一种利用含氟废气生产无水氟化氢的系统及方法与流程

专利检索2026-08-03  21


本发明涉及化工,具体涉及一种利用含氟废气生产无水氟化氢的系统及方法。


背景技术:

1、氟化氢作为基础氟化工产品,主要用于制冷剂、氟树脂、氟化盐、氟橡胶和含氟中间体及精细化学品的生产,市场前景广阔。目前世界上氟化氢的生产方法几乎都是萤石-硫酸法。

2、萤石作为战略资源,储量有限,是不可再生的自然矿产资源,在绝大部分应用领域是不可被替代或不可完全被替代的。

3、国内外目前也提出了用氟酸溶液制取氟化氢的方法,其中有实用价值的有imc法、buss法和浓硫酸法。本领域现有的利用氟酸与硫酸制取无水氟化氢的工业装置,存在的缺点是:

4、一,转化不完全,氟化氢主含量偏低;

5、二,设备腐蚀问题未能达到根本解决;

6、三,能耗偏高,工业化不经济;

7、四,生产过程中容易产生二次污染。

8、解决上述问题,开发研制利用含氟废气资源生产氟化氢并适合工业化生产是今后氟化盐行业发展的首要任务。


技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术的缺陷,提供一种利用含氟废气生产无水氟化氢的系统及方法,其氟化氢主含量高,设备无腐蚀,能耗低,且不会产生二次污染。

2、本发明一种利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,包括尾气净化装置、so2吸收及解析装置、制酸装置、混酸分离装置和氟酸精制装置;

3、所述尾气净化装置用于对含氟尾气进行吸收,形成混酸和待净化尾气;

4、所述so2吸收及解析装置用于对所述待净化尾气中的so2进行吸收和解析,输出净化尾气及so2气体;

5、所述制酸装置用于根据输入的所述so2气体制得指定浓度的硫酸;

6、所述混酸分离装置用于对所述混酸进行分离,得到氟酸气体以及一定浓度范围的硫酸;

7、所述氟酸精制装置用于利用输入的所述指定浓度的硫酸对输入的所述氟酸气体进行干燥及分离,得到无水氟化氢。

8、较为优选的,所述so2吸收及解析装置包括so2吸收部和so2解析部;

9、所述so2吸收部用于利用有机胺溶液对所述待净化尾气中的so2进行吸收,得到净化尾气及有机胺富液;

10、所述so2解析部用于对所述有机胺富液进行解析,得到so2气体及有机胺贫液,所述有机胺贫液输出至所述so2吸收部。

11、较为优选的,所述制酸装置包括干燥部、转化部和吸收部;

12、所述干燥部用于对输入的所述so2气体进行干燥;

13、所述转化部用于将所述so2气体转化为so3气体;

14、所述吸收部用于吸收所述so3气体,形成指定浓度的硫酸。

15、较为优选的,所述氟酸精制装置包括氟酸干燥部和氟酸分离部;

16、所述氟酸干燥部用于利用输入的所述指定浓度的硫酸对输入的所述氟酸气体进行干燥,得到氟化氢及四氟化硅混合气体,以及对所述氟化氢及四氟化硅混合气体进行冷凝,形成氟化氢及四氟化硅混合溶液;

17、所述氟酸分离部用于对所述氟化氢及四氟化硅混合溶液进行精馏分离,得到四氟化硅气体及无水氟化氢,以及对所述四氟化硅气体进行冷凝形成含氟混酸并输出至所述氟酸干燥部。

18、较为优选的,还包括多效吸收及除雾装置,所述多效吸收及除雾装置用于对所述净化尾气进行多效吸收及除雾,并在尾气达到排放标准后排入大气。

19、较为优选的,所述含氟尾气的温度范围为40~400℃,所述混酸中硫酸、氟酸浓度均在18~45%范围内,所述待净化尾气中的氟化氢、四氟化硅和硫酸的浓度均在0.5~200mg/nm3范围内。

20、较为优选的,所述指定浓度的硫酸为98%浓度的硫酸。

21、较为优选的,所述so2解析部采用单塔解析、双塔/双效解析、机械蒸汽再压缩解析中的任意一种或多种对所述有机胺富液进行解析。

22、较为优选的,所述混酸分离装置采用多效蒸发、多效精馏、高效浓缩分离技术中的一种或多种,将混酸溶液分离成40%~85%的硫酸溶液和6%~35%的氟酸气体或溶液。

23、较为优选的,所述氟酸分离部中用于对所述氟化氢及四氟化硅混合溶液进行精馏分离的氟化氢精馏塔采用热耦合精馏技术、变压精馏技术、多效精馏技术中的一种或几种。

24、本发明还提供一种利用含氟废气生产无水氟化氢的方法,包括以下步骤:

25、对含氟尾气进行吸收,形成混酸和待净化尾气;

26、对待净化尾气中的so2进行吸收和解析,输出净化尾气及so2气体;

27、根据so2气体制得指定浓度的硫酸;

28、对所述混酸进行分离,得到氟酸气体以及一定浓度范围的硫酸;

29、利用所述指定浓度的硫酸对所述氟酸气体进行干燥,并对干燥得到的氟化氢及四氟化硅进行分离,得到无水氟化氢。

30、本发明的有益效果为:

31、1、本方法利用含氟废气资源,经过吸收、净化、干燥、精馏等工艺制备无水氟化氢,该方法根据含氟废气中酸的种类及性质,采用多效吸收的工艺将尾气净化,达到排放标准,避免了二次污染。混酸溶液在混酸分离装置中进行精馏,实现氟酸与硫酸进行分离,氟酸溶液通过so2吸收转化制成的98%硫酸干燥吸收,得到无水氟化氢和含四氟化硅的含氟混酸,混合气体通过氟酸低温精馏,得到无水氟化氢产品。本发明工艺流程简单、能耗低、产品质量可控,投资成本低。合理利用温位,充分利用能量,实现尾气净化的同时,将尾气中的废气资源化生产成为高附加值的无水氟化氢产品。

32、2、将尾气中的粉尘、酸雾、氟化氢、四氟化硅等充分吸收,实现气体净化的同时,收获了混酸产品。so2解析过程中采用双塔(双效)解析或机械蒸汽再压缩的节能技术,大大的降低装置能耗。氟酸精馏过程中采用热耦合精馏技术、多效精馏技术及变压精馏技术,得到高品质无水氟化氢同时,大大降低装置能耗。

33、3、由于精制氟化氢过程采用浓硫酸进行吸收含氟气体中的水分,有效减少了湿氟化氢存在的范围,且硫酸通过循环精馏,硫酸体系中不含氟化氢组分,大大减少了含氟化氢及硫酸的混合组分,有效的解决了因为混合组分导致的设备选材问题。



技术特征:

1.一种利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:包括尾气净化装置(1)、so2吸收及解析装置(2)、制酸装置(3)、混酸分离装置(4)和氟酸精制装置(5);

2.根据权利要求1所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:所述so2吸收及解析装置(2)包括so2吸收部(201)和so2解析部(202);

3.根据权利要求1所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:所述制酸装置(3)包括干燥部(301)、转化部(302)和吸收部(303);

4.根据权利要求1所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:所述氟酸精制装置(5)包括氟酸干燥部(501)和氟酸分离部(502);

5.根据权利要求1所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:还包括多效吸收及除雾装置(6),所述多效吸收及除雾装置(6)用于对所述净化尾气进行多效吸收及除雾,并在尾气达到排放标准后排入大气。

6.根据权利要求1所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:所述指定浓度的硫酸为98%浓度的硫酸。

7.根据权利要求2所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:所述so2解析部(202)采用单塔解析、双塔/双效解析、机械蒸汽再压缩解析中的任意一种或多种对所述有机胺富液进行解析。

8.根据权利要求1所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:所述混酸分离装置(4)采用多效蒸发、多效精馏、高效浓缩分离技术中的一种或多种,将混酸溶液分离成40%~85%的硫酸溶液和6%~35%的氟酸气体或溶液。

9.根据权利要求4所述的利用含氟废气生产无水氟化氢的系统,其特征在于:所述氟酸分离部(502)中用于对所述氟化氢及四氟化硅混合溶液进行精馏分离的氟化氢精馏塔采用热耦合精馏技术、变压精馏技术、多效精馏技术中的一种或几种。

10.一种利用含氟废气生产无水氟化氢的方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明涉及化工技术领域,具体涉及一种利用含氟废气生产无水氟化氢的系统及方法。包括尾气净化装置、SO<subgt;2</subgt;吸收及解析装置、制酸装置、混酸分离装置和氟酸精制装置;尾气净化装置用于对含氟尾气进行吸收,形成混酸和待净化尾气;SO<subgt;2</subgt;吸收及解析装置用于对待净化尾气中的SO<subgt;2</subgt;进行吸收和解析,输出净化尾气及SO<subgt;2</subgt;气体;制酸装置用于根据输入的SO<subgt;2</subgt;气体制得指定浓度的硫酸;混酸分离装置用于对混酸进行分离,得到氟酸气体以及一定浓度范围的硫酸;氟酸精制装置用于利用输入的指定浓度的硫酸对输入的氟酸气体进行干燥及分离,得到无水氟化氢。其氟化氢主含量高,设备无腐蚀,能耗低,且不会产生二次污染。

技术研发人员:童彦杰,夏吴,胡四斌,李繁荣,徐金桥,杨培发,彭国祥,徐才福,卢文新,王志刚,闵志坚,魏涛,沈志远,陈东祥,邹隐文,孙云路,华腾云,刘思浩,孔秋生,师慧灵,丁玲,熊昌茂
受保护的技术使用者:武汉天元工程有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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