PL103217B1 - Sposob oczyszczania gazow odlotowych z hf i sif dol 4 oraz utylizacji roztworow posorpcyjnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów odlotowych z UF i SiF4 oraz utylizacji roztworów posorpcyjnych majacy zastosowanie zwlaszcza w przemysle szklarskim i emalierskim.

Znany z opisu patentowego RFN nr 1^4499 sposób oczyszczaniu gazów odlotowych powstajacych przy produkcji aluminium polega na stosowaniu tlenku glinu impregnowanego NaOH? NOH, NaF, KF lub miesza¬ ninami tych zwiazków, przy czym tlenek glinu umieszcza sie w formie zloza na tasmociagu. Zuzyte zloze wyko¬ rzystuje sie jako surowiec do produkcji glinu. Niedogodnoscia tego sposobu jest koniecznosc ciaglego uzupelnia¬ nia zloza oraz potrzeba ciaglego przemywania tasmociagu W celu usuniecia zbierajacego sie pylu w jego dolnej czesci. Sposób wykorzystania roztworu popluczne^o jest klopotliwy i wymaga stosowania dodatkowych urzadzen.

Innym rozwiazaniem znanym z opisu patentowego USA nr 3245750 jest sposób oczyszczania gazów, powstajacych przy produkcji superfosfatu lub kwasu fosforowego, z UF i SiF4 polegajacy na odpylaniu gazów w cylindrycznych filtrach workowych, a nastepnie mieszaniu gazów z gazowym amoniakiem w cyklonach, w wy¬ niku czego wytraca sie drobnokrystaliczny osad. Niedogodnoscia tego sposobu jest zalepianie sie filtrów worko¬ wych powstajacych z SiF4 krzemionka. Ponadto powyzsze sposoby nie moga byc stosowane do oczyszczania gazów o wysokiej temperaturze.

Znany jest równiez z opisu patentowego RFN nr 1964746 sposób oczyszczania gazów odlotowych powsta¬ jacych przy produkcji glinu polegajacy na absorpcji HF w dwóch wiezach zraszanych roztworem kwasu fluoro¬ wodorowego i fluorku sodu, przy czym stezenie kwasu w pierwszej wiezy nie moze przekroczyc 2,9% a w drugiej 0,5%, co jest duza niedogodnoscia tego sposobu.

Stosujp sie równiez sorpcje zwiazków fluoru w wiezach zraszanych woda w wyniku czego powstaje slaby kwas fluorowodorowy, który odprowadza sie do zbiornika scieków przemyslowych, co powoduje wtórne zanie¬ czyszczenie srodowiska zwiazkami fluoru.» Innym znanym rozwiazaniem jest sposób.absorpcji zwiazków fluoru w wodzie, opisany przez A. Kohla w podreczniku „Oczyszczanie gazu". Powstaly roztwór kwasny po neutralizacji kamieniem wapiennym odprowa¬ dza sie do kanalów sciekowych lub poddaje filtracji. Prowadzono próby wydzielania fluoru z roztworu w postaci kriolitu, co jest uzasadnione w przypadku oczyszczania gazów odlotowych powstajacych w procesach przerobu rud fosforowych. Absorpcja HF i SiF4 w wodzie prowadzi do uzyskania kwasu fluorowodorowego i fluorokrze¬ mowego, czyli roztworów kwasnych, które z uwagi na koniecznosc stosowania bardzo znacznego nadmiaru wody osiagaja w efekcie kcfncowym niewielkie stezenia (np. roztwór HF okolo 1%). W miare wzrostu stezenia roztwo¬ rów kwasnych obniza sie sprawnosc procesu absorpcji gazowych zwiazków fluoru. Gazy odlotowe zawierajace zwiazki fluoru z reguly sa zanieczyszczane równiez dwutlenkiem siarki i pylem stanowiacym czesc mieszaniny surowców podawanych do procesu produkcyjnego. Absorpcja HF i SiF4 w roztworach kwasnych jest do pewnego stopnia absorpcja selektywna, albowiem absorpcja S02 w tych warunkach zachodzi w bardzo malym stopniu.

Prowadzenie absorpcji HF i SiF4 w wodzie prowadzace do uzyskania kwasu fluorowodorowego i fluoro¬ krzemowego, a wiec roztworów o wlasnosciach silnie korodujacych zmusza do doboru odpowiednich materialów konstrukcyjnych przy budowie instalacji i urzadzen wspólpracujacych (stopy stali odporne na korozje, tworzywa organiczne, materialy ceramiczne). Fakt ten znacznie podraza koszty inwestycyjne instalacji i wplywa ujemnie na niezawodnosc i bezawaryjnosc urzadzen.

Przedstawiony przez Kohla sposób oczyszczania gazów odlotowych z HF i SiF4 wymaga budowy wiez natryskowych o znacznych rozmiarach i daje w efekcie mniejszy stopien schladzania gazów, absorpcji gazowych zwiazków fluoru i odpylania. Wymaga znacznie wiekszych ilosci wody swiezej, a takze wapna do procesu neutra¬ lizacji roztworu posorpcyjnego. Nie wykorzystuje ciepla zawartego w gazach odlotowych.

Sposób oczyszczania gazów odlotowych, wedlug wynalazku, polega na tym, ze gazy odlotowe zawierajace zwiazki fluoru oraz pyly wprowadza sie do komory suszarniczej, gdzie suszy sie osady posorpcyjne, powstajace w wyniku reakq"i zachodzacej miedzy roztworem posorpcyjnym (NaF) i mlekiem wapiennym (CaOH2) wedlug reakcji: 2Na+Ca(OH)2 =CaF2 +2NaOH. W wyniku reakcji powstaje fluorek wapnia w postaci osadu. W komorze suszarniczej temperatura gazów obniza sie o okolo 100°C. Nastepnie gazy wprowadza sie do komory schladza¬ nia, w której zrasza sie je 4% roztworem Na2C03, w wyniku czego obniza sie temperatura gazów do okolo 50°C, nastepuje odpylenie gazu oraz wstepna sorpcja zwiazków fluoru, a ponadto wydziela sie krzemionka (Si02). Z kolei gazy przepuszcza sie przez kolumne z wypelnieniem, gdzie nastepuje prawie calkowite usuniecie zwiazków fluoru i szczatkowych ilosci pylu. Nastepnie gazy przepuszcza sie przez odkraplacz i suszarke do wyrzutni kominowej.

Zasadnicza korzyscia techniczna wynikajaca ze stosowania sposobu wedlug wynalazku jest dokladne oczyszczenie gazów odlotowych ze zwiazków fluoru i pylów a ponadto uzyskanie, w wyniku przedstawionej reakcji, fluorytu CaF2, który jest cennym surowcem.

Sposób wedlug wynalazku jest objasniony w przykladzie oczyszczania gazów emitowanych w hucie szkla przy uzyciu aparatury przedstawionej schematycznie na rysunku.

Przyklad. 7000 Nm3/h gazów odlotowych o temperaturze 573K zawierajacych gazowe zwiazki HF i SiF4 w ilosci 0,7 g/Nm3 oraz pyly w ilosci 0,8 g/Nm3 prowadzi sie z wanny 1, bedacej zródlem emisji, prze¬ wodem 2 przez czopuch 3 i wyprowadzajaca komore 4 do suszarki 5, gdzie oddaja swoja energie cieplna na suszenie osadów. W wyniku tej operacji temperatura gazu spada do 473K.

Komora suszarnicza ma trzy czesci przeplywowe. Dolna czesc komory przeznaczona jest do przeplywu gazu surowego w kierunku instalacji oczyszczajacej, srodkowa sluzy do kontaktowania sie fazy gazowej z su¬ szonym osadem, a w górnej czesci podgrzewa sie przeponowo gazy oczyszczone. Czesciowo ochlodzone gazy kieruje sie do komory schladzania 6, gdzie na skutek kontaktu z faza ciekla nastepuje odpylenie gazu do 99% oraz wstepna sorpcja zwiazków fluoru. Jako faze ciekla stosuje sie 4% roztwór Na2C03. W wyniku zraszania zachodza nastepujace reakcje: 2HF + Na2C03 •+ 2NaF + C02 + H20 SiF4 + 2Na2C03 -+ 4NaF + 2C02 + Si02 Po schlodzeniu gazów do temperatury 328K, odpyleniu, nawilzeniu i wstepnej sorpcji zwiazków fluoru rzedu 70%, gazy przepuszcza sie przeciwpradowo przez kolumne 7 z wypelnieniem nieaktywnym i plycinowy odkraplacz 8 do komory 9 kondycjonowania gazów. Z kolei gaz za pomoca wentylatora 10 kierowany jest do komina 11. W dolnej czesci uizadzenia zamontowana jest pompa 12 polaczona ze zbiornikiem 13, do którego splywa, z komory schladzania 6 zanieczyszczona, goraca ciecz. Zbiornik 13 polaczony jest ze zbiornikiem 14 chlodni wentylatorowej 19 wyposazonej w pompy 15 i 16. Roztwór sody przygotowuje sie okresowo w mieszal¬ niku 17, skad podawany jest do zbiornika cieczy pod chlodnia 19. Zbiornik 14 polaczony jest równiez przewo¬ dem 18 z odkraplaczem plycinowym 6. Zastosowana aparatura wyposazona jest w przeplywomierz 20 cieczy sorbujacej, przeplywomierz 21 cieczy schladzajacej i przeplywomierz 22 gazów odlotowych. W ukladzie za¬ montowany jest ponadto mieszalnik 23 i reaktor 24 odbierajacy okresowo szlam ze zbiornika 13 i osad CaF2.103 217 3 Powstajacy w wyniku procesu absorpcji roztwór posorpcyjny, zawierajacy czastki stale pochodzace z ze¬ stawu szklarskiego (surowce porwane z wanny produkcyjnej) grawitacyjnie splywa do osadnika 13, w którym nastepuje sedymentacja tychze czastek stalych. Pozbawiony zanieczyszczen stalych roztwór podawany jest w celu schlodzenia do chlodni wentylatorowej 19. Okresowo czesc tego roztworu podawana jest do mieszal¬ nika 23, w którym przygotowuje sie 4% roztwór weglanu sodu, przez dozowanie w odpowiedniej ilosci weglanu sodu w postaci sproszkowanej. Przygotowany roztwór weglanu sodu w celu wzbogacenia roztworu absorpcyj¬ nego wprowadza sie do zbiornika 14 pod chlodnia wentylatorowa. Roztworem absorpcyjnym moze byc równiez 4% roztwór NaOH, który mozna przygotowywac w zbiorniku 17. Okresowo, kiedy pH roztworu krazacego w ukladach absorpcyjnych osiaga wartosc bliska 7, przetlacza sie go do reaktora 24, w którym w wyniku reakcji z Ca(OH)2 powstaje fluorek wapnia i wodorotlenek sodu zawracany do ukladów absorpcyjnych. Po opróznieniu reaktora 24 z roztworu zneutralizowanego CaF2 w postaci szlamu podaje sie do suszenia w suszarce 5.

Wydajnosc procesu prowadzonego sposobem wedlug wynalazku jest o wiele wyzsza niz wydajnosc znanych sposobów. Sprawnosc absorpcji fluoru wynosi 98,8%, sprawnosc odpylania 99%, schlodzenie gazu o 258K.

Ponadto opory przeplywu gazu wynosza 4kN/m2, zuzycie wody swiezej 18dm3/1000 Nm3 gazu, zas energii elektrycznej 8,6 kWh/1000 Nm3 gazu, W znanych sposobach sprawnosc absorpcji fluoru wynosi okolo 95%, sprawnosc odpylania rzedu 90% a stopien schlodzenia gazu okolo 240K.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania gazów odlotowych z HF i SiF4 oraz utylizacji roztworów posorpcyjnych polegajacy na absorpcji zwiazków fluoru roztworem Na2C03 i przepuszczaniu oczyszczanych gazów przez komore schla¬ dzania i kolumne absorpcyjna, znamienny tym, ze gorace gazy odlotowe zawierajace zwiazki fluoru oraz pyly wprowadza sie do suszarniczej komory, gdzie suszy sie osady posorpcyjne powstajace w wyniku reakcji zachodzacej miedzy roztworem NaF i Ca(OH)2 i obniza sie temperature gazów o okolo 100°C, po czym gazy wprowadza sie do komory schladzania, gdzie zrasza sie je roztworem Na2C03, w wyniku czego obniza sie temperatura gazów do okolo 50°C, nastepuje odpylenie gazu, wstepna sorpcja zwiazków fluoru i wydzielenie sie krzemionki (SiO)2, po czym przepuszcza sie je przez kolumne absorpcyjna z wypelnieniem nieaktywnym celem doczyszczenia z nieznacznych ilosci gazów zwiazków fluoru i sladowych ilosci pylu, a nastepnie przez odkraplacz i suszarke do wyrzutni kominowej.