[发明专利]一种四氟化硅吸收系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种四氟化硅吸收系统，用于安装在四氟化硅气体洗涤系统之前，包括若干依序连通的吸收腔体，位于首端的吸收腔体上设有四氟化硅吸收液进口和排废气口，位于末端的吸收腔体上设有四氟化硅气体进口以及氟硅酸料浆出口；每个吸收腔体均设置有循环冷却单元，循环冷却单元用于使对应的吸收腔体内的溶液冷却来保持在设定温度；本发明与现有技术相比，消除传统四氟化硅气体吸收系统的气相管道和设备堵塞现象，并可有效减少四氟化硅气体吸收液使用量，提高氟硅酸浓度，提升氟硅酸的经济价值；且提高氟硅酸溶液的产率和合成速度。

技术领域

本发明涉及废气回收技术领域，具体涉及一种四氟化硅吸收系统及其控制方法。

背景技术

在用磷矿石生产磷酸和用萤石生产氟化氢的过程中，会产生副产物四氟化硅气体；因四氟化硅气体是一种无色、有毒、有刺激性臭味的气体，需要对其进行吸收洗涤，以免污染环境；对四氟化硅气体进行吸收洗涤后还能回收氟硅资源。

在此，传统四氟化硅气体洗涤系统采用的工艺有两级水洗法以及碱水中和法等，其中两级水洗法工艺较为简单，且其副产物氟硅酸具有一定经济价值，因而应用广泛。然而，该洗涤工艺在处理四氟化硅含量高的废气时存在以下问题：

第一，未被吸收的四氟化硅气体容易在设备和气相管道内产生硅胶结垢，造成气相管道和设备堵塞，影响装置长周期稳定运行；

第二，因吸收洗涤级数少，两级吸收洗涤系统之间的氟硅酸浓度梯度差较大，随着氟硅酸溶液浓度逐渐提高，洗涤吸收效率迅速变差，尾气可能不达标，为了确保四氟化硅气体的吸收洗涤效果，洗涤系统必须保持较低的氟硅酸浓度，这严重降低了氟硅酸的经济价值。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种四氟化硅吸收系统，以解决现有技术中，对四氟化硅气体的吸收洗涤效果随氟硅酸浓度升高迅速变差的问题，从而得到具有更高经济价值的高浓度氟硅酸溶液。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种四氟化硅吸收系统，用于安装在四氟化硅气体洗涤系统之前，包括若干依序连通的吸收腔体，位于首端的吸收腔体上设有四氟化硅吸收液进口和排废气口，位于末端的吸收腔体上设有四氟化硅气体进口以及氟硅酸料浆出口；

每个吸收腔体均设置有循环冷却单元，循环冷却单元用于使对应的吸收腔体内的溶液冷却来保持在设定温度。

工作原理：在四氟化硅吸收液进口处导入四氟化硅气体吸收液(四氟化硅气体吸收液可以为水或低浓度的氟硅酸溶液)，在四氟化硅气体进口处导入含四氟化硅的处理气，四氟化硅气体和水或低浓度的氟硅酸溶液在若干吸收腔体内形成了多级吸收洗涤，用以相对完全的对含四氟化硅的处理气进行吸收洗涤，未吸收的废气从排废气口排出，吸收处理气中的四氟化硅后来形成高浓度的氟硅酸溶液从氟硅酸料浆出口排出来进行回收。

其中，四氟化硅气体和水或低浓度的氟硅酸溶液在吸收洗涤过程中进行如下的反应方程式：

3SiF₄(g)+2H₂O(l)←→2H₂SiF₆(aq)+SiO₂(s)

该反应是放热反应，且可逆的，氟硅酸溶液的浓度越高，温度越高，反应都会逆向进行，反之，则反应正向进行；从而通过循环冷却单元来使对应的吸收腔体内的溶液冷却来保持在设定温度，以使上述反应向正方向进行，来加快四氟化硅气体的吸收洗涤。

将本四氟化硅吸收系统安装在传统的四氟化硅气体洗涤系统之前，对含四氟化硅的处理气进行预吸收洗涤，可以有效的消除传统的四氟化硅气体吸收系统的气相管道和设备堵塞现象，并可有效减少四氟化硅气体吸收液使用量，提高氟硅酸浓度，提升氟硅酸的经济价值。

进一步，若干所述吸收腔体设置在同一吸收槽内，吸收槽内通过多个第一隔板来分隔成若干所述吸收腔体。