一种用于湿法磷酸的氟吸收系统的制作方法

本发明涉及净化设备技术领域，尤其涉及一种用于湿法磷酸的氟吸收系统。

背景技术：

在工业中磷酸的生产有湿法磷酸及热法磷酸两种。湿法磷酸主要以强酸(主要是硫酸，少数工艺用盐酸、硝酸)和磷矿石萃取反应，经过滤后制得，热法磷酸以黄磷为原料，经氧化，水化等反应而制取，热法工艺制取的磷酸纯度较高，但能耗较大，主要是生产高附加值和高纯度要求产品的原材料，湿法磷酸有一定的杂质含量，成本相对便宜，主要用于生产磷肥等，近几年来湿法磷酸净化技术大力发展后，也取代部分热法磷酸成为中端磷产品的原材料。我公司的主要产品磷酸一铵就是用湿法磷酸为原料生产的。

我公司湿法磷酸的主要生产原料是磷矿石、硫酸，我国磷矿石资源量约168亿吨，平均伴生有2％～4％的氟资源，在萃取磷酸的过程中会有7-8％左右的氟以气体(主要以sif4、hf形式存在)形式释放出来,由于含氟气体对人体及自然环境将产生极大危害，工艺上通常配套洗涤、吸收装置，用水吸收含氟尾气生成氟硅酸加以回收，其w(h2sif6)8％-18％，该装置及进出水的组成的系统，我们称之为湿法磷酸氟吸收系统。该系统的主要作用是处理磷酸萃取反应过程中产生的氟气，使之能达标排放，同时兼顾进出水及上下游水平衡。氟吸收过程中主要的化学反应方程式为：

3sif4+(n+2)h2o→2h2sif6+sio2·nh2o↓

sio2+4hf＝sif4(气体)+2h2o

hf过量时，sio2+6hf＝h2sif6+2h2o

当萃取体系温度越高时，sif4逸出量越大，形成的硅胶沉淀物就越多。不论是含氟气体还是含氟液体均有强烈的腐蚀性，用水吸收时还会产生硅胶沉淀，这种硅胶沉淀物为凝胶状或软纤维状，在系统内产生堵塞，同时在一般情况下，从反应槽逸出的含氟气体或多或少含有反应槽的萃取泡沫和料浆夹带，主要含钙、铁、铝和其他的离子化合物，与硅胶、氟硅酸等一起沉淀，堵塞气体管道和循环液管道，使循环量减小，吸收效果下降，给生产操作带来很大困难，也造成尾气不能稳定的达标排放，需频繁停车清理，无法保证开车的连续性，最终带来较大的环保风险和降低经济效益。国家对湿法磷酸尾气中总氟允许排放标准为9mg/m³。

在原始开车时，原有的尾气洗涤装置基本都能达标排放，但由于堵塞问题，许多所配套的尾气洗涤装置在运行一段时间后，排放的尾气就不能达到国家允许的总氟排放标准。必须停车后人工清理堵塞物，才能部分恢复其洗涤效果。洗涤装置运行时间短暂，清理时间又较长，费时费力、影响开车率、降低经济效益。而不进行清理的话，尾气排放超标、现场操作环境恶劣，既违反国家规定，又影响职工的身心健康，所以对氟吸收尾气洗涤系统进行改造是迫在眉睫的。

气氟为尾气中未被洗涤、吸收的氟，是系统吸收效率的体现，尘氟为尾气中夹带出的硅胶沉淀等液滴、粉尘等，一方面是系统堵塞程度的体现另一方面是系统除沫效果的体现。故该课题研究内容分为：提高氟硅酸吸收效率和减少(或清除)系统内硅胶沉淀、减少雾滴的产生及除沫装置的改进等几个方面。氟硅酸的吸收效率受氟硅酸洗涤液浓度、温度、循环量(喷淋密度)影响，浓度越低、温度越低吸收效率越高。雾滴的产生主要和喷头的结构、原理，泵的扬程等相关。从洗涤机理来讲，如果有足够的水量，将尾气洗涤达标是不存在任何问题的，但恰恰是水平衡限制，所以必须从多角度、多手段提高洗涤效率，在有限条件下，确保尾气达标排放，同时尽可能的延长运行周期。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种用于湿法磷酸的氟吸收系统，提高了氟硅酸的吸收效率，减少了堵塞的频率，减少雾滴的产生，同时加强除雾效果。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种用于湿法磷酸的氟吸收系统，包括依次设置的文丘里洗涤装置、一级洗涤装置、管洗装置、二级洗涤装置和三级洗涤装置，

所述文丘里洗涤装置包括文丘里、文丘里循环池、文丘里洗泵和第一板框过滤机，所述文丘里包括位于上部的入口、位于下部的出口，以及位于内部的第一喷淋机构，所述文丘里的出口与所述文丘里循环池的入口相连通，所述文丘里循环池通过所述文丘里洗泵与所述第一喷淋机构相连接，所述文丘里循环池与所述第一板框过滤机相连接；

所述一级洗涤装置包括一级洗涤塔、一塔循环池、一塔洗泵和第二板框过滤机，所述一塔循环池的入口与所述文丘里循环池的出口相连通，所述一级洗涤塔包括位于上方的气相出口、位于下方的液相出口，以及内部设有的第二喷淋机构，所述一级洗涤塔的液相出口与所述一塔循环池的入口相连通，所述一塔循环池通过所述一塔洗泵与所述第二喷淋机构相连接，所述一塔循环池与所述第二板框过滤机相连接；

所述管洗装置包括管洗塔、管洗循环槽和管洗泵，所述管洗塔包括位于上方的气相入口，位于下方的液相出口，以及内部设有的第三喷淋机构，所述管洗塔的气相入口与所述一级洗涤塔的气相出口相连通，所述管洗塔的液相出口与所述管洗循环槽的入口相连通，所述管洗循环槽通过所述管洗泵与所述第三喷淋机构相连接；

所述二级洗涤装置包括二级洗涤塔、二塔循环池、二塔洗泵和传送泵，所述二级洗涤塔包括位于位于上方的气相出口、位于下方的液相出口，位于中部的入口，以及位于内部的第四喷淋机构，所述二级洗涤塔的入口通过所述传送泵与所述管洗循环槽相连通，所述二级洗涤塔的液相出口与所述二塔循环池的入口相连通，所述二塔循环池通过所述二塔洗泵与所述第四喷淋机构相连接；

所述三级洗涤装置包括三级洗涤塔、三塔洗泵和磷酸过滤机，所述三级洗涤塔包括位于上方的气相排出口、位于下方的液相出口，位于上方的中水补入口，以及位于内部的小循环槽、第五喷淋机构，所述三级洗涤塔位于所述二级洗涤塔的上方，且所述三级洗涤塔的液相出口与所述二级洗涤塔上方相连通，所述第五喷淋机构通过所述三塔洗泵与所述二塔循环池相连接，所述磷酸过滤机通过所述三塔洗泵与所述二塔循环池相连接。

进一步地，所述文丘里洗涤装置还包括成品氟水槽，所述文丘里循环池与所述成品氟水槽相连通；所述一级洗涤装置还包括补水槽，所述补水槽与所述一塔循环池相连通。

进一步地，所述管洗装置还包括污水池，所述污水池的出口与所述管洗塔入口相连通，所述污水池的入口与所述管洗循环槽的出口相连通。

进一步地，所述第三喷淋机构包括第三喷管和第三涡流喷头，所述第三喷管为多层，多层所述第三喷管均设有均匀分布的所述第三涡流喷头，位于最上层的所述第三涡流喷头与所述污水池的出口相连通。

进一步地，所述第一喷淋机构包括第一喷管和第一螺旋喷头，所述第一喷管与第一螺旋喷头相连通，且所述第一螺旋喷头的喷洒方向竖直向下。

进一步地，所述第二喷淋机构包括相连通的第二喷管和第二涡流喷头。

进一步地，所述第四喷淋机构包括相连通的第四喷管和第四涡流喷头。

进一步地，所述第五喷淋机构包括相连通的第五喷管和第五涡流喷头。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种用于湿法磷酸的氟吸收系统，含氟废气依次经过文丘里洗涤装置、一级洗涤装置、管洗装置、二级洗涤装置和三级洗涤装置的多级洗涤，且每级洗涤装置均设有循环池，文丘里循环池、一洗塔循环池中循环液不停抽出进第一板框过滤机和第二板框过滤机，移出氟吸收系统中硅胶沉淀，减少堵塞的频率；

中水从三级洗涤塔补入，循环的洗涤液一部分进入其内部的小循环槽，通过其配置的三塔洗泵进行循环喷淋洗涤，另一部分洗涤液直接流入二级洗涤塔。二级洗涤塔内循环的洗涤液同样由二塔洗泵进行循环喷淋洗涤，最后洗涤液再去过滤机三洗；原先全磷酸系统补中水是各补各的水，现在改变思路，对各用水设备、工艺摸底后，将所有水先补给氟吸收，“过一道”之后，再补入过滤机三洗等。变相加大了氟吸收的补水量，但未增加磷酸系统的总补水量，也不影响水平衡，因水量大，洗涤后氟含量不高(0.005～0.05％)，对用水设备影响也不大。此项降低了尾气温度及循环液浓度，由于氟硅酸的吸收效率受氟硅酸洗涤液浓度、温度、循环量(喷淋密度)、汽液接触时间等影响，因此提高了氟硅酸的吸收效率；

为增加洗涤水量，逐级降低尾气中含氟量，同时洗涤后的水又要找到合适的出路，本申请人经过大量的创新性探索对水平衡中进行了一定的调整，才达到水不外排、气不超标的平衡点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种用于湿法磷酸的氟吸收系统的结构示意图；

1、文丘里洗涤装置；11、文丘里；111、第一喷淋机构；12、文丘里循环池；13、文丘里洗泵；14、第一板框过滤机；15、成品氟水槽；2、一级洗涤装置；21、一级洗涤塔；211、第二喷淋机构；22、一塔循环池；23、一塔洗泵；24、第二板框过滤机；25、补水槽；3、管洗装置；31、管洗塔；311、第三喷淋机构；32、管洗循环槽；33、管洗泵；34、污水池；4、二级洗涤装置；41、二级洗涤塔；411、第四喷淋机构；42、二塔循环池；43、二塔洗泵；44、传送泵；5、三级洗涤装置；51、三级洗涤塔；511、第五喷淋机构；52、三塔洗泵；53、磷酸过滤机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于湿法磷酸的氟吸收系统，包括依次设置的文丘里洗涤装置1、一级洗涤装置2、管洗装置3、二级洗涤装置4和三级洗涤装置5，

所述文丘里洗涤装置1包括文丘里11、文丘里循环池12、文丘里洗泵13和第一板框过滤机14，所述文丘里11包括位于上部的入口、位于下部的出口，以及位于内部的第一喷淋机构111，所述文丘里11的出口与所述文丘里循环池12的入口相连通，所述文丘里循环池12通过所述文丘里洗泵13与所述第一喷淋机构111相连接，所述文丘里循环池12与所述第一板框过滤机14相连接；

所述一级洗涤装置2包括一级洗涤塔21、一塔循环池22、一塔洗泵23和第二板框过滤机24，所述一塔循环池22的入口与所述文丘里循环池12的出口相连通，所述一级洗涤塔21包括位于上方的气相出口(图中未标号)、位于下方的液相出口(图中未标号)，以及内部设有的第二喷淋机构211，所述一级洗涤塔21的液相出口与所述一塔循环池22的入口相连通，所述一塔循环池22通过所述一塔洗泵23与所述第二喷淋机构211相连接，所述一塔循环池22与所述第二板框过滤机24相连接；

所述管洗装置3包括管洗塔31、管洗循环槽32和管洗泵33，所述管洗塔31包括位于上方的气相入口(图中未标号)，位于下方的液相出口(图中未标号)，以及内部设有的第三喷淋机构311，所述管洗塔31的气相入口与所述一级洗涤塔21的气相出口相连通，所述管洗塔31的液相出口与所述管洗循环槽32的入口相连通，所述管洗循环槽32通过所述管洗泵33与所述第三喷淋机构311相连接；

所述二级洗涤装置4包括二级洗涤塔41、二塔循环池42、二塔洗泵43和传送泵44，所述二级洗涤塔41包括位于位于上方的气相出口(图中未标号)、位于下方的液相出口(图中未标号)，以及位于内部的第四喷淋机构411，所述二级洗涤塔41的入口通过所述传送泵44与所述管洗循环槽32相连通，所述二级洗涤塔41的液相出口与所述二塔循环池42的入口相连通，所述二塔循环池42通过所述二塔洗泵43与所述第四喷淋机构411相连接；

所述三级洗涤装置5包括三级洗涤塔51、三塔洗泵52和磷酸过滤机53，所述三级洗涤塔51包括位于上方的气相排出口(图中未标号)、位于下方的液相出口(图中未标号)，位于上方的中水补入口512，以及位于内部的小循环槽(图中未示)、第五喷淋机构511，所述三级洗涤塔51位于所述二级洗涤塔41的上方，且所述三级洗涤塔的液相出口与所述二级洗涤塔上方相连通，所述第五喷淋机构511通过所述三塔洗泵52与所述二塔循环池42相连接，所述磷酸过滤机53通过所述三塔洗泵52与所述二塔循环池42相连接。

本发明实施例提供一种用于湿法磷酸的氟吸收系统的气相流程和中水流程如下：

气相流程：含氟尾气——文丘里11——一级洗涤塔21——管洗塔31——二级洗涤塔41——三级洗涤塔51——三级洗涤塔上的气相出口(烟囱)排空。

中水流程：中水——三级洗涤塔51(循环)——二级洗涤塔41(循环)——磷酸过滤机53做三洗水。

本发明提供的一种用于湿法磷酸的氟吸收系统，含氟废气依次经过文丘里洗涤装置、一级洗涤装置、管洗装置、二级洗涤装置和三级洗涤装置的多级洗涤，且每级洗涤装置均设有循环池，文丘里循环池、一洗塔循环池中循环液不停抽出进第一板框过滤机和第二板框过滤机，移出氟吸收系统中硅胶沉淀，减少堵塞的频率；

中水从三级洗涤塔补入，循环的洗涤液一部分进入其内部的小循环槽，通过其配置的三塔洗泵进行循环喷淋洗涤，另一部分洗涤液直接流入二级洗涤塔。二级洗涤塔内循环的洗涤液同样由二塔洗泵进行循环喷淋洗涤，最后洗涤液再去过滤机三洗；原先全磷酸系统补中水是各补各的水，现在改变思路，对各用水设备、工艺摸底后，将所有水先补给氟吸收，“过一道”之后，再补入过滤机三洗等。变相加大了氟吸收的补水量，但未增加磷酸系统的总补水量，也不影响水平衡，因水量大，洗涤后氟含量不高(0.005～0.05％)，对用水设备影响也不大。此项也降低了尾气温度及循环液浓度，由于氟硅酸的吸收效率受氟硅酸洗涤液浓度、温度、循环量(喷淋密度)、汽液接触时间等影响，因此提高了氟硅酸的吸收效率。

优选地，如图1所示，所述文丘里洗涤装置1还包括成品氟水槽15，所述文丘里循环池12与所述成品氟水槽15相连通；所述一级洗涤装置2还包括补水槽25，所述补水槽25与所述一塔循环池22相连通。

自来水流程：(为提高氟水品质用自来水，也可使用深井水或中水)补水槽25——一塔循环池22——第二板框过滤机24——一级洗涤塔21(循环)——文丘里循环池12——第一板框过滤机14——文丘里11(循环)——成品氟水槽15——外卖

优选地，如图1所示，所述管洗装置3还包括污水池34，所述污水池34的出口与所述管洗塔33入口相连通，所述污水池34的入口与所述管洗循环槽32的出口相连通。所述第三喷淋机构311包括第三喷管和第三涡流喷头，所述第三喷管为多层，多层所述第三喷管均设有均匀分布的所述第三涡流喷头，位于最上层的所述第三涡流喷头与所述污水池34的出口相连通。具体地：

所述第三涡流喷头为四层涡流喷头，下三层喷头用一台泵供洗涤水循环，上一层喷头由外接的污水池泵供水，管洗下方管洗循环槽32由污水池34不断补水且不断溢流经地沟回污水池。污水池34主要接受的是公司内其它生产线的污水、废水，去向为磷酸生产系统冲布水等，洗涤系统中引入此水并快速排出，主要是降低尾气温度，降低循环液浓度。由于氟硅酸的吸收效率受氟硅酸洗涤液浓度、温度、循环量(喷淋密度)、汽液接触时间等影响，因此此项进一步提高了氟硅酸的吸收效率。

优选地，所述第一喷淋机构111包括第一喷管和第一螺旋喷头，所述第一喷管与第一螺旋喷头相连通，且所述第一螺旋喷头的喷洒方向竖直向下。所述第二喷淋机构包括相连通的第二喷管和第二涡流喷头。所述第四喷淋机构包括相连通的第四喷管和第四涡流喷头。所述第五喷淋机构包括相连通的第五喷管和第五涡流喷头。

文丘里的第一喷淋机构111使用螺旋喷头，其余各塔的第二喷淋机构、第三喷淋机构、第四喷淋机构、第五喷淋机构均为涡流喷头；螺旋喷头产生3～5道水雾状的封锁线，涡流喷头产生的是一层实心圆锥状水滴封锁线，更换喷头的原因是减少水雾的产生，系统中水雾的去除难度远远大于水滴的去除难度，水雾的优点在于更好更容易的与气体接触，接触面积大，吸收效果好，但易被气流带走，对颗粒物的捕捉也不如水滴。而文丘里喷头使用螺旋喷头的原因是它处于吸收系统最前端，需要尽可能的吸收下尾气中的氟，同时后面有4级洗涤，三级除沫，也尽量减少了水雾的带出。

所述第三喷淋机构、第四喷淋机构、第五喷淋机构均只采用一个涡流喷头，其原因在于：原来通常设置两层各三个喷头，想通过数量覆盖面积，达到塔内无死角全覆盖，但实际效果中，现有的一台120m³/h的泵不足以带一台塔内的6个喷头，洗涤水喷不开，反而增加了气体短路的地方，使部分气体未经洗涤。现一台塔一个喷头，每个喷头配一台泵，以确保洗涤的效果。通过塔高度及喷头角度的计算，选择120°喷头。

优选地，使用时要注意泵扬程，高扬程泵易将水打成水雾状，故所述文丘里洗泵13、一塔洗泵23、管洗泵33、二塔洗泵43、三塔洗泵52等要匹配合适扬程的泵，并在泵出口安装临时压力检测(长期装上面担心堵塞后不准)，定期进行测定，压力保持在0.2～0.25mpa。

本发明实施例提供一种用于湿法磷酸的氟吸收系统，三级塔氟硅酸浓度降至0.05％以下，二级塔氟硅酸浓度在2％以下，有利于吸收效率的提升。在水路调整后，洗涤液温度、浓度的下降效果明显。一方面排出气体温度由55～60℃下降到40℃以下。原来气体中的水蒸汽大量冷凝下来，烟囱带水现象消除，烟囱气量从外观上减少近2/3。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。