[发明专利]处理气流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理含碱金属氟化物的热气流的方法。

背景技术

来自原铝生产的含碱金属氟化物的废气在氧化铝上被逆流吸收以被再利用。由此，与含碱金属氟化物和其它废气成分混合的氧化铝直接作为电解原料被再利用。

由于拜耳法的生产工艺，煅烧氧化铝原料尤其包含残余量的氢氧化钠。在生产工艺期间，这种残余量的氢氧化钠及其它元素在铝电解中变浓。在此工艺中，氢氧化钠被转化为Na化合物，诸如铝酸钠和氧化钠。为了保持最佳的化学组成，必须除去浴的流出物，并且必须另外购买所缺成分氟化铝和氟化钙。

来自家庭或有害废物燃烧的含碱金属氟化物的废气通常包含大过量的HCl，并且一般将其在猝灭剂中冷却至水的露点，随后在酸性和碱性洗涤剂中净化。在第一阶段，形成盐酸，且在第二阶段，通过加入苛性钠或石灰乳，从气体中除去SO₂、HF和HCl。当加入石灰乳时，形成被氟化物、氯化物和重金属污染的生石膏。将该生石膏沉积在垃圾填埋场中。当加入苛性钠时，形成主要由硫酸钠组成并被氟化钠和重金属污染的混合盐。可以使用两种变体方法进一步处理该混合盐水。在第一种方法中，盐水必须被蒸发并结晶出来。该晶体级分也沉积在垃圾填埋场中。

在另一可能性中，可以使用所谓的双碱法。在这种情况下，通过钙化合物的方式进行再沉淀。受污染的生石膏再次形成，且其目前被广泛沉积于垃圾填埋场中。该碱通常是硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐(sulfatic)或卤化物，并且在洗涤之前以灰尘(飞灰)的形式单独除去。

在净化来自生活或有害废物燃烧的废气的领域，根本的问题是氯化物的除去。如上所述，所述氯化物通常以HCl的形式排放，被中和并被沉积在垃圾填埋场中。出于经济考虑，目前还没有能对HCl进行再处理的方法。

目前，主要在生活废物燃烧和垃圾衍生燃料发电厂(废物转化能源)中进行上述方法，一般是采用基于石灰基吸附剂或者也单独基于碳酸氢钠的干烟气净化方法的方式。在干式方法中，主要通过热交换器(＜200℃)的方式从废气中提取能量，并通过蒸发冷却直至碳酸氢钠的最佳反应温度(180℃)或氢氧化钙的最佳反应温度(140℃)的方式进行冷却。在注入到良好分布或溶解的氢氧化钙或良好分布的碳酸氢钠(也曾被称为重碳酸盐)或其混合物上之后，进行干式洗涤。

在具有较低体积流的其它工业部门中，热交换器不能以低成本覆盖的方式在较低的温度范围内运行；例如，在玻璃工业中，干燥添加剂主要在从300℃至400℃的温度范围内进料，并且在静电沉淀器中而不是在织物过滤器中被分离。

经纤维过滤器或静电沉淀器卸料后，将吸着物(sorbate)沉积在垃圾填埋场中。

一般使用填充床过滤器处理含碱金属氟化物的热废气，该废气来自特种玻璃、玻璃和矿物纤维或搪瓷玻璃料的熔融以及来自结构陶瓷和特种陶瓷的燃烧。这个方法通常受到低分离效率的限制，并且只能用于低硫化物(sulfidic)和氟化物(fluoridic)以及低灰尘负荷的情况。石灰石填充床的低吸附率是决定性因素。在中等负载到高负载的情况下，使用具有更高反应性的显著更昂贵的氢氧化钙颗粒。这个方法在很大程度上取代了以前使用的、高度昂贵的、使用淬火石灰乳(milk of lime quench)的湿法的方法。所有的吸着物都沉积在垃圾填埋场。

通常使用具有高反应性氢氧化钙颗粒的填充床过滤器来净化含碱金属氟化物的热废气，该废气例如来自半导体工业中的设备的清洁或者来自塑料材料的氟化。吸着物同样沉积在垃圾填埋场中。

多种湿化学方法(诸如猝灭、沉淀、沉积、过滤和蒸发浓缩)的按顺序的组合看来是用于再处理含碱金属氟化物的热气体的技术上可行的解决方案。然而，所提及的方法的这种组合需要高投资成本和高的持续成本，且因此似乎不可能经济地实施这些方法。

干式洗涤方法在分离效率方面受到高度限制，并且这仅能通过昂贵的吸附来部分地得到补偿。

含氟热废气处理中的主要问题在于氟化合物的高挥发性。作为低蒸发温度的结果，在反应器和管道的壁上不形成层，并且最终的材料厚度受到不断的腐蚀。

当冷被却碱时，该工艺也经历其中碱化合物倾向于沉积并附着在壁上的温度范围。

用于处理这种类型的废气的任何方法必须从结构、热学和材料上进行设计，使得接触时间、接触温度和接触速度能使磨损最小化，同时也防止粘附到表面上。

在水泥工业中，很久以前引进了一种方法，在该方法中，主要含氯的气体被冷却并进一步在高温下被处理。这就是所谓的氯旁路。