无水氟化铝生产尾气处理技术研究与实际应用

2020-07-15宋德雄

甘肃科技 2020年8期

宋德雄

（白银中天化工有限责任公司，甘肃白银 730900）

1 概述

氟化铝是较常见的无机氟化盐，主要用于炼铝工业，是重要的无机氟化盐。现阶段由于环保排放值的逐步降低，对于无水氟化铝生产尾气的处理就显得尤其重要。白银中天化工有限责任公司现有三条无水氟化铝生产线，年产共计约90000t，为达到资源节约、环境保护的目的，公司对无水氟化铝生产尾气进行了研究改造，对生产尾气中的蒸汽、颗粒物进行回收，最终达到了改善环保、资源重利用的效果。

2 工艺流程简介

氢氧化铝与氢氟酸的反应是在一个直立的氟化铝反应器中完成的。无水氟化氢和热空气的混合气体从流化床的底部进入。流化床底部分布盘装备有特殊的喷嘴，气体均匀通过分布盘，再进入流化床上部，物料在流化床中呈现流态化，固体颗粒悬浮在气体中，流动到二级气流反应器中，再进入流化床底部。

反应是一个放热反应过程，是按照下式进行的：

氢氧化铝被输送至一级气流反应器，在一级气流反应器中，物料呈流态化，完全脱水并部分与HF反应，同时，来自流化床中的气体中富含水蒸气和未反应的HF。在流化床内氧化铝被大部分氟化。物料被反应释放出来的化学热加热。反应生成的氟化铝经放料回转阀进入氟化铝冷却器，成品氟化铝在冷却炉内被冷却水冷却，再从这里通过负压输送到氟化铝料仓。

从气流反应器排放的尾气中含有较多的固态颗粒，这些固态颗粒在气流反应器中被除去，来自四级气流反应器的氟化铝成品在重力作用下回流到氟化铝流化床中。双旋风收尘器中的气体经过文丘里洗涤系统后排放到大气中。

3 氟化铝尾气传统治理措施

3.1 传统氟化铝尾气污染及资源浪费原因分析

在原有单旋风除尘中，旋风除尘吸收效果差，收尘效果不理想导致后续洗涤系统频繁堵塞，系统压力高出现喷料现象，被迫停产清理洗涤系统，氢氧化铝与氢氟酸反应为放热反应，尾气经洗涤系统后，出口温度高达88℃左右，排放大量蒸汽，洗涤系统无法完全吸收颗粒物，导致粉尘由烟囱排空。

从根本上改善无水氟化铝尾气，要从以下几个方面入手：

1）提高旋风除尘效果，提高洗涤系统收尘效果，避免后续洗涤系统内颗粒物含量过高无法完全吸收。要达到这一效果必须对原有单旋风进行改造，提高收尘效率。

2）降低尾气出口温度。减少排空蒸汽量，收集冷凝水回用，避免水资源浪费，在降低尾气出口温度的同时能够更好吸收尾气中的颗粒物。

3）在尾气正常排空前，再次进行粉尘吸收。尾气中的粉尘及氟化物是氟化铝尾气中的主要污染成分，为达到环境保护的目的，必须在尾气排放的最终阶段提高粉尘、氟化物吸收率，降低粉尘、氟化物排空量。

因此，通过对旋风除尘进行选型改造是当务之急，同时降低尾气出口温度，回收利用蒸汽冷凝水，同时增加尾气粉尘、氟化物处理装置以达到标准要求。

3.2 传统治理措施

传统氟化铝尾气治理的具体工艺流程如下：尾气中从氟化铝流化床带出的固体颗粒在气流反应器中被除去，来自气流反应器、旋风除尘器中的氟化铝成品在重力作用下回流到氟化铝流化床中。

经过气流反应器、旋风除尘器分离后的气体从除尘器顶部进入1#文丘里，在文丘里进行洗涤吸收，不能冷凝的气体在正压的作用下通过连接管顺序进入2#、3#文丘里洗涤器里，进行连续洗涤吸收，洗涤过的气体通过尾气管道排空。水从洗涤槽通过泵和流量计进入喷射口，对高温气体进行洗涤、冷却。其工艺流程图如图1所示。

图1 传统氟化铝尾气治理工艺流程图

4 存在的主要问题

1）旋风除尘效果不好，造成后续洗涤系统频繁堵塞，职工劳动强度大，设备连续运转效果差。作为单级收尘，单旋风存在一定的局限性，无法有效吸收粉尘，使成品由后续洗涤系统吸收，造成物料浪费，产品收率低，同时在成品进入洗涤系统后，造成频繁堵塞，职工在清理洗涤系统的过程中只能人工清理，劳动强度大，同时在清理时必须停产，导致设备连续运转效果差。

2）蒸汽排放量大，造成资源浪费。尾气通过旋风除尘及三级洗涤后温度仍然非常高，导致蒸汽无法吸收回用，按照设计产量计算每年90000t氟化铝产量将产生54000t水蒸气排空，资源严重浪费。

3）烟囱排放蒸汽伴随粉尘及氟化物，造成环境污染。后续尾气处理装置仅使用水吸收、除尘器吸收无法有效吸收所有粉尘及氟化物，导致环境污染，故以上三点是无水氟化铝尾气造成环境污染、资源浪费的直接原因，所以对无水氟化铝生产尾气进行处理将围绕以上三个方面，以达到改善设备连续运转效果、资源回收利用的目的。