硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣處理裝置的製作方法
2023-10-18 17:33:49 1
本實用新型涉及一種硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣處理裝置，屬於化工尾氣處理領域。
背景技術：
工業廢氣是指企業廠區內燃料燃燒和生產工藝過程中產生的各種排入空氣的含有汙染物氣體的總稱。這些廢氣有：二氧化碳、二硫化碳、硫化氫、氟化物、氮氧化物、氯、氯化氫、一氧化碳、硫酸(霧)、鉛汞、鈹化物、煙塵及生產性粉塵等等。廢氣直接排入大氣，會汙染空氣。而且這些廢氣中的有害物質通過呼吸道等途徑進入人體內，有的直接產生危害，有的還有蓄積作用，會更加嚴重的危害人的健康。因此，國家對工業廢氣的排放有嚴格的標準，如GB16297-1996《大氣汙染物綜合排放標準》、GB3095-1996《環境空氣品質標準》等等。工廠中產生的工業廢氣均需要處理達標後才能排放。
在化肥生產企業，硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣中含有較高濃度的氟化物和NOX，其中氟化物含量為≤40Mg/m3，NOX含量為≤400Mg/m3。目前，沒有較為經濟適用的處理裝置及方法對反應槽尾氣進行處理，以使其能夠達標排放。
技術實現要素：
基於上述技術問題，本實用新型提供一種硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣處理裝置。
本實用新型所採用的技術解決方案是：
一種硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣處理裝置，包括文丘裡洗滌器、洗滌塔、氫氧化鉀溶液罐和洗滌塔循環槽，反應槽尾氣出口通過第一氣體輸送管道與文丘裡洗滌器的上部進口連通，文丘裡洗滌器的下部出口通過第二氣體輸送管道與洗滌塔的下部進口連通，在洗滌塔的內部設置有導流板，在導流板的上方設置有噴淋層，在噴淋層的上方設置有除霧層，所述氫氧化鉀溶液罐通過吸收劑輸送管道與噴淋層連通，在吸收劑輸送管道上設置有氫氧化鉀溶液輸送泵，所述洗滌塔的底部設置有循環漿液出口，所述循環漿液出口通過漿液輸送管道與洗滌塔循環槽連通，洗滌塔循環槽通過漿液循環管道與噴淋層連通，在漿液循環管道上設置有漿液循環泵，在洗滌塔的頂部設置有煙囪。
優選的，所述噴淋層包括一根噴淋母管，在噴淋母管上連通多個噴淋支管，在噴淋母管和多個噴淋支管上均設置有螺旋噴頭；所述螺旋噴頭包括噴頭本體和位於噴頭本體頂部的中空連接頭，噴頭本體呈螺旋形，所述噴淋母管和噴淋支管的底部均連通有豎直管，中空連接頭與豎直管的末端螺紋連接或纏繞粘接在一起。
優選的，所述洗滌塔是由玻璃鋼材料製成的，洗滌塔的高度為6m，洗滌塔內噴淋層設置2層，除霧層設置1層。
優選的，所述除霧層是由從上至下依次布設的除霧絲網、折流除霧器和旋流器組成，除霧絲網的厚度為150mm，除霧絲網與折流除霧器之間的距離為300-500mm，折流除霧器與旋流器之間的距離為300-500mm；所述折流除霧器包括多個平行布設的波形板，在波形板的彎折處設置有翅片，所述翅片沿波形板的彎折線方向布設，翅片的截面呈弧形。
優選的，所述洗滌塔上在對應除霧層的位置處設置有反衝洗裝置。
優選的，所述洗滌塔的底部設置有收集池，在收集池的下部徑向設置有側入式攪拌器。
本實用新型的有益技術效果是：
本實用新型能夠對硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣中含有較高濃度的氟化物和NOX進行高效處理，洗滌塔出口二氧化氮排放濃度≤240mg/m3，氟化物排放濃度(以氟計)≤9mg/m3；尾氣經有效收集和治理後滿足相應的國家排放標準，不會對區域環境空氣造成不利影響，不會對廠區工人身體健康產生不利影響；而且本實用新型脫硝總效率大於50％，脫氟總效率大於80％，效率高。同時，本實用新型具有工程投資省、性價比高，佔地面積小，系統運行可靠，操作維護簡單，運行費用低，使用壽命長，經濟、高效節能等優點。
附圖說明
下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步說明：
圖1為本實用新型裝置的整體結構示意圖；
圖2為本實用新型中噴淋層的結構示意圖；
圖3為本實用新型中噴淋母管與螺旋噴頭連接的結構示意圖；
圖4為本實用新型除霧層中折流除霧器的結構示意圖；
圖5為本實用新型除霧層中旋流器的結構示意圖。
具體實施方式
結合附圖，一種硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣處理裝置，包括文丘裡洗滌器1、洗滌塔2、氫氧化鉀溶液罐3和洗滌塔循環槽4。反應槽尾氣出口通過第一氣體輸送管道5與文丘裡洗滌器1的上部進口連通，文丘裡洗滌器1的下部出口通過第二氣體輸送管道6與洗滌塔2的下部進口連通。在洗滌塔2的內部設置有導流板7，在導流板7的上方設置有噴淋層8，在噴淋層8的上方設置有除霧層9。所述氫氧化鉀溶液罐3通過吸收劑輸送管道10與噴淋層8連通，在吸收劑輸送管道10上設置有氫氧化鉀溶液輸送泵11。所述洗滌塔2的底部設置有循環漿液出口，所述循環漿液出口通過漿液輸送管道12與洗滌塔循環槽13連通，洗滌塔循環槽13通過漿液循環管道14與噴淋層8連通，在漿液循環管道14上設置有漿液循環泵15。在洗滌塔2的頂部設置有煙囪16。
上述噴淋層8包括一根噴淋母管801，在噴淋母管801上連通多個噴淋支管802，在噴淋母管801和多個噴淋支管802上均勻布置有螺旋噴頭803。所述螺旋噴頭803包括噴頭本體8031和位於噴頭本體8031頂部的中空連接頭8032，噴頭本體8031呈螺旋形。所述噴淋母管801和噴淋支管802的底部均連通有豎直管804，中空連接頭8032與豎直管804的末端纏繞粘接在一起。
噴淋系統能使漿液在洗滌塔內均勻分布，流經每個噴淋層的流量相等。對噴頭進行優化布置，以使洗滌塔斷面上幾乎完全均勻地進行噴淋。洗滌塔噴淋系統採用2層噴淋層，每層噴淋層由一根母管、若干支管和規則分布在支管上的噴頭組成，對應1臺洗滌塔再循環泵。各部分材料選擇如下：噴淋系統管道FRP；噴頭：FRP，特別耐磨，且抗化學腐蝕性極佳。
上述洗滌塔2是由玻璃鋼材料製成的，洗滌塔2的高度為6m，洗滌塔內噴淋層設置2層，除霧層設置1層。
上述除霧層9是由從上至下依次布設的除霧絲網、折流除霧器和旋流器組成。除霧絲網的厚度為150mm，除霧絲網與折流除霧器之間的距離為300-500mm，折流除霧器與旋流器之間的距離為300-500mm。所述折流除霧器包括多個平行布設的波形板901，在波形板901的彎折處設置有翅片902，所述翅片902沿波形板901的彎折線方向布設，翅片902的截面呈弧形。所述旋流器包括多個旋流葉片903，所述旋流葉片903的一端固定在中心架904上，另一端固定在外環905上。所述旋流葉片903呈立式布置，旋流葉片903的寬度由連接外環905的一端至連接中心架904的一端逐漸變窄，即旋流葉片903的頂底兩邊均呈坡度設計。
上述洗滌塔2上在對應除霧層的位置處設置有反衝洗裝置。
除霧層用來在洗滌塔所有運行狀態下收集夾帶的水滴，由除霧絲網、折流除霧器和旋流器組成。尾氣流經除霧層時，液滴由於慣性作用留在擋板上，從而起到除霧的作用。由於被滯留的液滴也含有固態物，主要是氟矽酸鉀，因此就有在擋板上結垢的危險，所以設置了定期運行的清洗設備，包括除霧層衝洗母管及噴嘴系統。衝洗介質是工藝水，工藝水還用於調節洗滌塔中的液位。
上述洗滌塔的底部設置有收集池，在收集池的下部徑向設置有側入式攪拌器。在收集池的下部徑向布置了側入式攪拌器，其作用是使漿液成懸浮物狀態並使其進行擴散，即將固體維持在懸浮狀態下，同時均勻分布氧化空氣。攪拌器的型式為側入式，軸的密封形式為機械密封。設置人工衝洗設施。洗滌塔收集池配置1臺攪拌器。
採用上述裝置進行硝酸法磷酸裝置反應槽尾氣處理的方法，包括以下步驟：
a在氫氧化鉀溶液罐3中配製氫氧化鉀溶液，並通過吸收劑輸送管道將氫氧化鉀溶液輸送至洗滌塔2的噴淋層並噴出。
b反應槽尾氣出口排出的尾氣經第一氣體輸送管道輸送至文丘裡洗滌器1，經過文丘裡洗滌器1洗滌後再經第二氣體輸送管道輸送至洗滌塔2的下部進口。
c在洗滌塔2中尾氣經過導流板7均勻分布後上升，與噴淋層8噴出的氫氧化鉀溶液接觸後實現脫氟脫硝。
d經步驟c實現脫氟脫硝的尾氣繼續上升，流經除霧層9，在除霧層中尾氣中的液滴得到清除，經洗滌塔洗滌後的淨尾氣通過煙囪16排出。除霧層9出口尾氣中霧滴濃度≤75mg/m3。
e經步驟c洗滌後獲得的漿液通過漿液輸送管道輸送至洗滌塔循環槽4中，洗滌塔循環槽4中的循環漿液再通過漿液循環管道輸送至噴淋層循環噴淋洗滌。
上述步驟中，所述氫氧化鉀溶液的質量百分比濃度為20％；所述循環漿液的pH值為5.2-6.2。
上述步驟中，第二氣體輸送管道還與空氣管道連接，採用尾氣與空氣混合的方式通入洗滌塔中，以在尾氣處理過程中儘量減少生成亞硝酸鉀的反應。
上述步驟中，尾氣和氫氧化鉀溶液接觸後，NO2和氫氧化鉀溶液反應生成硝酸鉀和亞硝酸鉀，SiF4與氫氧化鉀溶液反應生成氟矽酸鉀沉澱，HF與氫氧化鉀溶液反應生成氟化鉀，其中氟矽酸鉀沉澱析出，硝酸鉀、亞硝酸鉀和氟化鉀隨漿液返回洗滌塔。
下面對本實用新型作進一步補充說明：
硝酸與磷礦在酸解槽主要發生以下反應。
磷礦的主要成份氟磷酸鈣與足夠數量的硝酸反應：
Ca5F(PO4)3+10HNO3→5Ca(NO3)2+3H3PO4+HF
反應生成的HF與磷礦中的SiO2生產H2SiF6：
6HF+SiO2＝H2SiF6+2H2O
H2SiF6+SiO2＝3SiF4↑+2H2O
氣相中的氟主要以SiF4形式存在，同時含有部分未反應的HF，磷礦中帶有的鐵，鋁化合物與硝酸反應轉變成它們的硝酸鹽：
R2O3+6HNO3→2R(NO3)3+3H2O
當磷礦中含有白雲石時，它們也耗用硝酸，反應後以硝酸鈣、鎂的形態存在：
CaCO3+2HNO3→Ca(NO3)2+CO2+H2O
MgCO3+2HNO3→Mg(NO3)2+CO2+H2O
酸解槽加入濃硝酸時，少量硝酸會發生分解：
4HNO3＝4NO2↑+O2↑+2H2O
因此，出酸解槽的尾氣中主要含有SiF4、HF、NO2等有害氣體和CO2、O2、空氣等氣體。
以氫氧化鉀溶液為吸收劑，尾氣中的氣體會發生如下反應。
NO2和氫氧化鉀反應生成硝酸鉀和亞硝酸鉀：
2NO2+2K OH＝＝＝＝K NO3+K NO2+H2O
考慮到反應生成的洗滌液要返回磷酸和複合肥生產系統，亞硝酸鉀在複合肥生產乾燥過程中會發生分解反應，繼續生成氮氧化物，為後續生產環節帶來環保處理問題，因此，在尾氣處理過程中儘量減少生成亞硝酸鉀的反應，可以採取通入部分空氣(加大漏風量)方式。
SiF4與氫氧化鉀溶液反應生成氟矽酸鉀沉澱：
3SiF4+4K OH＝2K2SiF6↓+SiO2·2H2O↓
HF與氫氧化鉀溶液反應生成氟化鉀：
HF+K OH＝K F+H2O
CO2與氫氧化鉀溶液反應生成碳酸鉀，反應生成的碳酸鉀與酸性尾氣繼續反應生成CO2。
CO2+2K OH＝K2CO3+H2O
綜上所述，採取氫氧化鉀溶液為吸收劑處理酸解槽尾氣，最終洗滌液中主要含有硝酸鉀、氟矽酸鉀、氟化鉀，洗滌液返回生產系統作為過濾機洗滌水後，氟矽酸鉀帶入石膏，氟化鉀和硝酸鉀直接返回系統。
上述方式中未述及的有關技術內容採取或借鑑已有技術即可實現。
需要說明的是，在本說明書的教導下，本領域技術人員所作出的任何等同替代方式，或明顯變型方式，均應在本實用新型的保護範圍之內。