一种含氟氯化氢纯化装置及方法

本发明属于氯化氢纯化，具体涉及一种含氟氯化氢纯化装置及方法。

背景技术：

1、氟化工生产过程中常会产生大量含有机氟、氟化氢及其他含氟气体。目前针对氯化氢气体主要的处理方法通常采用水吸收的方法，产出了含一定量的氟化氢和有机氟的盐酸，由于盐酸中的氟化氢和有机氟的存在，致使其应用范围缩小、售卖价格缩水，其后续的应用范围受到限制，久而久之造成供需失衡，过量的副产盐酸（都含有一定量的氟化物或有机物）无法被市场消化，有一些厂家甚至只能作为废液处理，严重影响经济效益。而作为产品外售时，盐酸中氟的存在又对环境产生潜在的危害。因此有效脱除氟化工生产中含氟化氢、有机氟的氯化氢气体的氟或含氟盐酸中的氟，是氟化工健康发展中需关注及解决的问题。

2、目前针对含氟化氢的盐酸或者氯化氢气体主要的处理方法有：

3、一、采用精馏方法处理，对于氯化氢气体中含有的大量的氟化氢来说，精馏方式分离氟化氢并回收，是工业中必要的手段，然而经过精馏后的氯化氢中仍然会有100~2000ppm的氟化氢存在，无法彻底将氟化氢和氯化氢分开；

4、二、干法脱氟是利用固体脱氟剂选择吸收副产氯化氢气体中的杂质氟化氢。文献报道的固体脱氟剂包括al2o3、sio2、cacl2、cao、caco3 和naf 等。固体脱氟剂失效后会产生大量固废，因此该技术仅用于含量极低的氟化氢的脱除；

5、三、湿法脱氟：湿法脱氟是利用溶剂选择溶解副产氯化氢气体中杂质氟化氢，使用的溶剂在解析杂质后可循环使用。湿法脱氟关键是脱氟物质与氢氟酸反应，生成的产物在高含量盐酸中分压小。目前常采用的溶液是采用含硼酸的盐酸去除氯化氢气体中的氟化氢。将一定量的硼酸溶解在35% 的盐酸中，在一定的温度和压力下将含有hcl 的hf 湿气通入溶液中。盐酸中的硼酸吸收hf 后变成氟硼酸，吸收后的溶液可通过硅胶吸附、脱氟再生后循环使用。

6、另外江西理工大学公开的专利（公开/公告号：cn110817924a）报道采用饱和的cacl2溶液吸收氯化氢气体中的氟化氢。在反应釜中加入饱和的cacl2溶液，含氟废气（氟含量45%）通入鼓泡式反应釜中，含hcl 尾气水洗吸收后浓度为37%，cacl2 饱和溶液的除氟率大于99%，经过脱氟后的氯化氢气体最低能将氟化氢降低至0.001%。

7、而针对氯化氢气体中含有少量的有机氟，例如在生产制冷剂过程中产生的含有r22和r23中氯化氢气体，经过精馏后仍然含有一定量的r22、r23、r125、r115和r134a等存在氯化氢气体中。目前针对此氯化氢气体，主要通过水吸收成盐酸，然后解析成氯化氢气体供后续使用，然而解析后其r22、r23、r125、r115和r134a等仍有1000~2000ppm，无法完全脱除，对后续hcl的使用造成严重影响。

8、为此，我们提出一种含氟氯化氢纯化装置及方法。

技术实现思路

1、为了将氯化氢气体中的氟化物气体，本发明通过利用定转子反应强化装置，结合浓硫酸脱水和微量氟化氢和有机氟的吸附等组合技术，将氯化氢中的氟化氢脱除至1ppm以下，有机氟脱除至10ppm以下，满足后续工业利用的要求。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种含氟氯化氢纯化装置，包括氯化钙溶解槽、定转子反应吸收器、循环吸收罐、沉降罐、板框过滤机、氟化氢吸收塔、有机氟吸附塔和有机氟吸附填料再生器；

4、所述含氟氯化氢纯化装置内还包括脱水组件和浓硫酸干燥塔，所述脱水组件包括一级冷凝器、二级冷凝器和气液分离器，所述有机氟吸附填料再生器包括加热器、冷却器、真空泵；一级冷凝器出口和二级冷凝器进口相连，二级冷凝器出口和气液分离器进口相连，气液分离器出口和浓硫酸干燥塔相连；

5、所述定转子反应吸收器包括定筒体、旋转件和支架，旋转件和定筒体为同轴密封转动连接，定筒体内部还设置有被旋转件穿过的第一滤层和第二滤层，定筒体还开设有进气口、出气口和出液口，定筒体下方固定设置有旋转电机，旋转电机输出端与旋转件固定连接；

6、其中，所述旋转件包括由上至下依次设置且相互固定连接的定位转轴、连接转轴和动力转轴，动力转轴内设置进液腔，进液腔向外开设有两个开口，一个开口通向定筒体外部同进液管道连通，另一个开口通向定筒体内部且开口处固定设置有喷头。

7、优选的，所述第一滤层和第二滤层为从上至下设置，第一滤层内开设有多个锥形口，锥形口上方口半径小于下方口，第二滤层开设有多个落液口，落液口半径大于锥形口上方口半径。

8、优选的，所述进气口开设于定筒体侧壁且位于第一滤层和第二滤层之间，且定筒体在进气口处固定密封连接有进气管。

9、优选的，所述出气口位于定筒体顶端，且定筒体在出气口处固定密封连接有出气管。

10、优选的，所述定筒体包括上筒体和下筒体，上筒体和下筒体分割处为第一滤层的上表面，上筒体和下筒体之间设置有用于连接上筒体和下筒体的密封环，所述上筒体侧壁还开设有补液口，且定筒体在补液口处固定密封连接有补液管。

11、优选的，所述出液口位于定筒体底端，且定筒体在出液口处固定密封连接有出液管。

12、优选的，氯化钙溶解槽出口和定转子反应吸收器通过进液管道连通，定转子反应吸收器在出液口处和吸收循环罐通过出液管连通；循环吸收罐的液体出口和沉降罐进口相连通，板框过滤机液体出口返回至氯化钙溶解槽内。

13、优选的，定转子反应吸收器出气口为流出脱除氟化氢后的氯化氢气体，出气口和脱水组件进口相连，脱水组件出口连接氟化氢吸收塔气相出口。

14、一种含氟氯化氢纯化装置的含氟氯化氢纯化方法，包括以下步骤：

15、①溶解进气：

16、将氯化钙固体在氯化钙溶解槽内溶解，溶解后经过进液管道送入到定转子反应吸收器，氯化氢气体经过进气管和进气口送入到定转子反应吸收器；

17、②去除氟化氢：

18、启动定转子反应器，氯化钙溶液和定转子反应吸收器氯化氢气体在定转子反应吸收器内充分反应；氟化氢和氯化钙反应生成氟化钙，形成氟化钙颗粒，氟化钙颗粒随氯化钙溶液从出液口和出液管流出，进入到吸收循环罐，进入吸收循环罐内的氯化钙溶液中氟化钙的浆料排至沉降罐内进行沉降，吸收循环罐内不含氟化钙浆料的氯化钙溶液再次通向进液管道而流向定转子反应吸收器；经过沉降的氟化钙浓相，经过滤泵送入板框压滤机过滤，将氟化钙滤饼回收利用，滤液回流至沉降罐；

19、③脱水干燥：

20、脱除氟化氢的氯化氢气体从定转子反应吸收器的出气口排出，进入到脱水组件进行脱水干燥处理，氯化氢气体通过冷却水和冷冻水进行降温，然后通入浓硫酸干燥塔进行深度干燥；

21、氯化氢气体通过定转子反应吸收器的气相进口进入到定转子反应吸收器内和来自定转子反应吸收器的液相进口的浓硫酸在定转子强化传质的作用下，氯化氢中的水分充分进入到浓硫酸溶液中，定转子反应吸收器的出气口再次进入到浓硫酸干燥塔内，和塔顶来的浓硫酸再次接触干燥；浓硫酸采用逆流方式进入，新鲜的浓硫酸进入到浓硫酸干燥塔，然后塔底的浓硫酸再次进入到定转子反应器内；

22、④去除氟化氢残留：

23、经过吸附脱除氟化氢后的氯化氢气体，进入到有机氟吸附塔将有机氟脱除，吸附材料选择性物理吸附的材料，针对氯化氢中的有机氟或者气体有机物进行吸附脱除；吸附饱和后通过微热式再生或者真空再生进行填料再生。

24、与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

25、本发明利用定转子反应吸收器首先脱除氯化氢中的氟化氢，定转子反应吸收器适用于各种多相体系过程强化，以气－液反应体系为例，液体通过喷头喷洒在第二滤层上，被高速转动的喷头分散，形成微小液滴，提高了其表面更新速率，当这些液滴落到第二滤层上时，液体重新分布，气相和液相之间的接触面积增加。在此过程中，气相和液相通过外缘入口进入定转子反应吸收器，在不断地运动中与液体有大的表面接触机会，传质效果得到提高。

26、本发明使用的定转子反应吸收器起到强化反应传质的效果，与普通的反应釜或者填料塔相比较而言，其传质速率提高至10~1000倍以上。

27、定转子反应吸收器包括有以下特点：

28、1）定子-转子的流动过程，液体在高速转动过程中分散、细化，在第二滤层上重新分布，气相在第二滤层和第一滤层的作用下，内部压力上升，气相和液相在第二滤层和第一滤层之间具有多次接触机会，提高了反应效率；

29、2）定转子反应吸收器内没有填料，避免了在反应过程中形成的氟化钙沉淀结晶反应中的物料堵塞现象，且内部湍流程度高，具有一定的自清洁效果。