高浓度HCl废气的治理

高浓度HCl废气的治理李锦【摘要】本文着重介绍某钛业生产过程中产生废气的治理工艺.采用四级水洗+两级碱洗工艺，有效地去除了废气中高浓度的HCl和Cl2,同时回收副产品30%的盐酸,产生了一定的经济效益，效果显著.经过3年多的稳定运行，该工艺至今运转良好，实践证明可作为同行业废气治理的推荐工艺.【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷)，期】2014(000)004【总页数】3页(P103-105)【关键词】废气治理;钛业；HCl废气,Cl2废气;回收;节能设计【作者】李锦【作者单位】上海达源环境科技有限公司上海200092【正文语种】中文目前，工业生产造成的环境污染日益严重，有色金属工业是全国污染物排放的大户，镁、钛工业又是有色金属工业中的污染物排放大户之一，要控制镁、钛工业的污染物排放，并保持镁、钛工业的快速发展，将镁、钛工业生产过程中产生的部分污染物有效的回收利用，值得环保行业认真探讨和研究。下面介绍某制钛公司在生产海绵钛过程中对所产生的废气进行治理并回收利用的工艺系统。1废气来源及含量生产海绵钛的国家现有日本、美国、俄罗斯、哈萨克斯坦、乌克兰和中国，均采用镁热还原法。钛铁精矿与石油焦按比例配料，经高钛渣电弧炉冶炼后得到富含二氧化钛的高钛渣，高钛渣经磁选、球磨后送入氯化炉进行氯化；经收尘、冷凝得到粗四氯化钛液体，再将其进行除钒脱硅及去掉其他杂质，得到精四氯化钛液体；将所得的精四氯化钛经金属镁还原得到的金属钛，即为海绵钛坨。海绵钛生产过程中产生的废气主要为氯化炉产生的氯化废气，本文介绍治理的废气的组分及数量如下：1.1来源及规模废气的来源，主要为两台氯化炉生产过程中产生的尾气。1.2主要污染因子氯化炉产生的尾气，其污染因子主要为：HCl；Cl2。另外还含有很少量的TiCl4和SiCl4。污染物含量？2处理目标根据建设单位的要求，本设计所要达到的设计目标为：中华人民共和国大气综合排放标准GB16297-1996规定的排放标准，具体数值如下：3含HCl废气的治理技术含HCl废气的治理方法主要有冷凝法、水吸收法、中和吸收法等。冷凝法是通过石墨冷凝器对高浓度的HCl废气进行冷凝回收盐酸，冷凝回收盐酸后的废气再经水吸收。HCl的去除率可以达到90%以上。水吸收法是含有高浓度HCl的废气，进入塔内，与喷淋水逆流接触而被吸收。净化后的尾气向外卜排放。吸收液在循环槽中进行循环吸收，可回收15%~30%的盐酸。可进一步利用它来制成氯系列的化合物，达到废物的资源化利用，产生一定的经济效益。HCl在水中有相当大的溶解度，1个体积的水能溶解450个体积的HC1。对于浓度较高的HCl废气，吸收率可达99.9%以上。中和吸收法是用碱液或者石灰乳为吸收剂吸收废气中的氯化氢。吸收可在吸收塔中进行。这也是一种应用较多的方法。其反应方程式为：4含Cl2废气的治理技术对含Cl2废气的治理主要有水吸收法、中和法、氧化还原法、溶剂吸收法。水吸收法处理含氯废气时，需增加氯的分压和降低温度。水吸收法一般适用于低浓度含氯废气净化和回收。中和法是我国当前处理含氯废气的主要方法。吸收剂多用氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙等碱性水溶液或浆液。在吸收过程中，碱性的吸收剂使废气中的氯有效地变为副产品——次氯酸盐。该法效率高，可达99.9%。由于碱液收吸法净化效率高，Cl2去除比较彻底，而且吸附速度快，所用设备和工艺流程简单，碱液价格较低，又能回收废气中的Cl2，生产中间产品或成品。所以这一方法在工业上国内夕卜都得到广泛应用。氧化还原法是用铁屑或氯化亚铁溶液吸收氯可以制得三氯化铁产品，同时消除污染。溶剂吸收法是指用有机或无机溶剂洗涤含氯废气，使溶剂吸收其中的氯，加热或加压解吸出纯氯气，解吸后的溶剂循环使用。或者将含氯溶剂作为生产原料用于生产过程。常用的溶剂有苯(C6H6),氯化硫(S2Cl2)、四氯化碳(CC14)、氯磺酸(HSO3CI)及二硫化碘水溶液等。溶剂吸收法都是在较低和较高的压力下进行的，其吸收效率可接近l00%，而后在较高的温度下和较低的压力下解吸，可以得到高纯度的液氯。缺点是几种溶剂都有刺激性，要严格密封。5工程处理流程针对本工程的特点，废气中同时含有HCl及氯气，还含有很少量的氯硅烷等易结垢物质，我们采取〃四级水洗”+“二级碱洗”串联吸收法处理，水洗主要吸收HCl制稀盐酸，碱主要吸收净化氯气。吸收塔选择空塔作为该废气处理工艺的塔设备类型，具有传质快，吸收率高，不易结垢等诸多优点。5.1烟气走向生产过程中产生的烟气依次进入一级增浓吸收塔、二级增浓吸收塔、三级增浓吸收塔、四级增浓吸收塔，在此烟气中大部分的氯气和氯化氢气体被水溶液吸收，生成盐酸溶液，盐酸溶液回流到循环槽中；烟气再由四级增浓吸收塔依次进入一级碱洗吸收塔、二级碱洗吸收塔，在此氢氧化钠溶液与烟气中残留的氯气和氯化氢气体进行中和反应，进一步净化烟气。烟气进入汽水分离器，在此进行气水分离，分离液回流至二级碱洗循环槽。最后烟气经排放风机加压后通过烟囱排入大气中。5.2增浓循环槽内循环液走向增浓循环槽内循环液来自厂内提供的生产用自来水，补液过程是四级补给三级，三级补给二级，二级补给一级。一级增浓循环槽内的循环液在淋洗过程中除了吸收氯气和氯化氢气体外还吸收了烟气中的二氧化硅杂质，因此在循环液的盐酸浓度达到30%后，需将循环液排入废酸回收罐静置几天，然后经过过滤装置滤掉废酸内的二氧化硅杂质后，进入盐酸回收罐回收利用。二级、三级、四级增浓循环槽内的循环液内的浓度依次递减，当二级循环槽内的盐酸浓度达到30%后，排入盐酸回收罐进行利用。5.3碱洗循环槽内循环液走向碱液循环槽内的碱液补充是通过碱液储池提供的，补液的过程是碱液池补给二级碱洗循环槽，二级碱洗循环槽补给一级碱洗循环槽。当一级碱洗循环槽内的pH值达到9，将循环液排放至NaCl残液收集池内，等待处理。5.4排污系统增浓循环槽及碱液循环槽都设有放空阀门，当设备需要检修时，可将循环槽内液体排放至安全水池。5.5自动控制本工段采取半自动控制，气路上设置空气流量计，淋洗水泵采用变频控制，各循环槽的补液、补碱是通过在中控室控制气动阀门的开、停来实现的。各循环槽、盐酸回收储罐、碱液池都安装液位计，在中控室能实施监控。6主要设计计算*一、二、三、四级HCl增浓吸收系统/两级碱洗吸收系统设*其它主要设备计算7节能设计本工程的用电设备主要为水洗循环泵、碱洗循环泵、引风机等，风机水泵类负载多是按满负荷工作来选型的，然而，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态。常用挡风板、回流阀或开停/机时间，来调节风量或者流量；同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难，势必造成开/停机时的电流冲击，由此造成了电能的损失和设备的损坏。采用变频器直接控制风机、泵类负载是一种科学的控制方法，当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的(80%)，即51.2%，除去机械损耗及电机铜、铁损等影响，节能效率也接近40%。本工程在烟气进气管上设置流量计，淋洗水泵、引风机使用变频控制，根据进口烟气量，对淋洗水泵的淋洗水量进行调节，节电率达到20-40%之间，节约能源，降低了生产成本。8应用情况本废气处理技术，通过在该工程的实际应用，达到了设计目标要求，HCl气的去除率在99.9%以上，氯气的去除率在99.7%以上，每年能回收30%浓度的盐酸溶液18000吨，实现年销售收入540万元。在实际工程中，海绵钛生产过程中产生的废气得到有效的处理，废气达标排放，实现了HCl和Cl2的去除率在99.7%以上。废气中的HCl和Cl2回收，转化成便于运输和储藏的盐酸溶液（30%浓度）18000吨，实现年收入540万元。整个废气处理工艺在封闭状态下运行，无二次废气产生，运行稳定。9结语通过四级水洗+二级碱洗法，成功实现了钛业生产装置中废气的治理，减少了大气污染，废气达标排放。同时回收了废气中高浓度的HCl和Cl2，副产物30%的盐酸可产生良好的经济效益。整个工艺操作简单，无二次废气产生，且采用的消耗