一种水吸收制备氟硅酸的方法和设备

1一种水吸收制备氟硅酸的方法，其特征在于 将加压水通过挤压吸收塔的喉颈吸收四氟化硅，同 时将气体中的硅胶和热量一并带出，在循环液槽中 冷却并分离出硅胶后用泵加压再循环吸收。
2如权利要求1所述的方法，其特征在于吸收 液经冷却后温度在60℃以下再用于循环吸收。
3一种水吸收制备氟硅酸的设备，其特征在于 它是一个由塔顶喷头、混合室、上部倒锥体、中部 直径较小的喉颈、下部的长锥体以及底部的气液分 离室组成的挤压吸收塔。
4如权利要求3所述的设备，其特征在于吸收 液进口与喷头间用软管相联接、塔顶盖板为可拆卸 的活动盖板。
5如权利要求3所述的设备，其特征在于它是 用经防腐蚀处理的钢材制成的。

本发明涉及氟与硅的化合物，具体来说，属于 用水吸收四氟化硅气体的工艺方法。\n众所周知，在用湿法(或称酸法)生产磷酸或 磷肥的过程中，磷矿中的一部分氟通常以气态四氟 化硅的形式逸出，氟的逸出率可达30％-50％、 在磷肥过磷酸钙生产时，每获得1吨鲜肥、就逸出 含氟达15-25g/m3的废气250-300m3。这些废 气若不加以搜集、处理而散入大气，将会对生产工 人和周围环境带来极大的危害。因此，把这部分四 氟化硅气体吸收下来，既可保护环境，又可回收含 氟产品，变害为利。湿法磷酸、磷肥生产通用的除 去废气中氟的方法是用水、石灰乳、碱液等吸收剂 在吸收设备中将四氟化硅气体吸收下来。最为常用 的吸收剂是水，吸收四氟化硅及制得氟硅酸和硅 胶，其化学反应为：\n3SiF4+2H2O＝2H2SiF6+SiO2↓\n在众多传统的吸收设备中，应当说吸收率较高 的是文氏管，其吸收效率可达90％-92％。但在 吸收四氟化硅过程中，有大量硅胶析出，易堵塞喉 管、增大系统阻力，于生产不利。故目前国外多使 用大体积的喷淋塔，国内则多采用泼水轮吸收室作 第一级吸收设备，泼水轮吸收室虽解决了SiO2的 堵塞问题，但其操作难于掌握，其效果又受泼水轮 吃水深度、系统负压等因素影响，单台吸收效率通 常只达70％-80％；泼水轮自身还存在轴长而 重、挠度大，密封不易，很难长周期运行等缺点。 少数厂家采用的喷射吸收塔虽然提高了吸收效率， 但其阻力损失大，约为泼水轮吸收室的3-4倍， 动力消耗高，设备投资也比较高，因此难于推广应 用。\n本发明的目的在于提供一种既具有较高吸收效 率、又能克服上述各种吸收设备及流程的缺点的挤 压氟吸收工艺，并提供该工艺的关键设备-挤压吸 收塔。\n为达此目的，发明人在长期实践中比较了各种 吸收设备的优缺点，发现要提高吸收效率，必须最 大可能地强制气液的接触，从而研制出一种水吸收 制备氟硅酸的工艺方法，它的特征是将加压水通过 挤压吸收塔的喉颈吸收四氟化硅，同时将气体中的 硅胶和热量一并带出，在循环液槽中冷却并分离出 硅胶后用泵加压再循环吸收。\n本方法所用的氟硅酸吸收设备是由塔顶喷头、 混合室、上部倒锥体、中部直径较小的喉颈、下部 的长锥体及底部的气液分离室组成的。加压后的循 环液由塔顶的喷头进入混合室从侧面进入的含氟废 气混合，然后通过塔的喉颈进一步产生挤压，强制 气液接触而吸收其中的四氟化硅。由于塔内液气比 很大，故吸收液可充分带走废气带入的热量而使之 冷却下来。吸收液在气液分离室与气体分离后，从 塔下部出口流出，进入循环槽，进入循环槽，经冷 却后到60℃以下，再被循环液泵抽出加压进行循 环吸收。分出的气体则从分离室顶部出口去。这种 吸收设备发明人称之为挤压吸收塔。\n由于废气中不可避免地有硅胶析出，故工艺中 采用了三个措施以降低硅胶量，并便于清除塔内的 硅胶；一是废气进口管保温；二是吸收液进口与喷 头间接软管，便于拆卸；三是塔混合室顶部的盖板 用可拆卸式的活动盖板。\n由于氟硅酸有腐蚀性，因此本工艺中的设备、 管道应采用耐腐蚀材料制成，其中，对于湿法膦肥 生主气体温度高，吸收塔应采用经防腐蚀处理的钢 材制成；管道则多用聚氯乙烯塑料制成。\n采用本发明工艺中的挤压吸收塔，吸收效率高 于目前国内外的各种吸收设备，单台吸收率可达 90％以上，二级吸收可达99％。由于设备结构简 单，投资较小，与同规模的泼水轮吸收室流程相 比，其投资可降低1/3。系统阻力小，电耗低， 产酸浓度可达20％以上；系统密封性好，操作与 维修费用低，与同规模的泼水轮吸收室相比，操作 费用可降低1/2。本发明的工艺适用于各种规模 的酸法磷肥生产企业或磷酸生产厂。\n附图1为本发明工艺方法的流程示意图，图中 1为挤压吸收塔，2为吸收液循环泵，3为循环液 槽；4为旋风分离器，5为引风机，6为带除沫器 的尾气烟囱。\n附图2为挤压吸收塔结构示意图，1为混合 室，2为喷头，3为上锥体，4为喉颈，5为下锥 体，6为气液分离室。\n实施例：某磷肥生产厂，采用浓酸矿浆法、皮 带化成生产过磷酸钙，其废气(浓度达25g/m3) 采用挤压氟吸收工艺处理。分两级吸收。废气在进 入第一级吸收塔前管道作保温处理，以避免硅胶析 出；气体经如流程的吸收后，吸收率达99％，气 中含氟低于0.1g/m3，符合废气允许排放的国家 标准。尾气经高度为10m的烟囱排放。关键设备 挤压吸收塔的尺寸为：混合室 X400mmXh640mm；喉颈直径为150mm，下锥体 高度：1650mm，总高度2500mm。塔内控制液气 比＞10L/m3，吸收液用空气自然冷却后温度 ＜60℃。所产氟硅酸溶液浓度达23％。采用二级 吸收，第二级吸收液达到一定浓度后从循环槽向第 一级串酸，第一级吸收液达到一定浓度后则可将氟 硅酸液送至氟硅酸贮槽。清水由第二级循环槽加 入。