附脱氟的电仪控制系统应包括整个本体及外部管路阀门、输卸灰系统配电与控制，主要参数的监测和故障报警。

5.2 本控制系统PLC选用Siemens公司S7-300系列产品。PLC硬件按20%I/O余量、10%空槽位的要求配置。四线制AI信号均采用隔离器隔离，AO信号均采用隔离器隔离后输出；有防爆要求的场所，所有二线制AI信号均采用安全栅隔离；DO信号均采用中间继电器(带灯)隔离。

控制系统完成数据采集、存储、报表、过程逻辑控制及自诊断功能（能自动控制的部分全部由PLC完成，不设外部继电器联锁）。数字量输出控制回路由DC24V继电器转接。

5.3 清灰程序要求在（离）线清灰，能自动、手动、定时、定压运行。

5.4 检测系统包括：

（1）脱氟塔进口温度（1个）、压力检测（1个）。

（2）脱氟塔出口温度（1个）、压力检测（1个）。

（3）每个净化过滤器箱体的进口、出口压力检测（4个）。

（4）净气总管粉尘浓度检测（1个）。

（5）清灰加压风机压力检测（1个）。

（6）罗茨风机压缩净气进口、出口压力检测（2个）。

（7）蒸汽压力（1个）、温度（1个）检测。

（8）氧化铝粉贮仓料位检测（2个）

以上测点信号全部进入PLC，各检测变送器要求选用智能型带现场指示，并要求隔爆，测温组件采用Pt100铂热电阻，料位计采用射频导钠料位计。

净气管道设置粉尘浓度检测探头，4～20mA.DC信号进PLC。

电气室和控制室内的配电柜、控制柜外壳防护等级为IP30；所有就地操作箱、检修箱外壳防护等级为IP55（对非常特别环境可以考虑柜（箱）体防护等级不低于IP65）,  并应适应现场防爆条件(满足GB50058 －1992 中2区防爆要求)。电气柜、仪表柜、PLC柜的高度均为2200mm。