本发明属于天然二氧化铀氢氟化生成四氟化铀工艺尾气处理技术领域，具体涉及一种氢氟化工艺尾气处理方法。
背景技术：
在天然四氟化铀生产过程中，工艺尾气对人身安全及周围环境有较大危害。四氟化铀生产中处理氢氟化工艺尾气，尤其是处理尾气中hf是一项重要技术。
目前，国外氢氟化工艺尾气的处理方法主要有两类：一是直接用碱液中和氟化氢，多用碱液koh、naoh溶液，也可以采用氨水、石灰乳等。二是回收氟化氢以制成不同浓度的氢氟酸加以利用。中和法主要用于hf浓度较低的工艺尾气处理，多数在淋洗塔中进行碱液循环泵由淋洗塔顶部进入，与由塔底进入的尾气完成中和反应。当[f-]达到一定浓度后，输送至其它工序，回收其中naf，nh4f、kf等元素。回收法主要采用利用水作为喷淋液，多数氟化氢、水蒸汽经淋洗、冷却后进入到淋洗液中，当淋洗液酸度达到一定值后，进行蒸馏处理；或者将酸液输送至石灰池中和处理。然而，根据hf-h2o体系沸点与组成的关系，最高恒沸点温度为112℃，对应的气相氟化氢含量约为38％，故只经过蒸馏方法无法制取高浓度的氢氟酸。而利用复盐法(利用naf、kf等可与氟化氢形成nahf2、khf2、khf3，然后在一定条件下分解复盐，回收hf)回收、制备高浓度氢氟酸的方法在世界范围内没用工程化应用的先例。
以上两种方法均存在不同程度的缺陷。中和法若采用碱液作淋洗液会产生大量淋洗液需要有后续工序进行处理，才能够回收部分有用物质，但处理过程工艺技术复杂，操作繁复。回收法制取的氢氟酸浓度仅能达到38％，并需要建设一条蒸馏生产线，操作过程较为复杂；若不进行蒸馏而进行中和处理则产生大量废液，酸液输送至石灰池中和处理后，处理效率较低，据调研采用该法无法将酸液完全处理，从而对石灰池环境、土壤、地下水等造成污染。并且，低浓度氢氟酸具有极强的腐蚀性，在有氧气存在时，氢氟酸腐蚀性能极强，对设备结构材料和管道、阀门要求很高。
最理想的方法是法国“l.c”炉氢氟化尾气处理处理技术，不经过处理的工艺尾气直接采用“l.c”炉循环利用，具体为：在还原段与氢氟化段之间增设了uo2冷却段和过量hf吸收段，将从还原段下移的高温uo2冷却至200℃，使之与从垂直氢氟化反应区排除的过量hf气体反应，转化为uf4。根据资料显示，利用该方法可使自身尾气中hf含量降至0。然而该方法需要较为严格的控制条件，包括较大的hf浓度等。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种安全高效的氢氟化工艺尾气处理方法，能够完全处理系统尾气，对环境影响忽略不计。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种氢氟化工艺尾气处理方法，包括如下步骤：
步骤一：通冷却水对冷凝器内降温，降温过程中，控制冷却水进口温度为10-25℃，出口温度为25-45℃，降温时间为30min；降温后将冷凝器切入生产系统，对氢氟化工艺尾气进行冷凝；
步骤二：对冷凝器液体每小时取样一次，分析冷凝液中氟化氢含量，直至保持在5％-15％之间；
步骤三：若冷却水出口温度低于35℃，说明冷却水流量控制合适；若冷却水出口温度大于35℃，温度每增加5℃，调节冷却水流量增加5m3/h，温度上升不足5℃时按5℃处理；
步骤四：开启冷凝器上方的暂存罐进出口阀门，接收氢氟酸；
步骤五：对不凝性气体酸度进行分析，其值应小于2％；若高于2％，则根据反馈结果调节冷凝器温度，酸度高于控制值1％，酸度高于控制值不足1％时按1％处理，冷却水流量相应增加2m3/h；
步骤六：时刻观察工艺尾气流量变化，若尾气流量变化大于5％，则冷却水流量增加1m3/h；不足5％时不调整；
步骤七：监测暂存罐氢氟酸液位变化，达到容积70％时，启动屏蔽泵将氢氟酸泵入氢氟酸储罐，进行回收处理。
所述的冷凝器选用石墨作为内衬材料，表面采用碳钢。
所述的冷凝器冷却剂采用生产上水，生产上水温度为15℃。
所述的冷凝器长径比在(5～8):1范围内，冷凝器吸收反应器内径为530mm，长度为2860mm。
所述的冷凝器换热面积为30m2。
本发明所取得的有益效果为：
本发明实现了氢氟化工艺尾气的完全处理。冷凝的氢氟酸酸度较低约10％-30％，可作为副产品处理；也可通过蒸馏等方法重新利用；或利用中和法对其进行彻底处理。本发明具有设备结构简单、操作方便快捷、控制条件易于实现、安全系数较高、经济性好，同时hf回收处理等优点。具体如下：
(1)系统结构简单。该取样系统主要包括冷凝器、hf储罐、屏蔽泵及相应管道、阀门等。(2)操作方便快捷。在生产条件下，只需通过控制冷却水控制阀门的开启/关闭状态，即可完成对氟化氢工艺尾气的处理。(3)控制条件易于实现。处理过程中无需复杂的控制系统，其中温度控制，可通过调节冷却水流量进行；压力为常压或微负压，冷凝液单位时间内流量有限，故冷凝器内压力可视为常压。(4)安全系数较高。尾气处理过程，对工艺控制条件无严格要求，流程简单，基本不涉及认为操作。绝大部分损耗来自于氢氟酸的强氧化性，但在选材时采用了石墨、衬胶、衬氟等材质，具有较强耐腐蚀性。(5)经济性好。该系统中仅需冷却水进行降温(冷却水可循环使用)，无需其它原材料(不凝性气体依托排风净化工序处理)。所得氢氟酸可作为附属产物出售，也可与生石灰反应中和处理，彻底处理。(6)工艺尾气处理完全。在此过程中除产生氢氟酸外，无其它需处理物质产出。不凝性气体依托排风净化工序处理，不凝性气体中绝大多数为氮气、空气，只含有微量hf，可利用酸雾淋洗塔处理。
附图说明
图1为氢氟化尾气处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述氢氟化工艺尾气处理方法包括如下步骤：
步骤一：通冷却水对冷凝器内降温，降温过程中，控制冷却水进口温度为10-25℃，出口温度为25-45℃，降温时间为30min；降温后将冷凝器切入生产系统，对氢氟化工艺尾气进行冷凝；
步骤二：对冷凝器液体每小时取样一次，分析冷凝液中氟化氢含量，应在5％-15％之间，若超过限值，则需要进行相应的系统调整；
步骤三：若冷却水出口温度低于35℃，说明冷却水流量控制合适；若冷却水出口温度大于35℃，温度每增加5℃，调节冷却水流量增加5m3/h，温度上升不足5℃，按5℃处理；
步骤四：开启冷凝器上方的暂存罐进出口阀门，接收氢氟酸；
步骤五：通知排风岗位对不凝性气体酸度进行分析，其值应小于2％，若高于2％，则根据反馈结果调节冷凝器温度，酸度高于控制值1％，酸度高于控制值不足1％，按1％处理，冷却水流量相应增加2m3/h；
步骤六：时刻观察工艺尾气流量变化，若尾气流量变化大于5％，则冷却水流量应增加1m3/h，以调整冷凝器温度；不足5％时可不调整；
步骤七：监测暂存罐氢氟酸液位变化，达到容积70％时，启动屏蔽泵将氢氟酸泵入氢氟酸储罐，进行回收处理。
冷凝器选用石墨作为内衬材料，设备表面采用碳钢。计算得出需要换热面积约为24m2，考虑到生产过程的不确定性设计换热面积为30m2。长径比确定在(5～8):1范围内。冷凝器冷却剂采用生产上水，考虑生产上水温度为15℃，工艺尾气温度为160℃，每小时流量为3m3，换热面积30m2，结合设备设计处理能力及尾气密度，最终确定冷凝器吸收反应器内径为530mm，长度为2860mm。冷凝器冷却水与尾气采用逆流接触，为保证冷凝效率，冷凝水出口温度不能高于50℃，通过水的比热及尾气中各组分的比热进行分析，计算得出，冷凝水的流量为3m3/h。
氢氟化工艺尾气中含有h2o、hf、n2、o2、nh4f、及微量金属铀等。其中金属含量甚微，可忽略不计。hf含量约为5％—15％，其常温常压下hf沸点约为19.5℃，易溶于水，与水任意比互溶。尾气中水份约占60％，其沸点常温常压100℃，低于100℃开始冷凝，温度越低越利于水份冷凝。nh4f常温常压下为白色固体，沸点98℃，易溶于水，且在进入尾气管道前已经过处理，尾气中含量较少。其它气体无害，无需处理。对氢氟化工艺尾气的处理过程主要采用冷凝再回收方式进行。氢氟化生产系统工艺尾气，经衬胶管道(经沉降系统除去大部分nh4f)送入冷凝器冷凝成为水进而吸收hf生产氢氟酸，氢氟酸靠重力自流入hf储罐，不凝性气体则通过储罐上方管道送入排风净化系统与厂房内气体一同进行处理。